Explication détaillée du système de gestion thermique de Xpeng P7

Présentation du système de gestion thermique

Quelles sont les fonctions détaillées du système de gestion thermique (TMS) ? Pour faire simple, il s’agit principalement de refroidissement et de chauffage. Les principales fonctions du système de gestion thermique sur XPeng P7 comprennent principalement :
1) Le système de confort thermique de la climatisation comprend principalement le chauffage, le refroidissement, la déshumidification, le désembuage avant, la température intérieure et le réglage intelligent de la circulation de l'air, etc.
2) Le système de chauffage et de refroidissement de la batterie utilise une vanne d'inversion à quatre voies et deux vannes proportionnelles à trois voies pour réaliser la connexion en série et en parallèle des circuits de la batterie et du moteur, réalisant ainsi la récupération de chaleur perdue et la dissipation thermique à moyenne température du batterie.
◆ À des températures élevées, l'échangeur thermique de la batterie est utilisé et le réfrigérant est utilisé pour refroidir de force la batterie.
◆ A moyenne température, la vanne d'inversion à quatre voies permet de connecter en série le circuit batterie et le circuit de motorisation électrique. Le radiateur basse température avant dissipe la chaleur, ce qui peutéconomiser la consommation d'énergie du compresseur électrique.
◆ À basse température, la vanne proportionnelle à trois voies permet de court-circuiter le radiateur basse température. Les circuits de la batterie et du moteur sont connectés en série et la chaleur perdue du moteur est récupérée pour maintenir la batterie au chaud.
◆ À des températures ultra-basses, la vanne proportionnelle à trois voies est utilisée pour chauffer le circuit de la batterie via un échangeur thermique à eau, afin de réchauffer rapidement la batterie.
3) Le système de refroidissement à entraînement électrique repose sur une pompe à eau électrique pour dissiper la chaleur versle contrôleur de moteur et le moteur électriquegrâce à un radiateur basse température.
4) Pour la dissipation thermique du XPU et de l'hôte grand écran, la pompe à eau du moteur est allumée en fonction de la température et du taux d'augmentation de la température, et une partie du flux est détournée du circuit du moteur vers la plaque de refroidissement par eau du XPU et hôte grand écran pour le refroidissement, et la chaleur est dissipée via un radiateur ou un bypass.
5) Le système de réapprovisionnement en eau et d'échappement, la bouilloire d'expansion est connecté à la batterie, au moteur et au circuit de chauffage pour réapprovisionner en eau les trois circuits respectivement. La batterie et le circuit d'entraînement électrique partagent un séparateur d'eau pour les gaz d'échappement, et le circuit de chauffage utilise un séparateur d'eau pour les gaz d'échappement.
6) Dans le système de gestion de la qualité de l'air, le capteur PM2,5 surveille en permanence la qualité de l'air et l'affiche sur le grand écran de commande central, puis allume intelligemment le climatiseur pour filtrer l'air ; de plus, le générateur de plasma effectue la stérilisation, le dépoussiérage et la purification de l'air ; le capteur AQS assure la protection des gaz d'échappement.
Les canaux d'eau du TMS sont connectés. Grâce aux vannes d'eau à trois et quatre voies, les modes série et parallèle sont réalisés. Le schéma fonctionnel de l'ensemble du système de gestion thermique est présenté dans la figure ci-dessous.

Stratégies de contrôle pour les composants du système de gestion thermique

La figure 1 montre les composants inclus dans le TMS. Quelle est la stratégie de contrôle pour ces composants individuels ?
1) Pompe à eau du circuit moteur, 60 W, commande PWM
La pompe à eau sera mise en marche dans les cas suivants :
◆au moment où le système d'entraînement électrique a des exigences de dissipation thermique ;
◆lors de la récupération de chaleur ;
◆au moment où la batterie a une demande de refroidissement LTR ;
◆Lorsque le XPU ou le grand écran est allumé, la pompe à eau est également allumée.

2) Pompe à eau du circuit de batterie, 60 W, contrôle PWM
Sa stratégie de fonctionnement est la suivante :
La pompe à eau se met en marche lorsqu'il y a une demande de chauffage ou de refroidissement de la batterie.
Lorsqu'il y a une grande différence de température à l'intérieur de la batterie et qu'un équilibre thermique est requis, la pompe à eau est allumée.

3) Pompe à eau du circuit de chauffage, 20 W, contrôle à fréquence fixe PWM 100 Hz
La pompe à eau sera mise en marche dans les cas suivants :
◆ au moment où il y a une demande de chauffage du climatiseur ;
◆ en cas de demande de chauffage des batteries ;
◆ lorsqu'il y a simultanément des demandes de chauffage de la climatisation et des demandes de chauffage des batteries ;
◆ lorsque les zones doubles de température gauche et droite sont allumées ;
◆ En mode désembuage, si le PTC doit être activé, la pompe à eau sera allumée.

4) PTC, coefficient de température positif
PTC est l'abréviation de Positive Temperature Coefficient, qui signifie résistance à coefficient de température positif, ou thermistance PTC en abrégé. Sa valeur de résistance augmente progressivement à mesure que la température augmente.
La particularité de cette méthode est que la puissance est moins affectée par la température de l’eau. La plage de tension de fonctionnement est de 350 V ~ 450 V, en utilisant la communication réseau LIN. Le contrôleur de climatisation n'a besoin que d'envoyer un signal de demande de puissance au chauffage, et le chauffage fonctionnera selon la demande de puissance spécifiée. La température maximale de l'eau chauffée par PTC est de 65 ℃.
Logique de contrôle PTC : lorsque le climatiseur ou la batterie envoie une demande de chauffage, le PTC est activé et la puissance de chauffage du radiateur est déterminée en fonction de l'environnement externe et de la demande de chauffage du climatiseur intérieur.

Stratégies de contrôle spécifiques pour les fonctions de gestion thermique

Dans la première partie, la description fonctionnelle de l'ensemble du TMS de XPeng P7 a été répertoriée. Ensuite, nous analysons soigneusement la façon dont ces fonctions sont coordonnées à travers divers composants.

1) Le principe de contrôle du système de refroidissement du moteur

Le refroidissement du moteur est contrôlé par VCU. Le VCU détermine la température d'un certain composant dans le circuit moteur. Si la température est trop élevée, le refroidissement du moteur démarre, ajustant la vitesse de la pompe à eau et la vitesse du ventilateur électronique dans le circuit du moteur, et le système CVC ajuste la position de la vanne d'eau proportionnelle à trois voies 1 sur le radiateur.
Sa valeur de température d'ouverture : lorsque la température du moteur est supérieure à 75 ℃, l'IPU est supérieure à 45 ℃, le DCDC est supérieur à 60 ℃ et l'OBC est supérieur à 50 ℃, le système de refroidissement du moteur est ouvert.
L'ensemble du circuit de refroidissement est : pompe à eau circuit moteur → système moteur → vanne d'eau proportionnelle à trois voies 1 → radiateur/by-pass → vanne d'eau inverseuse à quatre voies → pompe à eau du circuit moteur.

2) Principe de contrôle du refroidissement de la batterie

◆ Mode de refroidissement de la batterie 1 - en scénario de charge
Dans ce mode, le BMS détermine les besoins de refroidissement de la batterie, le VCU détermine si les conditions de refroidissement de la batterie sont remplies et le CVC combine la température ambiante, la température de l'eau du circuit de la batterie et la température de l'eau du circuit moteur pour déterminerl'utilisation du refroidissement par compresseur électrique, entraînant ainsi la vanne d'eau et le compresseur, et envoyant des demandes de pompes à eau et de ventilateurs.
Le circuit de refroidissement est le suivant : compresseur → condenseur → détendeur électronique (EEV) → échangeur thermique batterie → compresseur.

◆ Mode de refroidissement de la batterie 2 - en scénario de conduite
Dans ce mode, le VCU détermine si les conditions de refroidissement de la batterie sont remplies. CVC combine des informations telles que la température ambiante, la température de l'eau du circuit de la batterie, la température de l'eau du circuit moteur, etc. pour déterminer s'il faut utiliser le refroidissement du compresseur, puis actionner la vanne d'eau etcompresseur de climatisation électrique, et émet des demandes de pompes à eau et de ventilateurs.
Le circuit de refroidissement est le suivant : pompe à eau du circuit batterie → batterie d'alimentation → échangeur thermique eau-eau → échangeur thermique batterie.

3) Principe de contrôle du chauffage de la batterie en mode charge

Le BMS détermine s'il y a un besoin de chauffage en fonction de l'état de la batterie - le VCU envoie l'état du système haute tension en fonction de l'état du véhicule - le CVC calcule la température de l'eau requise par la batterie et allume le PTC et la pompe à eau pour le chauffage. .
Le circuit de refroidissement comprend deux, dont l'un est : pompe à eau du circuit de batterie → échangeur de chaleur eau-eau → échangeur de chaleur de batterie → bloc de batterie d'alimentation → vanne d'eau d'inversion à quatre voies → pompe à eau du circuit de batterie. Le second est la pompe à eau du circuit de chauffage → chauffage de l'eau PTC → vanne à trois voies 2 → échangeur thermique eau-eau → pompe à eau du circuit de chauffage.

4) Le principe de contrôle de l'équilibre thermique de la batterie

En cas de choc thermique, une pompe à eau de batterie doit être ouverte pour équilibrer la chaleur de la batterie. Les conditions qui provoquent un choc thermique comprennent principalement les deux types suivants :
◆ La différence entre la température maximale et la température minimale de la cellule de la batterie est trop importante
◆ La différence entre la température de l'eau du circuit de la batterie et la température la plus élevée/la plus basse de la batterie est trop importante
Le circuit de refroidissement est le suivant : pompe à eau de boucle de batterie → bloc de batterie d'alimentation → échangeur de chaleur eau-eau → échangeur de chaleur de batterie → pompe à eau de boucle de batterie.

5) Le principe de contrôle du système de refroidissement du LTR de la batterie et de récupération de la chaleur résiduelle du moteur

Cela comprend trois parties, à savoir le refroidissement LTR de la batterie, le pré-refroidissement de la batterie et la récupération de la chaleur résiduelle du moteur.
◆ Le refroidissement LTR de la batterie: à une température ambiante inférieure à 25 ℃, lorsque la température de la batterie est élevée, changez la position de la vanne d'eau d'inversion à quatre voies, connectez le circuit de la batterie et le circuit du moteur en série et utilisez le radiateur pour dissiper la chaleur de la batterie, plus d'économie d'énergie .
◆ Pré-refroidissement de la batterie: Lorsque la température de la batterie est sur le point d'atteindre la température requise pour le refroidissement, utilisez le radiateur pour refroidir la batterie à l'avance.
◆ Récupération de chaleur résiduelle du moteur: Il peut être utilisé pour récupérer la chaleur générée par le moteur, qui est généralement gaspillée lors du fonctionnement du véhicule. Lorsque la température de l'eau du circuit moteur est supérieure à la température de l'eau du circuit de la batterie d'une certaine valeur, elle sera utilisée pour chauffer la batterie, de sorte que la batterie soit à une température de fonctionnement appropriée pour atteindre l'objectif d'économie d'énergie.
Le circuit de refroidissement est une vanne à eau inverseuse à quatre voies → pompe à eau du circuit moteur → système moteur → vanne d'eau proportionnelle à trois voies 1 → radiateur/bypass → vanne d'eau inverseuse à quatre voies → pompe à eau de boucle de batterie → chauffage eau-eau échangeur → dispositif d'échange thermique de batterie → batterie d'alimentation → vanne d'eau inversée à quatre voies.