01.
Descripción general del sistema de gestión térmica
¿Cuáles son las funciones detalladas del sistema de gestión térmica? En pocas palabras, se trata principalmente de refrigeración y calefacción. Las funciones principales del sistema de gestión térmica en el Xpeng P7 incluyen principalmente:
1. El sistema de confort térmico del aire acondicionado es principalmente el ajuste inteligente de la calefacción, refrigeración, deshumidificación, desempañado frontal, temperatura interior y circulación del aire del aire acondicionado, etc.
2. El sistema de calentamiento y enfriamiento de la batería utiliza una válvula de inversión de cuatro vías y dos válvulas proporcionales de tres vías para realizar la conexión en serie-paralelo de los circuitos de la batería y el motor, realizando así las funciones de recuperación de calor residual y disipación de calor de la batería a temperatura media.
Cuando la temperatura es alta, confíe en el intercambiador de calor de la batería y confíe en el refrigerante para enfriar la batería a la fuerza. A temperatura media, confíe en la válvula de inversión de cuatro vías para conectar el circuito de la batería y el circuito de accionamiento eléctrico en serie, y disipe el calor a través del radiador frontal de baja temperatura, lo que puede ahorrar el consumo de energía del compresor eléctrico. Cuando la temperatura es baja, la válvula proporcional de tres vías se utiliza para cortocircuitar el radiador de baja temperatura, y los circuitos de la batería y el motor se conectan en serie para recuperar el calor residual del motor y mantener la batería caliente. Cuando la temperatura es demasiado baja, la válvula proporcional de tres vías se usa para calentar el circuito de la batería a través del intercambiador de calor agua-agua para lograr un aumento rápido de la temperatura de la batería.
3. El sistema de enfriamiento de transmisión eléctrica se basa en la bomba de agua eléctrica para disipar el calor para el controlador del motor y el motor a su vez a través del radiador de baja temperatura.
4. Para disipar el calor de la XPU y la unidad principal de pantalla grande, encienda la bomba de agua del motor en función de la temperatura y la tasa de aumento de temperatura, desvíe parte del flujo del circuito del motor a la XPU y la placa de enfriamiento de agua de la unidad principal de pantalla grande para enfriar, y disipe el calor a través del radiador o la derivación.
5. El suministro de agua y el sistema de escape están conectados a la batería, el motor y el circuito de aire caliente a través del hervidor de expansión, y el agua se suministra a los tres circuitos respectivamente.La batería y el circuito de accionamiento eléctrico comparten un tanque de distribución de agua para el escape, y el circuito de aire caliente usa un tanque de distribución de agua para el escape.
6. El sistema de gestión de la calidad del aire se basa en el sensor PM2.5 para monitorearlo constantemente y mostrarlo en la gran pantalla de control central, y luego enciende de manera inteligente el aire acondicionado para filtrar el aire, además, se basa en el generador de plasma para esterilizar, eliminar el polvo y purificar el aire, se basa en el sensor AQS para la protección de los gases de escape.
Los canales de agua de todo el sistema de gestión térmica están conectados, y los modos en serie y en paralelo se realizan a través de las válvulas de agua de tres y cuatro vías. El diagrama de bloques de todo el sistema de gestión térmica se muestra en la siguiente figura.
▲Figura 1 El diagrama de bloques general del sistema de gestión térmica de Xiaopeng P7
02
Estrategias de control de componentes del sistema de gestión térmica
La Figura 1 muestra los componentes incluidos en el sistema de gestión térmica, entonces, ¿cuál es la estrategia de control para estos componentes individuales?
1. Bomba de agua del circuito del motor
La potencia de la bomba de agua es de 60W, mediante control PWM, y su estrategia de funcionamiento es la siguiente:
- La bomba de agua se enciende cuando el sistema de accionamiento eléctrico tiene una solicitud de refrigeración.
- El circuito de gestión de calor está conectado en serie, y la bomba de agua se enciende cuando se realiza la recuperación de calor, y la velocidad es la misma que la de la bomba de agua de la batería.
- La bomba de agua se enciende cuando la batería tiene una solicitud de enfriamiento LTR.
- Cuando se enciende la XPU o la pantalla grande, la bomba de agua también se enciende
2. Bomba de agua del circuito de la batería
La bomba de agua del circuito de la batería es la misma que la bomba de agua del circuito del motor. La potencia de la bomba de agua es de 60 W y adopta el control PWM. Su estrategia de funcionamiento es la siguiente:
- La bomba de agua se enciende cuando la batería tiene una solicitud de calefacción o refrigeración.
- Cuando la diferencia de temperatura dentro de la batería es grande y se requiere el equilibrio térmico, la bomba de agua se enciende.
3. Bomba de agua del circuito de aire caliente
La potencia de la bomba de agua es de 20 W y adopta un control de frecuencia constante PWM de 100 Hz. Su principal estrategia de control es la siguiente:
- La bomba de agua se enciende cuando hay una solicitud de calefacción del acondicionador de aire.
- La bomba de agua se enciende cuando hay una solicitud de calentamiento de la batería.
- La bomba de agua se enciende cuando hay una solicitud de calentamiento del aire acondicionado y una solicitud de calentamiento de la batería al mismo tiempo.
- Cuando las zonas de doble temperatura izquierda y derecha están encendidas, la bomba de agua arranca.
- En el modo de desempañado, si es necesario encender el PTC, se enciende la bomba de agua.
4. Calefacción calefacción PTC
PTC es la abreviatura de Coeficiente de temperatura positivo, lo que significa resistencia de coeficiente de temperatura positivo, denominada termistor PTC, y su valor de resistencia aumenta gradualmente con el aumento de la temperatura.
La característica de este método es que la potencia se ve menos afectada por la temperatura del agua. El rango de voltaje de trabajo es de 350 V ~ 450 V, utilizando la comunicación de red LIN, el controlador del aire acondicionado solo necesita enviar una señal de solicitud de energía al calentador, y el calentador funcionará de acuerdo con la solicitud de energía especificada. La temperatura máxima del agua calentada por el calentador de calefacción PTC es de 65°C. Lógica de control del calentador de agua de calefacción: cuando el acondicionador de aire o el paquete de baterías tienen una solicitud de calefacción, el PTC se enciende y la potencia de calefacción del calentador de agua de calefacción se determina en combinación con el entorno externo y la demanda de calefacción del acondicionador de aire en el automóvil.
03.
Estrategias de control específicas para funciones de gestión térmica
En la primera parte de la gestión térmica, se enumeró la descripción funcional de todo el sistema de gestión térmica de Xpeng P7. ¿Cómo se realizan estas funciones a través de la coordinación de varios componentes?
1. Principio de control de enfriamiento del motor
El control de refrigeración del motor está controlado por la VCU. La VCU entra en la refrigeración del motor al determinar que la temperatura de un determinado componente en el circuito del motor es demasiado alta y ajusta la velocidad de la bomba de agua en el circuito del motor y la velocidad del ventilador electrónico. El HVAC ajusta la posición de la válvula de agua proporcional de tres vías 1 al radiador. Su valor de temperatura de apertura: cuando la temperatura del motor es superior a 75 °C, la IPU es superior a 45 °C, el DCDC es superior a 60 °C y el OBC es superior a 50 °C, el sistema de refrigeración del motor está encendido. Válvula de tres vías a través del radiador.
Todo el circuito de refrigeración es: bomba de agua del circuito del motor→sistema del motor→válvula de agua proporcional de tres vías 1→radiador/bypass→válvula de agua inversora de cuatro vías→bomba de agua del circuito del motor.
▲Figura 2 Principio de control de enfriamiento del motor
2. El principio del control de enfriamiento de la batería.
Hay dos tipos de enfriamiento de la batería, uno de los cuales está en el escenario de carga. En este modo, el BMS juzga la demanda de enfriamiento de la batería, la VCU juzga si se cumplen las condiciones de enfriamiento de la batería y el HVAC integra la temperatura ambiente, la temperatura del agua del circuito de la batería y la temperatura del agua del circuito del motor para determinar el uso del enfriamiento del compresor, impulsando así las válvulas de agua y los compresores, y enviando solicitudes de bomba de agua y ventilador.
El circuito de refrigeración es: compresor→condensador→válvula de expansión electrónica→intercambiador de calor de batería→compresor.
La otra es que en la escena de conducción, la VCU juzga si se cumplen las condiciones para el enfriamiento de la batería, y el HVAC evalúa exhaustivamente la temperatura ambiente, la temperatura del agua del circuito de la batería y la temperatura del agua del circuito del motor para determinar el uso del enfriamiento del compresor, impulsando así la válvula de agua y el compresor, y enviando solicitudes de bomba de agua y ventilador.
El circuito de refrigeración es: circuito de batería bomba de agua→batería de potencia→intercambiador de calor agua-agua→intercambiador de calor de batería.
▲Figura 3 El principio del control de enfriamiento de la batería
3. Principio de control del calentamiento de la batería en modo de carga
BMS juzga si hay una demanda de calefacción en función del estado de la batería: la VCU envía el estado del sistema de alto voltaje de acuerdo con el estado del vehículo: HVAC calcula la temperatura del agua requerida por la batería y enciende el PTC y la bomba de agua para calefacción.
El circuito de refrigeración incluye dos, uno es: bomba de agua del circuito de la batería→intercambiador de calor agua-agua→intercambiador de calor de la batería→batería de alimentación→válvula de agua inversora de cuatro vías→bomba de agua del circuito de la batería. El segundo es bomba de agua del circuito de calefacción → PTC de calentamiento de agua → válvula de agua proporcional de tres vías 2 → intercambiador de calor agua-agua → bomba de agua del circuito de calefacción.
▲Figura 4 El principio del control de calentamiento de la batería en modo de carga
4. Principio de control del equilibrio térmico de la batería
Si la diferencia entre la temperatura máxima y la temperatura mínima de la celda de la batería es demasiado grande, o si la diferencia entre la temperatura del agua del circuito de la batería y la temperatura máxima y mínima de la batería es demasiado grande y provoca un choque térmico, es necesario encender la bomba de agua de la batería para equilibrar el calor de la batería. El circuito de refrigeración es: bomba de agua del circuito de batería→batería de alimentación→intercambiador de calor agua-agua→intercambiador de calor de batería→bomba de agua del circuito de batería.
▲Figura 5 El principio del control del equilibrio térmico de la batería
5. Principio de control de la refrigeración LTR de la batería y recuperación del calor residual del motor
Esto incluye tres partes, a saber, refrigeración LTR de la batería, refrigeración previa de la batería y recuperación del calor residual del motor.
La batería LTR se enfría a una temperatura ambiente inferior a 25 ° C. Cuando la temperatura de la batería es alta, cambie la posición de la válvula de agua de inversión de cuatro vías, conecte el circuito de la batería y el circuito del motor en serie, y use el radiador para disipar el calor de la batería para lograr el propósito de ahorrar energía.
El preenfriamiento de la batería consiste en usar el radiador para preenfriar la batería cuando la temperatura de la batería está a punto de alcanzar la temperatura de enfriamiento requerida.
La recuperación de calor residual del motor significa que cuando la temperatura de la batería es baja y la temperatura del agua del circuito del motor es superior a un cierto valor de la temperatura del agua del circuito de la batería, la batería y el circuito del motor están conectados en serie, y la temperatura del circuito del motor se usa para calentar la batería para que la batería esté a una temperatura de trabajo adecuada para lograr el objetivo de ahorro de energía.
El circuito de enfriamiento es una válvula de agua de inversión de cuatro vías→bomba de agua del circuito del motor→sistema del motor→válvula de agua proporcional de tres vías 1→radiador/derivación→válvula de agua de inversión de cuatro vías→bomba de agua del circuito de batería→intercambiador de calor agua-agua→intercambiador de calor de batería→batería eléctrica→válvula de agua de inversión de cuatro vías.
▲Figura 6 El principio de control de la batería LTR y la recuperación de calor residual del motor