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小鵬P7的熱管理系統(tǒng)詳解

汽車ECU開發(fā) ? 來源:汽車ECU開發(fā) ? 2023-01-04 14:18 ? 次閱讀
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之前我們分享過小鵬P7的內(nèi)部ECU的一些資料(回看戳:小鵬P7內(nèi)部ECU技術(shù)信息梳理),今天我們來分享一下小鵬P7的熱管理系統(tǒng)。

01.

熱管理系統(tǒng)概述

熱管理系統(tǒng)的細節(jié)功能包括哪些呢?簡單點理解主要是制冷和加熱,小鵬P7上熱管理系統(tǒng)的主要功能主要包括:

1.空調(diào)熱舒適性系統(tǒng),主要是空調(diào)制熱、制冷、除濕、前擋除霧、車內(nèi)溫度以及空氣循環(huán)的智能調(diào)節(jié)等。

2.電池加熱冷卻系統(tǒng),應(yīng)用1個四通換向閥, 2個三通比例閥, 實現(xiàn)電池和電機回路的串并聯(lián), 從而實現(xiàn)余熱回收和電池中溫散熱功能。

高溫時, 依靠電池?fù)Q熱器, 靠制冷劑給電池強制冷卻。中溫時, 依靠四通換向閥將電池回路與電驅(qū)回路串聯(lián), 通過前端低溫散熱器散熱, 可以節(jié)省電動壓縮機功耗。低溫時依靠三通比例閥將低溫散熱器短路, 電池和電機回路串聯(lián), 回收電機余熱給電池保溫。超低溫時依靠三通比例閥,通過水水換熱器將電池回路加熱, 實現(xiàn)給電池快速升溫。

3.電驅(qū)冷卻系統(tǒng),依靠電動水泵, 通過低溫散熱器, 依次給電機控制器、電機進行散熱。

4.XPU、大屏主機散熱,通過溫度及溫升速率判斷開啟電機水泵, 從電機回路分流一部分流量到XPU、大屏主機水冷板進行冷卻, 通過散熱器或旁通進行散熱。

5.補水排氣系統(tǒng),通過膨脹水壺與電池、電機、暖風(fēng)回路連接, 分別為三個回路補水, 電池和電驅(qū)路共用一個分水箱排氣、暖風(fēng)回路用一個分水箱排氣。

6.空氣質(zhì)量管理系統(tǒng),依靠PM2.5傳感器時時監(jiān)測,并且在中控大屏顯示,然后智能開啟空調(diào)過濾空氣;另外依靠等離子發(fā)生器進行殺菌除塵和凈化空氣;依靠AQS傳感器進行尾氣防護。

整個熱管理系統(tǒng)的水路是相連通的,通過三通和四通水閥,實現(xiàn)串聯(lián)和并聯(lián)模式,整個熱管理系統(tǒng)的框圖如下圖所示。

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▲圖1小鵬P7的熱管理系統(tǒng)整體框圖

02.

熱管理系統(tǒng)部件控制策略

圖1中展示了熱管理系統(tǒng)中包含的部件,那這些單獨部件的控制策略是如何呢?

1.電機回路水泵

該水泵的功率為60W,采用PWM控制,其運行策略如下:

電驅(qū)系統(tǒng)有散熱請求時水泵開啟。

熱管理回路串聯(lián), 進行熱回收時水泵開啟, 此時轉(zhuǎn)速和電池水泵轉(zhuǎn)速相同 。

電池有LTR冷卻請求時水泵開啟。

當(dāng)XPU或大屏開啟時, 水泵也開啟

2.電池回路水泵

電池回路水泵與電機回路水泵一樣,該水泵的功率為60W,采用PWM控制,其運行策略如下:

當(dāng)電池有加熱或制冷請求時水泵開啟。

當(dāng)電池內(nèi)部溫差較大, 需要熱平衡時水泵開啟。

3.暖風(fēng)回路水泵

該水泵功率為20W,采用100HzPWM定頻控制,其主要控制策略:

當(dāng)有空調(diào)加熱請求時水泵開啟。

當(dāng)有電池加熱請求時水泵開啟。

當(dāng)同時有空調(diào)加熱請求和電池加熱請求時水泵開啟。

當(dāng)打開左右雙溫區(qū)時, 水泵開啟。

在除霧模式下, 如PTC需開啟, 則水泵開啟。

4.采暖加熱PTC

PTC是Positive Temperature Coefficient的縮寫, 意思是正溫度系數(shù)電阻, 簡稱PTC熱敏電阻, 其電阻值隨著溫度的升高呈階躍性的增高。

這種方式的特點是功率受水溫影響較小。工作電壓范圍350V~450V,采用LIN網(wǎng)絡(luò)通信, 空調(diào)控制器只需要發(fā)功率請求信號給加熱器, 加熱器就會按照指定功率請求進行工作。采暖加熱器PTC加熱的最高水溫為65℃。采暖水加熱器控制邏輯:當(dāng)空調(diào)或電池包有加熱請求時, PTC開啟, 并結(jié)合外界環(huán)境和車內(nèi)空調(diào)制熱需求確定采暖水加熱器的加熱的功率。

03.

熱管理功能的具體控制策略

在熱管理第一部分的時候,列舉的小鵬P7整個熱管理系統(tǒng)的功能描述,那這些功能是怎么通過各個部件協(xié)調(diào)實現(xiàn)的呢?

1.電機冷卻控制原理

電機冷卻控制是由VCU來控制的,VCU通過判斷電機回路中某一器件溫度過高則進入電機冷卻, 調(diào)節(jié)電機回路水泵轉(zhuǎn)速、電子風(fēng)扇轉(zhuǎn)速, HVAC調(diào)整三通比例水閥1位置到散熱器。其開啟溫度值:當(dāng)電機溫度高于75℃, IPU高于45℃, DCDC高于60℃, OBC高于50℃時開啟電機冷卻系統(tǒng)。三通閥通散熱器。

整個冷卻回路為:電機回路水泵→電機系統(tǒng)→三通比例水閥1→散熱器/旁通→四通換向水閥→電機回路水泵。

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▲圖2電機冷卻控制原理

2.電池冷卻控制原理

電池冷卻又分為兩種,其中一種為充電場景下,在該模式下BMS判斷電池冷卻需求, VCU判斷是否滿足電池冷卻的條件, HVAC綜合環(huán)境溫度、電池回路水溫、電機回路水溫, 判斷使用壓縮機冷卻, 從而驅(qū)動水閥、壓縮機, 發(fā)出水泵、風(fēng)扇請求。

該冷卻回路為:壓縮機→冷凝器→電子膨脹閥→電池?fù)Q熱器→壓縮機。

另外一種是行車場景下,VCU判斷是否滿足電池冷卻的條件, HVAC綜合環(huán)境溫度、電池回路水溫、電機回路水溫, 判斷使用壓縮機冷卻, 從而驅(qū)動水閥、壓縮機, 發(fā)出水泵、風(fēng)扇請求。

該冷卻回路為:電池回路水泵→動力電池→水水換熱器→電池?fù)Q熱器。

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▲圖3 電池冷卻控制原理

3.充電模式下的電池加熱控制原理

BMS根據(jù)電池狀態(tài)判斷是否有加熱需求-VCU根據(jù)整車狀態(tài)發(fā)送高壓系統(tǒng)狀態(tài)-HVAC計算電池需求水溫, 開啟PTC、水泵進行加熱。

冷卻回路包括兩條,其一為:電池回路水泵→水水換熱器→電池?fù)Q熱器→動力電池→四通換向水閥→電池回路水泵。其二為采暖回路水泵→水加熱PTC→三通比例水閥2→ 水水換熱器→采暖回路水泵。

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▲圖4充電模式下電池加熱控制原理

4.電池?zé)崞胶饪刂圃?/p>

在電池電芯最高溫度和最低溫度之間差值過大,或者電池回路水溫與電池最高、最低溫度差值過大,從而出現(xiàn)冷熱沖擊,這時需要開啟電池水泵進行電池?zé)崞胶狻T摾鋮s回路為:電池回路水泵→動力電池→水水換熱器→電池?fù)Q熱器→電池回路水泵。

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▲圖5電池?zé)崞胶饪刂圃?/p>

5.電池LTR冷卻和電機余熱回收控制原理

這里包括三部分,分別為電池LTR冷卻,電池預(yù)冷,電機余熱回收。

其中電池LTR冷卻是在環(huán)境溫度25℃以下, 電池溫度較高時,切換四通換向水閥位置, 將電池回路和電機回路串聯(lián), 利用散熱器給電池散熱, 達到節(jié)能的目的。

而電池預(yù)冷則是電池溫度即將達到冷卻需求溫度時, 利用散熱器預(yù)先對電池進行冷卻。

電機余熱回收則是電池溫度較低、電機回路水溫高于電池回路水溫一定值時, 將電池和電機回路串聯(lián), 利用電機回路溫度給電池加熱, 使電池處于適宜的工作溫度, 達到節(jié)能的目的。

冷卻回路為四通換向水閥→電機回路水泵→電機系統(tǒng)→三通比例水閥1→散熱器/旁通 → 四通換向水閥→電池回路水泵→水水換熱器→電池?fù)Q熱器→動力電池→四通換向水閥。

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▲圖6電池LTR以及電機余熱回收控制原理

審核編輯 :李倩

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原文標(biāo)題:小鵬P7的熱管理系統(tǒng)詳解

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