小鵬P7的熱管理系統(tǒng)詳解

01.

熱管理系統(tǒng)概述

熱管理系統(tǒng)的細(xì)節(jié)功能包括哪些呢？簡(jiǎn)單點(diǎn)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(gè)四通換向閥， 2個(gè)三通比例閥， 實(shí)現(xiàn)電池和電機(jī)回路的串并聯(lián)， 從而實(shí)現(xiàn)余熱回收和電池中溫散熱功能。

高溫時(shí)， 依靠電池?fù)Q熱器， 靠制冷劑給電池強(qiáng)制冷卻。中溫時(shí)， 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(dòng)壓縮機(jī)功耗。低溫時(shí)依靠三通比例閥將低溫散熱器短路， 電池和電機(jī)回路串聯(lián)， 回收電機(jī)余熱給電池保溫。超低溫時(shí)依靠三通比例閥，通過水水換熱器將電池回路加熱， 實(shí)現(xiàn)給電池快速升溫。

3.電驅(qū)冷卻系統(tǒng)，依靠電動(dòng)水泵， 通過低溫散熱器， 依次給電機(jī)控制器、電機(jī)進(jìn)行散熱。

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

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

6.空氣質(zhì)量管理系統(tǒng)，依靠PM2.5傳感器時(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，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(jìn)行殺菌除塵和凈化空氣；依靠AQS傳感器進(jìn)行尾氣防護(hù)。

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

▲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(dú)部件的控制策略是如何呢？

1.電機(jī)回路水泵

該水泵的功率為60W，采用PWM控制，其運(yùn)行策略如下：

電驅(qū)系統(tǒng)有散熱請(qǐng)求時(shí)水泵開啟。

熱管理回路串聯(lián)， 進(jìn)行熱回收時(shí)水泵開啟， 此時(shí)轉(zhuǎn)速和電池水泵轉(zhuǎn)速相同 。

電池有LTR冷卻請(qǐng)求時(shí)水泵開啟。

當(dāng)XPU或大屏開啟時(shí)， 水泵也開啟

2.電池回路水泵

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

當(dāng)電池有加熱或制冷請(qǐng)求時(shí)水泵開啟。

當(dāng)電池內(nèi)部溫差較大， 需要熱平衡時(shí)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(qǐng)求時(shí)水泵開啟。

當(dāng)有電池加熱請(qǐng)求時(shí)水泵開啟。

當(dāng)同時(shí)有空調(diào)加熱請(qǐng)求和電池加熱請(qǐng)求時(shí)水泵開啟。

當(dāng)打開左右雙溫區(qū)時(shí)， 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(jiǎn)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(diǎn)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(qǐng)求信號(hào)給加熱器， 加熱器就會(huì)按照指定功率請(qǐng)求進(jìn)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(qǐng)求時(shí)， 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(shí)候，列舉的小鵬P7整個(gè)熱管理系統(tǒng)的功能描述，那這些功能是怎么通過各個(gè)部件協(xié)調(diào)實(shí)現(xiàn)的呢？

1.電機(jī)冷卻控制原理

電機(jī)冷卻控制是由VCU來控制的，VCU通過判斷電機(jī)回路中某一器件溫度過高則進(jìn)入電機(jī)冷卻， 調(diào)節(jié)電機(jī)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(jī)溫度高于75℃， IPU高于45℃， DCDC高于60℃， OBC高于50℃時(shí)開啟電機(jī)冷卻系統(tǒng)。三通閥通散熱器。

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

▲圖2電機(jī)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(chǎng)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(jī)回路水溫， 判斷使用壓縮機(jī)冷卻， 從而驅(qū)動(dòng)水閥、壓縮機(jī)， 發(fā)出水泵、風(fēng)扇請(qǐng)求。

該冷卻回路為：壓縮機(jī)→冷凝器→電子膨脹閥→電池?fù)Q熱器→壓縮機(jī)。

另外一種是行車場(chǎng)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(jī)回路水溫， 判斷使用壓縮機(jī)冷卻， 從而驅(qū)動(dòng)水閥、壓縮機(jī)， 發(fā)出水泵、風(fēng)扇請(qǐng)求。

該冷卻回路為：電池回路水泵→動(dòng)力電池→水水換熱器→電池?fù)Q熱器。

▲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(jì)算電池需求水溫， 開啟PTC、水泵進(jìn)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(dòng)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。

▲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(shí)需要開啟電池水泵進(jìn)行電池?zé)崞胶狻Ｔ摾鋮s回路為：電池回路水泵→動(dòng)力電池→水水換熱器→電池?fù)Q熱器→電池回路水泵。

▲圖5電池?zé)崞胶饪刂圃?/p>

5.電池LTR冷卻和電機(jī)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(jī)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(shí)，切換四通換向水閥位置， 將電池回路和電機(jī)回路串聯(lián)， 利用散熱器給電池散熱， 達(dá)到節(jié)能的目的。

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

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

冷卻回路為四通換向水閥→電機(jī)回路水泵→電機(jī)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(dòng)力電池→四通換向水閥。

▲圖6電池LTR以及電機(jī)余熱回收控制原理

審核編輯 ：李倩