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本帖最后由 火辣西米秀 于 2024-5-23 08:20 编辑
提到热管理，对于大多数人而言，第一反应就是车内空调使用感受。然而对于整车而言，除了车内空调的使用，还包括对高压系统的加热保温或是散热降温，以及前挡风玻璃的除雾加热等等。
它就像汽车的贴心保护者，静静的管理车上各零部件的温度状态，让部件尽可能处在一个舒适的温度环境，保持零部件的最佳性能发挥，间接的影响车辆的动力性和经济性的优秀表现。
下面来看看各主机厂车型的热管理系统。
01.小鹏P7的热管理系统
整个热管理系统的水路是相连通的，通过三通和四通水阀，实现串联和并联模式，整个热管理系统的框图如下图所示。
▲图1 小鹏P7的热管理系统整体框图
1.空调热舒适性系统，主要是空调制热、制冷、除湿、前挡除雾、车内温度以及空气循环的智能调节等。
2.电池加热冷却系统，应用1个四通换向阀， 2个三通比例阀， 实现电池和电机回路的串并联， 从而实现余热回收和电池中温散热功能。
高温时， 依靠电池换热器， 靠制冷剂给电池强制冷却。中温时， 依靠四通换向阀将电池回路与电驱回路串联， 通过前端低温散热器散热， 可以节省电动压缩机功耗。低温时依靠三通比例阀将低温散热器短路， 电池和电机回路串联， 回收电机余热给电池保温。超低温时依靠三通比例阀，通过水水换热器将电池回路加热， 实现给电池快速升温。
3.电驱冷却系统， 依靠电动水泵， 通过低温散热器， 依次给电机控制器、电机进行散热。
4.XPU、大屏主机散热， 通过温度及温升速率判断开启电机水泵， 从电机回路分流一部分流量到XPU、大屏主机水冷板进行冷却， 通过散热器或旁通进行散热。
5.补水排气系统，通过膨胀水壶与电池、电机、暖风回路连接， 分别为三个回路补水， 电池和电驱路共用一个分水箱排气、暖风回路用一个分水箱排气。
各个模块的热管理的具体策略如下：
1.电机冷却控制原理
电机冷却控制是由VCU来控制的，VCU通过判断电机回路中某一器件温度过高则进入电机冷却， 调节电机回路水泵转速、电子风扇转速， HVAC调整三通比例水阀1位置到散热器。其开启温度值：当电机温度高于75℃， IPU高于45℃， DCDC高于60℃， OBC高于50℃时开启电机冷却系统。三通阀通散热器。
整个冷却回路为：电机回路水泵→电机系统→三通比例水阀1→散热器/旁通→四通换向水阀→电机回路水泵。
▲图2 电机冷却控制原理
2.电池冷却控制原理
电池冷却又分为两种，其中一种为充电场景下，在该模式下BMS判断电池冷却需求， VCU判断是否满足电池冷却的条件， HVAC综合环境温度、电池回路水温、电机回路水温， 判断使用压缩机冷却， 从而驱动水阀、压缩机， 发出水泵、风扇请求。
该冷却回路为：压缩机→冷凝器→电子膨胀阀→电池换热器→压缩机。
另外一种是行车场景下，VCU判断是否满足电池冷却的条件， HVAC综合环境温度、电池回路水温、电机回路水温， 判断使用压缩机冷却， 从而驱动水阀、压缩机， 发出水泵、风扇请求。
该冷却回路为：电池回路水泵→动力电池→水水换热器→电池换热器。
▲图3 电池冷却控制原理
3.充电模式下的电池加热控制原理
BMS根据电池状态判断是否有加热需求-VCU根据整车状态发送高压系统状态-HVAC计算电池需求水温， 开启PTC、水泵进行加热。
冷却回路包括两条，其一为：电池回路水泵→水水换热器→电池换热器→动力电池→四通换向水阀→电池回路水泵。其二为采暖回路水泵→水加热PTC→三通比例水阀2→ 水水换热器→采暖回路水泵。
▲图4 充电模式下电池加热控制原理
4.电池热平衡控制原理
在电池电芯最高温度和最低温度之间差值过大，或者电池回路水温与电池最高、最低温度差值过大，从而出现冷热冲击，这时需要开启电池水泵进行电池热平衡。该冷却回路为：电池回路水泵→动力电池→水水换热器→电池换热器→电池回路水泵。
▲图5 电池热平衡控制原理
5.电池LTR冷却和电机余热回收控制原理
这里包括三部分，分别为电池LTR冷却，电池预冷，电机余热回收。
其中电池LTR冷却是在环境温度25℃以下， 电池温度较高时，切换四通换向水阀位置， 将电池回路和电机回路串联， 利用散热器给电池散热， 达到节能的目的。
而电池预冷则是电池温度即将达到冷却需求温度时， 利用散热器预先对电池进行冷却。
电机余热回收则是电池温度较低、电机回路水温高于电池回路水温一定值时， 将电池和电机回路串联， 利用电机回路温度给电池加热， 使电池处于适宜的工作温度， 达到节能的目的。
冷却回路为四通换向水阀→电机回路水泵→电机系统→三通比例水阀1→散热器/旁通 → 四通换向水阀→电池回路水泵→水水换热器→电池换热器→动力电池→四通换向水阀。
▲图6 电池LTR以及电机余热回收控制原理
02.比亚迪海豹的热管理系统
比亚迪海豚的热管理集成模块上集成了6个电磁阀、3个电子膨胀阀以及9个制冷剂管接头，整个热管理系统如下图所示。
▲图7 海豚热泵空调系统
海豚的热泵系统中的阀岛设计采用了类似特斯拉集成化，比亚迪对冷媒回路进行了大规模集成，阀岛结构把制冷剂回路大部分控制组件进行了集成，实物和各个接口的定义如下。
▲图8 海豚热泵阀岛
基于图7，整理出整个热泵空系统的原理示意图，如下图所示。
▲图9 海豚车热泵空调原理示意图
其中图中PT-1、PT-2表示两个制冷剂压力及温度传感器，P-1表示制冷剂压力传感器，T-1、T-2表示两个制冷剂温度传感器。
下面来看下各个场景下热泵空调的运行逻辑。
当打开空调系统制热时，热泵空调系统开启电动压缩机，采暖电子膨胀阀工作、水源换热电磁阀及空调采暖电磁阀均打开，制冷剂通过车内冷凝器放热，通过板式换热器吸收驱动电机、电机控制器等电驱动单元的热量。极低温情况下，开启PTC加热器辅助加热，提高热泵空调的适用温度范围。
空调制热时，制冷剂的流动路线为：压缩机→车内冷凝器→采暖电子膨胀阀→水源换热电磁阀→板式换热器→空调采暖电磁阀→气液分离器→压缩机，如下图所示。
▲图10 空调制热循环
当空调系统制冷时，热泵空调系统开启电动压缩机，制冷电子阀膨胀阀工作，空调制冷磁阀及空气换热电磁阀均打开，制冷剂通过车外冷凝器放热，车内蒸发器吸收车内热量。
空调制冷时，制冷剂的流动路线为：压缩机→车内冷凝器→空调制冷电磁阀→空气换热电磁阀→单向阀5→制冷电子膨胀阀→车内蒸发器→单向阀4→气液分离器→压缩机，如下图所示。
提到热管理，对于大多数人而言，第一反应就是车内空调使用感受。然而对于整车而言，除了车内空调的使用，还包括对高压系统的加热保温或是散热降温，以及前挡风玻璃的除雾加热等等。
它就像汽车的贴心保护者，静静的管理车上各零部件的温度状态，让部件尽可能处在一个舒适的温度环境，保持零部件的最佳性能发挥，间接的影响车辆的动力性和经济性的优秀表现。
下面来看看各主机厂车型的热管理系统。
整个热管理系统的水路是相连通的，通过三通和四通水阀，实现串联和并联模式，整个热管理系统的框图如下图所示。
▲图 小鹏P7的热管理系统整体框图
1.空调热舒适性系统，主要是空调制热、制冷、除湿、前挡除雾、车内温度以及空气循环的智能调节等。
2.电池加热冷却系统，应用1个四通换向阀， 2个三通比例阀， 实现电池和电机回路的串并联， 从而实现余热回收和电池中温散热功能。
高温时， 依靠电池换热器， 靠制冷剂给电池强制冷却。中温时， 依靠四通换向阀将电池回路与电驱回路串联， 通过前端低温散热器散热， 可以节省电动压缩机功耗。低温时依靠三通比例阀将低温散热器短路， 电池和电机回路串联， 回收电机余热给电池保温。超低温时依靠三通比例阀，通过水水换热器将电池回路加热， 实现给电池快速升温。
3.电驱冷却系统， 依靠电动水泵， 通过低温散热器， 依次给电机控制器、电机进行散热。
4.XPU、大屏主机散热， 通过温度及温升速率判断开启电机水泵， 从电机回路分流一部分流量到XPU、大屏主机水冷板进行冷却， 通过散热器或旁通进行散热。
5.补水排气系统，通过膨胀水壶与电池、电机、暖风回路连接， 分别为三个回路补水， 电池和电驱路共用一个分水箱排气、暖风回路用一个分水箱排气。
各个模块的热管理的具体策略如下：
1.电机冷却控制原理
电机冷却控制是由VCU来控制的，VCU通过判断电机回路中某一器件温度过高则进入电机冷却， 调节电机回路水泵转速、电子风扇转速， HVAC调整三通比例水阀1位置到散热器。其开启温度值：当电机温度高于75℃， IPU高于45℃， DCDC高于60℃， OBC高于50℃时开启电机冷却系统。三通阀通散热器。
整个冷却回路为：电机回路水泵→电机系统→三通比例水阀1→散热器/旁通→四通换向水阀→电机回路水泵。
▲图 电机冷却控制原理
2.电池冷却控制原理
电池冷却又分为两种，其中一种为充电场景下，在该模式下BMS判断电池冷却需求， VCU判断是否满足电池冷却的条件， HVAC综合环境温度、电池回路水温、电机回路水温， 判断使用压缩机冷却， 从而驱动水阀、压缩机， 发出水泵、风扇请求。
该冷却回路为：压缩机→冷凝器→电子膨胀阀→电池换热器→压缩机。
另外一种是行车场景下，VCU判断是否满足电池冷却的条件， HVAC综合环境温度、电池回路水温、电机回路水温， 判断使用压缩机冷却， 从而驱动水阀、压缩机， 发出水泵、风扇请求。
该冷却回路为：电池回路水泵→动力电池→水水换热器→电池换热器。
▲图 电池冷却控制原理
3.充电模式下的电池加热控制原理
BMS根据电池状态判断是否有加热需求-VCU根据整车状态发送高压系统状态-HVAC计算电池需求水温， 开启PTC、水泵进行加热。
冷却回路包括两条，其一为：电池回路水泵→水水换热器→电池换热器→动力电池→四通换向水阀→电池回路水泵。其二为采暖回路水泵→水加热PTC→三通比例水阀2→ 水水换热器→采暖回路水泵。
▲图 充电模式下电池加热控制原理
4.电池热平衡控制原理
在电池电芯最高温度和最低温度之间差值过大，或者电池回路水温与电池最高、最低温度差值过大，从而出现冷热冲击，这时需要开启电池水泵进行电池热平衡。该冷却回路为：电池回路水泵→动力电池→水水换热器→电池换热器→电池回路水泵。
▲图 电池热平衡控制原理
5.电池LTR冷却和电机余热回收控制原理
这里包括三部分，分别为电池LTR冷却，电池预冷，电机余热回收。
其中电池LTR冷却是在环境温度25℃以下， 电池温度较高时，切换四通换向水阀位置， 将电池回路和电机回路串联， 利用散热器给电池散热， 达到节能的目的。
而电池预冷则是电池温度即将达到冷却需求温度时， 利用散热器预先对电池进行冷却。
电机余热回收则是电池温度较低、电机回路水温高于电池回路水温一定值时， 将电池和电机回路串联， 利用电机回路温度给电池加热， 使电池处于适宜的工作温度， 达到节能的目的。
冷却回路为四通换向水阀→电机回路水泵→电机系统→三通比例水阀1→散热器/旁通 → 四通换向水阀→电池回路水泵→水水换热器→电池换热器→动力电池→四通换向水阀。
▲图 电池LTR以及电机余热回收控制原理
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