Din 2014, industria vehiculelor electrice a devenit treptat în plină expansiune. Printre acestea, managementul termic al vehiculelor electrice a devenit treptat în plină expansiune. Deoarece autonomia vehiculelor electrice depinde nu numai de densitatea energetică a bateriei, ci și de tehnologia sistemului de management termic al vehiculului. Sistemul de management termic al bateriei a...experiențăa pornit un proces de la zero, de la neglijență la atenție.
Așadar, astăzi, haideți să vorbim despremanagementul termic al vehiculelor electrice, ce gestionează ei?
Asemănări și diferențe între managementul termic al vehiculelor electrice și managementul termic al vehiculelor tradiționale
Acest punct este pus în prim-plan deoarece, după ce industria auto a intrat în noua eră energetică, domeniul de aplicare, metodele de implementare și componentele managementului termic s-au schimbat considerabil.
Nu este nevoie să spunem mai multe despre arhitectura managementului termic al vehiculelor pe combustibil tradițional aici, iar cititorii profesioniști au fost foarte clari în ceea ce privește faptul că managementul termic tradițional include în principalsistem de gestionare termică a aerului condiționat și subsistemul de management termic al grupului motopropulsor.
Arhitectura de management termic al vehiculelor electrice se bazează pe arhitectura de management termic a vehiculelor pe combustibil și adaugă sistemul electronic de management termic al motorului electric și sistemul de management termic al bateriei. Spre deosebire de vehiculele pe combustibil, vehiculele electrice sunt mai sensibile la schimbările de temperatură, temperatura fiind un factor cheie pentru a determina siguranța, performanța și durata de viață a acestora, managementul termic fiind un mijloc necesar pentru a menține intervalul de temperatură adecvat și uniformitatea. Prin urmare, sistemul de management termic al bateriei este deosebit de critic, iar managementul termic al bateriei (disipația căldurii/conducția căldurii/izolația termică) este direct legat de siguranța bateriei și de consistența puterii după o utilizare pe termen lung.
Deci, în ceea ce privește detaliile, există în principal următoarele diferențe.
Diferite surse de căldură pentru aerul condiționat
Sistemul de aer condiționat al camionului tradițional de combustibil este compus în principal din compresor, condensator, supapă de expansiune, evaporator, conductă și alte...componente.
La răcire, agentul frigorific (agentul frigorific) este preluat de compresor, iar căldura din mașină este eliminată pentru a reduce temperatura, acesta fiind principiul refrigerării. Deoarecefuncționarea compresorului trebuie să fie acționat de motor, procesul de refrigerare va crește sarcina motorului și acesta este motivul pentru care spunem că aerul condiționat de vară costă mai mult petrol.
În prezent, aproape toate tipurile de încălzire a vehiculelor pe bază de combustibil utilizează căldura din lichidul de răcire al motorului - o cantitate mare de căldură reziduală generată de motor poate fi utilizată pentru a încălzi sistemul de aer condiționat. Lichidul de răcire curge prin schimbătorul de căldură (cunoscut și sub numele de rezervor de apă) în sistemul de aer cald, iar aerul transportat de ventilator este schimbat termic cu lichidul de răcire al motorului, iar aerul este încălzit și apoi trimis în mașină.
Totuși, în medii reci, motorul trebuie să funcționeze mult timp pentru a ridica temperatura apei la temperatura potrivită, iar utilizatorul trebuie să suporte frigul mult timp în mașină.
Încălzirea vehiculelor cu energie nouă se bazează în principal pe încălzitoare electrice, încălzitoarele electrice având încălzitoare eoliene și încălzitoare de apă. Principiul încălzitorului de aer este similar cu cel al uscătorului de păr, care încălzește direct aerul circulant prin foaia de încălzire, furnizând astfel aer cald mașinii. Avantajul încălzitorului eolian este că timpul de încălzire este rapid, raportul de eficiență energetică este puțin mai mare, iar temperatura de încălzire este ridicată. Dezavantajul este că vântul de încălzire este deosebit de uscat, ceea ce aduce o senzație de uscăciune corpului uman. Principiul încălzitorului de apă este similar cu cel al încălzitorului electric de apă, care încălzește lichidul de răcire prin foaia de încălzire, iar lichidul de răcire la temperatură înaltă curge prin miezul de aer cald și apoi încălzește aerul circulant pentru a realiza încălzirea interiorului. Timpul de încălzire al încălzitorului de apă este puțin mai lung decât cel al încălzitorului de aer, dar este și mult mai rapid decât cel al vehiculului pe combustibil, iar conducta de apă are pierderi de căldură în mediul cu temperatură scăzută, iar eficiența energetică este puțin mai mică. Xiaopeng G3 utilizează încălzitorul de apă menționat mai sus.
Fie că este vorba de încălzirea prin vânt sau de încălzirea apei, pentru vehiculele electrice, bateriile sunt necesare pentru a furniza electricitate, iar cea mai mare parte a energiei electrice este consumată înaer condiționat încălzire în medii cu temperaturi scăzute. Acest lucru duce la o autonomie redusă a vehiculelor electrice în medii cu temperaturi scăzute.
Comparăcu Problema vitezei lente de încălzire a vehiculelor pe combustibil în medii cu temperatură scăzută, utilizarea încălzirii electrice pentru vehiculele electrice poate scurta considerabil timpul de încălzire.
Managementul termic al bateriilor de putere
Comparativ cu managementul termic al motorului vehiculelor pe combustibil, cerințele de management termic ale sistemului de alimentare al vehiculelor electrice sunt mai stricte.
Deoarece intervalul optim de temperatură de funcționare a bateriei este foarte mic, temperatura bateriei este, în general, necesară să fie între 15 și 40° C. Cu toate acestea, temperatura ambiantă utilizată în mod obișnuit de vehicule este de -30~40° C, iar condițiile de conducere ale utilizatorilor reali sunt complexe. Controlul managementului termic trebuie să identifice și să determine eficient condițiile de conducere ale vehiculelor și starea bateriilor, să efectueze controlul optim al temperaturii și să urmărească atingerea unui echilibru între consumul de energie, performanța vehiculului, performanța bateriei și confort.
Pentru a atenua anxietatea legată de autonomie, capacitatea bateriei vehiculelor electrice devine din ce în ce mai mare, iar densitatea energiei devine din ce în ce mai mare; în același timp, este necesar să se rezolve contradicția timpului prea lung de așteptare la încărcare pentru utilizatori, iar astfel au apărut încărcarea rapidă și încărcarea super rapidă.
În ceea ce privește gestionarea termică, încărcarea rapidă cu curent ridicat generează mai multă căldură și consumă mai multă energie din partea bateriei. Odată ce temperatura bateriei este prea ridicată în timpul încărcării, acest lucru poate nu numai să cauzeze riscuri de siguranță, dar poate duce și la probleme precum reducerea eficienței bateriei și accelerarea duratei de viață a bateriei. Designul...sistem de management termiceste un test sever.
Management termic al vehiculelor electrice
Reglarea confortului ocupanților în cabină
Mediul termic interior al vehiculului afectează în mod direct confortul ocupanților. Combinând cu modelul senzorial al corpului uman, studiul fluxului și transferului de căldură în cabină este un mijloc important de îmbunătățire a confortului vehiculului și de îmbunătățire a performanțelor acestuia. De la designul structurii caroseriei, de la priza de aer condiționat, geamurile vehiculului afectate de radiațiile solare și designul întregii caroserii, combinate cu sistemul de aer condiționat, este luat în considerare impactul asupra confortului ocupanților.
Atunci când conduc un vehicul, utilizatorii nu ar trebui să experimenteze doar senzația de condus oferită de puterea mare a vehiculului, ci și confortul din habitaclu este o parte importantă.
Controlul reglării temperaturii de funcționare a bateriei
În timpul utilizării, bateria va întâmpina o mulțime de probleme, în special în ceea ce privește temperatura bateriei. Atenuarea puterii bateriei cu litiu este serioasă în medii cu temperaturi extrem de scăzute, iar în medii cu temperaturi ridicate este predispusă la riscuri de siguranță. Utilizarea bateriilor în cazuri extreme va provoca daune bateriei, reducând astfel performanța și durata de viață a bateriei.
Scopul principal al managementului termic este de a face ca bateria să funcționeze întotdeauna în intervalul de temperatură corespunzător pentru a menține cele mai bune condiții de funcționare ale acesteia. Sistemul de management termic al bateriei include în principal trei funcții: disiparea căldurii, preîncălzirea și egalizarea temperaturii. Disiparea căldurii și preîncălzirea sunt ajustate în principal pentru impactul posibil al temperaturii mediului extern asupra bateriei. Egalizarea temperaturii este utilizată pentru a reduce diferența de temperatură din interiorul bateriei și pentru a preveni deteriorarea rapidă cauzată de supraîncălzirea unei anumite părți a bateriei.
Sistemele de gestionare termică a bateriei utilizate în vehiculele electrice existente în prezent pe piață sunt împărțite în principal în două categorii: răcite cu aer și răcite cu lichid.
Principiulsistem de management termic răcit cu aer este mai asemănător principiului de disipare a căldurii al computerului, un ventilator de răcire este instalat într-o secțiune a bateriei, iar celălalt capăt are o gură de aerisire, care accelerează fluxul de aer dintre baterii prin funcționarea ventilatorului, astfel încât să elimine căldura emisă de baterie atunci când aceasta funcționează.
Pe scurt, răcirea cu aer înseamnă adăugarea unui ventilator pe partea laterală a bateriei și răcirea acesteia prin suflarea ventilatorului, însă vântul suflat de ventilator va fi afectat de factori externi, iar eficiența răcirii cu aer va fi redusă atunci când temperatura exterioară este mai ridicată. La fel cum suflarea unui ventilator nu te răcorește într-o zi călduroasă. Avantajul răcirii cu aer este structura simplă și costul redus.
Răcirea cu lichid elimină căldura generată de baterie în timpul funcționării prin intermediul lichidului de răcire din conducta de răcire din interiorul pachetului de baterii, pentru a obține efectul de reducere a temperaturii bateriei. Conform utilizării efective, mediul lichid are un coeficient de transfer termic ridicat, o capacitate termică mare și o viteză de răcire mai rapidă, iar Xiaopeng G3 utilizează un sistem de răcire cu lichid cu o eficiență de răcire mai mare.
În termeni simpli, principiul răcirii cu lichid este de a amplasa o conductă de apă în pachetul de baterii. Când temperatura pachetului de baterii este prea mare, se toarnă apă rece în conducta de apă, iar căldura este preluată de apă rece pentru a se răci. Dacă temperatura pachetului de baterii este prea scăzută, acesta trebuie încălzit.
Când vehiculul este condus energic sau încărcat rapid, se generează o cantitate mare de căldură în timpul încărcării și descărcării bateriei. Când temperatura bateriei este prea mare, porniți compresorul, iar agentul frigorific la temperatură scăzută curge prin lichidul de răcire în conducta de răcire a schimbătorului de căldură al bateriei. Lichidul frigorific la temperatură scăzută curge în pachetul de baterii pentru a elimina căldura, astfel încât bateria să poată menține cel mai bun interval de temperatură, ceea ce îmbunătățește considerabil siguranța și fiabilitatea bateriei în timpul utilizării mașinii și scurtează timpul de încărcare.
În timpul iernii extrem de reci, din cauza temperaturilor scăzute, activitatea bateriilor cu litiu este redusă, performanța bateriei este mult redusă, iar bateria nu poate fi descărcată la putere mare sau încărcată rapid. În acest moment, porniți încălzitorul de apă pentru a încălzi lichidul de răcire din circuitul bateriei, iar lichidul de răcire la temperatură înaltă va încălzi bateria. Acest lucru asigură că vehiculul poate avea, de asemenea, capacitate de încărcare rapidă și o autonomie lungă de condus în medii cu temperaturi scăzute.
Control electronic al acționării electrice și disipare a căldurii prin răcirea componentelor electrice de mare putere
Vehiculele cu energie nouă au atins funcții complete de electrificare, iar sistemul de alimentare cu combustibil a fost transformat într-un sistem de alimentare electrică. Bateria produce până laTensiune de curent continuu de 370V pentru a furniza energie, răcire și încălzire vehiculului și pentru a alimenta diverse componente electrice ale mașinii. În timpul conducerii vehiculului, componentele electrice de mare putere (cum ar fi motoarele, DCDC, controlerele motorului etc.) vor genera multă căldură. Temperatura ridicată a aparatelor electrice poate provoca defecțiuni ale vehiculului, limitarea puterii și chiar pericole pentru siguranță. Managementul termic al vehiculului trebuie să disipeze căldura generată la timp pentru a se asigura că componentele electrice de mare putere ale vehiculului se află în intervalul de temperatură de funcționare sigur.
Sistemul electronic de control al acționării electrice G3 adoptă disiparea căldurii prin răcire cu lichid pentru gestionarea termică. Lichidul de răcire din conducta sistemului electronic de acționare a pompei curge prin motor și alte dispozitive de încălzire pentru a elimina căldura componentelor electrice, apoi curge prin radiator la grila de admisie frontală a vehiculului, iar ventilatorul electronic este pornit pentru a răci lichidul de răcire la temperatură înaltă.
Câteva gânduri despre dezvoltarea viitoare a industriei managementului termic
Consum redus de energie:
Pentru a reduce consumul mare de energie cauzat de aerul condiționat, aerul condiționat cu pompă de căldură a primit treptat o atenție sporită. Deși sistemul general de pompă de căldură (care utilizează R134a ca agent frigorific) are anumite limitări în mediul utilizat, cum ar fi temperatura extrem de scăzută (sub -10° C) nu poate funcționa, refrigerarea în medii cu temperatură ridicată nu este diferită de aerul condiționat obișnuit al vehiculelor electrice. Cu toate acestea, în majoritatea părților Chinei, sezonul de primăvară și toamnă (temperatura ambiantă) poate reduce eficient consumul de energie al aerului condiționat, iar raportul de eficiență energetică este de 2 până la 3 ori mai mare decât cel al încălzitoarelor electrice.
Zgomot redus:
După ce vehiculul electric nu mai are sursa de zgomot a motorului, zgomotul generat de funcționareacompresorulIar ventilatorul electronic frontal poate fi ușor de reclamat de utilizatori atunci când aparatul de aer condiționat este pornit pentru refrigerare. Ventilatoarele electronice eficiente și silențioase și compresoarele cu cilindree mare ajută la reducerea zgomotului cauzat de funcționare, crescând în același timp capacitatea de răcire.
Cost scăzut:
Metodele de răcire și încălzire ale sistemelor de management termic utilizează în mare parte sisteme de răcire cu lichid, iar necesarul de căldură pentru încălzirea bateriilor și încălzirea aerului condiționat în medii cu temperatură scăzută este foarte mare. Soluția actuală este creșterea rezistenței electrice pentru a crește producția de căldură, ceea ce duce la costuri ridicate ale pieselor și un consum ridicat de energie. Dacă există un progres în tehnologia bateriilor pentru a rezolva sau a reduce cerințele de temperatură ridicate ale bateriilor, acest lucru va aduce o optimizare semnificativă în proiectarea și costul sistemelor de management termic. Utilizarea eficientă a căldurii reziduale generate de motor în timpul funcționării vehiculului va contribui, de asemenea, la reducerea consumului de energie al sistemului de management termic. Rezultatul este reducerea capacității bateriei, îmbunătățirea autonomiei și reducerea costului vehiculului.
Inteligent:
Un grad ridicat de electrificare este tendința de dezvoltare a vehiculelor electrice, iar aparatele de aer condiționat tradiționale se limitează doar la funcțiile de refrigerare și încălzire pentru a se dezvolta inteligent. Aerul condiționat poate fi îmbunătățit în continuare prin suportul Big Data pe baza obiceiurilor mașinii utilizatorilor, cum ar fi în cazul mașinii de familie, temperatura aerului condiționat putând fi adaptată inteligent la diferite persoane după ce acestea se urcă în mașină. Porniți aerul condiționat înainte de a ieși din mașină, astfel încât temperatura din mașină să atingă o temperatură confortabilă. Priza de aer electrică inteligentă poate regla automat direcția orificiului de ventilație în funcție de numărul de persoane din mașină, poziția și dimensiunea corpului.
Data publicării: 20 oct. 2023