Od roku 2014 sa priemysel elektromobilov postupne otepluje. Medzi nimi sa postupne otepluje aj tepelný manažment elektromobilov. Dojazd elektromobilov totiž závisí nielen od hustoty energie batérie, ale aj od technológie systému tepelného manažmentu vozidla. Systém tepelného manažmentu batérie sa tiež...skúsenostiprešiel procesom od nuly, od zanedbania k pozornosti.
Takže dnes si pohovorme o tom,tepelný manažment elektrických vozidiel, čo riadia?
Podobnosti a rozdiely medzi tepelným manažmentom elektromobilov a tepelným manažmentom tradičných vozidiel
Tento bod je uvedený v prvom rade preto, lebo po vstupe automobilového priemyslu do novej energetickej éry sa rozsah, implementačné metódy a komponenty tepelného manažmentu výrazne zmenili.
Nie je potrebné tu hovoriť viac o architektúre tepelného manažmentu tradičných vozidiel na palivo a odborní čitatelia jasne uviedli, že tradičný tepelný manažment zahŕňa najmäsystém tepelného riadenia klimatizácie a subsystém tepelného manažmentu hnacej sústavy.
Architektúra tepelného manažmentu elektrických vozidiel je založená na architektúre tepelného manažmentu palivových vozidiel a pridáva elektronický systém tepelného manažmentu elektromotora a systém tepelného manažmentu batérie. Na rozdiel od palivových vozidiel sú elektrické vozidlá citlivejšie na zmeny teploty. Teplota je kľúčovým faktorom určujúcim ich bezpečnosť, výkon a životnosť. Tepelný manažment je nevyhnutným prostriedkom na udržanie vhodného teplotného rozsahu a rovnomernosti. Preto je systém tepelného manažmentu batérie obzvlášť dôležitý a tepelný manažment batérie (odvod tepla/vedenie tepla/tepelná izolácia) priamo súvisí s bezpečnosťou batérie a konzistentnosťou výkonu po dlhodobom používaní.
Takže, čo sa týka detailov, existujú najmä nasledujúce rozdiely.
Rôzne zdroje tepla klimatizácie
Klimatizačný systém tradičného palivového nákladného vozidla sa skladá hlavne z kompresora, kondenzátora, expanzného ventilu, výparníka, potrubia a ďalších...komponenty.
Pri chladení sa chladivo (chladivo) prečerpáva kompresorom a teplo z auta sa odvádza, aby sa znížila teplota, čo je princíp chladenia. Pretožepráca kompresora Ak ho musí poháňať motor, chladiaci proces zvýši zaťaženie motora, a preto hovoríme, že letná klimatizácia spotrebuje viac oleja.
V súčasnosti takmer všetko vykurovanie vozidiel využíva teplo z chladiacej kvapaliny motora – veľké množstvo odpadového tepla generovaného motorom sa môže použiť na ohrev klimatizácie. Chladiaca kvapalina prúdi cez výmenník tepla (tiež známy ako vodná nádrž) v systéme teplého vzduchu a vzduch prepravovaný dúchadlom sa vymieňa za teplo s chladiacou kvapalinou motora, čím sa vzduch ohrieva a potom sa vháňa do vozidla.
V chladnom prostredí však musí motor bežať dlhý čas, aby sa teplota vody zvýšila na správnu teplotu, a používateľ musí v aute dlho znášať chlad.
Vykurovanie vozidiel s novým energetickým systémom sa spolieha najmä na elektrické ohrievače, elektrické ohrievače majú veterné ohrievače a ohrievače vody. Princíp ohrievača vzduchu je podobný princípu fénu, ktorý priamo ohrieva cirkulujúci vzduch cez vykurovaciu dosku, čím dodáva horúci vzduch do vozidla. Výhodou veterného ohrievača je rýchly čas ohrevu, mierne vyšší pomer energetickej účinnosti a vysoká teplota ohrevu. Nevýhodou je, že vykurovací vietor je obzvlášť suchý, čo spôsobuje pocit sucha v ľudskom tele. Princíp ohrievača vody je podobný princípu elektrického ohrievača vody, ktorý ohrieva chladiacu kvapalinu cez vykurovaciu dosku a vysokoteplotná chladiaca kvapalina prúdi cez teplé vzduchové jadro a potom ohrieva cirkulujúci vzduch, čím sa dosiahne vykurovanie interiéru. Čas ohrevu ohrievača vody je o niečo dlhší ako u ohrievača vzduchu, ale je tiež oveľa rýchlejší ako u vozidla na palivo a vodovodné potrubie má tepelné straty v prostredí s nízkou teplotou a energetická účinnosť je o niečo nižšia. Xiaopeng G3 používa vyššie uvedený ohrievač vody.
Či už ide o vykurovanie vetrom alebo ohrev vody, pre elektrické vozidlá sú na zabezpečenie elektriny potrebné batérie a väčšina elektriny sa spotrebuje v...klimatizácia kúrenie v prostrediach s nízkou teplotou. To má za následok znížený dojazd elektrických vozidiel v prostrediach s nízkou teplotou.
Porovnaťs Problém pomalej rýchlosti ohrevu palivových vozidiel v prostredí s nízkou teplotou, použitie elektrického ohrevu pre elektrické vozidlá môže výrazne skrátiť čas ohrevu.
Tepelný manažment batérií
V porovnaní s tepelným manažmentom motora palivových vozidiel sú požiadavky na tepelný manažment energetického systému elektrických vozidiel prísnejšie.
Pretože optimálny rozsah prevádzkových teplôt batérie je veľmi malý, teplota batérie sa vo všeobecnosti musí pohybovať medzi 15 a 40 °C.° C. Avšak okolitá teplota bežne používaná vozidlami je -30~40° C a jazdné podmienky skutočných používateľov sú zložité. Riadenie teploty musí efektívne identifikovať a určiť jazdné podmienky vozidiel a stav batérií, vykonávať optimálnu reguláciu teploty a snažiť sa dosiahnuť rovnováhu medzi spotrebou energie, výkonom vozidla, výkonom batérie a komfortom.
Aby sa zmiernili obavy z dojazdu, kapacita batérií elektrických vozidiel sa neustále zvyšuje a hustota energie sa zvyšuje. Zároveň je potrebné vyriešiť rozpor, ktorý predstavuje príliš dlhý čas čakania na nabíjanie pre používateľov, a preto vznikli rýchle a superrýchle nabíjania.
Z hľadiska tepelného manažmentu prináša rýchle nabíjanie vysokým prúdom väčšie zahrievanie a vyššiu spotrebu energie batérie. Keď je teplota batérie počas nabíjania príliš vysoká, môže to nielen spôsobiť bezpečnostné riziká, ale viesť aj k problémom, ako je znížená účinnosť batérie a zrýchlené skrátenie jej životnosti. Dizajnsystém tepelného manažmentuje to ťažká skúška.
Tepelný manažment elektromobilov
Nastavenie komfortu v kabíne pre cestujúcich
Vnútorné tepelné prostredie vozidla priamo ovplyvňuje pohodlie cestujúceho. V kombinácii so senzorickým modelom ľudského tela je štúdium prúdenia a prenosu tepla v kabíne dôležitým prostriedkom na zlepšenie pohodlia vozidla a zlepšenie výkonu vozidla. Zohľadňuje sa vplyv na pohodlie cestujúceho, od návrhu karosérie, cez výstup klimatizácie, sklo vozidla ovplyvnené slnečným žiarením až po celý návrh karosérie v kombinácii s klimatizačným systémom.
Pri vedení vozidla by si používatelia nemali užívať len pocit z jazdy, ktorý prináša silný výkon vozidla, ale dôležitou súčasťou je aj pohodlie kabíny.
Ovládanie nastavenia prevádzkovej teploty batérie
Pri používaní batérie sa môže vyskytnúť množstvo problémov, najmä s teplotou batérie. Lítiová batéria má v extrémne nízkom teplotnom prostredí vážny útlm výkonu a vo vysokom teplotnom prostredí je náchylná na bezpečnostné riziká. Použitie batérie v extrémnych prípadoch s veľkou pravdepodobnosťou poškodí batériu, čím sa zníži jej výkon a životnosť.
Hlavným účelom tepelného manažmentu je zabezpečiť, aby batéria vždy pracovala v rámci vhodného teplotného rozsahu, aby sa udržal jej najlepší prevádzkový stav. Systém tepelného manažmentu batérie zahŕňa hlavne tri funkcie: odvod tepla, predhrievanie a vyrovnávanie teploty. Odvádzanie tepla a predhrievanie sa upravujú hlavne podľa možného vplyvu teploty vonkajšieho prostredia na batériu. Vyrovnávanie teploty sa používa na zníženie teplotného rozdielu v batérii a na zabránenie rýchleho opotrebovania spôsobeného prehriatím určitej časti batérie.
Systémy tepelného riadenia batérií používané v elektrických vozidlách, ktoré sú v súčasnosti na trhu, sa delia hlavne do dvoch kategórií: vzduchom chladené a kvapalinou chladené.
Princípvzduchom chladený systém tepelného manažmentu Je to skôr podobné princípu odvádzania tepla v počítači, v jednej časti batérie je nainštalovaný chladiaci ventilátor a druhý koniec má vetrací otvor, ktorý zrýchľuje prúdenie vzduchu medzi batériami prostredníctvom ventilátora, aby sa odvádzalo teplo vyžarované batériou počas prevádzky.
Stručne povedané, chladenie vzduchom spočíva v pridaní ventilátora na bok batérie a chladení batérie fúkaním ventilátora, ale vietor fúkaný ventilátorom bude ovplyvnený vonkajšími faktormi a účinnosť chladenia vzduchom sa zníži, keď je vonkajšia teplota vyššia. Rovnako ako fúkanie ventilátorom vás v horúci deň neochladí. Výhodou chladenia vzduchom je jednoduchá konštrukcia a nízke náklady.
Kvapalné chladenie odvádza teplo generované batériou počas prevádzky prostredníctvom chladiacej kvapaliny v chladiacom potrubí vo vnútri batériového bloku, čím sa dosahuje efekt zníženia teploty batérie. Pri skutočnom používaní má kvapalné médium vysoký koeficient prestupu tepla, veľkú tepelnú kapacitu a rýchlejšie chladenie a Xiaopeng G3 používa systém kvapalného chladenia s vyššou účinnosťou chladenia.
Jednoducho povedané, princíp kvapalinového chladenia spočíva v umiestnení vodovodného potrubia do batérie. Keď je teplota batérie príliš vysoká, do vodovodného potrubia sa naleje studená voda a teplo sa odvádza studenou vodou na ochladenie. Ak je teplota batérie príliš nízka, je potrebné ju zohriať.
Pri intenzívnej jazde alebo rýchlom nabíjaní sa počas nabíjania a vybíjania batérie vytvára veľké množstvo tepla. Keď je teplota batérie príliš vysoká, zapnite kompresor a nízkoteplotné chladivo prúdi cez chladiacu trubicu výmenníka tepla batérie. Nízkoteplotné chladivo prúdi do batérie, aby odvádzalo teplo, a batéria si tak udržiava optimálny teplotný rozsah, čo výrazne zlepšuje bezpečnosť a spoľahlivosť batérie počas používania vozidla a skracuje čas nabíjania.
V extrémne chladných zimných podmienkach sa v dôsledku nízkych teplôt znižuje aktivita lítiových batérií, čo výrazne znižuje ich výkon a batériu nie je možné vybíjať vysokým výkonom ani rýchlo nabíjať. V tomto prípade zapnite ohrievač vody, aby sa zohriala chladiaca kvapalina v obvode batérie, a vysokoteplotná chladiaca kvapalina zohreje batériu. To zabezpečí, že vozidlo bude mať aj schopnosť rýchleho nabíjania a dlhý dojazd v prostredí s nízkou teplotou.
Elektronické riadenie elektrického pohonu a odvod tepla z chladiacich elektrických častí s vysokým výkonom
Vozidlá s novým pohonom dosiahli komplexné funkcie elektrifikácie a systém pohonu paliva sa zmenil na elektrický systém. Batéria má výkon až370 V jednosmerné napätie na zabezpečenie napájania, chladenia a kúrenia vozidla a napájanie rôznych elektrických komponentov vo vozidle. Počas jazdy vozidla generujú vysokovýkonné elektrické komponenty (ako sú motory, DCDC, ovládače motorov atď.) veľa tepla. Vysoká teplota výkonných spotrebičov môže spôsobiť poruchu vozidla, obmedzenie výkonu a dokonca aj bezpečnostné riziká. Tepelný manažment vozidla musí včas odvádzať generované teplo, aby sa zabezpečilo, že vysokovýkonné elektrické komponenty vozidla sú v bezpečnom prevádzkovom teplotnom rozsahu.
Elektronický riadiaci systém elektrického pohonu G3 využíva na tepelné riadenie odvod tepla kvapalinovým chladením. Chladiaca kvapalina v potrubí elektronického pohonného systému čerpadla preteká motorom a inými vykurovacími zariadeniami, aby odvádzala teplo z elektrických častí, a potom preteká cez chladič v prednej mriežke nasávania vozidla, kde sa zapne elektronický ventilátor, ktorý ochladí vysokoteplotnú chladiacu kvapalinu.
Niekoľko myšlienok o budúcom vývoji odvetvia tepelného manažmentu
Nízka spotreba energie:
Aby sa znížila veľká spotreba energie spôsobená klimatizáciou, klimatizácia s tepelným čerpadlom si postupne získala veľkú pozornosť. Hoci všeobecný systém tepelného čerpadla (s chladivom R134a) má určité obmedzenia v použitom prostredí, ako napríklad extrémne nízke teploty (pod -10 °C)° C) nemôže fungovať, chladenie vo vysokoteplotnom prostredí sa nelíši od bežnej klimatizácie elektrických vozidiel. Vo väčšine častí Číny však jarné a jesenné obdobie (okolitá teplota) môže účinne znížiť spotrebu energie klimatizácie a pomer energetickej účinnosti je 2 až 3-krát vyšší ako pri elektrických ohrievačoch.
Nízka hlučnosť:
Keď elektrické vozidlo nemá zdroj hluku motora, hluk generovaný prevádzkoukompresora na predný elektronický ventilátor, keď je klimatizácia zapnutá na chladenie, sa používatelia ľahko sťažujú. Účinné a tiché elektronické ventilátory a kompresory s veľkým objemom pomáhajú znižovať hluk spôsobený prevádzkou a zároveň zvyšujú chladiaci výkon.
Nízke náklady:
Metódy chladenia a vykurovania systémov tepelného manažmentu väčšinou využívajú kvapalinový chladiaci systém a potreba tepla na vykurovanie batérií a vykurovanie klimatizácie je v prostredí s nízkou teplotou veľmi vysoká. Súčasným riešením je zvýšiť výkon elektrického ohrievača na zvýšenie produkcie tepla, čo so sebou prináša vysoké náklady na diely a vysokú spotrebu energie. Ak dôjde k prelomu v technológii batérií, ktorý vyrieši alebo zníži prísne teplotné požiadavky batérií, prinesie to veľkú optimalizáciu v dizajne a nákladoch na systémy tepelného manažmentu. Efektívne využitie odpadového tepla generovaného motorom počas prevádzky vozidla tiež pomôže znížiť spotrebu energie systému tepelného manažmentu. To sa premieta do zníženia kapacity batérie, zlepšenia dojazdu a zníženia nákladov na vozidlo.
Inteligentné:
Vysoký stupeň elektrifikácie je trendom vývoja elektrických vozidiel a tradičné klimatizácie sa obmedzujú iba na funkcie chladenia a vykurovania, aby sa vyvinuli inteligentnejšie. Klimatizácia sa dá ďalej vylepšovať o podporu veľkých dát na základe zvykov používateľov automobilov, napríklad v rodinnom aute, pričom teplota klimatizácie sa dá inteligentne prispôsobiť rôznym ľuďom po nastúpení do auta. Pred odchodom z auta zapnite klimatizáciu, aby teplota v aute dosiahla príjemnú teplotu. Inteligentný elektrický výstup vzduchu dokáže automaticky nastaviť smer výstupu vzduchu podľa počtu osôb v aute, polohy a veľkosti tela.
Čas uverejnenia: 20. októbra 2023