Od roku 2014 se průmysl elektrických vozidel postupně stává horkým.Mezi nimi se postupně zahříval tepelný management elektromobilů.Protože dojezd elektromobilů závisí nejen na hustotě energie baterie, ale také na technologii systému tepelného managementu vozidla.Systém řízení teploty baterie má takézkušenostiProvedl proces od nuly, od zanedbávání k pozornosti.
Dnes si tedy povíme něco o tepelném managementu elektromobilů, co zvládají?
Podobnosti a rozdíly mezi tepelným managementem elektrických vozidel a tradičním tepelným managementem vozidel
Tento bod je kladen na první místo, protože poté, co automobilový průmysl vstoupil do nové energetické éry, se rozsah, způsoby implementace a součásti tepelného managementu výrazně změnily.
Více o architektuře tepelného managementu vozidel s tradičním palivem zde není třeba říkat a odborným čtenářům bylo zcela jasné, že tradiční tepelný management zahrnuje především systém tepelného managementu klimatizace a subsystém tepelného managementu hnacího ústrojí.
Architektura tepelného managementu elektrických vozidel je založena na architektuře tepelného managementu palivových vozidel a přidává elektronický systém tepelného managementu elektromotoru a systém tepelného managementu baterie, na rozdíl od palivových vozidel jsou elektrická vozidla citlivější na změny teploty, teplota je klíčová faktorem pro určení jeho bezpečnosti, výkonu a životnosti je tepelný management nezbytným prostředkem k udržení vhodného teplotního rozsahu a rovnoměrnosti.Proto je systém tepelného managementu baterie obzvláště kritický a tepelný management baterie (odvod tepla/vedení tepla/tepelná izolace) přímo souvisí s bezpečností baterie a stálostí energie po dlouhodobém používání.
Pokud jde o detaily, jde tedy především o následující rozdíly.
Různé zdroje tepla klimatizace
Klimatizační systém tradičního palivového vozu se skládá hlavně z kompresoru, kondenzátoru, expanzního ventilu, výparníku, potrubí a dalšíchkomponenty.
Při chlazení se chladivo (chladivo) provádí kompresorem a teplo v autě se odebírá, aby se snížila teplota, což je princip chlazení.Protože práce kompresoru musí být poháněna motorem, proces chlazení zvýší zátěž motoru, a proto říkáme, že letní klimatizace stojí více oleje.
V současné době je téměř veškeré vytápění vozidel palivem využíváno teplem z chladicí kapaliny motoru – velké množství odpadního tepla generovaného motorem lze využít k ohřevu klimatizace.Chladicí kapalina proudí výměníkem tepla (také známým jako vodní nádrž) v systému teplého vzduchu a vzduch dopravovaný dmychadlem se vyměňuje s chladicí kapalinou motoru a vzduch se ohřívá a poté posílá do vozu.
V chladném prostředí však motor potřebuje běžet dlouhou dobu, aby se teplota vody zvýšila na správnou teplotu, a uživatel potřebuje v autě vydržet chlad po dlouhou dobu.
Vytápění nových energetických vozidel se opírá především o elektrická topidla, elektrická topidla mají ohřívače větru a ohřívače vody.Princip ohřívače vzduchu je podobný jako u fénu, který přímo ohřívá cirkulující vzduch přes topnou desku a zajišťuje tak horký vzduch do auta.Výhodou větrného ohřívače je, že doba ohřevu je rychlá, poměr energetické účinnosti je o něco vyšší a teplota ohřevu je vysoká.Nevýhodou je zvláště suchý topný vítr, který přináší do lidského těla pocit sucha.Princip ohřívače vody je podobný jako u elektrického ohřívače vody, který ohřívá chladivo přes topnou desku a vysokoteplotní chladivo proudí teplovzdušným jádrem a poté ohřívá cirkulující vzduch, aby se dosáhlo vytápění interiéru.Doba ohřevu ohřívače vody je o něco delší než u ohřívače vzduchu, ale je také mnohem rychlejší než u palivového vozidla a vodní potrubí má tepelné ztráty v prostředí s nízkou teplotou a energetická účinnost je o něco nižší. .Xiaopeng G3 používá výše zmíněný ohřívač vody.
Ať už se jedná o vytápění větrem nebo ohřev vody, u elektrických vozidel jsou k zajištění elektřiny potřeba napájecí baterie a většina elektřiny se spotřebuje při vytápění klimatizací v prostředí s nízkou teplotou.To má za následek snížení dojezdu elektrických vozidel v prostředí s nízkou teplotou.
Sroved s problém pomalé rychlosti ohřevu palivových vozidel v prostředí s nízkou teplotou, použití elektrického ohřevu pro elektrická vozidla může výrazně zkrátit dobu ohřevu.
Tepelný management napájecích baterií
Ve srovnání s tepelným managementem motoru palivových vozidel jsou požadavky na tepelný management energetického systému elektromobilu přísnější.
Protože nejlepší rozsah pracovních teplot baterie je velmi malý, je obecně požadována teplota baterie mezi 15 a 40° C. Okolní teplota běžně používaná ve vozidlech je však -30~40° C a jízdní podmínky skutečných uživatelů jsou složité.Řízení tepelného managementu musí účinně identifikovat a určovat jízdní podmínky vozidel a stav baterií a provádět optimální řízení teploty a snažit se dosáhnout rovnováhy mezi spotřebou energie, výkonem vozidla, výkonem baterie a pohodlím.
Aby se zmírnil strach z dojezdu, kapacita akumulátorů elektrických vozidel je stále větší a větší a hustota energie je stále vyšší a vyšší;Zároveň je potřeba vyřešit rozpor příliš dlouhé čekací doby nabíjení pro uživatele a vzniklo rychlonabíjení a superrychlé nabíjení.
Z hlediska tepelného managementu přináší vysokoproudé rychlé nabíjení větší tvorbu tepla a vyšší spotřebu energie baterie.Jakmile je teplota baterie během nabíjení příliš vysoká, může to nejen způsobit bezpečnostní rizika, ale také vést k problémům, jako je snížená účinnost baterie a zrychlené prodlužování životnosti baterie.Návrh systému řízení teploty je náročný test.
Tepelný management elektrických vozidel
Nastavení pohodlí v kabině
Vnitřní tepelné prostředí vozidla přímo ovlivňuje pohodlí cestujících.V kombinaci se senzorickým modelem lidského těla je studium proudění a přenosu tepla v kabině důležitým prostředkem ke zlepšení komfortu vozidla a zlepšení výkonu vozidla.Od konstrukce karoserie, od vývodu klimatizace, skel vozidla ovlivněných slunečním zářením a celého designu karoserie v kombinaci s klimatizací je uvažován vliv na pohodlí cestujících.
Při řízení vozidla by uživatelé neměli zažít pouze pocit z jízdy, který přináší silný výkon vozidla, ale důležitou součástí je také komfort prostředí v kabině.
Ovládání nastavení provozní teploty napájecí baterie
Baterie při použití procesu se setká s mnoha problémy, zejména s teplotou baterie, lithiová baterie v prostředí s extrémně nízkou teplotou je vážný útlum výkonu, v prostředí s vysokou teplotou je náchylné k bezpečnostním rizikům, používání baterií v extrémních podmínkách případy velmi pravděpodobně poškodí baterii, a tím sníží její výkon a životnost.
Hlavním účelem tepelného managementu je zajistit, aby baterie vždy pracovala ve vhodném teplotním rozsahu, aby byla zachována nejlepší pracovní kondice sady baterií.Systém tepelného managementu baterie zahrnuje především tři funkce: odvod tepla, předehřívání a vyrovnání teploty.Odvod tepla a předehřívání jsou přizpůsobeny především možnému vlivu teploty vnějšího prostředí na baterii.Teplotní vyrovnání se používá ke snížení teplotního rozdílu uvnitř baterie a zabránění rychlému rozpadu způsobenému přehřátím určité části baterie.
Systémy řízení teploty baterií používané v elektrických vozidlech, které jsou nyní na trhu, se dělí hlavně do dvou kategorií: vzduchem chlazené a kapalinou chlazené.
Princip vzduchem chlazeného systému tepelného managementu je více podobný principu odvodu tepla počítače, v jedné části baterie je instalován chladicí ventilátor a na druhém konci je větrací otvor, který urychluje proudění vzduchu mezi baterie díky práci ventilátoru, aby se odvádělo teplo vyzařované baterií, když je v provozu.
Abychom to uvedli na pravou míru, vzduchové chlazení znamená přidat ventilátor na stranu baterie a ochlazovat baterii foukáním ventilátoru, ale vítr foukaný ventilátorem bude ovlivněn vnějšími faktory a účinnost vzduchového chlazení. se sníží, když je venkovní teplota vyšší.Stejně jako foukání ventilátoru vás v horkém dni neochladí.Výhodou vzduchového chlazení je jednoduchá konstrukce a nízká cena.
Kapalinové chlazení odebírá teplo generované baterií během práce přes chladicí kapalinu v potrubí chladicí kapaliny uvnitř baterie, aby se dosáhlo účinku snížení teploty baterie.Z efektu skutečného použití vyplývá, že kapalné médium má vysoký koeficient přenosu tepla, velkou tepelnou kapacitu a vyšší rychlost chlazení a Xiaopeng G3 používá systém chlazení kapalinou s vyšší účinností chlazení.
Zjednodušeně řečeno, principem kapalinového chlazení je uspořádání vodního potrubí v baterii.Když je teplota akumulátoru příliš vysoká, nalije se do vodovodního potrubí studená voda a teplo je odebíráno studenou vodou, aby se ochladilo.Pokud je teplota baterie příliš nízká, je třeba ji zahřát.
Při intenzivní jízdě nebo rychlém nabíjení se při nabíjení a vybíjení akumulátoru vytváří velké množství tepla.Když je teplota baterie příliš vysoká, zapněte kompresor a chladivo s nízkou teplotou proteče chladicí kapalinou v chladicím potrubí výměníku tepla baterie.Nízkoteplotní chladicí kapalina proudí do akumulátoru, aby odváděla teplo, takže akumulátor může udržovat nejlepší teplotní rozsah, což výrazně zlepšuje bezpečnost a spolehlivost akumulátoru při používání vozu a zkracuje dobu nabíjení.
V extrémně chladné zimě se kvůli nízkým teplotám snižuje aktivita lithiových baterií, výrazně se snižuje výkon baterie a baterii nelze vybít vysokým výkonem nebo rychle nabíjet.V tomto okamžiku zapněte ohřívač vody, aby se zahřála chladicí kapalina v okruhu baterie a chladicí kapalina s vysokou teplotou zahřeje baterii.Zajišťuje, že vozidlo může mít také schopnost rychlého nabíjení a dlouhý dojezd v prostředí s nízkou teplotou.
Elektronické ovládání elektrického pohonu a odvod tepla chlazení elektrických částí s vysokým výkonem
Nová energetická vozidla dosáhla komplexních elektrifikačních funkcí a palivový energetický systém byl změněn na elektrický energetický systém.Napájecí baterie vydává až 370 V DC napětí, které zajišťuje napájení, chlazení a topení pro vozidlo a dodává energii různým elektrickým komponentům na autě.Během jízdy vozidla vyvíjejí vysoce výkonné elektrické komponenty (jako jsou motory, DCDC, ovladače motoru atd.) velké množství tepla.Vysoká teplota elektrických spotřebičů může způsobit poruchu vozidla, omezení výkonu a dokonce i bezpečnostní rizika.Tepelný management vozidla musí odvádět generované teplo včas, aby bylo zajištěno, že vysokovýkonné elektrické komponenty vozidla jsou v bezpečném rozsahu pracovních teplot.
Elektronický řídicí systém elektrického pohonu G3 využívá odvod tepla chlazení kapalinou pro řízení teploty.Chladicí kapalina v potrubí elektronického systému pohonu čerpadla proudí motorem a dalšími topnými zařízeními, aby odváděla teplo z elektrických součástí, a poté proudí chladičem na přední mřížce sání vozidla a elektronický ventilátor se zapne, aby ochlaďte vysokoteplotní chladicí kapalinu.
Několik úvah o budoucím vývoji průmyslu tepelného managementu
Nízká spotřeba energie:
Aby se snížila velká spotřeba energie způsobená klimatizací, klimatizaci s tepelným čerpadlem byla postupně věnována velká pozornost.Přestože obecný systém tepelného čerpadla (používající jako chladivo R134a) má určitá omezení v použitém prostředí, jako je extrémně nízká teplota (pod -10° C) nemůže fungovat, chlazení v prostředí s vysokou teplotou se neliší od běžné klimatizace elektrického vozidla.Ve většině částí Číny však jarní a podzimní období (teplota okolí) může účinně snížit spotřebu energie klimatizace a poměr energetické účinnosti je 2 až 3krát vyšší než u elektrických ohřívačů.
Nízká hlučnost:
Poté, co elektrické vozidlo nemá zdroj hluku motoru, mohou uživatelé snadno reklamovat hluk generovaný provozem kompresoru a předního elektronického ventilátoru, když je klimatizace zapnuta kvůli chlazení.Účinné a tiché elektronické ventilátory a kompresory s velkým objemem pomáhají snižovat hluk způsobený provozem a zároveň zvyšují chladicí kapacitu
Nízké náklady:
Metody chlazení a vytápění systému tepelného managementu většinou používají systém chlazení kapalinou a poptávka po teple při vytápění baterií a vytápění klimatizace v prostředí s nízkou teplotou je velmi velká.Současným řešením je zvýšení elektrického ohřívače pro zvýšení produkce tepla, což přináší vysoké náklady na díly a vysokou spotřebu energie.Pokud dojde k průlomu v technologii baterií k vyřešení nebo snížení náročných teplotních požadavků baterií, přinese to velkou optimalizaci v konstrukci a ceně systémů tepelného managementu.Efektivní využití odpadního tepla generovaného motorem během provozu vozidla také pomůže snížit spotřebu energie systému tepelného managementu.Přeloženo zpět je snížení kapacity baterie, zlepšení dojezdu a snížení nákladů na vozidlo.
Inteligentní:
Vývojovým trendem elektrických vozidel je vysoký stupeň elektrifikace a tradiční klimatizace se omezují pouze na funkce chlazení a topení, aby se vyvíjely inteligentně.Klimatizaci lze dále vylepšit na podporu velkých dat na základě zvyklostí uživatelů v autě, jako je rodinný vůz, teplotu klimatizace lze inteligentně přizpůsobit různým lidem poté, co nastoupí do auta.Před odchodem zapněte klimatizaci, aby teplota v autě dosáhla příjemné teploty.Inteligentní elektrický výstup vzduchu dokáže automaticky upravit směr výstupu vzduchu podle počtu osob ve voze, polohy a velikosti karoserie.
Čas odeslání: 20. října 2023