Od roku 2014 se odvětví elektromobilů postupně otepluje. Mezi nimi se postupně otepluje i systém řízení teploty elektromobilů. Dojezd elektromobilů totiž závisí nejen na hustotě energie baterie, ale také na technologii systému řízení teploty vozidla. Systém řízení teploty baterie se také...zkušenostprošel procesem od nuly, od zanedbávání k pozornosti.
Takže si dnes povíme o tom,tepelný management elektromobilů, co vlastně řídí?
Podobnosti a rozdíly mezi tepelným managementem elektromobilů a tradičním tepelným managementem vozidel
Tento bod je uveden především proto, že po vstupu automobilového průmyslu do nové energetické éry se rozsah, implementační metody a komponenty tepelného managementu výrazně změnily.
Není třeba zde více rozvádět architekturu tepelného managementu u tradičních vozidel na palivo a odborní čtenáři jasně uvedli, že tradiční tepelný management zahrnuje předevšímsystém tepelného řízení klimatizace a subsystém tepelného řízení hnacího ústrojí.
Architektura tepelného řízení elektromobilů je založena na architektuře tepelného řízení vozidel na palivo a doplňuje elektronický systém tepelného řízení elektromotoru a systém tepelného řízení baterie. Na rozdíl od vozidel na palivo jsou elektromobily citlivější na změny teploty. Teplota je klíčovým faktorem určujícím jejich bezpečnost, výkon a životnost. Tepelné řízení je nezbytným prostředkem k udržení vhodného teplotního rozsahu a rovnoměrnosti. Proto je systém tepelného řízení baterie obzvláště důležitý a tepelné řízení baterie (odvod tepla/vedení tepla/tepelná izolace) přímo souvisí s bezpečností baterie a konzistencí výkonu po dlouhodobém používání.
Takže co se týče detailů, existují hlavně následující rozdíly.
Různé zdroje tepla klimatizace
Klimatizační systém tradičního palivového nákladního vozu se skládá hlavně z kompresoru, kondenzátoru, expanzního ventilu, výparníku, potrubí a dalších...komponenty.
Při chlazení je chladivo (chladivo) přečerpáváno kompresorem a teplo z vozu je odváděno, aby se snížila teplota, což je princip chlazení. Protožepráce kompresoru musí být poháněn motorem, chladicí proces zvýší zátěž motoru, a proto říkáme, že letní klimatizace stojí více oleje.
V současné době se téměř veškeré vytápění vozidel palivem využívá teplo 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 přepravovaný ventilátorem se vyměňuje s chladicí kapalinou motoru, čímž se vzduch ohřívá a poté vhání do vozu.
V chladném prostředí však musí motor běžet dlouho, aby se teplota vody zvýšila na správnou teplotu, a uživatel musí v autě dlouho snášet chlad.
Vytápění vozidel s novými energetickými zdroji se spoléhá hlavně na elektrická ohřívače, elektrická ohřívače mají větrné ohřívače a ohřívače vody. Princip ohřívače vzduchu je podobný principu fénu, který přímo ohřívá cirkulující vzduch přes topnou desku, čímž dodává horký vzduch do vozu. Výhodou větrného ohřívače je rychlá doba ohřevu, mírně vyšší poměr energetické účinnosti a vysoká teplota ohřevu. Nevýhodou je, že topný vítr je obzvláště suchý, což lidskému tělu přináší pocit sucha. Princip ohřívače vody je podobný principu elektrického ohřívače vody, který ohřívá chladicí kapalinu přes topnou desku a vysokoteplotní chladicí kapalina proudí teplým vzduchovým jádrem a poté ohřívá cirkulující vzduch, čímž se dosáhne vytápění interiéru. Doba ohřevu ohřívače vody je o něco delší než u ohřívače vzduchu, ale je také mnohem rychlejší než u vozidla na palivo a vodovodní potrubí má v prostředí s nízkou teplotou tepelné ztráty a energetická účinnost je o něco nižší. Xiaopeng G3 používá výše zmíněný ohřívač vody.
Ať už se jedná o vytápění větrem nebo ohřev vody, pro elektromobily jsou k zajištění elektřiny potřeba baterie a většina elektřiny se spotřebuje v...klimatizace topení v prostředí s nízkými teplotami. To má za následek snížený dojezd elektromobilů v prostředí s nízkými teplotami.
Porovnats Problém pomalé rychlosti ohřevu palivových vozidel v prostředí s nízkými teplotami, použití elektrického ohřevu pro elektrická vozidla může výrazně zkrátit dobu ohřevu.
Tepelné řízení baterií
Ve srovnání s tepelným řízením motoru u vozidel na palivo jsou požadavky na tepelné řízení energetického systému elektromobilů přísnější.
Protože je optimální rozsah provozních teplot baterie velmi malý, obvykle se teplota baterie pohybuje mezi 15 a 40 °C.° C. Okolní teplota běžně používaná vozidly je však -30~40° C a jízdní podmínky skutečných uživatelů jsou složité. Řízení teploty musí efektivně identifikovat a určovat jízdní podmínky vozidel a stav baterií, provádět optimální regulaci teploty a usilovat o dosažení rovnováhy mezi spotřebou energie, výkonem vozidla, výkonem baterie a komfortem.
Aby se zmírnila obava z dojezdu, kapacita baterií elektromobilů se neustále zvětšuje a hustota energie se zvyšuje. Zároveň je nutné vyřešit rozpor příliš dlouhé doby čekání na nabíjení pro uživatele, a proto vznikly technologie rychlého a superrychlého nabíjení.
Z hlediska tepelného managementu přináší rychlé nabíjení vysokým proudem větší tvorbu tepla a vyšší spotřebu energie baterie. Pokud 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 zkrácení její životnosti. Konstrukcesystém tepelného řízeníje těžká zkouška.
Tepelný management elektromobilů
Nastavení komfortu v kabině pro cestující
Tepelné prostředí vnitřního prostoru vozidla přímo ovlivňuje pohodlí cestujících. V kombinaci se senzorickým modelem lidského těla je studium proudění a přenosu tepla v kabině důležitým prostředkem ke zlepšení pohodlí a výkonu vozidla. Zohledňuje se vliv konstrukce karoserie, výstupu klimatizace, skla vozidla ovlivněného slunečním zářením a celkového designu karoserie v kombinaci s klimatizačním systémem na pohodlí cestujících.
Při řízení vozidla by si uživatelé neměli užívat pouze pocitu z jízdy, který jim přináší silný výkon vozidla, ale důležitou součástí je také pohodlí kabiny.
Ovládání nastavení provozní teploty baterie
Baterie se při používání setkává s mnoha problémy, zejména s teplotou baterie. Lithiová baterie v prostředí s extrémně nízkými teplotami má vážný útlum výkonu a ve vysokoteplotním prostředí je náchylná k bezpečnostním rizikům. Použití baterií v extrémních případech s velkou pravděpodobností poškodí baterii, čímž se sníží její výkon a životnost.
Hlavním účelem tepelného řízení je zajistit, aby akumulátorový blok vždy pracoval v příslušném teplotním rozsahu, aby se udržel jeho nejlepší provozní stav. Systém tepelného řízení baterie zahrnuje především tři funkce: odvod tepla, předehřívání a vyrovnávání teploty. Odvod tepla a předehřívání se upravují především s ohledem na možný vliv teploty vnějšího prostředí na baterii. Vyrovnávání teploty se používá ke snížení teplotního rozdílu uvnitř akumulátorového bloku a k zabránění rychlému vybíjení způsobenému přehřátím určité části baterie.
Systémy tepelného řízení baterií používané v elektromobilech, které jsou nyní na trhu, se dělí hlavně do dvou kategorií: vzduchem chlazené a kapalinou chlazené.
Principvzduchem chlazený systém tepelného řízení Je to spíše podobné principu odvodu tepla v počítači, v jedné části baterie je nainstalován chladicí ventilátor a na druhém konci je odvětrávací otvor, který urychluje proudění vzduchu mezi bateriemi prostřednictvím ventilátoru, aby se odvádělo teplo vyzařované baterií během provozu.
Jednoduše řečeno, chlazení vzduchem spočívá v přidání ventilátoru na bok baterie a ochlazování baterie foukáním ventilátoru, ale vítr foukaný ventilátorem bude ovlivněn vnějšími faktory a účinnost chlazení vzduchem se sníží, když je venkovní teplota vyšší. Stejně jako foukání ventilátorem vás v horkém dni neochladí. Výhodou chlazení vzduchem je jednoduchá konstrukce a nízké náklady.
Kapalinové chlazení odvádí teplo generované baterií během provozu prostřednictvím chladicí kapaliny v chladicím potrubí uvnitř baterie, čímž se dosahuje efektu snížení teploty baterie. Při skutečném používání má kapalné médium vysoký koeficient přenosu tepla, velkou tepelnou kapacitu a rychlejší chladicí rychlost. Xiaopeng G3 používá kapalinový chladicí systém s vyšší účinností chlazení.
Jednoduše řečeno, princip kapalinového chlazení spočívá v uspořádání vodního potrubí v baterii. Když je teplota baterie příliš vysoká, nalije se do něj studená voda a teplo se odvádí studenou vodou k ochlazení. Pokud je teplota baterie příliš nízká, je třeba ji zahřát.
Při energické jízdě s vozidlem nebo rychlém nabíjení se během nabíjení a vybíjení baterie vytváří velké množství tepla. Pokud je teplota baterie příliš vysoká, zapněte kompresor a nízkoteplotní chladivo proudí chladicí trubicí v tepelném výměníku baterie. Nízkoteplotní chladivo proudí do baterie, aby odvádělo teplo, a baterie si tak udržuje optimální teplotní rozsah, což výrazně zlepšuje bezpečnost a spolehlivost baterie během používání vozidla a zkracuje dobu nabíjení.
V extrémně chladné zimě se v důsledku nízkých teplot snižuje aktivita lithiových baterií, což výrazně snižuje jejich výkon a baterii nelze vybíjet vysokým výkonem ani rychle nabíjet. V tomto okamžiku zapněte ohřívač vody, aby se ohřála chladicí kapalina v obvodu baterie, a vysokoteplotní chladicí kapalina ohřívá baterii. To zajišťuje rychlé nabíjení vozidla a dlouhý dojezd i v prostředí s nízkými teplotami.
Elektronické řízení elektrického pohonu a odvod tepla z chlazení elektrických součástí s vysokým výkonem
Vozidla s novým pohonem dosáhla komplexních elektrifikačních funkcí a systém pohonu palivem byl změněn na elektrický systém. Baterie má výkon ažNapětí 370 V stejnosměrného proudu zajišťovat napájení, chlazení a vytápění vozidla a napájet různé elektrické součásti ve vozidle. Během jízdy vozidla generují vysoce výkonné elektrické součásti (jako jsou motory, DCDC, regulátory motorů atd.) velké množství tepla. Vysoká teplota elektrických spotřebičů může způsobit poruchu vozidla, omezení výkonu a dokonce i bezpečnostní rizika. Tepelný management vozidla musí včas odvádět generované teplo, aby se zajistilo, že vysoce výkonné elektrické součásti vozidla budou v bezpečném provozním teplotním rozsahu.
Elektronický řídicí systém elektrického pohonu G3 využívá pro tepelné řízení odvod tepla kapalinovým chlazením. Chladicí kapalina v potrubí elektronického pohonného systému čerpadla proudí motorem a dalšími topnými zařízeními, aby odváděla teplo z elektrických součástí, a poté proudí chladičem v přední sací mřížce vozidla, kde se zapne elektronický ventilátor, který ochladí chladicí kapalinu s vysokou teplotou.
Několik myšlenek o budoucím vývoji odvětví tepelného managementu
Nízká spotřeba energie:
Aby se snížila vysoká spotřeba energie způsobená klimatizací, klimatizace s tepelným čerpadlem si postupně získala velkou pozornost. Ačkoli obecně systémy tepelných čerpadel (s chladivem R134a) mají určitá omezení v použitém prostředí, jako například extrémně nízké teploty (pod -10 °C)° C) nemůže fungovat, chlazení ve vysokoteplotním prostředí se neliší od běžné klimatizace elektrických vozidel. Ve většině částí Číny však jarní a podzimní období (okolní teplota) 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, hluk generovaný provozemkompresorA na elektronický ventilátor na přední straně, když je klimatizace zapnutá pro chlazení, si uživatelé snadno stěžují. 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 ohřevu systémů tepelného řízení většinou využívají kapalinové chlazení a spotřeba tepla pro ohřev baterie a ohřev klimatizace v prostředí s nízkými teplotami je velmi vysoká. Současným řešením je zvýšení výkonu elektrického ohřívače pro zvýšení produkce tepla, což s sebou nese vysoké náklady na díly a vysokou spotřebu energie. Pokud dojde k průlomu v technologii baterií, který vyřeší nebo sníží náročné teplotní požadavky na baterie, přinese to velkou optimalizaci v konstrukci a nákladech systémů tepelného řízení. Efektivní využití odpadního tepla generovaného motorem během provozu vozidla také pomůže snížit spotřebu energie systému tepelného řízení. Zpětným efektem je snížení kapacity baterie, zlepšení dojezdu a snížení nákladů na vozidlo.
Inteligentní:
Vysoký stupeň elektrifikace je trendem vývoje elektromobilů a tradiční klimatizace se omezují pouze na funkce chlazení a vytápění, aby se vyvinuly inteligentně. Klimatizaci lze dále vylepšit o podporu velkých dat na základě zvyklostí uživatelů automobilu, například v rodinném autě, a inteligentně přizpůsobit teplotu klimatizace různým lidem po nastoupení do vozu. Zapněte klimatizaci před odchodem ven, 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 těla.
Čas zveřejnění: 20. října 2023