С 2014 года индустрия электромобилей постепенно набирает обороты. В частности, тепловым режимом электромобилей (ТХМ) также дорожает. Запас хода электромобилей зависит не только от плотности энергии аккумулятора, но и от технологии терморегулирования. Система терморегулирования аккумулятора также...опытналадили процесс с нуля, от пренебрежения к вниманию.
Итак, сегодня давайте поговорим отерморегулирование электромобилей, чем они управляют?
Сходства и различия между терморегулированием электромобилей и традиционным терморегулированием транспортных средств
Этот пункт поставлен на первое место, поскольку после вступления автомобильной промышленности в новую энергетическую эру существенно изменились масштабы, методы реализации и компоненты терморегулирования.
Нет необходимости говорить больше об архитектуре терморегулирования традиционных транспортных средств на топливе, и профессиональные читатели ясно дали понять, что традиционное терморегулирование в основном включает в себясистема терморегулирования кондиционирования воздуха и подсистема терморегулирования силового агрегата.
Архитектура терморегулирования электромобилей основана на архитектуре терморегулирования автомобилей на топливе и включает в себя электронную систему терморегулирования электродвигателя и систему терморегулирования аккумуляторной батареи. В отличие от автомобилей на топливе, электромобили более чувствительны к изменениям температуры. Температура является ключевым фактором, определяющим их безопасность, производительность и срок службы. Терморегулирование необходимо для поддержания необходимого температурного диапазона и равномерности. Поэтому система терморегулирования аккумуляторной батареи особенно важна, а терморегулирование (теплоотдача/теплопроводность/теплоизоляция) напрямую связано с безопасностью аккумуляторной батареи и стабильностью её мощности после длительного использования.
Итак, если говорить о деталях, то в основном существуют следующие различия.
Различные источники тепла при кондиционировании воздуха
Система кондиционирования воздуха традиционного бензовоза в основном состоит из компрессора, конденсатора, расширительного клапана, испарителя, трубопровода и других компонентов.компоненты.
При охлаждении хладагент (хладагент) поступает в компрессор, а тепло в автомобиле отводится для снижения температуры, что и является принципом охлаждения.работа компрессора должен приводиться в действие двигателем, процесс охлаждения увеличит нагрузку на двигатель, и именно поэтому мы говорим, что летний кондиционер обходится дороже масла.
В настоящее время практически все системы отопления автомобилей, работающих на топливе, используют тепло охлаждающей жидкости двигателя. Значительная часть отходящего тепла двигателя может быть использована для нагрева кондиционера. Охлаждающая жидкость проходит через теплообменник (также известный как водяной бак) в системе подогрева воздуха, а воздух, подаваемый вентилятором, обменивается теплом с охлаждающей жидкостью двигателя, нагревается и затем подается в автомобиль.
Однако в холодную погоду двигателю приходится работать в течение длительного времени, чтобы поднять температуру воды до нужной, а пользователю приходится долго терпеть холод в автомобиле.
Отопление автомобилей на новых источниках энергии в основном осуществляется с помощью электрических обогревателей. Электрические обогреватели включают в себя ветровые и водяные обогреватели. Принцип работы воздушного обогревателя аналогичен принципу работы фена: он нагревает циркулирующий воздух непосредственно через нагревательный элемент, обеспечивая подачу горячего воздуха в автомобиль. Преимущество ветрового обогревателя заключается в быстром времени нагрева, несколько более высокой энергоэффективности и высокой температуре нагрева. Недостатком является то, что нагревающий воздух очень сухой, что вызывает ощущение сухости у человека. Принцип работы водяного обогревателя аналогичен принципу работы электрического водонагревателя: он нагревает охлаждающую жидкость через нагревательный элемент, затем высокотемпературный охлаждающий агент проходит через теплый воздушный сердечник и затем нагревает циркулирующий воздух, обеспечивая обогрев салона. Время нагрева водяного обогревателя немного больше, чем у воздушного обогревателя, но при этом он значительно быстрее, чем у автомобиля на топливе. Кроме того, водяной трубопровод теряет тепло в условиях низких температур, что приводит к несколько более низкой энергоэффективности. В Xiaopeng G3 используется упомянутый выше водонагреватель.
Будь то отопление ветром или нагрев воды, для электромобилей необходимы аккумуляторные батареи для обеспечения электроэнергией, и большая часть электроэнергии потребляется вкондиционирование воздуха отопление в условиях низких температур. Это приводит к уменьшению запаса хода электромобилей в условиях низких температур.
Сравнитьред. с проблема медленной скорости нагрева топливных транспортных средств в условиях низких температур, использование электрического подогрева для электромобилей может значительно сократить время нагрева.
Тепловое управление аккумуляторными батареями
По сравнению с управлением тепловым режимом двигателя транспортных средств на топливе, требования к управлению тепловым режимом системы питания электромобиля более строгие.
Поскольку оптимальный диапазон рабочих температур аккумулятора очень мал, обычно требуется, чтобы температура аккумулятора находилась в пределах от 15 до 40°C.° C. Однако температура окружающей среды, обычно используемая транспортными средствами, составляет -30~40° C, а условия вождения реальных пользователей сложны. Система управления тепловым режимом должна эффективно определять условия вождения транспортных средств и состояние аккумуляторов, а также осуществлять оптимальный контроль температуры и стремиться к достижению баланса между энергопотреблением, производительностью автомобиля, эффективностью аккумулятора и комфортом.
Чтобы снизить беспокойство по поводу запаса хода, емкость аккумулятора электромобиля постоянно увеличивается, а плотность энергии увеличивается. В то же время необходимо решить проблему слишком долгого ожидания зарядки для пользователей, и появились быстрая зарядка и сверхбыстрая зарядка.
С точки зрения терморегулирования, быстрая зарядка высоким током приводит к повышенному тепловыделению и повышенному энергопотреблению аккумулятора. Слишком высокая температура аккумулятора во время зарядки может не только представлять угрозу безопасности, но и привести к таким проблемам, как снижение эффективности аккумулятора и ускоренное сокращение срока его службы. Конструкциясистема терморегулированияэто суровое испытание.
Управление тепловым режимом электромобиля
Регулировка комфорта пассажирского салона
Тепловой режим внутри транспортного средства напрямую влияет на комфорт водителя и пассажиров. В сочетании с сенсорной моделью человеческого тела, изучение потоков воздуха и теплопередачи в кабине является важным средством повышения комфорта и улучшения эксплуатационных характеристик транспортного средства. Рассматривается влияние конструкции кузова, воздухозаборников, стекол транспортного средства, подверженных воздействию солнечного света, и всей конструкции кузова в сочетании с системой кондиционирования воздуха на комфорт водителя и пассажиров.
При управлении транспортным средством пользователи должны не только получать удовольствие от вождения, обусловленное высокой выходной мощностью транспортного средства, но и ценить комфортную обстановку в салоне, что является важной частью.
Регулировка рабочей температуры аккумуляторной батареи
В процессе использования батареи возникнет множество проблем, особенно это касается температуры батареи. В условиях экстремально низких температур мощность литиевой батареи серьезно снижается, а в условиях высоких температур возникают риски для безопасности. Использование батарей в экстремальных условиях с большой вероятностью может повредить батарею, тем самым снижая ее производительность и срок службы.
Основная цель терморегулирования — обеспечить постоянную работу аккумуляторной батареи в соответствующем температурном диапазоне для поддержания её наилучшего состояния. Система терморегулирования аккумуляторной батареи включает в себя три основные функции: теплоотвод, предварительный нагрев и выравнивание температуры. Теплоотвод и предварительный нагрев в основном корректируются с учётом возможного влияния температуры внешней среды на аккумулятор. Выравнивание температуры используется для уменьшения разницы температур внутри аккумуляторной батареи и предотвращения быстрого снижения её эффективности, вызванного перегревом определённой её части.
Системы терморегулирования аккумуляторных батарей, используемые в настоящее время на рынке электромобилей, в основном делятся на две категории: с воздушным охлаждением и с жидкостным охлаждением.
Принципсистема терморегулирования с воздушным охлаждением больше напоминает принцип рассеивания тепла в компьютере: в одной части аккумуляторной батареи установлен охлаждающий вентилятор, а на другом конце имеется вентиляционное отверстие, которое ускоряет поток воздуха между батареями за счет работы вентилятора, тем самым отводя тепло, выделяемое батареей во время ее работы.
Проще говоря, воздушное охлаждение заключается в установке вентилятора сбоку аккумуляторной батареи и обдуве её потоком воздуха. Однако на создаваемый вентилятором поток воздуха будет влиять внешняя среда, и эффективность воздушного охлаждения снизится при повышении наружной температуры. Точно так же, как обдув вентилятором не сделает вас прохладнее в жаркий день. Преимущество воздушного охлаждения — простота конструкции и низкая стоимость.
Жидкостное охлаждение отводит тепло, вырабатываемое аккумулятором во время работы, через охлаждающую жидкость в трубопроводе внутри аккумуляторного блока, что позволяет снизить температуру аккумулятора. В процессе эксплуатации жидкостное охлаждение обладает высоким коэффициентом теплопередачи, большой теплоёмкостью и высокой скоростью охлаждения, что обеспечивает высокую эффективность охлаждения в Xiaopeng G3.
Проще говоря, принцип жидкостного охлаждения заключается в установке водяного трубопровода в аккумуляторной батарее. Когда температура аккумуляторной батареи слишком высокая, в трубу заливается холодная вода, которая отводит тепло и охлаждает аккумулятор. Если температура аккумуляторной батареи слишком низкая, её необходимо нагреть.
При интенсивной езде или быстрой зарядке автомобиля во время зарядки и разрядки аккумулятора выделяется большое количество тепла. При слишком высокой температуре аккумулятора включается компрессор, и низкотемпературный хладагент поступает в охлаждающую трубку теплообменника аккумулятора. Низкотемпературный хладагент поступает в аккумуляторную батарею, отводя тепло и поддерживая оптимальный температурный диапазон. Это значительно повышает безопасность и надежность аккумулятора во время эксплуатации автомобиля и сокращает время зарядки.
В условиях экстремально холодной зимы из-за низких температур активность литиевых аккумуляторов снижается, что значительно снижает их производительность и затрудняет разрядку и быструю зарядку высокой мощностью. В это время включите водонагреватель для подогрева охлаждающей жидкости в контуре аккумулятора, и высокотемпературная охлаждающая жидкость нагреет аккумулятор. Это обеспечивает быструю зарядку и длительный запас хода автомобиля при низких температурах.
Электронное управление электроприводом и рассеивание тепла от охлаждающих и мощных электрических компонентов
Новые энергетические транспортные средства получили комплексную электрификацию, а топливная система питания была заменена на электрическую. Аккумуляторная батарея выдает доНапряжение 370 В постоянного тока Для обеспечения электропитания, охлаждения и обогрева автомобиля, а также питания различных электрических компонентов автомобиля. Во время движения автомобиля мощные электрические компоненты (такие как двигатели, преобразователи постоянного тока, контроллеры двигателей и т. д.) генерируют большое количество тепла. Высокая температура электроприборов может привести к выходу автомобиля из строя, ограничению мощности и даже создать угрозу безопасности. Система терморегулирования автомобиля должна своевременно рассеивать выделяемое тепло, чтобы гарантировать, что мощные электрические компоненты автомобиля находятся в безопасном рабочем диапазоне температур.
В системе электронного управления электроприводом G3 используется жидкостное охлаждение для отвода тепла. Охлаждающая жидкость в трубопроводе системы привода насоса с электронным управлением протекает через двигатель и другие нагревательные элементы, отводя тепло от электрических компонентов, а затем проходит через радиатор в передней воздухозаборной решетке автомобиля, при этом включается вентилятор с электронным управлением для охлаждения высокотемпературной охлаждающей жидкости.
Некоторые мысли о будущем развитии отрасли терморегулирования
Низкое потребление энергии:
Чтобы снизить высокое энергопотребление, связанное с кондиционированием воздуха, постепенно всё большее внимание уделяется системам кондиционирования с тепловым насосом. Хотя обычные системы с тепловым насосом (использующие хладагент R134a) имеют определённые ограничения по условиям эксплуатации, например, экстремально низкие температуры (ниже -10°C)° C) не может работать, охлаждение в условиях высокой температуры ничем не отличается от кондиционирования воздуха в обычных электромобилях. Однако в большинстве регионов Китая весной и осенью (температура окружающего воздуха) можно эффективно снизить энергопотребление кондиционеров, а их энергоэффективность в 2-3 раза выше, чем у электрических обогревателей.
Низкий уровень шума:
После того, как электромобиль не имеет источника шума двигателя, шум, создаваемый работойкомпрессорИ вентилятор с электронным управлением, работающий на передней панели, при включении кондиционера в режиме охлаждения часто становится причиной жалоб пользователей. Эффективные и бесшумные вентиляторы с электронным управлением и компрессоры с большим рабочим объёмом помогают снизить уровень шума, одновременно увеличивая холодопроизводительность.
Бюджетный:
Методы охлаждения и нагрева в системах терморегулирования в основном используют жидкостное охлаждение, а потребность в тепле для отопления аккумуляторной батареи и кондиционирования воздуха в условиях низких температур очень велика. Текущее решение заключается в увеличении мощности электронагревателя для повышения тепловыделения, что влечет за собой высокую стоимость деталей и высокое энергопотребление. Прорыв в технологии аккумуляторных батарей, позволяющий решить или снизить жесткие температурные требования к аккумуляторным батареям, приведет к значительной оптимизации конструкции и стоимости систем терморегулирования. Эффективное использование отходящего тепла, выделяемого двигателем во время работы транспортного средства, также поможет снизить энергопотребление системы терморегулирования. В результате снижается емкость аккумуляторной батареи, увеличивается запас хода и снижается стоимость транспортного средства.
Разумный:
Высокая степень электрификации – это тенденция развития электромобилей, и традиционные кондиционеры, ограниченные только функциями охлаждения и обогрева, становятся интеллектуальными. Система кондиционирования может быть дополнительно усовершенствована благодаря поддержке больших данных, основанной на привычках пользователя автомобиля. Например, в семейном автомобиле температура кондиционера может быть интеллектуально адаптирована для разных людей, когда они садятся в автомобиль. Включайте кондиционер перед выходом из автомобиля, чтобы температура в салоне достигла комфортной. Интеллектуальный электрический воздухозаборник автоматически регулирует направление воздушного потока в зависимости от количества людей в автомобиле, положения и размеров тела.
Время публикации: 20 октября 2023 г.