С 2014 года индустрия электромобилей постепенно становится горячей. Среди них тепловое управление электромобилей постепенно становится горячим. Потому что запас хода электромобилей зависит не только от плотности энергии аккумулятора, но и от технологии системы терморегулирования автомобиля. Система терморегулирования аккумулятора также имеетопытразработал процесс с нуля, от пренебрежения к вниманию.
Итак, сегодня поговорим отермоменеджмент электромобилей, чем они управляют?
Сходства и различия между терморегулированием электромобилей и традиционным терморегулированием транспортных средств
Этот Точка поставлена на первое место, поскольку после того, как автомобильная промышленность вступила в новую энергетическую эру, масштабы, методы реализации и компоненты термоменеджмента сильно изменились.
Нет необходимости говорить здесь больше об архитектуре управления температурным режимом традиционных транспортных средств, и профессиональным читателям было совершенно ясно, что традиционное управление температурным режимом в основном включает в себясистема терморегулирования кондиционера и подсистема терморегулирования трансмиссии.
Архитектура управления температурным режимом электромобилей основана на архитектуре управления температурным режимом транспортных средств, работающих на топливе, и добавляет электронную систему управления температурным режимом электродвигателя и систему управления температурным режимом аккумулятора. В отличие от транспортных средств, работающих на топливе, электромобили более чувствительны к изменениям температуры, температура является ключевым фактором. В качестве фактора, определяющего его безопасность, производительность и срок службы, управление температурным режимом является необходимым средством поддержания соответствующего температурного диапазона и однородности. Поэтому система управления температурным режимом батареи особенно важна, а управление температурой батареи (рассеивание тепла/теплопроводность/теплоизоляция) напрямую связано с безопасностью батареи и стабильностью мощности после длительного использования.
Итак, с точки зрения деталей, в основном имеются следующие различия.
Различные источники тепла кондиционера
Система кондиционирования воздуха традиционного бензовоза в основном состоит из компрессора, конденсатора, расширительного клапана, испарителя, трубопровода и других компонентов.компоненты.
При охлаждении хладагент (хладагент) подается компрессором, а тепло в автомобиле удаляется для снижения температуры, что является принципом охлаждения. Потому чторабота компрессора должен приводиться в движение двигателем, процесс охлаждения увеличит нагрузку на двигатель, и именно по этой причине мы говорим, что летнее кондиционирование воздуха требует больше масла.
В настоящее время почти все виды отопления транспортных средств, использующие топливо, используют тепло охлаждающей жидкости двигателя — большое количество отработанного тепла, выделяемого двигателем, можно использовать для обогрева системы кондиционирования воздуха. Охлаждающая жидкость протекает через теплообменник (также известный как резервуар для воды) в системе теплого воздуха, а воздух, транспортируемый нагнетателем, теплообменуется с охлаждающей жидкостью двигателя, воздух нагревается и затем направляется в автомобиль.
Однако в холодную погоду двигателю приходится долго работать, чтобы поднять температуру воды до нужной температуры, а пользователю приходится долго терпеть холод в автомобиле.
Отопление транспортных средств, работающих на новых источниках энергии, в основном осуществляется с помощью электрических обогревателей, электрические обогреватели имеют ветровые и водонагреватели. Принцип работы воздухонагревателя аналогичен принципу работы фена, который непосредственно нагревает воздух, циркулирующий через нагревательный лист, обеспечивая тем самым горячий воздух в автомобиле. Преимущество ветряного обогревателя заключается в том, что время нагрева быстрое, коэффициент энергоэффективности немного выше, а температура нагрева высокая. Недостатком является то, что греющий ветер особенно сухой, что вызывает у человеческого тела ощущение сухости. Принцип работы водонагревателя аналогичен принципу электрического водонагревателя, который нагревает охлаждающую жидкость через нагревательный лист, а высокотемпературная охлаждающая жидкость протекает через сердцевину с теплым воздухом, а затем нагревает циркулирующий воздух для достижения внутреннего обогрева. Время нагрева водонагревателя немного больше, чем у воздухонагревателя, но оно также намного быстрее, чем у автомобиля, работающего на топливе, а водопроводная труба имеет потери тепла в среде с низкой температурой, а энергоэффективность немного ниже. . В Xiaopeng G3 используется упомянутый выше водонагреватель.
Будь то ветровое или водяное отопление, для электромобилей для обеспечения электроэнергии необходимы силовые батареи, и большая часть электроэнергии потребляется вкондиционер отопление в условиях низких температур. Это приводит к уменьшению запаса хода электромобилей в условиях низких температур.
СравнитьРед с Проблема медленной скорости нагрева топлива транспортных средств в условиях низкой температуры, использование электрического обогрева для электромобилей может значительно сократить время нагрева.
Терморегулирование силовых батарей
По сравнению с регулировкой температуры двигателя транспортных средств, работающих на топливе, требования к регулированию температуры в энергосистеме электромобиля более строгие.
Поскольку оптимальный диапазон рабочих температур батареи очень мал, температура батареи обычно должна составлять от 15 до 40°С.° C. Однако температура окружающей среды, обычно используемая транспортными средствами, составляет -30 ~ 40.° C, а условия вождения реальных пользователей сложны. Контроль терморегулирования должен эффективно идентифицировать и определять условия вождения транспортных средств и состояние аккумуляторов, а также осуществлять оптимальный контроль температуры и стремиться к достижению баланса между потреблением энергии, производительностью транспортного средства, производительностью аккумулятора и комфортом.
Чтобы уменьшить беспокойство по поводу запаса хода, емкость аккумулятора электромобиля становится все больше и больше, а плотность энергии становится все выше и выше; В то же время необходимо решить противоречие, связанное со слишком длительным временем ожидания зарядки для пользователей, и появились быстрая зарядка и сверхбыстрая зарядка.
С точки зрения управления температурным режимом, быстрая зарядка сильным током обеспечивает большее выделение тепла и более высокое энергопотребление аккумулятора. Если температура аккумулятора во время зарядки становится слишком высокой, это может не только создать угрозу безопасности, но и привести к таким проблемам, как снижение эффективности аккумулятора и ускорение срока его службы. Дизайнсистема терморегулированияэто суровое испытание.
Управление температурой электромобиля
Регулировка комфорта пассажира в салоне
Тепловая среда внутри автомобиля напрямую влияет на комфорт пассажиров. В сочетании с сенсорной моделью человеческого тела исследование потоков и теплопередачи в кабине является важным средством повышения комфорта автомобиля и улучшения характеристик автомобиля. Влияние на комфорт пассажиров учитывается с учетом конструкции кузова, розетки кондиционера, стекол автомобиля, подвергающихся воздействию солнечного излучения, а также конструкции всего кузова в сочетании с системой кондиционирования воздуха.
Во время вождения автомобиля пользователи должны не только испытывать ощущения от вождения, вызванные высокой выходной мощностью автомобиля, но и комфорт в салоне является важной частью.
Контроль регулировки рабочей температуры силовой батареи
Батарея при использовании процесса столкнется с множеством проблем, особенно с температурой батареи, литиевая батарея в условиях чрезвычайно низкой температуры ослабляет мощность, в условиях высокой температуры подвержена риску безопасности, использование батарей в экстремальных условиях чехлы с большой вероятностью причинят вред аккумулятору, тем самым снижая его производительность и срок службы.
Основная цель управления температурным режимом — обеспечить постоянную работу аккумуляторной батареи в соответствующем температурном диапазоне для поддержания наилучшего рабочего состояния аккумуляторной батареи. Система терморегулирования батареи в основном включает в себя три функции: рассеивание тепла, предварительный нагрев и выравнивание температуры. Теплоотдача и предварительный нагрев в основном корректируются с учетом возможного воздействия температуры внешней среды на батарею. Выравнивание температуры используется для уменьшения разницы температур внутри аккумуляторной батареи и предотвращения быстрого распада, вызванного перегревом определенной части батареи.
Системы управления температурой аккумуляторов, используемые в электромобилях, представленных сейчас на рынке, в основном делятся на две категории: с воздушным и жидкостным охлаждением.
Принципсистема терморегулирования с воздушным охлаждением больше похоже на принцип отвода тепла в компьютере: в одной секции аккумуляторного блока установлен охлаждающий вентилятор, а на другом конце имеется вентиляционное отверстие, которое за счет работы вентилятора ускоряет поток воздуха между батареями, так что для отвода тепла, выделяемого батареей во время ее работы.
Проще говоря, воздушное охлаждение заключается в добавлении вентилятора сбоку от аккумуляторной батареи и охлаждении аккумуляторной батареи путем обдува вентилятором, но на ветер, дуемый вентилятором, будут влиять внешние факторы, а эффективность воздушного охлаждения будет уменьшаться, если наружная температура повысится. Точно так же, как вентилятор не охладит вас в жаркий день. Преимуществом воздушного охлаждения является простота конструкции и низкая стоимость.
Жидкостное охлаждение отводит тепло, выделяемое аккумулятором во время работы, через охлаждающую жидкость в трубопроводе охлаждающей жидкости внутри аккумуляторного блока для достижения эффекта снижения температуры аккумулятора. Судя по эффекту фактического использования, жидкая среда имеет высокий коэффициент теплопередачи, большую теплоемкость и более высокую скорость охлаждения, а Xiaopeng G3 использует систему жидкостного охлаждения с более высокой эффективностью охлаждения.
Говоря простым языком, принцип жидкостного охлаждения заключается в размещении в аккумуляторном блоке водопровода. Когда температура аккумуляторной батареи слишком высока, в водопровод заливается холодная вода, а тепло отводится холодной водой для охлаждения. Если температура аккумуляторной батареи слишком низкая, ее необходимо нагреть.
При интенсивной езде автомобиля или быстрой зарядке во время зарядки и разрядки аккумулятора выделяется большое количество тепла. Когда температура аккумулятора слишком высокая, включите компрессор, и низкотемпературный хладагент потечет через охлаждающую жидкость в охлаждающую трубку теплообменника аккумулятора. Низкотемпературная охлаждающая жидкость поступает в аккумуляторный блок, отводя тепло, благодаря чему аккумулятор может поддерживать оптимальный температурный диапазон, что значительно повышает безопасность и надежность аккумулятора во время использования автомобиля и сокращает время зарядки.
В чрезвычайно холодную зиму из-за низкой температуры активность литиевых батарей снижается, производительность батареи значительно снижается, а аккумулятор не может подвергаться мощному разряду или быстрой зарядке. В это время включите водонагреватель, чтобы нагреть охлаждающую жидкость в контуре аккумулятора, и высокотемпературная охлаждающая жидкость нагревает аккумулятор. Это гарантирует, что автомобиль также может иметь возможность быстрой зарядки и большой запас хода в условиях низкой температуры.
Электронное управление электроприводом и охлаждение электрических частей высокой мощности, отвод тепла.
Новые энергетические транспортные средства получили комплексные функции электрификации, а топливная энергетическая система была заменена на электрическую. Мощность аккумулятора составляет доНапряжение постоянного тока 370 В для обеспечения электропитания, охлаждения и обогрева автомобиля, а также для подачи питания на различные электрические компоненты автомобиля. Во время движения автомобиля мощные электрические компоненты (такие как двигатели, DCDC, контроллеры двигателей и т. д.) выделяют много тепла. Высокая температура электроприборов может привести к поломке автомобиля, ограничению мощности и даже угрозе безопасности. Управление температурой автомобиля должно своевременно рассеивать выделяемое тепло, чтобы гарантировать, что мощные электрические компоненты автомобиля находятся в безопасном рабочем диапазоне температур.
Электронная система управления электроприводом G3 использует рассеивание тепла с жидкостным охлаждением для управления температурой. Охлаждающая жидкость в трубопроводе системы привода электронной помпы протекает через двигатель и другие нагревательные устройства, отводя тепло электрических частей, а затем проходит через радиатор на передней впускной решетке автомобиля, и включается электронный вентилятор, чтобы охладить высокотемпературную охлаждающую жидкость.
Некоторые мысли о будущем развитии индустрии термоменеджмента
Низкое энергопотребление:
Чтобы снизить большое энергопотребление, вызванное кондиционированием воздуха, постепенно стало уделяться большое внимание кондиционированию воздуха с тепловым насосом. Хотя обычная система теплового насоса (с использованием R134a в качестве хладагента) имеет определенные ограничения в используемой среде, такие как чрезвычайно низкая температура (ниже -10°С).° C) не может работать, охлаждение в условиях высокой температуры ничем не отличается от обычного кондиционера электромобиля. Однако в большинстве районов Китая весенний и осенний сезон (температура окружающей среды) может эффективно снизить энергопотребление систем кондиционирования воздуха, а коэффициент энергоэффективности в 2–3 раза выше, чем у электрических обогревателей.
Низкий уровень шума:
После того, как у электромобиля нет источника шума в виде двигателя, шум, создаваемый работойкомпрессора на передний электронный вентилятор при включении кондиционера для охлаждения пользователи легко могут пожаловаться. Эффективные и тихие электронные вентиляторы и компрессоры большой производительности помогают снизить шум, возникающий при работе, одновременно увеличивая охлаждающую способность.
Бюджетный:
В методах охлаждения и нагрева системы управления температурным режимом в основном используется система жидкостного охлаждения, а потребность в тепле для обогрева батареи и обогрева кондиционирования воздуха в условиях низкой температуры очень велика. Текущее решение состоит в том, чтобы увеличить количество электрического нагревателя для увеличения производства тепла, что приводит к высокой стоимости деталей и высокому потреблению энергии. Если в аккумуляторной технологии произойдет прорыв, позволяющий решить или снизить жесткие температурные требования к батареям, это приведет к значительной оптимизации конструкции и стоимости систем управления температурным режимом. Эффективное использование отходящего тепла, вырабатываемого двигателем во время работы автомобиля, также поможет снизить энергопотребление системы терморегулирования. Обратным переводом является уменьшение емкости аккумулятора, увеличение запаса хода и снижение стоимости автомобиля.
Разумный:
Высокая степень электрификации является тенденцией развития электромобилей, а традиционные кондиционеры ограничиваются только функциями охлаждения и обогрева для интеллектуального развития. Кондиционирование воздуха может быть дополнительно улучшено для поддержки больших данных на основе привычек пользователя автомобиля, например, семейного автомобиля, температура кондиционера может быть разумно адаптирована к различным людям после того, как они садятся в машину. Перед выходом на улицу включайте кондиционер, чтобы температура в автомобиле достигла комфортной температуры. Интеллектуальная электрическая воздуховыпускная трубка может автоматически регулировать направление воздуховыпускного отверстия в зависимости от количества людей в автомобиле, положения и размера тела.
Время публикации: 20 октября 2023 г.