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 давайте поговорим о терморегулировании 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 здесь больше говорить об архитектуре управления температурным режимом традиционных автомобилей, работающих на топливе, и профессиональным читателям было совершенно ясно, что традиционное управление температурным режимом в основном включает в себя систему управления температурным режимом кондиционера и подсистему управления температурным режимом 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.Поскольку работа компрессора должна осуществляться двигателем, процесс охлаждения увеличит нагрузку на двигатель, и это причина, по которой 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 вентилятором, 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 ветрового 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 на обогрев кондиционирования воздуха в условиях низкой температуры.Это приводит к уменьшению запаса хода электромобилей в условиях низких температур.
СравнитьЭд 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.Проектирование системы терморегулирования представляет собой серьезное 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 затухания мощности является серьезной, 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.Теплоотвод 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.
Принцип системы управления температурой с воздушным охлаждением больше похож на принцип отвода тепла в компьютере: в одной секции аккумуляторной батареи установлен охлаждающий вентилятор, а на другом конце имеется вентиляционное отверстие, которое ускоряет поток воздуха между батареи за счет работы вентилятора, чтобы отводить тепло, выделяемое батареей во время ее работы.
Грубо говоря, воздушное охлаждение заключается в добавлении вентилятора сбоку аккумуляторной батареи и охлаждении аккумуляторной батареи путем обдува вентилятором, но на ветер, обдуваемый 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.Силовая батарея выдает напряжение до 370 В постоянного тока для обеспечения питания, 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.
Тихий шум:
Поскольку в электромобиле нет источника шума в виде двигателя, пользователи легко могут пожаловаться на шум, создаваемый работой компрессора и переднего электронного вентилятора при включении кондиционера для охлаждения.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.Обратный перевод — это 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 в автомобиле, например, в семейном автомобиле, 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.