Desde 2014, a industria dos vehículos eléctricos foi quentándose gradualmente. Entre elas, a xestión térmica dos vehículos eléctricos foi quentándose gradualmente. Porque a autonomía dos vehículos eléctricos non só depende da densidade de enerxía da batería, senón tamén da tecnoloxía do sistema de xestión térmica do vehículo. O sistema de xestión térmica da batería taménexperiencianceu un proceso desde cero, da neglixencia á atención.
Entón, hoxe, imos falar sobre oxestión térmica de vehículos eléctricos, que están a xestionar?
Semellanzas e diferenzas entre a xestión térmica dos vehículos eléctricos e a xestión térmica dos vehículos tradicionais
Este punto colócase en primeiro lugar porque, despois de que a industria do automóbil entrase na nova era enerxética, o alcance, os métodos de implementación e os compoñentes da xestión térmica cambiaron moito.
Non hai necesidade de dicir máis sobre a arquitectura de xestión térmica dos vehículos de combustible tradicionais aquí, e os lectores profesionais deixaron moi claro que a xestión térmica tradicional inclúe principalmente asistema de xestión térmica do aire acondicionado e o subsistema de xestión térmica do sistema de propulsión.
A arquitectura de xestión térmica dos vehículos eléctricos baséase na arquitectura de xestión térmica dos vehículos de combustible e engade o sistema electrónico de xestión térmica do motor eléctrico e o sistema de xestión térmica da batería. A diferenza dos vehículos de combustible, os vehículos eléctricos son máis sensibles aos cambios de temperatura. A temperatura é un factor clave para determinar a súa seguridade, rendemento e vida útil. A xestión térmica é un medio necesario para manter o rango de temperatura e a uniformidade axeitados. Polo tanto, o sistema de xestión térmica da batería é particularmente crítico e a xestión térmica da batería (disipación de calor/condución de calor/illamento térmico) está directamente relacionada coa seguridade da batería e a consistencia da potencia despois dun uso a longo prazo.
Entón, en termos de detalles, existen principalmente as seguintes diferenzas.
Diferentes fontes de calor para o aire acondicionado
O sistema de aire acondicionado dun camión de combustible tradicional está composto principalmente por compresor, condensador, válvula de expansión, evaporador, tubaxe e outroscompoñentes.
Ao arrefriar, o compresor faino pasar o refrixerante e a calor do coche elimínase para reducir a temperatura, que é o principio da refrixeración. Porqueo traballo do compresor precisa ser impulsado polo motor, o proceso de refrixeración aumentará a carga do motor, e esta é a razón pola que dicimos que o aire acondicionado de verán custa máis petróleo.
Na actualidade, case toda a calefacción de vehículos a combustible utiliza a calor do refrixerante do motor: unha gran cantidade de calor residual xerada polo motor pódese usar para quentar o aire acondicionado. O refrixerante flúe a través do intercambiador de calor (tamén coñecido como depósito de auga) no sistema de aire quente e o aire transportado polo soprador intercámbiase de calor co refrixerante do motor, e o aire quéntase e logo envíase ao coche.
Non obstante, en ambientes fríos, o motor necesita funcionar durante moito tempo para elevar a temperatura da auga á temperatura correcta e o usuario necesita soportar o frío durante moito tempo no coche.
O quentamento dos vehículos de novas enerxías baséase principalmente en quentadores eléctricos. Os quentadores eléctricos teñen quentadores de vento e quentadores de auga. O principio do quentador de aire é similar ao do secador de pelo, que quenta directamente o aire circulante a través da folla de quecemento, proporcionando así aire quente ao coche. A vantaxe do quentador de vento é que o tempo de quecemento é rápido, a relación de eficiencia enerxética é lixeiramente maior e a temperatura de quecemento é alta. A desvantaxe é que o vento de quecemento é particularmente seco, o que provoca unha sensación de sequidade no corpo humano. O principio do quentador de auga é similar ao do quentador de auga eléctrico, que quenta o refrixerante a través da folla de quecemento e o refrixerante de alta temperatura flúe a través do núcleo de aire quente e despois quenta o aire circulante para lograr o quentamento interior. O tempo de quecemento do quentador de auga é lixeiramente maior que o do quentador de aire, pero tamén é moito máis rápido que o do vehículo de combustible, e a tubaxe de auga ten perda de calor no ambiente de baixa temperatura, polo que a eficiencia enerxética é lixeiramente menor. O Xiaopeng G3 usa o quentador de auga mencionado anteriormente.
Tanto se se trata de calefacción eólica como de calefacción de auga, para os vehículos eléctricos, as baterías son necesarias para subministrar electricidade e a maior parte da electricidade consúmese enaire acondicionado calefacción en ambientes de baixa temperatura. Isto resulta nunha redución da autonomía de condución dos vehículos eléctricos en ambientes de baixa temperatura.
Comparared con O problema da lenta velocidade de quecemento dos vehículos de combustible en ambientes de baixa temperatura, o uso de calefacción eléctrica para vehículos eléctricos pode acurtar considerablemente o tempo de quecemento.
Xestión térmica das baterías de enerxía
En comparación coa xestión térmica do motor dos vehículos de combustible, os requisitos de xestión térmica do sistema de enerxía dos vehículos eléctricos son máis estritos.
Dado que o rango de temperatura de funcionamento óptimo da batería é moi pequeno, a temperatura da batería xeralmente debe estar entre 15 e 40° C. Non obstante, a temperatura ambiente que adoitan usar os vehículos é de -30~40° C, e as condicións de condución dos usuarios reais son complexas. O control da xestión térmica debe identificar e determinar eficazmente as condicións de condución dos vehículos e o estado das baterías, e levar a cabo o control óptimo da temperatura, e esforzarse por lograr un equilibrio entre o consumo de enerxía, o rendemento do vehículo, o rendemento da batería e a comodidade.
Para aliviar a ansiedade pola autonomía, a capacidade da batería dos vehículos eléctricos é cada vez maior e a densidade de enerxía é cada vez maior; Ao mesmo tempo, é necesario resolver a contradición dun tempo de espera de carga demasiado longo para os usuarios, e xurdiu a carga rápida e a carga superrápida.
En termos de xestión térmica, a carga rápida de alta corrente xera unha maior calor e un maior consumo de enerxía da batería. Unha vez que a temperatura da batería é demasiado alta durante a carga, non só pode causar riscos de seguridade, senón tamén levar a problemas como unha eficiencia reducida da batería e un deterioro acelerado da súa vida útil. O deseño desistema de xestión térmicaé unha proba severa.
Xestión térmica de vehículos eléctricos
Axuste de confort da cabina dos ocupantes
O ambiente térmico interior do vehículo afecta directamente á comodidade dos ocupantes. En combinación co modelo sensorial do corpo humano, o estudo do fluxo e a transferencia de calor na cabina é un medio importante para mellorar a comodidade do vehículo e o seu rendemento. Desde o deseño da estrutura da carrozaría, dende a saída do aire acondicionado, o cristal do vehículo afectado pola radiación solar e o deseño de toda a carrozaría, combinado co sistema de aire acondicionado, considérase o impacto na comodidade dos ocupantes.
Ao conducir un vehículo, os usuarios non só deben experimentar a sensación de condución que proporciona a gran potencia do vehículo, senón que tamén debe ter en conta a comodidade do ambiente da cabina.
Control de axuste da temperatura de funcionamento da batería
A batería no proceso de uso atopará moitos problemas, especialmente na temperatura da batería. A atenuación de enerxía da batería de litio nun ambiente de temperatura extremadamente baixa é grave, e nun ambiente de alta temperatura é propensa a riscos de seguridade. O uso de baterías en casos extremos será moi probable que cause danos á batería, reducindo así o rendemento e a vida útil da batería.
O principal obxectivo da xestión térmica é facer que a batería funcione sempre dentro do rango de temperatura axeitado para manter as mellores condicións de funcionamento da batería. O sistema de xestión térmica da batería inclúe principalmente tres funcións: disipación de calor, prequecemento e ecualización da temperatura. A disipación de calor e o prequecemento axústanse principalmente ao posible impacto da temperatura do ambiente externo na batería. A ecualización da temperatura utilízase para reducir a diferenza de temperatura dentro da batería e evitar a rápida deterioración causada polo sobrequecemento dunha determinada parte da batería.
Os sistemas de xestión térmica da batería empregados nos vehículos eléctricos que existen actualmente no mercado divídense principalmente en dúas categorías: refrixerados por aire e refrixerados por líquido.
O principio dosistema de xestión térmica refrixerado por aire é máis parecido ao principio de disipación de calor do ordenador, un ventilador de refrixeración está instalado nunha sección da batería e o outro extremo ten unha saída de aire que acelera o fluxo de aire entre as baterías mediante o traballo do ventilador, para eliminar a calor emitida pola batería cando está funcionando.
Para dicilo sen rodeos, a refrixeración por aire consiste en engadir un ventilador ao lateral da batería e arrefriala soprando no ventilador, pero o vento soprado polo ventilador verase afectado por factores externos e a eficiencia da refrixeración por aire reducirase cando a temperatura exterior sexa máis alta. Do mesmo xeito que soprar un ventilador non che fai máis fresco nun día caloroso. A vantaxe da refrixeración por aire é a estrutura sinxela e o baixo custo.
A refrixeración líquida elimina a calor xerada pola batería durante o traballo a través do refrixerante na tubaxe de refrixeración dentro do paquete de baterías para conseguir o efecto de reducir a temperatura da batería. Polo efecto de uso real, o medio líquido ten un alto coeficiente de transferencia de calor, unha gran capacidade calorífica e unha velocidade de refrixeración máis rápida, e Xiaopeng G3 usa un sistema de refrixeración líquida con maior eficiencia de refrixeración.
En termos sinxelos, o principio da refrixeración líquida consiste en colocar unha tubaxe de auga na batería. Cando a temperatura da batería é demasiado alta, vértese auga fría na tubaxe de auga e a auga fría absorbe a calor para arrefriala. Se a temperatura da batería é demasiado baixa, é necesario quentala.
Cando o vehículo se conduce vigorosamente ou se carga rapidamente, xérase unha gran cantidade de calor durante a carga e descarga da batería. Cando a temperatura da batería é demasiado alta, acende o compresor e o refrixerante de baixa temperatura flúe a través do refrixerante no tubo de refrixeración do intercambiador de calor da batería. O refrixerante de baixa temperatura flúe cara ao paquete da batería para eliminar a calor, de xeito que a batería poida manter o mellor rango de temperatura, o que mellora enormemente a seguridade e a fiabilidade da batería durante o uso do coche e acurta o tempo de carga.
No inverno extremadamente frío, debido ás baixas temperaturas, a actividade das baterías de litio redúcese, o rendemento da batería diminúe considerablemente e a batería non pode descargarse a alta potencia nin cargarse rapidamente. Neste momento, acenda o quentador de auga para quentar o refrixerante no circuíto da batería e o refrixerante a alta temperatura quentará a batería. Isto garante que o vehículo tamén poida ter capacidade de carga rápida e unha longa autonomía en ambientes de baixa temperatura.
Control electrónico de accionamento eléctrico e disipación de calor de refrixeración de pezas eléctricas de alta potencia
Os vehículos de nova enerxía acadaron funcións de electrificación completas e o sistema de alimentación de combustible cambiouse a un sistema de enerxía eléctrica. A batería de enerxía produce ataTensión de 370 V CC para proporcionar enerxía, refrixeración e calefacción ao vehículo, e subministrar enerxía a varios compoñentes eléctricos do coche. Durante a condución do vehículo, os compoñentes eléctricos de alta potencia (como motores, CC, controladores de motor, etc.) xerarán moita calor. A alta temperatura dos aparellos eléctricos pode causar avarías no vehículo, limitación de potencia e mesmo riscos para a seguridade. A xestión térmica do vehículo debe disipar a calor xerada a tempo para garantir que os compoñentes eléctricos de alta potencia do vehículo estean dentro do rango de temperatura de funcionamento seguro.
O sistema de control electrónico da transmisión eléctrica G3 adopta a disipación da calor por refrixeración líquida para a xestión térmica. O refrixerante na tubaxe do sistema de accionamento da bomba electrónica flúe a través do motor e outros dispositivos de calefacción para eliminar a calor das pezas eléctricas e, a continuación, flúe a través do radiador na grella de admisión dianteira do vehículo, e o ventilador electrónico actívase para arrefriar o refrixerante a alta temperatura.
Algunhas reflexións sobre o futuro desenvolvemento da industria da xestión térmica
Baixo consumo de enerxía:
Co fin de reducir o gran consumo de enerxía causado polo aire acondicionado, o aire acondicionado por bomba de calor recibiu gradualmente unha gran atención. Aínda que o sistema xeral de bomba de calor (que usa R134a como refrixerante) ten certas limitacións no ambiente utilizado, como temperaturas extremadamente baixas (por debaixo de -10° C) non pode funcionar, a refrixeración en ambientes de alta temperatura non é diferente do aire acondicionado dos vehículos eléctricos ordinarios. Non obstante, na maior parte da China, a tempada de primavera e outono (temperatura ambiente) pode reducir eficazmente o consumo de enerxía do aire acondicionado, e a relación de eficiencia enerxética é de 2 a 3 veces maior que a dos quentadores eléctricos.
Baixo ruído:
Despois de que o vehículo eléctrico non teña a fonte de ruído do motor, o ruído xerado polo funcionamento deo compresore o ventilador electrónico frontal cando o aire acondicionado está acendido para refrixerar é doado de queixar polos usuarios. Os produtos de ventilador electrónico eficientes e silenciosos e os compresores de gran desprazamento axudan a reducir o ruído causado polo funcionamento ao mesmo tempo que aumentan a capacidade de refrixeración.
Baixo custo:
Os métodos de refrixeración e quecemento dos sistemas de xestión térmica empregan principalmente sistemas de refrixeración líquida, e a demanda de calor para o quecemento da batería e o quecemento do aire acondicionado en ambientes de baixa temperatura é moi grande. A solución actual é aumentar o quentador eléctrico para incrementar a produción de calor, o que supón un custo elevado das pezas e un consumo de enerxía elevado. Se se produce un avance na tecnoloxía das baterías para resolver ou reducir os requisitos de temperatura rigorosos das baterías, isto traerá unha gran optimización no deseño e no custo dos sistemas de xestión térmica. O uso eficiente da calor residual xerada polo motor durante o funcionamento do vehículo tamén axudará a reducir o consumo de enerxía do sistema de xestión térmica. O que se traduce na redución da capacidade da batería, na mellora da autonomía de condución e na redución do custo do vehículo.
Intelixente:
Un alto grao de electrificación é a tendencia de desenvolvemento dos vehículos eléctricos, e os aparellos de aire acondicionado tradicionais só se limitan ás funcións de refrixeración e calefacción para desenvolverse de forma intelixente. O aire acondicionado pódese mellorar aínda máis co apoio de big data baseado nos hábitos do usuario no coche, como no coche familiar, onde a temperatura do aire acondicionado pódese adaptar intelixentemente ás diferentes persoas despois de subir ao coche. Acenda o aire acondicionado antes de saír para que a temperatura no coche alcance unha temperatura confortable. A saída de aire eléctrica intelixente pode axustar automaticamente a dirección da saída de aire segundo o número de persoas no coche, a posición e o tamaño da carrocería.
Data de publicación: 20 de outubro de 2023