Od 2014. godine, industrija električnih vozila postupno se zagrijava. Među njima, upravljanje toplinom električnih vozila postupno se zagrijava. Budući da domet električnih vozila ne ovisi samo o gustoći energije baterije, već i o tehnologiji sustava upravljanja toplinom vozila. Sustav upravljanja toplinom baterije također je...iskustvopokrenuo proces od nule, od zanemarivanja do pažnje.
Dakle, danas ćemo razgovarati otermalno upravljanje električnih vozila, čime oni upravljaju?
Sličnosti i razlike između upravljanja toplinom električnih vozila i upravljanja toplinom tradicionalnih vozila
Ova točka je stavljena na prvo mjesto jer su se, nakon što je automobilska industrija ušla u novo energetsko doba, opseg, metode implementacije i komponente upravljanja toplinom uvelike promijenili.
Nema potrebe ovdje više govoriti o arhitekturi toplinskog upravljanja tradicionalnim vozilima na gorivo, a stručni čitatelji su vrlo jasno da tradicionalno toplinsko upravljanje uglavnom uključujesustav termalnog upravljanja klima uređajem i podsustav toplinskog upravljanja pogonskim sklopom.
Arhitektura toplinskog upravljanja električnih vozila temelji se na arhitekturi toplinskog upravljanja vozila na gorivo i dodaje elektronički sustav toplinskog upravljanja elektromotorom i sustav toplinskog upravljanja baterijom. Za razliku od vozila na gorivo, električna vozila su osjetljivija na promjene temperature. Temperatura je ključni faktor koji određuje njihovu sigurnost, performanse i vijek trajanja. Toplinsko upravljanje je nužno sredstvo za održavanje odgovarajućeg temperaturnog raspona i ujednačenosti. Stoga je sustav toplinskog upravljanja baterijom posebno važan, a toplinsko upravljanje baterijom (odvođenje topline/provođenje topline/toplinska izolacija) izravno je povezano sa sigurnošću baterije i konzistentnošću snage nakon dugotrajne upotrebe.
Dakle, što se tiče detalja, uglavnom postoje sljedeće razlike.
Različiti izvori topline za klimatizaciju
Klima uređaj tradicionalnog kamiona za gorivo uglavnom se sastoji od kompresora, kondenzatora, ekspanzijskog ventila, isparivača, cjevovoda i drugih elemenata.komponente.
Prilikom hlađenja, rashladno sredstvo (sredstvo za hlađenje) se potiskuje kompresorom, a toplina u automobilu se uklanja kako bi se smanjila temperatura, što je princip hlađenja. Jerrad kompresora treba ga pokretati motor, proces hlađenja će povećati opterećenje motora, i to je razlog zašto kažemo da ljetni klima uređaj troši više ulja.
Trenutno se gotovo sva vozila na gorivo zagrijavaju korištenjem topline iz rashladne tekućine motora - velika količina otpadne topline koju stvara motor može se koristiti za zagrijavanje klima uređaja. Rashladna tekućina struji kroz izmjenjivač topline (također poznat kao spremnik vode) u sustavu toplog zraka, a zrak koji prenosi ventilator izmjenjuje toplinu s rashladnom tekućinom motora, a zrak se zagrijava i zatim šalje u automobil.
Međutim, u hladnom okruženju, motor mora dugo raditi kako bi se temperatura vode podigla na pravu temperaturu, a korisnik mora dugo izdržati hladnoću u automobilu.
Grijanje vozila na novu energiju uglavnom se oslanja na električne grijače, električni grijači imaju grijače na vjetar i bojlere za vodu. Princip grijača zraka sličan je principu sušila za kosu, koji izravno zagrijava cirkulirajući zrak kroz grijaću ploču, čime se osigurava topli zrak u automobilu. Prednost grijača na vjetar je što je vrijeme zagrijavanja brzo, omjer energetske učinkovitosti je nešto viši, a temperatura grijanja je visoka. Nedostatak je što je grijač zraka posebno suh, što ljudskom tijelu donosi osjećaj suhoće. Princip grijača vode sličan je principu električnog bojlera, koji zagrijava rashladnu tekućinu kroz grijaću ploču, a rashladna tekućina visoke temperature struji kroz jezgru toplog zraka, a zatim zagrijava cirkulirajući zrak kako bi se postiglo grijanje unutrašnjosti. Vrijeme zagrijavanja bojlera vode nešto je dulje od vremena zagrijavanja grijača zraka, ali je i puno brže od vremena zagrijavanja vozila na gorivo, a cijev za vodu ima gubitak topline u okruženju niske temperature, a energetska učinkovitost je nešto niža. Xiaopeng G3 koristi gore spomenuti bojler.
Bilo da se radi o grijanju na vjetar ili grijanju vode, za električna vozila potrebne su baterije za opskrbu električnom energijom, a većina električne energije troši se uklima uređaj grijanje u okruženjima niskih temperatura. To rezultira smanjenim dometom vožnje električnih vozila u okruženjima niskih temperatura.
Usporedis Problem spore brzine zagrijavanja vozila na gorivo u okruženjima s niskim temperaturama, korištenje električnog grijanja za električna vozila može uvelike skratiti vrijeme zagrijavanja.
Termalno upravljanje baterijama
U usporedbi s toplinskim upravljanjem motora vozila na gorivo, zahtjevi za toplinsko upravljanje pogonskim sustavom električnih vozila su stroži.
Budući da je optimalni radni temperaturni raspon baterije vrlo uzak, temperatura baterije obično treba biti između 15 i 40° C. Međutim, temperatura okoline koju vozila obično koriste je -30~40° C, a uvjeti vožnje stvarnih korisnika su složeni. Termalna kontrola mora učinkovito identificirati i odrediti uvjete vožnje vozila i stanje baterija te provoditi optimalnu kontrolu temperature i nastojati postići ravnotežu između potrošnje energije, performansi vozila, performansi baterije i udobnosti.
Kako bi se ublažila anksioznost zbog dometa, kapacitet baterije električnih vozila postaje sve veći i veći, a gustoća energije sve veća i veća; istovremeno, potrebno je riješiti kontradikciju predugog vremena čekanja na punjenje za korisnike, te su nastali brzi i superbrzi punjači.
Što se tiče upravljanja toplinom, brzo punjenje visokom strujom donosi veće stvaranje topline i veću potrošnju energije baterije. Kada je temperatura baterije previsoka tijekom punjenja, to ne samo da može uzrokovati sigurnosne rizike, već i dovesti do problema poput smanjene učinkovitosti baterije i ubrzanog propadanja vijeka trajanja baterije. Dizajnsustav termalnog upravljanjaje ozbiljan test.
Toplinsko upravljanje električnim vozilima
Podešavanje udobnosti u kabini
Unutarnja toplinska okolina vozila izravno utječe na udobnost putnika. U kombinaciji sa senzornim modelom ljudskog tijela, proučavanje protoka i prijenosa topline u kabini važno je sredstvo za poboljšanje udobnosti vozila i performansi vozila. Od dizajna karoserije, od izlaza klima uređaja, stakla vozila na koje utječe sunčevo zračenje i cijelog dizajna karoserije, u kombinaciji sa sustavom klima uređaja, razmatra se utjecaj na udobnost putnika.
Prilikom vožnje vozila, korisnici ne bi trebali samo iskusiti osjećaj vožnje koji donosi snažna snaga vozila, već je važan i osjećaj udobnosti kabine.
Kontrola podešavanja radne temperature baterije
Tijekom korištenja baterije, proces će se susresti s mnogim problemima, posebno s temperaturom baterije. Slabljenje snage litijeve baterije u ekstremno niskim temperaturama je ozbiljno, dok je u ekstremnim temperaturama sklono sigurnosnim rizicima. Korištenje baterija u ekstremnim slučajevima vrlo je vjerojatno da će oštetiti bateriju, čime će se smanjiti performanse i vijek trajanja baterije.
Glavna svrha upravljanja toplinom je osigurati da baterijski sklop uvijek radi unutar odgovarajućeg temperaturnog raspona kako bi se održalo najbolje radno stanje baterijskog sklopa. Sustav upravljanja toplinom baterije uglavnom uključuje tri funkcije: odvođenje topline, predgrijavanje i izjednačavanje temperature. Odvođenje topline i predgrijavanje uglavnom se prilagođavaju mogućem utjecaju temperature vanjske okoline na bateriju. Izjednačavanje temperature koristi se za smanjenje temperaturne razlike unutar baterijskog sklopa i sprječavanje brzog propadanja uzrokovanog pregrijavanjem određenog dijela baterije.
Sustavi za upravljanje toplinom baterija koji se koriste u električnim vozilima koja su trenutno na tržištu uglavnom se dijele u dvije kategorije: hlađeni zrakom i hlađeni tekućinom.
Načelosustav upravljanja toplinom hlađen zrakom više je nalik principu odvođenja topline računala, ventilator za hlađenje ugrađen je u jedan dio baterije, a drugi kraj ima otvor za ventilaciju koji ubrzava protok zraka između baterija radom ventilatora, kako bi se odvela toplina koju baterija emitira tijekom rada.
Jednostavno rečeno, hlađenje zrakom znači dodati ventilator sa strane baterije i hladiti bateriju puhanjem ventilatora, ali na vjetar koji puše ventilator utjecat će vanjski čimbenici, a učinkovitost hlađenja zrakom smanjit će se kada je vanjska temperatura viša. Baš kao što puhanje ventilatora ne hladi vas na vruć dan. Prednost hlađenja zrakom je jednostavna struktura i niska cijena.
Tekućinsko hlađenje odvodi toplinu koju baterija stvara tijekom rada putem rashladne tekućine u cjevovodu rashladne tekućine unutar baterijskog paketa kako bi se postigao učinak smanjenja temperature baterije. Iz stvarnog učinka upotrebe, tekući medij ima visoki koeficijent prijenosa topline, veliki toplinski kapacitet i veću brzinu hlađenja, a Xiaopeng G3 koristi sustav tekućeg hlađenja s većom učinkovitošću hlađenja.
Jednostavno rečeno, princip tekućeg hlađenja je postavljanje vodovodne cijevi u baterijski paket. Kada je temperatura baterijskog paketa previsoka, hladna voda se ulijeva u vodovodnu cijev, a toplina se odvodi hladnom vodom kako bi se ohladio. Ako je temperatura baterijskog paketa preniska, potrebno ga je zagrijati.
Kada se vozilo snažno vozi ili brzo puni, tijekom punjenja i pražnjenja baterije stvara se velika količina topline. Kada je temperatura baterije previsoka, uključite kompresor i niskotemperaturno rashladno sredstvo teče kroz rashladnu cijev u rashladnoj cijevi izmjenjivača topline baterije. Niskotemperaturno rashladno sredstvo teče u bateriju kako bi odvelo toplinu, tako da baterija može održavati najbolji temperaturni raspon, što uvelike poboljšava sigurnost i pouzdanost baterije tijekom korištenja automobila i skraćuje vrijeme punjenja.
U ekstremno hladnim zimskim uvjetima, zbog niskih temperatura, aktivnost litijevih baterija je smanjena, performanse baterije su znatno smanjene i baterija se ne može snažno prazniti ili brzo puniti. U tom trenutku uključite bojler kako biste zagrijali rashladnu tekućinu u krugu baterije, a rashladna tekućina visoke temperature zagrijava bateriju. To osigurava da vozilo također može imati mogućnost brzog punjenja i dugi domet vožnje u okruženju s niskim temperaturama.
Elektroničko upravljanje električnim pogonom i hlađenje električnih dijelova velike snage, odvođenje topline
Vozila na novu energiju postigla su sveobuhvatne funkcije elektrifikacije, a sustav napajanja gorivom promijenjen je u električni sustav napajanja. Baterija daje snagu do370 V istosmjernog napona za napajanje, hlađenje i grijanje vozila te opskrbu energijom raznih električnih komponenti u automobilu. Tijekom vožnje vozila, električne komponente velike snage (poput motora, DCDC-a, kontrolera motora itd.) generirat će puno topline. Visoka temperatura električnih uređaja može uzrokovati kvar vozila, ograničenje snage, pa čak i sigurnosne rizike. Toplinsko upravljanje vozilom mora na vrijeme raspršiti stvorenu toplinu kako bi se osiguralo da su električne komponente velike snage vozila u sigurnom radnom temperaturnom rasponu.
Elektronički upravljački sustav električnog pogona G3 koristi tekućinsko hlađenje za odvođenje topline. Rashladna tekućina u cjevovodu elektroničkog sustava pogona pumpe teče kroz motor i druge grijaće uređaje kako bi odvodila toplinu električnih dijelova, a zatim teče kroz hladnjak na prednjoj usisnoj rešetki vozila, gdje se elektronički ventilator uključuje kako bi hladio visokotemperaturnu rashladnu tekućinu.
Neka razmišljanja o budućem razvoju industrije toplinskog upravljanja
Niska potrošnja energije:
Kako bi se smanjila velika potrošnja energije uzrokovana klimatizacijom, klimatizacija s toplinskom pumpom postupno je dobila veliku pozornost. Iako opći sustav toplinske pumpe (koji koristi R134a kao rashladno sredstvo) ima određena ograničenja u korištenom okruženju, kao što su izuzetno niske temperature (ispod -10° C) ne može raditi, hlađenje u okruženju s visokom temperaturom ne razlikuje se od običnog klima uređaja za električna vozila. Međutim, u većini dijelova Kine, proljetna i jesenska sezona (temperatura okoline) mogu učinkovito smanjiti potrošnju energije klima uređaja, a omjer energetske učinkovitosti je 2 do 3 puta veći od onog kod električnih grijača.
Niska razina buke:
Nakon što električno vozilo nema izvor buke motora, buka koju stvara radkompresori korisnici se lako žale na prednji elektronički ventilator kada je klima uređaj uključen za hlađenje. Učinkoviti i tihi elektronički ventilatori i kompresori velikog volumena pomažu u smanjenju buke uzrokovane radom, a istovremeno povećavaju kapacitet hlađenja.
Niska cijena:
Metode hlađenja i grijanja sustava toplinskog upravljanja uglavnom koriste sustav tekućinskog hlađenja, a potreba za toplinom za grijanje baterije i grijanje klima uređaja u okruženju s niskim temperaturama je vrlo velika. Trenutno rješenje je povećanje električnog grijača kako bi se povećala proizvodnja topline, što donosi visoke troškove dijelova i veliku potrošnju energije. Ako dođe do proboja u tehnologiji baterija kako bi se riješili ili smanjili zahtjevi za visokom temperaturom baterija, to će donijeti veliku optimizaciju u dizajnu i troškovima sustava toplinskog upravljanja. Učinkovito korištenje otpadne topline koju generira motor tijekom rada vozila također će pomoći u smanjenju potrošnje energije sustava toplinskog upravljanja. To se prevede u smanjenje kapaciteta baterije, poboljšanje dometa vožnje i smanjenje troškova vozila.
Inteligentno:
Visok stupanj elektrifikacije je trend razvoja električnih vozila, a tradicionalni klima uređaji ograničeni su samo na funkcije hlađenja i grijanja kako bi se inteligentno razvili. Klima uređaj može se dodatno poboljšati podrškom za velike količine podataka na temelju navika korisnika automobila, poput obiteljskog automobila, temperatura klima uređaja može se inteligentno prilagoditi različitim ljudima nakon što uđu u automobil. Uključite klima uređaj prije izlaska kako bi temperatura u automobilu dosegla ugodnu temperaturu. Inteligentni električni izlaz zraka može automatski prilagoditi smjer izlaza zraka prema broju ljudi u automobilu, položaju i veličini tijela.
Vrijeme objave: 20. listopada 2023.