Od 2014. industrija električnih vozila postupno postaje vruća.Među njima, toplinsko upravljanje električnim vozilima postupno je postalo vruće.Jer domet električnih vozila ne ovisi samo o gustoći energije baterije, već io tehnologiji sustava upravljanja toplinom vozila.Sustav upravljanja toplinom baterije također imaiskustvopokrenuo proces od nule, od zanemarivanja do pažnje.
Dakle, razgovarajmo danas o upravljanju toplinom električnih vozila, čime oni upravljaju?
Sličnosti i razlike između upravljanja toplinom električnih vozila i tradicionalnog upravljanja toplinom vozila
Ova točka je stavljena na prvo mjesto jer nakon što je automobilska industrija ušla u novu energetsku eru, opseg, metode implementacije i komponente upravljanja toplinom su se uvelike promijenile.
Ovdje nema potrebe govoriti više o arhitekturi upravljanja toplinom kod vozila s tradicionalnim gorivom, a profesionalnim čitateljima je jasno da tradicionalno upravljanje toplinom uglavnom uključuje sustav upravljanja toplinom klima uređaja i podsustav upravljanja toplinom pogonskog sklopa.
Arhitektura upravljanja toplinom električnih vozila temelji se na arhitekturi upravljanja toplinom vozila na gorivo i dodaje elektronički sustav upravljanja toplinom elektromotora i sustav upravljanja toplinom baterije, za razliku od vozila na gorivo, električna vozila su osjetljivija na promjene temperature, temperatura je ključna čimbenik za određivanje njegove sigurnosti, učinkovitosti i životnog vijeka, upravljanje toplinom nužno je sredstvo za održavanje odgovarajućeg temperaturnog raspona i ujednačenosti.Stoga je sustav upravljanja toplinom baterije posebno kritičan, a upravljanje toplinom baterije (odvođenje topline/provođenje topline/toplinska izolacija) izravno je povezano sa sigurnošću baterije i postojanošću snage nakon dugotrajne uporabe.
Dakle, u pogledu detalja, uglavnom postoje sljedeće razlike.
Različiti izvori topline klima uređaja
Sustav klimatizacije tradicionalnog kamiona za gorivo uglavnom se sastoji od kompresora, kondenzatora, ekspanzijskog ventila, isparivača, cjevovoda i drugogkomponente.
Pri hlađenju rashladno sredstvo (rashladno sredstvo) vrši kompresor, a toplina u automobilu se odvodi kako bi se smanjila temperatura, što je i princip rada hlađenja.Budući da rad kompresora treba pokretati motor, proces hlađenja će povećati opterećenje motora, i to je razlog zašto kažemo da ljetni klima uređaj košta više ulja.
Trenutačno se gotovo svo grijanje vozila koristi toplinom iz rashladne tekućine motora - velika količina otpadne topline koju stvara motor može se koristiti za zagrijavanje klima uređaja.Rashladna tekućina teče kroz izmjenjivač topline (također poznat kao spremnik za vodu) u sustavu toplog zraka, a zrak koji prenosi puhalo izmjenjuje toplinu s rashladnom tekućinom motora, a zrak se zagrijava i šalje u automobil.
Međutim, u hladnom okruženju motor treba dugo raditi kako bi se temperatura vode podigla na pravu temperaturu, a korisnik mora dugo izdržati hladnoću u automobilu.
Grijanje novih energetskih vozila uglavnom se oslanja na električne grijače, električni grijači imaju grijače na vjetar i grijače vode.Princip rada grijača zraka sličan je principu rada sušila za kosu, koji izravno zagrijava cirkulirajući zrak kroz grijaću ploču i tako dovodi vrući zrak u automobil.Prednost grijača na vjetar je što je vrijeme zagrijavanja brzo, omjer energetske učinkovitosti nešto veći, a temperatura grijanja je visoka.Nedostatak je što je grijaći vjetar posebno suh, što ljudskom tijelu donosi osjećaj suhoće.Princip grijača vode sličan je onom kod električnog bojlera, koji zagrijava rashladnu tekućinu kroz grijaću ploču, a rashladna tekućina visoke temperature teče kroz jezgru toplog zraka i zatim zagrijava cirkulirajući zrak kako bi se postiglo unutarnje grijanje.Vrijeme zagrijavanja grijača vode je nešto duže od vremena grijanja grijača zraka, ali je također 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 napajanje električnom energijom, a većina električne energije troši se na grijanje klima uređaja u okruženjima s niskim temperaturama.To rezultira smanjenim dometom vožnje električnih vozila u okruženjima niske temperature.
Usporedied s Problem spore brzine zagrijavanja vozila na gorivo u okruženjima niske temperature, korištenje električnog grijanja za električna vozila može uvelike skratiti vrijeme zagrijavanja.
Termičko upravljanje energetskim baterijama
U usporedbi s toplinskim upravljanjem motora vozila na gorivo, zahtjevi za toplinskim upravljanjem pogonskog sustava električnog vozila su stroži.
Budući da je najbolji radni temperaturni raspon baterije vrlo mali, općenito se zahtijeva da temperatura baterije bude između 15 i 40° C. Međutim, temperatura okoline koja se obično koristi u vozilima je -30~40° C, a uvjeti vožnje stvarnih korisnika su složeni.Kontrola toplinskog upravljanja treba učinkovito identificirati i odrediti uvjete vožnje vozila i stanje baterija, te provoditi optimalnu kontrolu temperature, te nastojati postići ravnotežu između potrošnje energije, performansi vozila, performansi baterije i udobnosti.
Kako bi se ublažio strah od dometa, kapacitet baterije električnih vozila postaje sve veći i veći, a gustoća energije sve veća i veća;U isto vrijeme, potrebno je riješiti kontradikciju predugog vremena čekanja punjenja za korisnike, pa su nastali brzo punjenje i super brzo punjenje.
Što se tiče upravljanja toplinom, brzo punjenje velikom strujom donosi veću proizvodnju topline i veću potrošnju energije baterije.Jednom kada je temperatura baterije previsoka tijekom punjenja, to ne samo da može uzrokovati sigurnosne rizike, već i dovesti do problema kao što su smanjena učinkovitost baterije i ubrzano propadanje baterije.Dizajn sustava upravljanja toplinom težak je test.
Upravljanje toplinom električnih vozila
Podešavanje udobnosti kabine za putnike
Unutarnje toplinsko okruženje 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 strukture karoserije, od izlaza klima uređaja, stakla vozila pod utjecajem sunčevog zračenja i dizajna cijele karoserije, u kombinaciji sa sustavom klimatizacije, razmatra se utjecaj na udobnost putnika.
Kada voze vozilo, korisnici ne bi trebali iskusiti samo osjećaj vožnje koji donosi snažna izlazna snaga vozila, već je i udobnost kabinskog okruženja važan dio.
Kontrola prilagodbe radne temperature baterije
Baterija u korištenju procesa naići će na puno problema, posebno u temperaturi baterije, litijska baterija u okruženju s ekstremno niskom temperaturom slabljenje snage je ozbiljno, u okruženju s visokom temperaturom sklona je sigurnosnim rizicima, uporaba baterija u ekstremnim uvjetima slučajevi će vrlo vjerojatno uzrokovati štetu bateriji, čime se smanjuje učinkovitost i život baterije.
Glavna svrha upravljanja toplinom je omogućiti da baterija uvijek radi unutar odgovarajućeg temperaturnog raspona kako bi se održalo najbolje radno stanje baterije.Sustav upravljanja toplinom baterije uglavnom uključuje tri funkcije: rasipanje topline, predgrijavanje i izjednačavanje temperature.Rasipanje topline i predgrijavanje uglavnom su prilagođeni mogućem utjecaju vanjske temperature okoline na bateriju.Izjednačavanje temperature koristi se kako bi se smanjila razlika u temperaturi unutar baterije i spriječilo brzo propadanje uzrokovano pregrijavanjem određenog dijela baterije.
Sustavi upravljanja toplinom baterije koji se koriste u električnim vozilima koji su sada na tržištu uglavnom se dijele u dvije kategorije: zračno hlađeni i hlađeni tekućinom.
Načelo zračno hlađenog sustava upravljanja toplinom više je nalik principu odvođenja topline računala, ventilator za hlađenje ugrađen je u jedan dio baterije, a drugi kraj ima ventilacijski otvor koji ubrzava protok zraka između baterije kroz rad ventilatora, kako bi se oduzela toplina koju emitira baterija dok radi.
Iskreno rečeno, hlađenje zrakom znači dodavanje ventilatora sa strane baterije i hlađenje baterije 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 vas puhanje ventilatora ne čini hladnijim tijekom vrućeg dana.Prednost zračnog hlađenja je jednostavna struktura i niska cijena.
Hlađenje tekućinom odvodi toplinu koju stvara baterija tijekom rada kroz rashladnu tekućinu u cjevovodu rashladne tekućine unutar baterije kako bi se postigao učinak smanjenja temperature baterije.Iz stvarnog učinka upotrebe, tekući medij ima visok koeficijent prijenosa topline, veliki toplinski kapacitet i veću brzinu hlađenja, a Xiaopeng G3 koristi sustav tekućeg hlađenja s većom učinkovitošću hlađenja.
Jednostavno rečeno, princip hlađenja tekućinom je postavljanje cijevi za vodu u bateriju.Kada je temperatura baterije previsoka, hladna voda se ulijeva u cijev za vodu, a toplina se oduzima hladnom vodom da se ohladi.Ako je temperatura baterije preniska, potrebno ju je zagrijati.
Kada se vozilo intenzivno vozi ili se brzo puni, tijekom punjenja i pražnjenja akumulatora stvara se velika količina topline.Kada je temperatura akumulatora previsoka, uključite kompresor i rashladno sredstvo niske temperature teče kroz rashladno sredstvo u cijevi za hlađenje izmjenjivača topline akumulatora.Niskotemperaturna rashladna tekućina teče u bateriju kako bi oduzela toplinu, tako da baterija može održati najbolji temperaturni raspon, što uvelike poboljšava sigurnost i pouzdanost baterije tijekom korištenja automobila i skraćuje vrijeme punjenja.
U ekstremno hladnoj zimi, zbog niske temperature, aktivnost litijevih baterija je smanjena, performanse baterije su uvelike smanjene, a baterija se ne može isprazniti velikom snagom ili brzo puniti.U to vrijeme uključite grijač vode kako biste zagrijali rashladnu tekućinu u krugu baterije, a rashladna tekućina visoke temperature zagrijava bateriju.Osigurava da vozilo također može imati mogućnost brzog punjenja i dug domet vožnje u okruženju niske temperature.
Elektronsko upravljanje električnim pogonom i odvođenje topline za hlađenje električnih dijelova velike snage
Nova energetska vozila postigla su sveobuhvatne funkcije elektrifikacije, a sustav napajanja goriva promijenjen je u sustav električne energije.Baterija daje do 370 V istosmjernog napona za napajanje, hlađenje i grijanje vozila, te napajanje raznih električnih komponenti u automobilu.Tijekom vožnje vozila, električne komponente velike snage (kao što su motori, DCDC, kontroleri motora, itd.) stvarat će mnogo topline.Visoka temperatura električnih uređaja može uzrokovati kvar vozila, ograničenje snage, pa čak i sigurnosne opasnosti.Upravljanje toplinom vozila treba na vrijeme raspršiti generiranu toplinu kako bi se osiguralo da su električne komponente velike snage vozila u sigurnom radnom temperaturnom rasponu.
Elektronički upravljački sustav električnog pogona G3 koristi odvođenje topline hlađenjem tekućinom za upravljanje toplinom.Rashladna tekućina u cjevovodu pogonskog sustava elektronske pumpe teče kroz motor i druge uređaje za grijanje kako bi odvela toplinu električnih dijelova, a zatim teče kroz hladnjak na prednjoj usisnoj rešetki vozila, a elektronički ventilator se uključuje na ohladi rashladno sredstvo visoke temperature.
Neka razmišljanja o budućem razvoju industrije upravljanja toplinom
Niska potrošnja energije:
Kako bi se smanjila velika potrošnja energije uzrokovana klimatizacijom, klimatizaciji toplinske pumpe postupno se posvećuje velika pozornost.Iako opći sustav dizalice topline (koristeći R134a kao rashladno sredstvo) ima određena ograničenja u korištenom okolišu, kao što je ekstremno niska temperatura (ispod -10° C) ne može raditi, hlađenje u okolini visoke temperature 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 električnih grijača.
Niska razina buke:
Nakon što električno vozilo nema izvor buke motora, korisnici se lako žale na buku koju stvara rad kompresora i prednjeg elektroničkog ventilatora kada je klima uređaj uključen za hlađenje.Učinkoviti i tihi elektronički ventilatorski proizvodi i kompresori velike zapremine pomažu u smanjenju buke uzrokovane radom, dok povećavaju kapacitet hlađenja
Niska cijena:
Metode hlađenja i grijanja sustava upravljanja toplinom uglavnom koriste sustav tekućeg hlađenja, a toplinska potreba za grijanje baterija i grijanje klima uređaja u okruženju niske temperature je vrlo velika.Trenutačno rješenje je povećati električni grijač kako bi se povećala proizvodnja topline, što donosi visoke troškove dijelova i veliku potrošnju energije.Ako dođe do proboja u tehnologiji baterija za rješavanje ili smanjenje oštrih temperaturnih zahtjeva baterija, to će donijeti veliku optimizaciju u dizajnu i troškovima sustava upravljanja toplinom.Učinkovito korištenje otpadne topline koju stvara motor tijekom rada vozila također će pomoći u smanjenju potrošnje energije sustava upravljanja toplinom.Prevedeno natrag je smanjenje kapaciteta baterije, poboljšanje dometa vožnje i smanjenje cijene vozila.
Inteligentno:
Visoki stupanj elektrifikacije trend je razvoja električnih vozila, a tradicionalni klima uređaji ograničeni su samo na funkcije hlađenja i grijanja kako bi se razvili inteligentno.Klima uređaj se može dodatno poboljšati do podrške za velike podatke na temelju navika korisnika automobila, kao što je obiteljski automobil, temperatura klima uređaja može se inteligentno prilagoditi različitim ljudima nakon što uđu u automobil.Prije izlaska uključite klimu 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