Od 2014. godine, industrija električnih vozila postepeno se zagrijava. Među njima, termalno upravljanje električnim vozilima postepeno se zagrijava. Jer domet električnih vozila ne zavisi samo od gustine energije baterije, već i od tehnologije sistema termičkog upravljanja vozilom. Sistem termičkog upravljanja baterijom također...iskustvopokrenuo proces od nule, od zanemarivanja do pažnje.
Dakle, danas, hajde da razgovaramo otermalno upravljanje električnih vozila, čime oni upravljaju?
Sličnosti i razlike između upravljanja toplinom električnih vozila i upravljanja toplinom tradicionalnih vozila
Ova tačka je stavljena na prvo mjesto jer su se, nakon što je automobilska industrija ušla u novu energetsku eru, obim, metode implementacije i komponente termalnog upravljanja uveliko promijenili.
Nema potrebe ovdje više govoriti o arhitekturi termalnog upravljanja tradicionalnim vozilima na gorivo, a stručni čitaoci su vrlo jasno rekli da tradicionalno termalno upravljanje uglavnom uključujesistem termalnog upravljanja klima uređajem i podsistem za upravljanje temperaturom pogonskog sklopa.
Arhitektura termičkog upravljanja električnih vozila zasnovana je na arhitekturi termičkog upravljanja vozila na gorivo i dodaje elektronski sistem termičkog upravljanja elektromotorom i sistem termičkog 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. Termičko upravljanje je neophodno sredstvo za održavanje odgovarajućeg temperaturnog raspona i ujednačenosti. Stoga je sistem termičkog upravljanja baterijom posebno važan, a termičko upravljanje baterijom (odvođenje toplote/provodljivost toplote/toplotna izolacija) direktno je povezano sa sigurnošću baterije i konzistentnošću snage nakon dugotrajne upotrebe.
Dakle, što se tiče detalja, uglavnom postoje sljedeće razlike.
Različiti izvori toplote za klima uređaje
Sistem klimatizacije tradicionalnog kamiona za gorivo uglavnom se sastoji od kompresora, kondenzatora, ekspanzionog 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 Ako ga pokreće motor, proces hlađenja će povećati opterećenje motora, i to je razlog zašto kažemo da ljetni klima uređaj troši više ulja.
Trenutno se gotovo svo grijanje vozila na gorivo zasniva na korištenju topline iz rashladne tečnosti motora - velika količina otpadne topline koju generira motor može se koristiti za zagrijavanje klima uređaja. Rashladna tečnost struji kroz izmjenjivač topline (također poznat kao spremnik vode) u sistemu 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, električne grijače imaju grijače na vjetar i bojlere. Princip grijača zraka sličan je principu fena za kosu, koji direktno 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 veći, a temperatura grijanja je visoka. Nedostatak je što je vjetar koji se zagrijava posebno suh, što ljudskom tijelu donosi osjećaj suhoće. Princip bojlera sličan je principu električnog bojlera, koji zagrijava rashladnu tekućinu kroz grijaću ploču, a rashladna tekućina visoke temperature struji kroz jezgro toplog zraka, a zatim zagrijava cirkulirajući zrak kako bi se postiglo grijanje unutrašnjosti. Vrijeme zagrijavanja bojlera vode je nešto duže od vremena zagrijavanja grijača zraka, ali je i mnogo brže od vremena zagrijavanja vozila na gorivo, a vodovodna cijev ima gubitak topline u okruženju niskih temperatura, pa je energetska učinkovitost nešto niža. Xiaopeng G3 koristi gore spomenuti bojler.
Bilo da se radi o grijanju na vjetar ili grijanju vode, za električna vozila su potrebne baterije za obezbjeđivanje električne energije, a većina električne energije se troši uklima uređaj grijanje u okruženjima niskih temperatura. To rezultira smanjenim dometom vožnje električnih vozila u okruženjima niskih temperatura.
Uporedied sa Problem spore brzine zagrijavanja vozila na gorivo u okruženjima s niskim temperaturama, korištenje električnog grijanja za električna vozila može znatno skratiti vrijeme zagrijavanja.
Termalno upravljanje baterijama
U poređenju sa termalnim upravljanjem motora vozila na gorivo, zahtjevi za termalno upravljanje sistemom napajanja električnih vozila su strožiji.
Budući da je optimalni radni temperaturni raspon baterije vrlo uzak, temperatura baterije obično treba biti između 15 i 40° C. Međutim, temperatura okoline koju obično koriste vozila je -30~40° C, a uslovi vožnje stvarnih korisnika su složeni. Termalna kontrola treba efikasno identificirati i odrediti uslove vožnje vozila i stanje baterija, te provoditi optimalnu kontrolu temperature i težiti postizanju ravnoteže između potrošnje energije, performansi vozila, performansi baterije i udobnosti.
Kako bi se ublažila zabrinutost zbog dometa, kapacitet baterija 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 temperaturom, brzo punjenje visokom strujom donosi veće stvaranje toplote i veću potrošnju energije baterije. Kada je temperatura baterije previsoka tokom punjenja, to ne samo da može uzrokovati sigurnosne rizike, već i dovesti do problema kao što su smanjena efikasnost baterije i ubrzano propadanje vijeka trajanja baterije. Dizajn...sistem termalnog upravljanjaje ozbiljan test.
Termalno upravljanje električnim vozilima
Podešavanje udobnosti u kabini
Termalno okruženje u unutrašnjosti vozila direktno utiče na udobnost putnika. U kombinaciji sa senzornim modelom ljudskog tijela, proučavanje protoka i prenosa toplote u kabini je važno sredstvo za poboljšanje udobnosti vozila i performansi vozila. Od dizajna karoserije, preko izlaza klima uređaja, stakla vozila na koje utiče sunčevo zračenje i dizajna cijele karoserije, u kombinaciji sa sistemom klima uređaja, razmatra se uticaj na udobnost putnika.
Prilikom vožnje vozila, korisnici ne bi trebali samo iskusiti osjećaj vožnje koji donosi snažna snaga vozila, već je i udobnost kabine važan dio.
Kontrola podešavanja radne temperature baterije
Tokom korištenja baterije, proces će se susresti s mnogim problemima, posebno s temperaturom baterije. Slabljenje snage litijumske baterije u ekstremno niskim temperaturama je ozbiljno, dok je u visokotemperaturnom okruženju sklono sigurnosnim rizicima. Upotreba baterija u ekstremnim slučajevima vrlo je vjerovatno da će oštetiti bateriju, čime će se smanjiti performanse i vijek trajanja baterije.
Glavna svrha termičkog upravljanja je da baterijski paket uvijek radi u odgovarajućem temperaturnom rasponu kako bi se održalo najbolje radno stanje baterijskog paketa. Sistem termičkog upravljanja baterijom uglavnom uključuje tri funkcije: odvođenje toplote, predgrijavanje i izjednačavanje temperature. Odvođenje toplote i predgrijavanje se uglavnom podešavaju za mogući uticaj temperature vanjske okoline na bateriju. Izjednačavanje temperature se koristi za smanjenje temperaturne razlike unutar baterijskog paketa i sprječavanje brzog propadanja uzrokovanog pregrijavanjem određenog dijela baterije.
Sistemi za termalno upravljanje baterijama koji se koriste u električnim vozilima koja su trenutno na tržištu uglavnom su podijeljeni u dvije kategorije: hlađenje zrakom i hlađenje tekućinom.
Principsistem termalnog upravljanja hlađenjem zrakom Više liči na princip odvođenja toplote računara, ventilator za hlađenje je ugrađen u jedan dio baterije, a drugi kraj ima otvor za ventilaciju, koji ubrzava protok zraka između baterija radom ventilatora, kako bi se uklonila toplota koju baterija emituje tokom rada.
Jednostavno rečeno, hlađenje zrakom se sastoji od dodavanja ventilatora sa strane baterije i hlađenja baterije puhanjem ventilatora, ali na vjetar koji puše ventilator će uticati vanjski faktori, a efikasnost hlađenja zrakom će se smanjiti kada je vanjska temperatura viša. Baš kao što puhanje ventilatorom ne rashlađuje prostoriju tokom vrućeg dana. Prednost hlađenja zrakom je jednostavna struktura i niska cijena.
Tečno hlađenje odvodi toplotu koju baterija stvara tokom rada putem rashladne tečnosti u cjevovodu za rashladnu tečnost unutar baterijskog paketa kako bi se postigao efekat smanjenja temperature baterije. Tokom rada, tečni medij ima visok koeficijent prenosa toplote, veliki toplotni kapacitet i veću brzinu hlađenja, a Xiaopeng G3 koristi sistem tečnog hlađenja sa većom efikasnošću hlađenja.
Jednostavno rečeno, princip tečnog hlađenja je postavljanje vodovodne cijevi u baterijski paket. Kada je temperatura baterijskog paketa previsoka, hladna voda se sipa u vodovodnu cijev, a toplota se odvodi hladnom vodom da bi se ohladio. Ako je temperatura baterijskog paketa preniska, potrebno ga je zagrijati.
Kada se vozilo snažno vozi ili brzo puni, tokom punjenja i pražnjenja akumulatora se stvara velika količina toplote. Kada je temperatura akumulatora previsoka, uključite kompresor i rashladno sredstvo niske temperature teče kroz rashladnu cijev u rashladnoj cijevi izmjenjivača toplote akumulatora. Rashladno sredstvo niske temperature teče u akumulator kako bi odvelo toplotu, tako da akumulator može održavati najbolji temperaturni raspon, što značajno poboljšava sigurnost i pouzdanost akumulatora tokom korištenja automobila i skraćuje vrijeme punjenja.
Tokom ekstremno hladnih zima, zbog niskih temperatura, aktivnost litijumskih baterija je smanjena, performanse baterije su znatno smanjene i baterija se ne može snažno prazniti ili brzo puniti. U tom slučaju, uključite bojler da zagrije rashladnu tečnost u strujnom kolu baterije, a rashladna tečnost visoke temperature zagrijava bateriju. To osigurava da vozilo može imati mogućnost brzog punjenja i dug domet vožnje u okruženju sa niskim temperaturama.
Elektronska kontrola električnog pogona i hlađenje električnih dijelova velike snage, odvođenje topline
Vozila na novi pogon postigla su sveobuhvatne funkcije elektrifikacije, a sistem napajanja gorivom zamijenjen je električnim sistemom napajanja. Baterija daje snagu do370V istosmjerni napon za obezbjeđivanje napajanja, hlađenja i grijanja vozila, te napajanje raznih električnih komponenti na automobilu. Tokom vožnje vozila, električne komponente velike snage (kao što su motori, DCDC, kontroleri motora itd.) generirat će mnogo toplote. Visoka temperatura električnih uređaja može uzrokovati kvar vozila, ograničenje snage, pa čak i sigurnosne rizike. Termalno upravljanje vozilom mora na vrijeme raspršiti generiranu toplotu kako bi se osiguralo da električne komponente velike snage budu u sigurnom radnom temperaturnom rasponu.
Elektronski upravljački sistem električnog pogona G3 koristi tečno hlađenje za odvođenje toplote. Rashladna tečnost u cjevovodu elektronskog sistema pogona pumpe protiče kroz motor i druge grijaće uređaje kako bi odvela toplotu električnih dijelova, a zatim prolazi kroz hladnjak na prednjoj usisnoj rešetki vozila, gdje se elektronski ventilator uključuje kako bi hladio visokotemperaturnu rashladnu tečnost.
Neka razmišljanja o budućem razvoju industrije termalnog upravljanja
Niska potrošnja energije:
Kako bi se smanjila velika potrošnja energije uzrokovana klimatizacijom, klimatizacija s toplinskim pumpama postepeno je dobila veliku pažnju. Iako opći sistem toplinskih pumpi (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 se ne razlikuje od običnog klima uređaja za električna vozila. Međutim, u većini dijelova Kine, proljetna i jesenja sezona (temperatura okoline) mogu efikasno smanjiti potrošnju energije klima uređaja, a omjer energetske efikasnosti je 2 do 3 puta veći od električnih grijača.
Niska razina buke:
Nakon što električno vozilo nema izvor buke motora, buka koju generira radkompresori korisnici se lako žale na prednji elektronski ventilator kada je klima uređaj uključen za hlađenje. Efikasni i tihi elektronski ventilatori i kompresori velikog kapaciteta pomažu u smanjenju buke uzrokovane radom, a istovremeno povećavaju kapacitet hlađenja.
Niska cijena:
Metode hlađenja i grijanja sistema za termalno upravljanje uglavnom koriste sistem tečnog hlađenja, a potrebe za toplotom za grijanje baterija i grijanje klima uređaja u okruženju sa niskim temperaturama su veoma velike. Trenutno rješenje je povećanje električnog grijača kako bi se povećala proizvodnja toplote, 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 sistema za termalno upravljanje. Efikasno korištenje otpadne toplote koju generiše motor tokom rada vozila također će pomoći u smanjenju potrošnje energije sistema za termalno upravljanje. To se prevede u smanjenje kapaciteta baterije, poboljšanje dometa vožnje i smanjenje troškova vozila.
Inteligentno:
Visok stepen elektrifikacije je trend razvoja električnih vozila, a tradicionalni klima uređaji su ograničeni samo na funkcije hlađenja i grijanja kako bi se inteligentno razvili. Klima uređaj se može dodatno poboljšati podrškom za velike količine podataka na osnovu navika korisnika automobila, kao što je porodični automobil, temperatura klima uređaja se može inteligentno prilagoditi različitim ljudima nakon što uđu u automobil. Uključite klima uređaj prije izlaska kako bi temperatura u automobilu dostigla ugodnu temperaturu. Inteligentni električni izlaz za zrak može automatski podesiti smjer izlaza za zrak prema broju ljudi u automobilu, položaju i veličini tijela.
Vrijeme objave: 20. oktobar 2023.