Od 2014 roku branża pojazdów elektrycznych stopniowo nabierała tempa. Wśród nich, coraz większym zainteresowaniem cieszyło się zarządzanie temperaturą pojazdów elektrycznych. Zasięg pojazdów elektrycznych zależy bowiem nie tylko od gęstości energii akumulatora, ale także od technologii systemu zarządzania temperaturą pojazdu. System zarządzania temperaturą akumulatora również…doświadczenieod podstaw, od zaniedbania do uwagi.
Więc dzisiaj porozmawiajmy ozarządzanie ciepłem pojazdów elektrycznych, co oni zarządzają?
Podobieństwa i różnice między zarządzaniem temperaturą w pojazdach elektrycznych a zarządzaniem temperaturą w pojazdach tradycyjnych
Punkt ten został poruszony przede wszystkim dlatego, że odkąd przemysł motoryzacyjny wkroczył w nową erę energetyczną, zakres, metody wdrażania i elementy zarządzania ciepłem uległy znacznym zmianom.
Nie ma potrzeby omawiania tutaj więcej architektury zarządzania termicznego pojazdów napędzanych tradycyjnym paliwem, a profesjonalni czytelnicy jasno stwierdzili, że tradycyjne zarządzanie termiczne obejmuje główniesystem zarządzania temperaturą klimatyzacji i podsystemu zarządzania temperaturą układu napędowego.
Architektura zarządzania termicznego pojazdów elektrycznych opiera się na architekturze zarządzania termicznego pojazdów spalinowych i obejmuje elektroniczny system zarządzania termicznego silnika elektrycznego oraz system zarządzania termicznego akumulatora. W przeciwieństwie do pojazdów spalinowych, pojazdy elektryczne są bardziej wrażliwe na zmiany temperatury. Temperatura jest kluczowym czynnikiem decydującym o bezpieczeństwie, wydajności i żywotności pojazdu, a zarządzanie termiczne jest niezbędnym środkiem do utrzymania odpowiedniego zakresu i jednorodności temperatur. Dlatego system zarządzania termicznego akumulatora jest szczególnie istotny, a zarządzanie termiczne akumulatora (odprowadzanie ciepła/przewodzenie ciepła/izolacja cieplna) ma bezpośredni wpływ na bezpieczeństwo akumulatora i stabilność zasilania po długotrwałym użytkowaniu.
Jeśli chodzi o szczegóły, różnice są następujące:
Różne źródła ciepła klimatyzacji
Układ klimatyzacji tradycyjnego samochodu ciężarowego na paliwo składa się głównie ze sprężarki, skraplacza, zaworu rozprężnego, parownika, rurociągu i innych elementów.komponenty.
Podczas chłodzenia czynnik chłodniczy (substancja chłodząca) jest odprowadzany przez sprężarkę, a ciepło z wnętrza pojazdu jest usuwane w celu obniżenia temperatury, co jest zasadą działania chłodnictwa. Ponieważpraca sprężarki musi być napędzany silnikiem, proces chłodzenia zwiększa obciążenie silnika, dlatego mówimy, że letnia klimatyzacja kosztuje więcej oleju.
Obecnie niemal całe ogrzewanie pojazdów zasilane paliwem wykorzystuje ciepło z płynu chłodzącego silnika – duża ilość ciepła odpadowego generowanego przez silnik może być wykorzystana do podgrzania klimatyzacji. Płyn chłodzący przepływa przez wymiennik ciepła (znany również jako zbiornik wody) w układzie ogrzewania powietrza, a powietrze transportowane przez dmuchawę jest wymieniane cieplnie z płynem chłodzącym silnika, a następnie ogrzewane i przesyłane do wnętrza pojazdu.
Jednak w zimnym otoczeniu silnik musi pracować przez dłuższy czas, aby podnieść temperaturę wody do odpowiedniej wartości, a użytkownik musi znosić zimno przez dłuższy czas w samochodzie.
Ogrzewanie pojazdów zasilanych nowymi źródłami energii opiera się głównie na ogrzewaczach elektrycznych, które posiadają podgrzewacze powietrza i wody. Zasada działania ogrzewacza powietrza jest podobna do działania suszarki do włosów, która bezpośrednio ogrzewa powietrze krążące przez arkusz grzewczy, dostarczając w ten sposób ciepłe powietrze do pojazdu. Zaletą ogrzewacza powietrza jest szybki czas nagrzewania, nieco wyższa efektywność energetyczna i wysoka temperatura ogrzewania. Wadą jest to, że powietrze ogrzewające jest wyjątkowo suche, co powoduje uczucie suchości u ludzi. Zasada działania ogrzewacza wody jest podobna do działania elektrycznego ogrzewacza wody, który podgrzewa płyn chłodzący przez arkusz grzewczy, a wysokotemperaturowy płyn chłodzący przepływa przez rdzeń ciepłego powietrza, a następnie ogrzewa krążące powietrze, ogrzewając wnętrze pojazdu. Czas nagrzewania ogrzewacza wody jest nieco dłuższy niż ogrzewacza powietrza, ale jednocześnie znacznie krótszy niż w pojazdach spalinowych. W niskich temperaturach przewód wodny traci ciepło, a efektywność energetyczna jest nieco niższa. Xiaopeng G3 wykorzystuje wspomniany powyżej podgrzewacz wody.
Niezależnie od tego, czy chodzi o ogrzewanie wiatrowe czy wodne, w przypadku pojazdów elektrycznych do dostarczania energii elektrycznej potrzebne są akumulatory, a większość energii elektrycznej zużywana jest wklimatyzacja ogrzewanie w środowiskach o niskiej temperaturze. Powoduje to zmniejszenie zasięgu pojazdów elektrycznych w środowiskach o niskiej temperaturze.
Porównajz Problem powolnego nagrzewania się pojazdów spalinowych w niskich temperaturach. Zastosowanie ogrzewania elektrycznego w pojazdach elektrycznych może znacznie skrócić czas nagrzewania.
Zarządzanie temperaturą akumulatorów
W porównaniu z zarządzaniem ciepłem silnika pojazdów spalinowych, wymagania dotyczące zarządzania ciepłem układu napędowego pojazdu elektrycznego są bardziej rygorystyczne.
Ponieważ najlepszy zakres temperatur roboczych akumulatora jest bardzo mały, wymagana temperatura akumulatora powinna mieścić się w przedziale od 15 do 40°C.° C. Jednak temperatura otoczenia powszechnie stosowana w pojazdach wynosi -30~40° C, a warunki jazdy rzeczywistych użytkowników są złożone. Kontrola zarządzania temperaturą musi skutecznie identyfikować i określać warunki jazdy pojazdów oraz stan akumulatorów, a także zapewniać optymalną kontrolę temperatury i dążyć do osiągnięcia równowagi między zużyciem energii, osiągami pojazdu, wydajnością akumulatorów i komfortem.
Aby złagodzić obawy związane z zasięgiem, pojemność akumulatorów pojazdów elektrycznych jest coraz większa, a gęstość energii — coraz wyższa. Jednocześnie konieczne jest rozwiązanie problemu zbyt długiego czasu ładowania dla użytkowników, dlatego wprowadzono szybkie ładowanie i superszybkie ładowanie.
Jeśli chodzi o zarządzanie temperaturą, szybkie ładowanie wysokim prądem powoduje większe wytwarzanie ciepła i wyższe zużycie energii przez akumulator. Zbyt wysoka temperatura akumulatora podczas ładowania może nie tylko stwarzać zagrożenie dla bezpieczeństwa, ale także prowadzić do problemów, takich jak obniżenie wydajności akumulatora i przyspieszone zużycie energii.system zarządzania ciepłemjest ciężką próbą.
Zarządzanie temperaturą pojazdu elektrycznego
Regulacja komfortu kabiny pasażerskiej
Środowisko termiczne wewnątrz pojazdu bezpośrednio wpływa na komfort pasażerów. W połączeniu z sensorycznym modelem ciała człowieka, badanie przepływu i wymiany ciepła w kabinie stanowi istotny sposób na poprawę komfortu i osiągów pojazdu. Od projektu konstrukcji nadwozia, przez wylot klimatyzacji, szyby pojazdu narażone na promieniowanie słoneczne, po całą konstrukcję nadwozia, w połączeniu z systemem klimatyzacji, uwzględniono wpływ na komfort pasażerów.
Podczas prowadzenia pojazdu użytkownicy powinni nie tylko doświadczać wrażeń z jazdy, jakie zapewnia duża moc pojazdu, ale również zwracać uwagę na komfort panujący w kabinie.
Regulacja temperatury pracy akumulatora
Używanie baterii w trakcie procesu wiąże się z wieloma problemami, zwłaszcza w przypadku baterii o niskiej temperaturze. W ekstremalnie niskich temperaturach tłumienie mocy baterii litowej jest poważne, w wysokich temperaturach istnieje ryzyko zagrożeń bezpieczeństwa. Używanie baterii w ekstremalnych przypadkach może spowodować jej uszkodzenie, a tym samym zmniejszyć jej wydajność i żywotność.
Głównym celem zarządzania temperaturą jest zapewnienie, aby akumulator zawsze pracował w odpowiednim zakresie temperatur, zapewniając jego optymalne warunki pracy. System zarządzania temperaturą akumulatora obejmuje trzy główne funkcje: odprowadzanie ciepła, podgrzewanie wstępne i wyrównywanie temperatury. Odprowadzanie ciepła i podgrzewanie wstępne są dostosowywane głównie do możliwego wpływu temperatury otoczenia na akumulator. Wyrównywanie temperatury służy do zmniejszenia różnicy temperatur wewnątrz akumulatora i zapobiegania szybkiemu rozładowaniu spowodowanemu przegrzaniem określonej części akumulatora.
Systemy zarządzania temperaturą akumulatorów stosowane w pojazdach elektrycznych dostępnych obecnie na rynku można podzielić na dwie główne kategorie: chłodzone powietrzem i chłodzone cieczą.
Zasadachłodzony powietrzem system zarządzania temperaturą przypomina zasadę rozpraszania ciepła w komputerze. Wentylator chłodzący jest zainstalowany w jednej sekcji akumulatora, a na drugim końcu znajduje się otwór wentylacyjny, który przyspiesza przepływ powietrza między akumulatorami dzięki pracy wentylatora, aby odprowadzić ciepło emitowane przez akumulator podczas jego pracy.
Mówiąc wprost, chłodzenie powietrzem polega na dodaniu wentylatora z boku akumulatora i schłodzeniu go poprzez wydmuch powietrza. Jednak strumień powietrza wydmuchiwany przez wentylator będzie zaburzony przez czynniki zewnętrzne, a wydajność chłodzenia powietrzem spadnie, gdy temperatura zewnętrzna będzie wyższa. Podobnie jak wydmuch powietrza z wentylatora nie ochłodzi Cię w upalny dzień. Zaletą chłodzenia powietrzem jest prosta konstrukcja i niski koszt.
Chłodzenie cieczą odprowadza ciepło generowane przez akumulator podczas pracy poprzez przepływ chłodziwa w przewodzie chłodzącym wewnątrz akumulatora, co pozwala obniżyć jego temperaturę. Z praktycznego punktu widzenia, ciekłe medium charakteryzuje się wysokim współczynnikiem przenikania ciepła, dużą pojemnością cieplną i szybszym chłodzeniem, a Xiaopeng G3 wykorzystuje system chłodzenia cieczą o wyższej wydajności.
Mówiąc najprościej, zasada chłodzenia cieczą polega na umieszczeniu przewodu wodnego w akumulatorze. Gdy temperatura akumulatora jest zbyt wysoka, do przewodu wlewa się zimną wodę, która odprowadza ciepło, aby schłodzić akumulator. Jeśli temperatura akumulatora jest zbyt niska, należy go podgrzać.
Podczas dynamicznej jazdy lub szybkiego ładowania akumulatora, podczas ładowania i rozładowywania akumulatora wytwarzana jest duża ilość ciepła. Gdy temperatura akumulatora jest zbyt wysoka, należy włączyć sprężarkę, a niskotemperaturowy czynnik chłodniczy przepłynie przez rurę chłodzącą wymiennika ciepła akumulatora. Niskotemperaturowy czynnik chłodniczy przepływa do akumulatora, aby odebrać ciepło, dzięki czemu akumulator może utrzymać optymalny zakres temperatur, co znacznie poprawia bezpieczeństwo i niezawodność akumulatora podczas użytkowania samochodu oraz skraca czas ładowania.
W ekstremalnie mroźną zimę, z powodu niskich temperatur, aktywność akumulatorów litowych spada, a ich wydajność znacznie spada, co uniemożliwia ich szybkie rozładowanie lub ładowanie. W tym momencie należy włączyć podgrzewacz wody, aby podgrzać płyn chłodzący w obwodzie akumulatora, a płyn chłodzący o wysokiej temperaturze nagrzeje akumulator. Zapewnia to również możliwość szybkiego ładowania i duży zasięg pojazdu w niskich temperaturach.
Napęd elektryczny, sterowanie elektroniczne i chłodzenie części elektrycznych dużej mocy, odprowadzanie ciepła
Pojazdy zasilane nowymi źródłami energii osiągnęły kompleksowe funkcje elektryfikacji, a układ zasilania paliwem został zmieniony na elektryczny. Akumulator o mocy doNapięcie stałe 370 V Do zasilania, chłodzenia i ogrzewania pojazdu oraz zasilania różnych podzespołów elektrycznych pojazdu. Podczas jazdy, podzespoły elektryczne dużej mocy (takie jak silniki, układy DCDC, sterowniki silników itp.) generują dużo ciepła. Wysoka temperatura urządzeń elektrycznych może spowodować awarię pojazdu, ograniczenie mocy, a nawet zagrożenie bezpieczeństwa. System zarządzania temperaturą pojazdu musi odprowadzać wytworzone ciepło na czas, aby zapewnić, że podzespoły elektryczne dużej mocy pojazdu znajdują się w bezpiecznym zakresie temperatur roboczych.
Elektroniczny układ sterowania napędem elektrycznym G3 wykorzystuje chłodzenie cieczą do odprowadzania ciepła w celu zarządzania temperaturą. Płyn chłodzący w rurociągu elektronicznego układu napędowego pompy przepływa przez silnik i inne urządzenia grzewcze, aby odprowadzić ciepło z części elektrycznych, a następnie przepływa przez chłodnicę w przedniej kratce wlotowej pojazdu. Elektroniczny wentylator jest włączany w celu schłodzenia wysokotemperaturowego płynu chłodzącego.
Kilka przemyśleń na temat przyszłego rozwoju branży zarządzania ciepłem
Niskie zużycie energii:
Aby zmniejszyć duże zużycie energii elektrycznej spowodowane klimatyzacją, pompy ciepła stopniowo zyskują coraz większą uwagę. Chociaż ogólny system pomp ciepła (wykorzystujący czynnik chłodniczy R134a) ma pewne ograniczenia w zakresie warunków otoczenia, takie jak ekstremalnie niskie temperatury (poniżej -10°C),° C) nie może działać, chłodzenie w środowisku o wysokiej temperaturze niczym nie różni się od zwykłej klimatyzacji pojazdów elektrycznych. Jednak w większości regionów Chin, w okresie wiosenno-jesiennym (temperatura otoczenia) można skutecznie zmniejszyć zużycie energii przez klimatyzację, a wskaźnik efektywności energetycznej jest 2-3 razy wyższy niż w przypadku grzejników elektrycznych.
Niski poziom hałasu:
Po tym, jak pojazd elektryczny nie będzie miał źródła hałasu w postaci silnika, hałas generowany przez pracękompresorUżytkownicy często narzekają na elektroniczny wentylator przedni, gdy klimatyzator jest włączony w celu chłodzenia. Wydajne i ciche elektroniczne wentylatory oraz sprężarki o dużej pojemności skokowej pomagają zredukować hałas generowany podczas pracy, jednocześnie zwiększając wydajność chłodzenia.
Niski koszt:
Metody chłodzenia i ogrzewania w systemach zarządzania temperaturą wykorzystują głównie chłodzenie cieczą, a zapotrzebowanie na ciepło do ogrzewania akumulatorów i klimatyzacji w niskich temperaturach jest bardzo duże. Obecnym rozwiązaniem jest zwiększenie mocy nagrzewnicy elektrycznej w celu zwiększenia produkcji ciepła, co wiąże się z wysokimi kosztami części i wysokim zużyciem energii. Jeśli nastąpi przełom w technologii akumulatorów, który rozwiąże lub zmniejszy surowe wymagania temperaturowe akumulatorów, przyniesie to znaczną optymalizację w projektowaniu i obniży koszty systemów zarządzania temperaturą. Efektywne wykorzystanie ciepła odpadowego generowanego przez silnik podczas pracy pojazdu również pomoże zmniejszyć zużycie energii przez system zarządzania temperaturą. Przekłada się to na zmniejszenie pojemności akumulatora, poprawę zasięgu i obniżenie kosztów pojazdu.
Inteligentny:
Wysoki stopień elektryfikacji to trend rozwojowy pojazdów elektrycznych, a tradycyjne klimatyzatory ograniczają się jedynie do funkcji chłodzenia i ogrzewania, aby rozwijać inteligentne rozwiązania. Klimatyzację można dodatkowo udoskonalić, wykorzystując dane Big Data w oparciu o nawyki użytkowników samochodów, np. w samochodach rodzinnych. Temperatura klimatyzacji może być inteligentnie dostosowywana do różnych osób po wejściu do samochodu. Włącz klimatyzację przed wyjściem z domu, aby temperatura w samochodzie osiągnęła komfortowy poziom. Inteligentny, elektryczny nawiew powietrza może automatycznie regulować kierunek nawiewu w zależności od liczby osób w samochodzie, pozycji i masy ciała.
Czas publikacji: 20-10-2023