Od 2014 roku w branży pojazdów elektrycznych stopniowo robi się gorąco.Wśród nich zarządzanie ciepłem pojazdów elektrycznych stopniowo staje się gorące.Ponieważ zasięg pojazdów elektrycznych zależy nie tylko od gęstości energii akumulatora, ale także od technologii systemu zarządzania temperaturą pojazdu.Posiada również system zarządzania temperaturą akumulatoradoświadczenierozpoczęliśmy proces od zera, od zaniedbania do uwagi.
Porozmawiajmy dzisiaj o zarządzaniu cieplnym pojazdów elektrycznych. Czym one zarządzają?
Podobieństwa i różnice pomiędzy zarządzaniem ciepłem pojazdów elektrycznych a zarządzaniem ciepłem pojazdów tradycyjnych
Punkt ten zostaje postawiony na pierwszym miejscu, ponieważ po wejściu przemysłu motoryzacyjnego w nową erę energetyczną zakres, metody realizacji i elementy zarządzania ciepłem uległy znacznym zmianom.
Nie ma tu potrzeby mówić więcej o architekturze zarządzania ciepłem w tradycyjnych pojazdach napędzanych paliwem, a profesjonalni czytelnicy jasno stwierdzili, że tradycyjne zarządzanie ciepłem obejmuje głównie system zarządzania ciepłem klimatyzacji i podsystem zarządzania ciepłem w układzie napędowym.
Architektura zarządzania ciepłem pojazdów elektrycznych opiera się na architekturze zarządzania ciepłem pojazdów na paliwo i dodaje elektroniczny system zarządzania ciepłem silnika elektrycznego i system zarządzania ciepłem akumulatora, w przeciwieństwie do pojazdów na paliwo, pojazdy elektryczne są bardziej wrażliwe na zmiany temperatury, temperatura jest kluczem czynnikiem decydującym o jego bezpieczeństwie, wydajności i żywotności, zarządzanie termiczne jest niezbędnym środkiem do utrzymania odpowiedniego zakresu temperatur i jednorodności.Dlatego też system zarządzania temperaturą akumulatora jest szczególnie istotny, a zarządzanie ciepłem akumulatora (odprowadzanie ciepła/przewodzenie ciepła/izolacja cieplna) jest bezpośrednio związane z bezpieczeństwem akumulatora i stabilnością mocy po długotrwałym użytkowaniu.
Tak więc, jeśli chodzi o szczegóły, istnieją głównie następujące różnice.
Różne źródła ciepła w klimatyzacji
Układ klimatyzacji tradycyjnej ciężarówki z paliwem składa się głównie ze sprężarki, skraplacza, zaworu rozprężnego, parownika, rurociągu i innychskładniki.
Podczas chłodzenia czynnik chłodniczy (czynnik chłodniczy) jest wytwarzany przez sprężarkę, a ciepło w samochodzie jest usuwane w celu obniżenia temperatury, co jest zasadą chłodzenia.Ponieważ praca sprężarki musi być napędzana przez silnik, proces chłodzenia zwiększy obciążenie silnika i dlatego mówimy, że letnia klimatyzacja kosztuje więcej oleju.
Obecnie niemal wszystkie ogrzewanie pojazdów zasilanych paliwem opiera się na wykorzystaniu ciepła z płynu chłodzącego silnik - duża ilość ciepła odpadowego wytwarzanego przez silnik może zostać wykorzystana do ogrzania klimatyzacji.Płyn chłodzący przepływa przez wymiennik ciepła (zwany także zbiornikiem wody) w układzie ciepłego powietrza, a powietrze transportowane przez dmuchawę jest wymieniane z płynem chłodzącym silnika, powietrze jest podgrzewane i następnie kierowane do samochodu.
Jednak w zimnym otoczeniu silnik musi długo pracować, aby podnieść temperaturę wody do odpowiedniej temperatury, a użytkownik musi długo wytrzymać chłód w samochodzie.
Ogrzewanie pojazdów nowej energii opiera się głównie na grzejnikach elektrycznych, grzejniki elektryczne mają grzejniki wiatrowe i podgrzewacze wody.Zasada działania nagrzewnicy powietrza jest podobna do działania suszarki do włosów, która bezpośrednio podgrzewa krążące powietrze przez arkusz grzewczy, dostarczając w ten sposób gorące powietrze do samochodu.Zaletą nagrzewnicy wiatrowej jest krótki czas nagrzewania, nieco wyższy współczynnik efektywności energetycznej i wysoka temperatura ogrzewania.Wadą jest to, że wiatr grzewczy jest szczególnie suchy, co powoduje uczucie suchości w organizmie człowieka.Zasada działania podgrzewacza wody jest podobna do zasady działania elektrycznego podgrzewacza wody, który podgrzewa płyn chłodzący przez arkusz grzewczy, a płyn chłodzący o wysokiej temperaturze przepływa przez rdzeń ciepłego powietrza, a następnie podgrzewa krążące powietrze, aby uzyskać ogrzewanie wnętrza.Czas nagrzewania bojlera jest nieco dłuższy niż nagrzewnicy powietrza, ale jest również znacznie szybszy niż pojazdu paliwowego, a fajka wodna powoduje straty ciepła w środowisku o niskiej temperaturze, a efektywność energetyczna jest nieco niższa .Xiaopeng G3 wykorzystuje wspomniany powyżej podgrzewacz wody.
Niezależnie od tego, czy jest to ogrzewanie wiatrowe, czy podgrzewanie wody, w przypadku pojazdów elektrycznych do dostarczenia energii elektrycznej potrzebne są akumulatory, a większość energii elektrycznej jest zużywana na ogrzewanie klimatyzacji w środowiskach o niskiej temperaturze.Skutkuje to zmniejszeniem zasięgu pojazdów elektrycznych w środowiskach o niskiej temperaturze.
Porównajwyd. z Problem powolnej prędkości nagrzewania pojazdów napędzanych paliwem w środowiskach o niskiej temperaturze, zastosowanie ogrzewania elektrycznego w pojazdach elektrycznych może znacznie skrócić czas nagrzewania.
Zarządzanie temperaturą akumulatorów mocy
W porównaniu z zarządzaniem ciepłem silnika pojazdów napędzanych paliwem, wymagania dotyczące zarządzania ciepłem w układzie zasilania pojazdu elektrycznego są bardziej rygorystyczne.
Ponieważ najlepszy zakres temperatur pracy akumulatora jest bardzo mały, zazwyczaj wymagana jest temperatura akumulatora mieszcząca 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 przeprowadzać optymalną kontrolę temperatury i dążyć do osiągnięcia równowagi pomiędzy zużyciem energii, osiągami pojazdu, wydajnością akumulatorów i komfortem.
Aby złagodzić obawy dotyczące zasięgu, pojemność akumulatorów pojazdów elektrycznych jest coraz większa, a gęstość energii – coraz większa.Jednocześnie należy rozwiązać sprzeczność związaną ze zbyt długim czasem oczekiwania użytkowników na ładowanie i powstało szybkie ładowanie i superszybkie ładowanie.
Jeśli chodzi o zarządzanie temperaturą, szybkie ładowanie wysokoprądowe powoduje większe wytwarzanie ciepła i większe zużycie energii przez akumulator.Zbyt wysoka temperatura akumulatora podczas ładowania może nie tylko spowodować zagrożenie dla bezpieczeństwa, ale także prowadzić do problemów, takich jak zmniejszona wydajność akumulatora i przyspieszony spadek jego żywotności.Projekt systemu zarządzania ciepłem jest trudnym testem.
Zarządzanie temperaturą pojazdu elektrycznego
Regulacja komfortu kabiny pasażerskiej
Środowisko termiczne pojazdu w pomieszczeniu ma bezpośredni wpływ na komfort podróżującego.W połączeniu z sensorycznym modelem ludzkiego ciała badanie przepływu i wymiany ciepła w kabinie jest ważnym sposobem poprawy komfortu pojazdu i poprawy jego osiągów.Począwszy od projektu konstrukcji nadwozia, poprzez wylot klimatyzacji, szyby pojazdu narażone na promieniowanie słoneczne, aż po konstrukcję całego nadwozia w połączeniu z systemem klimatyzacji, uwzględniany jest wpływ na komfort pasażerów.
Prowadząc pojazd, użytkownicy powinni nie tylko doświadczyć wrażeń z jazdy, jakie zapewnia duża moc wyjściowa pojazdu, ale także komfort panujący w kabinie jest ważną częścią.
Sterowanie regulacją temperatury pracy akumulatora zasilającego
Bateria podczas stosowania tego procesu napotka wiele problemów, szczególnie w temperaturze baterii, bateria litowa w środowisku o bardzo niskiej temperaturze tłumienie mocy jest poważne, w środowisku o wysokiej temperaturze jest podatna na zagrożenia bezpieczeństwa, użycie baterii w ekstremalnych warunkach przypadkach z dużym prawdopodobieństwem spowodują uszkodzenie akumulatora, zmniejszając w ten sposób jego wydajność i żywotność.
Głównym celem zarządzania temperaturą jest zapewnienie, aby pakiet akumulatorów zawsze działał w odpowiednim zakresie temperatur, aby utrzymać najlepsze warunki pracy pakietu akumulatorów.System zarządzania ciepłem akumulatora obejmuje głównie trzy funkcje: odprowadzanie ciepła, podgrzewanie wstępne i wyrównywanie temperatury.Rozpraszanie ciepła i podgrzewanie wstępne są dostosowywane głównie pod kątem możliwego wpływu temperatury otoczenia zewnętrznego na akumulator.Wyrównanie temperatury służy do zmniejszenia różnicy temperatur w akumulatorze i zapobiegania szybkiemu zanikowi spowodowanemu przegrzaniem określonej części akumulatora.
Systemy zarządzania temperaturą akumulatorów stosowane obecnie w pojazdach elektrycznych dostępne na rynku dzielą się głównie na dwie kategorie: chłodzone powietrzem i chłodzone cieczą.
Zasada działania systemu zarządzania ciepłem chłodzonego powietrzem przypomina bardziej zasadę rozpraszania ciepła w komputerze, w jednej sekcji akumulatora zainstalowany jest wentylator chłodzący, a na drugim końcu znajduje się otwór wentylacyjny, który przyspiesza przepływ powietrza pomiędzy akumulatorów poprzez pracę wentylatora, tak aby odebrać ciepło wydzielane przez akumulator podczas jego pracy.
Mówiąc wprost, chłodzenie powietrzem polega na dodaniu wentylatora z boku akumulatora i chłodzeniu akumulatora nadmuchem wentylatora, ale na wiatr dmuchany przez wentylator będą miały wpływ czynniki zewnętrzne, a wydajność chłodzenia powietrzem zostanie zmniejszona, gdy temperatura zewnętrzna będzie wyższa.Podobnie jak dmuchanie wentylatorem nie sprawi, że będzie ci chłodniej w upalny dzień.Zaletą chłodzenia powietrzem jest prosta konstrukcja i niski koszt.
Chłodzenie cieczą odbiera ciepło wytwarzane przez akumulator podczas pracy poprzez płyn chłodzący znajdujący się w rurociągu chłodziwa wewnątrz akumulatora, uzyskując efekt obniżenia temperatury akumulatora.Z rzeczywistego efektu użytkowania płynne medium ma wysoki współczynnik przenikania ciepła, dużą pojemność cieplną i większą prędkość chłodzenia, a Xiaopeng G3 wykorzystuje układ chłodzenia cieczą o wyższej wydajności chłodzenia.
W uproszczeniu zasada chłodzenia cieczą polega na umieszczeniu rury wodnej w akumulatorze.Gdy temperatura akumulatora jest zbyt wysoka, do rury wodnej wlewa się zimną wodę, a ciepło jest odbierane przez zimną wodę w celu ochłodzenia.Jeżeli temperatura akumulatora jest zbyt niska, należy go podgrzać.
Kiedy pojazd jedzie energicznie lub jest szybko ładowany, podczas ładowania i rozładowywania akumulatora wytwarza się duża ilość ciepła.Gdy temperatura akumulatora jest zbyt wysoka, włącz sprężarkę, a niskotemperaturowy czynnik chłodniczy przepłynie przez płyn chłodzący w rurze chłodzącej wymiennika ciepła akumulatora.Niskotemperaturowy płyn chłodzący wpływa do akumulatora, aby odprowadzić ciepło, dzięki czemu akumulator może utrzymać najlepszy zakres temperatur, co znacznie poprawia bezpieczeństwo i niezawodność akumulatora podczas użytkowania samochodu oraz skraca czas ładowania.
W wyjątkowo mroźną zimę, z powodu niskiej temperatury, aktywność baterii litowych jest zmniejszona, wydajność baterii jest znacznie zmniejszona, a bateria nie może być rozładowywana przy dużej mocy ani szybko ładowana.W tym momencie włącz podgrzewacz wody, aby podgrzać płyn chłodzący w obwodzie akumulatora, a płyn chłodzący o wysokiej temperaturze nagrzeje akumulator.Zapewnia to, że pojazd może mieć również zdolność szybkiego ładowania i długi zasięg jazdy w środowisku o niskiej temperaturze.
Elektroniczne sterowanie napędem elektrycznym i rozpraszanie ciepła części elektrycznych dużej mocy
Nowe pojazdy energetyczne osiągnęły wszechstronne funkcje elektryfikacyjne, a układ zasilania paliwowego został zmieniony na układ zasilania elektrycznego.Akumulator wytwarza napięcie stałe do 370 V, które zapewnia zasilanie, chłodzenie i ogrzewanie pojazdu oraz zasilanie różnych podzespołów elektrycznych samochodu.Podczas jazdy pojazdem elementy elektryczne dużej mocy (takie jak silniki, DCDC, sterowniki silników itp.) będą generować dużo ciepła.Wysoka temperatura urządzeń zasilających może spowodować awarię pojazdu, ograniczenie mocy, a nawet zagrożenie bezpieczeństwa.Zarządzanie ciepłem pojazdu musi rozproszyć wytworzone ciepło w odpowiednim czasie, aby zapewnić, że elementy elektryczne pojazdu o dużej mocy znajdują się w bezpiecznym zakresie temperatur roboczych.
Elektroniczny system sterowania napędem elektrycznym G3 wykorzystuje odprowadzanie ciepła poprzez chłodzenie cieczą w celu zarządzania ciepłem.Płyn chłodzący w rurociągu elektronicznego układu napędowego pompy przepływa przez silnik i inne urządzenia grzewcze, aby odprowadzać ciepło z części elektrycznych, a następnie przepływa przez chłodnicę przy przedniej kratce wlotowej pojazdu, a wentylator elektroniczny zostaje włączony, aby schłodzić wysokotemperaturowy płyn chłodzący.
Kilka przemyśleń na temat przyszłego rozwoju branży gospodarki cieplnej
Niskie zużycie energii:
Aby zmniejszyć duże zużycie energii spowodowane przez klimatyzację, coraz większą uwagę poświęca się klimatyzacji z pompą ciepła.Chociaż ogólny system pompy ciepła (wykorzystujący R134a jako czynnik chłodniczy) ma pewne ograniczenia w stosowanym środowisku, takie jak ekstremalnie niska temperatura (poniżej -10° C) nie może działać, chłodzenie w środowisku o wysokiej temperaturze nie różni się od zwykłej klimatyzacji pojazdu elektrycznego.Jednak w większości części Chin sezon wiosenny i jesienny (temperatura otoczenia) może skutecznie zmniejszyć zużycie energii przez klimatyzację, a współczynnik efektywności energetycznej jest 2 do 3 razy większy niż w przypadku grzejników elektrycznych.
Niski dźwięk:
Ponieważ pojazd elektryczny nie jest wyposażony w źródło hałasu silnika, użytkownicy łatwo mogą narzekać na hałas generowany przez pracę sprężarki i przedniego wentylatora elektronicznego, gdy klimatyzator jest włączony w celu chłodzenia.Wydajne i ciche wentylatory elektroniczne oraz sprężarki o dużej pojemności pomagają zmniejszyć hałas powodowany pracą, jednocześnie zwiększając wydajność chłodzenia
Niska cena:
Metody chłodzenia i ogrzewania systemu zarządzania ciepłem wykorzystują głównie system chłodzenia cieczą, a zapotrzebowanie na ciepło ogrzewania akumulatora i ogrzewania klimatyzacji w środowisku o niskiej temperaturze jest bardzo duże.Obecne rozwiązanie polega na zwiększeniu liczby nagrzewnic elektrycznych w celu zwiększenia produkcji ciepła, co wiąże się z wysokimi kosztami części i dużym zużyciem energii.Jeśli nastąpi przełom w technologii akumulatorów, który rozwiąże lub zmniejszy surowe wymagania temperaturowe akumulatorów, przyniesie to znaczną optymalizację w projektowaniu i kosztach systemów zarządzania ciepłem.Efektywne wykorzystanie ciepła odpadowego wytwarzanego przez silnik podczas pracy pojazdu pomoże również zmniejszyć zużycie energii przez system zarządzania ciepłem.Tłumaczy się to zmniejszeniem pojemności akumulatora, poprawą zasięgu jazdy i redukcją kosztów pojazdu.
Inteligentny:
Wysoki stopień elektryfikacji jest trendem rozwojowym pojazdów elektrycznych, a tradycyjne klimatyzatory ograniczają się jedynie do funkcji chłodniczych i grzewczych, aby rozwijać się inteligentnie.Klimatyzację można dodatkowo ulepszyć, aby obsługiwała duże zbiory danych w oparciu o nawyki użytkowników samochodu, np. samochodu rodzinnego. Temperaturę klimatyzacji można inteligentnie dostosować do różnych osób po wejściu do samochodu.Włącz klimatyzację przed wyjściem, aby temperatura w samochodzie osiągnęła komfortową temperaturę.Inteligentny elektryczny nawiewnik automatycznie dostosowuje kierunek nawiewu w zależności od liczby osób w samochodzie, pozycji i wielkości ciała.
Czas publikacji: 20 października 2023 r