Od leta 2014 se industrija električnih vozil postopoma segreva. Med njimi je tudi upravljanje temperature električnih vozil. Ker doseg električnih vozil ni odvisen le od gostote energije baterije, temveč tudi od tehnologije sistema za upravljanje temperature vozila. Sistem za upravljanje temperature baterije se je prav tako...izkušnjezačel proces od nič, od zanemarjanja do pozornosti.
Torej, danes se pogovorimo otoplotno upravljanje električnih vozil, kaj pa oni upravljajo?
Podobnosti in razlike med upravljanjem temperature električnih vozil in upravljanjem temperature tradicionalnih vozil
Ta točka je postavljena na prvo mesto, ker so se po vstopu avtomobilske industrije v novo energetsko dobo obseg, metode izvedbe in komponente toplotnega upravljanja močno spremenili.
O arhitekturi toplotnega upravljanja vozil na tradicionalna goriva tukaj ni treba povedati več, strokovni bralci pa so zelo jasno povedali, da tradicionalno toplotno upravljanje vključuje predvsemsistem za upravljanje temperature klimatske naprave in podsistem za upravljanje temperature pogonskega sklopa.
Arhitektura toplotnega upravljanja električnih vozil temelji na arhitekturi toplotnega upravljanja vozil na gorivo in dodaja elektronski sistem toplotnega upravljanja elektromotorja in sistem toplotnega upravljanja baterije. Za razliko od vozil na gorivo so električna vozila bolj občutljiva na temperaturne spremembe, temperatura pa je ključni dejavnik za določanje njihove varnosti, zmogljivosti in življenjske dobe, toplotno upravljanje pa je nujno sredstvo za vzdrževanje ustreznega temperaturnega območja in enakomernosti. Zato je sistem toplotnega upravljanja baterije še posebej pomemben, toplotno upravljanje baterije (odvajanje toplote/prevajanje toplote/toplotna izolacija) pa je neposredno povezano z varnostjo baterije in doslednostjo moči po dolgotrajni uporabi.
Torej, kar zadeva podrobnosti, obstajajo predvsem naslednje razlike.
Različni viri toplote za klimatske naprave
Klimatska naprava tradicionalnega tovornjaka za gorivo je sestavljena predvsem iz kompresorja, kondenzatorja, ekspanzijskega ventila, uparjalnika, cevovoda in drugih elementov.komponente.
Pri hlajenju kompresor segreva hladilno sredstvo (hladilno sredstvo), toplota v avtomobilu pa se odstrani, da se zniža temperatura, kar je načelo hlajenja. Kerdelo kompresorja Če ga mora poganjati motor, bo hladilni postopek povečal obremenitev motorja in zato pravimo, da poletna klimatska naprava porabi več olja.
Trenutno se skoraj vsa vozila na gorivo ogrevajo s pomočjo toplote hladilne tekočine motorja – velika količina odpadne toplote, ki jo ustvari motor, se lahko uporabi za ogrevanje klimatske naprave. Hladilna tekočina teče skozi toplotni izmenjevalnik (znan tudi kot rezervoar za vodo) v sistemu toplega zraka, zrak, ki ga prenaša ventilator, pa se toplotno izmenjuje s hladilno tekočino motorja, ta pa se segreje in nato pošlje v avto.
Vendar pa mora v hladnem okolju motor delovati dlje časa, da se temperatura vode segreje na pravo temperaturo, uporabnik pa mora v avtomobilu dolgo prenašati mraz.
Ogrevanje vozil na nova energijska goriva se v glavnem opira na električne grelnike, električni grelniki pa imajo vetrne grelnike in grelnike vode. Načelo grelnika zraka je podobno načelu sušilnika za lase, ki neposredno segreva krožni zrak skozi grelno ploščo in tako zagotavlja vroč zrak v avtomobilu. Prednost vetrnega grelnika je, da je čas segrevanja hiter, razmerje energetske učinkovitosti je nekoliko višje in temperatura segrevanja je visoka. Slabost je, da je ogrevalni veter še posebej suh, kar povzroča občutek suhosti v človeškem telesu. Načelo grelnika vode je podobno načelu električnega grelnika vode, ki segreva hladilno tekočino skozi grelno ploščo, visokotemperaturna hladilna tekočina pa teče skozi toplo zračno jedro in nato segreva krožni zrak, da se doseže ogrevanje notranjosti. Čas segrevanja grelnika vode je nekoliko daljši kot pri grelniku zraka, vendar je tudi veliko hitrejši kot pri vozilu na gorivo, vodovodna cev pa ima v okolju z nizko temperaturo toplotne izgube, energijska učinkovitost pa je nekoliko nižja. Xiaopeng G3 uporablja zgoraj omenjeni grelnik vode.
Ne glede na to, ali gre za ogrevanje z vetrom ali ogrevanje vode, so za električna vozila potrebne baterije za zagotavljanje električne energije, večina električne energije pa se porabi vklimatska naprava ogrevanje v okoljih z nizkimi temperaturami. To ima za posledico zmanjšan doseg električnih vozil v okoljih z nizkimi temperaturami.
Primerjajurejeno z Problem počasnega segrevanja vozil na gorivo v okoljih z nizko temperaturo, uporaba električnega ogrevanja za električna vozila lahko močno skrajša čas ogrevanja.
Termično upravljanje baterij
V primerjavi s toplotnim upravljanjem motorja vozil na gorivo so zahteve glede toplotnega upravljanja pogonskega sistema električnih vozil strožje.
Ker je optimalno delovno temperaturno območje baterije zelo majhno, mora biti temperatura baterije običajno med 15 in 40 stopinjami Celzija.° C. Vendar pa je temperatura okolice, ki jo običajno uporabljajo vozila, -30~40° C, vozni pogoji dejanskih uporabnikov pa so kompleksni. Nadzor temperature mora učinkovito prepoznati in določiti vozne pogoje vozil in stanje baterij ter izvajati optimalni nadzor temperature in si prizadevati za doseganje ravnovesja med porabo energije, zmogljivostjo vozila, zmogljivostjo baterije in udobjem.
Da bi ublažili tesnobo zaradi omejenega dosega, se zmogljivost baterij električnih vozil povečuje, gostota energije pa narašča; hkrati je treba rešiti protislovje predolgega čakanja na polnjenje za uporabnike, zato sta se pojavila hitro in super hitro polnjenje.
Kar zadeva toplotno upravljanje, hitro polnjenje z visokim tokom prinaša večje segrevanje in večjo porabo energije baterije. Ko je temperatura baterije med polnjenjem previsoka, lahko to ne le povzroči varnostna tveganja, temveč lahko povzroči tudi težave, kot sta zmanjšana učinkovitost baterije in pospešeno zmanjševanje njene življenjske dobe. Zasnovasistem za upravljanje temperatureje huda preizkušnja.
Termično upravljanje električnih vozil
Nastavitev udobja v kabini
Toplotno okolje v notranjosti vozila neposredno vpliva na udobje potnika. V kombinaciji s senzoričnim modelom človeškega telesa je preučevanje pretoka in prenosa toplote v kabini pomembno sredstvo za izboljšanje udobja in zmogljivosti vozila. Upošteva se vpliv na udobje potnika, od zasnove karoserije, odprtine za klimatsko napravo, stekla vozila, na katerega vpliva sončno sevanje, do celotne zasnove karoserije v kombinaciji s klimatskim sistemom.
Pri vožnji vozila uporabniki ne bi smeli izkusiti le občutka vožnje, ki ga prinaša velika moč vozila, temveč je pomemben del tudi udobje v kabini.
Nadzor nastavitve delovne temperature baterije
Pri uporabi baterije se lahko pojavijo številne težave, zlasti pri temperaturah baterije. Litijeva baterija v okolju z izjemno nizkimi temperaturami močno oslabi, v okolju z visokimi temperaturami pa je izpostavljena varnostnim tveganjem. Uporaba baterij v ekstremnih primerih lahko poškoduje baterijo in s tem zmanjša njeno zmogljivost in življenjsko dobo.
Glavni namen toplotnega upravljanja je zagotoviti, da baterijski sklop vedno deluje v ustreznem temperaturnem območju, da se ohrani najboljše delovno stanje baterije. Sistem toplotnega upravljanja baterije vključuje predvsem tri funkcije: odvajanje toplote, predgrevanje in izenačevanje temperature. Odvajanje toplote in predgrevanje se v glavnem prilagajata morebitnemu vplivu temperature zunanjega okolja na baterijo. Izenačevanje temperature se uporablja za zmanjšanje temperaturne razlike znotraj baterijskega sklopa in preprečevanje hitrega razpadanja zaradi pregrevanja določenega dela baterije.
Sistemi za upravljanje temperature baterij, ki se uporabljajo v električnih vozilih, ki so trenutno na trgu, so v glavnem razdeljeni v dve kategoriji: zračno hlajeni in tekočinsko hlajeni.
Načelozračno hlajen sistem za upravljanje temperature Je bolj podobno načelu odvajanja toplote v računalniku, v enem delu baterije je nameščen hladilni ventilator, na drugem koncu pa je odprtina, ki s pomočjo ventilatorja pospešuje pretok zraka med baterijami in tako odvaja toploto, ki jo baterija oddaja med delovanjem.
Povedano preprosto, zračno hlajenje pomeni, da se na stran akumulatorja doda ventilator in se akumulator ohladi z ventilatorjem, vendar na veter, ki ga piha ventilator, vplivajo zunanji dejavniki, učinkovitost zračnega hlajenja pa se zmanjša, ko je zunanja temperatura višja. Tako kot pihanje ventilatorja ne ohladi vročega dne. Prednost zračnega hlajenja je preprosta konstrukcija in nizki stroški.
Tekoče hlajenje odvaja toploto, ki jo baterija ustvarja med delovanjem, prek hladilne tekočine v hladilni cevi znotraj baterijskega sklopa, da se doseže učinek znižanja temperature baterije. Dejanska uporaba kaže, da ima tekoči medij visok koeficient prenosa toplote, veliko toplotno kapaciteto in hitrejšo hitrost hlajenja, Xiaopeng G3 pa uporablja sistem tekočega hlajenja z večjo učinkovitostjo hlajenja.
Preprosto povedano, načelo tekočega hlajenja je, da se v baterijskem paketu namesti vodna cev. Ko je temperatura baterijskega paketa previsoka, se vanjo vlije hladna voda, ki odvaja toploto za hlajenje. Če je temperatura baterijskega paketa prenizka, ga je treba segreti.
Ko vozilo intenzivno vozite ali se hitro polni, se med polnjenjem in praznjenjem akumulatorja ustvari velika količina toplote. Ko je temperatura akumulatorja previsoka, se vklopi kompresor in nizkotemperaturno hladilno sredstvo teče skozi hladilno cev toplotnega izmenjevalnika akumulatorja. Nizkotemperaturno hladilno sredstvo teče v akumulator, da odvaja toploto, tako da akumulator lahko vzdržuje optimalno temperaturno območje, kar močno izboljša varnost in zanesljivost akumulatorja med uporabo avtomobila ter skrajša čas polnjenja.
V izjemno mrzlih zimah se zaradi nizkih temperatur aktivnost litijevih baterij zmanjša, njihova zmogljivost se močno zmanjša in baterija se ne more izprazniti z veliko močjo ali hitro napolniti. V tem primeru vklopite grelnik vode, da segreje hladilno tekočino v akumulatorju, in visokotemperaturna hladilna tekočina segreje akumulator. To zagotavlja hitro polnjenje vozila in dolg doseg vožnje tudi pri nizkih temperaturah.
Elektronsko krmiljenje električnega pogona in hlajenje električnih delov z visoko močjo, odvajanje toplote
Vozila na nova energetska goriva so dosegla celovite funkcije elektrifikacije, sistem napajanja z gorivom pa je bil spremenjen v električni sistem. Baterija ima moč do370 V enosmerne napetosti za zagotavljanje napajanja, hlajenja in ogrevanja vozila ter napajanje različnih električnih komponent v avtomobilu. Med vožnjo vozila visokoenergetske električne komponente (kot so motorji, DCDC, krmilniki motorjev itd.) proizvajajo veliko toplote. Visoka temperatura električnih naprav lahko povzroči okvaro vozila, omejitev moči in celo varnostne nevarnosti. Toplotno upravljanje vozila mora pravočasno odvajati nastalo toploto, da se zagotovi, da so visokoenergetske električne komponente vozila v varnem delovnem temperaturnem območju.
Elektronski krmilni sistem električnega pogona G3 uporablja tekoče hlajenje za odvajanje toplote. Hladilna tekočina v cevovodu elektronskega pogonskega sistema črpalke teče skozi motor in druge grelne naprave, da odvaja toploto električnih delov, nato pa teče skozi radiator na sprednji sesalni rešetki vozila, kjer se vklopi elektronski ventilator, da ohladi visokotemperaturno hladilno tekočino.
Nekaj misli o prihodnjem razvoju industrije toplotnega upravljanja
Nizka poraba energije:
Da bi zmanjšali veliko porabo energije, ki jo povzročajo klimatske naprave, so klimatske naprave s toplotno črpalko postopoma deležne velike pozornosti. Čeprav ima splošni sistem toplotnih črpalk (ki uporablja R134a kot hladilno sredstvo) določene omejitve v uporabljenem okolju, kot so izjemno nizke temperature (pod -10 °C)° C) ne more delovati, hlajenje v okolju z visoko temperaturo se ne razlikuje od običajne klimatske naprave za električna vozila. Vendar pa lahko v večini delov Kitajske spomladanska in jesenska sezona (temperatura okolice) učinkovito zmanjšata porabo energije klimatske naprave, razmerje energetske učinkovitosti pa je 2- do 3-krat večje od električnih grelnikov.
Nizek hrup:
Ko električno vozilo nima vira hrupa motorja, se hrup, ki ga povzroča delovanjekompresorin uporabniki se zlahka pritožujejo nad elektronskim ventilatorjem na sprednjem delu, ko je klimatska naprava vklopljena za hlajenje. Učinkoviti in tihi elektronski ventilatorji ter kompresorji z veliko prostornino pomagajo zmanjšati hrup, ki ga povzroča delovanje, hkrati pa povečajo hladilno zmogljivost.
Nizki stroški:
Metode hlajenja in ogrevanja sistemov za upravljanje toplote večinoma uporabljajo tekočinski hladilni sistem, zato je potreba po toploti za ogrevanje baterij in ogrevanje klimatske naprave v okolju z nizko temperaturo zelo velika. Trenutna rešitev je povečanje električnega grelnika za povečanje proizvodnje toplote, kar prinaša visoke stroške delov in visoko porabo energije. Če bo v tehnologiji baterij prišlo do preboja, ki bo rešil ali zmanjšal stroge temperaturne zahteve baterij, bo to prineslo veliko optimizacijo pri zasnovi in stroških sistemov za upravljanje toplote. Učinkovita uporaba odpadne toplote, ki jo motor ustvarja med delovanjem vozila, bo prav tako pripomogla k zmanjšanju porabe energije sistema za upravljanje toplote. Posledično se zmanjša zmogljivost baterije, izboljša doseg vožnje in zmanjšajo stroški vozila.
Inteligentno:
Visoka stopnja elektrifikacije je trend razvoja električnih vozil, tradicionalne klimatske naprave pa so za inteligentni razvoj omejene le na funkcije hlajenja in ogrevanja. Klimatsko napravo je mogoče dodatno izboljšati s podporo za velike količine podatkov, ki temelji na navadah uporabnikov avtomobila, na primer pri družinskem avtomobilu, temperaturo klimatske naprave pa je mogoče inteligentno prilagoditi različnim ljudem po vstopu v avto. Preden greste ven, vklopite klimatsko napravo, da temperatura v avtomobilu doseže udobno temperaturo. Inteligentna električna odprtina za zrak lahko samodejno prilagodi smer izpusta zraka glede na število ljudi v avtomobilu, položaj in velikost telesa.
Čas objave: 20. oktober 2023