Od leta 2014 je industrija električnih vozil postopoma postala vroča. Med njimi je postopoma vroče toplotno upravljanje električnih vozil. Ker doseg električnih vozil ni odvisen samo od energijske gostote baterije, ampak tudi od tehnologije sistema za upravljanje toplote vozila. Ima tudi sistem za upravljanje toplote baterijeizkušnjence proces iz nič, od zanemarjanja do pozornosti.
Danes se torej pogovorimo otoplotno upravljanje električnih vozil, kaj upravljajo?
Podobnosti in razlike med upravljanjem toplote električnega vozila in tradicionalnim upravljanjem toplote vozila
Ta točka je postavljena na prvo mesto, ker so se po vstopu avtomobilske industrije v novo energetsko dobo močno spremenili obseg, metode izvajanja in komponente toplotnega upravljanja.
Tukaj ni treba povedati več o arhitekturi toplotnega upravljanja vozil na tradicionalna goriva in strokovni bralci so bili zelo jasni, da tradicionalno toplotno upravljanje vključuje predvsemsistem toplotnega upravljanja klimatske naprave in podsistem toplotnega upravljanja 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 je ključna faktor za določanje njegove varnosti, učinkovitosti in življenjske dobe, je toplotno upravljanje nujno sredstvo za vzdrževanje ustreznega temperaturnega območja in enakomernosti. Zato je sistem toplotnega upravljanja baterije še posebej kritičen, toplotno upravljanje baterije (odvajanje toplote/toplotna prevodnost/toplotna izolacija) pa je neposredno povezano z varnostjo baterije in doslednostjo moči po dolgotrajni uporabi.
Torej, kar zadeva podrobnosti, so v glavnem naslednje razlike.
Različni viri toplote klimatskih naprav
Klimatski sistem tradicionalnega tovornjaka za gorivo je v glavnem sestavljen iz kompresorja, kondenzatorja, ekspanzijskega ventila, uparjalnika, cevovoda in drugegakomponente.
Pri hlajenju hladilno sredstvo (hladilno sredstvo) opravi kompresor, toplota v avtomobilu pa se odvzame za zmanjšanje temperature, kar je princip hlajenja. Kerdelo kompresorja mora poganjati motor, bo proces hlajenja povečal obremenitev motorja in to je razlog, zakaj pravimo, da poletna klimatska naprava stane več olja.
Trenutno je skoraj vse ogrevanje vozil na gorivo z uporabo toplote iz hladilne tekočine motorja - velika količina odpadne toplote, ki jo ustvari motor, se lahko uporabi za ogrevanje klimatske naprave. Hladilna tekočina teče skozi izmenjevalnik toplote (znan tudi kot rezervoar za vodo) v sistemu toplega zraka, zrak, ki ga prevaža puhalo, pa izmenja toploto s hladilno tekočino motorja, zrak pa se segreje in nato pošlje v avto.
V mrzlem okolju pa mora motor delovati dlje časa, da dvigne temperaturo vode na pravo temperaturo, uporabnik pa mora v avtu dolgo časa prenašati mraz.
Ogrevanje novih energetskih vozil temelji predvsem na električnih grelnikih, električni grelniki imajo vetrne grelnike in grelnike vode. Načelo delovanja grelnika zraka je podobno kot pri sušilniku za lase, ki skozi grelno ploščo neposredno segreva krožeči zrak in tako zagotavlja topel zrak v avtomobil. Prednost vetrnega grelnika je, da je čas ogrevanja hiter, razmerje energijske učinkovitosti nekoliko višje, temperatura ogrevanja pa visoka. Pomanjkljivost je, da je grelni veter še posebej suh, kar prinaša občutek suhosti človeškega telesa. Načelo grelnika vode je podobno kot pri električnem grelniku vode, ki segreva hladilno tekočino skozi grelno ploščo, visokotemperaturna hladilna tekočina pa teče skozi jedro toplega zraka in nato segreje krožni zrak, da doseže ogrevanje notranjosti. Čas ogrevanja grelnika vode je nekoliko daljši od časa grelnika zraka, vendar je tudi veliko hitrejši kot čas ogrevanja vozila z gorivom, vodna cev pa ima izgubo toplote v okolju z nizko temperaturo, energetska 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, za električna vozila so za zagotavljanje električne energije potrebne baterije, večina električne energije pa se porabi vklimatsko ogrevanje v okoljih z nizko temperaturo. Posledica tega je zmanjšan doseg električnih vozil v okoljih z nizko temperaturo.
Primerjajed z problem počasne hitrosti ogrevanja vozil na gorivo v okoljih z nizko temperaturo, lahko uporaba električnega ogrevanja za električna vozila močno skrajša čas ogrevanja.
Toplotno upravljanje električnih baterij
V primerjavi s toplotnim upravljanjem motorja vozil na gorivo so zahteve za toplotno upravljanje električnega sistema vozil strožje.
Ker je najboljše delovno temperaturno območje baterije zelo majhno, mora biti temperatura baterije na splošno med 15 in 40° C. Vendar pa je temperatura okolice, ki jo običajno uporabljajo vozila, -30~40° C, vozni pogoji dejanskih uporabnikov pa so zapleteni. Nadzor toplotnega upravljanja mora učinkovito prepoznati in določiti vozne pogoje vozil in stanje akumulatorjev ter izvajati optimalen nadzor temperature in si prizadevati za doseganje ravnovesja med porabo energije, zmogljivostjo vozila, zmogljivostjo baterije in udobjem.
Da bi zmanjšali zaskrbljenost glede dosega, postaja zmogljivost baterije električnega vozila čedalje večja, gostota energije pa čedalje večja; Hkrati je treba rešiti protislovje predolgega čakalnega časa polnjenja za uporabnike in pojavila sta se hitro polnjenje in super hitro polnjenje.
Kar zadeva toplotno upravljanje, visokotokovno hitro polnjenje prinaša večjo proizvodnjo toplote in večjo porabo energije baterije. Ko je temperatura baterije med polnjenjem previsoka, lahko povzroči ne le varnostna tveganja, ampak tudi težave, kot sta zmanjšana učinkovitost baterije in pospešeno upadanje življenjske dobe baterije. Oblikovanjesistem toplotnega upravljanjaje huda preizkušnja.
Toplotno upravljanje električnih vozil
Prilagoditev udobja potniške kabine
Notranje toplotno okolje 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 vozila in učinkovitosti vozila. Od zasnove strukture karoserije, od izhoda klimatske naprave, stekla vozila, na katerega vpliva sončno sevanje, in celotne zasnove karoserije v kombinaciji s klimatsko napravo se upošteva vpliv na udobje potnikov.
Pri vožnji z vozilom uporabniki ne bi smeli doživeti le občutka vožnje, ki ga prinaša močna izhodna moč vozila, ampak je pomemben del tudi udobje kabinskega okolja.
Regulacija nastavitve delovne temperature napajalne baterije
Baterija pri uporabi postopka bo naletela na veliko težav, zlasti pri temperaturi baterije, litijeva baterija v okolju z izredno nizko temperaturo, slabljenje moči je resno, v okolju z visoko temperaturo je nagnjena k varnostnim tveganjem, uporaba baterij v ekstremnih primeri bodo zelo verjetno poškodovali baterijo ter s tem zmanjšali zmogljivost in življenjsko dobo baterije.
Glavni namen toplotnega upravljanja je zagotoviti, da baterijski paket vedno deluje v ustreznem temperaturnem območju, da se ohrani najboljše delovno stanje akumulatorskega paketa. Sistem toplotnega upravljanja baterije vključuje predvsem tri funkcije: odvajanje toplote, predgretje in izenačevanje temperature. Odvajanje toplote in predgretje sta v glavnem prilagojena možnemu vplivu temperature zunanjega okolja na baterijo. Izenačitev temperature se uporablja za zmanjšanje temperaturne razlike znotraj paketa baterij in preprečevanje hitrega razpada zaradi pregretja določenega dela baterije.
Sistemi za upravljanje toplote baterije, ki se uporabljajo v električnih vozilih, ki so zdaj na trgu, so v glavnem razdeljeni v dve kategoriji: zračno hlajeni in tekočinsko hlajeni.
Načelozračno hlajen sistem toplotnega upravljanja je bolj podoben principu odvajanja toplote v računalniku, hladilni ventilator je nameščen v enem delu baterijskega paketa, na drugem koncu pa je odprtina, ki pospešuje pretok zraka med baterijama z delom ventilatorja, tako da za odvzem toplote, ki jo oddaja baterija, ko deluje.
Odkrito povedano, zračno hlajenje pomeni dodati ventilator ob strani baterije in ohladiti baterijo s pihanjem ventilatorja, vendar bodo na veter, ki ga piha ventilator, vplivali zunanji dejavniki in učinkovitost zračnega hlajenja se zmanjša, ko je zunanja temperatura višja. Tako kot vas pihanje ventilatorja ne ohladi na vroč dan. Prednost zračnega hlajenja je preprosta struktura in nizka cena.
Tekočinsko hlajenje odvzame toploto, ki jo ustvari baterija med delom, skozi hladilno tekočino v cevovodu hladilne tekočine znotraj baterijskega sklopa, da doseže učinek znižanja temperature baterije. Glede na učinek dejanske uporabe ima tekoči medij visok koeficient prenosa toplote, veliko toplotno kapaciteto in večjo hitrost hlajenja, Xiaopeng G3 pa uporablja tekočinski hladilni sistem z večjo učinkovitostjo hlajenja.
Preprosto povedano, načelo tekočinskega hlajenja je ureditev vodne cevi v baterijskem paketu. Ko je temperatura baterije previsoka, se v vodovodno cev vlije hladna voda, toploto pa odvzame hladna voda, da se ohladi. Če je temperatura baterije prenizka, jo je treba segreti.
Med močno vožnjo ali hitrim polnjenjem vozila se med polnjenjem in praznjenjem akumulatorja ustvari velika količina toplote. Ko je temperatura akumulatorja previsoka, vklopite kompresor in nizkotemperaturno hladilno sredstvo teče skozi hladilno sredstvo v hladilni cevi izmenjevalnika toplote akumulatorja. Nizkotemperaturna hladilna tekočina teče v baterijski sklop, da odvzame toploto, tako da lahko baterija vzdržuje najboljše temperaturno območje, kar močno izboljša varnost in zanesljivost baterije med uporabo avtomobila in skrajša čas polnjenja.
V izjemno mrzli zimi se zaradi nizke temperature aktivnost litijevih baterij zmanjša, zmogljivost baterije se močno zmanjša, baterije pa ni mogoče izprazniti z visoko močjo ali hitro polniti. V tem času vklopite grelnik vode, da segreje hladilno tekočino v krogu akumulatorja, visokotemperaturna hladilna tekočina pa segreje baterijo. Zagotavlja, da ima vozilo tudi možnost hitrega polnjenja in dolg doseg v okolju z nizko temperaturo.
Elektronsko krmiljenje električnega pogona in odvajanje toplote pri hlajenju električnih delov visoke moči
Nova energetska vozila so dosegla celovite funkcije elektrifikacije, sistem napajanja goriva pa je bil spremenjen v sistem električne energije. Napajalna baterija zmore do370V DC napetost za zagotavljanje električne energije, hlajenja in ogrevanja vozila ter napajanje različnih električnih komponent v avtomobilu. Med vožnjo vozila bodo visoko zmogljive električne komponente (kot so motorji, DCDC, krmilniki motorjev itd.) ustvarile veliko toplote. Visoka temperatura električnih naprav lahko povzroči okvaro vozila, omejitev moči in celo varnostne nevarnosti. Toplotno upravljanje vozila mora pravočasno odvajati ustvarjeno toploto, da zagotovi, da so visokozmogljive električne komponente vozila v varnem delovnem temperaturnem območju.
Elektronski nadzorni sistem električnega pogona G3 uporablja odvajanje toplote s tekočinskim hlajenjem za toplotno upravljanje. Hladilna tekočina v cevovodu pogonskega sistema elektronske črpalke teče skozi motor in druge grelne naprave, da odvaja toploto električnih delov, nato pa teče skozi radiator na sprednji sesalni rešetki vozila, elektronski ventilator pa se vklopi na ohladite 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, je klimatska naprava s toplotno črpalko postopoma dobila veliko pozornosti. Čeprav ima splošni sistem toplotne črpalke (z uporabo R134a kot hladilnega sredstva) določene omejitve glede uporabljenega okolja, kot je izredno nizka temperatura (pod -10° C) ne more delovati, hlajenje v okolju z visoko temperaturo se ne razlikuje od običajne klimatske naprave električnega vozila. Vendar pa lahko v večini delov Kitajske spomladanska in jesenska sezona (temperatura okolja) učinkovito zmanjša porabo energije klimatske naprave, razmerje energetske učinkovitosti pa je 2- do 3-krat večje od električnih grelnikov.
Nizka raven hrupa:
Ko električno vozilo nima vira hrupa motorja, hrup, ki nastane pri delovanjukompresorin sprednji elektronski ventilator, ko je klimatska naprava vklopljena za hlajenje, se zlahka pritožujejo uporabniki. Učinkoviti in tihi izdelki z elektronskimi ventilatorji in kompresorji z veliko prostornino pomagajo zmanjšati hrup, ki ga povzroča delovanje, hkrati pa povečajo hladilno zmogljivost
Nizki stroški:
Metode hlajenja in ogrevanja sistema toplotnega upravljanja večinoma uporabljajo sistem hlajenja s tekočino, povpraševanje po toploti pri ogrevanju baterij in ogrevanju klimatskih naprav v nizkotemperaturnem okolju pa je zelo veliko. Trenutna rešitev je povečanje električnega grelnika za povečanje proizvodnje toplote, kar prinaša visoke stroške delov in visoko porabo energije. Če pride do preboja v baterijski tehnologiji za rešitev ali zmanjšanje ostrih temperaturnih zahtev baterij, bo to prineslo veliko optimizacijo pri načrtovanju in stroških sistemov za upravljanje toplote. Učinkovita uporaba odpadne toplote, ki jo ustvari motor med vožnjo vozila, bo pripomogla tudi k zmanjšanju porabe energije sistema za upravljanje toplote. Prevedeno nazaj je zmanjšanje kapacitete baterije, izboljšanje dosega vožnje in zmanjšanje stroškov vozila.
Inteligentno:
Visoka stopnja elektrifikacije je trend razvoja električnih vozil, tradicionalne klimatske naprave pa so omejene le na funkcije hlajenja in ogrevanja, da se razvijejo inteligentno. Klimatsko napravo je mogoče dodatno izboljšati v podporo za velike količine podatkov, ki temelji na navadah uporabnikov avtomobila, kot je družinski avto, temperaturo klimatske naprave je mogoče inteligentno prilagoditi različnim ljudem, potem ko se usedejo v avto. Preden greste ven, vključite klimatsko napravo, da temperatura v avtomobilu doseže prijetno temperaturo. Inteligentna električna zračna odprtina lahko samodejno prilagodi smer zračne odprtine glede na število oseb v avtomobilu, položaj in velikost telesa.
Čas objave: 20. oktober 2023