Des del 2014, la indústria del vehicle elèctric s'ha anat escalfant gradualment. Entre elles, la gestió tèrmica dels vehicles elèctrics s'ha anat escalfant gradualment. Perquè l'autonomia dels vehicles elèctrics no només depèn de la densitat d'energia de la bateria, sinó també de la tecnologia del sistema de gestió tèrmica del vehicle. El sistema de gestió tèrmica de la bateria també s'haexperiènciava iniciar un procés des de zero, de la negligència a l'atenció.
Així doncs, avui, parlarem degestió tèrmica dels vehicles elèctrics, què gestionen?
Similituds i diferències entre la gestió tèrmica dels vehicles elèctrics i la gestió tèrmica dels vehicles tradicionals
Aquest punt es posa en primer lloc perquè, després que la indústria de l'automoció hagi entrat en la nova era energètica, l'abast, els mètodes d'implementació i els components de la gestió tèrmica han canviat molt.
No cal dir res més sobre l'arquitectura de gestió tèrmica dels vehicles de combustible tradicionals, i els lectors professionals han deixat molt clar que la gestió tèrmica tradicional inclou principalment lasistema de gestió tèrmica de l'aire condicionat i el subsistema de gestió tèrmica del sistema de propulsió.
L'arquitectura de gestió tèrmica dels vehicles elèctrics es basa en l'arquitectura de gestió tèrmica dels vehicles de combustible i afegeix el sistema electrònic de gestió tèrmica del motor elèctric i el sistema de gestió tèrmica de la bateria. A diferència dels vehicles de combustible, els vehicles elèctrics són més sensibles als canvis de temperatura. La temperatura és un factor clau per determinar la seva seguretat, rendiment i vida útil. La gestió tèrmica és un mitjà necessari per mantenir el rang de temperatura i la uniformitat adequats. Per tant, el sistema de gestió tèrmica de la bateria és particularment crític, i la gestió tèrmica de la bateria (dissipació de calor/conducció de calor/aïllament tèrmic) està directament relacionada amb la seguretat de la bateria i la consistència de la potència després d'un ús a llarg termini.
Així doncs, pel que fa als detalls, hi ha principalment les següents diferències.
Diferents fonts de calor de l'aire condicionat
El sistema d'aire condicionat del camió de combustible tradicional està compost principalment per compressor, condensador, vàlvula d'expansió, evaporador, canonada i altrescomponents.
Quan es refreda, el refrigerant (refrigerant) el fa el compressor i la calor del cotxe s'elimina per reduir la temperatura, que és el principi de la refrigeració. Perquèel treball del compressor ha de ser impulsat pel motor, el procés de refrigeració augmentarà la càrrega del motor, i aquesta és la raó per la qual diem que l'aire condicionat d'estiu costa més petroli.
Actualment, gairebé tota la calefacció de vehicles de combustible utilitza la calor del refrigerant del motor: una gran quantitat de calor residual generada pel motor es pot utilitzar per escalfar l'aire condicionat. El refrigerant flueix a través de l'intercanviador de calor (també conegut com a dipòsit d'aigua) al sistema d'aire calent, i l'aire transportat pel ventilador s'intercanvia calorament amb el refrigerant del motor, i l'aire s'escalfa i després s'envia al cotxe.
Tanmateix, en un ambient fred, el motor ha de funcionar durant molt de temps per augmentar la temperatura de l'aigua a la temperatura adequada, i l'usuari ha de suportar el fred durant molt de temps al cotxe.
La calefacció dels vehicles de nova energia es basa principalment en escalfadors elèctrics. Els escalfadors elèctrics tenen escalfadors de vent i escalfadors d'aigua. El principi de l'escalfador d'aire és similar al de l'assecador de cabells, que escalfa directament l'aire circulant a través de la làmina calefactora, proporcionant així aire calent al cotxe. L'avantatge de l'escalfador de vent és que el temps d'escalfament és ràpid, la relació d'eficiència energètica és lleugerament superior i la temperatura d'escalfament és alta. El desavantatge és que el vent de calefacció és particularment sec, cosa que provoca una sensació de sequedat al cos humà. El principi de l'escalfador d'aigua és similar al de l'escalfador d'aigua elèctric, que escalfa el refrigerant a través de la làmina calefactora i el refrigerant d'alta temperatura flueix a través del nucli d'aire calent i després escalfa l'aire circulant per aconseguir la calefacció interior. El temps d'escalfament de l'escalfador d'aigua és lleugerament més llarg que el de l'escalfador d'aire, però també és molt més ràpid que el del vehicle de combustible, i la canonada d'aigua té pèrdua de calor en un entorn de baixa temperatura i l'eficiència energètica és lleugerament inferior. El Xiaopeng G3 utilitza l'escalfador d'aigua esmentat anteriorment.
Tant si es tracta de calefacció eòlica com d'escalfament d'aigua, per als vehicles elèctrics, es necessiten bateries per proporcionar electricitat, i la major part de l'electricitat es consumeix enaire condicionat calefacció en ambients de baixa temperatura. Això fa que l'autonomia de conducció dels vehicles elèctrics sigui reduïda en ambients de baixa temperatura.
Comparareditat amb El problema de la lenta velocitat d'escalfament dels vehicles de combustible en ambients de baixa temperatura, l'ús de calefacció elèctrica per a vehicles elèctrics pot escurçar considerablement el temps d'escalfament.
Gestió tèrmica de bateries d'energia
En comparació amb la gestió tèrmica del motor dels vehicles de combustible, els requisits de gestió tèrmica del sistema d'alimentació dels vehicles elèctrics són més estrictes.
Com que el rang de temperatura de funcionament òptim de la bateria és molt petit, generalment cal que la temperatura de la bateria estigui entre 15 i 40° C. Tanmateix, la temperatura ambient que utilitzen habitualment els vehicles és de -30~40° C, i les condicions de conducció dels usuaris reals són complexes. El control de la gestió tèrmica ha d'identificar i determinar eficaçment les condicions de conducció dels vehicles i l'estat de les bateries, i dur a terme el control òptim de la temperatura, i esforçar-se per aconseguir un equilibri entre el consum d'energia, el rendiment del vehicle, el rendiment de la bateria i el confort.
Per tal d'alleujar l'ansietat per l'autonomia, la capacitat de la bateria dels vehicles elèctrics és cada cop més gran i la densitat d'energia és cada cop més alta; Al mateix temps, cal resoldre la contradicció d'un temps d'espera de càrrega massa llarg per als usuaris, i així van sorgir la càrrega ràpida i la càrrega súper ràpida.
Pel que fa a la gestió tèrmica, la càrrega ràpida d'alt corrent genera més calor i un consum d'energia més elevat de la bateria. Si la temperatura de la bateria és massa alta durant la càrrega, no només pot causar riscos per a la seguretat, sinó que també pot comportar problemes com ara una reducció de l'eficiència de la bateria i una deterioració accelerada de la vida útil de la bateria. El disseny desistema de gestió tèrmicaés una prova severa.
Gestió tèrmica del vehicle elèctric
Ajust de confort de la cabina dels ocupants
L'ambient tèrmic interior del vehicle afecta directament la comoditat dels ocupants. Combinant-lo amb el model sensorial del cos humà, l'estudi del flux i la transferència de calor a la cabina és un mitjà important per millorar la comoditat del vehicle i millorar el seu rendiment. Des del disseny de l'estructura de la carrosseria, des de la sortida de l'aire condicionat, el vidre del vehicle afectat per la radiació solar i el disseny de tota la carrosseria, combinat amb el sistema d'aire condicionat, es considera l'impacte en la comoditat dels ocupants.
Quan condueixen un vehicle, els usuaris no només han d'experimentar la sensació de conducció que proporciona la forta potència del vehicle, sinó que també la comoditat de l'ambient de la cabina és una part important.
Control d'ajust de la temperatura de funcionament de la bateria
L'ús de la bateria presentarà molts problemes, especialment pel que fa a la temperatura de la bateria. L'atenuació de la potència de la bateria de liti en un entorn de temperatura extremadament baixa és greu. En un entorn d'alta temperatura, és propens a riscos de seguretat. L'ús de bateries en casos extrems pot causar danys a la bateria, reduint així el rendiment i la vida útil de la bateria.
L'objectiu principal de la gestió tèrmica és fer que la bateria funcioni sempre dins del rang de temperatura adequat per mantenir la millor condició de funcionament de la bateria. El sistema de gestió tèrmica de la bateria inclou principalment tres funcions: dissipació de calor, preescalfament i equalització de la temperatura. La dissipació de calor i el preescalfament s'ajusten principalment al possible impacte de la temperatura de l'entorn extern sobre la bateria. L'equalització de la temperatura s'utilitza per reduir la diferència de temperatura dins de la bateria i evitar la ràpida deterioració causada pel sobreescalfament d'una determinada part de la bateria.
Els sistemes de gestió tèrmica de bateries que s'utilitzen en els vehicles elèctrics que actualment es troben al mercat es divideixen principalment en dues categories: refrigeració per aire i refrigeració per líquid.
El principi de lasistema de gestió tèrmica refrigerat per aire s'assembla més al principi de dissipació de calor de l'ordinador, un ventilador de refrigeració està instal·lat en una secció de la bateria i l'altre extrem té una ventilació, que accelera el flux d'aire entre les bateries a través del treball del ventilador, per tal d'eliminar la calor emesa per la bateria quan està funcionant.
Per dir-ho clarament, la refrigeració per aire consisteix a afegir un ventilador al lateral de la bateria i refredar la bateria bufant el ventilador, però el vent bufat pel ventilador es veurà afectat per factors externs i l'eficiència de la refrigeració per aire es reduirà quan la temperatura exterior sigui més alta. De la mateixa manera que bufar un ventilador no et fa més fresc en un dia calorós. L'avantatge de la refrigeració per aire és l'estructura senzilla i el baix cost.
La refrigeració líquida elimina la calor generada per la bateria durant el treball a través del refrigerant a la canonada de refrigerant dins del paquet de bateries per aconseguir l'efecte de reduir la temperatura de la bateria. A partir de l'efecte d'ús real, el medi líquid té un alt coeficient de transferència de calor, una gran capacitat calorífica i una velocitat de refredament més ràpida, i Xiaopeng G3 utilitza un sistema de refrigeració líquida amb una major eficiència de refredament.
En termes senzills, el principi de la refrigeració líquida és col·locar una canonada d'aigua a la bateria. Quan la temperatura de la bateria és massa alta, s'aboca aigua freda a la canonada d'aigua i l'aigua freda absorbeix la calor per refredar-la. Si la temperatura de la bateria és massa baixa, cal escalfar-la.
Quan el vehicle es condueix vigorosament o es carrega ràpidament, es genera una gran quantitat de calor durant la càrrega i descàrrega de la bateria. Quan la temperatura de la bateria és massa alta, engegueu el compressor i el refrigerant de baixa temperatura flueix a través del refrigerant al tub de refrigeració de l'intercanviador de calor de la bateria. El refrigerant de baixa temperatura flueix cap al paquet de bateries per eliminar la calor, de manera que la bateria pot mantenir el millor rang de temperatura, cosa que millora considerablement la seguretat i la fiabilitat de la bateria durant l'ús del cotxe i escurça el temps de càrrega.
A l'hivern extremadament fred, a causa de les baixes temperatures, l'activitat de les bateries de liti es redueix, el rendiment de la bateria es redueix considerablement i la bateria no es pot descarregar a alta potència ni carregar ràpidament. En aquest moment, engegueu l'escalfador d'aigua per escalfar el refrigerant del circuit de la bateria i el refrigerant d'alta temperatura escalfarà la bateria. Això garanteix que el vehicle també pugui tenir una capacitat de càrrega ràpida i una llarga autonomia en ambients de baixa temperatura.
Control electrònic de l'accionament elèctric i dissipació de calor de refrigeració de les peces elèctriques d'alta potència
Els vehicles de nova energia han aconseguit funcions d'electrificació completes i el sistema d'alimentació de combustible s'ha canviat a un sistema d'energia elèctrica. La bateria pot produir fins aVoltatge de 370 V CC per proporcionar energia, refrigeració i calefacció al vehicle, i subministrar energia a diversos components elèctrics del cotxe. Durant la conducció del vehicle, els components elèctrics d'alta potència (com ara motors, CC, controladors de motor, etc.) generen molta calor. L'alta temperatura dels aparells elèctrics pot causar fallades del vehicle, limitacions de potència i fins i tot riscos per a la seguretat. La gestió tèrmica del vehicle ha de dissipar la calor generada a temps per garantir que els components elèctrics d'alta potència del vehicle estiguin dins del rang de temperatura de funcionament segur.
El sistema de control electrònic de la transmissió elèctrica G3 adopta la dissipació de calor per refrigeració líquida per a la gestió tèrmica. El refrigerant de la canonada del sistema de transmissió de la bomba electrònica flueix a través del motor i altres dispositius de calefacció per transportar la calor de les peces elèctriques i, a continuació, flueix a través del radiador a la reixeta d'admissió frontal del vehicle, i el ventilador electrònic s'encén per refredar el refrigerant a alta temperatura.
Algunes reflexions sobre el desenvolupament futur de la indústria de la gestió tèrmica
Baix consum d'energia:
Per tal de reduir el gran consum d'energia causat per l'aire condicionat, l'aire condicionat amb bomba de calor ha rebut gradualment una gran atenció. Tot i que el sistema general de bomba de calor (que utilitza R134a com a refrigerant) té certes limitacions en l'entorn utilitzat, com ara temperatures extremadament baixes (per sota de -10° C) no pot funcionar, la refrigeració en un ambient d'alta temperatura no és diferent de l'aire condicionat dels vehicles elèctrics ordinaris. Tanmateix, a la major part de la Xina, la temporada de primavera i tardor (temperatura ambient) pot reduir eficaçment el consum d'energia de l'aire condicionat, i la relació d'eficiència energètica és de 2 a 3 vegades superior a la dels escalfadors elèctrics.
Soroll baix:
Després que el vehicle elèctric no tingui la font de soroll del motor, el soroll generat pel funcionament deel compressori el ventilador electrònic frontal quan l'aire condicionat està encès per a la refrigeració és fàcil de queixar pels usuaris. Els productes de ventilador electrònic eficients i silenciosos i els compressors de gran desplaçament ajuden a reduir el soroll causat pel funcionament alhora que augmenten la capacitat de refrigeració.
Cost baix:
Els mètodes de refrigeració i calefacció del sistema de gestió tèrmica utilitzen principalment un sistema de refrigeració líquida, i la demanda de calor per a la calefacció de bateries i l'aire condicionat en ambients de baixa temperatura és molt gran. La solució actual és augmentar l'escalfador elèctric per augmentar la producció de calor, cosa que comporta un cost de les peces elevat i un consum d'energia elevat. Si hi ha un avenç en la tecnologia de les bateries per resoldre o reduir els requisits de temperatura extrems de les bateries, això comportarà una gran optimització en el disseny i el cost dels sistemes de gestió tèrmica. L'ús eficient de la calor residual generada pel motor durant el funcionament del vehicle també ajudarà a reduir el consum d'energia del sistema de gestió tèrmica. La conseqüència és la reducció de la capacitat de la bateria, la millora de l'autonomia de conducció i la reducció del cost del vehicle.
Intel·ligent:
Un alt grau d'electrificació és la tendència de desenvolupament dels vehicles elèctrics, i els aparells d'aire condicionat tradicionals només es limiten a les funcions de refrigeració i calefacció per desenvolupar-se de manera intel·ligent. L'aire condicionat es pot millorar encara més amb el suport de big data basat en els hàbits dels usuaris del cotxe, com ara el cotxe familiar, la temperatura de l'aire condicionat es pot adaptar intel·ligentment a les diferents persones després de pujar al cotxe. Engegueu l'aire condicionat abans de sortir perquè la temperatura del cotxe arribi a una temperatura confortable. La sortida d'aire elèctrica intel·ligent pot ajustar automàticament la direcció de la sortida d'aire segons el nombre de persones al cotxe, la posició i la mida del cos.
Data de publicació: 20 d'octubre de 2023