З 2014 року індустрія електромобілів поступово нагрівається. Серед них поступово нагрівається система терморегуляції електромобілів. Оскільки запас ходу електромобілів залежить не лише від щільності енергії акумулятора, але й від технології системи терморегуляції транспортного засобу. Система терморегуляції акумулятора також...досвідпройшов процес з нуля, від нехтування до уваги.
Отже, сьогодні давайте поговоримо про те,терморегуляція електромобілів, чим вони керують?
Подібності та відмінності між терморегулюванням електромобілів та традиційним терморегулюванням транспортних засобів
Цей пункт ставиться на перше місце тому, що після того, як автомобільна промисловість вступила в нову енергетичну еру, обсяг, методи впровадження та компоненти теплового менеджменту значно змінилися.
Немає потреби тут більше говорити про архітектуру теплового управління традиційними транспортними засобами, і професійні читачі чітко зазначили, що традиційне теплове управління в основному включаєсистема терморегуляції кондиціонування повітря та підсистему теплового управління силовим агрегатом.
Архітектура теплового управління електромобілів базується на архітектурі теплового управління паливних транспортних засобів і додає електронну систему теплового управління електродвигуном і систему теплового управління акумулятором. На відміну від паливних транспортних засобів, електромобілі більш чутливі до змін температури, температура є ключовим фактором, що визначає їхню безпеку, продуктивність та термін служби, а тепловий менеджмент є необхідним засобом для підтримки відповідного температурного діапазону та однорідності. Тому система теплового управління акумулятором є особливо важливою, а тепловий менеджмент акумулятора (тепловіддача/теплопровідність/теплоізоляція) безпосередньо пов'язаний з безпекою акумулятора та стабільністю потужності після тривалого використання.
Отже, якщо говорити про деталі, то в основному є такі відмінності.
Різні джерела тепла для кондиціонування повітря
Система кондиціонування повітря традиційного паливовоза складається в основному з компресора, конденсатора, розширювального клапана, випарника, трубопроводу та інших...компоненти.
Під час охолодження холодоагент (холодоагент) перекачується компресором, а тепло в салоні автомобіля відводиться для зниження температури, що є принципом охолодження. Тому щоробота компресора має приводитися в рух двигуном, процес охолодження збільшить навантаження на двигун, і саме тому ми кажемо, що літній кондиціонер потребує більше оливи.
Наразі майже все паливне опалення транспортних засобів здійснюється за рахунок використання тепла охолоджувальної рідини двигуна – велика кількість відпрацьованого тепла, що утворюється двигуном, може бути використана для нагрівання кондиціонера. Охолоджувальна рідина протікає через теплообмінник (також відомий як резервуар для води) у системі теплого повітря, і повітря, що транспортується вентилятором, обмінюється теплом з охолоджувальною рідиною двигуна, і повітря нагрівається, а потім подається в автомобіль.
Однак, у холодному середовищі двигун повинен працювати довго, щоб підвищити температуру води до потрібної температури, і користувачеві потрібно довго терпіти холод у машині.
Обігрів транспортних засобів на нових джерелах енергії в основному залежить від електричних обігрівачів, електричні обігрівачі мають вітрові та водонагрівачі. Принцип дії повітряного обігрівача схожий на принцип дії фена, який безпосередньо нагріває циркулююче повітря через нагрівальний лист, таким чином забезпечуючи гаряче повітря в автомобілі. Перевагою вітрового обігрівача є швидкий час нагрівання, дещо вищий коефіцієнт енергоефективності та висока температура нагрівання. Недоліком є те, що нагрівальний потік особливо сухий, що створює відчуття сухості для людського тіла. Принцип дії водонагрівача схожий на принцип дії електричного водонагрівача, який нагріває охолоджуючу рідину через нагрівальний лист, а високотемпературна охолоджуюча рідина протікає через тепле повітряне ядро, а потім нагріває циркулююче повітря для досягнення обігріву салону. Час нагрівання водонагрівача трохи довший, ніж у повітряного обігрівача, але також набагато швидший, ніж у паливного транспортного засобу, а водопровідна труба має втрати тепла в умовах низької температури, тому енергоефективність дещо нижча. Xiaopeng G3 використовує вищезгаданий водонагрівач.
Чи то опалення вітром, чи то нагрівання води, для електромобілів потрібні акумуляторні батареї для забезпечення електроенергією, і більша частина електроенергії споживається вкондиціонер опалення в умовах низьких температур. Це призводить до зменшення запасу ходу електромобілів в умовах низьких температур.
Порівнятиз Проблема повільної швидкості нагрівання паливних транспортних засобів у умовах низьких температур, використання електричного опалення для електромобілів може значно скоротити час нагрівання.
Термічний менеджмент акумуляторних батарей
Порівняно з тепловим керуванням двигуном транспортних засобів, що працюють на паливі, вимоги до теплового керування системою живлення електромобілів є суворішими.
Оскільки найкращий робочий діапазон температур для акумулятора дуже малий, температура акумулятора зазвичай повинна бути між 15 і 40...° C. Однак, температура навколишнього середовища, яка зазвичай використовується транспортними засобами, становить -30~40° C, а умови водіння реальних користувачів є складними. Система терморегуляції повинна ефективно виявляти та визначати умови водіння транспортних засобів та стан акумуляторів, здійснювати оптимальний контроль температури та прагнути досягти балансу між споживанням енергії, продуктивністю транспортного засобу, продуктивністю акумулятора та комфортом.
Щоб зменшити тривогу щодо запасу ходу, ємність акумуляторів електромобілів стає все більшою, а щільність енергії все вищою; водночас необхідно вирішити суперечність, пов'язану з занадто довгим часом очікування зарядки для користувачів, і тому з'явилися швидка та надшвидка зарядка.
З точки зору терморегуляції, швидка зарядка високою потужністю струму призводить до більшого виділення тепла та більшого споживання енергії акумулятора. Якщо температура акумулятора під час заряджання стає занадто високою, це може не лише створювати ризики для безпеки, але й призвести до таких проблем, як зниження ефективності акумулятора та прискорене скорочення терміну служби акумулятора. Конструкціясистема терморегулюванняє суворим випробуванням.
Термічний менеджмент електромобілів
Регулювання комфорту салону
Теплове середовище всередині автомобіля безпосередньо впливає на комфорт пасажирів. У поєднанні з сенсорною моделлю людського тіла, вивчення потоків та теплопередачі в кабіні є важливим засобом підвищення комфорту автомобіля та покращення його продуктивності. Вплив на комфорт пасажирів враховується в конструкції кузова, починаючи від вихідного отвору кондиціонера, скла автомобіля, на яке впливає сонячне випромінювання, та в цілому в конструкції кузова, а також в поєднанні з системою кондиціонування повітря.
Під час керування транспортним засобом користувачі повинні не лише відчувати відчуття від водіння, яке забезпечує висока потужність автомобіля, але й комфорт салону є важливою складовою.
Регулювання робочої температури акумулятора
Під час використання акумулятора виникає багато проблем, особливо з його температурою. Літієві акумулятори серйозно втрачають потужність у надзвичайно низьких температурах, а в умовах високих температур існує ризик для безпеки. Використання акумуляторів у екстремальних випадках, ймовірно, пошкодить акумулятор, що зменшить його продуктивність та термін служби.
Головною метою терморегуляції є забезпечення постійної роботи акумуляторної батареї в межах відповідного температурного діапазону для підтримки найкращого робочого стану акумуляторної батареї. Система терморегуляції акумулятора включає в себе три функції: відведення тепла, попередній нагрів та вирівнювання температури. Відведення тепла та попередній нагрів в основному регулюються з урахуванням можливого впливу температури зовнішнього середовища на акумулятор. Вирівнювання температури використовується для зменшення різниці температур всередині акумуляторної батареї та запобігання швидкому розряду, спричиненому перегрівом певної частини акумулятора.
Системи терморегулювання акумуляторів, що використовуються в електромобілях, що зараз представлені на ринку, в основному поділяються на дві категорії: з повітряним охолодженням та рідинним охолодженням.
Принципсистема терморегуляції з повітряним охолодженням Це більше схоже на принцип розсіювання тепла комп'ютера: в одній секції акумуляторної батареї встановлено вентилятор охолодження, а на іншому кінці є вентиляційний отвір, який прискорює потік повітря між батареями завдяки роботі вентилятора, щоб відводити тепло, що випромінюється батареєю під час її роботи.
Простіше кажучи, повітряне охолодження полягає у додаванні вентилятора збоку акумуляторної батареї та охолодженні акумуляторної батареї за допомогою вентилятора, але на потік повітря, що продувається вентилятором, впливатимуть зовнішні фактори, і ефективність повітряного охолодження знижуватиметься, коли температура зовнішнього повітря підвищуватиметься. Так само, як вентилятор не охолоджує вас у спекотний день. Перевагою повітряного охолодження є проста конструкція та низька вартість.
Рідинне охолодження відводить тепло, що генерується акумулятором під час роботи, через охолоджувальну рідину в трубопроводі охолоджувальної рідини всередині акумуляторного блоку, що дозволяє знизити температуру акумулятора. Під час фактичного використання рідке середовище має високий коефіцієнт теплопередачі, велику теплоємність та швидшу швидкість охолодження, а Xiaopeng G3 використовує систему рідинного охолодження з вищою ефективністю охолодження.
Простіше кажучи, принцип рідинного охолодження полягає в тому, щоб в акумуляторній батареї було розташовано водопровідну трубу. Коли температура акумуляторної батареї занадто висока, у водопровідну трубу подається холодна вода, і тепло відводиться холодною водою для охолодження. Якщо температура акумуляторної батареї занадто низька, її потрібно нагріти.
Під час енергійного руху автомобіля або швидкої зарядки під час заряджання та розряджання акумулятора виділяється велика кількість тепла. Коли температура акумулятора занадто висока, вмикається компресор, і низькотемпературний холодоагент протікає через охолоджувальну рідину в охолоджувальній трубці теплообмінника акумулятора. Низькотемпературний холодоагент надходить в акумуляторну батарею, відводячи тепло, забезпечуючи підтримку оптимального температурного діапазону, що значно підвищує безпеку та надійність акумулятора під час використання автомобіля та скорочує час заряджання.
У надзвичайно холодну зиму через низькі температури активність літієвих акумуляторів знижується, що значно знижує їхню продуктивність, і акумулятор не може розряджатися високою потужністю або швидко заряджатися. У цей час увімкніть водонагрівач для нагрівання охолоджувальної рідини в ланцюзі акумулятора, і високотемпературна охолоджувальна рідина нагріває акумулятор. Це забезпечує швидку зарядку автомобіля та тривалий запас ходу за низьких температур.
Електронне керування електроприводом та охолодження потужних електричних деталей, що відводять тепло
Нові енергетичні транспортні засоби досягли комплексних функцій електрифікації, а паливну систему живлення було замінено на електричну. Акумуляторна батарея видає доНапруга постійного струму 370 В для забезпечення живлення, охолодження та обігріву транспортного засобу, а також живлення різних електричних компонентів автомобіля. Під час руху транспортного засобу потужні електричні компоненти (такі як двигуни, DCDC, контролери двигунів тощо) генерують багато тепла. Висока температура силових приладів може призвести до поломки транспортного засобу, обмеження потужності та навіть загрози безпеці. Система терморегуляції транспортного засобу повинна вчасно розсіювати утворене тепло, щоб забезпечити безпечний робочий температурний діапазон потужних електричних компонентів транспортного засобу.
Електронна система керування електроприводом G3 використовує рідинне охолодження та розсіювання тепла для управління температурою. Охолоджувальна рідина в трубопроводі електронної системи приводу насоса протікає через двигун та інші нагрівальні пристрої, відводячи тепло від електричних деталей, а потім протікає через радіатор на передній впускній решітці автомобіля, де електронний вентилятор вмикається для охолодження високотемпературної охолоджувальної рідини.
Деякі думки щодо майбутнього розвитку галузі термоменеджменту
Низьке енергоспоживання:
Щоб зменшити велике споживання енергії, спричинене кондиціонуванням повітря, кондиціонування повітря з тепловим насосом поступово отримало значну увагу. Хоча загальна система теплового насоса (з використанням R134a як холодоагенту) має певні обмеження щодо середовища використання, такі як надзвичайно низька температура (нижче -10° C) не може працювати, охолодження в умовах високої температури нічим не відрізняється від звичайного кондиціонування повітря для електромобілів. Однак у більшості регіонів Китаю весняний та осінній сезон (температура навколишнього середовища) може ефективно зменшити споживання енергії кондиціонером, а коефіцієнт енергоефективності в 2-3 рази перевищує коефіцієнт електричних обігрівачів.
Низький рівень шуму:
Після того, як електромобіль не має джерела шуму двигуна, шум, що виникає під час роботикомпресора передній електронний вентилятор, коли кондиціонер увімкнено для охолодження, легко викликає скарги у користувачів. Ефективні та тихі електронні вентилятори та компресори великого об'єму допомагають зменшити шум, спричинений роботою, одночасно збільшуючи охолоджувальну здатність.
Низька вартість:
Методи охолодження та нагрівання систем терморегуляції здебільшого використовують рідинну систему охолодження, а теплові потреби в нагріванні акумулятора та кондиціонуванні повітря в умовах низьких температур дуже великі. Поточне рішення полягає у збільшенні потужності електричного нагрівача для збільшення виробництва тепла, що призводить до високої вартості деталей та високого споживання енергії. Якщо в технології акумуляторів відбудеться прорив, який вирішить або зменшить жорсткі температурні вимоги до акумуляторів, це призведе до значної оптимізації конструкції та вартості систем терморегуляції. Ефективне використання відпрацьованого тепла, що утворюється двигуном під час роботи автомобіля, також допоможе зменшити споживання енергії системою терморегуляції. Зворотним ефектом є зменшення ємності акумулятора, збільшення запасу ходу та зниження вартості автомобіля.
Інтелектуальний:
Високий ступінь електрифікації – це тенденція розвитку електромобілів, а традиційні кондиціонери обмежуються лише функціями охолодження та обігріву для розвитку інтелектуальних систем. Кондиціонування повітря може бути додатково вдосконалено для підтримки великих даних на основі звичок користувачів автомобіля, таких як сімейний автомобіль, температура кондиціонера може бути інтелектуально адаптована до різних людей після того, як вони сідають у автомобіль. Увімкніть кондиціонер перед виходом на вулицю, щоб температура в автомобілі досягла комфортної температури. Інтелектуальний електричний випускний отвір може автоматично регулювати напрямок випускного отвору повітря залежно від кількості людей в автомобілі, положення та розміру тіла.
Час публікації: 20 жовтня 2023 р.