Sinds 2014 is de elektrische-voertuigenindustrie geleidelijk populair geworden. Ook het thermische beheer van elektrische voertuigen is geleidelijk populair geworden. De actieradius van elektrische voertuigen hangt namelijk niet alleen af van de energiedichtheid van de accu, maar ook van de technologie van het thermische beheersysteem van het voertuig. Het thermische beheersysteem van de accu is ookervaringeen proces van nul af aan gestart, van verwaarlozing naar aandacht.
Laten we het vandaag dus hebben over dethermisch beheer van elektrische voertuigen, wat zijn ze aan het doen?
Overeenkomsten en verschillen tussen thermisch beheer van elektrische voertuigen en traditioneel thermisch beheer van voertuigen
Dit punt wordt op de eerste plaats gezet omdat sinds de automobielindustrie het nieuwe energietijdperk is ingegaan, de reikwijdte, implementatiemethoden en componenten van thermisch beheer enorm zijn veranderd.
Er is hier geen behoefte om meer te zeggen over de thermische beheerarchitectuur van traditionele brandstofvoertuigen, en professionele lezers hebben zeer duidelijk aangegeven dat traditioneel thermisch beheer voornamelijk bestaat uit:thermisch beheersysteem voor airconditioning en het thermisch beheersysteem van de aandrijflijn.
De thermische beheerarchitectuur van elektrische voertuigen is gebaseerd op die van brandstofvoertuigen en omvat het elektronische thermische beheersysteem van de elektromotor en het thermische beheersysteem van de batterij. In tegenstelling tot brandstofvoertuigen zijn elektrische voertuigen gevoeliger voor temperatuurschommelingen. Temperatuur is een belangrijke factor voor de veiligheid, prestaties en levensduur van de batterij. Thermisch beheer is een noodzakelijk middel om het juiste temperatuurbereik en de uniformiteit ervan te handhaven. Daarom is het thermische beheersysteem van de batterij bijzonder cruciaal. Het thermische beheer van de batterij (warmteafvoer/warmtegeleiding/warmte-isolatie) is direct gerelateerd aan de veiligheid van de batterij en de consistentie van het vermogen na langdurig gebruik.
Wat details betreft, zijn er voornamelijk de volgende verschillen.
Verschillende warmtebronnen van airconditioning
Het airconditioningsysteem van een traditionele brandstofwagen bestaat hoofdzakelijk uit een compressor, condensor, expansieventiel, verdamper, pijpleiding en anderecomponenten.
Bij het koelen wordt het koelmiddel (koudemiddel) door de compressor afgevoerd en wordt de warmte uit de auto verwijderd om de temperatuur te verlagen, wat het principe van koelen is. Omdathet compressorwerk moet door de motor worden aangedreven, het koelproces zal de belasting van de motor verhogen en dit is de reden waarom we zeggen dat de airconditioning in de zomer meer olie kost.
Tegenwoordig wordt bijna alle brandstof gebruikt om voertuigen te verwarmen met behulp van de warmte van de motorkoelvloeistof. Een groot deel van de restwarmte van de motor kan worden gebruikt om de airconditioning te verwarmen. De koelvloeistof stroomt door de warmtewisselaar (ook wel watertank genoemd) in het warmeluchtsysteem, en de door de ventilator getransporteerde lucht wordt uitgewisseld met de motorkoelvloeistof. De verwarmde lucht wordt vervolgens de auto ingeblazen.
In een koude omgeving moet de motor echter langdurig draaien om de watertemperatuur op het juiste peil te krijgen en moet de gebruiker de kou langdurig in de auto uitzitten.
De verwarming van voertuigen met nieuwe energiebronnen is voornamelijk gebaseerd op elektrische verwarmingselementen, waaronder windverwarmers en boilers. Het principe van de luchtverwarmer is vergelijkbaar met dat van een föhn, die de circulerende lucht rechtstreeks door de verwarmingsplaat verwarmt en zo warme lucht aan de auto levert. Het voordeel van de windverwarmer is dat de verwarmingstijd kort is, de energie-efficiëntieverhouding iets hoger is en de verwarmingstemperatuur hoog is. Het nadeel is dat de verwarmingswind bijzonder droog is, wat een droog gevoel aan het menselijk lichaam geeft. Het principe van de boiler is vergelijkbaar met dat van een elektrische boiler, die de koelvloeistof door de verwarmingsplaat verwarmt, en de hogetemperatuurkoelvloeistof stroomt door de warmeluchtkern en verwarmt vervolgens de circulerende lucht om het interieur te verwarmen. De verwarmingstijd van de boiler is iets langer dan die van de luchtverwarmer, maar ook veel sneller dan die van het brandstofvoertuig, en de waterleiding heeft warmteverlies in de omgeving met lage temperaturen, waardoor de energie-efficiëntie iets lager is. De Xiaopeng G3 maakt gebruik van de hierboven genoemde boiler.
Of het nu gaat om windverwarming of waterverwarming, voor elektrische voertuigen zijn er accu's nodig om elektriciteit te leveren, en het grootste deel van de elektriciteit wordt verbruikt inairconditioning verwarming in omgevingen met lage temperaturen. Dit resulteert in een verminderde actieradius van elektrische voertuigen in omgevingen met lage temperaturen.
Vergelijked met vanwege het probleem van de lage verwarmingssnelheid van brandstofvoertuigen in omgevingen met lage temperaturen, kan het gebruik van elektrische verwarming voor elektrische voertuigen de verwarmingstijd aanzienlijk verkorten.
Thermisch beheer van krachtbatterijen
Vergeleken met het thermische beheer van brandstofvoertuigen zijn de eisen voor het thermische beheer van het aandrijfsysteem van elektrische voertuigen strenger.
Omdat het beste werktemperatuurbereik van de batterij erg klein is, moet de batterijtemperatuur over het algemeen tussen de 15 en 40 graden Celsius liggen.° C. De omgevingstemperatuur die doorgaans door voertuigen wordt gebruikt, is echter -30 tot 40 graden Celsius.° C, en de rijomstandigheden van de gebruikers zijn complex. Thermisch beheer moet de rijomstandigheden van voertuigen en de toestand van de accu's effectief identificeren en bepalen, en een optimale temperatuurregeling uitvoeren, en streven naar een balans tussen energieverbruik, voertuigprestaties, accuprestaties en comfort.
Om de actieradiusangst te verminderen, wordt de capaciteit van de accu's van elektrische voertuigen steeds groter en wordt de energiedichtheid steeds hoger. Tegelijkertijd is het noodzakelijk om het conflict over te lange wachttijden voor het opladen op te lossen, en zijn snelladen en supersnelladen ontstaan.
Wat betreft thermisch beheer, gaat snelladen met hoge stroom gepaard met meer warmteontwikkeling en een hoger energieverbruik van de batterij. Een te hoge batterijtemperatuur tijdens het opladen kan niet alleen veiligheidsrisico's opleveren, maar ook leiden tot problemen zoals een verminderde batterij-efficiëntie en een versnelde levensduur. Het ontwerp vanthermisch beheersysteemis een zware test.
Thermisch beheer van elektrische voertuigen
Comfortaanpassing van de passagierscabine
De thermische omgeving van het voertuig heeft een directe invloed op het comfort van de inzittenden. In combinatie met het sensorische model van het menselijk lichaam is de studie van stroming en warmteoverdracht in de cabine een belangrijk middel om het comfort en de prestaties van het voertuig te verbeteren. De impact op het comfort van de inzittenden wordt geanalyseerd aan de hand van het ontwerp van de carrosserie, de airconditioninguitlaat, de door zonlicht beïnvloede ruiten en het gehele carrosserieontwerp, in combinatie met het airconditioningsysteem.
Bij het besturen van een voertuig moet u niet alleen het rijgevoel ervaren dat voortkomt uit het hoge vermogen van het voertuig, maar ook het comfort in de cabine speelt een belangrijke rol.
Regeling van de bedrijfstemperatuur van de batterij
Batterijen zullen tijdens het gebruik veel problemen tegenkomen, vooral wat betreft de batterijtemperatuur. In extreem lage temperaturen is het vermogensverlies bij lithiumbatterijen ernstig. In hoge temperaturen zijn ze gevoelig voor veiligheidsrisico's. Het gebruik van batterijen in extreme gevallen kan zeer waarschijnlijk schade aan de batterij veroorzaken, waardoor de prestaties en levensduur van de batterij worden verminderd.
Het belangrijkste doel van thermisch beheer is ervoor te zorgen dat de accu altijd binnen het juiste temperatuurbereik werkt om de beste werkconditie te behouden. Het thermisch beheersysteem van de accu omvat hoofdzakelijk drie functies: warmteafvoer, voorverwarming en temperatuurvereffening. Warmteafvoer en voorverwarming worden voornamelijk afgestemd op de mogelijke impact van de externe omgevingstemperatuur op de accu. Temperatuurvereffening wordt gebruikt om het temperatuurverschil binnen de accu te verkleinen en snelle slijtage door oververhitting van een bepaald deel van de accu te voorkomen.
De systemen voor thermisch beheer van de batterij die nu in elektrische voertuigen op de markt worden gebruikt, vallen hoofdzakelijk in twee categorieën: luchtgekoeld en vloeistofgekoeld.
Het principe van deluchtgekoeld thermisch beheersysteem lijkt meer op het warmteafvoerprincipe van de computer. In één gedeelte van de batterij is een koelventilator geïnstalleerd en aan het andere uiteinde zit een ventilatieopening. Door de werking van de ventilator wordt de luchtstroom tussen de batterijen versneld, zodat de warmte die de batterij afgeeft tijdens het werken, wordt afgevoerd.
Kort gezegd betekent luchtkoeling dat je een ventilator aan de zijkant van de accu plaatst en de accu koelt door de ventilator te laten blazen. De wind die door de ventilator wordt geblazen, wordt echter beïnvloed door externe factoren en de efficiëntie van luchtkoeling neemt af bij hogere buitentemperaturen. Net zoals een ventilator je niet koeler maakt op een warme dag. Het voordeel van luchtkoeling is de eenvoudige constructie en de lage kosten.
Vloeistofkoeling voert de warmte af die de accu tijdens het gebruik genereert via de koelvloeistof in de koelvloeistofleiding in de accu, waardoor de accutemperatuur wordt verlaagd. Het vloeistofmedium heeft een hoge warmteoverdrachtscoëfficiënt, een grote warmtecapaciteit en een hogere koelsnelheid. De Xiaopeng G3 maakt gebruik van een vloeistofkoelsysteem met een hogere koelefficiëntie.
Simpel gezegd is het principe van vloeistofkoeling dat er een waterleiding in de accu wordt geplaatst. Wanneer de temperatuur van de accu te hoog is, wordt er koud water in de waterleiding gegoten, waarna de warmte wordt afgevoerd door koud water om af te koelen. Als de temperatuur van de accu te laag is, moet deze worden verwarmd.
Wanneer er krachtig wordt gereden of de accu snel wordt opgeladen, ontstaat er veel warmte tijdens het laden en ontladen van de accu. Wanneer de accutemperatuur te hoog is, schakelt u de compressor in en stroomt het koelmiddel met lage temperatuur door de koelvloeistof in de koelleiding van de accuwarmtewisselaar. Het koelmiddel met lage temperatuur stroomt het accupakket in om de warmte af te voeren, zodat de accu de optimale temperatuur kan behouden. Dit verbetert de veiligheid en betrouwbaarheid van de accu aanzienlijk tijdens het gebruik van de auto en verkort de laadtijd.
In extreem koude winters, door de lage temperaturen, neemt de activiteit van lithiumbatterijen af, waardoor de prestaties sterk afnemen en de batterij niet snel kan worden ontladen of opgeladen. Schakel in dat geval de boiler in om de koelvloeistof in het batterijcircuit te verwarmen. De hogetemperatuurkoelvloeistof verwarmt de batterij. Dit zorgt ervoor dat het voertuig ook snel kan opladen en een groot rijbereik heeft bij lage temperaturen.
Elektrische aandrijving, elektronische besturing en koeling van elektrische onderdelen met hoog vermogen, warmteafvoer
Nieuwe energievoertuigen hebben uitgebreide elektrificatiefuncties bereikt en het brandstofsysteem is omgebouwd naar een elektrisch systeem. De accu levert tot370V DC-spanning Om het voertuig van stroom, koeling en verwarming te voorzien en diverse elektrische componenten van de auto van stroom te voorzien. Tijdens het rijden genereren elektrische componenten met een hoog vermogen (zoals motoren, DC/DC, motorcontrollers, enz.) veel warmte. De hoge temperatuur van elektrische apparaten kan leiden tot voertuigstoringen, vermogensbeperkingen en zelfs veiligheidsrisico's. Het thermisch beheer van het voertuig moet de gegenereerde warmte tijdig afvoeren om ervoor te zorgen dat de elektrische componenten met een hoog vermogen van het voertuig binnen het veilige bedrijfstemperatuurbereik blijven.
Het elektronische regelsysteem voor elektrische aandrijvingen van de G3 maakt gebruik van vloeistofkoeling voor warmteafvoer voor thermisch beheer. De koelvloeistof in de pijpleiding van het elektronische pompaandrijfsysteem stroomt door de motor en andere verwarmingselementen om de warmte van de elektrische onderdelen af te voeren en stroomt vervolgens door de radiator bij het voorste inlaatrooster van het voertuig, waar de elektronische ventilator wordt ingeschakeld om de hete koelvloeistof te koelen.
Enkele gedachten over de toekomstige ontwikkeling van de thermische managementindustrie
Laag energieverbruik:
Om het hoge stroomverbruik van airconditioning te verminderen, heeft warmtepompairconditioning geleidelijk veel aandacht gekregen. Hoewel het algemene warmtepompsysteem (met R134a als koelmiddel) bepaalde beperkingen kent in de gebruikte omgeving, zoals extreem lage temperaturen (onder -10°C),° C) kan niet werken. Koeling in een omgeving met hoge temperaturen verschilt niet van gewone airconditioning voor elektrische voertuigen. In de meeste delen van China kunnen de lente en herfst (omgevingstemperatuur) echter het energieverbruik van airconditioning effectief verminderen, en de energie-efficiëntieverhouding is 2 tot 3 keer hoger dan die van elektrische verwarming.
Laag geluidsniveau:
Nadat het elektrische voertuig de geluidsbron van de motor heeft verwijderd, zal het geluid dat wordt gegenereerd door de werking vande compressorEn de elektronische ventilator aan de voorzijde, wanneer de airconditioner wordt ingeschakeld voor koeling, is een veelgehoorde klacht van gebruikers. Efficiënte en stille elektronische ventilatoren en compressoren met een grote cilinderinhoud helpen het geluid tijdens de werking te verminderen en tegelijkertijd de koelcapaciteit te vergroten.
Lage kosten:
De koel- en verwarmingsmethoden van thermische beheersystemen maken meestal gebruik van vloeistofkoeling, en de warmtevraag van batterijverwarming en airconditioningverwarming in een omgeving met lage temperaturen is zeer groot. De huidige oplossing is om de elektrische verwarming te verhogen om de warmteproductie te verhogen, wat hoge onderdeelkosten en een hoog energieverbruik met zich meebrengt. Als er een doorbraak in batterijtechnologie komt om de extreme temperatuurvereisten van batterijen op te lossen of te verminderen, zal dit leiden tot een grote optimalisatie van het ontwerp en de kosten van thermische beheersystemen. Het efficiënte gebruik van de restwarmte die door de motor wordt gegenereerd tijdens het rijden van het voertuig zal ook bijdragen aan een verlaging van het energieverbruik van het thermische beheersysteem. Dit vertaalt zich in een vermindering van de batterijcapaciteit, een verbetering van de actieradius en een verlaging van de voertuigkosten.
Intelligent:
De ontwikkeling van elektrische voertuigen verloopt steeds meer via elektrificatie, en traditionele airconditioners beperken zich slechts tot koel- en verwarmingsfuncties om intelligenter te worden. Airconditioning kan verder worden verbeterd met behulp van big data, gebaseerd op de gewoonten van autogebruikers. Bijvoorbeeld in een gezinsauto kan de temperatuur van de airconditioning intelligent worden aangepast aan verschillende personen nadat ze in de auto zijn gestapt. Schakel de airconditioning in voordat u vertrekt, zodat de temperatuur in de auto een comfortabele temperatuur bereikt. De intelligente elektrische luchtuitlaat kan de richting van de luchtuitlaat automatisch aanpassen aan het aantal personen in de auto, hun positie en hun lichaamsgrootte.
Plaatsingstijd: 20-10-2023