Sinds 2014 is de elektrische auto-industrie geleidelijk ‘hot’ geworden. Onder hen is het thermische beheer van elektrische voertuigen geleidelijk populair geworden. Omdat de actieradius van elektrische voertuigen niet alleen afhankelijk is van de energiedichtheid van de batterij, maar ook van de technologie van het thermische managementsysteem van het voertuig. Het thermische beheersysteem van de batterij heeft dat ookervaringheeft een proces van nul opgebouwd, van verwaarlozing naar aandacht.
Laten we het vandaag dus hebben over dethermisch beheer van elektrische voertuigen, wat beheren ze?
Overeenkomsten en verschillen tussen thermisch beheer van elektrische voertuigen en traditioneel thermisch beheer van voertuigen
Dit punt wordt op de eerste plaats gezet omdat nadat de auto-industrie het nieuwe energietijdperk is binnengegaan, de reikwijdte, implementatiemethoden en componenten van thermisch beheer sterk zijn veranderd.
Het is niet nodig om hier meer te zeggen over de architectuur van het thermisch beheer van traditionele brandstofvoertuigen, en professionele lezers zijn er heel duidelijk over geweest dat traditioneel thermisch beheer voornamelijk dethermisch beheersysteem voor airconditioning en het thermische beheersubsysteem van de aandrijflijn.
De thermische beheerarchitectuur van elektrische voertuigen is gebaseerd op de thermische beheerarchitectuur van brandstofvoertuigen, en voegt het elektronische thermische beheersysteem van de elektromotor en het thermische beheersysteem van de batterij toe. In tegenstelling tot brandstofvoertuigen zijn elektrische voertuigen gevoeliger voor temperatuurveranderingen, temperatuur is een sleutel factor om de veiligheid, prestaties en levensduur ervan te bepalen, is thermisch beheer een noodzakelijk middel om het juiste temperatuurbereik en uniformiteit te behouden. Daarom is het thermische beheersysteem van de batterij bijzonder kritisch, en het thermische beheer van de batterij (warmtedissipatie/warmtegeleiding/warmte-isolatie) houdt rechtstreeks verband met de veiligheid van de batterij en de consistentie van het vermogen na langdurig gebruik.
Qua details zijn er dus vooral de volgende verschillen.
Verschillende warmtebronnen van airconditioning
Het airconditioningsysteem van een traditionele brandstoftruck bestaat hoofdzakelijk uit een compressor, condensor, expansieklep, verdamper, pijpleiding en anderecomponenten.
Bij het koelen wordt het koelmiddel (koelmiddel) door de compressor gedaan en wordt de warmte in de auto verwijderd om de temperatuur te verlagen, wat het principe van koeling is. Omdathet compressorwerk door de motor moet worden aangedreven, zal het koelproces de belasting van de motor vergroten, en dit is de reden waarom we zeggen dat de zomerairconditioning meer olie kost.
Momenteel wordt voor het verwarmen van voertuigen bijna alleen gebruik gemaakt van warmte uit de koelvloeistof van de motor. Een grote hoeveelheid afvalwarmte die door de motor wordt gegenereerd, kan worden gebruikt om de airconditioning te verwarmen. De koelvloeistof stroomt door de warmtewisselaar (ook bekend als de watertank) in het warmeluchtsysteem, en de lucht die door de ventilator wordt getransporteerd, wordt warmte uitgewisseld met de motorkoelvloeistof, en de lucht wordt verwarmd en vervolgens de auto in gestuurd.
In de koude omgeving moet de motor echter lange tijd draaien om de watertemperatuur op de juiste temperatuur te brengen, en moet de gebruiker de kou lange tijd in de auto verdragen.
De verwarming van nieuwe energievoertuigen is voornamelijk afhankelijk van elektrische kachels; elektrische kachels hebben windverwarmers en waterverwarmers. Het principe van de luchtverwarmer is vergelijkbaar met dat van de föhn, die de circulerende lucht rechtstreeks via de verwarmingsplaat verwarmt en zo warme lucht naar de auto brengt. Het voordeel van de windverwarmer is dat de verwarmingstijd snel is, de energie-efficiëntieverhouding iets hoger is en de verwarmingstemperatuur hoog is. Het nadeel is dat de verwarmende wind bijzonder droog is, waardoor het menselijk lichaam een droog gevoel krijgt. Het principe van de waterverwarmer is vergelijkbaar met dat van de elektrische waterverwarmer, die het koelmiddel door de verwarmingsplaat verwarmt, en het hogetemperatuurkoelmiddel door de warme luchtkern stroomt en vervolgens de circulerende lucht verwarmt om binnenverwarming te bereiken. De verwarmingstijd van de waterverwarmer is iets langer dan die van de luchtverwarmer, maar is ook veel sneller dan die van het brandstofvoertuig, en de waterleiding heeft warmteverlies in de omgeving met lage temperaturen en de energie-efficiëntie is iets lager . De Xiaopeng G3 maakt gebruik van de hierboven genoemde boiler.
Of het nu gaat om windverwarming of waterverwarming, voor elektrische voertuigen zijn stroombatterijen 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 verminderd rijbereik van elektrische voertuigen in omgevingen met lage temperaturen.
Vergelijked met Vanwege het probleem van de langzame verwarmingssnelheid van brandstofvoertuigen in omgevingen met lage temperaturen, kan het gebruik van elektrische verwarming voor elektrische voertuigen de verwarmingstijd aanzienlijk verkorten.
Thermisch beheer van stroombatterijen
Vergeleken met het thermische beheer van de motor van brandstofvoertuigen, zijn de vereisten voor thermisch beheer van het aandrijfsysteem van elektrische voertuigen strenger.
Omdat het beste werktemperatuurbereik van de accu erg klein is, moet de accutemperatuur doorgaans tussen 15 en 40 graden Celsius liggen.° C. De omgevingstemperatuur die gewoonlijk door voertuigen wordt gebruikt, is echter -30~40° C, en de rijomstandigheden van daadwerkelijke gebruikers zijn complex. De thermische beheercontrole moet de rijomstandigheden van voertuigen en de staat van de accu's effectief identificeren en bepalen, de optimale temperatuurregeling uitvoeren en streven naar een evenwicht tussen energieverbruik, voertuigprestaties, accuprestaties en comfort.
Om de zorgen over de actieradius te verminderen, wordt de batterijcapaciteit van elektrische voertuigen steeds groter en wordt de energiedichtheid steeds hoger; Tegelijkertijd is het noodzakelijk om de tegenstrijdigheid van een te lange laadwachttijd voor gebruikers op te lossen, en snel opladen en supersnel opladen zijn ontstaan.
Op het gebied van thermisch beheer zorgt snelladen met hoge stroom voor een grotere warmteontwikkeling en een hoger energieverbruik van de batterij. Als de batterijtemperatuur tijdens het opladen te hoog wordt, kan dit niet alleen veiligheidsrisico's veroorzaken, maar ook leiden tot problemen zoals een verminderde batterijefficiëntie en een versnelde levensduur van de batterij. Het ontwerp vanthermisch beheersysteemis een zware beproeving.
Thermisch beheer van elektrische voertuigen
Aanpassing van het comfort van de passagierscabine
De thermische binnenomgeving van het voertuig heeft rechtstreeks invloed op het comfort van de inzittende. 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 voertuigcomfort te verbeteren en de voertuigprestaties te verbeteren. Van het ontwerp van de carrosseriestructuur, van de airconditioninguitlaat, het voertuigglas dat wordt beïnvloed door zonlichtstraling en het hele carrosserieontwerp, gecombineerd met het airconditioningsysteem, wordt rekening gehouden met de impact op het comfort van de inzittenden.
Bij het besturen van een voertuig moeten gebruikers niet alleen het rijgevoel ervaren dat wordt veroorzaakt door het sterke vermogen van het voertuig, maar ook het comfort van de cabineomgeving is een belangrijk onderdeel.
Controle van de bedrijfstemperatuur van de batterij
Batterij bij het gebruik van het proces zal veel problemen tegenkomen, vooral wat betreft de batterijtemperatuur, lithiumbatterij in de omgeving met extreem lage temperaturen is de vermogensverzwakking ernstig, in de omgeving met hoge temperaturen is het gevoelig voor veiligheidsrisico's, het gebruik van batterijen in extreme omstandigheden In dergelijke gevallen is de kans groot dat de batterij beschadigd raakt, waardoor de prestaties en levensduur van de batterij afnemen.
Het belangrijkste doel van thermisch beheer is ervoor te zorgen dat de accu altijd binnen het juiste temperatuurbereik werkt om de beste werking van de accu te behouden. Het thermische beheersysteem van de batterij omvat hoofdzakelijk drie functies: warmteafvoer, voorverwarmen en temperatuuregalisatie. Warmteafvoer en voorverwarmen worden voornamelijk aangepast aan de mogelijke impact van de externe omgevingstemperatuur op de batterij. Temperatuuregalisatie wordt gebruikt om het temperatuurverschil binnen het accupakket te verkleinen en het snelle verval, veroorzaakt door oververhitting van een bepaald deel van de accu, te voorkomen.
De thermische beheersystemen voor batterijen die worden gebruikt in de elektrische voertuigen die nu op de markt zijn, zijn hoofdzakelijk onderverdeeld in twee categorieën: luchtgekoeld en vloeistofgekoeld.
Het principe van deluchtgekoeld thermisch beheersysteem lijkt meer op het warmteafvoerprincipe van de computer, er is een koelventilator geïnstalleerd in het ene deel van het batterijpakket en het andere uiteinde heeft een ventilatieopening, die de luchtstroom tussen de batterijen versnelt door het werk van de ventilator, zodat om de warmte af te voeren die door de batterij wordt afgegeven wanneer deze in werking is.
Om het bot te zeggen: luchtkoeling is het toevoegen van een ventilator aan de zijkant van het accupakket en het koelen van het accupakket door op de ventilator te blazen, maar de door de ventilator geblazen wind wordt beïnvloed door externe factoren, en de efficiëntie van luchtkoeling wordt verlaagd als de buitentemperatuur hoger is. Net zoals het blazen van een ventilator je niet koeler maakt op een warme dag. Het voordeel van luchtkoeling is een eenvoudige structuur en lage kosten.
Vloeistofkoeling verwijdert de warmte die door de accu wordt gegenereerd tijdens werkzaamheden via de koelvloeistof in de koelvloeistofleiding in het accupakket, waardoor het effect wordt bereikt dat de accutemperatuur wordt verlaagd. Uit het daadwerkelijke gebruikseffect blijkt dat het vloeibare medium een hoge warmteoverdrachtscoëfficiënt, een grote warmtecapaciteit en een snellere koelsnelheid heeft, en Xiaopeng G3 gebruikt een vloeistofkoelsysteem met een hogere koelefficiëntie.
Simpel gezegd is het principe van vloeistofkoeling het aanbrengen van een waterleiding in het accupakket. Wanneer de temperatuur van het accupakket te hoog is, wordt er koud water in de waterleiding gegoten en wordt de warmte afgevoerd door koud water om af te koelen. Als de temperatuur van de accu te laag is, moet deze worden opgewarmd.
Wanneer er krachtig met het voertuig wordt gereden of snel wordt opgeladen, ontstaat er tijdens het laden en ontladen van de accu een grote hoeveelheid warmte. Wanneer de batterijtemperatuur te hoog is, schakelt u de compressor in en stroomt het koudemiddel met lage temperatuur door het koelmiddel in de koelleiding van de batterijwarmtewisselaar. De lage temperatuur koelvloeistof stroomt in het accupakket om de warmte af te voeren, zodat de accu het beste temperatuurbereik kan behouden, wat de veiligheid en betrouwbaarheid van de accu tijdens het gebruik van de auto aanzienlijk verbetert en de oplaadtijd verkort.
In de extreem koude winter wordt door de lage temperatuur de activiteit van lithiumbatterijen verminderd, worden de batterijprestaties aanzienlijk verminderd en kan de batterij niet met hoog vermogen worden ontladen of snel worden opgeladen. Schakel op dit moment de waterverwarmer in om de koelvloeistof in het batterijcircuit te verwarmen, en de hoge temperatuur koelvloeistof verwarmt de batterij. Het zorgt ervoor dat het voertuig ook snel kan worden opgeladen en een groot rijbereik heeft bij lage temperaturen.
Elektronische besturing van elektrische aandrijving en elektrische onderdelen met hoog vermogen voor koeling van warmteafvoer
Nieuwe energievoertuigen hebben uitgebreide elektrificatiefuncties bereikt en het brandstofaandrijfsysteem is veranderd in een elektrisch aandrijfsysteem. Het vermogen van de batterij levert maximaal370V DC-spanning om het voertuig van stroom, koeling en verwarming te voorzien, en om verschillende elektrische componenten van de auto van stroom te voorzien. Tijdens het rijden met het voertuig zullen elektrische componenten met een hoog vermogen (zoals motoren, DCDC, motorcontrollers etc.) veel warmte genereren. De hoge temperatuur van elektrische apparaten kan voertuigstoringen, stroombeperkingen en zelfs veiligheidsrisico's veroorzaken. Het thermisch beheer van het voertuig moet de gegenereerde warmte op tijd afvoeren om ervoor te zorgen dat de krachtige elektrische componenten van het voertuig zich binnen het veilige werktemperatuurbereik bevinden.
Het elektronische regelsysteem met elektrische aandrijving van G3 maakt gebruik van vloeistofkoeling en warmteafvoer voor thermisch beheer. Het koelmiddel in de pijpleiding van het elektronische pompaandrijfsysteem stroomt door de motor en andere verwarmingsapparaten om de warmte van de elektrische onderdelen af te voeren, en stroomt vervolgens door de radiator bij het voorste inlaatrooster van het voertuig, en de elektronische ventilator wordt ingeschakeld. koel de hogetemperatuurkoelvloeistof af.
Enkele gedachten over de toekomstige ontwikkeling van de thermische beheerindustrie
Laag energieverbruik:
Om het grote stroomverbruik veroorzaakt door airconditioning te verminderen, heeft airconditioning met warmtepomp geleidelijk veel aandacht gekregen. Hoewel het algemene warmtepompsysteem (dat R134a als koelmiddel gebruikt) bepaalde beperkingen kent in de gebruikte omgeving, zoals extreem lage temperaturen (onder -10° 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 kan het lente- en herfstseizoen (omgevingstemperatuur) het energieverbruik van airconditioning echter effectief verminderen, en de energie-efficiëntieverhouding is 2 tot 3 maal die van elektrische kachels.
Laag geluidsniveau:
Nadat het elektrische voertuig niet over de geluidsbron van de motor beschikt, wordt het geluid gegenereerd door de werking ervande compressoren de elektronische ventilator aan de voorkant wanneer de airconditioner wordt ingeschakeld voor koeling, is gemakkelijk te klagen door gebruikers. Efficiënte en stille elektronische ventilatorproducten en compressoren met grote cilinderinhoud helpen het geluid dat door de werking wordt veroorzaakt te verminderen en tegelijkertijd de koelcapaciteit te vergroten
Lage kosten:
De koel- en verwarmingsmethoden van het thermische beheersysteem maken meestal gebruik van een vloeistofkoelsysteem, en de warmtevraag van batterijverwarming en airconditioningverwarming in een omgeving met lage temperaturen is erg groot. De huidige oplossing is om de elektrische verwarming te vergroten om de warmteproductie te verhogen, wat hoge onderdelenkosten en een hoog energieverbruik met zich meebrengt. Als er een doorbraak komt in de batterijtechnologie om de zware temperatuurvereisten van batterijen op te lossen of te verminderen, zal dit een grote optimalisatie opleveren in het ontwerp en de kosten van thermische beheersystemen. Het efficiënte gebruik van de afvalwarmte die door de motor wordt gegenereerd tijdens het rijden van het voertuig zal ook helpen het energieverbruik van het thermische beheersysteem te verminderen. Terugvertaald is de vermindering van de batterijcapaciteit, de verbetering van het rijbereik en de verlaging van de voertuigkosten.
Intelligent:
Een hoge mate van elektrificatie is de ontwikkelingstrend van elektrische voertuigen, en traditionele airconditioners beperken zich alleen tot het intelligent ontwikkelen van koel- en verwarmingsfuncties. De airconditioning kan verder worden verbeterd door big data-ondersteuning op basis van de autogewoonten van de gebruiker, zoals een gezinsauto. De temperatuur van de airconditioning kan op intelligente wijze worden aangepast aan verschillende mensen nadat ze in de auto zijn gestapt. Zet voordat u naar buiten gaat de airconditioning aan, 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 mensen in de auto, de positie en de lichaamsgrootte.
Posttijd: 20 oktober 2023