Sedan 2014 har elfordonsindustrin gradvis blivit het. Bland dem har fordonsvärmehanteringen i elfordon gradvis blivit het. Eftersom räckvidden för elfordon inte bara beror på batteriets energitäthet, utan också på fordonets värmehanteringssystemteknik. Batteriets värmehanteringssystem har ocksåerfarenhetstartade en process från grunden, från försummelse till uppmärksamhet.
Så idag, låt oss prata omvärmehantering av elfordon, vad hanterar de?
Likheter och skillnader mellan värmehantering i elfordon och traditionell värmehantering i fordon
Denna punkt placeras i första rummet eftersom omfattningen, implementeringsmetoderna och komponenterna för värmehantering har förändrats kraftigt efter att bilindustrin har gått in i den nya energieran.
Det finns ingen anledning att säga mer om den termiska styrningsarkitekturen hos traditionella bränslefordon här, och professionella läsare har varit mycket tydliga med att traditionell termisk styrning huvudsakligen inkluderarluftkonditioneringens termiska styrsystem och drivlinans delsystem för värmehantering.
Elfordons värmehanteringsarkitektur är baserad på bränslefordons värmehanteringsarkitektur och kombinerar elmotorns elektroniska värmehanteringssystem och batteriets värmehanteringssystem. Till skillnad från bränslefordon är elfordon mer känsliga för temperaturförändringar. Temperaturen är en nyckelfaktor för att bestämma dess säkerhet, prestanda och livslängd. Värmehantering är ett nödvändigt sätt att upprätthålla lämpligt temperaturområde och enhetlighet. Därför är batteriets värmehanteringssystem särskilt viktigt, och batteriets värmehantering (värmeavledning/värmeledning/värmeisolering) är direkt relaterad till batteriets säkerhet och strömförsörjningens jämnhet efter långvarig användning.
Så, vad gäller detaljer, finns det huvudsakligen följande skillnader.
Olika värmekällor för luftkonditionering
Luftkonditioneringssystemet i en traditionell bränslelastbil består huvudsakligen av kompressor, kondensor, expansionsventil, förångare, rörledning och annat.komponenter.
Vid kylning sker kylningen via kompressorn, och värmen i bilen avlägsnas för att sänka temperaturen, vilket är principen för kylning. Eftersomkompressorns arbete behöver drivas av motorn, kommer kylprocessen att öka belastningen på motorn, och det är anledningen till att vi säger att sommarluftkonditioneringen kostar mer olja.
För närvarande används nästan all uppvärmning av fordon med hjälp av värme från motorns kylvätska – en stor mängd spillvärme som genereras av motorn kan användas för att värma upp luftkonditioneringen. Kylvätskan strömmar genom värmeväxlaren (även känd som vattentanken) i varmluftssystemet, och luften som transporteras av fläkten värmeväxlas med motorns kylvätska, och luften värms upp och skickas sedan in i bilen.
I kall miljö behöver dock motorn gå länge för att höja vattentemperaturen till rätt temperatur, och användaren behöver uthärda kylan under lång tid i bilen.
Uppvärmningen av nya energifordon förlitar sig huvudsakligen på elektriska värmare, elektriska värmare har vindvärmare och varmvattenberedare. Principen för luftvärmaren liknar den för hårtorken, som direkt värmer den cirkulerande luften genom värmeplåten, vilket ger varmluft till bilen. Fördelen med vindvärmaren är att uppvärmningstiden är snabb, energieffektivitetsförhållandet är något högre och uppvärmningstemperaturen är hög. Nackdelen är att uppvärmningsvinden är särskilt torr, vilket ger en känsla av torrhet i människokroppen. Principen för varmvattenberedaren liknar den för den elektriska varmvattenberedaren, som värmer kylvätskan genom värmeplåten, och högtemperaturkylvätskan strömmar genom den varma luftkärnan och värmer sedan den cirkulerande luften för att uppnå interiöruppvärmning. Uppvärmningstiden för varmvattenberedaren är något längre än för luftvärmaren, men den är också mycket snabbare än för bränslefordonet, och vattenledningen har värmeförlust i lågtemperaturmiljöer, och energieffektiviteten är något lägre. Xiaopeng G3 använder den ovan nämnda varmvattenberedaren.
Oavsett om det är vindvärme eller vattenvärme, för elfordon behövs batterier för att tillhandahålla elektricitet, och det mesta av elen förbrukas iluftkonditionering uppvärmning i lågtemperaturmiljöer. Detta resulterar i minskad räckvidd för elfordon i lågtemperaturmiljöer.
Jämförmed Problemet med långsam uppvärmningshastighet hos bränslefordon i miljöer med låg temperatur, användningen av elvärme för elfordon kan avsevärt förkorta uppvärmningstiden.
Termisk hantering av kraftbatterier
Jämfört med motorns termiska styrning i bränslefordon är kraven på termisk styrning i elfordons kraftsystem strängare.
Eftersom batteriets bästa arbetstemperaturintervall är mycket litet, krävs generellt att batteritemperaturen ligger mellan 15 och 40° C. Den omgivningstemperatur som vanligtvis används av fordon är dock -30~40° C, och körförhållandena för faktiska användare är komplexa. Termisk styrning behöver effektivt identifiera och fastställa fordonens körförhållanden och batteriernas tillstånd, och utföra optimal temperaturkontroll, och sträva efter att uppnå en balans mellan energiförbrukning, fordonsprestanda, batteriprestanda och komfort.
För att lindra räckviddsoro blir elbilsbatteriernas kapacitet större och större, och energitätheten blir högre och högre. Samtidigt är det nödvändigt att lösa motsättningen med för lång väntetid för laddning för användarna, och snabbladdning och supersnabbladdning har uppstått.
När det gäller värmehantering medför snabbladdning med hög ström större värmeutveckling och högre energiförbrukning för batteriet. När batteritemperaturen blir för hög under laddning kan det inte bara orsaka säkerhetsrisker, utan också leda till problem som minskad batterieffektivitet och snabbare batterilivslängd. Utformningen avtermiskt hanteringssystemär ett svårt prov.
Termisk hantering av elfordon
Justering av komfort för passagerare i kupén
Fordonets inomhustemperatur påverkar direkt passagerarnas komfort. I kombination med den sensoriska modellen av människokroppen är studier av flöde och värmeöverföring i hytten ett viktigt sätt att förbättra fordonets komfort och prestanda. Från karossstrukturens design, från luftkonditioneringsutloppet, fordonets glas som påverkas av solljusstrålning och hela karossdesignen, i kombination med luftkonditioneringssystemet, beaktas effekten på passagerarnas komfort.
När man kör ett fordon bör användarna inte bara uppleva körkänslan som fordonets starka effekt ger, utan även komforten i kupén är en viktig del.
Justeringskontroll för batteridriftstemperatur
Batterier kommer att stöta på många problem under användning, särskilt vid batteritemperatur. Litiumbatterier dämpar strömmen allvarligt i extremt låga temperaturer. I höga temperaturer är de utsatta för säkerhetsrisker. Användning av batterier i extrema fall är mycket sannolikt att skada batteriet och därigenom minska batteriets prestanda och livslängd.
Huvudsyftet med värmehantering är att se till att batteriet alltid arbetar inom lämpligt temperaturområde för att bibehålla batteriets bästa möjliga skick. Batteriets värmehanteringssystem omfattar huvudsakligen tre funktioner: värmeavledning, förvärmning och temperaturutjämning. Värmeavledning och förvärmning justeras huvudsakligen för den möjliga påverkan av den yttre miljötemperaturen på batteriet. Temperaturutjämning används för att minska temperaturskillnaden i batteriet och förhindra snabb nedbrytning orsakad av överhettning av en viss del av batteriet.
De värmehanteringssystem för batterier som används i elfordon som nu finns på marknaden är huvudsakligen indelade i två kategorier: luftkylda och vätskekylda.
Principen förluftkylt värmehanteringssystem är mer likt datorns värmeavledningsprincip, en kylfläkt är installerad i ena delen av batteripaketet, och den andra änden har en ventil som accelererar luftflödet mellan batterierna genom fläktens arbete, för att avlägsna värmen som avges av batteriet när det är i drift.
Enkelt uttryckt innebär luftkylning att man lägger till en fläkt på sidan av batteriet och kyler batteriet genom att blåsa på fläkten. Vinden som blåses av fläkten påverkas dock av externa faktorer, och luftkylningens effektivitet minskar när utomhustemperaturen är högre. Precis som att en fläkt inte gör dig svalare på en varm dag. Fördelen med luftkylning är enkel struktur och låg kostnad.
Vätskekylning tar bort värmen som genereras av batteriet under arbete genom kylvätskan i kylvätskeledningen inuti batteripaketet för att uppnå effekten av att sänka batteritemperaturen. Av den faktiska användningseffekten har det flytande mediet en hög värmeöverföringskoefficient, stor värmekapacitet och snabbare kylhastighet, och Xiaopeng G3 använder ett vätskekylsystem med högre kyleffektivitet.
Enkelt uttryckt går principen för vätskekylning ut på att placera ett vattenrör i batteripaketet. När temperaturen på batteripaketet är för hög hälls kallt vatten i vattenröret och värmen tas bort av kallt vatten för att kyla ner det. Om batteripaketets temperatur är för låg behöver det värmas upp.
När fordonet körs kraftigt eller laddas snabbt genereras en stor mängd värme under laddning och urladdning av batteriet. När batteritemperaturen är för hög, slå på kompressorn, och lågtemperaturkylmediet flödar genom kylvätskan i kylröret till batteriets värmeväxlare. Lågtemperaturkylvätskan flödar in i batteripaketet för att avlägsna värmen, så att batteriet kan bibehålla bästa möjliga temperaturintervall, vilket avsevärt förbättrar batteriets säkerhet och tillförlitlighet under användning av bilen och förkortar laddningstiden.
Under extremt kalla vinterdagar, på grund av låga temperaturer, minskar litiumbatteriernas aktivitet, batteriets prestanda minskar kraftigt och batteriet kan inte laddas med hög effekt eller snabbladdas. Slå nu på varmvattenberedaren för att värma kylvätskan i batterikretsen, så värmer kylvätskan med hög temperatur upp batteriet. Detta säkerställer att fordonet även kan laddas snabbt och ha lång räckvidd i låga temperaturer.
Elektronisk styrning av elektriska enheter och kylning av elektriska komponenter med hög effekt
Nya energifordon har uppnått omfattande elektrifieringsfunktioner, och bränslesystemet har bytts till ett eldriftsystem. Batteriets effekt är upp till370V DC-spänning för att förse fordonet med ström, kyla och värma det, och förse olika elektriska komponenter i bilen med ström. Under körning genererar högeffekts elektriska komponenter (såsom motorer, DCDC, motorstyrenheter etc.) mycket värme. Hög temperatur hos elapparater kan orsaka fordonsfel, effektbegränsningar och till och med säkerhetsrisker. Fordonets temperaturreglering måste avleda den genererade värmen i tid för att säkerställa att fordonets högeffekts elektriska komponenter ligger inom ett säkert arbetstemperaturområde.
G3 elektriska drivsystemet använder vätskekylningsvärmeavledning för värmehantering. Kylvätskan i det elektroniska pumpsystemets rörledning flödar genom motorn och andra värmeanordningar för att leda bort värmen från de elektriska delarna, och flödar sedan genom kylaren vid fordonets främre insugsgaller, och den elektroniska fläkten slås på för att kyla kylvätskan med hög temperatur.
Några tankar om den framtida utvecklingen av värmehanteringsindustrin
Låg energiförbrukning:
För att minska den stora energiförbrukningen som orsakas av luftkonditionering har värmepumpsbaserad luftkonditionering gradvis fått stor uppmärksamhet. Även om det allmänna värmepumpssystemet (som använder R134a som köldmedium) har vissa begränsningar i den miljö som används, såsom extremt låg temperatur (under -10° C) kan inte fungera, kylning i högtemperaturmiljö skiljer sig inte från vanlig luftkonditionering i elektriska fordon. I de flesta delar av Kina kan dock vår- och höstsäsongen (omgivningstemperatur) effektivt minska energiförbrukningen för luftkonditionering, och energieffektivitetsförhållandet är 2 till 3 gånger högre än för elektriska värmare.
Lågt brus:
Efter att elfordonet inte har någon bullerkälla från motorn, kommer bullret som genereras av driften avkompressornoch den elektroniska fläkten i fronten när luftkonditioneringen är påslagen för kylning är lätt att klaga på av användare. Effektiva och tysta elektroniska fläktprodukter och kompressorer med stor slagvolym hjälper till att minska bullret som orsakas av driften samtidigt som kylkapaciteten ökar.
Låg kostnad:
Kyl- och uppvärmningsmetoderna i värmehanteringssystem använder mestadels vätskekylsystem, och värmebehovet för batterivärme och luftkonditionering i lågtemperaturmiljöer är mycket stort. Den nuvarande lösningen är att öka den elektriska värmaren för att öka värmeproduktionen, vilket medför höga komponentkostnader och hög energiförbrukning. Om det sker ett genombrott inom batteritekniken för att lösa eller minska batteriernas hårda temperaturkrav, kommer det att leda till stor optimering av designen och kostnaden för värmehanteringssystem. Effektiv användning av spillvärme som genereras av motorn under fordonets körning kommer också att bidra till att minska energiförbrukningen i värmehanteringssystemet. Översatt till baka innebär det en minskning av batterikapaciteten, en förbättring av räckvidden och en minskning av fordonskostnaden.
Intelligent:
En hög grad av elektrifiering är utvecklingstrenden för elfordon, och traditionella luftkonditioneringsapparater är endast begränsade till kyl- och värmefunktioner för att utvecklas intelligenta. Luftkonditioneringen kan förbättras ytterligare för att stödja big data baserat på användarnas bilvanor, såsom familjebilar, kan luftkonditioneringstemperaturen intelligent anpassas till olika personer efter att de har satt sig i bilen. Slå på luftkonditioneringen innan du går ut så att temperaturen i bilen når en behaglig temperatur. Det intelligenta elektriska luftutsläppet kan automatiskt justera luftutsläppets riktning beroende på antalet personer i bilen, deras position och kroppsstorlek.
Publiceringstid: 20 oktober 2023