Dal 2014, l’industria dei veicoli elettrici è diventata gradualmente calda. Tra questi, la gestione termica dei veicoli elettrici è diventata gradualmente calda. Perché l’autonomia dei veicoli elettrici non dipende solo dalla densità energetica della batteria, ma anche dalla tecnologia del sistema di gestione termica del veicolo. Ha anche il sistema di gestione termica della batteriasperimentareha avviato un processo da zero, dalla negligenza all'attenzione.
Quindi oggi parliamo digestione termica dei veicoli elettrici, cosa stanno gestendo?
Somiglianze e differenze tra la gestione termica del veicolo elettrico e la gestione termica del veicolo tradizionale
Questo punto viene messo al primo posto perché dopo che l’industria automobilistica è entrata nella nuova era energetica, la portata, i metodi di implementazione e i componenti della gestione termica sono cambiati notevolmente.
Non c’è bisogno di aggiungere altro sull’architettura di gestione termica dei veicoli a carburante tradizionale in questa sede, e i lettori professionisti sono stati molto chiari sul fatto che la gestione termica tradizionale include principalmente lasistema di gestione termica dell'aria condizionata e il sottosistema di gestione termica del gruppo propulsore.
L'architettura di gestione termica dei veicoli elettrici si basa sull'architettura di gestione termica dei veicoli a carburante e aggiunge il sistema di gestione termica elettronica del motore elettrico e il sistema di gestione termica della batteria. A differenza dei veicoli a carburante, i veicoli elettrici sono più sensibili alle variazioni di temperatura, la temperatura è un fattore chiave fattore per determinarne la sicurezza, le prestazioni e la durata, la gestione termica è un mezzo necessario per mantenere l'intervallo di temperatura e l'uniformità appropriati. Pertanto, il sistema di gestione termica della batteria è particolarmente critico e la gestione termica della batteria (dissipazione del calore/conduzione del calore/isolamento termico) è direttamente correlata alla sicurezza della batteria e alla costanza della potenza dopo un uso a lungo termine.
Quindi, in termini di dettagli, ci sono principalmente le seguenti differenze.
Diverse fonti di calore dell'aria condizionata
Il sistema di condizionamento dell'aria del tradizionale camion di carburante è composto principalmente da compressore, condensatore, valvola di espansione, evaporatore, tubazione e altrocomponenti.
Durante il raffreddamento, il refrigerante (refrigerante) viene prodotto dal compressore e il calore nell'auto viene rimosso per ridurre la temperatura, che è il principio della refrigerazione. Perchéil compressore funziona deve essere azionato dal motore, il processo di refrigerazione aumenterà il carico del motore, ed è per questo che diciamo che il condizionamento estivo costa più olio.
Attualmente, quasi tutto il riscaldamento dei veicoli a carburante avviene utilizzando il calore del liquido di raffreddamento del motore: una grande quantità di calore di scarto generato dal motore può essere utilizzata per riscaldare l'aria condizionata. Il liquido di raffreddamento scorre attraverso lo scambiatore di calore (noto anche come serbatoio dell'acqua) nel sistema di aria calda e l'aria trasportata dal ventilatore viene scambiata di calore con il liquido di raffreddamento del motore, quindi l'aria viene riscaldata e quindi inviata all'interno dell'auto.
Tuttavia, in un ambiente freddo, il motore deve funzionare a lungo per aumentare la temperatura dell'acqua alla giusta temperatura e l'utente deve sopportare a lungo il freddo nell'auto.
Il riscaldamento dei veicoli a nuova energia si basa principalmente su riscaldatori elettrici, i riscaldatori elettrici sono dotati di scaldacqua eolici e scaldacqua. Il principio del riscaldatore d'aria è simile a quello dell'asciugacapelli, che riscalda direttamente l'aria circolante attraverso la piastra riscaldante, fornendo così aria calda all'auto. Il vantaggio del riscaldatore eolico è che il tempo di riscaldamento è rapido, il rapporto di efficienza energetica è leggermente superiore e la temperatura di riscaldamento è elevata. Lo svantaggio è che il vento caldo è particolarmente secco, il che porta una sensazione di secchezza al corpo umano. Il principio dello scaldacqua è simile a quello dello scaldabagno elettrico, che riscalda il liquido di raffreddamento attraverso la piastra riscaldante e il liquido di raffreddamento ad alta temperatura scorre attraverso il nucleo di aria calda e quindi riscalda l'aria circolante per ottenere il riscaldamento interno. Il tempo di riscaldamento dello scaldabagno è leggermente più lungo di quello del riscaldatore ad aria, ma è anche molto più veloce di quello del veicolo a carburante e il tubo dell'acqua presenta una perdita di calore nell'ambiente a bassa temperatura e l'efficienza energetica è leggermente inferiore . Lo Xiaopeng G3 utilizza lo scaldabagno sopra menzionato.
Che si tratti di riscaldamento eolico o di riscaldamento dell’acqua, per i veicoli elettrici sono necessarie batterie per fornire elettricità e la maggior parte dell’elettricità viene consumata inriscaldamento aria condizionata in ambienti a bassa temperatura. Ciò si traduce in una ridotta autonomia di guida dei veicoli elettrici in ambienti a bassa temperatura.
Confrontoed con il problema della bassa velocità di riscaldamento dei veicoli a carburante in ambienti a bassa temperatura, l'uso del riscaldamento elettrico per i veicoli elettrici può ridurre notevolmente il tempo di riscaldamento.
Gestione termica delle batterie di potenza
Rispetto alla gestione termica del motore dei veicoli a carburante, i requisiti di gestione termica del sistema di alimentazione dei veicoli elettrici sono più rigorosi.
Poiché l'intervallo di temperatura di funzionamento ottimale della batteria è molto ridotto, la temperatura della batteria deve generalmente essere compresa tra 15 e 40° C. Tuttavia, la temperatura ambiente comunemente utilizzata dai veicoli è -30~40° C, e le condizioni di guida degli utenti effettivi sono complesse. Il controllo della gestione termica deve identificare e determinare in modo efficace le condizioni di guida dei veicoli e lo stato delle batterie, effettuare il controllo ottimale della temperatura e sforzarsi di raggiungere un equilibrio tra consumo energetico, prestazioni del veicolo, prestazioni della batteria e comfort.
Per alleviare l’ansia da autonomia, la capacità della batteria dei veicoli elettrici sta diventando sempre più grande e la densità di energia sta diventando sempre più alta; Allo stesso tempo, è necessario risolvere la contraddizione del tempo di attesa di ricarica troppo lungo per gli utenti e sono nate la ricarica rapida e la ricarica super veloce.
In termini di gestione termica, la ricarica rapida ad alta corrente comporta una maggiore generazione di calore e un maggiore consumo energetico della batteria. Una temperatura troppo elevata della batteria durante la ricarica potrebbe non solo causare rischi per la sicurezza, ma anche causare problemi quali una ridotta efficienza della batteria e un decadimento accelerato della durata della batteria. La progettazione disistema di gestione termicaè una prova severa.
Gestione termica del veicolo elettrico
Regolazione comfort cabina occupanti
L'ambiente termico interno del veicolo influisce direttamente sul comfort degli occupanti. Combinato con il modello sensoriale del corpo umano, lo studio del flusso e del trasferimento di calore nella cabina è un mezzo importante per migliorare il comfort del veicolo e migliorarne le prestazioni. Dal design della struttura della carrozzeria, dall'uscita dell'aria condizionata, dal vetro del veicolo influenzato dalla radiazione solare e dal design dell'intera carrozzeria, combinato con l'impianto di climatizzazione, viene considerato l'impatto sul comfort degli occupanti.
Quando si guida un veicolo, gli utenti non dovrebbero solo provare la sensazione di guida portata dalla forte potenza erogata dal veicolo, ma anche il comfort dell'ambiente dell'abitacolo è una parte importante.
Controllo di regolazione della temperatura di funzionamento della batteria di alimentazione
La batteria nell'uso del processo incontrerà molti problemi, soprattutto nella temperatura della batteria, la batteria al litio in ambienti a temperature estremamente basse l'attenuazione della potenza è grave, in ambienti ad alta temperatura è soggetta a rischi per la sicurezza, l'uso di batterie in condizioni estreme È molto probabile che le custodie danneggino la batteria, riducendone quindi le prestazioni e la durata.
Lo scopo principale della gestione termica è far sì che la batteria funzioni sempre entro l'intervallo di temperatura appropriato per mantenere le migliori condizioni di funzionamento della batteria. Il sistema di gestione termica della batteria comprende principalmente tre funzioni: dissipazione del calore, preriscaldamento ed equalizzazione della temperatura. La dissipazione del calore e il preriscaldamento vengono regolati principalmente per il possibile impatto della temperatura dell'ambiente esterno sulla batteria. L'equalizzazione della temperatura viene utilizzata per ridurre la differenza di temperatura all'interno del pacco batteria e prevenire il rapido decadimento causato dal surriscaldamento di una determinata parte della batteria.
I sistemi di gestione termica delle batterie utilizzati nei veicoli elettrici oggi sul mercato si dividono principalmente in due categorie: raffreddati ad aria e raffreddati a liquido.
Il principio dellsistema di gestione termica raffreddato ad aria è più simile al principio di dissipazione del calore del computer, una ventola di raffreddamento è installata in una sezione del pacco batteria e l'altra estremità ha uno sfiato, che accelera il flusso d'aria tra le batterie attraverso il lavoro della ventola, in modo da per eliminare il calore emesso dalla batteria quando è in funzione.
Per dirla senza mezzi termini, il raffreddamento ad aria consiste nell'aggiungere una ventola sul lato del pacco batteria e raffreddare il pacco batteria soffiando sulla ventola, ma il vento soffiato dalla ventola sarà influenzato da fattori esterni e dall'efficienza del raffreddamento ad aria verrà ridotto quando la temperatura esterna sarà più alta. Proprio come soffiare su un ventilatore non ti rende più fresco in una giornata calda. Il vantaggio del raffreddamento ad aria è la struttura semplice e il basso costo.
Il raffreddamento a liquido rimuove il calore generato dalla batteria durante il lavoro attraverso il liquido di raffreddamento nella tubazione del liquido di raffreddamento all'interno del pacco batteria per ottenere l'effetto di ridurre la temperatura della batteria. Dall'effetto dell'uso effettivo, il mezzo liquido ha un elevato coefficiente di trasferimento del calore, una grande capacità termica e una velocità di raffreddamento più rapida e Xiaopeng G3 utilizza un sistema di raffreddamento a liquido con una maggiore efficienza di raffreddamento.
In termini semplici, il principio del raffreddamento a liquido consiste nel disporre un tubo dell'acqua nel pacco batteria. Quando la temperatura della batteria è troppo elevata, viene versata acqua fredda nel tubo dell'acqua e il calore viene portato via dall'acqua fredda per raffreddarsi. Se la temperatura del pacco batteria è troppo bassa, è necessario riscaldarlo.
Quando il veicolo viene guidato energicamente o caricato rapidamente, durante la carica e lo scaricamento della batteria viene generata una grande quantità di calore. Quando la temperatura della batteria è troppo alta, accendere il compressore e il refrigerante a bassa temperatura scorre attraverso il liquido refrigerante nel tubo di raffreddamento dello scambiatore di calore della batteria. Il liquido di raffreddamento a bassa temperatura scorre nel pacco batteria per eliminare il calore, in modo che la batteria possa mantenere il miglior intervallo di temperatura, il che migliora notevolmente la sicurezza e l'affidabilità della batteria durante l'uso dell'auto e riduce il tempo di ricarica.
In inverno estremamente freddo, a causa della bassa temperatura, l'attività delle batterie al litio è ridotta, le prestazioni della batteria sono notevolmente ridotte e la batteria non può essere scaricata ad alta potenza o ricaricata rapidamente. A questo punto, accendere lo scaldabagno per riscaldare il liquido di raffreddamento nel circuito della batteria e il liquido di raffreddamento ad alta temperatura riscalderà la batteria. Garantisce che il veicolo possa anche avere capacità di ricarica rapida e lunga autonomia in ambienti a bassa temperatura.
Controllo elettronico dell'azionamento elettrico e parti elettriche ad alta potenza che raffreddano la dissipazione del calore
I nuovi veicoli energetici hanno raggiunto funzioni di elettrificazione complete e il sistema di alimentazione del carburante è stato trasformato in un sistema di alimentazione elettrica. La batteria di alimentazione emette fino aVoltaggio 370 V CC per fornire energia, raffreddamento e riscaldamento al veicolo e fornire alimentazione a vari componenti elettrici dell'auto. Durante la guida del veicolo, i componenti elettrici ad alta potenza (come motori, DCDC, controller del motore, ecc.) genereranno molto calore. L'elevata temperatura degli apparecchi elettrici può causare guasti al veicolo, limitazioni di potenza e persino rischi per la sicurezza. La gestione termica del veicolo deve dissipare il calore generato in tempo per garantire che i componenti elettrici ad alta potenza del veicolo si trovino nell'intervallo di temperature di lavoro sicure.
Il sistema di controllo elettronico dell'azionamento elettrico G3 adotta la dissipazione del calore con raffreddamento a liquido per la gestione termica. Il liquido refrigerante nella tubazione del sistema di azionamento della pompa elettronica scorre attraverso il motore e altri dispositivi di riscaldamento per portare via il calore delle parti elettriche, quindi scorre attraverso il radiatore sulla griglia di aspirazione anteriore del veicolo e la ventola elettronica viene accesa per raffreddare il liquido di raffreddamento ad alta temperatura.
Alcune riflessioni sullo sviluppo futuro del settore della gestione termica
Basso consumo energetico:
Al fine di ridurre il grande consumo energetico causato dall'aria condizionata, l'aria condizionata a pompa di calore ha gradualmente ricevuto grande attenzione. Sebbene il sistema generale a pompa di calore (che utilizza R134a come refrigerante) presenti alcune limitazioni nell'ambiente utilizzato, come temperature estremamente basse (inferiori a -10° C) non può funzionare, la refrigerazione in ambienti ad alta temperatura non è diversa dal normale condizionamento dell'aria dei veicoli elettrici. Tuttavia, nella maggior parte della Cina, la stagione primaverile e autunnale (temperatura ambiente) può ridurre efficacemente il consumo energetico dell’aria condizionata e il rapporto di efficienza energetica è da 2 a 3 volte quello dei riscaldatori elettrici.
Basso rumore:
Dopo che il veicolo elettrico non ha la fonte di rumore del motore, il rumore generato dal funzionamentoil compressoree la ventola elettronica frontale quando il condizionatore d'aria è acceso per la refrigerazione è facile da lamentare da parte degli utenti. I ventilatori elettronici efficienti e silenziosi e i compressori di grande cilindrata contribuiscono a ridurre il rumore causato dal funzionamento aumentando al tempo stesso la capacità di raffreddamento
Basso costo:
I metodi di raffreddamento e riscaldamento del sistema di gestione termica utilizzano principalmente il sistema di raffreddamento a liquido e la richiesta di calore del riscaldamento della batteria e del riscaldamento dell'aria condizionata in ambienti a bassa temperatura è molto elevata. La soluzione attuale è quella di aumentare il riscaldatore elettrico per aumentare la produzione di calore, il che comporta costi elevati dei componenti e un elevato consumo di energia. Se ci fosse una svolta nella tecnologia delle batterie per risolvere o ridurre i rigidi requisiti di temperatura delle batterie, ciò comporterebbe una grande ottimizzazione nella progettazione e nei costi dei sistemi di gestione termica. L'uso efficiente del calore di scarto generato dal motore durante il funzionamento del veicolo aiuterà anche a ridurre il consumo energetico del sistema di gestione termica. Ciò si traduce in una riduzione della capacità della batteria, un miglioramento dell’autonomia di guida e una riduzione del costo del veicolo.
Intelligente:
Un elevato grado di elettrificazione è la tendenza allo sviluppo dei veicoli elettrici e i condizionatori d'aria tradizionali si limitano solo alle funzioni di refrigerazione e riscaldamento per svilupparsi in modo intelligente. L'aria condizionata può essere ulteriormente migliorata grazie al supporto dei Big Data in base alle abitudini dell'utente in auto, come ad esempio un'auto familiare, la temperatura dell'aria condizionata può essere adattata in modo intelligente a persone diverse dopo che salgono in macchina. Accendere l'aria condizionata prima di uscire in modo che la temperatura nell'auto raggiunga una temperatura confortevole. L'uscita dell'aria elettrica intelligente può regolare automaticamente la direzione dell'uscita dell'aria in base al numero di persone nell'auto, alla posizione e alle dimensioni del corpo.
Orario di pubblicazione: 20 ottobre 2023