Dal 2014, il settore dei veicoli elettrici è diventato progressivamente più in voga. Tra questi, la gestione termica dei veicoli elettrici è diventata sempre più importante. L'autonomia dei veicoli elettrici dipende non solo dalla densità energetica della batteria, ma anche dalla tecnologia del sistema di gestione termica del veicolo. Anche il sistema di gestione termica della batteria è stato...esperienzaha 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 dei veicoli elettrici e la gestione termica dei veicoli tradizionali
Questo punto è 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 dire altro sull'architettura di gestione termica dei veicoli a carburante tradizionale qui, e i lettori professionisti sono stati molto chiari sul fatto che la gestione termica tradizionale include principalmentesistema 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 su quella dei veicoli a carburante e integra il sistema di gestione termica elettronico 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 per determinarne la sicurezza, le prestazioni e la durata. La gestione termica è un mezzo necessario per mantenere un intervallo di temperatura appropriato e l'uniformità. Pertanto, il sistema di gestione termica della batteria è particolarmente critico e la gestione termica della batteria (dissipazione/conduzione del calore/isolamento termico) è direttamente correlata alla sicurezza della batteria e alla costanza della potenza dopo un utilizzo prolungato.
Quindi, in termini di dettagli, le differenze sono principalmente le seguenti.
Diverse fonti di calore dell'aria condizionata
Il sistema di aria condizionata di un camion tradizionale per il trasporto 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. Poichéil lavoro del compressore deve essere azionato dal motore, il processo di refrigerazione aumenterà il carico del motore, ed è per questo che diciamo che l'aria condizionata estiva costa più petrolio.
Attualmente, quasi tutto il riscaldamento dei veicoli a combustibile sfrutta 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 dalla ventola scambia calore con il liquido di raffreddamento del motore, riscaldandosi e quindi immettendosi nell'abitacolo.
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 il freddo per molto tempo in auto.
Il riscaldamento dei veicoli a nuova energia si basa principalmente su riscaldatori elettrici, i riscaldatori elettrici sono dotati di riscaldatori eolici e scaldabagni. Il principio del riscaldatore ad 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, l'indice di efficienza energetica è leggermente superiore e la temperatura di riscaldamento è elevata. Lo svantaggio è che il vento di riscaldamento è particolarmente secco, il che provoca una sensazione di secchezza al corpo umano. Il principio dello scaldabagno è simile a quello dello scaldabagno elettrico, che riscalda il liquido di raffreddamento attraverso la piastra riscaldante; il liquido di raffreddamento ad alta temperatura scorre attraverso il nucleo di aria calda e quindi riscalda l'aria circolante per ottenere il riscaldamento dell'abitacolo. Il tempo di riscaldamento dello scaldabagno è leggermente più lungo di quello del riscaldatore ad aria, ma è anche molto più rapido di quello del veicolo a carburante; inoltre, il tubo dell'acqua perde calore in ambienti 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 di alimentazione per fornire elettricità e la maggior parte dell'elettricità viene consumata inaria condizionata riscaldamento in ambienti a bassa temperatura. Ciò si traduce in una riduzione dell'autonomia di guida dei veicoli elettrici in ambienti a bassa temperatura.
Confrontaed con il problema della lenta 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 piccolo, 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 reali sono complesse. Il controllo della gestione termica deve identificare e determinare efficacemente le condizioni di guida dei veicoli e lo stato delle batterie, nonché effettuare un controllo ottimale della temperatura e cercare di raggiungere un equilibrio tra consumo energetico, prestazioni del veicolo, prestazioni della batteria e comfort.
Per alleviare l'ansia da autonomia, la capacità delle batterie dei veicoli elettrici sta diventando sempre più grande e la densità energetica sta diventando sempre più elevata. Allo stesso tempo, è necessario risolvere la contraddizione dei tempi di attesa per la ricarica troppo lunghi per gli utenti e sono nate la ricarica rapida e la ricarica super rapida.
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 della batteria troppo elevata durante la ricarica può non solo causare rischi per la sicurezza, ma anche portare a problemi come la riduzione dell'efficienza della batteria e il decadimento accelerato della sua durata.sistema di gestione termicaè una prova severa.
Gestione termica dei veicoli elettrici
Regolazione del comfort dell'abitacolo
L'ambiente termico interno di un veicolo influisce direttamente sul comfort degli occupanti. In combinazione con il modello sensoriale del corpo umano, lo studio del flusso e del trasferimento di calore in cabina è un mezzo importante per migliorare il comfort e le prestazioni del veicolo. L'impatto sul comfort degli occupanti viene considerato a partire dalla progettazione della struttura della carrozzeria, dalla bocchetta dell'aria condizionata, dai vetri del veicolo esposti alla radiazione solare e dal design complessivo della carrozzeria, in combinazione con il sistema di climatizzazione.
Quando si guida un veicolo, gli utenti non dovrebbero solo provare la sensazione di guida offerta dalla potente potenza del veicolo, ma anche il comfort dell'abitacolo è un aspetto importante.
Controllo della regolazione della temperatura di funzionamento della batteria di alimentazione
L'uso della batteria in questo processo può presentare molti problemi, in particolare per quanto riguarda la temperatura della batteria. La batteria al litio in ambienti con temperature estremamente basse subisce gravi perdite di potenza, mentre in ambienti con temperature elevate è soggetta a rischi per la sicurezza. L'uso di batterie in casi estremi può molto probabilmente danneggiarle, riducendone le prestazioni e la durata.
Lo scopo principale della gestione termica è far sì che il pacco batteria funzioni sempre entro l'intervallo di temperatura appropriato per mantenerne le migliori condizioni operative. 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 in base al 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 attualmente in commercio si dividono principalmente in due categorie: raffreddati ad aria e raffreddati a liquido.
Il principio delsistema 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 una presa d'aria, che accelera il flusso d'aria tra le batterie attraverso il lavoro della ventola, in modo da 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 raffreddarlo tramite la ventola, ma il vento generato dalla ventola sarà influenzato da fattori esterni e l'efficienza del raffreddamento ad aria si ridurrà quando la temperatura esterna è più elevata. Proprio come usare una ventola non fa sentire più fresco in una giornata calda. Il vantaggio del raffreddamento ad aria è la struttura semplice e il basso costo.
Il raffreddamento a liquido dissipa il calore generato dalla batteria durante il funzionamento attraverso il liquido refrigerante presente nella tubazione all'interno del pacco batteria, riducendone la temperatura. In termini di utilizzo effettivo, il liquido presenta un elevato coefficiente di trasferimento del calore, un'elevata capacità termica e una maggiore velocità di raffreddamento. Xiaopeng G3 utilizza un sistema di raffreddamento a liquido con una maggiore efficienza.
In parole povere, il principio del raffreddamento a liquido consiste nel disporre un tubo dell'acqua nel pacco batteria. Quando la temperatura del pacco batteria è troppo alta, viene versata acqua fredda nel tubo e il calore viene dissipato dall'acqua fredda per raffreddare. Se la temperatura del pacco batteria è troppo bassa, è necessario riscaldarlo.
Quando il veicolo viene guidato energicamente o ricaricato rapidamente, viene generata una grande quantità di calore durante la carica e la scarica della batteria. Quando la temperatura della batteria è troppo elevata, si attiva il compressore e il refrigerante a bassa temperatura scorre attraverso il liquido di raffreddamento nel tubo di raffreddamento dello scambiatore di calore della batteria. Il refrigerante a bassa temperatura fluisce nel pacco batteria per dissipare 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 del veicolo e riduce i tempi di ricarica.
Durante l'inverno estremamente freddo, a causa delle basse temperature, l'attività delle batterie al litio si riduce, le prestazioni della batteria si riducono notevolmente e la batteria non può essere scaricata ad alta potenza o ricaricata rapidamente. In questo caso, accendere lo scaldabagno per riscaldare il liquido di raffreddamento nel circuito della batteria; il liquido di raffreddamento ad alta temperatura riscalda la batteria. Ciò garantisce al veicolo una capacità di ricarica rapida e un'ampia autonomia di guida anche in ambienti a basse temperature.
Controllo elettronico dell'azionamento elettrico e dissipazione del calore di raffreddamento delle parti elettriche ad alta potenza
I veicoli a nuova energia hanno raggiunto funzioni di elettrificazione complete e il sistema di alimentazione a combustibile è stato sostituito da un sistema di alimentazione elettrica. La batteria di alimentazione eroga fino aTensione CC 370 V per fornire energia, raffreddamento e riscaldamento al veicolo e alimentare vari componenti elettrici dell'auto. Durante la guida del veicolo, i componenti elettrici ad alta potenza (come motori, DCDC, controller motore, ecc.) generano molto calore. L'elevata temperatura degli elettrodomestici 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 siano nell'intervallo di temperatura di esercizio sicuro.
Il sistema di controllo elettronico dell'azionamento elettrico G3 adotta la dissipazione del calore tramite raffreddamento a liquido per la gestione termica. Il liquido di raffreddamento nel sistema di azionamento elettronico della pompa scorre attraverso il motore e altri dispositivi di riscaldamento per dissipare il calore delle parti elettriche, quindi scorre attraverso il radiatore nella griglia di aspirazione anteriore del veicolo, dove la ventola elettronica viene attivata per raffreddare il liquido di raffreddamento ad alta temperatura.
Alcune riflessioni sullo sviluppo futuro del settore della gestione termica
Basso consumo energetico:
Per ridurre l'elevato consumo energetico dovuto all'aria condizionata, la climatizzazione a pompa di calore ha gradualmente ricevuto grande attenzione. Sebbene il sistema a pompa di calore generale (che utilizza R134a come refrigerante) presenti alcune limitazioni nell'ambiente di utilizzo, come temperature estremamente basse (inferiori a -10°C),° 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 del condizionamento dell'aria, e il rapporto di efficienza energetica è da 2 a 3 volte superiore a quello dei riscaldatori elettrici.
Basso rumore:
Dopo che il veicolo elettrico non ha più la fonte di rumore del motore, il rumore generato dal funzionamento diil compressoree la ventola elettronica frontale, quando il condizionatore è acceso per la refrigerazione, è facile da criticare da parte degli utenti. Le ventole elettroniche efficienti e silenziose e i compressori di grande cilindrata contribuiscono a ridurre il rumore causato dal funzionamento, aumentando al contempo la capacità di raffreddamento.
Basso costo:
I metodi di raffreddamento e riscaldamento del sistema di gestione termica utilizzano principalmente sistemi di raffreddamento a liquido, e il fabbisogno termico del riscaldamento della batteria e del riscaldamento dell'aria condizionata in ambienti a bassa temperatura è molto elevato. La soluzione attuale consiste nell'aumentare il riscaldatore elettrico per aumentare la produzione di calore, il che comporta costi elevati per i componenti e un elevato consumo energetico. Se si verificasse una svolta nella tecnologia delle batterie per risolvere o ridurre i rigidi requisiti di temperatura delle batterie, si otterrebbe una notevole 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 contribuirebbe anche a ridurre il consumo energetico del sistema di gestione termica. Ciò si tradurrebbe in una riduzione della capacità della batteria, un miglioramento dell'autonomia di guida e una riduzione dei costi del veicolo.
Intelligente:
Un elevato grado di elettrificazione è la tendenza di sviluppo dei veicoli elettrici, e i condizionatori tradizionali si limitano alle funzioni di refrigerazione e riscaldamento per sviluppare soluzioni intelligenti. L'aria condizionata può essere ulteriormente migliorata per supportare i big data in base alle abitudini di guida degli utenti, come nel caso di un'auto familiare, e la temperatura dell'aria condizionata può essere adattata in modo intelligente a diverse persone una volta saliti a bordo. Accendere l'aria condizionata prima di uscire in modo che la temperatura in auto raggiunga una temperatura confortevole. La bocchetta elettrica intelligente può regolare automaticamente la direzione dell'aria in base al numero di persone a bordo, alla posizione e alle dimensioni del corpo.
Data di pubblicazione: 20-10-2023