از سال 2014، صنعت خودروهای الکتریکی به تدریج داغ شده است. در این میان، مدیریت حرارتی خودروهای الکتریکی به تدریج داغ شده است. زیرا برد خودروهای الکتریکی نه تنها به چگالی انرژی باتری، بلکه به فناوری سیستم مدیریت حرارتی خودرو نیز بستگی دارد. سیستم مدیریت حرارتی باتری نیز داردتجربه کردنفرآیندی را از ابتدا، از غفلت تا توجه انجام داد.
بنابراین امروز، بیایید در مورد آن صحبت کنیممدیریت حرارتی خودروهای الکتریکی، چه چیزی را مدیریت می کنند؟
شباهت ها و تفاوت های بین مدیریت حرارتی خودروهای الکتریکی و مدیریت حرارتی خودروهای سنتی
این نکته در وهله اول قرار می گیرد زیرا پس از ورود صنعت خودرو به عصر جدید انرژی، دامنه، روش های اجرا و اجزای مدیریت حرارتی به شدت تغییر کرده است.
در اینجا نیازی به گفتن بیشتر در مورد معماری مدیریت حرارتی خودروهای سوخت سنتی نیست و خوانندگان حرفه ای کاملاً واضح بوده اند که مدیریت حرارتی سنتی عمدتاً شاملسیستم مدیریت حرارتی تهویه مطبوع و زیرسیستم مدیریت حرارتی پیشرانه.
معماری مدیریت حرارتی خودروهای الکتریکی مبتنی بر معماری مدیریت حرارتی خودروهای سوختی است و سیستم مدیریت حرارتی الکترونیکی موتور الکتریکی و سیستم مدیریت حرارتی باتری را اضافه می‌کند، برخلاف خودروهای سوختی، خودروهای الکتریکی به تغییرات دما حساس‌تر هستند، دما یک کلید است. عاملی برای تعیین ایمنی، عملکرد و عمر آن، مدیریت حرارتی وسیله ای ضروری برای حفظ محدوده دما و یکنواختی مناسب است. بنابراین، سیستم مدیریت حرارتی باتری بسیار حیاتی است، و مدیریت حرارتی باتری (اتلاف گرما / هدایت گرما / عایق حرارت) به طور مستقیم با ایمنی باتری و ثبات قدرت پس از استفاده طولانی مدت مرتبط است.
بنابراین، از نظر جزئیات، عمدتاً تفاوت های زیر وجود دارد.
منابع حرارتی مختلف تهویه مطبوع
سیستم تهویه مطبوع کامیون سوخت سنتی عمدتاً از کمپرسور، کندانسور، شیر انبساط، اواپراتور، خط لوله و غیره تشکیل شده است.اجزاء
هنگام خنک شدن، مبرد (مبرد) توسط کمپرسور انجام می شود و گرمای داخل ماشین برای کاهش دما که اصل تبرید است، حذف می شود. چونکار کمپرسور باید توسط موتور رانده شود، فرآیند تبرید باعث افزایش بار موتور می شود و به همین دلیل است که می گوییم تهویه مطبوع تابستانی روغن بیشتری دارد.
در حال حاضر، تقریباً تمام سوخت خودروهای گرمایشی، استفاده از گرمای مایع خنک‌کننده موتور است - مقدار زیادی گرمای اتلاف تولید شده توسط موتور می‌تواند برای گرم کردن تهویه مطبوع استفاده شود. مایع خنک کننده از طریق مبدل حرارتی (همچنین به عنوان مخزن آب شناخته می شود) در سیستم هوای گرم جریان می یابد و هوایی که توسط دمنده منتقل می شود با خنک کننده موتور مبادله گرما می شود و هوا گرم می شود و سپس به داخل خودرو ارسال می شود.
این در حالی است که در محیط سرد موتور برای بالا بردن دمای آب به دمای مناسب نیاز به مدت طولانی کارکردن دارد و کاربر باید سرما را برای مدت طولانی در خودرو تحمل کند.
گرمایش وسایل نقلیه با انرژی جدید عمدتاً متکی به بخاری های برقی است، بخاری های برقی دارای بخاری بادی و آبگرمکن هستند. اصل بخاری هوا شبیه به سشوار است که مستقیماً هوای گردشی را از طریق صفحه گرمایش گرم می کند و در نتیجه هوای گرم را به ماشین می دهد. مزیت بخاری باد این است که زمان گرمایش سریع است، نسبت راندمان انرژی کمی بالاتر است و دمای گرمایش بالا است. نقطه ضعف آن این است که باد گرما به طور خاص خشک است که احساس خشکی را برای بدن انسان به ارمغان می آورد. اصل آبگرمکن مشابه آبگرمکن برقی است که مایع خنک کننده را از طریق ورق گرمایش گرم می کند و خنک کننده با دمای بالا از طریق هسته هوای گرم جریان می یابد و سپس هوای در گردش را گرم می کند تا گرمایش داخلی حاصل شود. زمان گرمایش آبگرمکن کمی بیشتر از بخاری هوا است، اما همچنین بسیار سریعتر از وسیله نقلیه سوخت است و لوله آب در محیط دمای پایین اتلاف گرما دارد و راندمان انرژی کمی کمتر است. . Xiaopeng G3 از آبگرمکن ذکر شده در بالا استفاده می کند.
چه گرمایش بادی باشد و چه گرمایش آب، برای وسایل نقلیه الکتریکی، باتری های برق برای تامین برق مورد نیاز است و بیشتر برق در مصرف می شود.گرمایش تهویه مطبوع در محیط های با دمای پایین این منجر به کاهش برد رانندگی وسایل نقلیه الکتریکی در محیط های با دمای پایین می شود.
مقایسه کنیداد با مشکل کندی سرعت گرمایش خودروهای سوخت‌رسان در محیط‌های با دمای پایین، استفاده از گرمایش الکتریکی برای وسایل نقلیه الکتریکی می‌تواند زمان گرمایش را تا حد زیادی کوتاه کند.
مدیریت حرارتی باتری های قدرت
در مقایسه با مدیریت حرارتی موتور وسایل نقلیه سوختی، الزامات مدیریت حرارتی سیستم قدرت خودروهای الکتریکی دقیق تر است.
از آنجایی که بهترین محدوده دمای کاری باتری بسیار کوچک است، دمای باتری معمولاً بین 15 تا 40 است.° ج. با این حال، دمای محیطی که معمولاً توسط وسایل نقلیه استفاده می شود -30 تا 40 است° C، و شرایط رانندگی کاربران واقعی پیچیده است. کنترل مدیریت حرارتی باید به طور موثر شرایط رانندگی وسایل نقلیه و وضعیت باتری ها را شناسایی و تعیین کند و کنترل دمای مطلوب را انجام دهد و برای دستیابی به تعادل بین مصرف انرژی، عملکرد خودرو، عملکرد باتری و راحتی تلاش کند.
به منظور کاهش اضطراب برد، ظرفیت باتری وسایل نقلیه الکتریکی بزرگتر و بزرگتر می شود و چگالی انرژی بالاتر و بالاتر می رود. در عین حال باید تضاد زمان انتظار شارژ بیش از حد برای کاربران را حل کرد و شارژ سریع و شارژ فوق سریع به وجود آمد.
از نظر مدیریت حرارتی، شارژ سریع جریان بالا باعث تولید گرمای بیشتر و مصرف انرژی بیشتر باتری می شود. هنگامی که دمای باتری در طول شارژ بسیار بالا می‌رود، نه تنها ممکن است خطرات ایمنی را به همراه داشته باشد، بلکه منجر به مشکلاتی مانند کاهش کارایی باتری و تسریع کاهش عمر باتری شود. طراحی ازسیستم مدیریت حرارتییک آزمایش شدید است
مدیریت حرارتی خودروهای الکتریکی
تنظیم راحتی کابین سرنشین
محیط حرارتی داخل خودرو به طور مستقیم بر راحتی سرنشینان تأثیر می گذارد. در ترکیب با مدل حسی بدن انسان، مطالعه جریان و انتقال حرارت در کابین وسیله مهمی برای بهبود راحتی خودرو و بهبود عملکرد خودرو است. از طراحی ساختار بدنه، از خروجی تهویه مطبوع، شیشه خودرو متاثر از تابش نور خورشید و طراحی کل بدنه، همراه با سیستم تهویه مطبوع، تاثیر بر راحتی سرنشینان در نظر گرفته شده است.
هنگام رانندگی یک وسیله نقلیه، کاربران نه تنها باید احساس رانندگی ناشی از قدرت خروجی قوی وسیله نقلیه را تجربه کنند، بلکه راحتی محیط کابین نیز بخش مهمی است.
کنترل تنظیم دمای کارکرد باتری برق
باتری در استفاده از فرآیند با مشکلات زیادی روبرو می شود، به خصوص در دمای باتری، باتری لیتیومی در محیط دمای بسیار پایین تضعیف برق جدی است، در محیط دمای بالا مستعد خطرات ایمنی است، استفاده از باتری ها در حالت شدید کیس‌ها به احتمال زیاد به باتری آسیب می‌رسانند و در نتیجه عملکرد و عمر باتری را کاهش می‌دهند.
هدف اصلی مدیریت حرارتی این است که بسته باتری همیشه در محدوده دمایی مناسب کار کند تا بهترین شرایط کاری بسته باتری حفظ شود. سیستم مدیریت حرارتی باتری عمدتاً شامل سه عملکرد است: اتلاف گرما، پیش گرم کردن و یکسان سازی دما. اتلاف گرما و پیش گرمایش عمدتاً برای تأثیر احتمالی دمای محیط خارجی بر روی باتری تنظیم می شود. یکسان سازی دما برای کاهش اختلاف دما در بسته باتری و جلوگیری از پوسیدگی سریع ناشی از گرم شدن بیش از حد قسمت خاصی از باتری استفاده می شود.
سیستم های مدیریت حرارتی باتری مورد استفاده در خودروهای الکتریکی در حال حاضر در بازار به طور عمده به دو دسته تقسیم می شوند: هوا خنک و خنک کننده مایع.
اصل ازسیستم مدیریت حرارتی هوا خنک بیشتر شبیه اصل اتلاف حرارت کامپیوتر است، یک فن خنک کننده در یک قسمت بسته باتری نصب شده است و انتهای دیگر دارای یک دریچه است که جریان هوا را بین باتری ها از طریق کار فن تسریع می کند، به طوری که برای از بین بردن گرمای ساطع شده از باتری در هنگام کار.
به بیان صریح، خنک کننده هوا به این صورت است که یک فن در کنار بسته باتری اضافه کنید و بسته باتری را با دمیدن فن خنک کنید، اما باد وزیده توسط فن تحت تأثیر عوامل خارجی و راندمان خنک کننده هوا قرار می گیرد. هنگامی که دمای بیرون بالاتر باشد کاهش می یابد. درست مثل دمیدن پنکه در یک روز گرم شما را خنک تر نمی کند. مزیت خنک کننده هوا ساختار ساده و هزینه کم است.
خنک کننده مایع گرمای تولید شده توسط باتری را در حین کار از طریق مایع خنک کننده در خط لوله خنک کننده داخل بسته باتری می گیرد تا به اثر کاهش دمای باتری دست یابد. از اثر استفاده واقعی، محیط مایع دارای ضریب انتقال حرارت بالا، ظرفیت حرارتی زیاد و سرعت خنک‌کننده سریعتر است و Xiaopeng G3 از سیستم خنک‌کننده مایع با راندمان خنک‌کننده بالاتر استفاده می‌کند.
به عبارت ساده، اصل خنک کننده مایع قرار دادن یک لوله آب در بسته باتری است. هنگامی که دمای بسته باتری بیش از حد بالا است، آب سرد به لوله آب ریخته می شود و گرما توسط آب سرد گرفته می شود تا خنک شود. اگر دمای بسته باتری خیلی کم است، باید گرم شود.
هنگامی که وسیله نقلیه با قدرت رانندگی می شود یا به سرعت شارژ می شود، مقدار زیادی گرما در هنگام شارژ و تخلیه باتری تولید می شود. هنگامی که دمای باتری بیش از حد بالا است، کمپرسور را روشن کنید، و مبرد دمای پایین از طریق مایع خنک کننده در لوله خنک کننده مبدل حرارتی باتری جریان می یابد. خنک کننده با دمای پایین برای از بین بردن گرما به بسته باتری جریان می یابد، به طوری که باتری می تواند بهترین محدوده دما را حفظ کند، که ایمنی و قابلیت اطمینان باتری را در طول استفاده از خودرو تا حد زیادی بهبود می بخشد و زمان شارژ را کوتاه می کند.
در زمستان بسیار سرد، به دلیل دمای پایین، فعالیت باتری‌های لیتیومی کاهش می‌یابد، عملکرد باتری به شدت کاهش می‌یابد و باتری نمی‌تواند شارژ پرقدرت یا شارژ سریع باشد. در این زمان آبگرمکن را روشن کنید تا مایع خنک کننده در مدار باتری گرم شود و خنک کننده با دمای بالا باتری را گرم می کند. این تضمین می کند که وسیله نقلیه می تواند قابلیت شارژ سریع و محدوده رانندگی طولانی در محیط دمای پایین را نیز داشته باشد.
کنترل الکترونیکی درایو الکتریکی و اتلاف حرارت خنک کننده قطعات الکتریکی با قدرت بالا
وسایل نقلیه جدید انرژی به عملکردهای الکتریکی جامع دست یافته اند و سیستم قدرت سوخت به یک سیستم قدرت الکتریکی تغییر یافته است. خروجی باتری تاولتاژ 370 ولت DC برای تامین برق، سرمایش و گرمایش خودرو و تامین برق قطعات مختلف الکتریکی روی خودرو. در طول رانندگی وسیله نقلیه، اجزای الکتریکی پرقدرت (مانند موتورها، DCDC، کنترل‌کننده‌های موتور و غیره) گرمای زیادی تولید می‌کنند. دمای بالای وسایل برقی ممکن است باعث خرابی خودرو، محدودیت برق و حتی خطرات ایمنی شود. مدیریت حرارتی خودرو باید گرمای تولید شده را به موقع دفع کند تا اطمینان حاصل شود که اجزای الکتریکی پرقدرت خودرو در محدوده دمای کار ایمن قرار دارند.
سیستم کنترل الکترونیکی درایو الکتریکی G3 از اتلاف گرمای خنک کننده مایع برای مدیریت حرارتی استفاده می کند. مایع خنک کننده در خط لوله سیستم محرک پمپ الکترونیکی از طریق موتور و سایر وسایل گرمایشی جریان می یابد تا گرمای قطعات الکتریکی را از بین ببرد و سپس از طریق رادیاتور در مشبک ورودی جلوی خودرو جریان می یابد و فن الکترونیکی روشن می شود. خنک کننده با دمای بالا را خنک کنید.
برخی از افکار در مورد توسعه آینده صنعت مدیریت حرارتی
مصرف کم انرژی:
به منظور کاهش مصرف برق زیاد ناشی از تهویه مطبوع، تهویه مطبوع پمپ حرارتی به تدریج مورد توجه قرار گرفته است. اگرچه سیستم پمپ حرارتی عمومی (با استفاده از R134a به عنوان مبرد) دارای محدودیت های خاصی در محیط مورد استفاده است، مانند دمای بسیار پایین (زیر 10-).° ج) نمی تواند کار کند، تبرید در محیط دمای بالا هیچ تفاوتی با تهویه مطبوع وسایل نقلیه الکتریکی معمولی ندارد. با این حال، در اکثر مناطق چین، فصل بهار و پاییز (دمای محیط) می تواند به طور موثر مصرف انرژی تهویه مطبوع را کاهش دهد و نسبت بهره وری انرژی 2 تا 3 برابر بخاری های برقی است.
صدای کم:
پس از اینکه وسیله نقلیه الکتریکی منبع نویز موتور را نداشت، صدای تولید شده در اثر کارکردکمپرسورو فن الکترونیکی جلویی که تهویه مطبوع برای یخچال روشن می شود به راحتی مورد شکایت کاربران قرار می گیرد. فن های الکترونیکی کارآمد و بی صدا و کمپرسورهای با جابجایی بزرگ به کاهش نویز ناشی از کار کمک می کنند و در عین حال ظرفیت خنک کننده را افزایش می دهند.
هزینه کم:
روش های سرمایش و گرمایش سیستم مدیریت حرارتی بیشتر از سیستم خنک کننده مایع استفاده می کنند و تقاضای گرمایی گرمایش باتری و گرمایش تهویه مطبوع در محیط دمای پایین بسیار زیاد است. راه حل فعلی افزایش بخاری برقی برای افزایش تولید گرما است که هزینه قطعات و مصرف انرژی بالا را به همراه دارد. اگر پیشرفتی در فناوری باتری برای حل یا کاهش دمای سخت باتری ها ایجاد شود، بهینه سازی زیادی در طراحی و هزینه سیستم های مدیریت حرارتی به همراه خواهد داشت. استفاده بهینه از گرمای اتلاف تولید شده توسط موتور در حین کارکرد خودرو نیز به کاهش مصرف انرژی سیستم مدیریت حرارتی کمک می کند. ترجمه شده کاهش ظرفیت باتری، بهبود برد رانندگی و کاهش هزینه خودرو است.
هوشمند:
درجه بالایی از برقی‌سازی روند توسعه وسایل نقلیه الکتریکی است و سیستم‌های تهویه مطبوع سنتی فقط به عملکردهای تبرید و گرمایش برای توسعه هوشمند محدود می‌شوند. تهویه مطبوع را می توان بر اساس عادات خودروی کاربر، مانند خودروی خانوادگی، به پشتیبانی از داده های بزرگ ارتقا داد، دمای تهویه مطبوع را می توان به طور هوشمندانه برای افراد مختلف پس از سوار شدن به ماشین تطبیق داد. قبل از بیرون رفتن تهویه هوا را روشن کنید تا دمای ماشین به دمای مطلوب برسد. خروجی هوای برقی هوشمند می تواند به طور خودکار جهت خروجی هوا را با توجه به تعداد افراد داخل خودرو، موقعیت و اندازه بدنه تنظیم کند.
زمان ارسال: اکتبر 20-2023