از سال ۲۰۱۴، صنعت خودروهای الکتریکی به تدریج داغ شده است. در میان آنها، 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 ...تجربهفرآیندی را از صفر، از غفلت تا توجه، آغاز کرد.
بنابراین امروز، بیایید در موردمدیریت حرارتی خودروهای برقی، آنها چه چیزی را مدیریت می‌کنند؟
شباهت‌ها و تفاوت‌های بین مدیریت حرارتی خودروهای برقی و مدیریت حرارتی خودروهای سنتی
این نکته در وهله اول قرار می‌گیرد زیرا پس از ورود صنعت خودرو به عصر انرژی‌های نو، دامنه، روش‌های پیاده‌سازی و اجزای مدیریت حرارتی به شدت تغییر کرده است.
نیازی به توضیح بیشتر در مورد معماری مدیریت حرارتی خودروهای سوخت سنتی در اینجا نیست، و خوانندگان حرفه‌ای کاملاً واضح گفته‌اند که مدیریت حرارتی سنتی عمدتاً شامل موارد زیر است:سیستم مدیریت حرارتی تهویه مطبوع و زیرسیستم مدیریت حرارتی سیستم انتقال قدرت.
معماری مدیریت حرارتی خودروهای الکتریکی بر اساس 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 نسبت به تغییرات دما حساس‌تر هستند، دما یک عامل کلیدی برای تعیین ایمنی، عملکرد و عمر آن است، مدیریت حرارتی وسیله‌ای ضروری برای حفظ محدوده دمایی مناسب و یکنواختی آن است. بنابراین، سیستم مدیریت حرارتی باتری بسیار حیاتی است و مدیریت حرارتی باتری (اتلاف گرما/هدایت گرما/عایق گرما) مستقیماً با ایمنی باتری و ثبات توان پس از استفاده طولانی مدت مرتبط است.
بنابراین، از نظر جزئیات، عمدتاً تفاوت‌های زیر وجود دارد.
منابع حرارتی مختلف تهویه مطبوع
سیستم تهویه مطبوع کامیون سوخت سنتی عمدتاً از کمپرسور، کندانسور، شیر انبساط، اواپراتور، خط لوله و سایر موارد تشکیل شده استاجزا.
هنگام خنک شدن، مبرد (مبرد) توسط کمپرسور انجام می‌شود و گرما در خودرو برای کاهش دما حذف می‌شود که این اصل تبرید است. زیراکار کمپرسور اگر موتور نیاز به خنک شدن داشته باشد، فرآیند تبرید بار موتور را افزایش می‌دهد و به همین دلیل است که می‌گوییم کولر گازی تابستانی هزینه روغن بیشتری دارد.
در حال حاضر، تقریباً تمام گرمایش خودروهای سوختی با استفاده از گرمای حاصل از مایع خنک‌کننده موتور انجام می‌شود - مقدار زیادی از گرمای تلف‌شده تولید شده توسط موتور می‌تواند برای گرم کردن تهویه مطبوع استفاده شود. مایع خنک‌کننده در سیستم هوای گرم از طریق مبدل حرارتی (که به عنوان مخزن آب نیز شناخته می‌شود) جریان می‌یابد و هوای منتقل‌شده توسط دمنده با مایع خنک‌کننده موتور تبادل گرما می‌کند و هوا گرم شده و سپس به داخل خودرو فرستاده می‌شود.
با این حال، در محیط سرد، موتور برای افزایش دمای آب به دمای مناسب نیاز به کار طولانی مدت دارد و کاربر نیز باید مدت زیادی در خودرو سرما را تحمل کند.
گرمایش خودروهای انرژی نو عمدتاً به بخاری‌های برقی متکی است، بخاری‌های برقی دارای بخاری بادی و آبگرمکن هستند. اصل کار بخاری هوا مشابه سشوار است که مستقیماً هوای در گردش را از طریق صفحه گرمایش گرم می‌کند و در نتیجه هوای گرم را برای خودرو فراهم می‌کند. مزیت بخاری بادی این است که زمان گرمایش سریع، نسبت راندمان انرژی کمی بالاتر و دمای گرمایش بالا است. عیب آن این است که باد گرمایش به ویژه خشک است که احساس خشکی را برای بدن انسان به ارمغان می‌آورد. اصل کار بخاری آب مشابه بخاری آب برقی است که مایع خنک‌کننده را از طریق صفحه گرمایش گرم می‌کند و مایع خنک‌کننده با دمای بالا از طریق هسته هوای گرم جریان می‌یابد و سپس هوای در گردش را گرم می‌کند تا به گرمایش داخلی دست یابد. زمان گرمایش بخاری آب کمی طولانی‌تر از بخاری هوا است، اما همچنین بسیار سریع‌تر از خودروی سوختی است و لوله آب در محیط با دمای پایین اتلاف گرما دارد و راندمان انرژی کمی کمتر است. Xiaopeng G3 از بخاری آب ذکر شده در بالا استفاده می‌کند.
چه گرمایش بادی باشد و چه گرمایش آب، برای وسایل نقلیه الکتریکی، باتری‌های برق برای تأمین برق مورد نیاز هستند و بیشتر برق در ... مصرف می‌شود.گرمایش تهویه مطبوع در محیط‌های با دمای پایین. این امر منجر به کاهش برد رانندگی وسایل نقلیه الکتریکی در محیط‌های با دمای پایین می‌شود.
مقایسهویرایش شده با با توجه به مشکل سرعت پایین گرمایش خودروهای سوختی در محیط‌های با دمای پایین، استفاده از گرمایش الکتریکی برای خودروهای برقی می‌تواند زمان گرمایش را تا حد زیادی کاهش دهد.
مدیریت حرارتی باتری‌های قدرت
در مقایسه با مدیریت حرارتی موتور خودروهای سوختی، الزامات مدیریت حرارتی سیستم قدرت خودروهای الکتریکی سختگیرانه‌تر است.
از آنجا که بهترین محدوده دمای کاری باتری بسیار کوچک است، دمای باتری معمولاً بین ۱۵ تا ۴۰ درجه سانتیگراد لازم است.° ج. با این حال، دمای محیطی که معمولاً توسط وسایل نقلیه استفاده می‌شود -30 ~ 40 است° C، و شرایط رانندگی کاربران واقعی پیچیده است. کنترل مدیریت حرارتی باید به طور موثر شرایط رانندگی وسایل نقلیه و وضعیت باتری‌ها را شناسایی و تعیین کند و کنترل دمای بهینه را انجام دهد و برای دستیابی به تعادل بین مصرف انرژی، عملکرد خودرو، عملکرد باتری و راحتی تلاش کند.
برای کاهش نگرانی در مورد برد مسافتی، ظرفیت باتری خودروهای الکتریکی مدام در حال افزایش و چگالی انرژی آنها مدام در حال افزایش است؛ در عین حال، لازم است که تناقض زمان انتظار طولانی شارژ برای کاربران حل شود و شارژ سریع و شارژ فوق‌العاده سریع به وجود آمده است.
از نظر مدیریت حرارتی، شارژ سریع با جریان بالا، تولید گرمای بیشتر و مصرف انرژی بالاتر باتری را به همراه دارد. هنگامی که دمای باتری در حین شارژ خیلی بالا باشد، نه تنها ممکن است خطرات ایمنی ایجاد کند، بلکه منجر به مشکلاتی مانند کاهش راندمان باتری و تسریع در کاهش عمر باتری نیز می‌شود. طراحیسیستم مدیریت حرارتیآزمون سختی است.
مدیریت حرارتی خودروهای برقی
تنظیم راحتی سرنشینان در کابین
محیط حرارتی داخلی خودرو مستقیماً بر راحتی سرنشین تأثیر می‌گذارد. مطالعه جریان و انتقال حرارت در کابین، در ترکیب با مدل حسی بدن انسان، وسیله‌ای مهم برای بهبود راحتی خودرو و بهبود عملکرد خودرو است. از طراحی ساختار بدنه، از خروجی تهویه مطبوع، شیشه خودرو که تحت تأثیر تابش نور خورشید قرار می‌گیرد و طراحی کل بدنه، همراه با سیستم تهویه مطبوع، تأثیر بر راحتی سرنشین در نظر گرفته شده است.
هنگام رانندگی، کاربران نه تنها باید حس رانندگی ناشی از قدرت بالای خودرو را تجربه کنند، بلکه راحتی محیط کابین نیز بخش مهمی است.
کنترل تنظیم دمای کارکرد باتری
باتری در حین استفاده از این فرآیند با مشکلات زیادی روبرو خواهد شد، به خصوص در دمای باتری، باتری لیتیومی در محیط با دمای بسیار پایین، افت توان جدی دارد و در محیط با دمای بالا مستعد خطرات ایمنی است و استفاده از باتری در موارد شدید به احتمال زیاد به باتری آسیب می‌رساند و در نتیجه عملکرد و عمر باتری را کاهش می‌دهد.
هدف اصلی مدیریت حرارتی این است که باتری همیشه در محدوده دمایی مناسب کار کند تا بهترین شرایط کاری باتری حفظ شود. سیستم مدیریت حرارتی باتری عمدتاً شامل سه عملکرد است: اتلاف گرما، پیش گرمایش و متعادل سازی دما. اتلاف گرما و پیش گرمایش عمدتاً برای تأثیر احتمالی دمای محیط خارجی بر باتری تنظیم می‌شوند. متعادل سازی دما برای کاهش اختلاف دما در داخل باتری و جلوگیری از پوسیدگی سریع ناشی از گرمای بیش از حد قسمت خاصی از باتری استفاده می‌شود.
سیستم‌های مدیریت حرارتی باتری که در خودروهای برقی موجود در بازار استفاده می‌شوند، عمدتاً به دو دسته تقسیم می‌شوند: خنک‌شونده با هوا و خنک‌شونده با مایع.
اصلِسیستم مدیریت حرارتی هوا خنک بیشتر شبیه اصل اتلاف حرارت کامپیوتر است، یک فن خنک‌کننده در یک بخش از باتری نصب شده است و در انتهای دیگر آن یک دریچه وجود دارد که جریان هوا را بین باتری‌ها از طریق کار فن تسریع می‌کند تا گرمای ساطع شده از باتری هنگام کار را از بین ببرد.
به طور خلاصه، خنک‌کننده هوا به این صورت است که یک فن در کنار باتری قرار می‌گیرد و باتری با دمیدن فن خنک می‌شود، اما باد دمیده شده توسط فن تحت تأثیر عوامل خارجی قرار می‌گیرد و وقتی دمای بیرون بالاتر باشد، راندمان خنک‌کننده هوا کاهش می‌یابد. درست مانند دمیدن فن در یک روز گرم که شما را خنک‌تر نمی‌کند. مزیت خنک‌کننده هوا ساختار ساده و هزینه کم آن است.
خنک‌کننده مایع، گرمای تولید شده توسط باتری را در حین کار از طریق مایع خنک‌کننده در خط لوله خنک‌کننده داخل بسته باتری جذب می‌کند تا به کاهش دمای باتری دست یابد. از نظر اثر استفاده واقعی، محیط مایع دارای ضریب انتقال حرارت بالا، ظرفیت حرارتی زیاد و سرعت خنک‌سازی سریع‌تر است و Xiaopeng G3 از سیستم خنک‌کننده مایع با راندمان خنک‌سازی بالاتر استفاده می‌کند.
به زبان ساده، اصل خنک‌کننده مایع، قرار دادن یک لوله آب در باتری است. وقتی دمای باتری خیلی بالا باشد، آب سرد به داخل لوله آب ریخته می‌شود و گرما توسط آب سرد گرفته می‌شود تا خنک شود. اگر دمای باتری خیلی پایین باشد، باید گرم شود.
وقتی وسیله نقلیه با شدت زیاد رانده می‌شود یا به سرعت شارژ می‌شود، مقدار زیادی گرما در طول شارژ و دشارژ باتری تولید می‌شود. وقتی دمای باتری خیلی بالا است، کمپرسور را روشن کنید و مبرد با دمای پایین از طریق مایع خنک‌کننده در لوله خنک‌کننده مبدل حرارتی باتری جریان می‌یابد. مایع خنک‌کننده با دمای پایین به داخل باتری جریان می‌یابد تا گرما را از بین ببرد، به طوری که باتری بتواند بهترین محدوده دمایی را حفظ کند، که این امر ایمنی و قابلیت اطمینان باتری را در طول استفاده از خودرو تا حد زیادی بهبود می‌بخشد و زمان شارژ را کوتاه می‌کند.
در زمستان بسیار سرد، به دلیل دمای پایین، فعالیت باتری‌های لیتیومی کاهش می‌یابد، عملکرد باتری به شدت کاهش می‌یابد و باتری نمی‌تواند با قدرت بالا تخلیه یا شارژ سریع شود. در این زمان، آبگرمکن را روشن کنید تا مایع خنک‌کننده در مدار باتری گرم شود و مایع خنک‌کننده با دمای بالا، باتری را گرم می‌کند. این امر تضمین می‌کند که وسیله نقلیه همچنین می‌تواند قابلیت شارژ سریع و برد رانندگی طولانی را در محیط با دمای پایین داشته باشد.
کنترل الکترونیکی درایو الکتریکی و قطعات الکتریکی پرقدرت، خنک کننده و اتلاف حرارت
وسایل نقلیه انرژی جدید به عملکردهای جامع الکتریکی دست یافته‌اند و سیستم سوخت به سیستم برق تغییر یافته است. باتری برق تا ... خروجی می‌دهد.ولتاژ DC 370 ولت برای تأمین برق، سرمایش و گرمایش خودرو و تأمین برق برای اجزای مختلف الکتریکی خودرو. در طول رانندگی خودرو، اجزای الکتریکی پرمصرف (مانند موتورها، DCDC، کنترل‌کننده‌های موتور و غیره) گرمای زیادی تولید می‌کنند. دمای بالای لوازم 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 پرمصرف خودرو در محدوده دمای کاری ایمن قرار دارند.
سیستم کنترل الکترونیکی درایو الکتریکی G3 از سیستم خنک‌کننده مایع برای مدیریت حرارتی استفاده می‌کند. مایع خنک‌کننده در خط لوله سیستم درایو پمپ الکترونیکی از طریق موتور و سایر وسایل گرمایشی جریان می‌یابد تا گرمای قطعات الکتریکی را از بین ببرد و سپس از طریق رادیاتور در جلوپنجره ورودی خودرو جریان می‌یابد و فن الکترونیکی روشن می‌شود تا مایع خنک‌کننده با دمای بالا را خنک کند.
برخی از اندیشه‌ها در مورد توسعه آینده صنعت مدیریت حرارتی
مصرف انرژی پایین:
به منظور کاهش مصرف زیاد برق ناشی از تهویه مطبوع، تهویه مطبوع با پمپ حرارتی به تدریج مورد توجه زیادی قرار گرفته است. اگرچه سیستم پمپ حرارتی عمومی (با استفاده از R134a به عنوان مبرد) محدودیت‌های خاصی در محیط مورد استفاده دارد، مانند دمای بسیار پایین (زیر -10° ج) نمی‌تواند کار کند، تبرید در محیط با دمای بالا هیچ تفاوتی با تهویه مطبوع خودروهای برقی معمولی ندارد. با این حال، در بیشتر مناطق چین، فصل بهار و پاییز (دمای محیط) می‌تواند به طور مؤثر مصرف انرژی تهویه مطبوع را کاهش دهد و نسبت راندمان انرژی 2 تا 3 برابر بخاری‌های برقی است.
کم صدا:
پس از اینکه وسیله نقلیه الکتریکی منبع نویز موتور را نداشته باشد، نویز تولید شده توسط عملکردکمپرسورو فن الکترونیکی جلویی هنگام روشن کردن کولر گازی برای خنک‌سازی، به راحتی توسط کاربران مورد شکایت قرار می‌گیرد. محصولات فن الکترونیکی کارآمد و بی‌صدا و کمپرسورهای حجم بالا به کاهش سر و صدای ناشی از کارکرد و در عین حال افزایش ظرفیت خنک‌کنندگی کمک می‌کنند.
هزینه کم:
روش‌های سرمایش و گرمایش سیستم مدیریت حرارتی عمدتاً از سیستم خنک‌کننده مایع استفاده می‌کنند و نیاز حرارتی گرمایش باتری و گرمایش تهویه مطبوع در محیط‌های با دمای پایین بسیار زیاد است. راه‌حل فعلی، افزایش بخاری برقی برای افزایش تولید گرما است که هزینه قطعات بالا و مصرف انرژی بالایی را به همراه دارد. اگر در فناوری باتری برای حل یا کاهش نیازهای دمایی شدید باتری‌ها پیشرفتی حاصل شود، بهینه‌سازی زیادی در طراحی و هزینه سیستم‌های مدیریت حرارتی به همراه خواهد داشت. استفاده کارآمد از گرمای اتلافی تولید شده توسط موتور در حین کار خودرو نیز به کاهش مصرف انرژی سیستم مدیریت حرارتی کمک خواهد کرد. به عبارت دیگر، کاهش ظرفیت باتری، بهبود برد رانندگی و کاهش هزینه خودرو را به همراه خواهد داشت.
هوشمند:
روند توسعه خودروهای برقی، درجه بالایی از الکتریکی شدن است و سیستم‌های تهویه مطبوع سنتی تنها به عملکردهای سرمایشی و گرمایشی محدود می‌شوند تا هوشمند شوند. تهویه مطبوع می‌تواند با پشتیبانی از کلان‌داده‌ها بر اساس عادات رانندگی کاربر، مانند خودروهای خانوادگی، بهبود یابد. دمای تهویه مطبوع می‌تواند به صورت هوشمند با افراد مختلف پس از سوار شدن به خودرو تطبیق داده شود. قبل از بیرون رفتن، تهویه مطبوع را روشن کنید تا دمای داخل خودرو به دمای مطلوب برسد. خروجی هوای الکتریکی هوشمند می‌تواند به طور خودکار جهت خروجی هوا را با توجه به تعداد افراد داخل خودرو، موقعیت و اندازه بدن تنظیم کند.
زمان ارسال: 20 اکتبر 2023