Desde 2014, a indústria de veículos elétricos tem se aquecido gradualmente. Entre eles, o gerenciamento térmico de veículos elétricos tem se aquecido gradualmente. A autonomia dos veículos elétricos depende não apenas da densidade energética da bateria, mas também da tecnologia do sistema de gerenciamento térmico do veículo. O sistema de gerenciamento térmico da bateria também...experiênciainiciou um processo do zero, da negligência à atenção.
Então hoje, vamos falar sobre ogestão térmica de veículos elétricos, o que eles estão gerenciando?
Semelhanças e diferenças entre o gerenciamento térmico de veículos elétricos e o gerenciamento térmico de veículos tradicionais
Este ponto é colocado em primeiro lugar porque depois que a indústria automotiva entrou na nova era energética, o escopo, os métodos de implementação e os componentes do gerenciamento térmico mudaram muito.
Não há necessidade de dizer mais nada sobre a arquitetura de gerenciamento térmico de veículos de combustível tradicional aqui, e os leitores profissionais deixaram bem claro que o gerenciamento térmico tradicional inclui principalmente osistema de gerenciamento térmico de ar condicionado e o subsistema de gerenciamento térmico do trem de força.
A arquitetura de gerenciamento térmico de veículos elétricos baseia-se na arquitetura de gerenciamento térmico de veículos a combustível e incorpora o sistema de gerenciamento térmico eletrônico do motor elétrico e o sistema de gerenciamento térmico da bateria. Ao contrário dos veículos a combustível, os veículos elétricos são mais sensíveis às mudanças de temperatura. A temperatura é um fator-chave para determinar sua segurança, desempenho e vida útil. O gerenciamento térmico é um meio necessário para manter a faixa de temperatura adequada e a uniformidade. Portanto, o sistema de gerenciamento térmico da bateria é particularmente crítico, e o gerenciamento térmico da bateria (dissipação de calor/condução de calor/isolamento térmico) está diretamente relacionado à segurança da bateria e à consistência da energia após o uso prolongado.
Então, em termos de detalhes, existem principalmente as seguintes diferenças.
Diferentes fontes de calor do ar condicionado
O sistema de ar condicionado do caminhão de combustível tradicional é composto principalmente de compressor, condensador, válvula de expansão, evaporador, tubulação e outroscomponentes.
Durante o resfriamento, o refrigerante é liberado pelo compressor, e o calor do carro é removido para reduzir a temperatura, que é o princípio da refrigeração. Porqueo compressor funciona precisa ser acionado pelo motor, o processo de refrigeração aumentará a carga do motor, e é por isso que dizemos que o ar condicionado de verão custa mais óleo.
Atualmente, quase todo o aquecimento de veículos a combustível utiliza o calor do líquido de arrefecimento do motor – uma grande quantidade de calor residual gerado pelo motor pode ser usada para aquecer o ar condicionado. O líquido de arrefecimento flui através do trocador de calor (também conhecido como reservatório de água) no sistema de ar quente, e o ar transportado pelo soprador é trocado com o líquido de arrefecimento do motor, que é aquecido e então enviado para dentro do veículo.
No entanto, em ambientes frios, o motor precisa funcionar por muito tempo para elevar a temperatura da água até a temperatura correta, e o usuário precisa suportar o frio por muito tempo no carro.
O aquecimento de veículos de nova energia depende principalmente de aquecedores elétricos, que incluem aquecedores de vento e aquecedores de água. O princípio de funcionamento do aquecedor de ar é semelhante ao de um secador de cabelo, que aquece diretamente o ar circulante através de uma placa de aquecimento, fornecendo ar quente ao carro. A vantagem do aquecedor de vento é que o tempo de aquecimento é rápido, a eficiência energética é ligeiramente superior e a temperatura de aquecimento é elevada. A desvantagem é que o vento de aquecimento é particularmente seco, o que causa uma sensação de secura no corpo humano. O princípio de funcionamento do aquecedor de água é semelhante ao de um aquecedor de água elétrico, que aquece o líquido de arrefecimento através de uma placa de aquecimento, e o líquido de arrefecimento de alta temperatura flui através do núcleo de ar quente e, em seguida, aquece o ar circulante para obter o aquecimento interno. O tempo de aquecimento do aquecedor de água é ligeiramente superior ao do aquecedor de ar, mas também é muito mais rápido do que o de um veículo a combustível, e a tubulação de água apresenta perda de calor em ambientes de baixa temperatura, e a eficiência energética é ligeiramente inferior. O Xiaopeng G3 utiliza o aquecedor de água mencionado acima.
Seja aquecimento eólico ou aquecimento de água, para veículos elétricos, baterias de energia são necessárias para fornecer eletricidade, e a maior parte da eletricidade é consumida emar condicionado aquecimento em ambientes de baixa temperatura. Isso resulta em menor autonomia de veículos elétricos em ambientes de baixa temperatura.
Comparared com o problema da baixa velocidade de aquecimento de veículos movidos a combustível em ambientes de baixa temperatura, o uso de aquecimento elétrico para veículos elétricos pode reduzir muito o tempo de aquecimento.
Gestão térmica de baterias de energia
Comparado ao gerenciamento térmico do motor de veículos movidos a combustível, os requisitos de gerenciamento térmico do sistema de energia de veículos elétricos são mais rigorosos.
Como a melhor faixa de temperatura de trabalho da bateria é muito pequena, a temperatura da bateria geralmente deve estar entre 15 e 40° C. No entanto, a temperatura ambiente comumente usada pelos veículos é de -30~40° C, e as condições de condução dos usuários reais são complexas. O controle de gerenciamento térmico precisa identificar e determinar com eficácia as condições de condução dos veículos e o estado das baterias, realizar o controle ideal da temperatura e buscar um equilíbrio entre consumo de energia, desempenho do veículo, desempenho da bateria e conforto.
Para aliviar a ansiedade de alcance, a capacidade da bateria do veículo elétrico está ficando cada vez maior, e a densidade de energia está ficando cada vez maior; Ao mesmo tempo, é necessário resolver a contradição do tempo de espera de carregamento muito longo para os usuários, e o carregamento rápido e o carregamento super rápido surgiram.
Em termos de gerenciamento térmico, o carregamento rápido de alta corrente gera maior geração de calor e maior consumo de energia da bateria. Uma temperatura muito alta da bateria durante o carregamento pode não apenas causar riscos à segurança, mas também levar a problemas como redução da eficiência da bateria e deterioração acelerada da vida útil da bateria. O design desistema de gerenciamento térmicoé um teste severo.
Gestão térmica de veículos elétricos
Ajuste de conforto da cabine do ocupante
O ambiente térmico interno do veículo afeta diretamente o conforto dos ocupantes. Combinado com o modelo sensorial do corpo humano, o estudo do fluxo e da transferência de calor na cabine é um meio importante para melhorar o conforto e o desempenho do veículo. O impacto no conforto dos ocupantes é considerado a partir do projeto da estrutura da carroceria, da saída do ar-condicionado, dos vidros do veículo afetados pela radiação solar e do projeto da carroceria como um todo, combinados com o sistema de ar-condicionado.
Ao dirigir um veículo, os usuários não devem apenas experimentar a sensação de dirigir proporcionada pela forte potência do veículo, mas também o conforto do ambiente da cabine é uma parte importante.
Controle de ajuste de temperatura de operação da bateria de energia
A bateria no uso do processo encontrará muitos problemas, especialmente na temperatura da bateria, a atenuação de energia da bateria de lítio no ambiente de temperatura extremamente baixa é séria, no ambiente de alta temperatura é propensa a riscos de segurança, o uso de baterias em casos extremos será muito provável de causar danos à bateria, reduzindo assim o desempenho e a vida útil da bateria.
O principal objetivo do gerenciamento térmico é garantir que a bateria sempre opere dentro da faixa de temperatura adequada para manter as melhores condições de funcionamento. O sistema de gerenciamento térmico da bateria inclui principalmente três funções: dissipação de calor, pré-aquecimento e equalização de temperatura. A dissipação de calor e o pré-aquecimento são ajustados principalmente para o possível impacto da temperatura ambiente externa na bateria. A equalização de temperatura é usada para reduzir a diferença de temperatura dentro da bateria e evitar a rápida deterioração causada pelo superaquecimento de uma determinada parte da bateria.
Os sistemas de gerenciamento térmico de baterias usados nos veículos elétricos atualmente no mercado são divididos principalmente em duas categorias: refrigerados a ar e refrigerados a líquido.
O princípio dosistema de gerenciamento térmico refrigerado a ar é mais parecido com o princípio de dissipação de calor do computador, um ventilador de resfriamento é instalado em uma seção do conjunto de baterias, e a outra extremidade tem uma abertura, que acelera o fluxo de ar entre as baterias através do trabalho do ventilador, de modo a retirar o calor emitido pela bateria quando ela está funcionando.
Em poucas palavras, o resfriamento a ar consiste em adicionar um ventilador na lateral da bateria e resfriá-la com o ventilador. No entanto, o vento soprado pelo ventilador será afetado por fatores externos, e a eficiência do resfriamento a ar será reduzida quando a temperatura externa estiver mais alta. Assim como soprar um ventilador não refresca a pele em um dia quente, a vantagem do resfriamento a ar é a estrutura simples e o baixo custo.
O resfriamento líquido dissipa o calor gerado pela bateria durante o funcionamento através do líquido de arrefecimento na tubulação de refrigeração interna da bateria, reduzindo a temperatura da bateria. Em termos de uso real, o meio líquido possui alto coeficiente de transferência de calor, grande capacidade térmica e velocidade de resfriamento mais rápida, e o Xiaopeng G3 utiliza um sistema de resfriamento líquido com maior eficiência de resfriamento.
Em termos simples, o princípio do resfriamento líquido é instalar um tubo de água na bateria. Quando a temperatura da bateria está muito alta, água fria é despejada no tubo de água, e o calor é dissipado pela água fria para resfriá-la. Se a temperatura da bateria estiver muito baixa, ela precisa ser aquecida.
Quando o veículo é conduzido vigorosamente ou carregado rapidamente, uma grande quantidade de calor é gerada durante o carregamento e descarregamento da bateria. Quando a temperatura da bateria estiver muito alta, ligue o compressor e o refrigerante de baixa temperatura fluirá através do líquido de arrefecimento no tubo de resfriamento do trocador de calor da bateria. O refrigerante de baixa temperatura fluirá para a bateria para dissipar o calor, permitindo que a bateria mantenha a melhor faixa de temperatura, o que aumentará significativamente a segurança e a confiabilidade da bateria durante o uso do carro e reduzirá o tempo de carregamento.
No inverno extremamente frio, devido às baixas temperaturas, a atividade das baterias de lítio é reduzida, o desempenho da bateria é bastante reduzido e a bateria não pode ser descarregada em alta potência ou carregada rapidamente. Nesse momento, ligue o aquecedor de água para aquecer o líquido de arrefecimento no circuito da bateria, e o líquido de arrefecimento em alta temperatura aquece a bateria. Isso garante que o veículo também tenha capacidade de carregamento rápido e longa autonomia em ambientes de baixa temperatura.
Controle eletrônico de acionamento elétrico e resfriamento de peças elétricas de alta potência, dissipação de calor
Os veículos de nova energia alcançaram funções abrangentes de eletrificação, e o sistema de alimentação de combustível foi alterado para um sistema de energia elétrica. A bateria de energia produz atéTensão de 370 V CC Fornecer energia, resfriamento e aquecimento ao veículo, além de fornecer energia aos diversos componentes elétricos do carro. Durante a condução do veículo, componentes elétricos de alta potência (como motores, CC/CC, controladores de motor, etc.) geram muito calor. A alta temperatura dos aparelhos elétricos pode causar falhas no veículo, limitação de energia e até mesmo riscos à segurança. O gerenciamento térmico do veículo precisa dissipar o calor gerado a tempo para garantir que os componentes elétricos de alta potência do veículo estejam na faixa de temperatura de trabalho segura.
O sistema de controle eletrônico de acionamento elétrico G3 utiliza dissipação de calor por refrigeração líquida para gerenciamento térmico. O líquido de arrefecimento na tubulação do sistema de acionamento da bomba eletrônica flui através do motor e outros dispositivos de aquecimento para dissipar o calor das peças elétricas e, em seguida, flui através do radiador na grade de admissão frontal do veículo, enquanto o ventilador eletrônico é ligado para resfriar o líquido de arrefecimento em alta temperatura.
Algumas reflexões sobre o desenvolvimento futuro da indústria de gestão térmica
Baixo consumo de energia:
Para reduzir o alto consumo de energia causado pelo ar condicionado, o ar condicionado com bomba de calor tem recebido gradualmente grande atenção. Embora o sistema geral de bomba de calor (que utiliza R134a como refrigerante) apresente certas limitações no ambiente utilizado, como temperaturas extremamente baixas (abaixo de -10° C) Não funciona, a refrigeração em ambientes de alta temperatura não é diferente do ar-condicionado comum de veículos elétricos. No entanto, na maior parte da China, a primavera e o outono (temperatura ambiente) podem reduzir efetivamente o consumo de energia do ar-condicionado, e a eficiência energética é de 2 a 3 vezes maior que a dos aquecedores elétricos.
Baixo ruído:
Após o veículo elétrico não ter a fonte de ruído do motor, o ruído gerado pelo funcionamento doo compressore o ventilador eletrônico frontal, quando o ar condicionado é ligado para refrigeração, é facilmente alvo de reclamações dos usuários. Produtos de ventilador eletrônico eficientes e silenciosos e compressores de grande deslocamento ajudam a reduzir o ruído causado pela operação, ao mesmo tempo que aumentam a capacidade de resfriamento.
Baixo custo:
Os métodos de resfriamento e aquecimento do sistema de gerenciamento térmico utilizam principalmente sistemas de resfriamento a líquido, e a demanda de calor do aquecimento da bateria e do ar condicionado em ambientes de baixa temperatura é muito alta. A solução atual é aumentar o aquecedor elétrico para aumentar a produção de calor, o que acarreta altos custos de peças e alto consumo de energia. Se houver um avanço na tecnologia de baterias para solucionar ou reduzir os rigorosos requisitos de temperatura das baterias, isso trará grande otimização no projeto e no custo dos sistemas de gerenciamento térmico. O uso eficiente do calor residual gerado pelo motor durante o funcionamento do veículo também ajudará a reduzir o consumo de energia do sistema de gerenciamento térmico. Isso significa a redução da capacidade da bateria, a melhoria da autonomia e a redução do custo do veículo.
Inteligente:
Um alto grau de eletrificação é a tendência de desenvolvimento dos veículos elétricos, e os condicionadores de ar tradicionais se limitam apenas às funções de refrigeração e aquecimento, tornando-os mais inteligentes. O ar condicionado pode ser aprimorado ainda mais para suportar big data com base nos hábitos do usuário, como em carros familiares. A temperatura do ar condicionado pode ser adaptada de forma inteligente a diferentes pessoas após entrarem no carro. Ligue o ar condicionado antes de sair para que a temperatura dentro do carro atinja um nível confortável. A saída de ar elétrica inteligente pode ajustar automaticamente a direção da saída de ar de acordo com o número de pessoas no carro, a posição e o tamanho do corpo.
Horário da postagem: 20 de outubro de 2023