Desde 2014, a indústria de veículos elétricos tornou-se gradualmente aquecida. Entre eles, o gerenciamento térmico dos veículos elétricos tem esquentado gradativamente. Porque a autonomia dos veículos eléctricos depende não só da densidade energética da bateria, mas também da tecnologia do sistema de gestão térmica do veículo. O sistema de gerenciamento térmico da bateria tambémexperimentarncei um processo do zero, do descaso à atenção.
Então hoje vamos falar sobregestão térmica de veículos elétricos, o que eles estão gerenciando?
Semelhanças e diferenças entre a gestão térmica de veículos elétricos e a gestão térmica 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 dos veículos movidos a combustível tradicionais, 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 é baseada na arquitetura de gerenciamento térmico de veículos a combustível e adiciona 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 uma chave fator 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 uso prolongado.
Portanto, 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 por compressor, condensador, válvula de expansão, evaporador, tubulação e outroscomponentes.
Ao resfriar, o refrigerante (refrigerante) é feito pelo compressor, e o calor do carro é retirado 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, por isso dizemos que o ar condicionado de verão custa mais óleo.
Atualmente, quase todo o aquecimento de veículos a combustível consiste no uso do 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 refrigerante flui através do trocador de calor (também conhecido como tanque de água) no sistema de ar quente, e o ar transportado pelo soprador é trocado por calor com o líquido refrigerante do motor, e o ar é aquecido e depois enviado para o carro.
Porém, em ambientes frios, o motor precisa funcionar por muito tempo para elevar a temperatura da água até a temperatura certa, e o usuário precisa aguentar muito tempo o frio no carro.
O aquecimento de novos veículos energéticos depende principalmente de aquecedores elétricos, os aquecedores elétricos possuem aquecedores de vento e aquecedores de água. O princípio do aquecedor de ar é semelhante ao do secador de cabelo, que aquece diretamente o ar que circula pela chapa de aquecimento, fornecendo ar quente ao carro. A vantagem do termoacumulador é que o tempo de aquecimento é rápido, o índice de eficiência energética é ligeiramente superior e a temperatura de aquecimento é elevada. A desvantagem é que o vento quente é particularmente seco, o que traz uma sensação de secura ao corpo humano. O princípio do aquecedor de água é semelhante ao do aquecedor elétrico de água, que aquece o refrigerante através da placa de aquecimento, e o refrigerante de alta temperatura flui através do núcleo de ar quente e depois aquece o ar circulante para obter aquecimento interno. O tempo de aquecimento do aquecedor de água é um pouco maior que o do aquecedor de ar, mas também é muito mais rápido que o do veículo a combustível, e a tubulação de água tem perda de calor no ambiente de baixa temperatura, e a eficiência energética é um pouco menor . O Xiaopeng G3 utiliza o aquecedor de água mencionado acima.
Quer se trate de aquecimento eólico ou aquecimento de água, para veículos elétricos, são necessárias baterias de energia para fornecer eletricidade, e a maior parte da eletricidade é consumida emaquecimento de ar condicionado em ambientes de baixa temperatura. Isso resulta em autonomia reduzida de veículos elétricos em ambientes de baixa temperatura.
Comparared com o problema da lenta velocidade de aquecimento de veículos a combustível em ambientes de baixa temperatura, o uso de aquecimento elétrico para veículos elétricos pode reduzir significativamente o tempo de aquecimento.
Gerenciamento térmico de baterias de energia
Em comparação com o gerenciamento térmico do motor de veículos 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, geralmente é necessário que a temperatura da bateria esteja 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 se esforçar para alcançar um equilíbrio entre consumo de energia, desempenho do veículo, desempenho da bateria e conforto.
Para aliviar a ansiedade de autonomia, a capacidade da bateria dos veículos elétricos está cada vez maior e a densidade de energia está 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 traz maior geração de calor e maior consumo de energia da bateria. Uma vez que a temperatura da bateria esteja muito alta durante o carregamento, isso pode não apenas causar riscos à segurança, mas também levar a problemas como redução da eficiência da bateria e redução acelerada da vida útil da bateria. O projeto desistema de gerenciamento térmicoé um teste severo.
Gestão térmica de veículos elétricos
Ajuste de conforto da cabine dos ocupantes
O ambiente térmico interno do veículo afeta diretamente o conforto dos ocupantes. Combinando 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. Desde o desenho da estrutura da carroceria, desde a saída do ar condicionado, dos vidros do veículo afetados pela radiação solar e de todo o desenho da carroceria, aliado ao sistema de ar condicionado, é considerado o impacto no conforto dos ocupantes.
Ao dirigir um veículo, os usuários não devem apenas experimentar a sensação de direção proporcionada pela forte potência do veículo, mas também o conforto do ambiente da cabine é uma parte importante.
Controle de ajuste de temperatura operacional da bateria
A bateria no uso do processo encontrará muitos problemas, especialmente na temperatura da bateria, bateria de lítio em ambiente de temperatura extremamente baixa a atenuação de energia é séria, em ambiente de alta temperatura é propensa a riscos de segurança, o uso de baterias em condições extremas casos provavelmente causarão danos à bateria, reduzindo assim o desempenho e a vida útil da bateria.
O principal objetivo do gerenciamento térmico é fazer com que a bateria sempre funcione dentro da faixa de temperatura apropriada para manter a melhor condição de funcionamento da bateria. 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 do ambiente externo 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 utilizados 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 da bateria e a outra extremidade possui uma ventilação, que acelera o fluxo de ar entre as baterias através do trabalho do ventilador, de modo que como para tirar o calor emitido pela bateria quando ela está funcionando.
Para ser franco, o resfriamento a ar consiste em adicionar um ventilador na lateral da bateria e resfriar a bateria soprando o ventilador, mas o vento soprado pelo ventilador será afetado por fatores externos e pela eficiência do resfriamento do ar será reduzido quando a temperatura externa for mais alta. Assim como soprar um ventilador não deixa você mais fresco em um dia quente. A vantagem do resfriamento a ar é a estrutura simples e o baixo custo.
O resfriamento líquido retira o calor gerado pela bateria durante o trabalho através do refrigerante na tubulação de refrigerante dentro da bateria para obter o efeito de redução da temperatura da bateria. A partir do efeito de uso real, o meio líquido tem um alto coeficiente de transferência de calor, grande capacidade de calor e velocidade de resfriamento mais rápida, e o Xiaopeng G3 usa um sistema de resfriamento líquido com maior eficiência de resfriamento.
Em termos simples, o princípio do resfriamento líquido é organizar um cano de água na bateria. Quando a temperatura da bateria está muito alta, água fria é despejada no cano de água e o calor é retirado pela água fria para esfriar. Se a temperatura da bateria estiver muito baixa, ela precisará ser aquecida.
Quando o veículo é conduzido vigorosamente ou carregado rapidamente, uma grande quantidade de calor é gerada durante a carga e descarga da bateria. Quando a temperatura da bateria estiver muito alta, ligue o compressor e o refrigerante de baixa temperatura flui através do refrigerante no tubo de resfriamento do trocador de calor da bateria. O líquido refrigerante de baixa temperatura flui para a bateria para retirar o calor, de modo que a bateria possa manter a melhor faixa de temperatura, o que melhora muito a segurança e a confiabilidade da bateria durante o uso do carro e reduz o tempo de carregamento.
No inverno extremamente frio, devido à baixa temperatura, 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. Neste momento, ligue o aquecedor de água para aquecer o líquido refrigerante no circuito da bateria, e o líquido refrigerante em alta temperatura aquece a bateria. Ele garante que o veículo também possa ter capacidade de carregamento rápido e longa autonomia em ambientes de baixa temperatura.
Controle eletrônico de acionamento elétrico e dissipação de calor de resfriamento de peças elétricas de alta potência
Os novos veículos energéticos alcançaram funções abrangentes de eletrificação e o sistema de energia de combustível foi alterado para um sistema de energia elétrica. A bateria de energia produz atéTensão 370V CC para fornecer energia, resfriamento e aquecimento para o veículo e fornecer energia para vários componentes elétricos do carro. Durante a condução do veículo, componentes elétricos de alta potência (como motores, DCDC, controladores de motor, etc.) gerarão muito calor. A alta temperatura dos aparelhos elétricos pode causar falhas no veículo, limitação de energia e até 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 segura de temperatura de trabalho.
O sistema de controle eletrônico de acionamento elétrico G3 adota dissipação de calor por resfriamento líquido para gerenciamento térmico. O refrigerante 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 entrada dianteira do veículo, e o ventilador eletrônico é ligado para resfrie o refrigerante de alta temperatura.
Algumas reflexões sobre o desenvolvimento futuro da indústria de gerenciamento térmico
Baixo consumo de energia:
A fim de reduzir o grande 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 (utilizando R134a como refrigerante) tenha certas limitações no ambiente utilizado, como temperatura extremamente baixa (abaixo de -10° C) não pode funcionar, a refrigeração em ambiente 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 efetivamente reduzir o consumo de energia do ar condicionado, e o índice de eficiência energética é 2 a 3 vezes maior que o 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 está ligado para refrigeração é fácil de ser reclamado pelos usuários. Produtos de ventiladores eletrônicos eficientes e silenciosos e compressores de grande deslocamento ajudam a reduzir o ruído causado pela operação enquanto aumentam a capacidade de resfriamento
Baixo custo:
Os métodos de resfriamento e aquecimento do sistema de gerenciamento térmico usam principalmente sistema de resfriamento líquido, e a demanda de calor do aquecimento da bateria e do aquecimento do ar condicionado em ambientes de baixa temperatura é muito grande. A solução atual é aumentar o aquecedor elétrico para aumentar a produção de calor, o que traz alto custo de peças e alto consumo de energia. Se houver um avanço na tecnologia de baterias para resolver ou reduzir os rigorosos requisitos de temperatura das baterias, isso trará grande otimização no design e no custo dos sistemas de gerenciamento térmico. A utilização eficiente do calor residual gerado pelo motor durante o funcionamento do veículo também ajudará a reduzir o consumo de energia do sistema de gestão térmica. Traduzido de volta, está 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 de veículos elétricos, e os condicionadores de ar tradicionais limitam-se apenas às funções de refrigeração e aquecimento para se desenvolverem de forma inteligente. O ar condicionado pode ser melhorado ainda mais para suportar big data com base nos hábitos do usuário do carro, como o carro da família, a temperatura do ar condicionado pode ser adaptada de forma inteligente a diferentes pessoas depois que elas entram no carro. Ligue o ar condicionado antes de sair para que a temperatura no 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