Seit 2014 ist die Elektrofahrzeugindustrie allmählich heiß geworden.Unter anderem ist das Fahrzeug-Wärmemanagement von Elektrofahrzeugen allmählich heiß geworden.Denn die Reichweite von Elektrofahrzeugen hängt nicht nur von der Energiedichte der Batterie ab, sondern auch von der Thermomanagement-Systemtechnik des Fahrzeugs.Das Batterie-Wärmemanagementsystem ist ebenfalls vorhandenErfahrungIch habe einen Prozess von Grund auf begonnen, von der Vernachlässigung zur Aufmerksamkeit.
Lassen Sie uns heute über das Wärmemanagement von Elektrofahrzeugen sprechen. Was verwalten sie?
Ähnlichkeiten und Unterschiede zwischen dem Wärmemanagement von Elektrofahrzeugen und dem herkömmlichen Wärmemanagement von Fahrzeugen
Dieser Punkt steht an erster Stelle, da sich nach dem Eintritt der Automobilindustrie in das neue Energiezeitalter Umfang, Implementierungsmethoden und Komponenten des Wärmemanagements stark verändert haben.
Über die Wärmemanagementarchitektur von Fahrzeugen mit herkömmlichem Kraftstoff muss hier nicht mehr gesprochen werden, und Fachlesern war klar, dass das traditionelle Wärmemanagement hauptsächlich das Wärmemanagementsystem der Klimaanlage und das Wärmemanagement-Subsystem des Antriebsstrangs umfasst.
Die Wärmemanagementarchitektur von Elektrofahrzeugen basiert auf der Wärmemanagementarchitektur von Kraftstofffahrzeugen und fügt das elektronische Wärmemanagementsystem des Elektromotors und das Batterie-Wärmemanagementsystem hinzu. Im Gegensatz zu Kraftstofffahrzeugen reagieren Elektrofahrzeuge empfindlicher auf Temperaturänderungen, die Temperatur ist ein Schlüssel Als wichtiger Faktor für die Sicherheit, Leistung und Lebensdauer ist das Wärmemanagement ein notwendiges Mittel zur Aufrechterhaltung des geeigneten Temperaturbereichs und der Gleichmäßigkeit.Daher ist das Wärmemanagementsystem der Batterie besonders kritisch, und das Wärmemanagement der Batterie (Wärmeableitung/Wärmeleitung/Wärmeisolierung) steht in direktem Zusammenhang mit der Sicherheit der Batterie und der Konstanz der Leistung nach längerem Gebrauch.
Im Detail gibt es also vor allem folgende Unterschiede.
Verschiedene Wärmequellen der Klimaanlage
Die Klimaanlage eines herkömmlichen Tankwagens besteht hauptsächlich aus Kompressor, Kondensator, Expansionsventil, Verdampfer, Rohrleitung und anderemKomponenten.
Beim Kühlen wird das Kältemittel (Kältemittel) vom Kompressor erzeugt und die Wärme im Auto abgeführt, um die Temperatur zu senken, was das Prinzip der Kühlung darstellt.Da die Arbeit des Kompressors vom Motor angetrieben werden muss, erhöht der Kühlprozess die Belastung des Motors. Aus diesem Grund sagen wir, dass die Sommerklimaanlage mehr Öl kostet.
Heutzutage wird bei fast allen Kraftstofffahrzeugen die Wärme des Motorkühlmittels zum Heizen genutzt – ein großer Teil der vom Motor erzeugten Abwärme kann zum Erwärmen der Klimaanlage genutzt werden.Das Kühlmittel strömt durch den Wärmetauscher (auch Wassertank genannt) im Warmluftsystem, und die vom Gebläse transportierte Luft wird mit dem Motorkühlmittel wärmegetauscht, die Luft wird erwärmt und dann in das Auto geleitet.
In einer kalten Umgebung muss der Motor jedoch lange laufen, um die Wassertemperatur auf die richtige Temperatur zu bringen, und der Benutzer muss die Kälte im Auto lange aushalten.
Die Beheizung von Fahrzeugen mit neuer Energie erfolgt hauptsächlich über Elektroheizungen, elektrische Heizungen verfügen über Windheizungen und Warmwasserbereiter.Das Prinzip des Lufterhitzers ähnelt dem des Haartrockners, der die zirkulierende Luft direkt durch das Heizblech erwärmt und so dem Auto warme Luft liefert.Der Vorteil der Windheizung besteht darin, dass die Aufheizzeit schnell ist, das Energieeffizienzverhältnis etwas höher ist und die Heiztemperatur hoch ist.Der Nachteil besteht darin, dass der Heizungswind besonders trocken ist, was dem menschlichen Körper ein Gefühl der Trockenheit verleiht.Das Prinzip des Warmwasserbereiters ähnelt dem des elektrischen Warmwasserbereiters, der das Kühlmittel durch das Heizblech erwärmt, und das Hochtemperatur-Kühlmittel durch den Warmluftkern strömt und dann die Umluft erwärmt, um eine Innenraumheizung zu erreichen.Die Aufheizzeit des Warmwasserbereiters ist etwas länger als die des Luftheizers, aber auch viel schneller als die des Kraftstofffahrzeugs, und die Wasserleitung weist in der Umgebung mit niedrigen Temperaturen Wärmeverluste auf und die Energieeffizienz ist etwas geringer .Der Xiaopeng G3 verwendet den oben erwähnten Warmwasserbereiter.
Unabhängig davon, ob es sich um Wind- oder Warmwasserbereitung handelt, werden für Elektrofahrzeuge Leistungsbatterien zur Stromversorgung benötigt, und in Umgebungen mit niedrigen Temperaturen wird der größte Teil des Stroms für die Heizung von Klimaanlagen verbraucht.Dies führt zu einer verringerten Reichweite von Elektrofahrzeugen in Umgebungen mit niedrigen Temperaturen.
Vergleiched mit Aufgrund des Problems der langsamen Aufheizgeschwindigkeit von Kraftstofffahrzeugen in Umgebungen mit niedrigen Temperaturen kann der Einsatz einer elektrischen Heizung für Elektrofahrzeuge die Aufheizzeit erheblich verkürzen.
Wärmemanagement von Leistungsbatterien
Im Vergleich zum Motor-Wärmemanagement von Kraftstofffahrzeugen sind die Anforderungen an das Wärmemanagement des Antriebssystems von Elektrofahrzeugen strenger.
Da der optimale Betriebstemperaturbereich der Batterie sehr klein ist, muss die Batterietemperatur im Allgemeinen zwischen 15 und 40 °C liegen° Die von Fahrzeugen üblicherweise genutzte Umgebungstemperatur beträgt jedoch -30 bis 40 °C° C und die Fahrbedingungen der tatsächlichen Benutzer sind komplex.Die Steuerung des Wärmemanagements muss die Fahrbedingungen von Fahrzeugen und den Zustand der Batterien effektiv identifizieren und bestimmen, eine optimale Temperatursteuerung durchführen und ein Gleichgewicht zwischen Energieverbrauch, Fahrzeugleistung, Batterieleistung und Komfort anstreben.
Um die Angst vor der Reichweite zu lindern, wird die Batteriekapazität von Elektrofahrzeugen immer größer und die Energiedichte immer höher.Gleichzeitig muss der Widerspruch einer zu langen Ladewartezeit für Benutzer gelöst werden, und es entstanden Schnellladen und Superschnellladen.
Im Hinblick auf das Wärmemanagement führt Hochstrom-Schnellladen zu einer stärkeren Wärmeentwicklung und einem höheren Energieverbrauch der Batterie.Wenn die Batterietemperatur während des Ladevorgangs zu hoch ist, kann dies nicht nur ein Sicherheitsrisiko darstellen, sondern auch zu Problemen wie einer verminderten Batterieeffizienz und einem beschleunigten Abfall der Batterielebensdauer führen.Das Design eines Wärmemanagementsystems ist eine harte Prüfung.
Wärmemanagement für Elektrofahrzeuge
Anpassung des Komforts der Fahrgastkabine
Die thermische Innenumgebung des Fahrzeugs wirkt sich direkt auf den Komfort der Insassen aus.In Kombination mit dem sensorischen Modell des menschlichen Körpers ist die Untersuchung der Strömung und Wärmeübertragung im Fahrerhaus ein wichtiges Mittel zur Verbesserung des Fahrzeugkomforts und der Fahrzeugleistung.Ausgehend von der Gestaltung der Karosseriestruktur, vom Auslass der Klimaanlage, dem durch Sonneneinstrahlung beeinflussten Fahrzeugglas und dem gesamten Karosseriedesign in Kombination mit der Klimaanlage werden die Auswirkungen auf den Insassenkomfort berücksichtigt.
Beim Fahren eines Fahrzeugs sollten Benutzer nicht nur das Fahrgefühl erleben, das durch die starke Leistungsabgabe des Fahrzeugs entsteht, sondern auch der Komfort der Kabinenumgebung spielt eine wichtige Rolle.
Steuerung der Betriebstemperatur der Leistungsbatterie
Bei der Verwendung des Batterieprozesses treten viele Probleme auf, insbesondere bei der Batterietemperatur. Bei Lithiumbatterien ist die Leistungsdämpfung in Umgebungen mit extrem niedrigen Temperaturen schwerwiegend, und in Umgebungen mit hohen Temperaturen besteht ein Sicherheitsrisiko, und die Verwendung von Batterien ist extrem In solchen Fällen ist die Wahrscheinlichkeit groß, dass der Akku beschädigt wird und dadurch die Leistung und Lebensdauer des Akkus verringert wird.
Der Hauptzweck des Wärmemanagements besteht darin, dafür zu sorgen, dass der Akku immer im geeigneten Temperaturbereich arbeitet, um den besten Betriebszustand des Akkus aufrechtzuerhalten.Das Wärmemanagementsystem der Batterie umfasst im Wesentlichen drei Funktionen: Wärmeableitung, Vorheizen und Temperaturausgleich.Wärmeableitung und Vorwärmung werden hauptsächlich an den möglichen Einfluss der äußeren Umgebungstemperatur auf die Batterie angepasst.Der Temperaturausgleich wird verwendet, um den Temperaturunterschied innerhalb des Batteriepakets zu verringern und den schnellen Abfall zu verhindern, der durch Überhitzung eines bestimmten Teils der Batterie verursacht wird.
Die in den derzeit auf dem Markt befindlichen Elektrofahrzeugen verwendeten Batterie-Wärmemanagementsysteme lassen sich hauptsächlich in zwei Kategorien einteilen: luftgekühlt und flüssigkeitsgekühlt.
Das Prinzip des luftgekühlten Wärmemanagementsystems ähnelt eher dem Wärmeableitungsprinzip des Computers: In einem Abschnitt des Akkupacks ist ein Kühlventilator installiert, und am anderen Ende befindet sich eine Entlüftung, die den Luftstrom zwischen den beiden beschleunigt Batterien durch die Arbeit des Lüfters, um die von der Batterie während des Betriebs abgegebene Wärme abzuführen.
Um es klar auszudrücken: Bei der Luftkühlung wird an der Seite des Akkus ein Lüfter angebracht und der Akku durch Anblasen des Lüfters gekühlt. Der vom Lüfter geblasene Wind wird jedoch durch äußere Faktoren und die Effizienz der Luftkühlung beeinflusst wird reduziert, wenn die Außentemperatur höher ist.Genauso wie das Anblasen eines Ventilators an einem heißen Tag nicht kühler macht.Der Vorteil der Luftkühlung ist der einfache Aufbau und die geringen Kosten.
Durch die Flüssigkeitskühlung wird die von der Batterie während der Arbeit erzeugte Wärme über das Kühlmittel in der Kühlmittelleitung im Batteriepaket abgeführt, um die Batterietemperatur zu senken.Aufgrund des tatsächlichen Nutzungseffekts weist das flüssige Medium einen hohen Wärmeübertragungskoeffizienten, eine große Wärmekapazität und eine schnellere Kühlgeschwindigkeit auf, und Xiaopeng G3 verwendet ein Flüssigkeitskühlsystem mit höherer Kühleffizienz.
Vereinfacht ausgedrückt besteht das Prinzip der Flüssigkeitskühlung darin, eine Wasserleitung im Batteriepaket anzuordnen.Wenn die Temperatur des Akkus zu hoch ist, wird kaltes Wasser in die Wasserleitung gegossen und die Wärme wird durch kaltes Wasser zum Abkühlen abgeführt.Wenn die Temperatur des Akkupacks zu niedrig ist, muss dieser aufgeheizt werden.
Wenn das Fahrzeug intensiv gefahren oder schnell aufgeladen wird, entsteht beim Laden und Entladen der Batterie eine große Wärmemenge.Wenn die Batterietemperatur zu hoch ist, schalten Sie den Kompressor ein und das Kältemittel mit niedriger Temperatur strömt durch das Kühlmittel im Kühlrohr des Batteriewärmetauschers.Das Kühlmittel mit niedriger Temperatur fließt in den Batteriesatz, um die Wärme abzuleiten, sodass die Batterie den besten Temperaturbereich aufrechterhalten kann, was die Sicherheit und Zuverlässigkeit der Batterie während der Nutzung des Fahrzeugs erheblich verbessert und die Ladezeit verkürzt.
Im extrem kalten Winter wird aufgrund niedriger Temperaturen die Aktivität von Lithiumbatterien verringert, die Batterieleistung wird stark reduziert und die Batterie kann nicht mit hoher Leistung entladen oder schnell aufgeladen werden.Schalten Sie zu diesem Zeitpunkt den Warmwasserbereiter ein, um das Kühlmittel im Batteriekreislauf zu erwärmen, und das Hochtemperatur-Kühlmittel erwärmt die Batterie.Es stellt sicher, dass das Fahrzeug auch in Umgebungen mit niedrigen Temperaturen schnell aufgeladen werden kann und eine große Reichweite hat.
Elektronische Steuerung des Elektroantriebs und Ableitung der Wärmeableitung elektrischer Hochleistungsteile
Fahrzeuge mit neuer Energie haben umfassende Elektrifizierungsfunktionen erreicht und das Kraftstoffantriebssystem wurde auf ein elektrisches Antriebssystem umgestellt.Die Power-Batterie gibt bis zu 370 V Gleichspannung aus, um das Fahrzeug mit Strom zu versorgen, zu kühlen und zu heizen und verschiedene elektrische Komponenten im Auto mit Strom zu versorgen.Während der Fahrt des Fahrzeugs erzeugen leistungsstarke elektrische Komponenten (wie Motoren, DCDC, Motorsteuerungen usw.) viel Wärme.Die hohe Temperatur von Elektrogeräten kann zu Fahrzeugausfällen, Leistungseinschränkungen und sogar Sicherheitsrisiken führen.Das Fahrzeug-Wärmemanagement muss die erzeugte Wärme rechtzeitig abführen, um sicherzustellen, dass sich die leistungsstarken elektrischen Komponenten des Fahrzeugs im sicheren Betriebstemperaturbereich befinden.
Das elektronische Steuersystem des G3-Elektroantriebs nutzt die Wärmeableitung durch Flüssigkeitskühlung für das Wärmemanagement.Das Kühlmittel in der Rohrleitung des elektronischen Pumpenantriebssystems fließt durch den Motor und andere Heizgeräte, um die Wärme der elektrischen Teile abzuleiten, und fließt dann durch den Kühler am vorderen Ansauggitter des Fahrzeugs, und der elektronische Lüfter wird eingeschaltet Kühlen Sie das Hochtemperatur-Kühlmittel.
Einige Gedanken zur zukünftigen Entwicklung der Wärmemanagementbranche
Niedriger Energieverbrauch:
Um den durch Klimaanlagen verursachten hohen Stromverbrauch zu reduzieren, wird der Wärmepumpen-Klimaanlage nach und nach große Aufmerksamkeit geschenkt.Obwohl das allgemeine Wärmepumpensystem (mit R134a als Kältemittel) bestimmte Einschränkungen in der verwendeten Umgebung aufweist, wie z. B. extrem niedrige Temperaturen (unter -10 °C).° C) kann nicht funktionieren, die Kühlung in einer Umgebung mit hohen Temperaturen unterscheidet sich nicht von einer normalen Klimaanlage für Elektrofahrzeuge.In den meisten Teilen Chinas kann jedoch die Frühlings- und Herbstsaison (Umgebungstemperatur) den Energieverbrauch von Klimaanlagen effektiv senken, und das Energieeffizienzverhältnis ist zwei- bis dreimal so hoch wie das von Elektroheizungen.
Wenig Lärm:
Da das Elektrofahrzeug nicht über die Geräuschquelle des Motors verfügt, können sich Benutzer leicht über die Geräusche beschweren, die durch den Betrieb des Kompressors und des elektronischen Front-End-Lüfters entstehen, wenn die Klimaanlage zum Kühlen eingeschaltet wird.Effiziente und leise elektronische Lüfterprodukte und Kompressoren mit großem Hubraum tragen dazu bei, den durch den Betrieb verursachten Lärm zu reduzieren und gleichzeitig die Kühlleistung zu erhöhen
Niedrige Kosten:
Die Kühl- und Heizmethoden des Wärmemanagementsystems verwenden meist ein Flüssigkeitskühlsystem, und der Wärmebedarf der Batterieheizung und der Klimaanlagenheizung in Umgebungen mit niedrigen Temperaturen ist sehr groß.Die aktuelle Lösung besteht darin, die elektrische Heizung zu vergrößern, um die Wärmeproduktion zu steigern, was hohe Teilekosten und einen hohen Energieverbrauch mit sich bringt.Wenn es in der Batterietechnologie einen Durchbruch zur Lösung oder Reduzierung der hohen Temperaturanforderungen von Batterien gibt, wird dies eine erhebliche Optimierung des Designs und der Kosten von Wärmemanagementsystemen mit sich bringen.Die effiziente Nutzung der Abwärme, die der Motor während des Fahrzeugbetriebs erzeugt, trägt zudem dazu bei, den Energieverbrauch des Thermomanagementsystems zu senken.Im Umkehrschluss bedeutet dies eine Reduzierung der Batteriekapazität, eine Verbesserung der Reichweite und eine Reduzierung der Fahrzeugkosten.
Intelligent:
Ein hoher Elektrifizierungsgrad ist der Entwicklungstrend von Elektrofahrzeugen, und herkömmliche Klimaanlagen beschränken sich nur auf die Kühl- und Heizfunktionen, um sie intelligenter zu entwickeln.Die Klimaanlage kann weiter verbessert werden, um Big-Data-Unterstützung basierend auf den Autogewohnheiten des Benutzers, z. B. einem Familienauto, zu erhalten. Die Temperatur der Klimaanlage kann intelligent an verschiedene Personen angepasst werden, nachdem sie in das Auto eingestiegen sind.Schalten Sie vor dem Ausgehen die Klimaanlage ein, damit die Temperatur im Auto eine angenehme Temperatur erreicht.Der intelligente elektrische Luftauslass kann die Richtung des Luftauslasses automatisch an die Anzahl der Personen im Auto, die Position und die Größe des Körpers anpassen.
Zeitpunkt der Veröffentlichung: 20. Okt. 2023