Desde 2014, la industria de los vehículos eléctricos ha cobrado gran importancia. Entre ellos, la gestión térmica de los vehículos eléctricos también se ha consolidado. La autonomía de los vehículos eléctricos depende no solo de la densidad energética de la batería, sino también de la tecnología del sistema de gestión térmica del vehículo. El sistema de gestión térmica de la batería también...experienciaSe inició un proceso desde cero, del descuido a la atención.
Así que hoy vamos a hablar de laGestión térmica de vehículos eléctricos¿Qué están logrando?
Similitudes y diferencias entre la gestión térmica del vehículo eléctrico y la gestión térmica del vehículo tradicional
Este punto se pone en primer lugar porque después de que la industria automotriz ha entrado en la nueva era energética, el alcance, los métodos de implementación y los componentes de la gestión térmica han cambiado enormemente.
No es necesario decir más sobre la arquitectura de gestión térmica de los vehículos de combustible tradicional aquí, y los lectores profesionales han sido muy claros en que la gestión térmica tradicional incluye principalmente lasistema de gestión térmica del aire acondicionado y el subsistema de gestión térmica del sistema de propulsión.
La arquitectura de gestión térmica de los vehículos eléctricos se basa en la arquitectura de gestión térmica de los vehículos de combustible e incorpora el sistema de gestión térmica electrónica del motor eléctrico y el sistema de gestión térmica de la batería. A diferencia de los vehículos de combustible, los vehículos eléctricos son más sensibles a los cambios de temperatura. La temperatura es un factor clave para determinar su seguridad, rendimiento y vida útil. La gestión térmica es esencial para mantener un rango de temperatura adecuado y uniforme. Por lo tanto, el sistema de gestión térmica de la batería es particularmente crítico, y su gestión térmica (disipación, conducción y aislamiento térmico) está directamente relacionada con la seguridad de la batería y la consistencia de la energía tras un uso prolongado.
Entonces, en términos de detalles, existen principalmente las siguientes diferencias.
Diferentes fuentes de calor del aire acondicionado
El sistema de aire acondicionado de un camión de combustible tradicional se compone principalmente de compresor, condensador, válvula de expansión, evaporador, tubería y otroscomponentes.
Durante la refrigeración, el refrigerante es transportado por el compresor y el calor del vehículo se disipa para reducir la temperatura, lo cual constituye el principio de la refrigeración.el trabajo del compresor necesita ser impulsado por el motor, el proceso de refrigeración aumentará la carga del motor, y esta es la razón por la que decimos que el aire acondicionado de verano cuesta más aceite.
Actualmente, casi todos los vehículos de combustible se calientan aprovechando el calor del refrigerante del motor. Gran parte del calor residual generado por el motor se puede aprovechar para calentar el aire acondicionado. El refrigerante fluye a través del intercambiador de calor (también conocido como depósito de agua) en el sistema de aire caliente, y el aire transportado por el ventilador intercambia calor con el refrigerante del motor, calentándose y enviándose al vehículo.
Sin embargo, en ambientes fríos, el motor debe funcionar durante mucho tiempo para elevar la temperatura del agua a la temperatura adecuada y el usuario debe soportar el frío durante mucho tiempo en el automóvil.
La calefacción de los vehículos de nueva energía se basa principalmente en calentadores eléctricos, que incluyen calentadores de viento y calentadores de agua. El principio del calentador de aire es similar al de un secador de pelo: calienta directamente el aire circulante a través de una lámina calefactora, proporcionando aire caliente al vehículo. La ventaja del calentador de viento es su rápido calentamiento, su eficiencia energética ligeramente superior y su alta temperatura. La desventaja es que el viento es particularmente seco, lo que provoca una sensación de sequedad. El principio del calentador de agua es similar al del calentador de agua eléctrico: calienta el refrigerante a través de una lámina calefactora, y el refrigerante a alta temperatura fluye a través del núcleo de aire caliente, calentando el aire circulante para calentar el interior. El tiempo de calentamiento del calentador de agua es ligeramente mayor que el del calentador de aire, pero también mucho más rápido que el del vehículo de combustible, y la tubería de agua pierde calor en ambientes de baja temperatura, lo que reduce ligeramente la eficiencia energética. El Xiaopeng G3 utiliza el calentador de agua mencionado anteriormente.
Ya sea calentamiento eólico o calentamiento de agua, para los vehículos eléctricos se necesitan baterías de energía para proporcionar electricidad, y la mayor parte de la electricidad se consume enaire acondicionado calefacción En entornos de baja temperatura, lo que resulta en una menor autonomía de los vehículos eléctricos en dichos entornos.
Comparared con El problema de la lenta velocidad de calentamiento de los vehículos de combustible en entornos de baja temperatura, el uso de calefacción eléctrica para vehículos eléctricos puede acortar en gran medida el tiempo de calentamiento.
Gestión térmica de baterías de energía
En comparación con la gestión térmica del motor de los vehículos de combustible, los requisitos de gestión térmica del sistema de energía del vehículo eléctrico son más estrictos.
Debido a que el rango de temperatura de funcionamiento óptimo de la batería es muy pequeño, generalmente se requiere que la temperatura de la batería esté entre 15 y 40° C. Sin embargo, la temperatura ambiente comúnmente utilizada por los vehículos es de -30 a 40 grados.° C, y las condiciones de conducción de los usuarios reales son complejas. El control de la gestión térmica debe identificar y determinar eficazmente las condiciones de conducción de los vehículos y el estado de las baterías, así como optimizar el control de la temperatura y buscar un equilibrio entre el consumo de energía, el rendimiento del vehículo, el rendimiento de la batería y la comodidad.
Para aliviar la ansiedad por la autonomía, la capacidad de la batería de los vehículos eléctricos es cada vez mayor y la densidad de energía es cada vez mayor; al mismo tiempo, es necesario resolver la contradicción del tiempo de espera de carga demasiado largo para los usuarios, y surgieron la carga rápida y la carga súper rápida.
En términos de gestión térmica, la carga rápida de alta corriente genera mayor generación de calor y un mayor consumo de energía de la batería. Si la temperatura de la batería es demasiado alta durante la carga, no solo puede causar riesgos de seguridad, sino también problemas como una menor eficiencia de la batería y una disminución acelerada de su vida útil. El diseño desistema de gestión térmicaes una prueba severa
Gestión térmica de vehículos eléctricos
Ajuste del confort de la cabina de los ocupantes
El ambiente térmico interior del vehículo afecta directamente la comodidad de los ocupantes. En combinación con el modelo sensorial del cuerpo humano, el estudio del flujo y la transferencia de calor en la cabina es un medio importante para mejorar la comodidad y el rendimiento del vehículo. Desde el diseño de la estructura de la carrocería, la salida del aire acondicionado, el vidrio del vehículo afectado por la radiación solar y el diseño integral de la carrocería, junto con el sistema de aire acondicionado, se considera el impacto en la comodidad de los ocupantes.
Al conducir un vehículo, los usuarios no solo deben experimentar la sensación de conducción brindada por la fuerte potencia de salida del vehículo, sino que también la comodidad del entorno de la cabina es una parte importante.
Control de ajuste de la temperatura de funcionamiento de la batería de alimentación
La batería en el proceso de uso se encontrará con muchos problemas, especialmente en la temperatura de la batería, la batería de litio en el entorno de temperatura extremadamente baja la atenuación de energía es grave, en el entorno de alta temperatura es propenso a riesgos de seguridad, el uso de baterías en casos extremos será muy probable que cause daños a la batería, reduciendo así el rendimiento y la vida útil de la batería.
El objetivo principal de la gestión térmica es garantizar que la batería funcione siempre dentro del rango de temperatura adecuado para mantener su óptimo funcionamiento. El sistema de gestión térmica de la batería incluye principalmente tres funciones: disipación de calor, precalentamiento y compensación de temperatura. La disipación de calor y el precalentamiento se ajustan principalmente para tener en cuenta el posible impacto de la temperatura ambiente en la batería. La compensación de temperatura se utiliza para reducir la diferencia de temperatura dentro de la batería y evitar el deterioro rápido causado por el sobrecalentamiento de alguna parte de la misma.
Los sistemas de gestión térmica de baterías utilizados en los vehículos eléctricos actualmente en el mercado se dividen principalmente en dos categorías: refrigerados por aire y refrigerados por líquido.
El principio de lasistema de gestión térmica refrigerado por aire es más como el principio de disipación de calor de la computadora, se instala un ventilador de enfriamiento en una sección del paquete de baterías y el otro extremo tiene un respiradero, que acelera el flujo de aire entre las baterías a través del trabajo del ventilador, para así eliminar el calor emitido por la batería cuando está funcionando.
En resumen, la refrigeración por aire consiste en añadir un ventilador al lateral de la batería y enfriarla mediante el soplado del ventilador. Sin embargo, el viento generado por el ventilador se verá afectado por factores externos, y la eficiencia de la refrigeración por aire se reducirá cuando la temperatura exterior sea más alta. Al igual que usar un ventilador no refresca en un día caluroso. La ventaja de la refrigeración por aire es su estructura simple y su bajo costo.
La refrigeración líquida absorbe el calor generado por la batería durante su funcionamiento a través del refrigerante en la tubería interna del paquete de baterías, lo que reduce su temperatura. En el uso real, el medio líquido tiene un alto coeficiente de transferencia de calor, gran capacidad térmica y mayor velocidad de enfriamiento. Por ello, el Xiaopeng G3 utiliza un sistema de refrigeración líquida con mayor eficiencia.
En términos simples, el principio de la refrigeración líquida consiste en instalar una tubería de agua en la batería. Cuando la temperatura de la batería es demasiado alta, se vierte agua fría en la tubería y el agua fría absorbe el calor para enfriarla. Si la temperatura de la batería es demasiado baja, es necesario calentarla.
Cuando el vehículo se conduce con intensidad o se carga rápidamente, se genera una gran cantidad de calor durante la carga y descarga de la batería. Si la temperatura de la batería es demasiado alta, se activa el compresor y el refrigerante de baja temperatura fluye a través del refrigerante en el tubo de refrigeración del intercambiador de calor de la batería. El refrigerante de baja temperatura fluye hacia la batería para disipar el calor y mantenerla en el rango de temperatura óptimo, lo que mejora considerablemente la seguridad y la fiabilidad de la batería durante el uso del vehículo y acorta el tiempo de carga.
En inviernos extremadamente fríos, debido a las bajas temperaturas, la actividad de las baterías de litio se reduce, su rendimiento se reduce considerablemente y no se pueden descargar a alta potencia ni cargar rápidamente. En ese momento, encienda el calentador de agua para calentar el refrigerante en el circuito de la batería. El refrigerante a alta temperatura calienta la batería. Esto garantiza que el vehículo también tenga una capacidad de carga rápida y una larga autonomía en entornos de baja temperatura.
Control electrónico de accionamiento eléctrico y disipación de calor de refrigeración de piezas eléctricas de alta potencia
Los vehículos de nueva energía han logrado funciones integrales de electrificación, y el sistema de alimentación de combustible se ha transformado en un sistema de energía eléctrica. La batería de energía genera hastaVoltaje de 370 V CC Para suministrar energía, refrigeración y calefacción al vehículo, y alimentar sus diversos componentes eléctricos. Durante la conducción, los componentes eléctricos de alta potencia (como motores, DC-DC, controladores de motor, etc.) generan mucho calor. La alta temperatura de los aparatos eléctricos puede provocar fallos en el vehículo, limitaciones de potencia e incluso riesgos de seguridad. La gestión térmica del vehículo debe disipar el calor generado a tiempo para garantizar que los componentes eléctricos de alta potencia se mantengan en un rango de temperatura de funcionamiento seguro.
El sistema de control electrónico del motor eléctrico G3 utiliza refrigeración líquida para la gestión térmica. El refrigerante en la tubería del sistema de accionamiento de la bomba electrónica fluye a través del motor y otros dispositivos de calefacción para disipar el calor de los componentes eléctricos, y luego fluye a través del radiador en la rejilla de admisión delantera del vehículo, donde el ventilador electrónico se activa para enfriar el refrigerante a alta temperatura.
Algunas reflexiones sobre el desarrollo futuro de la industria de la gestión térmica
Bajo consumo de energía:
Para reducir el alto consumo de energía del aire acondicionado, el aire acondicionado con bomba de calor ha recibido cada vez más atención. Si bien el sistema general de bomba de calor (que utiliza R134a como refrigerante) presenta ciertas limitaciones en el entorno en el que se utiliza, como temperaturas extremadamente bajas (por debajo de -10 °C).° C) No funciona. La refrigeración en entornos de alta temperatura no difiere del aire acondicionado de un vehículo eléctrico convencional. Sin embargo, en la mayor parte de China, la primavera y el otoño (temperatura ambiente) pueden reducir eficazmente el consumo de energía del aire acondicionado, y su eficiencia energética es de 2 a 3 veces superior a la de los calentadores eléctricos.
Bajo nivel de ruido:
Después de que el vehículo eléctrico no tiene la fuente de ruido del motor, el ruido generado por el funcionamiento delel compresorAdemás, el ventilador electrónico frontal, al encender el aire acondicionado para refrigerar, suele ser motivo de queja para los usuarios. Los ventiladores electrónicos eficientes y silenciosos, junto con los compresores de gran cilindrada, ayudan a reducir el ruido de funcionamiento y, al mismo tiempo, aumentan la capacidad de refrigeración.
Bajo costo:
Los métodos de refrigeración y calefacción de los sistemas de gestión térmica utilizan principalmente refrigeración líquida, y la demanda de calor para la calefacción de las baterías y el aire acondicionado en entornos de baja temperatura es muy alta. La solución actual consiste en aumentar la producción de calor mediante el uso de calentadores eléctricos, lo que conlleva un alto coste de las piezas y un alto consumo de energía. Si se logra un avance en la tecnología de baterías para resolver o reducir los exigentes requisitos de temperatura, se optimizará considerablemente el diseño y el coste de los sistemas de gestión térmica. El uso eficiente del calor residual generado por el motor durante el funcionamiento del vehículo también ayudará a reducir el consumo energético del sistema de gestión térmica. Esto se traduce en una reducción de la capacidad de la batería, una mejora de la autonomía y una reducción del coste del vehículo.
Inteligente:
La tendencia de desarrollo de los vehículos eléctricos es la electrificación, y los aires acondicionados tradicionales se limitan a las funciones de refrigeración y calefacción, evolucionando hacia la inteligencia. El aire acondicionado se puede optimizar aún más con el respaldo de big data basado en los hábitos de conducción del usuario. Por ejemplo, en vehículos familiares, la temperatura del aire acondicionado se puede adaptar de forma inteligente a las necesidades de cada persona al subir al vehículo. Encienda el aire acondicionado antes de salir para que la temperatura en el vehículo alcance un nivel confortable. La salida de aire eléctrica inteligente ajusta automáticamente la dirección de la salida de aire según el número de personas en el vehículo, la posición y la complexión.
Hora de publicación: 20 de octubre de 2023