Từ năm 2014, ngành công nghiệp xe điện dần trở nên hot. Trong số đó, việc quản lý nhiệt phương tiện của xe điện đang dần trở nên hot. Bởi vì phạm vi hoạt động của xe điện không chỉ phụ thuộc vào mật độ năng lượng của pin mà còn phụ thuộc vào công nghệ hệ thống quản lý nhiệt của xe. Hệ thống quản lý nhiệt pin cũng cótrải nghiệmđã có một quá trình từ đầu, từ bỏ bê đến chú ý.
Vì vậy hôm nay chúng ta hãy nói vềquản lý nhiệt của xe điện, họ đang quản lý cái gì?
Điểm tương đồng và khác biệt giữa quản lý nhiệt xe điện và quản lý nhiệt xe truyền thống
Điểm này được đặt lên hàng đầu vì sau khi ngành ô tô bước vào kỷ nguyên năng lượng mới, phạm vi, phương pháp thực hiện và các thành phần quản lý nhiệt đã thay đổi rất nhiều.
Không cần phải nói thêm ở đây về kiến trúc quản lý nhiệt của phương tiện sử dụng nhiên liệu truyền thống, và các độc giả chuyên nghiệp đã thấy rất rõ rằng quản lý nhiệt truyền thống chủ yếu bao gồmhệ thống quản lý nhiệt điều hòa không khí và hệ thống con quản lý nhiệt của hệ thống truyền động.
Kiến trúc quản lý nhiệt của xe điện dựa trên kiến trúc quản lý nhiệt của xe nhiên liệu và bổ sung thêm hệ thống quản lý nhiệt điện tử động cơ điện và hệ thống quản lý nhiệt ắc quy, không giống như xe chạy bằng nhiên liệu, xe điện nhạy cảm hơn với sự thay đổi nhiệt độ, nhiệt độ là yếu tố then chốt yếu tố quyết định độ an toàn, hiệu suất và tuổi thọ của nó, quản lý nhiệt là phương tiện cần thiết để duy trì phạm vi nhiệt độ thích hợp và tính đồng nhất. Do đó, hệ thống quản lý nhiệt của pin đặc biệt quan trọng và việc quản lý nhiệt của pin (tản nhiệt/dẫn nhiệt/cách nhiệt) liên quan trực tiếp đến sự an toàn của pin và tính nhất quán của nguồn điện sau khi sử dụng lâu dài.
Vì vậy, về mặt chi tiết, chủ yếu có những khác biệt sau.
Các nguồn nhiệt khác nhau của điều hòa không khí
Hệ thống điều hòa không khí của xe tải nhiên liệu truyền thống chủ yếu bao gồm máy nén, bình ngưng, van tiết lưu, thiết bị bay hơi, đường ống và các thiết bị khác.thành phần.
Khi làm mát, chất làm lạnh (chất làm lạnh) được thực hiện bởi máy nén, nhiệt lượng trong xe được loại bỏ để giảm nhiệt độ, đó là nguyên lý của làm lạnh. Bởi vìmáy nén hoạt động cần được dẫn động bởi động cơ, quá trình làm lạnh sẽ làm tăng gánh nặng cho động cơ, và đây chính là lý do tại sao chúng ta nói rằng điều hòa mùa hè tốn nhiều dầu hơn.
Hiện nay, hầu hết hệ thống sưởi của xe sử dụng nhiên liệu đều là sử dụng nhiệt từ chất làm mát nước làm mát động cơ - một lượng lớn nhiệt thải do động cơ tạo ra có thể được sử dụng để làm ấm máy điều hòa. Chất làm mát chảy qua bộ trao đổi nhiệt (còn gọi là bình chứa nước) trong hệ thống không khí ấm, và không khí do quạt vận chuyển được trao đổi nhiệt với chất làm mát động cơ, không khí được làm nóng rồi đưa vào xe.
Tuy nhiên, ở môi trường lạnh, động cơ cần phải chạy lâu để nâng nhiệt độ nước lên nhiệt độ phù hợp và người dùng cần phải chịu lạnh lâu trên xe.
Việc sưởi ấm các phương tiện sử dụng năng lượng mới chủ yếu dựa vào máy sưởi điện, máy sưởi điện có máy sưởi gió và máy nước nóng. Nguyên lý hoạt động của máy sưởi không khí cũng tương tự như máy sấy tóc, làm nóng trực tiếp không khí lưu thông qua tấm sưởi, từ đó cung cấp không khí nóng cho xe. Ưu điểm của máy sưởi gió là thời gian làm nóng nhanh, hiệu suất sử dụng năng lượng cao hơn một chút và nhiệt độ làm nóng cao. Nhược điểm là gió nóng đặc biệt khô, mang lại cảm giác khô rát cho cơ thể con người. Nguyên lý của máy nước nóng tương tự như máy nước nóng điện, làm nóng chất làm mát thông qua tấm gia nhiệt, chất làm mát ở nhiệt độ cao chảy qua lõi không khí ấm rồi làm nóng không khí tuần hoàn để đạt được khả năng sưởi ấm bên trong. Thời gian làm nóng của máy nước nóng dài hơn một chút so với máy sưởi không khí nhưng cũng nhanh hơn nhiều so với xe chạy nhiên liệu, ống nước bị thất thoát nhiệt trong môi trường nhiệt độ thấp, hiệu suất sử dụng năng lượng thấp hơn một chút . Xiaopeng G3 sử dụng máy nước nóng nói trên.
Dù là sưởi ấm bằng gió hay sưởi ấm nước, đối với xe điện, cần có pin điện để cung cấp điện và phần lớn điện năng được tiêu thụ trongsưởi ấm điều hòa không khí trong môi trường nhiệt độ thấp. Điều này dẫn đến việc giảm phạm vi lái xe của xe điện trong môi trường nhiệt độ thấp.
so sánhed với Vấn đề tốc độ làm nóng chậm của xe chạy nhiên liệu trong môi trường nhiệt độ thấp, việc sử dụng hệ thống sưởi điện cho xe điện có thể rút ngắn đáng kể thời gian làm nóng.
Quản lý nhiệt của pin điện
So với việc quản lý nhiệt động cơ của xe sử dụng nhiên liệu, yêu cầu quản lý nhiệt của hệ thống điện xe điện nghiêm ngặt hơn.
Vì phạm vi nhiệt độ làm việc tốt nhất của pin là rất nhỏ nên nhiệt độ của pin thường nằm trong khoảng từ 15 đến 40.° C. Tuy nhiên, nhiệt độ môi trường thường được các phương tiện sử dụng là -30~40° C và điều kiện lái xe của người dùng thực tế rất phức tạp. Kiểm soát quản lý nhiệt cần xác định và xác định một cách hiệu quả các điều kiện lái xe cũng như trạng thái của pin, đồng thời thực hiện kiểm soát nhiệt độ tối ưu và cố gắng đạt được sự cân bằng giữa mức tiêu thụ năng lượng, hiệu suất của xe, hiệu suất của pin và sự thoải mái.
Để giảm bớt lo lắng về phạm vi hoạt động, dung lượng pin của xe điện ngày càng lớn hơn và mật độ năng lượng ngày càng cao hơn; Đồng thời, cần giải quyết mâu thuẫn về thời gian chờ sạc quá lâu của người dùng và việc sạc nhanh, sạc siêu nhanh ra đời.
Về mặt quản lý nhiệt, sạc nhanh dòng điện cao mang lại khả năng sinh nhiệt nhiều hơn và tiêu thụ năng lượng cao hơn cho pin. Khi nhiệt độ pin quá cao trong quá trình sạc, nó không chỉ gây ra rủi ro về an toàn mà còn dẫn đến các vấn đề như giảm hiệu suất của pin và tăng tuổi thọ của pin. Thiết kế củahệ thống quản lý nhiệtlà một bài kiểm tra nghiêm túc
Quản lý nhiệt xe điện
Điều chỉnh sự thoải mái của cabin người ở
Môi trường nhiệt trong nhà của xe ảnh hưởng trực tiếp đến sự thoải mái của người ngồi trong xe. Kết hợp với mô hình cảm giác của cơ thể con người, nghiên cứu dòng chảy và truyền nhiệt trong cabin là một phương tiện quan trọng để cải thiện sự thoải mái của xe và cải thiện hiệu suất của xe. Từ thiết kế kết cấu thân xe, từ cửa gió điều hòa, kính xe chịu ảnh hưởng của bức xạ ánh sáng mặt trời và thiết kế toàn bộ thân xe, kết hợp với hệ thống điều hòa không khí, đều xem xét tác động đến sự thoải mái của người ngồi.
Khi lái xe, người dùng không chỉ được trải nghiệm cảm giác lái do công suất mạnh mẽ của xe mang lại mà sự thoải mái của môi trường cabin cũng là một phần quan trọng.
Kiểm soát điều chỉnh nhiệt độ hoạt động của pin điện
Pin trong quá trình sử dụng sẽ gặp rất nhiều vấn đề, đặc biệt là về nhiệt độ pin, pin lithium trong môi trường nhiệt độ cực thấp bị suy giảm năng lượng nghiêm trọng, trong môi trường nhiệt độ cao dễ gặp rủi ro về an toàn, việc sử dụng pin cực kỳ nghiêm trọng. những trường hợp này sẽ rất dễ gây hại cho pin, từ đó làm giảm hiệu suất và tuổi thọ của pin.
Mục đích chính của việc quản lý nhiệt là làm cho bộ pin luôn hoạt động trong khoảng nhiệt độ thích hợp để duy trì tình trạng hoạt động tốt nhất của bộ pin. Hệ thống quản lý nhiệt của pin chủ yếu bao gồm ba chức năng: tản nhiệt, làm nóng trước và cân bằng nhiệt độ. Tản nhiệt và làm nóng trước chủ yếu được điều chỉnh theo tác động có thể có của nhiệt độ môi trường bên ngoài lên pin. Cân bằng nhiệt độ được sử dụng để giảm chênh lệch nhiệt độ trong bộ pin và ngăn chặn sự phân hủy nhanh chóng do một bộ phận nhất định của pin quá nóng.
Hệ thống quản lý nhiệt pin được sử dụng trong xe điện hiện nay trên thị trường chủ yếu được chia thành hai loại: làm mát bằng không khí và làm mát bằng chất lỏng.
Nguyên tắc củahệ thống quản lý nhiệt làm mát bằng không khí Giống như nguyên lý tản nhiệt của máy tính hơn, một quạt làm mát được lắp ở một phần của bộ pin và đầu kia có một lỗ thông hơi, giúp tăng tốc luồng không khí giữa các pin thông qua hoạt động của quạt, do đó, để lấy đi nhiệt lượng tỏa ra từ pin khi nó hoạt động.
Nói một cách thẳng thắn, làm mát không khí là lắp thêm một chiếc quạt ở bên cạnh bộ pin và làm mát bộ pin bằng cách thổi quạt, nhưng gió do quạt thổi sẽ bị ảnh hưởng bởi các yếu tố bên ngoài và hiệu quả làm mát không khí. sẽ giảm khi nhiệt độ bên ngoài cao hơn. Cũng giống như việc thổi quạt không làm bạn mát hơn vào ngày nắng nóng. Ưu điểm của làm mát không khí là cấu trúc đơn giản và chi phí thấp.
Làm mát bằng chất lỏng sẽ lấy đi nhiệt do pin tạo ra trong quá trình làm việc thông qua chất làm mát trong đường ống làm mát bên trong bộ pin để đạt được hiệu quả giảm nhiệt độ của pin. Từ hiệu quả sử dụng thực tế, môi trường chất lỏng có hệ số truyền nhiệt cao, công suất nhiệt lớn và tốc độ làm mát nhanh hơn và Xiaopeng G3 sử dụng hệ thống làm mát bằng chất lỏng với hiệu suất làm mát cao hơn.
Nói một cách đơn giản, nguyên lý làm mát bằng chất lỏng là bố trí một ống dẫn nước trong bộ pin. Khi nhiệt độ của bộ pin quá cao, nước lạnh sẽ được đổ vào ống nước, nhiệt lượng sẽ được nước lạnh lấy đi để hạ nhiệt. Nếu nhiệt độ của bộ pin quá thấp thì cần phải làm nóng nó.
Khi xe chạy mạnh hoặc sạc nhanh, một lượng nhiệt lớn sẽ sinh ra trong quá trình sạc và xả ắc quy. Khi nhiệt độ pin quá cao, hãy bật máy nén và chất làm lạnh ở nhiệt độ thấp sẽ chảy qua chất làm mát trong ống làm mát của bộ trao đổi nhiệt pin. Chất làm mát ở nhiệt độ thấp chảy vào bộ pin để lấy đi nhiệt, giúp pin có thể duy trì phạm vi nhiệt độ tốt nhất, giúp cải thiện đáng kể độ an toàn và độ tin cậy của pin trong quá trình sử dụng xe và rút ngắn thời gian sạc.
Vào mùa đông cực lạnh, do nhiệt độ thấp, hoạt động của pin lithium bị giảm, hiệu suất của pin giảm đi rất nhiều và pin không thể xả năng lượng cao hoặc sạc nhanh. Lúc này, bạn bật máy nước nóng để làm nóng chất làm mát trong mạch ắc quy, chất làm mát ở nhiệt độ cao sẽ làm nóng ắc quy. Nó đảm bảo rằng chiếc xe cũng có thể có khả năng sạc nhanh và phạm vi lái xe dài trong môi trường nhiệt độ thấp.
Điều khiển điện tử truyền động điện và tản nhiệt làm mát các bộ phận điện công suất cao
Các phương tiện sử dụng năng lượng mới đã đạt được chức năng điện khí hóa toàn diện và hệ thống năng lượng nhiên liệu đã được thay đổi thành hệ thống năng lượng điện. Công suất pin đầu ra lên tớiĐiện áp một chiều 370V để cung cấp năng lượng, làm mát và sưởi ấm cho xe, đồng thời cung cấp điện cho các bộ phận điện khác nhau trên xe. Trong quá trình lái xe, các bộ phận điện có công suất lớn (như động cơ, DCDC, bộ điều khiển động cơ, v.v.) sẽ sinh ra rất nhiều nhiệt. Nhiệt độ cao của các thiết bị điện có thể gây hỏng xe, hạn chế nguồn điện và thậm chí gây nguy hiểm về an toàn. Quản lý nhiệt của xe cần tản nhiệt sinh ra kịp thời để đảm bảo các bộ phận điện công suất cao của xe nằm trong phạm vi nhiệt độ làm việc an toàn.
Hệ thống điều khiển điện tử truyền động điện G3 sử dụng tản nhiệt làm mát bằng chất lỏng để quản lý nhiệt. Chất làm mát trong đường ống của hệ thống truyền động bơm điện tử chảy qua động cơ và các thiết bị sưởi ấm khác để mang nhiệt của các bộ phận điện, sau đó chảy qua bộ tản nhiệt ở lưới hút gió phía trước của xe, và quạt điện tử được bật để làm mát chất làm mát nhiệt độ cao.
Một số suy nghĩ về sự phát triển trong tương lai của ngành quản lý nhiệt
Tiêu thụ năng lượng thấp:
Để giảm mức tiêu thụ điện năng lớn do điều hòa gây ra, điều hòa không khí bơm nhiệt dần dần nhận được sự quan tâm cao. Mặc dù hệ thống bơm nhiệt thông thường (sử dụng R134a làm chất làm lạnh) có những hạn chế nhất định về môi trường sử dụng, chẳng hạn như nhiệt độ cực thấp (dưới -10° C) không thể hoạt động, làm lạnh trong môi trường nhiệt độ cao không khác gì điều hòa không khí xe điện thông thường. Tuy nhiên, ở hầu hết các vùng của Trung Quốc, mùa xuân và mùa thu (nhiệt độ môi trường) có thể giảm mức tiêu thụ năng lượng của điều hòa không khí một cách hiệu quả và tỷ lệ hiệu quả sử dụng năng lượng gấp 2 đến 3 lần so với máy sưởi điện.
Tiếng ồn thấp:
Sau khi xe điện không còn nguồn ồn của động cơ, tiếng ồn phát sinh do hoạt động củamáy nénvà quạt điện tử phía trước khi bật điều hòa để làm lạnh rất dễ bị người dùng phàn nàn. Sản phẩm quạt điện tử hoạt động êm ái và hiệu quả cùng máy nén dung tích lớn giúp giảm tiếng ồn khi vận hành đồng thời tăng công suất làm mát
Chi phí thấp:
Các phương pháp làm mát và sưởi ấm của hệ thống quản lý nhiệt chủ yếu sử dụng hệ thống làm mát bằng chất lỏng, nhu cầu nhiệt của sưởi pin và sưởi điều hòa không khí trong môi trường nhiệt độ thấp là rất lớn. Giải pháp hiện nay là tăng lò sưởi điện để tăng sản lượng nhiệt, dẫn đến chi phí linh kiện cao và tiêu thụ năng lượng cao. Nếu có bước đột phá trong công nghệ pin có thể giải quyết hoặc giảm bớt yêu cầu khắc nghiệt về nhiệt độ của pin sẽ mang lại sự tối ưu hóa lớn trong thiết kế và giá thành của hệ thống quản lý nhiệt. Việc sử dụng hiệu quả nhiệt thải do động cơ tạo ra trong quá trình vận hành xe cũng sẽ giúp giảm mức tiêu thụ năng lượng của hệ thống quản lý nhiệt. Ngược lại là việc giảm dung lượng pin, cải thiện phạm vi lái xe và giảm giá thành phương tiện.
Thông minh:
Mức độ điện khí hóa cao là xu hướng phát triển của xe điện, máy điều hòa không khí truyền thống chỉ giới hạn ở chức năng làm lạnh và sưởi ấm để phát triển thông minh hóa. Điều hòa không khí có thể được cải thiện hơn nữa để hỗ trợ dữ liệu lớn dựa trên thói quen sử dụng ô tô của người dùng, chẳng hạn như xe gia đình, nhiệt độ của điều hòa có thể được điều chỉnh một cách thông minh cho phù hợp với những người khác nhau sau khi họ lên xe. Hãy bật điều hòa trước khi ra ngoài để nhiệt độ trong xe đạt nhiệt độ dễ chịu. Cửa gió điện thông minh có thể tự động điều chỉnh hướng cửa gió theo số người trên xe, vị trí và kích thước cơ thể.
Thời gian đăng: Oct-20-2023