Sejak 2014, industri kendaraan listrik secara bertahap menjadi semakin populer. Di antaranya, manajemen termal kendaraan listrik secara bertahap menjadi populer. Karena jangkauan kendaraan listrik tidak hanya bergantung pada kepadatan energi baterai, tetapi juga pada teknologi sistem manajemen termal kendaraan. Sistem manajemen termal baterai jugapengalamanmengubah proses dari awal, dari pengabaian menjadi perhatian.
Jadi hari ini, mari kita bicara tentangmanajemen termal kendaraan listrik, apa yang mereka kelola?
Persamaan dan perbedaan antara manajemen termal kendaraan listrik dan manajemen termal kendaraan tradisional
Poin ini dikemukakan pertama kali karena setelah industri otomotif memasuki era energi baru, cakupan, metode penerapan, dan komponen manajemen termal telah banyak berubah.
Tidak perlu dijelaskan lagi mengenai arsitektur manajemen termal kendaraan berbahan bakar tradisional di sini, dan para pembaca profesional sudah sangat jelas bahwa manajemen termal tradisional terutama mencakupsistem manajemen termal pendingin udara dan subsistem manajemen termal pada powertrain.
Arsitektur manajemen termal kendaraan listrik didasarkan pada arsitektur manajemen termal kendaraan berbahan bakar, dan menggabungkan sistem manajemen termal elektronik motor listrik dan sistem manajemen termal baterai. Berbeda dengan kendaraan berbahan bakar, kendaraan listrik lebih sensitif terhadap perubahan suhu. Suhu merupakan faktor kunci yang menentukan keselamatan, kinerja, dan masa pakainya. Manajemen termal merupakan cara yang diperlukan untuk menjaga rentang dan keseragaman suhu yang sesuai. Oleh karena itu, sistem manajemen termal baterai sangat penting, dan manajemen termal baterai (disipasi panas/konduksi panas/isolasi panas) berkaitan langsung dengan keamanan baterai dan konsistensi daya setelah penggunaan jangka panjang.
Jadi, secara rinci, ada beberapa perbedaan utama sebagai berikut.
Berbagai sumber panas AC
Sistem pendingin udara truk bahan bakar tradisional terutama terdiri dari kompresor, kondensor, katup ekspansi, evaporator, pipa dan lainnyakomponen.
Saat pendinginan, refrigeran (refrigeran) diproses oleh kompresor, dan panas di dalam mobil dihilangkan untuk menurunkan suhu, yang merupakan prinsip pendinginan. Karenapekerjaan kompresor perlu digerakkan oleh mesin, proses pendinginan akan menambah beban mesin, dan inilah sebabnya mengapa kita katakan bahwa AC musim panas menghabiskan lebih banyak minyak.
Saat ini, hampir semua pemanas kendaraan berbahan bakar menggunakan panas dari pendingin mesin—sejumlah besar panas buang yang dihasilkan oleh mesin dapat digunakan untuk memanaskan AC. Pendingin mengalir melalui penukar panas (juga dikenal sebagai tangki air) dalam sistem udara hangat, dan udara yang diangkut oleh blower dipertukarkan panasnya dengan pendingin mesin, lalu udara tersebut dipanaskan dan dialirkan ke dalam mobil.
Namun, di lingkungan yang dingin, mesin perlu bekerja dalam waktu lama untuk menaikkan suhu air ke suhu yang tepat, dan pengguna perlu menahan dingin dalam waktu lama di dalam mobil.
Pemanasan kendaraan energi baru terutama bergantung pada pemanas listrik. Pemanas listrik memiliki pemanas angin dan pemanas air. Prinsip pemanas udara mirip dengan pengering rambut, yaitu memanaskan udara yang bersirkulasi secara langsung melalui lembaran pemanas, sehingga menghasilkan udara panas ke dalam mobil. Keunggulan pemanas angin adalah waktu pemanasannya cepat, rasio efisiensi energinya sedikit lebih tinggi, dan suhu pemanasannya tinggi. Kekurangannya adalah angin pemanas sangat kering, sehingga menimbulkan rasa kering pada tubuh. Prinsip pemanas air mirip dengan pemanas air listrik, yaitu memanaskan cairan pendingin melalui lembaran pemanas, dan cairan pendingin bersuhu tinggi mengalir melalui inti udara hangat, kemudian memanaskan udara yang bersirkulasi untuk mencapai pemanasan interior. Waktu pemanasan pemanas air sedikit lebih lama daripada pemanas udara, tetapi juga jauh lebih cepat daripada kendaraan berbahan bakar bensin. Pipa air mengalami kehilangan panas di lingkungan bersuhu rendah, sehingga efisiensi energinya sedikit lebih rendah. Xiaopeng G3 menggunakan pemanas air yang disebutkan di atas.
Baik itu pemanas angin atau pemanas air, untuk kendaraan listrik, baterai listrik diperlukan untuk menyediakan listrik, dan sebagian besar listrik dikonsumsi dipemanas ruangan di lingkungan bersuhu rendah. Hal ini mengakibatkan berkurangnya jangkauan berkendara kendaraan listrik di lingkungan bersuhu rendah.
Bandingkandiedit dengan masalah kecepatan pemanasan lambat kendaraan bahan bakar di lingkungan suhu rendah, penggunaan pemanas listrik untuk kendaraan listrik dapat sangat mempersingkat waktu pemanasan.
Manajemen termal baterai daya
Dibandingkan dengan manajemen termal mesin kendaraan bahan bakar, persyaratan manajemen termal sistem tenaga kendaraan listrik lebih ketat.
Karena rentang suhu kerja terbaik baterai sangat kecil, suhu baterai umumnya diperlukan antara 15 dan 40° C. Namun, suhu sekitar yang umum digunakan oleh kendaraan adalah -30~40° C, dan kondisi berkendara pengguna sebenarnya sangatlah kompleks. Kontrol manajemen termal perlu mengidentifikasi dan menentukan kondisi berkendara kendaraan dan kondisi baterai secara efektif, serta menjalankan kontrol suhu optimal, dan berupaya mencapai keseimbangan antara konsumsi energi, performa kendaraan, performa baterai, dan kenyamanan.
Untuk mengurangi kekhawatiran tentang jangkauan, kapasitas baterai kendaraan listrik makin lama makin besar, dan kepadatan energi makin tinggi; di saat yang sama, perlu diatasi kontradiksi waktu tunggu pengisian daya yang terlalu lama bagi pengguna, dan pengisian daya cepat serta pengisian daya super cepat pun muncul.
Dalam hal manajemen termal, pengisian cepat arus tinggi menghasilkan panas yang lebih besar dan konsumsi energi baterai yang lebih tinggi. Suhu baterai yang terlalu tinggi selama pengisian daya tidak hanya dapat menimbulkan risiko keselamatan, tetapi juga dapat menyebabkan masalah seperti penurunan efisiensi baterai dan percepatan penurunan masa pakai baterai. Desainsistem manajemen termaladalah ujian yang berat.
Manajemen termal kendaraan listrik
Penyesuaian kenyamanan kabin penumpang
Lingkungan termal dalam kendaraan secara langsung memengaruhi kenyamanan penumpang. Dikombinasikan dengan model sensorik tubuh manusia, studi aliran dan perpindahan panas di dalam kabin merupakan cara penting untuk meningkatkan kenyamanan dan performa kendaraan. Dampaknya terhadap kenyamanan penumpang dipertimbangkan, mulai dari desain struktur bodi, outlet AC, kaca kendaraan yang terpapar sinar matahari, hingga desain keseluruhan bodi, yang dikombinasikan dengan sistem AC.
Saat mengendarai kendaraan, pengguna tidak hanya harus merasakan sensasi berkendara yang ditimbulkan oleh tenaga besar kendaraan, tetapi kenyamanan lingkungan kabin juga merupakan bagian penting.
Kontrol penyesuaian suhu pengoperasian baterai daya
Baterai dalam penggunaan prosesnya akan menemui banyak masalah, terutama pada suhu baterai. Baterai lithium akan mengalami redaman daya yang serius pada lingkungan suhu yang sangat rendah, sedangkan pada lingkungan suhu tinggi akan rentan terhadap risiko keselamatan. Penggunaan baterai dalam kasus yang ekstrem akan sangat mungkin menyebabkan kerusakan pada baterai, sehingga mengurangi kinerja dan masa pakai baterai.
Tujuan utama manajemen termal adalah memastikan baterai selalu bekerja dalam rentang suhu yang sesuai untuk menjaga kondisi kerja baterai yang optimal. Sistem manajemen termal baterai terutama mencakup tiga fungsi: pembuangan panas, pemanasan awal, dan pemerataan suhu. Pembuangan panas dan pemanasan awal terutama disesuaikan dengan kemungkinan dampak suhu lingkungan eksternal terhadap baterai. Pemerataan suhu digunakan untuk mengurangi perbedaan suhu di dalam baterai dan mencegah kerusakan cepat akibat panas berlebih pada bagian tertentu baterai.
Sistem manajemen termal baterai yang digunakan dalam kendaraan listrik yang sekarang beredar di pasaran terutama dibagi menjadi dua kategori: berpendingin udara dan berpendingin cairan.
Prinsip darisistem manajemen termal berpendingin udara lebih seperti prinsip pembuangan panas komputer, kipas pendingin dipasang di satu bagian paket baterai, dan ujung lainnya memiliki ventilasi, yang mempercepat aliran udara di antara baterai melalui kerja kipas, sehingga menghilangkan panas yang dipancarkan baterai saat bekerja.
Singkatnya, pendinginan udara dilakukan dengan menambahkan kipas di sisi baterai, dan mendinginkan baterai dengan meniupkan kipas. Namun, angin yang ditiup kipas akan terpengaruh oleh faktor eksternal, dan efisiensi pendinginan udara akan berkurang ketika suhu luar lebih tinggi. Sama seperti meniupkan kipas tidak membuat Anda lebih sejuk di hari yang panas. Keuntungan pendinginan udara adalah strukturnya yang sederhana dan biayanya yang rendah.
Pendinginan cair menghilangkan panas yang dihasilkan baterai selama pengoperasian melalui cairan pendingin di dalam pipa pendingin di dalam kemasan baterai untuk mencapai efek penurunan suhu baterai. Berdasarkan efek penggunaan aktual, media cair memiliki koefisien perpindahan panas yang tinggi, kapasitas panas yang besar, dan kecepatan pendinginan yang lebih cepat. Xiaopeng G3 menggunakan sistem pendingin cair dengan efisiensi pendinginan yang lebih tinggi.
Secara sederhana, prinsip pendinginan cair adalah memasang pipa air di dalam baterai. Ketika suhu baterai terlalu tinggi, air dingin akan dialirkan ke dalam pipa air, dan panasnya akan diserap oleh air dingin untuk mendinginkannya. Jika suhu baterai terlalu rendah, baterai perlu dipanaskan.
Saat kendaraan dikendarai dengan penuh semangat atau diisi daya dengan cepat, sejumlah besar panas dihasilkan selama proses pengisian dan pengosongan baterai. Ketika suhu baterai terlalu tinggi, kompresor akan menyala, dan refrigeran bersuhu rendah akan mengalir melalui pendingin di pipa pendingin penukar panas baterai. Pendingin bersuhu rendah ini akan mengalir ke dalam kemasan baterai untuk menyerap panas, sehingga baterai dapat mempertahankan rentang suhu optimal. Hal ini sangat meningkatkan keamanan dan keandalan baterai selama penggunaan mobil dan mempersingkat waktu pengisian daya.
Di musim dingin yang sangat dingin, akibat suhu rendah, aktivitas baterai litium berkurang, kinerja baterai sangat berkurang, dan baterai tidak dapat dikosongkan atau diisi daya dengan cepat. Pada saat ini, nyalakan pemanas air untuk memanaskan cairan pendingin di sirkuit baterai, dan cairan pendingin bersuhu tinggi akan memanaskan baterai. Hal ini memastikan kendaraan dapat mengisi daya dengan cepat dan menempuh jarak tempuh yang jauh di lingkungan bersuhu rendah.
Penggerak listrik, kontrol elektronik, dan komponen listrik berdaya tinggi, pendinginan, pembuangan panas
Kendaraan energi baru telah mencapai fungsi elektrifikasi yang komprehensif, dan sistem tenaga bahan bakar telah diubah menjadi sistem tenaga listrik. Baterai menghasilkan daya hinggaTegangan 370V DC untuk menyediakan daya, pendinginan, dan pemanasan kendaraan, serta memasok daya ke berbagai komponen kelistrikan pada mobil. Selama kendaraan berjalan, komponen kelistrikan berdaya tinggi (seperti motor, DCDC, pengontrol motor, dll.) akan menghasilkan banyak panas. Suhu tinggi pada peralatan listrik dapat menyebabkan kerusakan kendaraan, keterbatasan daya, dan bahkan bahaya keselamatan. Manajemen termal kendaraan perlu menghilangkan panas yang dihasilkan tepat waktu untuk memastikan komponen kelistrikan berdaya tinggi pada kendaraan berada dalam kisaran suhu kerja yang aman.
Sistem kontrol elektronik penggerak listrik G3 mengadopsi pembuangan panas pendingin cair untuk manajemen termal. Pendingin dalam pipa sistem penggerak pompa elektronik mengalir melalui motor dan perangkat pemanas lainnya untuk membuang panas dari komponen elektrik, kemudian mengalir melalui radiator pada kisi-kisi intake depan kendaraan, dan kipas elektronik dihidupkan untuk mendinginkan pendingin bersuhu tinggi tersebut.
Beberapa pemikiran tentang perkembangan masa depan industri manajemen termal
Konsumsi energi rendah:
Untuk mengurangi konsumsi daya yang besar akibat pengkondisian udara, pengkondisian udara pompa kalor secara bertahap mendapat perhatian tinggi. Meskipun sistem pompa kalor umum (menggunakan R134a sebagai refrigeran) memiliki keterbatasan tertentu di lingkungan yang digunakan, seperti suhu yang sangat rendah (di bawah -10°C), sistem pompa kalor konvensional (menggunakan R134a sebagai refrigeran) memiliki beberapa keterbatasan, seperti suhu yang sangat rendah (di bawah -10°C).° C) Tidak dapat berfungsi, pendinginan di lingkungan bersuhu tinggi tidak berbeda dengan AC kendaraan listrik biasa. Namun, di sebagian besar wilayah Tiongkok, musim semi dan musim gugur (suhu ruangan) dapat secara efektif mengurangi konsumsi energi AC, dan rasio efisiensi energinya 2 hingga 3 kali lipat dibandingkan pemanas listrik.
Kebisingan rendah:
Setelah kendaraan listrik tidak memiliki sumber kebisingan dari mesin, kebisingan yang dihasilkan oleh pengoperasiankompresorKipas elektronik ujung depan mudah dikeluhkan pengguna saat AC dinyalakan untuk pendinginan. Produk kipas elektronik yang efisien dan senyap serta kompresor berkapasitas besar membantu mengurangi kebisingan akibat pengoperasian sekaligus meningkatkan kapasitas pendinginan.
Biaya rendah:
Metode pendinginan dan pemanasan sistem manajemen termal sebagian besar menggunakan sistem pendingin cair, dan permintaan panas dari pemanas baterai dan pemanas AC di lingkungan suhu rendah sangat besar. Solusi saat ini adalah meningkatkan pemanas listrik untuk meningkatkan produksi panas, yang membawa biaya suku cadang yang tinggi dan konsumsi energi yang tinggi. Jika ada terobosan dalam teknologi baterai untuk mengatasi atau mengurangi persyaratan suhu baterai yang tinggi, itu akan membawa optimasi besar dalam desain dan biaya sistem manajemen termal. Penggunaan panas buang yang dihasilkan oleh motor secara efisien selama menjalankan kendaraan juga akan membantu mengurangi konsumsi energi sistem manajemen termal. Diterjemahkan kembali adalah pengurangan kapasitas baterai, peningkatan jangkauan berkendara, dan pengurangan biaya kendaraan.
Cerdas:
Tingkat elektrifikasi yang tinggi merupakan tren perkembangan kendaraan listrik, dan AC konvensional hanya terbatas pada fungsi pendinginan dan pemanasan untuk dikembangkan secara cerdas. AC dapat ditingkatkan lebih lanjut dengan dukungan big data berdasarkan kebiasaan pengguna mobil. Misalnya, pada mobil keluarga, suhu AC dapat disesuaikan secara cerdas untuk setiap orang setelah mereka masuk ke dalam mobil. Nyalakan AC sebelum keluar agar suhu di dalam mobil mencapai suhu yang nyaman. Outlet udara elektrik cerdas dapat secara otomatis menyesuaikan arah outlet udara sesuai dengan jumlah orang di dalam mobil, posisi, dan ukuran tubuh.
Waktu posting: 20-Okt-2023