Sejak tahun 2014, industri kendaraan listrik berangsur-angsur menjadi panas.Diantaranya, manajemen termal kendaraan kendaraan listrik secara bertahap menjadi panas.Pasalnya, jangkauan kendaraan listrik tidak hanya bergantung pada kepadatan energi baterainya, tetapi juga pada teknologi sistem manajemen termal kendaraan tersebut.Sistem manajemen termal baterai juga memilikinyapengalamanmemulai proses dari awal, dari kelalaian hingga perhatian.
Jadi hari ini, mari kita bahas tentang manajemen termal kendaraan listrik, apa saja yang dikelolanya?
Persamaan dan perbedaan antara manajemen termal kendaraan listrik dan manajemen termal kendaraan tradisional
Poin ini diutamakan karena setelah industri otomotif memasuki era energi baru, ruang lingkup, metode pelaksanaan dan komponen manajemen termal telah banyak berubah.
Tidak perlu menjelaskan lebih banyak tentang arsitektur manajemen termal kendaraan bahan bakar tradisional di sini, dan pembaca profesional sudah sangat jelas bahwa manajemen termal tradisional terutama mencakup sistem manajemen termal AC dan subsistem manajemen termal pada powertrain.
Arsitektur manajemen termal kendaraan listrik didasarkan pada arsitektur manajemen termal kendaraan bahan bakar, dan menambahkan sistem manajemen termal elektronik motor listrik dan sistem manajemen termal baterai, tidak seperti kendaraan bahan bakar, kendaraan listrik lebih sensitif terhadap perubahan suhu, suhu adalah kuncinya faktor untuk menentukan keselamatan, kinerja dan umurnya, manajemen termal adalah cara yang diperlukan untuk menjaga kisaran dan keseragaman suhu yang sesuai.Oleh karena itu, sistem manajemen termal baterai sangat penting, dan manajemen termal baterai (pembuangan panas/konduksi panas/isolasi panas) berhubungan langsung dengan keamanan baterai dan konsistensi daya setelah penggunaan jangka panjang.
Jadi, jika dilihat secara detail, pada dasarnya terdapat perbedaan sebagai berikut.
Sumber panas AC berbeda-beda
Sistem pendingin udara truk bahan bakar tradisional terutama terdiri dari kompresor, kondensor, katup ekspansi, evaporator, pipa dan lainnyakomponen.
Saat pendinginan, zat pendingin (refrigerant) dikerjakan oleh kompresor, dan panas di dalam mobil dibuang untuk menurunkan suhu, yang merupakan prinsip pendinginan.Karena kerja kompresor perlu digerakkan oleh mesin, maka proses pendinginan akan menambah beban mesin, dan inilah alasan mengapa kami mengatakan bahwa AC musim panas membutuhkan lebih banyak oli.
Saat ini, hampir semua bahan bakar pemanas kendaraan adalah penggunaan panas dari cairan pendingin mesin - sejumlah besar limbah panas yang dihasilkan oleh mesin dapat digunakan untuk menghangatkan AC.Pendingin mengalir melalui penukar panas (juga dikenal sebagai tangki air) dalam sistem udara hangat, dan udara yang diangkut oleh blower ditukar panas dengan cairan pendingin mesin, dan udara dipanaskan lalu dikirim ke dalam mobil.
Namun, di lingkungan yang dingin, mesin perlu bekerja dalam waktu lama untuk menaikkan suhu air ke suhu yang tepat, dan pengguna harus 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 langsung sirkulasi udara melalui lembaran pemanas, sehingga memberikan udara panas ke dalam mobil.Keuntungan dari pemanas angin adalah waktu pemanasannya cepat, rasio efisiensi energinya sedikit lebih tinggi, dan suhu pemanasannya tinggi.Kerugiannya adalah angin pemanas yang sangat kering sehingga menimbulkan rasa kering pada tubuh manusia.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 dan kemudian memanaskan sirkulasi udara untuk mencapai pemanasan interior.Waktu pemanasan pemanas air sedikit lebih lama dibandingkan dengan pemanas udara, tetapi juga jauh lebih cepat dibandingkan dengan kendaraan bahan bakar, dan pipa air mengalami kehilangan panas di lingkungan bersuhu rendah, dan efisiensi energi sedikit lebih rendah .Xiaopeng G3 menggunakan pemanas air yang disebutkan di atas.
Baik itu pemanas angin atau pemanas air, untuk kendaraan listrik, baterai diperlukan untuk menyediakan listrik, dan sebagian besar listrik dikonsumsi dalam pemanas AC di lingkungan bersuhu rendah.Hal ini mengakibatkan berkurangnya jarak tempuh kendaraan listrik di lingkungan bersuhu rendah.
Bandingkaned dengan masalah lambatnya kecepatan pemanasan kendaraan bahan bakar di lingkungan bersuhu rendah, penggunaan pemanas listrik untuk kendaraan listrik dapat sangat mempersingkat waktu pemanasan.
Manajemen termal daya baterai
Dibandingkan dengan manajemen termal mesin kendaraan bahan bakar, persyaratan manajemen termal sistem tenaga kendaraan listrik lebih ketat.
Karena kisaran suhu kerja terbaik baterai sangat kecil, suhu baterai umumnya diperlukan antara 15 dan 40° C. Namun, suhu lingkungan yang biasa digunakan oleh kendaraan adalah -30~40° C, dan kondisi mengemudi pengguna sebenarnya rumit.Pengendalian manajemen termal perlu secara efektif mengidentifikasi dan menentukan kondisi berkendara kendaraan dan keadaan baterai, serta melakukan pengendalian suhu yang optimal, dan berupaya mencapai keseimbangan antara konsumsi energi, performa kendaraan, performa baterai, dan kenyamanan.
Untuk mengurangi kecemasan akan jangkauan, kapasitas baterai kendaraan listrik semakin besar, dan kepadatan energi semakin tinggi;Pada saat yang sama, kontradiksi antara waktu tunggu pengisian daya yang terlalu lama bagi pengguna perlu diselesaikan, dan lahirlah pengisian cepat dan pengisian super cepat.
Dalam hal manajemen termal, pengisian cepat arus tinggi menghasilkan panas yang lebih besar dan konsumsi energi baterai yang lebih tinggi.Jika suhu baterai terlalu tinggi saat pengisian daya, hal ini tidak hanya menimbulkan risiko keselamatan, namun juga menyebabkan masalah seperti berkurangnya efisiensi baterai dan mempercepat penurunan masa pakai baterai.Rancangan sistem manajemen termal merupakan ujian berat.
Manajemen termal kendaraan listrik
Penyesuaian kenyamanan kabin penumpang
Lingkungan termal dalam ruangan kendaraan secara langsung mempengaruhi kenyamanan penumpangnya.Dikombinasikan dengan model sensorik tubuh manusia, studi tentang aliran dan perpindahan panas di dalam kabin merupakan sarana penting untuk meningkatkan kenyamanan kendaraan dan meningkatkan performa kendaraan.Dari desain struktur bodi, dari outlet AC, kaca kendaraan yang terkena radiasi sinar matahari, dan desain keseluruhan bodi, dipadukan dengan sistem AC, diperhitungkan dampaknya terhadap kenyamanan penumpang.
Saat mengendarai kendaraan, pengguna tidak hanya harus merasakan sensasi berkendara yang dibawa oleh keluaran tenaga kendaraan yang kuat, tetapi kenyamanan lingkungan kabin juga menjadi bagian yang penting.
Kontrol penyesuaian suhu pengoperasian baterai daya
Baterai dalam proses penggunaan akan menghadapi banyak masalah, terutama pada suhu baterai, baterai lithium di lingkungan bersuhu sangat rendah, redaman daya sangat serius, di lingkungan bersuhu tinggi rentan terhadap risiko keselamatan, penggunaan baterai secara ekstrim kasus ini kemungkinan besar akan menyebabkan kerusakan pada baterai, sehingga mengurangi kinerja dan masa pakai baterai.
Tujuan utama manajemen termal adalah membuat baterai selalu bekerja dalam kisaran suhu yang sesuai untuk menjaga kondisi kerja terbaik dari baterai.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 pada baterai.Pemerataan suhu digunakan untuk mengurangi perbedaan suhu di dalam baterai dan mencegah kerusakan cepat yang disebabkan oleh panas berlebih pada bagian tertentu baterai.
Sistem manajemen termal baterai yang digunakan pada kendaraan listrik yang sekarang ada di pasaran dibagi menjadi dua kategori: berpendingin udara dan berpendingin cairan.
Prinsip sistem manajemen termal berpendingin udara lebih mirip dengan prinsip pembuangan panas komputer, kipas pendingin dipasang di satu bagian baterai, dan ujung lainnya memiliki ventilasi, yang mempercepat aliran udara di antara baterai. baterai melalui kerja kipas, sehingga dapat menghilangkan panas yang dikeluarkan baterai saat sedang bekerja.
Terus terang, pendingin udara adalah dengan menambahkan kipas di bagian samping baterai, dan mendinginkan baterai dengan meniup kipas, namun angin yang dihembuskan oleh kipas akan dipengaruhi oleh faktor eksternal, dan efisiensi pendinginan udara. akan berkurang ketika suhu luar lebih tinggi.Sama seperti meniup kipas angin tidak membuat Anda lebih sejuk di hari yang panas.Keuntungan pendingin udara adalah strukturnya yang sederhana dan biayanya rendah.
Pendinginan cair menghilangkan panas yang dihasilkan oleh baterai selama bekerja melalui cairan pendingin di pipa pendingin di dalam baterai untuk mencapai efek mengurangi suhu baterai.Dari efek penggunaan sebenarnya, media cair memiliki koefisien perpindahan panas yang tinggi, kapasitas panas yang besar, dan kecepatan pendinginan yang lebih cepat, dan Xiaopeng G3 menggunakan sistem pendingin cair dengan efisiensi pendinginan yang lebih tinggi.
Secara sederhana, prinsip pendinginan cair adalah dengan menyusun pipa air di dalam baterai.Jika suhu baterai terlalu tinggi, air dingin dituangkan ke dalam pipa air, dan panasnya diambil oleh air dingin untuk mendinginkan.Jika suhu baterai terlalu rendah, baterai perlu dipanaskan.
Saat kendaraan dikendarai dengan penuh semangat atau mengisi daya dengan cepat, sejumlah besar panas dihasilkan selama pengisian dan pengosongan baterai.Jika suhu baterai terlalu tinggi, hidupkan kompresor, dan zat pendingin bersuhu rendah mengalir melalui cairan pendingin di pipa pendingin penukar panas baterai.Pendingin bersuhu rendah mengalir ke dalam baterai untuk menghilangkan panas, sehingga baterai dapat mempertahankan kisaran suhu terbaik, yang sangat meningkatkan keamanan dan keandalan baterai selama penggunaan mobil dan mempersingkat waktu pengisian.
Di musim dingin yang sangat dingin, karena suhu rendah, aktivitas baterai lithium berkurang, kinerja baterai sangat berkurang, dan baterai tidak dapat dikosongkan dengan daya tinggi atau diisi dengan cepat.Pada saat ini, nyalakan pemanas air untuk memanaskan cairan pendingin di sirkuit baterai, dan cairan pendingin bersuhu tinggi memanaskan baterai.Hal ini memastikan bahwa kendaraan juga dapat memiliki kemampuan pengisian cepat dan jangkauan berkendara yang jauh di lingkungan bersuhu rendah.
Kontrol elektronik penggerak listrik dan pembuangan panas pendingin komponen listrik berdaya tinggi
Kendaraan energi baru telah mencapai fungsi elektrifikasi yang komprehensif, dan sistem tenaga bahan bakar telah diubah menjadi sistem tenaga listrik.Baterai daya mengeluarkan tegangan hingga 370V DC untuk memberikan daya, pendinginan dan pemanasan pada kendaraan, serta menyuplai daya ke berbagai komponen kelistrikan pada mobil.Selama mengemudikan kendaraan, komponen kelistrikan berdaya tinggi (seperti motor, DCDC, pengontrol motor, dll) akan menghasilkan banyak panas.Suhu peralatan listrik yang tinggi dapat menyebabkan kegagalan kendaraan, keterbatasan daya, dan bahkan bahaya keselamatan.Manajemen termal kendaraan perlu menghilangkan panas yang dihasilkan tepat waktu untuk memastikan bahwa komponen listrik kendaraan berdaya tinggi 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 membawa panas bagian kelistrikan, kemudian mengalir melalui radiator di kisi-kisi masuk depan kendaraan, dan kipas elektronik dihidupkan untuk mendinginkan cairan pendingin bersuhu tinggi.
Beberapa pemikiran tentang perkembangan masa depan industri manajemen termal
Konsumsi energi rendah:
Untuk mengurangi konsumsi daya yang besar yang disebabkan oleh AC, AC pompa panas secara bertahap mendapat perhatian yang tinggi.Meskipun sistem pompa kalor umum (menggunakan R134a sebagai pendingin) memiliki keterbatasan tertentu pada lingkungan yang digunakan, seperti suhu yang sangat rendah (di bawah -10° C) tidak dapat bekerja, pendinginan di lingkungan bersuhu tinggi tidak berbeda dengan AC kendaraan listrik biasa.Namun, di sebagian besar wilayah Tiongkok, musim semi dan musim gugur (suhu lingkungan) dapat secara efektif mengurangi konsumsi energi AC, dan rasio efisiensi energinya 2 hingga 3 kali lipat dari pemanas listrik.
Kebisingan rendah:
Setelah kendaraan listrik tidak memiliki sumber kebisingan mesin, kebisingan yang dihasilkan oleh pengoperasian kompresor dan kipas elektronik front-end saat AC dihidupkan untuk pendinginan mudah dikeluhkan oleh pengguna.Produk kipas elektronik yang efisien dan senyap serta kompresor berkapasitas besar membantu mengurangi kebisingan yang disebabkan oleh pengoperasian sekaligus meningkatkan kapasitas pendinginan
Biaya rendah:
Metode pendinginan dan pemanasan sistem manajemen termal sebagian besar menggunakan sistem pendingin cair, dan kebutuhan panas pemanas baterai dan pemanas AC di lingkungan bersuhu rendah sangat besar.Solusi saat ini adalah meningkatkan pemanas listrik untuk meningkatkan produksi panas, yang mengakibatkan biaya suku cadang tinggi dan konsumsi energi tinggi.Jika ada terobosan dalam teknologi baterai untuk mengatasi atau mengurangi persyaratan suhu baterai yang keras, hal ini akan membawa optimalisasi besar dalam desain dan biaya sistem manajemen termal.Penggunaan limbah panas yang dihasilkan oleh motor secara efisien selama pengoperasian kendaraan juga akan membantu mengurangi konsumsi energi sistem manajemen termal.Diterjemahkan kembali adalah pengurangan kapasitas baterai, peningkatan jarak berkendara, dan pengurangan biaya kendaraan.
Cerdas:
Elektrifikasi tingkat tinggi adalah tren perkembangan kendaraan listrik, dan AC tradisional hanya sebatas fungsi pendingin dan pemanas untuk dikembangkan secara cerdas.AC dapat lebih ditingkatkan untuk mendukung data besar berdasarkan kebiasaan pengguna mobil, seperti mobil keluarga, suhu AC dapat secara cerdas disesuaikan dengan orang yang berbeda setelah mereka masuk ke dalam mobil.Nyalakan AC sebelum keluar rumah agar suhu di dalam mobil mencapai suhu nyaman.Saluran keluar udara elektrik yang cerdas dapat secara otomatis mengatur arah saluran keluar udara sesuai dengan jumlah orang di dalam mobil, posisi dan ukuran tubuh.
Waktu posting: 20 Oktober 2023