Vuodesta 2014 lähtien sähköajoneuvoteollisuus on vähitellen kuumentunut. Näistä sähköajoneuvojen lämmönhallinta on vähitellen kuumentunut. Koska sähköajoneuvojen toimintasäde ei riipu pelkästään akun energiatiheydestä, vaan myös ajoneuvon lämmönhallintajärjestelmätekniikasta. Akun lämmönhallintajärjestelmä on myöskokemusaloitti prosessin tyhjästä, laiminlyönnistä huomioimiseen.
Joten tänään puhutaanpa siitä,sähköajoneuvojen lämmönhallinta, mitä he hallitsevat?
Sähköajoneuvojen lämmönhallintajärjestelmän ja perinteisen ajoneuvojen lämmönhallintajärjestelmän yhtäläisyydet ja erot
Tämä kohta asetetaan etusijalle, koska autoteollisuuden siirryttyä uuteen energia-aikakauteen, lämmönhallinnan laajuus, toteutusmenetelmät ja komponentit ovat muuttuneet suuresti.
Perinteisten polttoaineajoneuvojen lämmönhallinta-arkkitehtuurista ei tarvitse tässä sanoa enempää, ja ammattilukijat ovat tehneet hyvin selväksi, että perinteinen lämmönhallinta sisältää pääasiassailmastoinnin lämmönhallintajärjestelmä ja voimansiirron lämmönhallintajärjestelmä.
Sähköajoneuvojen lämmönhallintajärjestelmä perustuu polttoaineajoneuvojen lämmönhallintajärjestelmään, ja siihen on lisätty sähkömoottorin elektroninen lämmönhallintajärjestelmä ja akun lämmönhallintajärjestelmä. Toisin kuin polttoaineajoneuvot, sähköajoneuvot ovat herkempiä lämpötilan muutoksille. Lämpötila on keskeinen tekijä ajoneuvon turvallisuuden, suorituskyvyn ja käyttöiän määrittämisessä. Lämmönhallinta on välttämätön keino ylläpitää asianmukaista lämpötila-aluetta ja tasaisuutta. Siksi akun lämmönhallintajärjestelmä on erityisen tärkeä, ja akun lämmönhallinta (lämmönpoisto/lämmönjohtavuus/lämmöneristys) liittyy suoraan akun turvallisuuteen ja tehon tasaisuuteen pitkäaikaisen käytön jälkeen.
Joten yksityiskohtien osalta on pääasiassa seuraavia eroja.
Erilaiset lämmönlähteet ilmastoinnille
Perinteisen polttoainekuorma-auton ilmastointijärjestelmä koostuu pääasiassa kompressorista, lauhduttimesta, paisuntaventtiilistä, höyrystimestä, putkistosta ja muista osistakomponentit.
Jäähdytyksen periaate on, että kylmäaine poistuu kompressorin avulla ja auton sisällä oleva lämpö poistetaan lämpötilan alentamiseksi.kompressorin työ on oltava moottorin käyttämä, jäähdytysprosessi lisää moottorin kuormitusta, ja tästä syystä sanomme, että kesäilmastointi maksaa enemmän öljyä.
Tällä hetkellä lähes kaikki polttoainekäyttöisten ajoneuvojen lämmitys perustuu moottorin jäähdytysnesteen lämmön käyttöön – suuri määrä moottorin tuottamaa hukkalämpöä voidaan käyttää ilmastoinnin lämmittämiseen. Jäähdytysneste virtaa lämmönvaihtimen (tunnetaan myös vesisäiliönä) läpi lämminilmajärjestelmässä, ja puhaltimen kuljettama ilma vaihtaa lämpöä moottorin jäähdytysnesteen kanssa, ja ilma lämmitetään ja lähetetään sitten autoon.
Kylmässä ympäristössä moottorin on kuitenkin oltava käynnissä pitkään veden lämpötilan nostamiseksi oikeaan lämpötilaan, ja käyttäjän on kestettävä kylmää pitkään autossa.
Uusien energiaajoneuvojen lämmitys perustuu pääasiassa sähkölämmittimiin, sähkölämmittimissä on tuulilämmittimiä ja vesilämmittimiä. Ilmalämmittimen periaate on samanlainen kuin hiustenkuivaajan, joka lämmittää kiertävän ilman suoraan lämmityslevyn läpi, jolloin autoon saadaan kuumaa ilmaa. Tuulilämmittimen etuna on nopea lämmitysaika, hieman korkeampi energiatehokkuussuhde ja korkea lämmityslämpötila. Haittapuolena on, että lämmitysilma on erityisen kuivaa, mikä aiheuttaa kuivuuden tunnetta ihmiskehossa. Vesilämmittimen periaate on samanlainen kuin sähköisen vesilämmittimen, joka lämmittää jäähdytysnesteen lämmityslevyn läpi, ja korkean lämpötilan jäähdytysneste virtaa lämpimän ilman ytimen läpi ja lämmittää sitten kiertävän ilman sisätilojen lämmittämiseksi. Vesilämmittimen lämmitysaika on hieman pidempi kuin ilmalämmittimen, mutta se on myös paljon nopeampi kuin polttoaineajoneuvon, ja vesiputkessa on lämpöhäviöitä matalassa lämpötilassa, joten energiatehokkuus on hieman alhaisempi. Xiaopeng G3 käyttää edellä mainittua vesilämmitintä.
Olipa kyseessä tuulilämmitys tai veden lämmitys, sähköajoneuvoissa tarvitaan akkuja sähkön tuottamiseen, ja suurin osa sähköstä kulutetaanilmastointi lämmitys matalissa lämpötiloissa. Tämä johtaa sähköajoneuvojen lyhyempään ajomatkaan matalissa lämpötiloissa.
Vertaakanssa Polttoainekäyttöisten ajoneuvojen hitaan lämmitysnopeuden ongelma matalissa lämpötiloissa, sähkölämmityksen käyttö sähköajoneuvoissa voi lyhentää lämmitysaikaa huomattavasti.
Akkujen lämmönhallinta
Verrattuna polttoainekäyttöisten ajoneuvojen moottorin lämmönhallintaan, sähköajoneuvojen sähköjärjestelmän lämmönhallintavaatimukset ovat tiukemmat.
Koska akun paras käyttölämpötila-alue on hyvin pieni, akun lämpötilan on yleensä oltava 15–40 astetta.° C. Ajoneuvojen yleisesti käyttämä ympäristön lämpötila on kuitenkin -30–40° C ja todellisten käyttäjien ajo-olosuhteet ovat monimutkaisia. Lämmönhallinnan on tehokkaasti tunnistettava ja määritettävä ajoneuvojen ajo-olosuhteet ja akkujen tila sekä suoritettava optimaalinen lämpötilan säätö ja pyrittävä saavuttamaan tasapaino energiankulutuksen, ajoneuvon suorituskyvyn, akun suorituskyvyn ja mukavuuden välillä.
Toimintasädeahdistuksen lievittämiseksi sähköajoneuvojen akun kapasiteetti kasvaa jatkuvasti ja energiatiheys kasvaa jatkuvasti. Samalla on tarpeen ratkaista käyttäjien liian pitkän latausajan ristiriita, ja pikalataus ja superpikalataus ovat syntyneet.
Lämmönhallinnan kannalta suurvirtainen pikalataus tuo mukanaan enemmän lämmöntuotantoa ja akun energiankulutusta. Kun akun lämpötila on liian korkea latauksen aikana, se voi paitsi aiheuttaa turvallisuusriskejä, myös johtaa ongelmiin, kuten akun tehokkuuden heikkenemiseen ja akun käyttöiän nopeutumiseen.lämmönhallintajärjestelmäon kova koetus.
Sähköajoneuvojen lämmönhallinta
Matkustamon mukavuuden säätö
Ajoneuvon sisälämpötila vaikuttaa suoraan matkustajien mukavuuteen. Yhdessä ihmiskehon sensorisen mallin kanssa ohjaamon virtauksen ja lämmönsiirron tutkiminen on tärkeä keino parantaa ajoneuvon mukavuutta ja suorituskykyä. Tässä tutkimuksessa otetaan huomioon korirakenteen suunnittelu, ilmastointilaitteen ulostulo, auringonvalon säteilyn vaikutuksesta ajoneuvon lasiin ja koko korin suunnittelu sekä ilmastointijärjestelmä.
Ajoneuvoa ajaessaan käyttäjien tulisi kokea paitsi ajoneuvon voimakkaan tehon tuoma ajotuntuma, myös ohjaamon mukavuus on tärkeä osa.
Akun käyttölämpötilan säätö
Akun käytössä ilmenee paljon ongelmia, erityisesti akun lämpötilan suhteen. Erittäin alhaisissa lämpötiloissa litium-akun tehon heikkeneminen on vakavaa. Korkeat lämpötilat lisäävät turvallisuusriskejä. Äärimmäisissä tapauksissa akkujen käyttö voi vahingoittaa akkua, mikä heikentää akun suorituskykyä ja lyhentää sen käyttöikää.
Lämmönhallinnan päätarkoitus on varmistaa, että akku toimii aina oikealla lämpötila-alueella akun parhaan mahdollisen toimintakunnon ylläpitämiseksi. Akun lämmönhallintajärjestelmään kuuluu pääasiassa kolme toimintoa: lämmönpoisto, esilämmitys ja lämpötilan tasaus. Lämmönpoistoa ja esilämmitystä säädetään pääasiassa ulkoisen ympäristön lämpötilan mahdollisten vaikutusten mukaan akkuun. Lämpötilan tasausta käytetään akun sisäisen lämpötilaeron pienentämiseen ja akun tietyn osan ylikuumenemisesta johtuvan nopean hajoamisen estämiseen.
Markkinoilla olevissa sähköajoneuvoissa käytettävät akkujen lämmönhallintajärjestelmät jaetaan pääasiassa kahteen luokkaan: ilmajäähdytteiset ja nestejäähdytteiset.
Periaateilmajäähdytteinen lämmönhallintajärjestelmä on enemmän kuin tietokoneen lämmönpoistoperiaate, akun toiseen osaan on asennettu jäähdytystuuletin, ja toisessa päässä on tuuletusaukko, joka kiihdyttää ilman virtausta akkujen välillä tuulettimen työn kautta ja poistaa akun käytön aikana tuottaman lämmön.
Yksinkertaisesti sanottuna ilmajäähdytys tarkoittaa akun kylkeen asennettavaa tuuletinta, jolla akku jäähdytetään. Ulkoiset tekijät kuitenkin vaikuttavat tuulettimen puhaltamaan ilmaan, ja ilmajäähdytyksen tehokkuus heikkenee ulkolämpötilan noustessa. Aivan kuten tuulettimen puhaltaminen ei tee huoneesta viileämpää kuumana päivänä. Ilmajäähdytyksen etuna on yksinkertainen rakenne ja edullisuus.
Nestemäinen jäähdytys poistaa akun käytön aikana tuottaman lämmön akun sisällä olevan jäähdytysnesteen putken kautta, jolloin akun lämpötila laskee. Todellisen käytön kannalta nestemäisellä väliaineella on korkea lämmönsiirtokerroin, suuri lämpökapasiteetti ja nopeampi jäähdytysnopeus, ja Xiaopeng G3:ssa käytetään nestemäistä jäähdytysjärjestelmää, jolla on korkeampi jäähdytysteho.
Yksinkertaisesti sanottuna nestejäähdytyksen periaate on asentaa akkuun vesiputki. Kun akun lämpötila on liian korkea, kylmää vettä kaadetaan vesiputkeen, ja kylmä vesi poistaa lämmön ja jäähdyttää akun. Jos akun lämpötila on liian alhainen, se on lämmitettävä.
Kun ajoneuvoa ajetaan voimakkaasti tai ladataan nopeasti, akun latauksen ja purkamisen aikana syntyy paljon lämpöä. Kun akun lämpötila on liian korkea, käynnistä kompressori, jolloin matalan lämpötilan kylmäaine virtaa jäähdytysnesteen läpi akun lämmönvaihtimen jäähdytysputkessa. Matalalämpötilan jäähdytysneste virtaa akkuun poistamaan lämpöä, jotta akku voi ylläpitää optimaalista lämpötila-aluetta. Tämä parantaa huomattavasti akun turvallisuutta ja luotettavuutta auton käytön aikana ja lyhentää latausaikaa.
Erittäin kylmänä talvena alhaisen lämpötilan vuoksi litium-akkujen toiminta heikkenee, akun suorituskyky heikkenee huomattavasti, eikä akkua voida purkaa suurella teholla tai ladata nopeasti. Käynnistä tällöin lämminvesivaraaja lämmittääksesi akkupiirin jäähdytysnestettä, jolloin korkean lämpötilan jäähdytysneste lämmittää akun. Tämä varmistaa, että ajoneuvo latautuu nopeasti ja sillä on pitkä toimintasäde matalassa lämpötilassa.
Sähkökäyttöinen elektroninen ohjaus ja suurtehoisten sähköosien jäähdytys ja lämmönpoisto
Uudet energiaajoneuvot ovat saavuttaneet kattavat sähköistystoiminnot, ja polttoainejärjestelmä on vaihdettu sähköiseen. Akun teho on jopa370 V tasajännite tarjotakseen ajoneuvolle virtaa, jäähdytystä ja lämmitystä sekä syöttääkseen virtaa auton eri sähkökomponenteille. Ajoneuvon ajon aikana suuritehoiset sähkökomponentit (kuten moottorit, tasavirtamuuntajat, moottorinohjaimet jne.) tuottavat paljon lämpöä. Virtalaitteiden korkea lämpötila voi aiheuttaa ajoneuvon vikaantumisen, tehonrajoituksen ja jopa turvallisuusriskejä. Ajoneuvon lämmönhallintajärjestelmän on poistettava syntyvä lämpö ajoissa sen varmistamiseksi, että ajoneuvon suuritehoiset sähkökomponentit ovat turvallisella käyttölämpötila-alueella.
G3-sähkökäyttöisen elektronisen ohjausjärjestelmän lämmönhallintaan käytetään nestejäähdytystä. Elektronisen pumpun käyttöjärjestelmän putkistossa oleva jäähdytysneste virtaa moottorin ja muiden lämmityslaitteiden läpi johtaen pois sähköosien lämmön ja virtaa sitten ajoneuvon etusäleikön jäähdyttimen läpi, ja elektroninen tuuletin käynnistyy jäähdyttämään korkean lämpötilan jäähdytysnestettä.
Ajatuksia lämmönhallinta-alan tulevasta kehityksestä
Alhainen energiankulutus:
Ilmastoinnin aiheuttaman suuren virrankulutuksen vähentämiseksi lämpöpumppuilmastointiin on vähitellen kiinnitetty paljon huomiota. Vaikka yleisellä lämpöpumppujärjestelmällä (jossa kylmäaineena käytetään R134a:ta) on tiettyjä rajoituksia käyttöympäristössä, kuten erittäin alhainen lämpötila (alle -10° C) ei voi toimia, jäähdytys korkeassa lämpötilassa ei eroa tavallisesta sähköajoneuvojen ilmastoinnista. Useimmissa Kiinan osissa kevät- ja syksykausi (ympäristön lämpötila) voi kuitenkin tehokkaasti vähentää ilmastoinnin energiankulutusta, ja energiatehokkuussuhde on 2–3 kertaa sähkölämmittimien energiatehokkuussuhde.
Matala melutaso:
Kun sähköajoneuvossa ei ole moottorin melulähdettä, sen toiminnan aiheuttama melukompressoriJa käyttäjien on helppo valittaa laitteen etuosan elektronisesta tuulettimesta, kun ilmastointilaite kytketään päälle jäähdytystä varten. Tehokkaat ja hiljaiset elektroniset tuulettimet ja suuritilavuuksiset kompressorit auttavat vähentämään toiminnan aiheuttamaa melua ja lisäävät jäähdytystehoa.
Alhainen hinta:
Lämmönhallintajärjestelmien jäähdytys- ja lämmitysmenetelmät käyttävät enimmäkseen nestejäähdytystä, ja akkulämmityksen ja ilmastointilämmityksen lämmöntarve matalassa lämpötilassa on erittäin suuri. Nykyinen ratkaisu on lisätä sähkölämmittimen tehoa lämmöntuotannon lisäämiseksi, mikä nostaa osien hintaa ja energiankulutusta. Jos akkuteknologiassa tapahtuu läpimurto akkujen ankarien lämpötilavaatimusten ratkaisemiseksi tai vähentämiseksi, se tuo mukanaan merkittävää optimointia lämmönhallintajärjestelmien suunnittelussa ja kustannuksissa. Moottorin ajon aikana syntyvän hukkalämmön tehokas hyödyntäminen auttaa myös vähentämään lämmönhallintajärjestelmän energiankulutusta. Tämä puolestaan vähentää akun kapasiteettia, parantaa ajomatkaa ja alentaa ajoneuvon hintaa.
Älykäs:
Sähköajoneuvojen kehitystrendi on korkea sähköistymisaste, ja perinteiset ilmastointilaitteet rajoittuvat vain jäähdytys- ja lämmitystoimintoihin kehittyäkseen älykkäiksi. Ilmastointia voidaan parantaa edelleen suurten tietomäärien tuella käyttäjien ajotottumusten perusteella, kuten perheautoissa, jolloin ilmastoinnin lämpötilaa voidaan mukauttaa älykkäästi eri ihmisille heidän noustuaan autoon. Käynnistä ilmastointi ennen ulos lähtöä, jotta auton lämpötila saavuttaa miellyttävän lämpötilan. Älykäs sähköinen ilmanpoisto voi automaattisesti säätää ilmanpoiston suuntaa autossa olevien ihmisten lukumäärän, sijainnin ja koon mukaan.
Julkaisun aika: 20.10.2023