מאז 2014, ענף הרכב החשמלי נעשה לוהט בהדרגה. ביניהם, הניהול התרמי לרכב של רכבים חשמליים הפך לוהט בהדרגה. מכיוון שטווח הרכבים החשמליים תלוי לא רק בצפיפות האנרגיה של המצבר, אלא גם בטכנולוגיית מערכת הניהול התרמית של הרכב. למערכת הניהול התרמית של הסוללה יש גםניסיוןעבר תהליך מאפס, מהזנחה לתשומת לב.
אז היום, בואו נדבר עלניהול תרמי של רכבים חשמליים, מה הם מנהלים?
קווי דמיון והבדלים בין ניהול תרמי רכב חשמלי לניהול תרמי רכב מסורתי
הנקודה הזו מוצבת במקום הראשון מכיוון שאחרי שתעשיית הרכב נכנסה לעידן האנרגיה החדש, ההיקף, שיטות היישום והרכיבים של ניהול תרמי השתנו מאוד.
אין צורך לומר יותר על ארכיטקטורת הניהול התרמי של רכבי דלק מסורתיים כאן, ולקוראים המקצועיים היה ברור מאוד שניהול תרמי מסורתי כולל בעיקר אתמערכת ניהול תרמית של מיזוג אוויר ותת-מערכת הניהול התרמי של מערכת ההינע.
ארכיטקטורת הניהול התרמי של רכבים חשמליים מבוססת על ארכיטקטורת הניהול התרמי של רכבי דלק, ומוסיפה את מערכת הניהול התרמי האלקטרוני של המנוע החשמלי ומערכת הניהול התרמי של הסוללה, בניגוד לרכבי דלק, כלי רכב חשמליים רגישים יותר לשינויי טמפרטורה, טמפרטורה היא מפתח גורם לקביעת הבטיחות, הביצועים והחיים שלו, ניהול תרמי הוא אמצעי הכרחי לשמירה על טווח הטמפרטורות המתאים והאחידות. לכן, מערכת הניהול התרמית של הסוללה היא קריטית במיוחד, והניהול התרמי של הסוללה (פיזור חום/הולכת חום/בידוד חום) קשור ישירות לבטיחות הסוללה ולעקביות הכוח לאחר שימוש ממושך.
אז מבחינת הפרטים, יש בעיקר את ההבדלים הבאים.
מקורות חום שונים של מיזוג אוויר
מערכת מיזוג האוויר של משאית דלק מסורתית מורכבת בעיקר ממדחס, מעבה, שסתום התפשטות, מאייד, צינור ועוד.רכיבים.
בעת הקירור, הקירור (הקירור) נעשה על ידי המדחס, והחום במכונית מוסר להורדת הטמפרטורה, שהוא עקרון הקירור. כִּיעבודת המדחס צריך להיות מונע על ידי המנוע, תהליך הקירור יגדיל את עומס המנוע, וזו הסיבה שבגללה אנחנו אומרים שמיזוג האוויר בקיץ עולה יותר שמן.
כיום, כמעט כל חימום רכבי הדלק הוא שימוש בחום מקירור נוזל הקירור של המנוע - ניתן להשתמש בכמות גדולה של פסולת חום שנוצרת על ידי המנוע כדי לחמם את מיזוג האוויר. נוזל הקירור זורם דרך מחליף החום (המכונה גם מיכל המים) במערכת האוויר החם, והאוויר המועבר על ידי המפוח מוחלף בחום עם נוזל קירור המנוע, והאוויר מחומם ואז נשלח לתוך המכונית.
עם זאת, בסביבה הקרה המנוע צריך לפעול לאורך זמן כדי להעלות את טמפרטורת המים לטמפרטורה הנכונה, והמשתמש צריך לסבול את הקור לאורך זמן ברכב.
החימום של רכבי אנרגיה חדשים מסתמך בעיקר על תנורי חימום חשמליים, לתנורי חימום חשמליים יש תנורי רוח ומחממי מים. העיקרון של מחמם האוויר דומה לזה של מייבש השיער המחמם ישירות את האוויר המסתובב דרך יריעת החימום ובכך מספק אוויר חם לרכב. היתרון של דוד הרוח הוא שזמן החימום מהיר, יחס היעילות האנרגטית מעט גבוה יותר וטמפרטורת החימום גבוהה. החיסרון הוא שרוח החימום יבשה במיוחד, מה שמביא תחושת יובש לגוף האדם. העיקרון של דוד המים דומה לזה של דוד המים החשמלי, המחמם את נוזל הקירור דרך יריעת החימום, ונוזל הקירור בטמפרטורה גבוהה זורם דרך ליבת האוויר החם ולאחר מכן מחמם את האוויר המסתובב כדי להשיג חימום פנימי. זמן החימום של דוד המים מעט ארוך יותר מזה של מחמם האוויר, אך הוא גם מהיר בהרבה מזה של רכב הדלק, ולצינור המים יש איבוד חום בסביבת הטמפרטורה הנמוכה, ויעילות האנרגיה מעט נמוכה יותר. . ה-Xiaopeng G3 משתמש במחמם המים שהוזכר לעיל.
בין אם זה חימום רוח או חימום מים, לרכבים חשמליים יש צורך בסוללות חשמל כדי לספק חשמל, ורוב החשמל נצרך בחימום מיזוג אוויר בסביבות טמפרטורה נמוכה. כתוצאה מכך טווח נסיעה מופחת של כלי רכב חשמליים בסביבות טמפרטורות נמוכות.
השווהאד עם הבעיה של מהירות חימום איטית של רכבי דלק בסביבות טמפרטורה נמוכה, השימוש בחימום חשמלי עבור כלי רכב חשמליים יכול לקצר מאוד את זמן החימום.
ניהול תרמי של סוללות חשמל
בהשוואה לניהול תרמי המנוע של רכבי דלק, דרישות הניהול התרמי של מערכת החשמל לרכב חשמלי מחמירות יותר.
מכיוון שטווח טמפרטורת העבודה הטוב ביותר של הסוללה הוא קטן מאוד, טמפרטורת הסוללה נדרשת בדרך כלל להיות בין 15 ל-40° C. עם זאת, טמפרטורת הסביבה בשימוש נפוץ על ידי כלי רכב היא -30 ~ 40° C, ותנאי הנהיגה של המשתמשים בפועל מורכבים. בקרת ניהול תרמית צריכה לזהות ולקבוע ביעילות את תנאי הנהיגה של כלי הרכב ומצב הסוללות, ולבצע את בקרת הטמפרטורה האופטימלית, ולשאוף להשיג איזון בין צריכת אנרגיה, ביצועי הרכב, ביצועי המצבר ונוחות.
על מנת להקל על חרדת הטווחים, קיבולת מצבר הרכב החשמלי הולכת וגדלה, וצפיפות האנרגיה הולכת וגדלה; יחד עם זאת, יש צורך לפתור את הסתירה של זמן המתנה ארוך מדי לטעינה למשתמשים, ונוצרו טעינה מהירה וטעינה סופר מהירה.
במונחים של ניהול תרמי, טעינה מהירה בזרם גבוה מביאה לייצור חום גדול יותר וצריכת אנרגיה גבוהה יותר של הסוללה. ברגע שטמפרטורת הסוללה גבוהה מדי במהלך הטעינה, היא עלולה לא רק לגרום לסיכוני בטיחות, אלא גם להוביל לבעיות כמו יעילות סוללה מופחתת ודעיכה מואצת של חיי הסוללה. העיצוב שלמערכת ניהול תרמיתהוא מבחן חמור.
ניהול תרמי של רכב חשמלי
התאמת נוחות תא הנוסעים
הסביבה התרמית הפנימית של הרכב משפיעה ישירות על נוחות הנוסע. בשילוב עם המודל החושי של גוף האדם, חקר הזרימה והעברת החום בתא הנוסעים הוא אמצעי חשוב לשיפור נוחות הרכב ושיפור ביצועי הרכב. החל מתכנון מבנה המרכב, מיציאת המיזוג, מזכוכית הרכב המושפעת מקרינת השמש ועיצוב המרכב כולו, בשילוב עם מערכת המיזוג, נחשבת ההשפעה על נוחות הנוסעים.
בעת נהיגה ברכב, המשתמשים צריכים לא רק לחוות את תחושת הנהיגה שמביאה התפוקה החזקה של הרכב, אלא גם הנוחות של סביבת תא הנוסעים היא חלק חשוב.
בקרת התאמת טמפרטורת ההפעלה של הסוללה
סוללה בשימוש בתהליך תיתקל בהרבה בעיות, במיוחד בטמפרטורת הסוללה, סוללת ליתיום בסביבת הטמפרטורה הנמוכה ביותר הנחתת החשמל היא רצינית, בסביבת הטמפרטורה הגבוהה חשופה לסיכונים בטיחותיים, השימוש בסוללות באופן קיצוני סביר מאוד שמקרים יגרמו נזק לסוללה, ובכך יפחיתו את ביצועי הסוללה וחיי הסוללה.
המטרה העיקרית של ניהול תרמי היא לגרום למארז הסוללות לעבוד תמיד בטווח הטמפרטורות המתאים כדי לשמור על מצב העבודה הטוב ביותר של ערכת הסוללות. מערכת הניהול התרמי של הסוללה כוללת בעיקר שלוש פונקציות: פיזור חום, חימום מוקדם והשוואת טמפרטורה. פיזור חום וחימום מוקדם מותאמים בעיקר להשפעה האפשרית של טמפרטורת הסביבה החיצונית על הסוללה. השוואת טמפרטורה משמשת כדי להפחית את הפרש הטמפרטורה בתוך ערכת הסוללות ולמנוע את ההתפרקות המהירה הנגרמת מהתחממות יתר של חלק מסוים מהסוללה.
מערכות הניהול התרמיות של המצבר המשמשות את כלי הרכב החשמליים הקיימים כיום בשוק מתחלקות בעיקר לשתי קטגוריות: מקורר אוויר ומקורר נוזל.
העיקרון של המערכת ניהול תרמית מקוררת אוויר דומה יותר לעקרון פיזור החום של המחשב, מאוורר קירור מותקן בחלק אחד של מארז הסוללות, ובקצה השני יש פתח אוורור, המאיץ את זרימת האוויר בין הסוללות דרך עבודת המאוורר, כך כדי להסיר את החום הנפלט מהסוללה כשהיא פועלת.
במילים פשוטות, קירור אוויר הוא להוסיף מאוורר בצד מארז הסוללות, ולקרר את מארז הסוללות על ידי הנשבת המאוורר, אך הרוח הנושבת על ידי המאוורר תושפע מגורמים חיצוניים, ומיעילות קירור האוויר. יופחת כאשר הטמפרטורה החיצונית גבוהה יותר. בדיוק כמו שנשוף מאוורר לא עושה אותך קריר יותר ביום חם. היתרון של קירור אוויר הוא מבנה פשוט ובעלות נמוכה.
קירור נוזלי לוקח את החום שנוצר מהסוללה במהלך העבודה דרך נוזל הקירור בצינור נוזל הקירור בתוך ערכת הסוללות כדי להשיג את ההשפעה של הפחתת טמפרטורת הסוללה. מהשפעת השימוש בפועל, למדיום הנוזלי יש מקדם העברת חום גבוה, קיבולת חום גדולה ומהירות קירור מהירה יותר, ו- Xiaopeng G3 משתמש במערכת קירור נוזלית עם יעילות קירור גבוהה יותר.
במילים פשוטות, העיקרון של קירור נוזלי הוא לארגן צינור מים בחבילת הסוללות. כאשר הטמפרטורה של ערכת הסוללות גבוהה מדי, מים קרים מוזגים לתוך צינור המים, והחום נלקח על ידי מים קרים כדי להתקרר. אם טמפרטורת ערכת הסוללה נמוכה מדי, יש לחמם אותה.
כאשר הרכב מונע במרץ או נטען במהירות, נוצרת כמות גדולה של חום במהלך הטעינה והפריקה של המצבר. כאשר טמפרטורת המצבר גבוהה מדי, הפעל את המדחס, וחומר הקירור בטמפרטורה נמוכה זורם דרך נוזל הקירור בצינור הקירור של מחליף החום של המצבר. נוזל הקירור בטמפרטורה נמוכה זורם לתוך ערכת המצברים כדי להסיר את החום, כך שהסוללה תוכל לשמור על טווח הטמפרטורות הטוב ביותר, מה שמשפר מאוד את הבטיחות והאמינות של המצבר בזמן השימוש ברכב ומקצר את זמן הטעינה.
בחורף הקר במיוחד, עקב טמפרטורה נמוכה, פעילות סוללות הליתיום מצטמצמת, ביצועי הסוללה מופחתים מאוד, והסוללה אינה יכולה להיות פריקה בעוצמה גבוהה או טעינה מהירה. בשלב זה, הפעל את מחמם המים כדי לחמם את נוזל הקירור במעגל הסוללה, ונוזל הקירור בטמפרטורה גבוהה מחמם את הסוללה. זה מבטיח שהרכב יכול להיות בעל יכולת טעינה מהירה וטווח נסיעה ארוך בסביבת טמפרטורה נמוכה.
כונן חשמלי בקרה אלקטרונית וחלקים חשמליים בהספק גבוה מקררים פיזור חום
רכבי אנרגיה חדשים השיגו פונקציות חשמול מקיפות, ומערכת החשמל של הדלק שונתה למערכת חשמל. סוללת החשמל מפיקה עדמתח DC 370V לספק חשמל, קירור וחימום לרכב, ואספקת חשמל לרכיבים חשמליים שונים ברכב. במהלך הנהיגה של הרכב, רכיבים חשמליים בעלי הספק גבוה (כגון מנועים, DCDC, בקרי מנוע וכו') ייצרו חום רב. הטמפרטורה הגבוהה של מכשירי חשמל עלולה לגרום לכשל ברכב, להגבלת חשמל ואפילו לסכנות בטיחותיות. הניהול התרמי של הרכב צריך לפזר את החום שנוצר בזמן כדי להבטיח שהרכיבים החשמליים בעלי ההספק הגבוה של הרכב נמצאים בטווח טמפרטורת העבודה הבטוחה.
מערכת בקרה אלקטרונית של כונן חשמלי G3 מאמצת פיזור חום קירור נוזלי לניהול תרמי. נוזל הקירור בצנרת מערכת הנעת המשאבה האלקטרונית זורם דרך המנוע והתקני חימום אחרים כדי לשאת את החום של החלקים החשמליים, ולאחר מכן זורם דרך הרדיאטור בגריל היניקה הקדמי של הרכב, והמאוורר האלקטרוני מופעל לקרר את נוזל הקירור בטמפרטורה גבוהה.
כמה מחשבות על הפיתוח העתידי של תעשיית הניהול התרמי
צריכת אנרגיה נמוכה:
על מנת להפחית את צריכת החשמל הגדולה הנגרמת על ידי מיזוג אוויר, מיזוג אוויר משאבת חום זכה בהדרגה לתשומת לב גבוהה. למרות שלמערכת משאבת החום הכללית (המשתמשת ב-R134a כחומר הקירור) יש מגבלות מסוימות בסביבה שבה נעשה שימוש, כגון טמפרטורה נמוכה במיוחד (מתחת ל-10).° ג) לא יכול לעבוד, קירור בסביבת טמפרטורה גבוהה אינו שונה ממיזוג אוויר של רכב חשמלי רגיל. עם זאת, ברוב חלקי סין, עונת האביב והסתיו (טמפרטורת הסביבה) יכולה להפחית ביעילות את צריכת האנרגיה של מיזוג אוויר, ויחס היעילות האנרגטית הוא פי 2 עד 3 מזה של תנורי חימום חשמליים.
רעש נמוך:
לאחר שלרכב החשמלי אין את מקור הרעש של המנוע, הרעש שנוצר מפעולתהמדחסואת המאוורר האלקטרוני הקדמי כאשר המזגן מופעל לקירור קל להתלונן על ידי משתמשים. מוצרי מאווררים אלקטרוניים יעילים ושקטים ומדחסים בנפח גדול מסייעים להפחית את הרעש הנגרם מההפעלה תוך הגדלת יכולת הקירור
עלות נמוכה:
שיטות הקירור והחימום של מערכת הניהול התרמית משתמשות בעיקר במערכת קירור נוזלית, ודרישת החום של חימום סוללה וחימום מיזוג אוויר בסביבה בטמפרטורה נמוכה היא גדולה מאוד. הפתרון הנוכחי הוא להגדיל את דוד החשמל כדי להגדיל את ייצור החום, מה שמביא לעלות חלקים גבוהה ולצריכת אנרגיה גבוהה. אם תהיה פריצת דרך בטכנולוגיית הסוללות כדי לפתור או להפחית את דרישות הטמפרטורה הקשות של סוללות, זה יביא לאופטימיזציה רבה בתכנון ובעלות של מערכות ניהול תרמיות. השימוש היעיל בחום הפסולת שנוצר על ידי המנוע במהלך הפעלת הרכב יסייע גם הוא להפחית את צריכת האנרגיה של מערכת הניהול התרמית. מתורגם לאחור הוא הפחתת קיבולת הסוללה, שיפור טווח הנסיעה והפחתת עלות הרכב.
אִינְטֶלִיגֶנְטִי:
רמה גבוהה של חשמול היא מגמת הפיתוח של כלי רכב חשמליים, ומזגנים מסורתיים מוגבלים רק לפונקציות קירור וחימום לפיתוח מושכל. ניתן לשפר עוד יותר את מיזוג האוויר לתמיכה בביג דאטה בהתבסס על הרגלי רכב המשתמש, כגון רכב משפחתי, ניתן להתאים את הטמפרטורה של המיזוג בצורה חכמה לאנשים שונים לאחר שהם עולים לרכב. הפעל את המזגן לפני היציאה כדי שהטמפרטורה ברכב תגיע לטמפרטורה נוחה. שקע האוויר החשמלי החכם יכול להתאים אוטומטית את כיוון יציאת האוויר בהתאם למספר האנשים במכונית, המיקום וגודל הגוף.
זמן פרסום: 20 באוקטובר 2023