Een korte analyse van thermische beheertechnologie voor
nieuwe energievoertuigbatterijen
Componenten voor thermisch beheer van voertuigen
Het koelsysteem van nieuwe energievoertuigen bestaat over het algemeen uit drie delen: het batterijkoelcirculatiesysteem, het motorisch elektronisch geregelde koelcirculatiesysteem en het warmeluchtcirculatiesysteem van de airconditioning. Het PHEV-model heeft ook een motorkoelingcirculatiesysteem. Het accucirculatiesysteem verwarmt of koelt voornamelijk de accu, het motorcirculatiesysteem koelt voornamelijk de aandrijfmotor en CIDD (drive motor controller), en het airconditioningverwarmingssysteem verwarmt of koelt voornamelijk het passagierscompartiment. De belangrijkste functionele componenten die hierbij betrokken zijn, zijn onder meer elektronische waterpompen, driewegmagneetkleppen, tweewegmagneetkleppen, PTC's, warmtewisselaars, vloeistof-gasafscheiders, radiatoren, expansieketels, koelleidingen en diverse vaste beugels. De elektronische waterpomp wordt gebruikt als krachtbron, het koelmiddel is het medium en de magneetklep regelt de stroomrichting, zodat het koelmedium door de radiator en het gekoelde lichaam langs de pijpleiding stroomt, waardoor het door warmte-uitwisseling wordt afgevoerd en gekoeld. , zodat de werktemperatuur van de functionele onderdelen altijd binnen een ideaal werkingsbereik wordt gehouden om de prestaties te maximaliseren. Ongeacht of het een puur elektrisch voertuig of een hybride voertuig betreft, de lus voor het thermisch beheer van de batterij is onafhankelijk van andere systemen. De belangrijkste reden is dat het normale bedrijfstemperatuurbereik van het accupakket behoorlijk verschilt van dat van andere systemen. De bedrijfstemperatuur van het accupakket mag over het algemeen niet hoger zijn dan 35 graden, terwijl de aandrijfmotor vaak rond de 55 graden werkt en het bedrijfstemperatuurbereik van de motor rond de 95 graden ligt, dus elk circuit moet onafhankelijk werken.
Verschillen met traditioneel thermisch beheer in de auto
Het thermische beheer van traditionele auto's is enkelvoudig, zonder complexe besturings- en componentsystemen. Het doel is alleen om ervoor te zorgen dat de motortemperatuur altijd binnen een ideaal bereik werkt, en voor de passagier.
Om de benodigde warmte aan de bemanningscabine te leveren, wordt de door de motor gegenereerde afvalwarmte gebruikt, zonder dat er extra stroom wordt verbruikt. Er zijn grote verschillen in de systeemstructuur tussen nieuwe energievoertuigen en traditionele voertuigen. Ook zijn de eisen aan de plaatsing en installatie van systeemcomponenten op het gehele voertuig toegenomen en is de ruimtebehoefte voor de cabine groter. Verschillende soorten nieuwe energievoertuigen hebben hun eigen kenmerken. Verschillende kenmerken; bij puur elektrische voertuigen is er geen motor als krachtbron voor de koelvloeistofcirculatie, en is er geen restwarmte van de motor die kan worden gebruikt. Bij hybride voertuigen kan de motor, vanwege hun speciale controlestrategieën, geen stroom leveren voor de circulatie van koelvloeistof wanneer deze niet werkt, en kan hij ook niet in realtime de vereiste warmtebron voor het passagierscompartiment leveren. Daarom zijn de thermische beheersystemen van nieuwe energievoertuigen structureel ontworpen met een onafhankelijke elektronische waterpomp om stroom te leveren voor de circulatie van koelvloeistof. De warme lucht maakt meestal gebruik van elektrische verwarming. Een onafhankelijke elektrische verwarming PTC is ontworpen om de koelvloeistof te verwarmen. Recirculatie naar de warmwatertank in de auto om het passagierscompartiment van warmte te voorzien, wat momenteel de reguliere methode is; er is ook een methode om de lucht die door de verdampingskast gaat direct te verwarmen en de warmte via een ventilator in de auto te blazen. Deze methode betreft de veiligheid van de auto, die momenteel zelden wordt gebruikt.
Soorten thermische beheersystemen voor batterijen
Verschillende methoden voor thermisch beheer van batterijen omvatten verschillende onderdeelnummers, structuren en lay-outs. Er worden verschillende soorten thermische beheersystemen geselecteerd op basis van de ontwikkelingskosten van het voertuig, het voertuiggewicht en de vereisten voor de lay-outruimte. De belangrijkste technische routes omvatten de volgende vijf typen
Type directe koeling
Het directe koelsysteem, ook wel accu-directe-koelingstechnologie genoemd, heeft een ingebouwde koelverdamper in de accu, die via pijpleidingen is aangesloten op het airconditioningsysteem. Wanneer de accu moet worden gekoeld, wordt een compressor gebruikt om het gecomprimeerde koelmiddel naar de verdamper in de accu te sturen, waarna de accu wordt afgevoerd. Interne warmte zorgt voor een verkoelend effect. Het systeem heeft de voordelen van een compacte structuur, een goed koeleffect, een klein aantal onderdelen (er is slechts één inlaat- en één uitlaatkoelleiding vereist) en een laag gewicht. De nadelen van dit systeem zijn echter dat het de batterij niet kan verwarmen bij lage temperaturen onder het vriespunt, dat het gecondenseerde water dat tijdens het koelproces wordt gegenereerd niet wordt beschermd en dat de temperatuuruniformiteit van het koelmiddel moeilijk te controleren is. Het koelsysteem heeft een korte levensduur en een lage betrouwbaarheid, en er treedt vaak lekkage van koelmiddel op. Lekkage, onvoldoende koelcapaciteit en andere storingen. Dit is de nieuwste batterijkoelingtechnologie met een relatief lage volwassenheid. Het is toegepast in in massa geproduceerde modellen op de markt, zoals BYD en Tesla. Het is een belangrijke technische route in de toekomst.
Type radiatorwaterkoeling
Het radiatorkoelcircuit is een onafhankelijk circuit, bestaande uit een radiator, een elektronische waterpomp, een verwarming enz., met antivries als medium. Het antivriesmiddel komt uit de radiator, gaat door de verwarming, vervolgens naar de accu en keert uiteindelijk terug naar de radiator. Deze cyclus koelt en verwarmt de batterij. Het systeem heeft de voordelen van een eenvoudige structuur, lage kosten en energiebesparing in een omgeving met lage temperaturen het hele jaar door. De efficiëntie van de warmteafvoer van dit systeem is echter laag en de watertemperatuur is hoog in klimaten met hoge temperaturen in de zomer, zodat het niet kan voldoen aan de bedrijfsomstandigheden in omgevingen met hoge temperaturen.
Type directe koelwaterkoeling
Dit systeem integreert directe koeling en waterkoeling en overbrugt het airconditioningsysteem en het waterkoelingssysteem via de batterijkoeler Chiller (ook wel warmtewisselaar genoemd). Dit systeem vermijdt de tekortkomingen van de eerste twee koelmethoden en is momenteel een van de meest gebruikte thermische beheersystemen voor batterijen. Het systeem heeft meer componenten dan de eerste twee. Het systeem is complexer en vereist relatief veel ruimte voor de opstelling van componenten. De compressor wordt tijdens bedrijf zwaar belast, waardoor het hele voertuig veel energie verbruikt en slecht zuinig is. Bovendien kan, wanneer een deel van het airconditioningsysteem uitvalt, niet maximaal aan de koelbehoefte van de accu worden voldaan.
Watergekoeld hybride type
Dit systeem is gebaseerd op het directe koelwaterkoelsysteem en voegt een radiatorwaterkoelsysteem toe. De twee zijn in parallelle circuits gerangschikt. Door het magneetventiel aan te sturen worden verschillende circuits gebruikt om de accu onder verschillende omstandigheden te koelen. In omgevingen met lage temperaturen werkt alleen het waterkoelingssysteem van de radiator. Schakel in een omgeving met hoge temperaturen over op een direct koelwaterkoelsysteem om te werken. Onder zware werkomstandigheden kunnen de twee systemen tegelijkertijd werken en kan de batterij ook een maximale koelcapaciteit verkrijgen, die in principe alle gebruiksomgevingen kan dekken. Dit koelsysteem is uiterst complex, heeft hoge kosten, vereist veel voertuigruimte, kent complexe systeemcontrolestrategieën en vormt een uitdaging voor de stabiliteit en betrouwbaarheid. Dit systeem wordt ook gebruikt in de meeste hybride PHEV-modellen op de markt en beschikt over volwassen technologie.
Luchtkoeling type
Dit systeem leidt de koude lucht rechtstreeks van de koeling van het passagierscompartiment via het kanaal naar de accu en gebruikt de koude lucht om de accu met lucht te koelen. De voordelen van dit systeem zijn de eenvoudige structuur, de regelbare koudeluchttemperatuur en de lage systeemkosten. Het heeft echter ook de nadelen van het directe koelsysteem. Het systeem heeft geen verwarmingsfunctie en het gecondenseerde water dat op het oppervlak van de batterij wordt gegenereerd, is niet gemakkelijk te drogen, en er bestaat een risico op corrosie en vervuiling in de batterij. Dit type thermische beheermethode wordt over het algemeen niet aanbevolen
