Nieuw thermisch beheer van energievoertuigen
ⅠThermisch beheer van nieuwe energievoertuigen
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. PHEV-modellen hebben ook een extra motorkoelingcirculatiesysteem. Het batterijcirculatiesysteem verwarmt voornamelijk de batterij. Ofwel koeling, het motorcirculatiesysteem koelt voornamelijk de aandrijfmotor en CIDD (drive motor controller), en het airconditioning- en verwarmingssysteem verwarmt of koelt voornamelijk het passagierscompartiment. De belangrijkste functionele componenten die hierbij betrokken zijn, zijn de elektronische waterpomp, de driewegmagneetklep, de tweewegmagneetklep, PTC, warmtewisselaar, vloeistof-gasafscheider, radiator, expansievat, koelleiding en diverse vaste beugels, enz.[5]. De elektronische waterpomp wordt gebruikt als krachtbron, het koelmiddel is het medium en de magneetklep regelt de stroomrichting om het koelmedium te laten stromen. Het stroomt door de radiator en het gekoelde lichaam langs de pijpleiding, dissipeert en koelt af door warmte-uitwisseling, zodat de werktemperatuur van de functionele onderdelen altijd binnen een ideaal werkbereik wordt gehouden, waardoor de prestaties worden gemaximaliseerd. Of het nu een puur elektrisch voertuig of een hybride is. De thermische beheercyclus van de batterij is onafhankelijk van andere systemen, afhankelijk van het voertuigmodel. 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 werkt. Bij ongeveer 55 graden ligt het bedrijfstemperatuurbereik van de motor rond de 95 graden, dus elk circuit moet onafhankelijk werken.
Verschillen met traditioneel thermisch beheer in de auto
Het thermisch beheer van traditionele auto's is eenvoudig, 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
De benodigde warmte wordt door de cabine geleverd door gebruik te maken van de restwarmte die wordt gegenereerd door de werking van de motor, zonder extra stroom te verbruiken [1]. Er is een groot verschil in de systeemstructuur tussen nieuwe energievoertuigen en traditionele voertuigen. De systeemcomponenten zijn op het gehele voertuig aangebracht. Ook de installatievereisten zijn toegenomen, waardoor er meer ruimte in de cabine nodig is. Verschillende soorten nieuwe energievoertuigen hebben verschillende kenmerken; Bij puur elektrische voertuigen is er geen motor als krachtbron voor de koelvloeistofcirculatie, en is er geen restwarmte van de motor. Het kan gebruikt worden. Bij hybride voertuigen kan de motor, vanwege zijn speciale regelstrategie, 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 in de structuur op de markt 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 verwarmings-PTC is ontworpen om de koelvloeistof te verwarmen, waarna de koelvloeistof wordt gerecycled. De warmwatertank in de auto levert warmte aan het passagierscompartiment, wat momenteel de reguliere methode is; er is ook een methode waarbij de lucht die door de verdamperkast gaat direct wordt verwarmd en de warmte via een ventilator in de auto wordt geblazen. Deze methode is momenteel enorm populair omdat het om veiligheid in de auto gaat. Gebruik spaarzaam.
ⅡTypen 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 technologieën zijn. Er zijn vijf soorten routes:
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. De interne warmte zorgt voor het verkoelende 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. Het nadeel van dit systeem is echter dat het geen energie kan leveren bij lage temperaturen onder nul. Er is geen bescherming voor het gecondenseerde water dat ontstaat tijdens het verwarmen en koelen van de batterij, en de temperatuuruniformiteit van het koelmiddel is moeilijk te controleren. Het koelsysteem heeft een korte levensduur en een lage betrouwbaarheid. Storingen zoals lekkage van koelmiddel en onvoldoende koelcapaciteit komen vaak voor. Dit is het laatste op dit moment. De technologie voor batterijkoeling is relatief weinig volwassen en wordt toegepast in in massa geproduceerde modellen op de markt, zoals BYD en Tesla. Het is een belangrijke technologieroute in de toekomst, zoals weergegeven in figuur 1.
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 cyclusmethode wordt gebruikt om de batterij te koelen en te verwarmen. Het systeem heeft een eenvoudige structuur, lage kosten en heeft de voordelen van energiebesparing het hele jaar door in omgevingen met lage temperaturen. De efficiëntie van de warmteafvoer van het systeem is echter laag en de watertemperatuur is hoog in klimaten met hoge temperaturen in de zomer, zodat het niet kan voldoen aan de eisen van omgevingen met hoge temperaturen. Zie Figuur 2 voor gebruiksomstandigheden.
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 het meest geavanceerde koelsysteem. Een van de meest gebruikte thermische beheersystemen voor batterijen. Er zijn meer systeemcomponenten dan de eerste twee, het systeem is complexer en de benodigde lay-outruimte voor onderdelen is relatief groot. Tijdens bedrijf is de compressorbelasting zwaar, wat voor het hele voertuig veel energie kost en niet zuinig is. Bovendien kan, wanneer een deel van het airconditioningsysteem uitvalt, niet maximaal aan de koelvraag van de accu worden voldaan, zie Figuur 3.
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 hoeft alleen het waterkoelsysteem van de radiator te werken. Schakel in een omgeving met hoge temperaturen over op het directe koelwaterkoelsysteem. 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 en de systeembesturingsstrategie is complex. Stabiliteit en betrouwbaarheid zijn een uitdaging. Dit systeem wordt ook gebruikt in de meeste hybride PHEV-modellen op de markt en heeft een volwassen technologie ontwikkeld, zie Figuur 4.
Luchtkoeling type
Dit systeem leidt de koude lucht rechtstreeks van de koeling van het passagierscompartiment via de leiding 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 batterijoppervlak 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, zie Figuur 5
