Prehľad chladiacich systémov v nových energetických vozidlách
I. Prehľad chladiacich systémov
Chladiaci systém nového energetického vozidla, presnejšie opísaný ako systém tepelného manažmentu, má kľúčovú úlohu zabezpečiť, aby kľúčové komponenty, ako je batéria, motor a elektronický riadiaci systém, fungovali v rámci optimálneho teplotného rozsahu, aby bola zaručená bezpečnosť vozidla, výkon, životnosť a dojazd.
1. Bezpečnosť: Zabraňuje úniku tepla spôsobenému prehriatím napájacej batérie.
2. Výkon: Zaisťuje, že systém elektrického pohonu neobmedzuje výstupný výkon v dôsledku prehrievania pri vysokej záťaži (ako je prudké zrýchlenie a jazda vysokou-rýchlosťou).
3. Životnosť: Udržiavanie teploty batérie v ideálnom rozsahu (zvyčajne okolo 30 stupňov) výrazne spomaľuje degradáciu kapacity batérie.
4. Dojazd: Efektívny tepelný manažment znižuje spotrebu energie na vykurovanie alebo chladenie a racionálne využíva odpadové teplo, čím zvyšuje skutočný dojazd.
II. Zloženie a funkcie tepelného manažérskeho systému
Systém tepelného manažmentu nového energetického vozidla sa zvyčajne skladá z nasledujúcich vzájomne prepojených subsystémov:
1. Power Battery Thermal Management System
Toto je základný a najnáročnejší aspekt celého systému.
(1) Cieľ:Na udržanie rovnomernej teploty batérie a jej optimálneho prevádzkového okna vo vonkajšom prostredí v rozsahu od -30 stupňov do 55 stupňov.
(2) Spôsoby chladenia:
① Chladenie vzduchom: Jednoduchá štruktúra a nízke náklady, ale nízka účinnosť chladenia a zlá rovnomernosť teploty; používa sa najmä v modeloch skorého alebo nízkeho{0}}rozsahu.
② Kvapalné chladenie: V súčasnosti hlavné riešenie. Výmena tepla prebieha cez chladiacu kvapalinu prúdiacu cez kvapalinové chladiace dosky v batériovom bloku. Vysoká účinnosť, dobrá rovnomernosť teploty a podpora rýchleho nabíjania a vysokého výkonu.
③ Priame chladenie (chladenie chladivom): Využíva chladivo klimatizácie na priame odparovanie a absorpciu tepla v rámci batérie; najvyššia rýchlosť chladenia, ale systém je zložitý a nákladný.
(3) Spôsoby ohrevu:
① PTC ohrievač: Rozdeľuje sa na vzduchom-ohrievaný PTC (ohrievací vzduch) a vodou{1}}ohrievaný PTC (ohrievací chladivo). Ten je v súčasnosti bežnejší a môže byť integrovaný so systémom chladenia kvapalinou.
② Integrácia klimatizácie tepelného čerpadla: Absorbuje teplo z prostredia; jeho pomer energetickej účinnosti je oveľa vyšší ako u PTC, čo z neho robí kľúčovú technológiu na zlepšenie zimného dojazdu.
2. Systém riadenia teploty motora a elektrického riadenia
(1) Cieľ: Odvádzať teplo z vysokonapäťových{1}}komponentov, ako je motor, ovládač motora (invertor) a palubná-nabíjačka, čím sa zabráni zníženiu výkonu alebo poškodeniu v dôsledku vysokých teplôt.
(2) Metóda: Používa sa prevažne kvapalinové chladenie. Zvyčajne zdieľa chladiaci okruh s kvapalinovým chladiacim systémom batérie, ale je rozvetvený a ovládaný cez ventily, výmenníky tepla a ďalšie komponenty.
3. Systém riadenia teploty klimatizácie (kokpit).
(1) Cieľ: Zabezpečiť chladenie a vykurovanie priestoru pre cestujúcich.
(2) Chladenie: Podobne ako tradičné automobily používa na dosiahnutie chladiaceho cyklu elektrický kompresor.
(3) Vykurovanie:
① PTC vykurovanie: skoré riešenie, ktoré poskytuje rýchle vykurovanie, ale s extrémne vysokou spotrebou energie, čo vážne ovplyvňuje zimný dojazd.
② Klimatizácia s tepelným čerpadlom: Súčasný špičkový{0}}trend a hlavný trend vývoja. Používa štvorcestný reverzný ventil na prepínanie toku chladiva, pričom „prenáša“ teplo z vonkajšieho vzduchu s nízkou-teplotou do interiéru vozidla, čím dosahuje 2- až 3-krát vyšší pomer energetickej účinnosti ako PTC.
III. Hlavné prevádzkové režimy
1. Letná prevádzka pri vysokých-teplotách
(1) Batéria/motor vyžaduje odvádzanie tepla, kabína vyžaduje chladenie.
(2) Systém uprednostňuje klimatizáciu na chladenie kabíny a využíva chladiaci systém na efektívne chladenie batérie.
(3) Teplo motora sa odvádza cez nízkoteplotný- radiátor.
2. Zimná prevádzka pri nízkych{1}}teplotách (bez tepelného čerpadla)
(1) Batéria vyžaduje vykurovanie, kabína vyžaduje vykurovanie.
(2) Primárne sa spolieha na vysoký-výkon PTC, čo vedie k extrémne vysokej spotrebe energie a výrazne zníženému dosahu.
3. Zimná prevádzka pri nízkych{1}}teplotách (s tepelným čerpadlom + rekuperáciou odpadového tepla)
(1) Ideálny režim. Tepelné čerpadlo odoberá teplo z prostredia pre kabínu.
(2) Odpadové teplo z elektrického pohonného systému sa zhromažďuje a uprednostňuje na vykurovanie batérie; zvyšné teplo pomáha vykurovaniu kabíny.
(3) Výrazne znižuje frekvenciu používania PTC, čím efektívne zlepšuje zimný dosah.
4. Prevádzka rýchleho nabíjania
(1) Nabíjanie-vysokým prúdom generuje veľké množstvo tepla, ktoré si vyžaduje aktívne chladenie.
(2) Systém spustí klimatizáciu a používa chladiaci systém na chladenie batérie, aby sa zabezpečila rýchlosť a bezpečnosť nabíjania.
