Обзор систем охлаждения в транспортных средствах на новых источниках энергии
I. Обзор систем охлаждения
Основная задача системы охлаждения нового энергетического транспортного средства, которую более точно можно назвать системой управления температурным режимом, — обеспечить работу ключевых компонентов, таких как аккумулятор, двигатель и электронная система управления, в оптимальном температурном диапазоне, гарантируя безопасность, производительность, срок службы и запас хода транспортного средства.
1. Безопасность: Предотвращает температурный разгон, вызванный перегревом аккумуляторной батареи.
2. Производительность: гарантирует, что система электропривода не ограничивает выходную мощность из-за перегрева при высоких нагрузках (например, при быстром ускорении и движении на высокой-скорости).
3. Срок службы. Поддержание температуры аккумулятора в идеальном диапазоне (обычно около 30 градусов) значительно замедляет деградацию емкости аккумулятора.
4. Запас хода: эффективное управление температурным режимом снижает потребление энергии на обогрев или охлаждение и обеспечивает рациональное использование отходящего тепла, тем самым увеличивая фактический запас хода.
II. Состав и функции системы терморегулирования
Система терморегулирования нового энергетического автомобиля обычно состоит из следующих подсистем, связанных вместе:
1. Система управления температурным режимом силовой батареи
Это основной и самый сложный аспект всей системы.
(1) Цель:Поддерживать постоянную температуру аккумуляторной батареи и поддерживать ее в оптимальном рабочем окне во внешней среде в диапазоне от -30 до 55 градусов.
(2) Методы охлаждения:
① Воздушное охлаждение: простая конструкция и низкая стоимость, но низкая эффективность охлаждения и плохая однородность температуры; в основном используется в моделях раннего или-малого диапазона.
② Жидкостное охлаждение: на данный момент является основным решением. Теплообмен происходит посредством охлаждающей жидкости, протекающей через пластины жидкостного охлаждения внутри аккумуляторной батареи. Высокая эффективность, хорошая однородность температуры, поддержка быстрой зарядки и высокая выходная мощность.
③ Прямое охлаждение (охлаждение хладагентом): используется хладагент кондиционера для непосредственного испарения и поглощения тепла внутри аккумуляторной батареи; самая быстрая скорость охлаждения, но система сложна и дорога.
(3) Методы нагрева:
① Нагреватель PTC: подразделяется на PTC с воздушным-нагревом (нагревающий воздух) и PTC с водяным-нагревом (нагрев охлаждающей жидкости). Последний в настоящее время более распространен и может быть интегрирован с системой жидкостного охлаждения.
② Интеграция системы кондиционирования воздуха с тепловым насосом: поглощает тепло из окружающей среды; его коэффициент энергоэффективности намного выше, чем у PTC, что делает его ключевой технологией для увеличения запаса хода в зимний период.
2. Система терморегулирования двигателя и электрооборудования.
(1) Цель: отвести тепло от мощных-компонентов, таких как двигатель, контроллер двигателя (инвертор) и встроенное зарядное устройство-, предотвращая снижение производительности или повреждение из-за высоких температур.
(2) Метод: в основном используется жидкостное охлаждение. Обычно он использует общий контур охлаждающей жидкости с системой жидкостного охлаждения аккумулятора, но разветвлен и управляется через клапаны, теплообменники и другие компоненты.
3. Система кондиционирования воздуха (кабины) терморегулирования.
(1) Цель: обеспечить охлаждение и обогрев салона.
(2) Охлаждение: как и в традиционных автомобилях, для достижения цикла охлаждения используется электрический компрессор.
(3) Отопление:
① Обогрев PTC: раннее решение, обеспечивающее быстрый нагрев, но с чрезвычайно высоким потреблением энергии, что серьезно влияет на запас хода в зимний период.
② Кондиционирование воздуха с тепловым насосом: текущая тенденция-современного и массового развития. В нем используется четырехходовой-реверсивный клапан для переключения потока хладагента, «переносящего» тепло от низкотемпературного наружного воздуха в салон автомобиля, достигая коэффициента энергоэффективности в 2–3 раза выше, чем у PTC.
III. Основные режимы работы
1. Летняя работа при высоких-температурах.
(1) Аккумулятор/двигатель требует отвода тепла, кабина требует охлаждения.
(2) Система отдает приоритет кондиционированию воздуха для охлаждения кабины и использует систему охлаждения для эффективного охлаждения аккумулятора.
(3) Тепло двигателя рассеивается через низкотемпературный-радиатор.
2. Зимняя работа при низких-температурах (без теплового насоса)
(1) Аккумулятор требует обогрева, кабина требует обогрева.
(2) В основном используется мощный-PTC, что приводит к чрезвычайно высокому энергопотреблению и значительному уменьшению дальности действия.
3. Зимняя работа при низких-температурах (с тепловым насосом и рекуперацией отходящего тепла)
(1) Идеальный режим. Тепловой насос извлекает тепло из окружающей среды для кабины.
(2) Отходящее тепло от системы электропривода собирается и направляется на нагрев аккумуляторной батареи; оставшееся тепло используется для обогрева кабины.
(3) Значительно снижает частоту использования PTC, эффективно увеличивая запас хода в зимний период.
4. Быстрая зарядка.
(1) При зарядке высоким-током выделяется большое количество тепла, что требует активного охлаждения.
(2) Система запускает кондиционер и использует систему охлаждения для охлаждения аккумулятора, чтобы обеспечить скорость зарядки и безопасность.
