Кратък анализ на технологията за управление на топлината за
батерии за нови енергийни превозни средства
Компоненти за термично управление на превозни средства
Охладителната система на новите енергийни превозни средства обикновено се състои от три части: циркулационна система за охлаждане на батерията, електронно контролирана охлаждаща циркулационна система на двигателя и система за циркулация на топъл въздух на климатика. Моделът PHEV разполага и с циркулационна система за охлаждане на двигателя. Системата за циркулация на батерията основно загрява или охлажда батерията, системата за циркулация на двигателя основно охлажда задвижващия мотор и CIDD (контролер на задвижващия мотор), а нагревателната система на климатика основно загрява или охлажда купето. Основните включени функционални компоненти включват електронни водни помпи, трипътни електромагнитни вентили, двупътни електромагнитни вентили, PTC, топлообменници, сепаратори течност-газ, радиатори, разширителни котли, охлаждащи тръбопроводи и различни фиксирани скоби. Електронната водна помпа се използва като източник на захранване, охлаждащата течност е средата, а електромагнитният клапан контролира посоката на потока, така че охлаждащата среда протича през радиатора и охладеното тяло по тръбопровода, като по този начин се разсейва и охлажда чрез топлообмен , така че работната температура на функционалните части винаги да се поддържа в рамките на идеален работен диапазон за максимизиране на производителността. Независимо дали става дума за чисто електрическо превозно средство или за хибридно превозно средство, веригата за термично управление на батерията е независима от други системи. Основната причина е, че нормалният работен температурен диапазон на батерията е доста различен от този на други системи. Работната температура на батерията обикновено не е позволено да надвишава 35 градуса, докато задвижващият двигател често работи при около 55 градуса, а работният температурен диапазон на двигателя е около 95 градуса, така че всяка верига трябва да работи независимо.
Разлики от традиционното автомобилно термично управление
Топлинното управление на традиционните автомобили е единично, без сложни системи за управление и компоненти. Неговата цел е само да гарантира, че температурата на двигателя винаги работи в идеален диапазон и за пътника.
За да се осигури необходимата топлина в кабината на екипажа, се използва отпадъчната топлина, генерирана от двигателя, без да се консумира допълнителна мощност. Има големи разлики в структурата на системата между новите енергийни превозни средства и традиционните превозни средства. Изискванията към разположението и монтажа на системните компоненти на цялото превозно средство също са повишени, а изискванията за пространство за кабината са по-големи. Различните видове превозни средства с нова енергия имат свои собствени характеристики. Различни характеристики; за чисто електрически превозни средства няма двигател като източник на енергия за циркулация на охлаждащата течност и няма отпадна топлина от двигателя, която да се използва. При хибридните превозни средства, поради техните специални стратегии за управление, двигателят не може да осигури мощност за циркулацията на охлаждащата течност, когато не работи, нито може да осигури необходимия източник на топлина за купето в реално време. Следователно, структурно, системите за управление на топлината на новите енергийни превозни средства са проектирани с независима електронна водна помпа, която да осигурява мощност за циркулацията на охлаждащата течност. Топлият въздух обикновено използва електрическо отопление. Независимо електрическо отопление PTC е проектирано да загрява охлаждащата течност. Рециркулация към резервоара за гореща вода в автомобила за осигуряване на топлина в купето, което в момента е основният метод; има и метод за директно нагряване на въздуха, преминаващ през изпарителната кутия и издухване на топлината в колата чрез вентилатор. Този метод включва безопасността на автомобила, в момента се използва рядко.
Видове системи за термично управление на батерията
Различните методи за термично управление на батерията включват различни номера на части, структури и оформления. Различните видове системи за термично управление се избират въз основа на разходите за разработка на превозното средство, теглото на превозното средство и изискванията за пространството на оформлението. Неговите основни технически маршрути включват следните пет вида
Тип директно охлаждане
Наричана технология за директно охлаждане на батерията, системата за директно охлаждане има вграден хладилен изпарител вътре в батерията, който е свързан към климатичната система чрез тръбопроводи. Когато батерията трябва да се охлади, компресорът се използва за изпращане на компресирания хладилен агент в изпарителя вътре в батерията и след това отнема батерията. Вътрешната топлина постига охлаждащ ефект. Системата има предимствата на компактна структура, добър охлаждащ ефект, малък брой части (необходим е само един входящ и един изходящ тръбопровод за охлаждане) и леко тегло. Недостатъците на тази система обаче са, че не може да загрява батерията при условия на ниска температура под нулата, кондензираната вода, генерирана по време на процеса на охлаждане, не е защитена и е трудно да се контролира еднородността на температурата на хладилния агент. Хладилната система има кратък живот и ниска надеждност и често възниква изтичане на хладилен агент. Теч, недостатъчен хладилен капацитет и други неизправности. Това е най-новата технология за охлаждане на батерията с относително ниска зрялост. Приложен е в масово произвежданите модели на пазара като BYD и Tesla. Това е основен технически маршрут в бъдеще.
Тип водно охлаждане на радиатора
Веригата за охлаждане на радиатора е независима верига, състояща се от радиатор, електронна водна помпа, нагревател и др., с антифриз като среда. Антифризът излиза от радиатора, минава през нагревателя, след това към акумулатора и накрая се връща в радиатора. Този цикъл охлажда и загрява батерията. Системата има предимствата на проста структура, ниска цена и спестяване на енергия в среда с ниска температура през цялата година. Ефективността на разсейване на топлината на тази система обаче е ниска и температурата на водата е висока при високотемпературен климат през лятото, така че не може да отговори на работните условия в среда с висока температура.
Тип водно охлаждане с директно охлаждане
Тази система интегрира директно охлаждане и водно охлаждане и свързва климатичната система и системата за водно охлаждане през охладителя на батерията Chiller (наричан още топлообменник). Тази система избягва недостатъците на първите два метода на охлаждане и в момента е една от най-често използваните системи за термично управление на батерията. Системата има повече компоненти от първите две. Системата е по-сложна и изисква сравнително голямо пространство за подреждане на компонентите. Компресорът има голямо натоварване по време на работа, което консумира много енергия за цялото превозно средство и е слабо икономично. Освен това, когато част от климатичната система се повреди, нуждите от охлаждане на батерията не могат да бъдат задоволени в максимална степен.
Хибриден тип с водно охлаждане
Тази система се основава на системата за водно охлаждане с директно охлаждане и добавя система за водно охлаждане с радиатор. Двете са подредени в паралелни вериги. Чрез управление на електромагнитния клапан се използват различни вериги за охлаждане на батерията при различни условия. В среда с ниска температура работи само системата за водно охлаждане на радиатора. Когато сте в среда с висока температура, превключете към система за директно охлаждане с водно охлаждане, за да работи. При тежки условия на работа двете системи могат да работят едновременно и батерията може също така да получи максимален капацитет на охлаждане, който може да покрие основно всички среди на използване. Тази охладителна система е изключително сложна, има висока цена, изисква голямо пространство за разположение на превозното средство, има сложни стратегии за контрол на системата и представлява предизвикателство за стабилността и надеждността. Тази система се използва и в повечето хибридни PHEV модели на пазара и има зряла технология.
Тип въздушно охлаждане
Тази система директно отвежда студения въздух от охлаждането на отделението за пътници към батерията през канала и използва студения въздух за въздушно охлаждане на батерията. Предимствата на тази система са проста структура, контролируема температура на студения въздух и ниска цена на системата. Той обаче има и недостатъците на системата за директно охлаждане. Системата няма функция за нагряване и кондензираната вода, генерирана върху повърхността на батерията, не се изсушава лесно и съществува риск от корозия и замърсяване вътре в батерията. Този тип метод за термично управление обикновено не се препоръчва
