Системы терморегулирования автомобильных силовых установок делятся на системы терморегулирования традиционных автомобилей с двигателями внутреннего сгорания и системы терморегулирования автомобилей на новых источниках энергии. В настоящее время системы терморегулирования традиционных автомобилей с двигателями внутреннего сгорания достаточно развиты. Традиционные автомобили с двигателями внутреннего сгорания приводятся в движение двигателем, поэтому система терморегулирования двигателя является основным направлением в традиционных автомобильных системах терморегулирования. Система терморегулирования двигателя в основном включает в себя систему охлаждения двигателя. Более 30% тепла в системе автомобиля необходимо отводить через контур охлаждения двигателя, чтобы предотвратить перегрев двигателя при работе с высокой нагрузкой. Охлаждающая жидкость двигателя используется для обогрева салона.
Силовая установка традиционных автомобилей на топливе состоит из двигателей и трансмиссий, тогда как силовая установка автомобилей на новых источниках энергии состоит из батарей, электродвигателей и электронных систем управления. Методы терморегулирования в обоих типах автомобилей претерпели значительные изменения. Нормальный диапазон рабочих температур батареи электромобиля составляет 25–40℃. Поэтому терморегулирование батареи требует как поддержания её в нагретом состоянии, так и отвода тепла. В то же время температура двигателя не должна быть слишком высокой. Слишком высокая температура двигателя повлияет на срок его службы. Поэтому двигатель также должен принимать необходимые меры по отводу тепла во время эксплуатации. Ниже приводится описание системы терморегулирования батареи и системы терморегулирования электронного управления двигателем и других компонентов.
Система терморегулирования силовой батареи
Система терморегулирования силовой батареи в основном делится на воздушное охлаждение, жидкостное охлаждение, охлаждение с использованием материалов с фазовым переходом и охлаждение с помощью тепловых трубок на основе различных сред. Принципы и структура систем различных методов охлаждения существенно различаются.
1) Воздушное охлаждение аккумуляторной батареи: аккумуляторный блок и наружный воздух обмениваются конвективным теплом посредством воздушного потока. Воздушное охлаждение обычно делится на естественное и принудительное. Естественное охлаждение — это когда наружный воздух охлаждает аккумуляторный блок во время движения автомобиля. Принудительное воздушное охлаждение подразумевает установку вентилятора для принудительного охлаждения аккумуляторного блока. Преимуществами воздушного охлаждения являются низкая стоимость и простота коммерческого применения. Недостатками являются низкая эффективность рассеивания тепла, большая занимаемая площадь и серьезные проблемы с шумом.Воздушный нагреватель PTC)
2) Жидкостное охлаждение силовых батарей: тепло отводится от батарейного блока потоком жидкости. Поскольку удельная теплоемкость жидкости больше, чем у воздуха, охлаждающий эффект жидкостного охлаждения лучше, чем воздушного, а скорость охлаждения также выше, чем у воздушного, и распределение температуры после отвода тепла от батарейного блока относительно равномерное. Поэтому жидкостное охлаждение также широко используется в коммерческих целях.Нагреватель охлаждающей жидкости PTC)
3) Охлаждение с помощью материалов с фазовым переходом: Материалы с фазовым переходом (PCM) включают парафин, гидратированные соли, жирные кислоты и т. д., которые могут поглощать или выделять большое количество скрытой теплоты при фазовом переходе, при этом их собственная температура остается неизменной. Поэтому PCM обладают большой способностью к аккумулированию тепловой энергии без дополнительного энергопотребления и широко используются для охлаждения батарей электронных устройств, таких как мобильные телефоны. Однако применение в автомобильных силовых батареях все еще находится на стадии исследования. Материалы с фазовым переходом имеют проблему низкой теплопроводности, из-за чего поверхность PCM, контактирующая с батареей, плавится, в то время как другие части не плавятся, что снижает эффективность теплопередачи системы и делает их непригодными для крупногабаритных силовых батарей. Если эти проблемы будут решены, охлаждение с помощью PCM станет наиболее перспективным решением для управления тепловыми процессами в транспортных средствах на новых источниках энергии.
4) Охлаждение с помощью тепловых трубок: Тепловая трубка — это устройство, основанное на теплопередаче за счет фазового перехода. Тепловая трубка представляет собой герметичный контейнер или герметичную трубку, заполненную насыщенной рабочей средой/жидкостью (водой, этиленгликолем, ацетоном и т. д.). Одна часть тепловой трубки предназначена для испарения, а другая — для конденсации. Она может не только поглощать тепло от аккумуляторного блока, но и нагревать его. В настоящее время это наиболее идеальная система терморегулирования для силовых батарей. Однако она все еще находится в стадии исследования.
5) Прямое охлаждение хладагентом: прямое охлаждение — это способ использования принципа испарения и поглощения тепла хладагентом R134a и другими хладагентами, при этом испаритель системы кондиционирования воздуха устанавливается в аккумуляторном отсеке для быстрого охлаждения этого отсека. Система прямого охлаждения обладает высокой эффективностью охлаждения и большой холодопроизводительностью.
Дата публикации: 29 апреля 2024 г.
