Важность электромобилей по сравнению с традиционными автомобилями заключается в следующих аспектах: Во-первых, предотвращение теплового разгона электромобилей. Причины теплового разгона включают механические и электрические факторы (сжатие батареи при столкновении, повреждение и т. д.), а также электрохимические факторы (перезаряд и переразряд батареи, быстрая зарядка, зарядка при низкой температуре, самопроизвольное внутреннее короткое замыкание и т. д.). Тепловой разгон может привести к возгоранию или даже взрыву батареи, представляя угрозу безопасности пассажиров. Во-вторых, оптимальная рабочая температура батареи составляет 10-30 °C. Точное управление температурным режимом батареи обеспечивает срок ее службы и продлевает срок службы батареи электромобилей. В-третьих, по сравнению с автомобилями с двигателями внутреннего сгорания, электромобили не имеют источника питания в виде компрессоров кондиционера и не могут использовать тепло от двигателя для обогрева салона, а могут использовать только электрическую энергию для регулирования температуры, что значительно сокращает запас хода электромобиля. Таким образом, управление тепловым режимом электромобилей стало ключевым фактором в решении проблем, связанных с их эксплуатацией.
Требования к тепловому регулированию электромобилей значительно выше, чем у автомобилей с традиционным топливом. Тепловое регулирование в автомобиле направлено на контроль температуры всего автомобиля и окружающей среды в целом, поддержание оптимального температурного режима работы каждого компонента и одновременно обеспечение безопасности и комфорта вождения. Система теплового регулирования электромобилей включает в себя, главным образом, систему кондиционирования воздуха и систему терморегулирования аккумуляторной батареи.HVCHСистема электронного управления двигателем. По сравнению с традиционными автомобилями, в системах терморегулирования электромобилей добавлены модули терморегулирования батареи и электронного управления двигателем. Традиционная автомобильная система терморегулирования в основном включает охлаждение двигателя и коробки передач, а также терморегулирование системы кондиционирования воздуха. В автомобилях с двигателем внутреннего сгорания для охлаждения салона используется хладагент, а для обогрева салона – тепло от двигателя. Охлаждение двигателя и коробки передач осуществляется с помощью жидкостного или воздушного охлаждения. По сравнению с традиционными автомобилями, основным изменением в электромобилях является источник энергии. В электромобилях нет двигателей для обогрева, а обогрев воздуха осуществляется с помощью PTC-термисторов или тепловых насосов. В электромобилях также добавлены требования к охлаждению батарей и электронных систем управления двигателем, поэтому система терморегулирования в них сложнее, чем в традиционных автомобилях с двигателем внутреннего сгорания.
Сложность систем терморегулирования в электромобилях привела к увеличению стоимости отдельного автомобиля с системой терморегулирования. Стоимость отдельного автомобиля с системой терморегулирования в 2-3 раза выше, чем у традиционного автомобиля. По сравнению с традиционными автомобилями, увеличение стоимости электромобилей в основном обусловлено жидкостным охлаждением батарей, тепловыми насосами и кондиционерами.Нагреватели охлаждающей жидкости PTC, и т. д.
Жидкостное охлаждение вытеснило воздушное охлаждение в качестве основной технологии регулирования температуры, а прямое охлаждение, как ожидается, совершит технологический прорыв.
Четыре распространенных метода терморегулирования батарей — это воздушное охлаждение, жидкостное охлаждение, охлаждение с использованием фазоизменяющихся материалов и прямое охлаждение. Технология воздушного охлаждения в основном использовалась в ранних моделях, а жидкостное охлаждение постепенно стало преобладающим благодаря равномерному охлаждению. Из-за высокой стоимости технология жидкостного охлаждения в основном применялась в моделях высокого класса, и ожидается, что в будущем она сместится в сторону моделей более низкого ценового сегмента.
Воздушное охлаждениеВоздушный нагреватель PTCВоздушное охлаждение — это метод охлаждения, при котором в качестве теплоносителя используется воздух, и воздух напрямую отводит тепло от батареи через вытяжной вентилятор. Для воздушного охлаждения необходимо максимально увеличить расстояние между радиаторами и радиаторами между батареями, при этом могут использоваться последовательные или параллельные каналы. Поскольку параллельное соединение обеспечивает равномерное рассеивание тепла, большинство современных систем воздушного охлаждения используют именно его.
Технология жидкостного охлаждения использует конвективный теплообмен в жидкости для отвода тепла, выделяемого батареей, и снижения её температуры. Жидкая среда обладает высоким коэффициентом теплопередачи, большой теплоёмкостью и высокой скоростью охлаждения, что оказывает существенное влияние на снижение максимальной температуры и повышение стабильности температурного поля батарейного блока. При этом объём системы терморегулирования относительно невелик. В случае возникновения признаков теплового разгона, решение с использованием жидкостного охлаждения может опираться на большой поток охлаждающей среды, который заставляет батарейный блок рассеивать тепло и обеспечивает перераспределение тепла между модулями батареи, что позволяет быстро подавить дальнейшее ухудшение состояния из-за теплового разгона и снизить риск его возникновения. Форма системы жидкостного охлаждения более гибкая: элементы или модули батареи могут быть погружены в жидкость, между модулями батареи могут быть установлены охлаждающие каналы, или же может использоваться охлаждающая пластина в нижней части батареи. Метод жидкостного охлаждения предъявляет высокие требования к герметичности системы. Охлаждение материалов с фазовым переходом — это процесс изменения агрегатного состояния вещества с выделением скрытой теплоты без изменения температуры и физических свойств. В результате этого процесса поглощается или выделяется большое количество скрытой теплоты для охлаждения батареи. Однако после полного фазового перехода материала тепло, выделяемое батареей, уже не может быть эффективно отведено.
Метод прямого охлаждения (прямое охлаждение хладагентом) использует принцип скрытой теплоты испарения хладагентов (R134a и др.) для создания системы кондиционирования воздуха в транспортном средстве или аккумуляторной системе, при этом испаритель системы кондиционирования воздуха устанавливается в аккумуляторной системе, а хладагент в испарителе испаряется, быстро и эффективно отводя тепло от аккумуляторной системы, обеспечивая ее охлаждение.
Дата публикации: 25 июня 2024 г.
