Depuis 2014, l'industrie des véhicules électriques est devenue progressivement en vogue. Parmi eux, la gestion thermique des véhicules électriques est progressivement devenue populaire. Car l’autonomie des véhicules électriques dépend non seulement de la densité énergétique de la batterie, mais aussi de la technologie du système de gestion thermique du véhicule. Le système de gestion thermique de la batterie a égalementexpérienceNous avons lancé un processus à partir de zéro, de la négligence à l'attention.
Alors aujourd'hui, parlons dugestion thermique des véhicules électriques, que gèrent-ils ?
Similitudes et différences entre la gestion thermique des véhicules électriques et la gestion thermique des véhicules traditionnels
Ce point est mis en avant parce qu'après l'entrée de l'industrie automobile dans la nouvelle ère énergétique, le champ d'application, les méthodes de mise en œuvre et les composants de la gestion thermique ont considérablement changé.
Il n'est pas nécessaire d'en dire plus ici sur l'architecture de gestion thermique des véhicules à carburant traditionnels, et les lecteurs professionnels ont été très clairs sur le fait que la gestion thermique traditionnelle comprend principalementsystème de gestion thermique de climatisation et le sous-système de gestion thermique du groupe motopropulseur.
L'architecture de gestion thermique des véhicules électriques est basée sur l'architecture de gestion thermique des véhicules à carburant et ajoute le système de gestion thermique électronique du moteur électrique et le système de gestion thermique de la batterie. Contrairement aux véhicules à carburant, les véhicules électriques sont plus sensibles aux changements de température, la température est une clé. facteur déterminant pour sa sécurité, ses performances et sa durée de vie, la gestion thermique est un moyen nécessaire pour maintenir la plage de température et l'uniformité appropriées. Par conséquent, le système de gestion thermique de la batterie est particulièrement critique, et la gestion thermique de la batterie (dissipation thermique/conduction thermique/isolation thermique) est directement liée à la sécurité de la batterie et à la constance de l'alimentation après une utilisation à long terme.
Ainsi, en termes de détails, il existe principalement les différences suivantes.
Différentes sources de chaleur de la climatisation
Le système de climatisation du camion-citerne traditionnel est principalement composé d'un compresseur, d'un condenseur, d'un détendeur, d'un évaporateur, d'un pipeline et d'autrescomposants.
Lors du refroidissement, le réfrigérant (réfrigérant) est effectué par le compresseur et la chaleur dans la voiture est évacuée pour réduire la température, ce qui est le principe de la réfrigération. Parce quele compresseur fonctionne doit être entraîné par le moteur, le processus de réfrigération augmentera la charge du moteur, et c'est la raison pour laquelle nous disons que la climatisation d'été coûte plus cher en huile.
À l'heure actuelle, presque tout le chauffage des véhicules à carburant consiste à utiliser la chaleur du liquide de refroidissement du moteur - une grande quantité de chaleur perdue générée par le moteur peut être utilisée pour réchauffer la climatisation. Le liquide de refroidissement circule à travers l'échangeur de chaleur (également appelé réservoir d'eau) dans le système d'air chaud, et l'air transporté par le ventilateur est échangé thermiquement avec le liquide de refroidissement du moteur, et l'air est chauffé puis envoyé dans la voiture.
Cependant, dans un environnement froid, le moteur doit tourner longtemps pour élever la température de l'eau à la bonne température, et l'utilisateur doit supporter le froid pendant une longue période dans la voiture.
Le chauffage des véhicules à énergies nouvelles repose principalement sur des radiateurs électriques, les radiateurs électriques sont équipés d'aérothermes et de chauffe-eau. Le principe du réchauffeur d'air est similaire à celui du sèche-cheveux, qui chauffe directement l'air circulant à travers la plaque chauffante, fournissant ainsi de l'air chaud à la voiture. L'avantage du chauffe-énergie éolien est que le temps de chauffage est rapide, le rapport d'efficacité énergétique est légèrement plus élevé et la température de chauffage est élevée. L’inconvénient est que le vent chauffant est particulièrement sec, ce qui apporte une sensation de sécheresse au corps humain. Le principe du chauffe-eau est similaire à celui du chauffe-eau électrique, qui chauffe le liquide de refroidissement à travers la feuille chauffante, et le liquide de refroidissement à haute température circule à travers le noyau d'air chaud puis chauffe l'air en circulation pour obtenir un chauffage intérieur. Le temps de chauffage du chauffe-eau est légèrement plus long que celui du chauffe-air, mais il est également beaucoup plus rapide que celui du véhicule à carburant, et la conduite d'eau présente une perte de chaleur dans un environnement à basse température et l'efficacité énergétique est légèrement inférieure. . Le Xiaopeng G3 utilise le chauffe-eau mentionné ci-dessus.
Qu'il s'agisse de chauffage éolien ou de chauffage de l'eau, pour les véhicules électriques, des batteries d'alimentation sont nécessaires pour fournir de l'électricité, et la majeure partie de l'électricité est consommée dansclimatisation chauffage dans des environnements à basse température. Cela se traduit par une autonomie réduite des véhicules électriques dans des environnements à basse température.
Comparered avec le problème de la vitesse de chauffage lente des véhicules à carburant dans des environnements à basse température, l'utilisation du chauffage électrique pour les véhicules électriques peut réduire considérablement le temps de chauffage.
Gestion thermique des batteries de puissance
Par rapport à la gestion thermique du moteur des véhicules à carburant, les exigences de gestion thermique du système d’alimentation des véhicules électriques sont plus strictes.
Étant donné que la plage de température de fonctionnement optimale de la batterie est très petite, la température de la batterie doit généralement être comprise entre 15 et 40 °C.° C. Cependant, la température ambiante couramment utilisée par les véhicules est de -30 à 40° C, et les conditions de conduite des utilisateurs réels sont complexes. Le contrôle de gestion thermique doit identifier et déterminer efficacement les conditions de conduite des véhicules et l'état des batteries, effectuer un contrôle optimal de la température et s'efforcer d'atteindre un équilibre entre la consommation d'énergie, les performances du véhicule, les performances de la batterie et le confort.
Afin d'atténuer l'anxiété liée à l'autonomie, la capacité de la batterie des véhicules électriques devient de plus en plus grande et la densité énergétique de plus en plus élevée ; Dans le même temps, il est nécessaire de résoudre la contradiction du temps d'attente de charge trop long pour les utilisateurs, et la charge rapide et la charge ultra rapide ont vu le jour.
En termes de gestion thermique, la charge rapide à courant élevé entraîne une plus grande génération de chaleur et une consommation d’énergie plus élevée de la batterie. Une température trop élevée de la batterie pendant la charge peut non seulement entraîner des risques pour la sécurité, mais également entraîner des problèmes tels qu'une efficacité réduite de la batterie et une dégradation accélérée de sa durée de vie. La conception desystème de gestion thermiqueest une épreuve sévère.
Gestion thermique des véhicules électriques
Réglage du confort de la cabine des occupants
L'environnement thermique intérieur du véhicule affecte directement le confort de l'occupant. En combinaison avec le modèle sensoriel du corps humain, l'étude du flux et du transfert de chaleur dans la cabine est un moyen important pour améliorer le confort du véhicule et améliorer ses performances. L'impact sur le confort des occupants est pris en compte à partir de la conception de la structure de la carrosserie, de la sortie de climatisation, des vitres du véhicule affectées par le rayonnement solaire et de l'ensemble de la conception de la carrosserie, combinés au système de climatisation.
Lorsqu'ils conduisent un véhicule, les utilisateurs doivent non seulement ressentir la sensation de conduite apportée par la forte puissance du véhicule, mais le confort de l'environnement de l'habitacle est également un élément important.
Contrôle de réglage de la température de fonctionnement de la batterie d'alimentation
La batterie lors de l'utilisation du processus rencontrera de nombreux problèmes, en particulier en termes de température de la batterie, la batterie au lithium dans un environnement à température extrêmement basse, l'atténuation de puissance est grave, dans un environnement à haute température est sujette à des risques pour la sécurité, l'utilisation de batteries dans des conditions extrêmes. Dans ces cas, il est très probable que la batterie soit endommagée, réduisant ainsi ses performances et sa durée de vie.
L'objectif principal de la gestion thermique est de faire en sorte que la batterie fonctionne toujours dans la plage de température appropriée afin de maintenir les meilleures conditions de fonctionnement de la batterie. Le système de gestion thermique de la batterie comprend principalement trois fonctions : dissipation thermique, préchauffage et égalisation de la température. La dissipation thermique et le préchauffage sont principalement ajustés en fonction de l'impact possible de la température de l'environnement externe sur la batterie. L'égalisation de la température est utilisée pour réduire la différence de température à l'intérieur de la batterie et empêcher la dégradation rapide provoquée par la surchauffe d'une certaine partie de la batterie.
Les systèmes de gestion thermique des batteries utilisés dans les véhicules électriques actuellement sur le marché sont principalement divisés en deux catégories : refroidis par air et refroidis par liquide.
Le principe dusystème de gestion thermique refroidi par air ressemble plus au principe de dissipation thermique de l'ordinateur, un ventilateur de refroidissement est installé dans une section de la batterie et l'autre extrémité a un évent, qui accélère le flux d'air entre les batteries grâce au travail du ventilateur, de sorte que pour évacuer la chaleur émise par la batterie lorsqu'elle fonctionne.
Pour parler franchement, le refroidissement par air consiste à ajouter un ventilateur sur le côté de la batterie et à refroidir la batterie en soufflant le ventilateur, mais le vent soufflé par le ventilateur sera affecté par des facteurs externes et l'efficacité du refroidissement par air. sera réduit lorsque la température extérieure est plus élevée. Tout comme souffler un ventilateur ne vous rafraîchit pas par une journée chaude. L'avantage du refroidissement par air est une structure simple et un faible coût.
Le refroidissement liquide élimine la chaleur générée par la batterie pendant le travail à travers le liquide de refroidissement dans la canalisation de liquide de refroidissement à l'intérieur de la batterie pour obtenir l'effet de réduire la température de la batterie. D'après l'effet d'utilisation réel, le milieu liquide a un coefficient de transfert de chaleur élevé, une grande capacité thermique et une vitesse de refroidissement plus rapide, et Xiaopeng G3 utilise un système de refroidissement liquide avec une efficacité de refroidissement plus élevée.
En termes simples, le principe du refroidissement liquide consiste à disposer une conduite d’eau dans le bloc batterie. Lorsque la température de la batterie est trop élevée, de l'eau froide est versée dans la conduite d'eau et la chaleur est évacuée par l'eau froide pour refroidir. Si la température de la batterie est trop basse, elle doit être chauffée.
Lorsque le véhicule est conduit vigoureusement ou chargé rapidement, une grande quantité de chaleur est générée pendant la charge et la décharge de la batterie. Lorsque la température de la batterie est trop élevée, allumez le compresseur et le réfrigérant à basse température circule à travers le liquide de refroidissement dans le tuyau de refroidissement de l'échangeur thermique de la batterie. Le liquide de refroidissement à basse température s'écoule dans la batterie pour évacuer la chaleur, afin que la batterie puisse maintenir la meilleure plage de température, ce qui améliore considérablement la sécurité et la fiabilité de la batterie pendant l'utilisation de la voiture et raccourcit le temps de charge.
Pendant l'hiver extrêmement froid, en raison des basses températures, l'activité des batteries au lithium est réduite, les performances de la batterie sont considérablement réduites et la batterie ne peut pas être déchargée à haute puissance ou chargée rapidement. À ce moment-là, allumez le chauffe-eau pour chauffer le liquide de refroidissement dans le circuit de la batterie, et le liquide de refroidissement à haute température réchauffe la batterie. Cela garantit que le véhicule peut également avoir une capacité de charge rapide et une longue autonomie dans un environnement à basse température.
Contrôle électronique d'entraînement électrique et dissipation thermique de refroidissement des pièces électriques haute puissance
Les véhicules à énergie nouvelle ont atteint des fonctions d'électrification complètes et le système d'alimentation en carburant a été remplacé par un système d'alimentation électrique. La batterie de puissance produit jusqu'àTension 370 V CC pour fournir de l'électricité, du refroidissement et du chauffage au véhicule, ainsi que pour alimenter divers composants électriques de la voiture. Pendant la conduite du véhicule, les composants électriques de haute puissance (tels que les moteurs, DCDC, contrôleurs de moteur, etc.) génèrent beaucoup de chaleur. La température élevée des appareils électriques peut provoquer une panne du véhicule, une limitation de puissance et même des risques pour la sécurité. La gestion thermique du véhicule doit dissiper la chaleur générée à temps pour garantir que les composants électriques haute puissance du véhicule se trouvent dans la plage de température de fonctionnement sûre.
Le système de contrôle électronique à entraînement électrique G3 adopte une dissipation thermique par refroidissement liquide pour la gestion thermique. Le liquide de refroidissement dans la canalisation du système d'entraînement de la pompe électronique circule à travers le moteur et d'autres appareils de chauffage pour évacuer la chaleur des pièces électriques, puis s'écoule à travers le radiateur au niveau de la grille d'admission avant du véhicule, et le ventilateur électronique est allumé pour refroidir le liquide de refroidissement à haute température.
Quelques réflexions sur le développement futur de l’industrie de la gestion thermique
Faible consommation d'énergie :
Afin de réduire la consommation électrique importante causée par la climatisation, la climatisation par pompe à chaleur a progressivement fait l'objet d'une grande attention. Bien que le système général de pompe à chaleur (utilisant le R134a comme réfrigérant) présente certaines limites dans l'environnement utilisé, telles qu'une température extrêmement basse (inférieure à -10° C) ne peut pas fonctionner, la réfrigération dans un environnement à haute température n'est pas différente de la climatisation ordinaire des véhicules électriques. Cependant, dans la plupart des régions de Chine, le printemps et l'automne (température ambiante) peuvent réduire efficacement la consommation d'énergie de la climatisation, et le rapport d'efficacité énergétique est 2 à 3 fois supérieur à celui des radiateurs électriques.
Faible bruit :
Une fois que le véhicule électrique n'a plus la source de bruit du moteur, le bruit généré par le fonctionnement dele compresseuret le ventilateur électronique frontal lorsque le climatiseur est allumé pour la réfrigération est facile à plaindre par les utilisateurs. Des ventilateurs électroniques efficaces et silencieux et des compresseurs à grande cylindrée aident à réduire le bruit causé par le fonctionnement tout en augmentant la capacité de refroidissement.
Faible coût:
Les méthodes de refroidissement et de chauffage du système de gestion thermique utilisent principalement un système de refroidissement liquide, et la demande de chaleur du chauffage de la batterie et du chauffage de la climatisation dans un environnement à basse température est très importante. La solution actuelle consiste à augmenter le chauffage électrique pour augmenter la production de chaleur, ce qui entraîne un coût de pièces élevé et une consommation d'énergie élevée. S’il y a une percée dans la technologie des batteries pour résoudre ou réduire les exigences élevées de température des batteries, cela apportera une grande optimisation dans la conception et le coût des systèmes de gestion thermique. L'utilisation efficace de la chaleur perdue générée par le moteur pendant le fonctionnement du véhicule contribuera également à réduire la consommation d'énergie du système de gestion thermique. Cela se traduit par une réduction de la capacité de la batterie, une amélioration de l’autonomie et une réduction du coût du véhicule.
Intelligent:
Un degré élevé d'électrification est la tendance au développement des véhicules électriques, et les climatiseurs traditionnels ne se limitent qu'aux fonctions de réfrigération et de chauffage pour se développer de manière intelligente. La climatisation peut être encore améliorée grâce à la prise en charge du Big Data en fonction des habitudes des utilisateurs en matière de voiture, telles que les voitures familiales, la température de la climatisation peut être intelligemment adaptée aux différentes personnes une fois qu'elles montent dans la voiture. Allumez la climatisation avant de sortir afin que la température dans la voiture atteigne une température confortable. La sortie d'air électrique intelligente peut ajuster automatiquement la direction de la sortie d'air en fonction du nombre de personnes dans la voiture, de la position et de la taille de la carrosserie.
Heure de publication : 20 octobre 2023