2014년 이후 전기차 산업은 점차 뜨거워지고 있습니다. 그중에서도 전기차의 차량 열 관리가 점차 주목받고 있습니다. 전기차의 주행 거리는 배터리의 에너지 밀도뿐만 아니라 차량의 열 관리 시스템 기술에 따라 결정되기 때문입니다. 배터리 열 관리 시스템 또한경험하다처음부터, 방치에서 주의로 과정을 전환했습니다.
그래서 오늘은 이것에 대해 이야기해 보겠습니다.전기 자동차의 열 관리, 그들은 무엇을 관리하고 있나요?
전기 자동차 열 관리와 기존 자동차 열 관리의 유사점과 차이점
이 점을 가장 먼저 언급하는 이유는 자동차 산업이 새로운 에너지 시대로 접어들면서 열 관리의 범위, 구현 방법, 구성 요소가 크게 바뀌었기 때문입니다.
여기서 전통적인 연료 차량의 열 관리 아키텍처에 대해 더 이상 말할 필요가 없으며 전문 독자들은 전통적인 열 관리가 주로 다음을 포함한다는 것을 매우 분명히 밝혔습니다.에어컨 열 관리 시스템 그리고 파워트레인의 열 관리 서브시스템.
전기차의 열 관리 아키텍처는 연료 자동차의 열 관리 아키텍처를 기반으로 하며, 전기 모터의 전자 열 관리 시스템과 배터리 열 관리 시스템을 더한 구조입니다. 연료 자동차와 달리 전기차는 온도 변화에 더욱 민감하며, 온도는 전기차의 안전성, 성능 및 수명을 결정하는 핵심 요소입니다. 열 관리는 적정 온도 범위와 균일성을 유지하는 데 필수적인 수단입니다. 따라서 배터리 열 관리 시스템은 특히 중요하며, 배터리의 열 관리(방열/열전도/단열)는 배터리의 안전성 및 장기간 사용 후 출력의 안정성과 직결됩니다.
따라서 세부적인 측면에서는 주로 다음과 같은 차이점이 있습니다.
에어컨의 다양한 열원
기존 연료트럭의 에어컨 시스템은 주로 압축기, 응축기, 팽창밸브, 증발기, 파이프라인 등으로 구성되어 있습니다.구성 요소.
냉각 시 냉매(냉매)는 압축기를 통해 냉각되고, 차량 내부의 열을 제거하여 온도를 낮추는 것이 냉동의 원리입니다.압축기 작업 엔진으로 구동해야 하므로 냉각 과정은 엔진의 부담을 증가시킵니다. 이것이 여름철 에어컨의 석유 비용이 더 많이 든다는 이유입니다.
현재 거의 모든 차량 난방은 엔진 냉각수의 열을 이용합니다. 엔진에서 발생하는 많은 양의 폐열을 에어컨을 데우는 데 사용할 수 있습니다. 냉각수는 온풍 시스템의 열교환기(물탱크라고도 함)를 통과하고, 블로워를 통해 이송된 공기는 엔진 냉각수와 열교환을 통해 가열되어 차량 내부로 공급됩니다.
하지만 추운 환경에서는 엔진을 장시간 가동하여 물의 온도를 적정 온도까지 올려야 하며, 사용자는 차량 안에서 오랜 시간 추위를 견뎌내야 합니다.
신에너지 자동차의 난방은 주로 전기 히터에 의존하며, 전기 히터에는 풍력 히터와 온수기가 있습니다. 공기 히터의 원리는 헤어드라이어와 유사하여 열판을 통해 순환하는 공기를 직접 가열하여 차량에 따뜻한 공기를 공급합니다. 풍력 히터의 장점은 가열 시간이 빠르고 에너지 효율이 약간 높으며 가열 온도가 높다는 것입니다. 단점은 가열하는 바람이 특히 건조하여 인체에 건조함을 유발한다는 것입니다. 온수기의 원리는 전기 온수기와 유사하여 열판을 통해 냉각수를 가열하고, 고온의 냉각수가 따뜻한 공기 코어를 통과하여 순환하는 공기를 가열하여 실내 난방을 달성합니다. 온수기의 가열 시간은 공기 히터보다 약간 길지만 연료 차량보다 훨씬 빠르며, 저온 환경에서는 물 파이프의 열 손실이 발생하여 에너지 효율이 약간 낮습니다. Xiaopeng G3는 위에서 언급한 온수기를 사용합니다.
전기자동차의 경우 풍력난방이든 온수난방이든 전기를 공급하기 위해서는 전원배터리가 필요하며, 대부분의 전기는에어컨 난방 저온 환경에서는 전기 자동차의 주행 거리가 짧아집니다.
비교하다ed와 함께 저온 환경에서 연료 차량의 가열 속도가 느린 문제가 있는데, 전기 자동차에 전기 가열을 사용하면 가열 시간을 크게 단축할 수 있습니다.
전력 배터리의 열 관리
연료자동차의 엔진 열관리에 비해 전기자동차 전력시스템의 열관리 요구 사항은 더욱 엄격합니다.
배터리의 최적 작동 온도 범위가 매우 작기 때문에 배터리 온도는 일반적으로 15~40°C 사이가 필요합니다.° C. 그러나 일반적으로 차량에서 사용하는 주변 온도는 -30~40℃입니다.° C. 실제 사용자의 주행 조건은 복잡합니다. 열 관리 제어는 차량의 주행 조건과 배터리 상태를 효과적으로 파악 및 판단하고, 최적의 온도 제어를 수행하며, 에너지 소비, 차량 성능, 배터리 성능 및 편의성 간의 균형을 이루도록 노력해야 합니다.
주행거리 불안을 해소하기 위해 전기자동차 배터리 용량은 점점 더 커지고, 에너지 밀도는 점점 더 높아지고 있습니다. 동시에 사용자가 충전 대기 시간이 너무 길다는 모순을 해결해야 했고, 그 결과 급속 충전과 초고속 충전이 등장하게 되었습니다.
열 관리 측면에서, 고전류 고속 충전은 배터리의 발열과 에너지 소비를 증가시킵니다. 충전 중 배터리 온도가 너무 높아지면 안전 위험을 초래할 뿐만 아니라 배터리 효율 저하 및 배터리 수명 단축과 같은 문제로 이어질 수 있습니다.열 관리 시스템심각한 시험이다.
전기 자동차 열 관리
탑승자 객실 편안함 조정
차량 실내 열 환경은 탑승자의 쾌적성에 직접적인 영향을 미칩니다. 인체 감각 모델과 결합하여, 운전석 내부의 유동 및 열 전달 연구는 차량의 쾌적성과 성능을 향상시키는 중요한 수단입니다. 차체 구조 설계, 에어컨 송풍구, 햇빛 복사에 영향을 받는 차량 유리, 그리고 전체 차체 설계를 에어컨 시스템과 결합하여 탑승자의 쾌적성에 미치는 영향을 고려합니다.
자동차를 운전할 때 사용자는 자동차의 강력한 출력으로 인한 주행 감각뿐만 아니라, 차량 내부의 편안함도 중요한 부분입니다.
전원 배터리 작동 온도 조절 제어
배터리는 사용 과정에서 많은 문제에 직면하게 되는데, 특히 배터리 온도에서 그렇습니다. 리튬 배터리는 극저온 환경에서는 전력 감쇠가 심각하고, 고온 환경에서는 안전 위험이 발생하기 쉽습니다. 극단적인 경우 배터리를 사용하면 배터리에 손상을 입힐 가능성이 매우 높아 배터리 성능과 수명이 감소합니다.
열 관리의 주요 목적은 배터리 팩이 항상 적절한 온도 범위 내에서 작동하여 배터리 팩의 최상의 작동 조건을 유지하는 것입니다. 배터리 열 관리 시스템은 주로 방열, 예열, 온도 균등화의 세 가지 기능을 포함합니다. 방열과 예열은 주로 외부 환경 온도가 배터리에 미치는 영향을 고려하여 조정됩니다. 온도 균등화는 배터리 팩 내부의 온도 차이를 줄이고 배터리 특정 부분의 과열로 인한 급격한 열화를 방지하는 데 사용됩니다.
현재 시중에 판매되는 전기 자동차에 사용되는 배터리 열 관리 시스템은 크게 공랭식과 수랭식으로 나뉜다.
의 원리공랭식 열 관리 시스템 이는 컴퓨터의 방열 원리와 더 유사하며, 배터리 팩의 한 부분에 냉각 팬을 설치하고 다른 쪽 끝에 통풍구를 두어 팬의 작동으로 배터리 사이의 공기 흐름을 가속화하여 배터리가 작동할 때 방출되는 열을 제거합니다.
간단히 말해서, 공랭식은 배터리 팩 측면에 팬을 추가하고 팬을 불어 배터리 팩을 식히는 방식입니다. 하지만 팬에서 불어오는 바람은 외부 요인의 영향을 받기 때문에 외부 온도가 높을수록 공랭식 냉각 효율이 떨어집니다. 더운 날에 선풍기를 불어도 시원하지 않은 것과 마찬가지입니다. 공랭식의 장점은 구조가 간단하고 비용이 저렴하다는 것입니다.
액체 냉각 방식은 배터리 작동 중 발생하는 열을 배터리 팩 내부 냉각수 파이프라인의 냉각수를 통해 흡수하여 배터리 온도를 낮추는 효과를 냅니다. 실제 사용 시 액체 냉각 방식은 열전달 계수가 높고 열용량이 크며 냉각 속도가 빠르며, Xiaopeng G3는 냉각 효율이 더 높은 액체 냉각 시스템을 사용합니다.
간단히 말해서, 액체 냉각의 원리는 배터리 팩에 물관을 설치하는 것입니다. 배터리 팩의 온도가 너무 높으면 물관에 찬물을 붓고, 찬물로 열을 빼앗아 식힙니다. 배터리 팩의 온도가 너무 낮으면 가열해야 합니다.
차량을 격렬하게 주행하거나 급속 충전할 경우, 배터리의 충전 및 방전 과정에서 많은 열이 발생합니다. 배터리 온도가 너무 높을 경우, 컴프레서를 작동시켜 저온 냉매가 배터리 열교환기의 냉각 파이프를 통해 냉각수로 흐릅니다. 저온 냉매는 배터리 팩으로 유입되어 열을 제거하여 배터리가 최적의 온도 범위를 유지할 수 있도록 합니다. 이는 차량 사용 중 배터리의 안전성과 신뢰성을 크게 향상시키고 충전 시간을 단축합니다.
극한의 추위 속에서는 기온이 낮아 리튬 배터리의 활동이 감소하고 배터리 성능이 크게 저하되어 고출력 방전이나 고속 충전이 불가능합니다. 이때 온수기를 작동시켜 배터리 회로의 냉각수를 가열하면 고온의 냉각수가 배터리를 가열하여 차량의 고속 충전 능력과 저온 환경에서의 장거리 주행을 보장합니다.
전기 구동 전자 제어 및 고전력 전기 부품 냉각 방열
신에너지 자동차는 포괄적인 전기화 기능을 달성했으며, 연료 동력 시스템은 전기 동력 시스템으로 전환되었습니다. 배터리의 출력은 최대370V DC 전압 차량에 전력, 냉난방을 공급하고 차량의 다양한 전기 구성품에 전력을 공급합니다. 차량 주행 중 고전력 전기 구성품(예: 모터, DCDC, 모터 컨트롤러 등)은 많은 열을 발생시킵니다. 전력 기기의 고온은 차량 고장, 출력 제한, 심지어 안전 위험을 초래할 수 있습니다. 차량 열 관리 시스템은 생성된 열을 적시에 방출하여 차량의 고전력 전기 구성품이 안전한 작동 온도 범위에 있도록 해야 합니다.
G3 전기 구동 전자 제어 시스템은 열 관리를 위해 액랭식 방열 방식을 채택합니다. 전자 펌프 구동 시스템 파이프라인의 냉각수는 모터 및 기타 가열 장치를 통과하여 전기 부품의 열을 식힌 후, 차량 전면 흡기 그릴의 라디에이터를 통과합니다. 이때 전자식 팬이 작동하여 고온의 냉각수를 냉각합니다.
열 관리 산업의 미래 발전에 대한 몇 가지 생각
낮은 에너지 소비:
에어컨으로 인한 높은 전력 소비를 줄이기 위해 히트펌프 에어컨이 점차 주목을 받고 있습니다. 일반적인 히트펌프 시스템(R134a 냉매 사용)은 사용 환경에 따라 극저온(-10°C 이하)과 같은 제약이 있지만,° C) 작동 불가, 고온 환경에서의 냉장은 일반 전기 자동차 에어컨과 크게 다르지 않습니다. 그러나 중국 대부분 지역에서는 봄과 가을철(주변 온도)에 에어컨의 에너지 소비를 효과적으로 줄일 수 있으며, 에너지 효율은 전기 히터의 2~3배에 달합니다.
낮은 소음:
전기자동차는 엔진의 소음원이 없기 때문에, 엔진의 작동으로 발생하는 소음은압축기에어컨을 냉장 모드로 작동할 때 전면 전자 팬이 작동하는 것은 사용자들의 불만을 사기 쉽습니다. 효율적이고 조용한 전자 팬 제품과 대용량 압축기는 작동 소음을 줄이는 동시에 냉방 용량을 증가시킵니다.
저렴한 비용:
열 관리 시스템의 냉난방 방식은 대부분 액체 냉각 방식을 사용하는데, 저온 환경에서 배터리 난방 및 에어컨 난방의 열 수요는 매우 큽니다. 현재 해결책은 열 생산량을 늘리기 위해 전기 히터를 사용하는 것인데, 이는 높은 부품 비용과 높은 에너지 소비를 초래합니다. 배터리 기술의 획기적인 발전으로 배터리의 가혹한 온도 요구 사항을 해결하거나 낮출 수 있다면 열 관리 시스템의 설계 및 비용 최적화에 큰 도움이 될 것입니다. 차량 주행 중 모터에서 발생하는 폐열을 효율적으로 활용하는 것 또한 열 관리 시스템의 에너지 소비를 줄이는 데 도움이 될 것입니다. 이는 배터리 용량 감소, 주행 거리 향상, 그리고 차량 비용 절감으로 이어집니다.
지능적인:
전기 자동차의 발전 추세는 고도의 전기화로, 기존 에어컨은 냉장 및 난방 기능에만 국한되어 지능화되었습니다. 에어컨은 빅데이터를 기반으로 사용자의 운전 습관을 분석하여 더욱 개선될 수 있습니다. 예를 들어, 가족용 차량의 경우, 탑승 후 에어컨 온도를 각 개인에 맞게 지능적으로 조절할 수 있습니다. 외출 전에 에어컨을 켜면 차량 내 온도가 편안한 온도에 도달합니다. 지능형 전동 송풍구는 탑승 인원, 위치, 체형에 따라 송풍구 방향을 자동으로 조절합니다.
게시 시간: 2023년 10월 20일