2014년부터 전기차 산업이 점차 뜨거워지고 있다.그 중에서도 전기차의 차량 열관리가 점차 뜨거워지고 있다.전기차의 주행 가능 거리는 배터리의 에너지 밀도뿐만 아니라 차량의 열 관리 시스템 기술에도 좌우되기 때문입니다.배터리 열 관리 시스템도경험하다방치에서 관심까지, 처음부터 과정을 진행했습니다.
그럼 오늘은 전기 자동차의 열 관리에 대해 이야기해 보겠습니다. 그들은 무엇을 관리하고 있나요?
전기 자동차 열 관리와 기존 자동차 열 관리의 유사점과 차이점
자동차 산업이 새로운 에너지 시대에 진입한 이후 열 관리의 범위, 구현 방법 및 구성 요소가 크게 바뀌었기 때문에 이 점이 가장 먼저 언급되었습니다.
여기서는 전통적인 연료 차량의 열 관리 아키텍처에 대해 더 이상 말할 필요가 없으며, 전문 독자들은 전통적인 열 관리에 주로 에어컨 열 관리 시스템과 파워트레인의 열 관리 하위 시스템이 포함된다는 점을 매우 분명하게 알고 있습니다.
전기 자동차의 열 관리 아키텍처는 연료 자동차의 열 관리 아키텍처를 기반으로 전기 모터 전자 열 관리 시스템과 배터리 열 관리 시스템을 추가합니다. 연료 자동차와 달리 전기 자동차는 온도 변화에 더 민감하며 온도가 핵심입니다. 안전성, 성능 및 수명을 결정하는 요소인 열 관리는 적절한 온도 범위와 균일성을 유지하는 데 필요한 수단입니다.따라서 배터리 열관리 시스템은 특히 중요하며, 배터리의 열관리(방열/열전도/단열)는 배터리의 안전성 및 장기간 사용 후 전력의 일관성과 직결됩니다.
따라서 세부적으로 살펴보면 주로 다음과 같은 차이점이 있다.
에어컨의 다양한 열원
전통적인 연료 트럭의 에어컨 시스템은 주로 압축기, 응축기, 팽창 밸브, 증발기, 파이프라인 및 기타로 구성됩니다.구성 요소.
냉방을 할 때에는 압축기에 의해 냉매(냉매)가 이루어지며, 자동차 내부의 열을 제거하여 온도를 낮추는 것이 냉동의 원리입니다.압축기의 작동은 엔진에 의해 구동되어야 하기 때문에 냉각과정으로 인해 엔진의 부담이 커지게 되는데, 이것이 우리가 여름 에어컨의 기름값이 더 든다고 말하는 이유이다.
현재 거의 모든 연료 차량 난방은 엔진 냉각수 냉각수의 열을 사용하고 있습니다. 엔진에서 발생하는 다량의 폐열은 에어컨을 데우는 데 사용될 수 있습니다.냉각수는 온풍 시스템의 열 교환기(물 탱크라고도 함)를 통과하며, 송풍기를 통해 운반된 공기는 엔진 냉각수와 열교환되어 공기가 가열된 후 차량으로 보내집니다.
그러나 추운 환경에서는 수온을 적정 온도로 올리기 위해 엔진을 장시간 가동해야 하고, 사용자는 차 안에서 장시간 추위를 견뎌야 한다.
신에너지 차량의 난방은 주로 전기 히터에 의존하고, 전기 히터에는 풍력 히터와 온수기가 있습니다.에어히터의 원리는 헤어드라이어의 원리와 유사하며, 순환하는 공기를 히팅시트를 통해 직접 가열하여 차량에 뜨거운 공기를 공급합니다.풍력난방의 장점은 난방시간이 빠르고, 에너지 효율비가 다소 높으며, 난방온도가 높다는 점이다.단점은 난방풍이 특히 건조해 인체에 건조한 느낌을 준다는 점이다.온수기의 원리는 전기온수기와 유사하게 가열시트를 통해 냉각수를 가열하고, 고온의 냉각수가 따뜻한 공기코어를 통과한 후 순환공기를 가열하여 실내난방을 구현합니다.온수기의 가열시간은 공기히터에 비해 약간 길지만, 연료자동차에 비해 훨씬 빠르며, 저온 환경에서 수도관의 열손실이 있어 에너지 효율이 약간 낮다. .Xiaopeng G3는 위에서 언급한 온수기를 사용합니다.
풍력 난방이든 온수 난방이든, 전기 자동차의 경우 전기를 공급하려면 전원 배터리가 필요하며 대부분의 전기는 저온 환경의 에어컨 난방에 소비됩니다.이로 인해 저온 환경에서 전기 자동차의 주행 범위가 줄어듭니다.
비교에드 저온 환경에서 연료 자동차의 가열 속도가 느린 문제 때문에 전기 자동차에 전기 가열을 사용하면 가열 시간을 크게 단축할 수 있습니다.
전원 배터리의 열 관리
연료 차량의 엔진 열 관리와 비교하여 전기 자동차 전력 시스템의 열 관리 요구 사항은 더욱 엄격합니다.
배터리의 최적 작동 온도 범위는 매우 작기 때문에 배터리 온도는 일반적으로 15~40도 사이여야 합니다.° 다. 단, 차량에서 일반적으로 사용하는 주변온도는 -30~40℃입니다.° C, 실제 사용자의 운전 조건은 복잡하다.열관리 제어는 차량의 주행상태와 배터리의 상태를 효과적으로 파악 및 판단하여 최적의 온도제어를 수행하며, 에너지 소비, 차량 성능, 배터리 성능 및 승차감 간의 균형을 이루도록 노력해야 합니다.
주행거리 불안을 완화하기 위해 전기차 배터리 용량은 점점 커지고 에너지 밀도는 점점 높아지고 있다.동시에 사용자의 충전 대기 시간이 너무 길다는 모순을 해결해야 했고, 급속 충전과 초고속 충전이 등장하게 됐다.
열 관리 측면에서 고전류 고속 충전은 배터리의 발열과 에너지 소비를 증가시킵니다.충전 시 배터리 온도가 너무 높으면 안전 위험이 발생할 수 있을 뿐만 아니라 배터리 효율 저하, 배터리 수명 저하 가속화 등의 문제가 발생할 수 있습니다.열 관리 시스템의 설계는 엄격한 테스트입니다.
전기차 열 관리
탑승자 객실의 편안함 조정
차량의 실내 온도 환경은 탑승자의 편안함에 직접적인 영향을 미칩니다.인체 감각 모델과 결합된 운전실 내 흐름 및 열 전달 연구는 차량 편의성을 개선하고 차량 성능을 향상시키는 중요한 수단입니다.차체 구조 설계부터 공조 출구, 태양광의 영향을 받는 차량 유리, 공조 시스템과 결합된 차체 전체 설계까지 탑승자의 편안함에 미치는 영향을 고려합니다.
차량을 운전할 때 사용자는 차량의 강력한 출력이 주는 주행감을 경험해야 할 뿐만 아니라 실내 환경의 편안함도 중요한 부분입니다.
전원 배터리 작동 온도 조절 제어
프로세스를 사용하는 배터리는 특히 배터리 온도에서 많은 문제에 직면하게 됩니다. 극저온 환경에서는 리튬 배터리의 전력 감쇠가 심각하고 고온 환경에서는 안전 위험이 발생하기 쉬우며 극한 상황에서 배터리를 사용하면 케이스는 배터리에 해를 끼쳐 배터리 성능과 수명을 단축시킬 가능성이 매우 높습니다.
열 관리의 주요 목적은 배터리 팩이 항상 적절한 온도 범위 내에서 작동하도록 하여 배터리 팩의 최상의 작동 조건을 유지하는 것입니다.배터리의 열 관리 시스템에는 주로 방열, 예열 및 온도 균등화의 세 가지 기능이 포함됩니다.방열 및 예열은 주로 외부 환경 온도가 배터리에 미치는 영향을 고려하여 조정됩니다.온도 균등화는 배터리 팩 내부의 온도 차이를 줄이고 배터리 특정 부분의 과열로 인한 급격한 부패를 방지하는 데 사용됩니다.
현재 시판 중인 전기 자동차에 사용되는 배터리 열 관리 시스템은 주로 공냉식과 수냉식의 두 가지 범주로 나뉩니다.
공냉식 열 관리 시스템의 원리는 컴퓨터의 방열 원리와 유사하며 배터리 팩의 한 부분에는 냉각 팬이 설치되어 있고 다른 쪽 끝에는 통풍구가 있어 배터리 팩 사이의 공기 흐름을 가속화합니다. 팬의 작동을 통해 배터리가 작동할 때 배터리에서 방출되는 열을 제거합니다.
직설적으로 말하면 공랭식은 배터리 팩 측면에 팬을 추가하고 팬을 불어 배터리 팩을 식히는 것이지만, 팬에서 불어오는 바람은 외부 요인의 영향을 받게 되어 공냉식의 효율이 떨어지게 됩니다. 외부 온도가 높을 때 감소됩니다.더운 날 선풍기를 틀어준다고 해서 몸이 시원해지는 것은 아닌 것처럼 말입니다.공냉식의 장점은 구조가 간단하고 비용이 저렴하다는 것입니다.
액체 냉각은 배터리 팩 내부 냉각수 파이프라인의 냉각수를 통해 작업 중에 배터리에서 발생하는 열을 제거하여 배터리 온도를 낮추는 효과를 얻습니다.실제 사용 효과로 볼 때 액체 매체는 열 전달 계수가 높고 열용량이 크며 냉각 속도가 더 빠르며 Xiaopeng G3는 냉각 효율이 더 높은 액체 냉각 시스템을 사용합니다.
간단히 말해서 액체 냉각의 원리는 배터리 팩에 수도관을 배치하는 것입니다.배터리 팩의 온도가 너무 높으면 송수관에 찬물을 붓고 찬물로 열을 빼앗아 냉각시킵니다.배터리 팩 온도가 너무 낮으면 가열해야 합니다.
차량을 격렬하게 주행하거나 빠르게 충전하는 경우, 배터리 충전 및 방전 과정에서 많은 양의 열이 발생합니다.배터리 온도가 너무 높을 경우 압축기를 켜면 저온의 냉매가 배터리 열교환기의 냉각관에 있는 냉각수를 통해 흐릅니다.저온 냉각수는 배터리 팩에 유입되어 열을 빼앗아 배터리가 최상의 온도 범위를 유지할 수 있어 차량 사용 중 배터리의 안전성과 신뢰성이 크게 향상되고 충전 시간이 단축됩니다.
극도로 추운 겨울에는 저온으로 인해 리튬 배터리의 활동이 감소하고 배터리 성능이 크게 저하되며 배터리는 고출력 방전이나 고속 충전이 불가능합니다.이때 온수기를 켜서 배터리 회로의 냉각수를 가열하면 고온의 냉각수가 배터리를 가열합니다.저온 환경에서도 차량의 빠른 충전 능력과 긴 주행 거리를 보장합니다.
전기 구동 전자 제어 및 고전력 전자 부품 냉각 방열
신에너지 자동차는 포괄적인 전기화 기능을 달성했으며, 연료 동력 시스템이 전력 시스템으로 변경되었습니다.파워 배터리는 최대 370V DC 전압을 출력해 차량에 전원, 냉방, 난방을 제공하고, 차량의 다양한 전기 부품에 전원을 공급합니다.차량 운전 중에 고전력 전기 부품(예: 모터, DCDC, 모터 컨트롤러 등)은 많은 열을 발생시킵니다.전력 기기의 고온은 차량 고장, 전력 제한, 심지어 안전 위험까지 초래할 수 있습니다.차량 열 관리는 차량의 고전력 전기 부품이 안전한 작동 온도 범위에 있도록 하기 위해 발생된 열을 적시에 소멸시켜야 합니다.
G3 전기 구동 전자 제어 시스템은 열 관리를 위해 액체 냉각 열 방출을 채택합니다.전자식 펌프 구동 시스템 파이프라인의 냉각수는 모터 및 기타 가열 장치를 통해 흐르며 전자 부품의 열을 빼앗긴 다음 차량 전면 흡기 그릴에 있는 라디에이터를 통해 흐르며 전자 팬이 켜집니다. 고온의 냉각수를 식혀주세요.
열 관리 산업의 미래 발전에 대한 몇 가지 생각
낮은 에너지 소비:
에어컨으로 인한 큰 전력 소비를 줄이기 위해 히트펌프 에어컨이 점차 높은 주목을 받고 있습니다.일반 히트펌프 시스템(R134a를 냉매로 사용)은 사용 환경에 따라 극저온(-10℃ 이하) 등의 제한이 있지만° C) 작동할 수 없으며 고온 환경에서의 냉동은 일반 전기 자동차 에어컨과 다르지 않습니다.그러나 중국 대부분의 지역에서는 봄과 가을 시즌(주위 온도)에 에어컨의 에너지 소비를 효과적으로 줄일 수 있으며, 에너지 효율비는 전기 히터의 2~3배에 이릅니다.
작은 소음:
전기자동차는 엔진이라는 소음원이 없기 때문에 냉동을 위해 에어컨을 켰을 때 압축기와 전단 전자팬의 작동으로 인해 발생하는 소음으로 인해 사용자가 불만을 제기하기 쉽습니다.효율적이고 조용한 전자 팬 제품과 대용량 압축기는 작동으로 인한 소음을 줄이고 냉각 용량을 높이는 데 도움을 줍니다.
저렴한 비용:
열 관리 시스템의 냉난방 방식은 대부분 액체 냉각 방식을 사용하며, 저온 환경에서 배터리 난방 및 에어컨 난방의 열 수요가 매우 큽니다.현재 해결책은 전기 히터를 늘려 열 생산량을 늘리는 것인데, 이로 인해 부품 비용이 높아지고 에너지 소비도 높아집니다.배터리의 가혹한 온도 요구 사항을 해결하거나 줄이기 위한 배터리 기술의 획기적인 발전이 있다면 열 관리 시스템의 설계 및 비용이 크게 최적화될 것입니다.차량 운행 중 모터에서 발생하는 폐열을 효율적으로 사용하면 열 관리 시스템의 에너지 소비를 줄이는 데도 도움이 됩니다.다시 말하면 배터리 용량 감소, 주행거리 향상, 차량 비용 절감이다.
지능적인:
높은 수준의 전기화는 전기 자동차의 발전 추세이며 기존 에어컨은 냉동 및 난방 기능에만 국한되어 지능화되었습니다.에어컨은 가족용 자동차 등 사용자의 자동차 습관을 기반으로 빅데이터 지원으로 더욱 향상될 수 있으며, 에어컨의 온도는 자동차에 탑승한 후 다양한 사람들에게 지능적으로 적응될 수 있습니다.외출 전 에어컨을 켜서 차량 내 온도가 쾌적한 온도에 도달하도록 하세요.지능형 전기 공기 배출구는 차량에 탑승한 인원수, 위치 및 신체 크기에 따라 공기 배출구의 방향을 자동으로 조정할 수 있습니다.
게시 시간: 2023년 10월 20일