2014年以降、電気自動車業界は徐々に注目を集めています。その中でも、電気自動車の車両熱管理は徐々に注目を集めています。電気自動車の航続距離は、バッテリーのエネルギー密度だけでなく、車両の熱管理システム技術にも依存しているためです。バッテリーの熱管理システムも経験無視から注目へと、プロセスをゼロから変えました。
今日は、電気自動車の熱管理彼らは何を管理しているのでしょうか?
電気自動車の熱管理と従来の自動車の熱管理の類似点と相違点
このポイントが最初に挙げられたのは、自動車業界が新エネルギー時代に入ってから、熱管理の範囲、実施方法、構成要素が大きく変化したためです。
従来の燃料車の熱管理アーキテクチャについてはここでこれ以上述べる必要はない。専門家の読者は、従来の熱管理には主に以下のものが含まれることを非常に明確にしている。空調熱管理システム およびパワートレインの熱管理サブシステム。
電気自動車の熱管理アーキテクチャは、燃料自動車の熱管理アーキテクチャをベースとし、電動モーターの電子熱管理システムとバッテリーの熱管理システムを追加したものです。燃料自動車とは異なり、電気自動車は温度変化に敏感です。温度は安全性、性能、寿命を決定する重要な要素であり、熱管理は適切な温度範囲と均一性を維持するために必要な手段です。そのため、バッテリーの熱管理システムは特に重要であり、バッテリーの熱管理（放熱／熱伝導／断熱）は、バッテリーの安全性と長期使用後の出力の安定性に直接関係しています。
それで、細かいところでは、主に以下のような違いがあります。
エアコンのさまざまな熱源
従来の燃料トラックの空調システムは、主にコンプレッサー、コンデンサー、膨張弁、蒸発器、パイプラインなどで構成されています。コンポーネント。
冷房時は、冷媒（冷媒）をコンプレッサーで圧縮し、車内の熱を奪って温度を下げるのが冷凍の原理です。コンプレッサーの動作 エンジンで駆動する必要があるため、冷凍プロセスによりエンジンの負担が増加し、これが夏のエアコンの燃料費が高くなると言われる理由です。
現在、燃料車の暖房はほぼすべて、エンジン冷却水の熱を利用しています。エンジンから発生する大量の廃熱をエアコンの暖房に利用することができます。冷却水は温風システム内の熱交換器（水タンクとも呼ばれます）を通過し、送風機によって送られた空気はエンジン冷却水と熱交換し、加熱されて車内に送り込まれます。
しかし、寒冷環境では、水温を適温まで上げるためにエンジンを長時間稼働させる必要があり、ユーザーは車内で長時間寒さに耐える必要があります。
新エネルギー車の暖房は主に電熱ヒーターに依存しており、電熱ヒーターには送風ヒーターと温水ヒーターがあります。送風ヒーターの原理はヘアドライヤーに似ており、加熱シートを通して循環空気を直接加熱し、車内に温風を供給します。送風ヒーターの利点は、加熱時間が速く、エネルギー効率がやや高く、加熱温度が高いことです。欠点は、加熱風が特に乾燥しているため、人体に乾燥感をもたらすことです。温水ヒーターの原理は電気温水器に似ており、加熱シートを通して冷却水を加熱し、高温の冷却水が暖かい空気コアを流れ、循環空気を加熱することで車内暖房を実現します。温水ヒーターの加熱時間は電熱ヒーターよりわずかに長いですが、燃料車よりはるかに速く、低温環境では水管の熱損失があり、エネルギー効率がやや低くなります。小鵬G3は上記の温水ヒーターを採用しています。
風力加熱であれ、温水加熱であれ、電気自動車では電力を供給するために動力電池が必要であり、その電力のほとんどはエアコン暖房 低温環境において。その結果、低温環境下では電気自動車の走行距離が減少します。
比較edと 低温環境での燃料車の加熱速度が遅いという問題がありますが、電気自動車に電気ヒーターを使用すると、加熱時間を大幅に短縮できます。
パワーバッテリーの熱管理
燃料車のエンジン熱管理と比較して、電気自動車の電力システムの熱管理要件はより厳格です。
バッテリーの最適な動作温度範囲は非常に狭いため、バッテリー温度は通常15～40℃にする必要があります。° しかし、車両が一般的に使用する周囲温度は-30～40℃です。° Cであり、実際のユーザーの運転状況は複雑です。熱管理制御では、車両の運転状況とバッテリーの状態を効果的に識別・判断し、最適な温度制御を行い、エネルギー消費、車両性能、バッテリー性能、快適性のバランスをとることを目指します。
航続距離の不安を軽減するために、電気自動車のバッテリー容量はますます大きくなり、エネルギー密度はますます高くなっています。同時に、ユーザーにとって充電待ち時間が長すぎるという矛盾を解決する必要があり、急速充電と超急速充電が生まれました。
熱管理の観点から見ると、大電流急速充電はバッテリーの発熱量を増加させ、エネルギー消費量を増加させます。充電中にバッテリー温度が高すぎると、安全上のリスクが生じるだけでなく、バッテリー効率の低下やバッテリー寿命の短縮といった問題につながる可能性があります。熱管理システム厳しいテストです。
電気自動車の熱管理
乗員キャビン快適性調整
車室内の温熱環境は、乗員の快適性に直接影響を及ぼします。人体感覚モデルと組み合わせ、車室内の気流と熱伝達を研究することは、車内快適性の向上と車両性能向上のための重要な手段となります。車体構造設計から空調吹出口、太陽光放射の影響を受ける車体ガラス、そして車体全体の設計、そして空調システムとの組み合わせまで、乗員の快適性への影響を考慮します。
車を運転する際、ユーザーは車両の強力な出力がもたらす運転感覚を体験するだけでなく、車内環境の快適さも重要な要素です。
パワーバッテリー動作温度調整制御
バッテリーの使用過程では、特にバッテリー温度において多くの問題に遭遇します。リチウムバッテリーは極低温環境では電力減衰が深刻で、高温環境では安全上のリスクが生じやすく、極端な状況でバッテリーを使用するとバッテリーに損害を与える可能性が高く、バッテリーの性能と寿命が低下します。
熱管理の主な目的は、バッテリーパックを常に適切な温度範囲内で動作させ、最良の動作状態を維持することです。バッテリーの熱管理システムは、主に放熱、予熱、温度均一化の3つの機能で構成されています。放熱と予熱は主に、外部環境温度がバッテリーに及ぼす可能性のある影響を考慮して調整されます。温度均一化は、バッテリーパック内の温度差を低減し、バッテリーの特定部分の過熱による急激な劣化を防ぐために使用されます。
現在市販されている電気自動車に使用されているバッテリー熱管理システムは、主に空冷式と液冷式の 2 つのカテゴリに分けられます。
の原則は空冷式熱管理システム これはコンピューターの放熱原理に似ており、バッテリーパックの一部分に冷却ファンが取り付けられ、もう一端に通気口があり、ファンの働きによってバッテリー間の空気の流れが加速され、バッテリーの動作中に放出される熱を取り除きます。
簡単に言えば、空冷とはバッテリーパックの側面にファンを追加し、ファンの風でバッテリーパックを冷却することですが、ファンが送風する風は外的要因の影響を受け、外気温が高いと空冷の効率が低下します。暑い日に扇風機を回しても涼しくならないのと同じです。空冷の利点は、構造が簡単でコストが低いことです。
液体冷却は、バッテリーパック内の冷却液パイプライン内の冷却剤を通して、バッテリーが動作中に発生する熱を奪い、バッテリー温度を下げる効果を実現します。実際の使用効果から、液体媒体は熱伝達率が高く、熱容量が大きく、冷却速度が速いことが分かっています。Xiaopeng G3は、より冷却効率の高い液体冷却システムを採用しています。
簡単に言えば、液冷の原理はバッテリーパック内に水パイプを配置することです。バッテリーパックの温度が高すぎる場合は、水パイプに冷水を注ぎ、冷水によって熱を奪って冷却します。バッテリーパックの温度が低すぎる場合は、加熱する必要があります。
車両を激しく走行させたり、急速充電したりすると、バッテリーの充放電中に大量の熱が発生します。バッテリー温度が高すぎる場合は、コンプレッサーを作動させ、低温の冷媒がバッテリー熱交換器の冷却パイプ内の冷媒を流れます。低温の冷媒はバッテリーパックに流入して熱を奪い、バッテリーを最適な温度範囲に保ちます。これにより、車両使用中のバッテリーの安全性と信頼性が大幅に向上し、充電時間が短縮されます。
厳冬期には、低温によりリチウム電池の活性が低下し、バッテリー性能が大幅に低下し、高出力放電や急速充電ができなくなります。このような場合、温水器を作動させてバッテリー回路内の冷却液を加熱し、高温の冷却液でバッテリーを温めます。これにより、低温環境下でも急速充電能力と長い航続距離を確保できます。
電動駆動電子制御および高出力電気部品の冷却放熱
新エネルギー車は包括的な電動化機能を実現し、燃料動力システムを電力動力システムに変更しました。動力バッテリーの出力は最大370V DC電圧 車両に電力、冷却、加熱を提供し、車内の様々な電装品に電力を供給します。車両の走行中、高出力電装品（モーター、DCDC、モーターコントローラーなど）は大量の熱を発生します。電力機器の高温は、車両の故障、電力制限、さらには安全上の危険を引き起こす可能性があります。車両の熱管理は、発生した熱を適時に放散し、車両の高出力電装品が安全な動作温度範囲内にあることを保証する必要があります。
G3電動駆動電子制御システムは、熱管理のために液冷式放熱システムを採用しています。電子ポンプ駆動システムの配管内の冷却液は、モーターなどの加熱装置を通過して電気部品の熱を奪い、その後、車両前方の吸気グリルにあるラジエーターを通過し、電子ファンが作動して高温の冷却液を冷却します。
熱管理産業の将来の発展に関する考察
低エネルギー消費：
空調に伴う膨大な電力消費を削減するため、ヒートポンプ空調が徐々に注目を集めています。一般的なヒートポンプシステム（冷媒としてR134aを使用）は、極低温（-10℃以下）など、使用環境に一定の制限がありますが、° C) 高温環境での冷却は、通常の電気自動車用エアコンと変わりませんが、中国のほとんどの地域では、春と秋（外気温）の季節にエアコンのエネルギー消費を効果的に削減でき、エネルギー効率は電気ヒーターの2～3倍になります。
低ノイズ：
電気自動車はエンジンの騒音源がなくなり、コンプレッサーエアコンを冷房運転に切り替えた際に、フロントエンドの電子ファンが作動する騒音は、ユーザーから苦情が出やすいものです。高効率で静音性に優れた電子ファン製品と大容量コンプレッサーは、運転時の騒音を低減しながら、冷却能力を高めます。
低コスト：
熱管理システムの冷却・加熱方法は主に液体冷却システムを採用しており、低温環境下でのバッテリー加熱やエアコン加熱の熱需要は非常に大きい。現状の解決策は、発熱量を増やすために電気ヒーターの増圧であり、部品コストの上昇とエネルギー消費量の増大を招いている。バッテリー技術の飛躍的な進歩により、バッテリーの厳しい温度要件を解決あるいは緩和できれば、熱管理システムの設計とコストの大幅な最適化が実現する。また、車両走行中にモーターから発生する廃熱を効率的に利用することで、熱管理システムのエネルギー消費量を削減できる。これは、バッテリー容量の削減、航続距離の向上、そして車両コストの削減につながる。
知的：
電気自動車の発展の潮流は高度な電動化にあり、従来のエアコンは冷房と暖房機能に限られていましたが、今後はインテリジェント化が進んでいきます。エアコンはビッグデータ対応など、ユーザーの運転習慣に基づいてさらに進化し、例えばファミリーカーでは、乗車後にエアコンの温度を様々な人に合わせてインテリジェントに調整できます。出発前にエアコンをオンにしておくことで、車内温度が快適な温度になります。インテリジェント電動エアコンは、車内の人数、体の位置、大きさに応じて、吹き出し口の向きを自動的に調整します。
投稿日時: 2023年10月20日