Analyse af termisk styringsteknologi for strømbatterier
af rene elektriske køretøjer
1 batterikøling
Generelt er der tre hovedkølingsmetoder til strømbatterier i rene elektriske køretøjer: luftkøling, væskekøling og direkte køling.
1) Luftkølingsteknologi (luftkøling) bruger naturlig vind eller kold luft genereret af køretøjets kølesystem til at fjerne varme gennem varmekonvektion eller varmeledning for at opnå formålet med batterikøling. Luftkølingsteknologi har karakteristika af enkelt system, lav pris og nem vedligeholdelse og er meget udbredt.
2) Væskekøleteknologi bruger væske som varmeoverførselsmedium. Væsken fjerner varmen, når den strømmer gennem rørene inde i strømbatteriet. Væsken, der bruges til væskekøling, er for det meste kølevæske, som cirkulerer i køretøjets kølesystem. Den varme, som kølevæsken tager bort, ledes ud i luften gennem radiatoren. Nogle køretøjer har en varmeveksler kaldet Chiller i kølesystemet for at koble køretøjets kølesystem og kølesystemet for at øge systemets køleeffekt. Sammenlignet med luftkøleteknologi har flydende køleteknologi karakteristika af stærk kølekapacitet, god ensartethed og hurtig hastighed.
3) Direkte køleteknologi bruger kølemidlet i kølesystemet til direkte at fjerne varmen fra strømbatteriet og installerer derefter en ekspansionsventil og fordamper inde i strømbatteriet. Kølemidlet fordamper i fordamperen for at absorbere varme. Da direkte køleteknologi ikke har en varmeveksler i væskekøleteknologi, er direkte køling mere effektiv. Men når strømbatteriet er afkølet, skal en del af kølemidlet i kølesystemet omdirigeres, hvilket vil påvirke kabinens køleeffekt og reducere komforten.
2 Batteriopvarmning
Der er to hovedtyper af batterivarmeteknologier: selvopvarmning af batteri og brug af eksterne varmeelementer. Selvopvarmning af batteri, som navnet antyder, bruger den varme, der genereres af batteriet under op- og afladning, til at øge batteritemperaturen, men denne metode har en langsom opvarmningseffektivitet og er stort set blevet forladt.
Brugen af eksterne varmeelementer bruger hovedsageligt varmefilm og PTC. Opvarmningsfilmen er tæt på overfladen af batterimodulet og genererer varme for at øge batteritemperaturen, når den er tændt. Batteriopvarmningsmetoden ligner kølemetoden, og der er også tre typer: luftopvarmning, vandopvarmning og kølemiddel direkte opvarmning.
3 Termisk styringssystem
Ved køling og opvarmning af batteriet kan forskellige metoder vælges uafhængigt af hinanden, men efterhånden som integrationen af køretøjer bliver højere og højere, stilles der også højere krav til køretøjets termiske styringssystem. Derfor er der opstået et termisk styringssystem, der kan realisere både batterikøling og batteriopvarmning. Nogle køretøjer har endda udviklet et meget integreret termisk styringssystem ved hjælp af varmepumpeklimaanlæg, som organisk kombinerer de tre store systemer køretøjskølesystem, strømbatterikøling/-opvarmning og kabinekøling og -opvarmning.
Arkitektur af termisk styringssystem
Den termiske styringssystemarkitektur af et rent elektrisk køretøj er vist i figur 1. Dette termiske styringssystem bruger varmepumpeklimaanlæg til at realisere direkte køling og opvarmning af batterier, køling af det elektriske drivsystem og køling og opvarmning af kabine. I det elektriske drevkredsløb opsættes et separat vandkølingskredsløb, som er forbundet til varmepumpesystemet gennem en pladevarmeveksler til varmeoverførsel, som kan realisere spildvarmegenvinding og standse varmefunktioner; i den kolde vinter, for at løse problemet med dårlig varmeeffekt af varmepumpeklimaanlæg, er PTC tilpasset for at øge varmeeffekten af kabinen. Dette termiske styringssystem kan opfylde køle- og varmebehovet i flere tilstande.
Princippet for termisk styringssystem
Fordi systemet har flere arbejdstilstande, introducerer denne artikel kun arbejdsprincippet for batteri- eller kabinekøle- og opvarmningstilstande.
1) Power batteri køleprincip. Når strømbatteriets temperatur er høj og skal køles, åbnes aircondition-kølemagnetventilen, luftvarmevekslermagnetventilen, batteriets elektroniske ekspansionsventil og batterikølingsmagnetventilen i systemet (batterivarmemagnetventilen er lukket). Når kølemidlet strømmer gennem batteriets elektroniske ekspansionsventil, udvider det sig gennem drosling, fordamper og absorberer varme i batteripakkens pladevarmeveksler og fjerner varmen for at opnå formålet med batterikøling. Hvis kabinen også har kølebehov på dette tidspunkt, skal du blot åbne den kølende elektroniske ekspansionsventil (luk klimaanlæggets varmemagnetventil), og en del af kølemidlet fordamper og absorberer varme i fordamperen i bilen for at opnå køling af kabinen.
2) Power batteri opvarmning princip. Når batteritemperaturen er lav og skal opvarmes, åbnes batteriopvarmningsmagnetventilen, batteriets elektroniske ekspansionsventil, vandkildens varmeudvekslingsmagnetventil og aircondition-opvarmningsmagnetventilen i systemet (den elektroniske opvarmningsventil, klimaanlægget) kølemagnetventil, luftvarmevekslermagnetventil og køleelektronisk ekspansionsventil er lukket), og højtemperaturkølemidlet komprimeret af kompressoren strømmer gennem batteripakkens pladevarmeveksler for at opvarme lavtemperaturbatteriet. Efter opvarmning falder kølemiddeltemperaturen, strømmer gennem pladevarmeveksleren, absorberer varme fra det elektriske drevkredsløb og realiserer spildvarmegenvinding. Hvis kabinen også skal opvarmes på dette tidspunkt, skal du blot åbne den varme elektroniske ekspansionsventil, og en del af højtemperaturkølemidlet strømmer gennem kondensatoren i bilen, afgiver varme til kabinen og smelter derefter sammen med batteriet opvarmning af kølemiddel foran pladevarmeveksleren for at fortsætte med at deltage i cyklussen. Hvis den omgivende temperatur er meget lav, tænder systemet PTC for at hjælpe med at opvarme kabinen.
