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Anzahl Durchsuchen:0 Autor:Site Editor veröffentlichen Zeit: 2023-05-16 Herkunft:Powered
Der Betrieb reiner Elektrofahrzeuge nutzt Strom als Energie und das Fahrzeug wird von einem elektrischen Antriebssystem angetrieben.Das Wärmemanagementsystem von Fahrzeugen mit neuer Energie unterscheidet sich stark von dem von Fahrzeugen mit herkömmlichem Kraftstoff.In Fahrzeugen mit neuer Energie erzeugen Batterien und Motoren während der Arbeit Wärme, während in Fahrzeugen mit herkömmlichem Kraftstoff der Motor Wärme erzeugt.Das Wärmemanagementsystem von Fahrzeugen mit neuer Energie erfordert eine präzise Temperaturkontrolle, hauptsächlich der Innenraumtemperatur, der Batterietemperatur und der Antriebsstrangtemperatur.Deshalb, das Wärmemanagementsystem von Fahrzeugen mit neuer Energie wird komplizierter sein.Für Fahrzeuge mit neuer Energie ist die Lösung des Widerspruchs zwischen der Reichweite und dem Fahrkomfort von Fahrzeugen mit neuer Energie ein dringendes Problem, das Fahrzeuge mit neuer Energie lösen müssen.
Die Klimaanlage ist der Schlüssel zum Wärmemanagement des Autos.Sowohl der Fahrer als auch die Passagiere möchten den Komfort des Autos genießen.Die wichtige Funktion der Autoklimaanlage besteht darin, durch die Anpassung der Temperatur, Luftfeuchtigkeit und Windgeschwindigkeit im Fahrgastraum des Fahrzeugs eine angenehme Fahr- und Fahrumgebung im Fahrgastraum zu schaffen.Das Prinzip der gängigen Autoklimaanlage besteht darin, die Temperatur im Autoinneren durch das thermophysikalische Prinzip der Absorption von Verdunstungswärme und der Freisetzung von Kondensationswärme zu kühlen oder zu erwärmen.Bei niedrigen Außentemperaturen kann erwärmte Luft in den Innenraum geleitet werden, sodass Fahrer und Passagiere nicht frieren.Die Möglichkeit, bei hohen Außentemperaturen Niedertemperaturluft in den Innenraum zu leiten, sorgt dafür, dass sich Fahrer und Passagiere kühler fühlen.Daher spielt die Autoklimaanlage eine sehr wichtige Rolle für die Klimatisierung des Autos und den Komfort der Insassen.
Herkömmliche Fahrzeugklimaanlagen bestehen hauptsächlich aus vier Komponenten: Verdampfer, Kondensator, Kompressor und Expansionsventil.
Ein Kompressor ist ein Leistungsgerät, das ein gasförmiges Kältemittel mit niedriger Temperatur und niedrigem Druck in ein gasförmiges Kältemittel mit hoher Temperatur und hohem Druck komprimieren kann.Kompressoren werden im Allgemeinen in Kraftstofffahrzeugen am Motor installiert und der Kompressor wird vom Motor angetrieben, um zu arbeiten.
Der Verdampfer ist ein im Cockpit installiertes Wärmeaustauschgerät.Das Funktionsprinzip des Verdampfers besteht darin, durch Verdunstung Wärme aufzunehmen und abzukühlen.Wenn das flüssige Kältemittel mit niedriger Temperatur und niedrigem Druck durch den Verdampfer strömt, verdampft das flüssige Kältemittel und absorbiert die Wärme im Fach, wodurch das Fach schnell gekühlt wird.
Der Kondensator ist auch ein Wärmeaustauschgerät und wird außerhalb des Fachs installiert.Das Funktionsprinzip des Kondensators besteht darin, sich durch Kondensation und Aufnahme von Wärme zu erwärmen.Wenn das gasförmige Kältemittel mit hoher Temperatur und hohem Druck durch den Kondensator strömt, wird die Wärme durch Zwangskühlung durch den Ventilator an die Außenluft abgegeben, so dass das gasförmige Kältemittel mit hoher Temperatur und hohem Druck in ein Kältemittel mit mittlerer Temperatur umgewandelt wird und flüssiges Hochdruckkältemittel.
Ein Expansionsventil ist ein Gerät, das Flüssigkeiten mit mittlerer Temperatur und hohem Druck in Flüssigkeiten mit niedriger Temperatur und niedrigem Druck expandiert.Das Expansionsventil wird im Allgemeinen am Eingang des Verdampfers installiert und expandiert das flüssige Kältemittel mittlerer Temperatur und hohem Druck in ein flüssiges Kältemittel niedriger Temperatur und niedrigen Drucks, so dass das Kältemittel in den Verdampfer gelangt, um die darin enthaltene Wärme zu absorbieren Fahrzeugraum.
Die Klimaanlage eines Autos besteht aus einem Kühlsystem, einem Heizsystem und einem Lüftungssystem.Diese drei Systeme bilden die Baugruppe der Autoklimaanlage.Das Prinzip der herkömmlichen Kühlung von Kraftstofffahrzeugen besteht aus den vier Schritten Kompression, Kondensation, Expansion und Verdampfung, wie in Abbildung 1 dargestellt. Durch die Wiederholung dieser vier Schritte kann der Betrieb des Kühlsystems gewährleistet werden.Der Verdampfer kühlt die Kabine dann weiter.
Das Prinzip der herkömmlichen Fahrzeugheizung besteht darin, die Abwärme des Fahrzeugmotors zur Beheizung des Fahrzeuginnenraums zu nutzen.Zunächst gelangt das Kühlwasser mit höherer Temperatur, das aus dem Kühlwassermantel des Motors austritt, in den Warmluftkern.Ein Ventilator bläst kühle Luft durch den Heizkern.Die erwärmte Luft kann dann zur Kabinenheizung oder zum Enteisen der Fenster in die Kabine geblasen werden.Das Kühlwasser kehrt nach Verlassen der Heizung zum Motor zurück und schließt so einen Zyklus ab.
Die Antriebsvorrichtungen von Fahrzeugen mit neuer Energie und Fahrzeugen mit herkömmlichem Kraftstoff sind unterschiedlich.Der Klimakompressor eines Fahrzeugs mit Kraftstoffantrieb wird vom Motor angetrieben, während der Klimakompressor eines Fahrzeugs mit neuer Energie von einem Motor angetrieben wird.Daher kann der Klimakompressor des New Energy Vehicle nicht vom Motor angetrieben werden, sondern ein elektrischer Kompressor dient zur Verdichtung des Kältemittels.Das Grundprinzip von Fahrzeugen mit neuer Energie ist das gleiche wie das von Fahrzeugen mit herkömmlichem Kraftstoff. Sie nutzen Kondensation zur Freisetzung von Wärme und Verdunstung zur Aufnahme von Wärme zur Kühlung des Fahrgastraums.Es ist nur so, dass der Kompressor gegen einen Elektrokompressor ausgetauscht wird.Derzeit wird der Scrollverdichter hauptsächlich zur Verdichtung des Kältemittels eingesetzt.
Der Heizmodus von Fahrzeugen mit neuer Energie unterscheidet sich deutlich von dem von Fahrzeugen mit herkömmlichem Kraftstoff.Der Heizmodus herkömmlicher Kraftstofffahrzeuge besteht darin, die Abwärme des Motors über das Kühlmittel an den Fahrgastraum zu übertragen, um den Fahrgastraum aufzuheizen.New-Energy-Fahrzeuge haben keinen Motor, daher gibt es keinen Prozess, bei dem der Motor den Innenraum heizt.Es nutzt andere Heizmodi zur Beheizung der Kabine.Im Folgenden werden einige neue Heizmethoden für die Klimaanlage von Fahrzeugen aufgeführt.
Die Halbleiterheizung besteht aus Halbleiterelementen und Anschlüssen zur Durchführung von Kühl- und Heizfunktionen.Das Thermoelement in diesem System ist die Grundkomponente zum Kühlen und Heizen und seine Struktur ist in Abbildung 2 dargestellt. Verbinden Sie zwei Halbleiterbauelemente, um ein Thermoelement zu bilden.Nach dem Anschließen des Gleichstroms werden an der Schnittstelle Wärme und Temperaturunterschiede erzeugt, um den Innenraum der Kabine zu erwärmen.Der Hauptvorteil der Halbleiterheizung besteht darin, dass sie die Kabine schnell aufheizen kann.Der Hauptnachteil besteht darin, dass die Halbleiterheizung viel Strom verbraucht.Für Fahrzeuge mit neuer Energie, die Kilometerleistung anstreben müssen, sind die Mängel fatal.Daher kann es die Anforderungen neuer Energiefahrzeuge an die Energieeinsparung von Klimaanlagen nicht erfüllen.Es ist auch notwendiger, dass Menschen an Halbleiterheizmethoden forschen und eine effiziente und energiesparende Halbleiterheizmethode entwickeln.
Der Hauptbestandteil des PTC ist der Thermistor.Beim Heizen mit elektrischem Heizdraht handelt es sich um ein Gerät, das elektrische Energie direkt in Wärmeenergie umwandelt.Das PTC-Luftheizsystem soll den Warmluftkern eines Fahrzeugs mit herkömmlichem Kraftstoff in einen PTC-Luftheizer verwandeln.Ein Ventilator treibt die Außenluft zum Heizen durch die PTC-Heizung.Die erwärmte Luft wird in das Innere der Kabine geleitet, um die Kabine zu erwärmen.Aufgrund des direkten Stromverbrauchs ist der Energieverbrauch von New-Energy-Fahrzeugen auch bei eingeschalteter Heizung relativ hoch.
PTC-Installationen erzeugen wie PTC-Luftheizungen Wärme durch Nutzung des Stromverbrauchs.Aber das Sanitärsystem funktioniert, indem es zunächst das Kühlmittel mit dem PTC erwärmt.Nachdem das Kühlmittel auf eine bestimmte Temperatur erhitzt wurde, wird das Kühlmittel in den Heizkern gepumpt, um Wärme mit der Umgebungsluft auszutauschen.Ein Ventilator schickt erwärmte Luft in die Kabine, um diese zu erwärmen.Anschließend wird das Kühlwasser durch PTC erwärmt und hin- und herbewegt.Dieses Heizsystem ist zuverlässiger und sicherer als die PTC-Luftkühlung.
Das Prinzip der Wärmepumpen-Klimaanlage ist das gleiche wie das der herkömmlichen Kfz-Klimaanlage.Die Wärmepumpen-Klimaanlage kann die Umwandlung von Kabinenheizung und -kühlung realisieren. Ihr Prinzip ist in Abbildung 3 und Abbildung 4 dargestellt. Ein Vierwege-Umkehrventil wird verwendet, um die Strömungsrichtung des Kältemittels im System zu ändern den Prozess der Kühlung und des Wärmeaustauschs erreichen.Da die Wärmepumpen-Klimaanlage nicht direkt elektrische Energie zur Wärmeerzeugung verbraucht, ist der Energieeinsparungsgrad der Wärmepumpen-Klimaanlage höher als der der PTC-Heizung.Heutzutage werden Wärmepumpen-Klimaanlagen in einigen Fahrzeugen in Massenproduktion hergestellt.
Das Wärmemanagement des Automobilantriebssystems ist in das Wärmemanagement des herkömmlichen Fahrzeugantriebssystems mit Kraftstoff und das Wärmemanagement des Fahrzeugantriebssystems mit neuer Energie unterteilt.Mittlerweile ist das Wärmemanagement des Antriebssystems herkömmlicher Kraftstofffahrzeuge sehr ausgereift.Herkömmliche Kraftstofffahrzeuge werden von Motoren angetrieben, daher steht das Motorwärmemanagement im Mittelpunkt des herkömmlichen Fahrzeugwärmemanagements.Das Wärmemanagement des Motors umfasst hauptsächlich das Kühlsystem des Motors.Mehr als 30 % der Wärme im System eines Autos müssen durch den Motorkühlkreislauf abgeführt werden, um eine Überhitzung des Motors bei hoher Belastung zu verhindern.Das Kühlmittel des Motors wird zur Beheizung des Innenraums verwendet.
Das Kraftwerk eines Fahrzeugs mit herkömmlichem Kraftstoff besteht aus dem Motor und dem Getriebe eines Fahrzeugs mit herkömmlichem Kraftstoff, während ein Fahrzeug mit neuer Energie aus einer Batterie, einem Motor und einer elektronischen Steuerung besteht.Die Wärmemanagementmethoden der beiden haben sich stark verändert.Der normale Betriebstemperaturbereich der Leistungsbatterie von Fahrzeugen mit neuer Energie liegt bei 25–40 °C.Daher erfordert das Wärmemanagement einer Batterie sowohl deren Warmhaltung als auch deren Ableitung.Gleichzeitig sollte die Temperatur des Motors nicht zu hoch sein.Wenn die Temperatur des Motors zu hoch ist, beeinträchtigt dies die Lebensdauer des Motors.Daher muss der Motor während des Betriebs auch die erforderlichen Wärmeableitungsmaßnahmen durchführen.Im Folgenden finden Sie eine Einführung in das Wärmemanagementsystem der Batterie und das Wärmemanagementsystem der elektronischen Motorsteuerung und anderer Komponenten.
Das Wärmemanagementsystem der Power-Batterie gliedert sich hauptsächlich in Luftkühlung, Flüssigkeitskühlung, Phasenwechselmaterialkühlung und Wärmerohrkühlung basierend auf verschiedenen Kühlmedien.Die Prinzipien und Systemstrukturen verschiedener Kühlmethoden sind sehr unterschiedlich.
Durch den Luftstrom führt das Batteriepaket einen konvektiven Wärmeaustausch mit der Außenluft durch.Die Luftkühlung wird im Allgemeinen in natürliche Kühlung und Zwangskühlung unterteilt.Bei der natürlichen Kühlung kühlt die Außenluft den Akku, wenn das Auto fährt.Bei der Zwangsluftkühlung wird ein Lüfter zur Zwangskühlung des Akkus installiert.Die Vorteile der Luftkühlung liegen in den geringen Kosten und der einfachen kommerziellen Anwendung.Die Nachteile sind eine geringe Wärmeableitungseffizienz, ein großer Raumbedarf und schwerwiegende Lärmprobleme.
Durch den Flüssigkeitsstrom wird dem Akkupack Wärme entzogen.Da die spezifische Wärmekapazität von Flüssigkeiten größer ist als die von Luft, ist die Kühlwirkung der Flüssigkeitskühlung besser als die der Luftkühlung und die Kühlgeschwindigkeit ist auch schneller als die der Luftkühlung.Auch die Temperaturverteilung nach dem Abkühlen des Akkupacks ist relativ gleichmäßig.Daher wird die Flüssigkeitskühlung auch kommerziell häufig eingesetzt.Doch die Flüssigkeitskühlung hat auch Nachteile.Der Nachteil besteht darin, dass die Gefahr einer Leckage besteht, die Komplexität relativ groß ist und die Wartungskosten hoch sind.
Zu den Phasenwechselmaterialien (PCM) gehören Paraffin, hydratisierte Salze, Fettsäuren usw. Bei einem Phasenwechsel kann es eine große Menge latenter Wärme absorbieren oder abgeben, während seine eigene Temperatur unverändert bleibt.PCM verfügt über eine große Speicherkapazität für thermische Energie ohne zusätzlichen Energieverbrauch und wird häufig in verwendet Batteriekühlung von elektronischen Produkten wie Mobiltelefonen.Allerdings befindet sich die Anwendung von Automobilbatterien noch im Forschungsstadium.Phasenwechselmaterialien weisen eine geringe Wärmeleitfähigkeit auf, was dazu führt, dass das PCM auf der Seite schmilzt, die mit der Batterie in Kontakt kommt.Andere Teile werden jedoch nicht geschmolzen, was die Wärmeübertragungsleistung des Systems verringert und für große Leistungsbatterien nicht geeignet ist.Wenn diese Probleme gelöst werden können, wird die PCM-Kühlung die potenziellste Entwicklungslösung für das Wärmemanagement von Fahrzeugen mit neuer Energie sein.
Ein Wärmerohr ist ein Gerät, das auf Phasenwechsel-Wärmeübertragung basiert.Ein Wärmerohr ist ein versiegelter Behälter oder ein versiegeltes Rohr, das mit einem Arbeitsmedium/einer Arbeitsflüssigkeit (Wasser, Ethylenglykol oder Aceton usw.) in gesättigtem Zustand gefüllt ist.Ein Abschnitt des Wärmerohrs ist das Verdampfungsende und das andere Ende ist das Kondensationsende.Es kann nicht nur die Wärme des Akkus absorbieren, sondern auch den Akku erwärmen.Es ist derzeit das idealste Wärmemanagementsystem für Energiebatterien.
Direkte Kühlung ist eine Möglichkeit, den Verdampfer der Klimaanlage im Batteriekasten zu installieren, um den Batteriekasten schnell abzukühlen, indem das Prinzip der Verdampfung und Wärmeaufnahme von Kältemitteln wie dem Kältemittel R134a genutzt wird.Das Direktkühlsystem verfügt über eine hohe Kühleffizienz und große Kühlkapazität.
Die oben genannten sind die wichtigsten Wärmemanagementmethoden der fünf Leistungsbatterien. Ihre jeweiligen Vor- und Nachteile sind in Tabelle 1 aufgeführt.
