Información de gestión térmica para la nueva industria energética.

Con el apoyo de las políticas nacionales y ante el agotamiento de las fuentes de energía tradicionales, los nuevos vehículos energéticos se están desarrollando cada vez más rápidamente y madurando.Según datos de China Automobile News, a finales de 2022, los vehículos de nueva energía en el mercado automotriz de China alcanzaron niveles récord.De enero a noviembre, la producción y ventas de vehículos de nueva energía completaron 6,253 millones y 6,067 millones, respectivamente, un aumento interanual del 100%, y la participación de mercado alcanzó el 25%, ambos alcanzando máximos históricos.A medida que la demanda del mercado sigue aumentando, también se imponen mayores requisitos a la fiabilidad del producto.Como componente más crítico de los vehículos de nueva energía, la durabilidad y la vida útil de la batería son los temas que más preocupan a los usuarios.La gestión térmica de la batería es una de las tecnologías esenciales que afectan la vida útil de la batería y la vida útil de la batería a baja temperatura.

Gestión térmica de vehículos de nueva energía.

1. Composición de gestión térmica del vehículo.

El sistema de refrigeración de los vehículos de nueva energía generalmente consta de tres partes: sistema de circulación de refrigeración de la batería, sistema de circulación de refrigeración controlado electrónicamente por el motor y sistema de circulación de aire caliente del aire acondicionado.El modelo PHEV también cuenta con un sistema de circulación de refrigeración del motor.El sistema de circulación de la batería calienta o enfría principalmente la batería, el sistema de circulación del motor enfría significativamente el motor de accionamiento y el CIDD (controlador del motor de accionamiento), y el sistema de calefacción del aire acondicionado calienta o enfría principalmente el habitáculo.Los principales componentes funcionales implicados incluyen bombas de agua electrónicas, válvulas solenoides de tres vías, válvulas solenoides de dos vías, PTC, intercambiadores de calor, separadores de líquido y gas, radiadores, calderas de expansión, tuberías de refrigeración y varios soportes fijos.La bomba de agua electrónica se utiliza como fuente de energía, el refrigerante es el medio y la válvula solenoide controla la dirección del flujo para que el medio de enfriamiento fluya a través del radiador y el cuerpo enfriado a lo largo de la tubería, disipándose y enfriándose así mediante el intercambio de calor. que la temperatura de trabajo de las piezas funcionales se mantenga siempre dentro de un rango operativo ideal para maximizar el rendimiento.Ya sea un vehículo puramente eléctrico o híbrido, el circuito de gestión térmica de la batería es independiente de otros sistemas.La razón principal es que el rango de temperatura de funcionamiento normal del paquete de baterías es bastante diferente al de otros sistemas.Por lo general, no se permite que la temperatura de funcionamiento del paquete de baterías exceda los 35°C.En comparación, el motor de accionamiento suele funcionar a unos 55 °C y el rango de temperatura de funcionamiento del motor es de unos 95 °C, por lo que cada circuito debe actuar de forma independiente.

2. Diferencias con la gestión térmica tradicional del automóvil

La gestión térmica de los automóviles tradicionales es sencilla, sin sistemas complejos de control ni de componentes.Su objetivo es únicamente garantizar que la temperatura del motor funcione siempre dentro de un rango ideal y proporcionar el calor necesario para que el habitáculo utilice el calor residual generado por el motor para garantizar que no se consuma energía adicional.Existen diferencias significativas en la estructura del sistema entre los vehículos de energía nueva y tradicional.También han aumentado los requisitos para la disposición e instalación de los componentes del sistema en todo el vehículo y las necesidades de espacio para la cabina son mayores.Los diferentes tipos de vehículos de nuevas energías tienen sus características.Otras características: en los coches eléctricos puros no existe un motor como fuente de energía para la circulación del refrigerante y no se utiliza calor residual del motor.En los vehículos híbridos, debido a sus particulares estrategias de control, la máquina no puede proporcionar energía para la circulación del refrigerante cuando no está funcionando, ni puede proporcionar la fuente de calor necesaria para el habitáculo en tiempo real.Por tanto, estructuralmente, los sistemas de gestión térmica de los vehículos de nuevas energías están diseñados con una bomba de agua electrónica independiente para proporcionar energía para la circulación del refrigerante.El aire caliente suele utilizar calefacción eléctrica.Un PTC de calefacción eléctrica independiente está diseñado para calentar el refrigerante.La recirculación al depósito de agua caliente del coche para proporcionar calor al habitáculo es actualmente el método habitual;También existe un método para calentar directamente el aire que pasa por la caja de evaporación y soplar el calor al interior del coche a través de un ventilador.Este método implica la seguridad del vehículo, algo que actualmente rara vez se utiliza.

Tipos de sistemas de gestión térmica de baterías.

Los diferentes métodos de gestión térmica de la batería implican otros números de piezas, estructuras y diseños.Diferentes tipos de sistemas de gestión térmica se seleccionan en función de los costos de desarrollo del vehículo, el peso del vehículo y los requisitos de espacio de diseño.Sus principales rutas técnicas incluyen los siguientes cinco tipos:

1. Tipo de enfriamiento directo

Conocido como tecnología de enfriamiento directo por batería, el sistema de enfriamiento natural tiene un evaporador de refrigeración incorporado dentro de la tormenta, conectado al sistema de aire acondicionado a través de tuberías.Cuando es necesario enfriar la batería, un compresor envía el refrigerante comprimido al evaporador dentro de la tormenta y luego retira la batería.El calor interno consigue un efecto refrescante.El sistema tiene las ventajas de una estructura compacta, un buen efecto de enfriamiento, una pequeña cantidad de piezas (solo se requiere una tubería de refrigeración de entrada y una de salida) y es liviano.Sin embargo, las desventajas de este sistema son que no puede calentar la batería en condiciones de baja temperatura bajo cero, el agua condensada generada durante el proceso de refrigeración no está protegida y la uniformidad de la temperatura del refrigerante es difícil de controlar.El sistema de refrigeración tiene una vida corta y baja confiabilidad;A menudo se producen fugas de refrigerante.Fugas, capacidad de refrigeración insuficiente y otras fallas.Esta es la última tecnología de enfriamiento de baterías con una madurez relativamente baja.Se ha aplicado en modelos producidos en masa en el mercado, como BYD y Tesla.Es una ruta técnica importante en el futuro.

2. Tipo de refrigeración por agua del disipador de calor

El circuito de refrigeración del disipador de calor es independiente y consta de un disipador de calor, una bomba de agua electrónica, un calentador, etc., con anticongelante como medio.El anticongelante sale del radiador, pasa por el calentador, luego a la batería y regresa al disipador de calor.Este ciclo enfría y calienta la batería.El sistema tiene las ventajas de una estructura simple, bajo costo y ahorro de energía en un ambiente de baja temperatura durante todo el año.Sin embargo, la eficiencia de disipación de calor de este sistema es baja.La temperatura del agua es alta en entornos climáticos de alta temperatura en verano y no puede cumplir con las condiciones de funcionamiento en entornos de alta temperatura.

3. Tipo de refrigeración por agua de refrigeración directa

Este sistema integra refrigeración directa y por agua y une los sistemas de aire acondicionado y refrigeración por agua a través del enfriador de batería Chiller (un intercambiador de calor).Este sistema evita las deficiencias de los dos primeros métodos de enfriamiento y actualmente es uno de los sistemas de gestión térmica de baterías más utilizados.El sistema tiene más componentes que los dos primeros.El sistema es más complejo y requiere un espacio relativamente grande para organizar los detalles.El compresor tiene una carga pesada durante el funcionamiento, lo que consume mucha energía para todo el vehículo y podría ser más económico.Además, cuando falla parte del sistema de aire acondicionado, las necesidades de refrigeración de la batería no pueden satisfacerse al máximo.

4. Tipo híbrido refrigerado por agua

Este sistema se basa en el sistema de refrigeración por agua de refrigeración directa y añade un sistema de refrigeración por agua del radiador.Los dos están dispuestos en circuitos paralelos.Diferentes circuitos enfrían la batería en diversas condiciones controlando la válvula solenoide.En ambientes de baja temperatura solo funciona el sistema de refrigeración por agua del radiador.Cuando esté en un ambiente de alta temperatura, cambie a un sistema de refrigeración por agua de refrigeración directa para que funcione.En condiciones de trabajo duras, los dos sistemas pueden funcionar simultáneamente y la batería también puede obtener la máxima capacidad de enfriamiento, cubriendo todos los entornos de uso.Este sistema de refrigeración es muy complejo, tiene un coste elevado, requiere un gran espacio de distribución del vehículo, tiene estrategias de control del sistema complejas y plantea un desafío para la estabilidad y la fiabilidad.Este sistema también se utiliza en la mayoría de los modelos PHEV híbridos y cuenta con tecnología madura.

5. Tipo de refrigeración por aire

Este sistema conduce directamente el aire frío desde el habitáculo, lo enfría a la batería a través del conducto y utiliza el aire frío para enfriar la batería.Las ventajas de este sistema son una estructura simple, una temperatura del aire frío controlable y un bajo costo del sistema.Sin embargo, también tiene las desventajas del sistema de refrigeración directa.El sistema no tiene función de calefacción y el agua condensada generada en la superficie de la batería no se seca fácilmente.Existe riesgo de corrosión y contaminación en el interior de la batería.Generalmente no se recomienda este tipo de método de gestión térmica.

En resumen, los vehículos de nueva energía se convertirán en la corriente principal del mercado con el desarrollo de vehículos de nueva energía, y los componentes principales del vehículo cambiarán gradualmente de motores a baterías.Debido a las complejas condiciones de conducción del coche, como alta velocidad, baja velocidad, aceleración, desaceleración, etc., la batería se descargará a diferentes ritmos, generando una gran acumulación de calor.Con la influencia del tiempo y el espacio, la temperatura de la batería aumentará gradualmente.El rendimiento de refrigeración de las baterías eléctricas afecta directamente la eficiencia de la batería y la seguridad y durabilidad de la batería eléctrica.La temperatura de la batería afectará muchos parámetros característicos, como SOC, resistencia de voltaje, capacidad, vida útil de carga y descarga, etc. Por lo tanto, enfriar la batería cuando la temperatura es demasiado alta y calentarla cuando es demasiado baja puede garantizar su rendimiento y vida útil extendida.Con la popularización de los vehículos de nueva energía, la tecnología de gestión térmica de las baterías seguirá mejorando y madurando.En breve, aparecerán otros mejores sistemas de gestión térmica para mejorar y superar las deficiencias de los sistemas de gestión térmica existentes.El desarrollo de la tecnología de gestión térmica de la batería permitirá que la batería funcione siempre en un entorno excelente, lo que contribuirá significativamente a la vida útil de la tormenta.Esto eventualmente promoverá el desarrollo continuo de la nueva industria energética de mi país.