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解决方案:整体热管理——电动汽车出行的成功关键

   日期:2022-11-25     来源:网络整理    作者:汽车网  联系电话:浏览:206    评论:0    
核心提示:就电动汽车而言,为实现快速充电和提高续航里程,热管理将会成为关键性的技术。第二个挑战,随着电动车的普及,用户对补能是越来越关注的问题——希望电动车的充电时间越来越短,从普通的慢充到快充,到现在很多汽车厂家,包括供应商在发展的超级快充,能够在15分钟以内或者10分钟以内,就能充60%甚至80%的电,这样的话,未来电动汽车出行就没有了里程焦虑。

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随着电动新能源汽车的发展,马勒深知电动化是汽车行业发展的未来。因此,马勒制定了“双轨战略”,即巩固现有市场地位和开发创新技术以实现未来的可持续发展。

在高效内燃机领域,马勒提供优化效率的发动机零部件和降低油耗和排放的发动机周边产品。随着电动化的快速发展,马勒汽车电子与机电一体化事业部和热管理事业部将发挥重要作用。

其中,热管理系统贯穿了传统内燃机到电动汽车的发展。就电动汽车而言,热管理将成为实现快速充电、提高续航里程的关键技术。

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马勒中国热系统开发经理 贾洪涛

电动汽车热管理的挑战

首先,在冬季,电动车的续航里程会大幅衰减,这是用户最大的痛点。第一是没有自由热源,第二是电力驱动产生的热量。现在电驱动效率很高,本身产生的热量也比较少,它的温度也低,所以电动汽车很难像传统的内燃机那样。直接用冷却液加热。

第二个挑战是,随着电动汽车的普及,用户越来越注重能量补充。他们希望电动汽车的充电时间越来越短。从普通的慢充到快充,现在很多汽车厂商,包括供应商正在研发的超级快充,15分钟、10分钟就可以充满60%甚至80%的电量。这样一来,以后电动车出行就不会有里程焦虑了。

第三个挑战是随着充电功率越来越大,电池内部产生的热量越来越高,这样电池的温度就会急剧上升,这将极大地影响电池的耐用性和充电效率电池。. 因此,需要一种新的思维方式来考虑这个问题并提出创新的解决方案。

面对挑战马勒提供全面的热管理解决方案

未来3-5年,整个热力系统​​的温度会进一步升高,包括热泵系统、超级快充、综合能源管理,所以从技术角度来说会越来越难。

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如何增加冬季里程

为什么电动汽车的续航里程在冬季会明显降低?典型的内燃机热系统使用发动机的热量来加热它。热是免费的,所以冬天出行开空调基本不会影响续航里程。

但是,由于电动汽车没有发动机,因此无法再利用自由热能。最简单的方法是利用电池的电来加热。这种解决方案虽然简单,但原本用于行驶里程的能量却被用于取暖。随着气温越来越低,消耗的能量越来越多,续航里程必然会出现衰减。

目前的解决方案采用热泵技术从环境中吸收热量,同时利用动力总成、电驱动和电子元件产生的废热,将这些热量全部用于为汽车供暖。整个CUP效率比较高,可以用。大大提高续航里程。在整个CAD周期的情况下,这更接近于实际周期。在此周期下,对于小型节奏电动车,其续航里程将减少40%。对于普通车来说,效果会稍微好一些,但整体会有20%以上的衰减。

马勒采用了热泵系统,可以大大提高效果。首先,小型车将从60%提高到83%,而中型车将从79%提高到92%。如果不使用这种热泵系统,可能需要增加额外的功率。现在的电池非常珍贵,很难增加那么大的功率,所以热泵技术是成功的关键。

马勒与捷豹路虎在欧洲合作的间接式热泵系统已于2015年量产,随着近年来的发展迭代,对能源利用效率的追求越来越高。2019年,马勒研发模块化热管理系统,为燃油车和电动车开辟模块化平台。

2020年,车厂对能源利用效率的追求越来越高,间接式热泵系统已不能满足需求,于是转型为直接式热泵系统。马勒认为这是最有效的解决方案,马勒认为它是效率、性能和成本方面的最佳解决方案。

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上图是马勒研发的1.0版直接热泵系统,具有以下五个核心:

首先是核心压缩机。马勒现在拥有400伏平台和800伏平台压缩机,涵盖从57CC到36CC的排量。大排量压缩机针对的是后期产生的超级快充,对电池的影响很大。因此,可以采用大排量的方案来应对未来的发展。

其次是前端散热模块,它是一个双层紧凑型模块,体积非常紧凑,非常有利于前端布局。

三是采用了智能储液罐模块,集成了一个干式储罐和多个电磁阀。布置时与前舱连在一起,不影响前舱,空间大。

四是更智能的散热控制模块。实现全热交换,使整个系统成为一个非常智能的系统。

五是空调箱。该系统最大的特点是可以实现所有能源的充分利用。既可以实现热泵功能,又可以从环境中吸收热量。冷却模块从电驱动和电池吸收热量,电驱动也可以用来加热电池,这样车辆产生的热量将得到充分利用,不会向环境散失热量。充电里程。

在2.0系统中,马勒进一步优化了系统,去掉了空调箱内的高压空气加热器,进一步降低了整个系统的成本。

该系统具有三个优点:

首先,从系统设计的角度来说,使用的零件较少,因为系统比较紧凑,省去了很多管线。管路集成到智能制冷模块中60伏电动车需要充多长时间,省去所有管路,所以整个系统的制冷量也很小。大家都知道,以后如果选择1234F,它的成本会非常高,所以节省下来的冰箱也能大大降低系统成本。

其次,从控制层面,热泵余热回收和电池电机可独立控制。马勒在高压侧采用干燥罐系统,通过固体热传导加热系统,使系统具有更高的优势和更高的效率。

最后,从油体管理的角度来看。采用高效低阻内换热器,有效降低冰箱侧压降。同时,采用双层紧凑型模块,提高了前段的效率和体积,使系统具有更好的性能。

如何实现快速充电

为了尽快补充能量,电池需要在尽可能短的时间内充电。过去有22千瓦、23千瓦的充电功率,现在我们用120千瓦60伏电动车需要充多长时间,将来要用200多千瓦。这时,电池的内部热量会很高。快速充电对电池的冷却是一个巨大的挑战。

但是现在传统的方式是使用水冷板,一般放在电池下面。这种热交换方式本质上是温差热交换,也就是说,要想散热更多,就必须让电池的温度更高,这样你散热15-20千瓦,电池的温度就会更高。

马勒最近研发了一项新技术——浸没式冷却技术,将所有的电池模组浸入冷却液中,这样它的冷却面积非常大,整个表面积都会被冷却,这样电池模组的温度就会均匀美好的。

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如图所示,相比之下,浸没冷却方式可以使电池组的快充时间在12分钟以内。如果只用散热板,降低热阻固然好,但很难做到20分钟以内。

如何提高氢燃料汽车的热管理效率

对于商用车来说,其分配的30%被排出,25%进入冷却系统,45%进入其他系统。到了氢燃料电池系统,最终效率会更高,会在50%-52%,但是它能放出的热量非常有限,因为它采用的是低温排放,所以42%以上的热气已尽。通过冷却系统排出。

这样一来,与原来的冷却系统相比,容量要增加到原来的1.5-2倍,这是一个非常大的挑战。由于换热器的面积有限,必须采用更好、更高效的系统方案来应对。

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马勒在应对氢燃料电池汽车热管理挑战时,首先采用电池冷却方式,主要是空气和氢气的热管理系统,各种热交换器,整个系统的设计,从系统架构设计,从系统仿真,从元器件规格制定和选型,包括整机测试,支持整车验证。马勒已经具备全面的氢燃料电池汽车系统设计、测试和组装能力。

贾洪涛表示:马勒是一家拥有集成热管理解决方案的公司,它结合了所有电池和电驱动系统的解决方案。马勒拥有高度集成的系统,可以极大优化空调管路和传感器,从而降低成本和整个系统的重量。马勒提供全面的热泵系统解决方案,从间接式到直接式,但马勒认为直接式热泵系统是最佳选择。此外,马勒针对不同的制冷剂也有不同的解决方案,包括R290和二氧化碳系统。马勒已经在开发二氧化碳热泵系统和 R290 热泵系统,包括 2124F 热泵系统。

-结尾-

 
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