近年來,以二氧化碳排放量低為特點的電動汽車 (EV) 得到了廣泛普及。從內(nèi)燃機(jī)轉(zhuǎn)向混合動力汽車,再到完全依靠電池和電機(jī)運(yùn)行的純電動汽車,開發(fā)工程師的重點也從發(fā)動機(jī)設(shè)計轉(zhuǎn)向了電動汽車特有的全新挑戰(zhàn)。本次為大家介紹的是熱管理對解鎖電動汽車性能的重要性,以及 TDK 電子元件在其中的作用。
為何熱管理會影響電動汽車的性能
在傳統(tǒng)的燃油車中,發(fā)動機(jī)燃燒產(chǎn)生的熱量可用來為乘客艙、發(fā)動機(jī)機(jī)油等供熱。而電動汽車的熱效率非常高,所以電池和電機(jī)等內(nèi)部部件的無法作為熱源使用。因此,電動汽車需要加熱器來保持舒適的車內(nèi)溫度,這就需要從駕駛用的電池汲取寶貴的電能。此外,用于電動汽車的鋰離子電池必須要根據(jù)環(huán)境溫度進(jìn)行冷卻或加熱,以最大化提高電池性能并延長車輛駕駛距離。如果鋰離子電池過熱,不僅會縮短使用壽命,還會直接導(dǎo)致充電時間延長、行駛距離縮短以及其他性能下降。簡而言之,鑒于舒適性和電池節(jié)能的雙重要求,有效的熱控制對于電動汽車來說遠(yuǎn)比燃油車更重要。
內(nèi)燃機(jī)汽車和電動汽車的熱系統(tǒng)對比
與內(nèi)燃機(jī)汽車相比,電動汽車需要更多元件進(jìn)行熱管理,因此需要更復(fù)雜的熱系統(tǒng)。
電動汽車的熱管理技術(shù)
在電動汽車中,用于控制多個車輛部件溫度的熱管理系統(tǒng)非常復(fù)雜:它能高效地冷卻和加熱電池和電機(jī),確保部件保持在最佳運(yùn)行溫度。它還會與空調(diào)系統(tǒng)的加熱器和加熱泵協(xié)通工作,為乘客維持舒適的車內(nèi)溫度。此外,熱管理系統(tǒng)還會根據(jù)外部環(huán)境的溫度變化進(jìn)行相應(yīng)變化。在冬季或寒冷的氣候時,它能防止電池溫度過低而導(dǎo)致性能下降,確保即使在低溫環(huán)境中也能穩(wěn)定運(yùn)行。
該系統(tǒng)通過空氣冷卻(吸入外部空氣)或液體冷卻(使用制冷劑)使部件保持在所需溫度。例如,冷卻系統(tǒng)可以將制冷劑均勻地循環(huán)到每個電池單元,以防止過熱。類似系統(tǒng)還用于冷卻電機(jī)。
電動汽車中的鋰離子電池位于座椅下面,通常占車輛重量的 20%-30%。它是車輛的主要熱源。
霍爾傳感器和嵌入式電機(jī)控制器是對于控制空氣冷卻系統(tǒng)和調(diào)節(jié)制冷劑液體流動不可或缺的電子元件。在空氣冷卻系統(tǒng)中,電機(jī)控制器用于控制主動進(jìn)氣格柵設(shè)備,該設(shè)備安裝在車輛的前格柵后面。根據(jù)車輛內(nèi)部部件以及駕駛員的熱需求,精確控制驅(qū)動進(jìn)氣格柵的電機(jī),調(diào)節(jié)外部空氣的流入,以冷卻部件。當(dāng)不需要空氣冷卻時,可以關(guān)閉格柵以減少空氣動力阻力,從而延長車輛駕駛距離。
主動進(jìn)氣格柵安裝在前格柵后面,幫助優(yōu)化車輛的內(nèi)部溫度,并在不需要空氣冷卻時自動關(guān)閉,以減少空氣阻力。
電機(jī)控制器還用于液體冷卻系統(tǒng),其中電機(jī)驅(qū)動控制液體、制冷劑和水分配的閥門,而霍爾傳感器則幫助調(diào)節(jié)分配。這樣可以精確調(diào)節(jié)制冷劑的流動,以確保電池、電機(jī)和其他部件能在合適的溫度下運(yùn)行。
TDK 產(chǎn)品包括霍爾傳感器和電機(jī)控制器,廣泛用于各種冷卻系統(tǒng)的執(zhí)行器。它們在各種溫度環(huán)境下都能準(zhǔn)確運(yùn)行,精確控制進(jìn)氣格柵和閥門進(jìn)行空氣冷卻,有助于提高電動汽車的性能。
Berko Kletzander 任職于 TDK 集團(tuán)公司 TDK-Micronas,負(fù)責(zé)產(chǎn)品營銷,他介紹了產(chǎn)品的優(yōu)勢?!盁峁芾韺τ陔妱悠嚭蛢?nèi)燃機(jī)汽車來說都很重要。但是,由于電動汽車不能使用電機(jī)作為熱源,而鋰離子電池需要根據(jù)外部溫度進(jìn)行加熱或冷卻,因此需要更復(fù)雜的熱管理,這通常會大大增加所需元件的數(shù)量?!盞letzander 繼續(xù)說道:“TDK 提供豐富的集成嵌入式電機(jī)控制器產(chǎn)品組合。HVC 4x 系列 于2016 年開始量產(chǎn),已經(jīng)銷售一億多套,而現(xiàn)在的 HVC 5x 產(chǎn)品組合包含十個設(shè)備,專為提高電動汽車熱系統(tǒng)的性能和降低成本而設(shè)計?!?/p>
熱管理在電動汽車的未來發(fā)展中將發(fā)揮重要作用。自動駕駛系統(tǒng)和車載 AI 等新技術(shù)將會推動車載計算機(jī)的處理能力,并帶來新的熱管理挑戰(zhàn)。就像過熱會導(dǎo)致筆記本電腦故障一樣,電動汽車的功能故障也會導(dǎo)致嚴(yán)重的安全問題。高效的熱管理將會越來越重要,因為它可以使尖端技術(shù)提高電動汽車的性能和安全性。
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原文標(biāo)題:深度解析|熱管理如何助力電動汽車性能優(yōu)化
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