电动车与内燃机车的热管理差异
1.热管理是个啥?
通俗的说,所谓汽车热管理主要由三部分工作组成。分别为动力总成热管理、零部件热保护和乘员热舒适性。
其中动力总成的热管理是指将内燃机、变速箱,或者电动机、控制器和减速器中产生的多余热量,搬运到环境之中。保证动力系统工作在合适的温度之中。
零部件的热保护,是控制一些关键部件的工作环境温度,避免其在使用寿命之内发生热害。典型的工作是,保护布置在发动机排气系统这样的高温部件附近的零部件,以及刹车系统的散热等。
乘员的热舒适性工作,包括乘员舱内的制热和制冷,以及像除霜、除雾这类需要依靠空调系统实现的功能。
2.“土豪”与“农民工”有几个“怪”?
从更宽泛的角度来说,热管理实际上是整车能量管理中的一部分。对于汽车单体来说,内燃机车和电动车的能量来源,分别为成品油(这里以汽油为例进行讨论)和电池(这里特质锂电池)。粗略的估计,对于一台中型的SUV车来说,行驶400km大约需要50L汽油,其重量在40kg左右。而400km续航的电动车所需的电池重量,却在700kg左右。可见,内燃机车和电动车携带能量的能力之间,存在数量级上的差异。
这样的差异,直接导致了内燃机车和电动车对于能量的使用,就像“土豪”和“民工”之间的区别。一个“挥金如土”,一个“勤俭节约”。这样的差异也使得两者“热管理”系统存在很多差异,并且存在很多技术需求的不同。
3.热管理系统的差异
具体来说,电动车同内燃机车热管理系统的差异主要体现在如下几个方面:
(1) 系统电动化:水泵、压缩机等部件为电驱动方式,能耗更低;
(2) 散热需求低:电动机效率远高于内燃机,在相同输出功率的情况下,电动机的发热量仅为内燃机的1/5以下;
(3) 乘员舱制热:由于电动机发热量低,电动车乘员舱制热需要消耗额外的能量;
(4) 电池热管理:温度过低/过高都会影响电池的正常工作,空调系统需要满足电池的制热和散热需求。
4.未来的电动汽车空调
在电动车热管理系统中,空调系统是热管理系统的核心,同时是电动汽车的第二大能源消耗部件,占整车能耗的15-30%。冬季制热,会大大的影响电动车的续航里程。
目前,压缩机热泵技术无疑将是电动汽车的下一代空调。它在民用建筑供热和生活热水领域已经非常成熟。所谓热泵就是通过压缩机做功,将热能从低温环境搬运到高温环境。通俗的说,热泵就是夏天制冷,冬天制热的空调器。
空调效率指标的定义为:能效比(COP)=制冷量(制热量)/电功率 。夏季 制冷的平均COP=2;目前冬季采用PTC电加热的效率=0.9;冬季采用热泵制热的效率有望=3.0,热泵系统平均能耗仅为PTC的30%左右。当然,热泵空调的应用也存在很多问题,主要为低温(-10℃)环境下无法正常工作,性能需要进一步提升才能满足工程需要。
5.小结
总体来看,从电机散热、电池的热管理和空调系统等大的方面来看,电动车同内燃机车都有很大区别。除此之外,从整车角度来看,机舱冷却格栅、冷却模块和风道的布置等都存在很大的差异。
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