Por que os veículos movidos a combustíveis tradicionais e os veículos de novas energias precisam de gerenciamento térmico?
Arquitetura tradicional do sistema de gerenciamento térmico de veículos com motor de combustão interna: Os sistemas tradicionais de gerenciamento térmico de veículos também giram em torno do resfriamento do motor. O módulo de gerenciamento térmico é dividido em três subseções: motor, ar condicionado e entrada de ar.
O sistema de gerenciamento térmico de veículos de energia nova consiste em três partes: gerenciamento térmico da cabine, gerenciamento térmico do sistema de bateria e sistema de resfriamento de controle eletrônico do motor. Os novos veículos energéticos não possuem motor como fonte de energia térmica e um novo sistema de gerenciamento térmico da bateria é adicionado. Por outro lado, o desempenho das baterias e dos componentes de energia é sensível à temperatura, o que aciona o trocador de calor do Chiller, a equipe de resfriamento, a válvula de expansão eletrônica, a bomba d'água eletrônica e a água eletrônica. A demanda por válvulas, compressores elétricos e outras peças também aumenta, e são adicionados aquecedores PTC ou sistemas de bomba de calor.
1. O objetivo do gerenciamento térmico do motor: partida a frio suave e evitar "ebulição"
Para o sistema de gestão térmica de veículos tradicionais com motor de combustão interna, os principais objetivos da gestão térmica são dois:
(1) Em tempo frio, aqueça rapidamente o carro para conseguir uma partida a frio.
(2) Em clima quente, evite que o motor “ferva”. Quando o motor de um veículo com motor de combustão interna tradicional é desligado por um período de tempo, o motor esfriou e sua temperatura está abaixo da temperatura normal de operação. O óleo do motor flui de volta para o cárter devido à gravidade. Quando o veículo é ligado novamente, o óleo no cárter precisa ser transportado através da bomba de óleo para várias peças móveis e pares de fricção através das passagens de óleo, e uma certa pressão do óleo deve ser estabelecida e mantida.
Em áreas frias de inverno, como o Nordeste, com -35 grau, a atomização da gasolina é extremamente fraca. Na partida, uma quantidade de óleo muito maior do que a partida normal deve ser injetada para obter uma mistura de combustão condicional, e a ignição é difícil e o tempo de partida em baixa temperatura é obviamente mais longo. De modo geral, é normal iniciar com sucesso dentro de 15 segundos em -35 grau. A injeção direta no cilindro melhorará o desempenho da partida a frio.
Como a temperatura do óleo é muito baixa e a viscosidade aumenta, é difícil lubrificar rapidamente as peças do motor em condições de baixa temperatura, por isso leva tempo para aumentar a temperatura do óleo. Por outro lado, os vãos entre as partes internas do motor são grandes e demoram para aquecer. , a folga especificada pode ser alcançada gradualmente somente após pré-aquecimento e expansão. Se a película de óleo ainda não se formou entre os componentes durante o processo de fornecimento de óleo e estabelecimento da pressão do óleo, especialmente os elevadores hidráulicos da válvula na cabeça do cilindro, eles precisam passar por um processo de enchimento de óleo. Neste momento, a folga da válvula é grande e um som mecânico normal de "clique" será produzido quando a válvula for fechada e assentada. O desgaste mecânico causado pela dificuldade de partida a frio tem um impacto muito sério no motor. Mais de 80% do desgaste do motor é causado durante a fase de partida a frio.
"Ebulição" significa que o líquido refrigerante anticongelante está fervendo, mostrando um estado de "água fervida". O refrigerante não atingirá o ponto de ebulição em condições normais. Se ocorrer uma situação de “ebulição”, isso significa falha do líquido refrigerante, falha do sistema de refrigeração por circulação e outros problemas de gerenciamento térmico.
Nos últimos anos, a indústria automobilística nacional desenvolveu-se rapidamente, com o surgimento de muitas marcas independentes, e os problemas de gestão térmica tornaram-se cada vez mais proeminentes. A disposição dos módulos de refrigeração no compartimento do motor com espaço limitado causará inevitavelmente grandes obstáculos ao fluxo do ar de refrigeração, levando à possibilidade de superaquecimento local. , fluxo de ar insuficiente no lado frio e outros problemas. Se o OEM selecionar trocadores de calor e ventiladores sem cálculo e análise razoáveis para a seleção dos trocadores de calor do sistema de refrigeração, isso levará a problemas com a correspondência entre os módulos de refrigeração e entre o módulo de refrigeração e o motor. Isso faz com que a temperatura do líquido refrigerante fique muito alta em condições de baixa velocidade ou condições extremas, como subidas, o que por sua vez faz com que o motor “ferva”. Isto faz com que a resistência das bielas, pistões, anéis de pistão e outros componentes seja reduzida ou deformada, tornando difícil para o carro suportar cargas normais de condução e destruindo o funcionamento normal de várias peças, afetando a confiabilidade de todo o veículo.
2. Objetivo do gerenciamento térmico de veículos de novas energias: aquecimento dentro da cabine para fornecer temperatura operacional adequada para os três sistemas de energia
A eficiência térmica dos motores de combustão interna tradicionais pode chegar a cerca de 40%. Através de um sistema de gestão térmica eficaz, o calor residual gerado pelo motor pode ser recuperado e fornecido ao cockpit para aquecimento. No entanto, os novos veículos energéticos não podem utilizar o calor gerado pela combustão. As soluções de aquecimento convencionais incluem PTC de ar (aquecimento eólico), PTC de aquecimento de água e ar condicionado com bomba de calor. O princípio de aquecimento do sistema de aquecimento do tipo termistor PTC é simples, dependendo da corrente que passa por um resistor para gerar calor. O PTC usado em veículos elétricos puros é um termistor semicondutor.
A característica do PTC é que à medida que a temperatura aumenta, a resistência do material PTC também aumenta. Esta característica determina que em condições de tensão constante, o aquecedor PTC aqueça mais rápido quando a temperatura está baixa, e quando a temperatura aumenta, a resistência torna-se maior e a corrente sendo menor, o PTC consome menos energia, o que mantém a temperatura relativamente constante.
O aquecedor do líquido refrigerante PTC é frequentemente combinado com o circuito de água de resfriamento do motor; aquecimento de ar PTC consiste em instalar o PTC diretamente no núcleo do aquecedor da cabine, circular o ar no carro através do soprador e aquecer diretamente o ar na cabine através do aquecedor PTC. A estrutura é relativamente simples. A tecnologia PTC tem as vantagens de baixo custo, processo de fabricação simples e aquecimento rápido. No entanto, a utilização do PTC para aquecer veículos eléctricos reduzirá seriamente a autonomia de cruzeiro do veículo, e o COP da tecnologia PTC é inferior a 1 e a eficiência é baixa. Neste contexto, a tecnologia das bombas de calor tem atraído mais atenção.
