1. Das Wesen des „Wärmemanagements“ von Fahrzeugen mit alternativen Antrieben
Die Bedeutung des Wärmemanagements wird auch im Zeitalter der neuen Energiefahrzeuge immer wieder hervorgehoben.
Der Unterschied in den Antriebsprinzipien von Fahrzeugen mit Verbrennungsmotor und Fahrzeugen mit alternativen Antrieben erfordert grundlegend die Weiterentwicklung und Optimierung des Wärmemanagementsystems. Anders als bei den bisherigen Fahrzeugen mit Verbrennungsmotor, deren Wärmemanagement hauptsächlich der Wärmeableitung diente, ist es bei den innovativen Architekturen von Fahrzeugen mit alternativen Antrieben deutlich komplexer. Sie tragen zudem die wichtige Aufgabe, die Batterielebensdauer sowie die Stabilität und Sicherheit des Fahrzeugs zu gewährleisten. Die damit verbundenen Vor- und Nachteile sind zu einem entscheidenden Leistungsindikator für die Fahrzeugtechnologie geworden. Das Herzstück eines Fahrzeugs mit Verbrennungsmotor ist sein vergleichsweise einfacher Aufbau. Traditionelle Fahrzeuge mit Verbrennungsmotor erzeugen mit diesem Motor die nötige Energie für den Antrieb. Die Verbrennung von Benzin erzeugt Wärme. Daher können Fahrzeuge mit Verbrennungsmotor die Abwärme des Motors direkt zum Beheizen des Fahrgastraums nutzen. Ebenso ist das Hauptziel der Temperaturregelung des Antriebssystems bei Fahrzeugen mit Verbrennungsmotor die Kühlung kritischer Bauteile, um eine Überhitzung zu vermeiden.
Neue Energiefahrzeuge basieren hauptsächlich auf Batteriemotoren, die beim Erhitzen eine wichtige Wärmequelle (den Verbrennungsmotor) verlieren und eine komplexere Struktur aufweisen. Batterien, Motoren und zahlreiche elektronische Bauteile neuer Energiefahrzeuge erfordern eine aktive Temperaturregelung der Kernkomponenten. Daher sind die Veränderungen im Kern des Antriebssystems die Hauptgründe für die Neugestaltung der Wärmemanagementarchitektur neuer Energiefahrzeuge, und die Qualität des Wärmemanagementsystems steht in direktem Zusammenhang mit der Produktleistung und Lebensdauer des Fahrzeugs. Dafür gibt es drei spezifische Gründe: 1) Neue Energiefahrzeuge können die vom Verbrennungsmotor erzeugte Abwärme nicht direkt zur Beheizung des Innenraums nutzen wie herkömmliche Fahrzeuge mit Verbrennungsmotor, weshalb eine zusätzliche Beheizung durch PTC-Heizelemente erforderlich ist.PTC-Kühlmittelvorwärmer/PTC-Lufterhitzer) oder Wärmepumpen, und die Effizienz des Wärmemanagements bestimmt die Reichweite. 2) Die optimale Betriebstemperatur von Lithiumbatterien für Elektrofahrzeuge liegt zwischen 0 und 40 °C. Zu hohe oder zu niedrige Temperaturen beeinträchtigen die Aktivität der Batteriezellen und können die Lebensdauer der Batterie verkürzen. Daher ist beim Wärmemanagement von Elektrofahrzeugen nicht nur die Kühlung wichtig, sondern vor allem die Temperaturkontrolle. Die Stabilität des Wärmemanagements ist entscheidend für die Lebensdauer und Sicherheit des Fahrzeugs. 3) Die Batterie von Elektrofahrzeugen ist üblicherweise im Chassis verbaut, wodurch das Volumen relativ festgelegt ist. Die Effizienz des Wärmemanagements und der Integrationsgrad der Komponenten beeinflussen die Volumenausnutzung der Batterie direkt.
Worin besteht der Unterschied zwischen dem Wärmemanagement von Fahrzeugen mit Verbrennungsmotor und dem Wärmemanagement von Fahrzeugen mit alternativen Antrieben?
Im Vergleich zu Fahrzeugen mit Verbrennungsmotor hat sich der Zweck des Thermomanagements bei Elektrofahrzeugen von der reinen Kühlung hin zur Temperaturregelung verlagert. Wie bereits erwähnt, verfügen Elektrofahrzeuge über Batterien, Motoren und eine Vielzahl elektronischer Bauteile. Diese Komponenten müssen auf einer geeigneten Betriebstemperatur gehalten werden, um ihre Leistungsfähigkeit und Lebensdauer zu gewährleisten. Dies stellt eine Herausforderung für das Thermomanagement von Fahrzeugen mit Verbrennungsmotor und Elektrofahrzeugen dar. Der Fokus verschiebt sich von der reinen Kühlung hin zur Temperaturregelung. Der Konflikt zwischen Winterheizung, Batteriekapazität und Reichweite hat die kontinuierliche Weiterentwicklung der Thermomanagementsysteme von Elektrofahrzeugen zur Steigerung der Energieeffizienz vorangetrieben. Dies wiederum führt zu komplexeren Konstruktionen der Thermomanagementstrukturen und einem stetigen Anstieg der Komponentenkosten pro Fahrzeug.
Im Zuge der Elektrifizierung von Fahrzeugen hat sich das Thermomanagementsystem von Automobilen grundlegend verändert, und sein Wert hat sich verdreifacht. Konkret umfasst das Thermomanagementsystem von Fahrzeugen mit alternativen Antrieben drei Komponenten: „Motor-Elektrosteuerung und Thermomanagement“, „Batteriethermisches Managementund „Cockpit-Thermomanagement“. Im Hinblick auf den Motorkreislauf ist vor allem die Wärmeabfuhr erforderlich, einschließlich der Wärmeabfuhr von Motorsteuerungen, Motoren, DC/DC-Wandlern, Ladegeräten und anderen Komponenten. Sowohl das Batterie- als auch das Cockpit-Thermomanagement erfordern Heizung und Kühlung. Darüber hinaus hat jedes der drei Hauptsysteme für das Thermomanagement nicht nur eigene Kühl- oder Heizanforderungen, sondern auch unterschiedliche optimale Betriebstemperaturen für jede Komponente. Dies erhöht die Komplexität des gesamten Thermomanagementsystems des Elektrofahrzeugs. Der Wert des entsprechenden Thermomanagementsystems steigt dadurch erheblich. Laut Prospekt für Wandelanleihen von Sanhua Zhikong kann der Wert eines einzelnen Thermomanagementsystems für Elektrofahrzeuge bis zu 6.410 Yuan betragen, was dem Dreifachen des Wertes eines Thermomanagementsystems für Fahrzeuge mit Verbrennungsmotor entspricht.
Veröffentlichungsdatum: 25. Juli 2024
