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[新能源汽车用材] 新型动力轿车的冷却模块

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发表于 2016-1-25 16:37:11 | 显示全部楼层 |阅读模式

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新型动力轿车的冷却模块

新型动力轿车的冷却模块

        混合动力轿车的冷却模块与传统的、以内燃机为主要动力源车辆的冷却模块有什么不同呢?
        在汽车制造领域中,车辆驱动的电气化程度正在不断地提高。但是长期以来,发动机在工作时散发出来的热量却一直是一种毫无价值的功率损失,而将来,这样的热源浪费将会与发动机燃料的费用挂上钩。
        根据贝洱公司的领导人Markus Flick博士估计:混合动力车辆蓄电池的冷却系统的成本费用大约占混合动力蓄电池总成本的10%左右,再加上加热装置,费用将更高。若采用智能化温度控制系统则有可能降低费用。
        最著名的混合动力实例就是雪佛兰公司的Volt——一款基于通用Voltec底盘的混合动力轿车。在这一通用底盘上的车辆在不同动力源的驱动下行驶、运动着。这款混合动力轿车由电动机驱动。也就是说:其驱动动力与内燃机的类型无关。
       

新型动力轿车的冷却模块

新型动力轿车的冷却模块

        电力汽车的冷却模块

        而典型的、没有任何电气驱动中档轿车的代表就是欧宝公司的Insignia轿车了。发动机增加了的功率是由增压技术来实现的,其标准配置的车型中就带有车载空调系统。而这一空调系统的供应商就是贝洱公司,其研发、生产的整车制冷系统由下列部分组成:
        1. 散热面积很大的空调冷凝器,功率达18kW;
        2. 转向助力器油冷却器,可散发的热能达1.65kW;
        3. 中冷器,可散发的热量达40kW;
        4. 大面积的制冷剂散热器,可散发的热量达150kW;
        5. 水箱中的机油冷却器,可散发的热量达7kW;
        6. 双排风扇,在2 950r/min的工况下可以输送2.2kg/s的空气。
        与欧宝的Insignia轿车相比较,Volt轿车的尺寸结构明显的小型化、简化了。现在,它使用的是一台3缸发动机,而原来考虑的是气缸容量1.4L、功率为53kW的4缸发动机,可以使用乙醇浓度最高达85%的混合燃料。由于发动机不能直接与车轮连接,因此发动机的转速在最佳工况范围内受到了限制。发动机的效率性能也经过了优化。由于汽油发动机无需尾气冷却器,因此车辆的冷却模块结构明显的比Insignia要简单。
        与此相反的情况是:Volt轿车实际安装使用的冷却模块是4个,不像Insignia轿车那样只用了3个散热器:
        1. 前散热模块:面积较大的低温蓄电池冷却器,它能保证锂离子蓄电池的工作温度保持在30℃左右;
        2. 第二散热模块:大面积、大功率的散热器,保证车内乘员的舒适性;
        3. 第三散热模块:新增的一个散热模块,混合动力轿车电气系统冷却散热专用模块;
        4. 第四散热模块:高温的制冷剂冷却模块,按小型发动机性能进行了优化匹配;
        5. 最后是一个有两个风扇的、由无刷电机驱动的风扇模块,冷却模块密封性能良好的边框保证了气流由这两个风扇排出。
        在混合动力轿车中,这样一套冷却模块大约只有锂离子蓄电池成本的10%。约200欧元。例如Behr公司为梅赛德斯 S400 BlueHybrid轿车研发生产的、现在为他们供货的冷却模块就是这种类型的冷却模块。在纯电力驱动的轿车中,冷却模块的价格则要相对高一些。尽管贝洱公司的董事长Markus Flick博士指出:纯动力驱动轿车的蓄电池价格降低了5%左右。
        在蓄电池价格大约15 000欧元的情况下,蓄电池冷却系统的费用约1 000欧元。而Flick博士估计:随着经验的积累和丰富,第二代、第三代冷却系统的费用则会降低30%左右。
        贝洱公司领导人Markus Flick博士谈电力驱动轿车空调系统管理的要求
        AI: Flick博士,不仅仅是混合动力轿车的蓄电池冷却循环系统、也包括电力驱动轿车的蓄电池冷却循环系统的价格若达到500欧元的话,这将是一笔不小的开支。您将怎样降低这一费用呢?
        Flick博士:您所说的价格有点高。500欧元的价格中包括了整个轿车的热能管理,也就是说包括了发动机的冷却系统在内。单就蓄电池冷却系统来讲,我们认为其价格大约为整个蓄电池的10%左右。这一价格估算仅适用于第一代混合动力轿车和电力驱动轿车。其结果是:我们的设计留有了较大的空间余量,以保证车辆在任何情况下的安全可靠性。
        例如在气温很高的某天、汽车又偏偏遇上了爬陡坡。我们目前的余量就是为这种情况考虑的。在第二代、第三代轿车中,这些安全余量就会相应的减小。我们保证:与第一代相比较,新一代的价格将会降低30%左右。例如,我们可以减少冷却系统中的一些部件。
        AI:在电力驱动的轿车中没有发动机冷却散热系统。在PTC加热装置旁又有一个为氢燃料电池加热的装置,这种情况您可以理解吗?
        Flick博士:所有电气加热措施都要付出能源的、都有一定范围的。也就是说:在电力驱动的轿车中要仔细的把每一种可用能源都搜集起来,加以利用,使车辆尽可能的不因冷却或者加热而影响车辆的行驶距离。您所说的多一个辅助加热装置的情况我是无法理解的。
        AI:若干PTC加热器能够持续的从汽车电网中获取3kW的电力使得电力驱动车辆的行驶距离缩短一半也不行吗?
        Flick博士:应该避免的是持续的加热。举一个简单的例子:如果您晚上为汽车充电,同时也对车辆进行预热;那么第二天白天您就不必把车辆从–20℃升温到+20℃了。这样一来就能够节省相当多的能源。肯定的,这种聪明的使用方法会用到混合动力轿车中的。
        AI:2008年时宝马公司向世人展示了热偶发电器,用它来把发动机的热能转换为电能。这种热偶发电器在Behr公司的产品中有什么作用?
        Flick博士:这是一个非常重要的东西,是我们承受了很大的压力推出来的创新产品。因为有些问题还需要进一步的搞清楚,因此大批量生产使用的日期还没有确定下来。
        AI:目前热偶发电器处在何种研发阶段?有哪些问题需要解决呢?
        Flick博士:正处在一个过渡期,处在从基本理论的研究到产品前期研发的过渡阶段。
        需要解决的问题太多了。我们必须找到能够发挥热电效应、能够在恶劣环境中工作、使用的陶瓷材料。然后就是它与优质钢的连接技术问题。最后还有正确的热能管理问题,也就是运行和冷却战略问题。
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