1. Вимоги до терморегуляції електромобілів (ХВЧ)
Пасажирський салон – це простір, де перебуває водій під час руху транспортного засобу. Для забезпечення комфортних умов керування для водія, система терморегуляції салону повинна контролювати температуру, вологість та температуру повітря, що подається в салон автомобіля. Вимоги до терморегуляції салону за різних умов наведено в таблиці 1.
Контроль температури акумуляторної батареї є важливою передумовою для забезпечення ефективної та безпечної експлуатації електромобілів. Коли температура занадто висока, це спричиняє витік рідини та самозаймання, що впливає на безпеку водіння; коли температура занадто низька, ємність заряду та розряду акумулятора певною мірою знижується. Завдяки високій щільності енергії та малій вазі, літієві акумулятори стали найпоширенішими акумуляторами для електромобілів. Вимоги до контролю температури літієвих акумуляторів та теплове навантаження акумулятора за різних умов, оцінені згідно з літературою, наведені в таблиці 2. Зі збільшенням щільності енергії акумуляторних батарей, розширенням температурного діапазону робочого середовища та збільшенням швидкості заряджання, важливість контролю температури акумуляторної батареї в системі теплового управління стає все більш помітною, не лише для задоволення різних дорожніх умов та різних режимів заряджання та розряджання. Зміна температурного навантаження залежно від умов роботи транспортного засобу, рівномірність температурного поля між акумуляторними блоками та запобігання та контроль теплового витоку також повинні відповідати всім вимогам до контролю температури за різних умов навколишнього середовища, таких як сильний холод, зони з високою температурою та високою вологістю, а також спекотне літо та холодна зима.
2. Перший етап нагрівання PTC
На початковому етапі індустріалізації електромобілів основна технологія базується на заміні акумуляторів, двигунів та інших енергетичних систем шляхом поступового вдосконалення. Кондиціонери повністю електричних автомобілів та кондиціонери паливних автомобілів реалізують функцію охолодження за допомогою циклу стиснення пари. Різниця між ними полягає в тому, що компресор кондиціонера паливного автомобіля опосередковано приводиться в дію двигуном через ремінь, тоді як повністю електричний автомобіль безпосередньо використовує компресор електричного приводу для керування циклом охолодження. Коли паливні автомобілі обігріваються взимку, відпрацьоване тепло двигуна безпосередньо використовується для обігріву салону без додаткового джерела тепла. Однак відпрацьоване тепло двигуна повністю електричних автомобілів не може задовольнити потреби зимового опалення. Тому зимове опалення є проблемою, яку необхідно вирішити для повністю електричних автомобілів. . Обігрівач з позитивним температурним коефіцієнтом (позитивний температурний коефіцієнт, PTC) складається з керамічного нагрівального елемента PTC та алюмінієвої трубки (Підігрівач охолоджувальної рідини PTC/Повітряний нагрівач PTC), який має переваги малого термічного опору та високої ефективності теплопередачі, і використовується в основі кузова паливних транспортних засобів. Тому ранні електромобілі використовували парокомпресійний холодильний цикл плюс PTC-опалення для досягнення теплового управління пасажирським салоном.
2.1 Застосування технології теплових насосів на другому етапі
У реальних умовах експлуатації електромобілі мають високі потреби в енергії для опалення взимку. З термодинамічної точки зору, коефіцієнт перетворення енергії (COP) системи опалення PTC завжди менший за 1, що робить споживання енергії PTC високою, а коефіцієнт використання енергії низьким, що серйозно обмежує пробіг електромобілів. Технологія теплового насоса використовує цикл стиснення пари для використання низькопотенційного тепла навколишнього середовища, а теоретичний COP під час опалення перевищує 1. Тому використання системи теплового насоса замість PTC може збільшити запас ходу електромобілів в умовах опалення. З подальшим збільшенням ємності та потужності акумуляторної батареї теплове навантаження під час роботи акумуляторної батареї також поступово зростає. Традиційна структура повітряного охолодження не може задовольнити вимоги до контролю температури акумуляторної батареї. Тому рідинне охолодження стало основним методом контролю температури акумуляторної батареї. Більше того, оскільки комфортна температура, необхідна людському тілу, подібна до температури, за якої нормально працює акумуляторна батарея, потреби в охолодженні салону та акумуляторної батареї можна задовольнити, з'єднавши теплообмінники паралельно в системі теплового насоса салону. Тепло акумуляторної батареї опосередковано відводиться теплообмінником та вторинним охолодженням, що покращило ступінь інтеграції системи терморегуляції електромобіля. Хоча ступінь інтеграції покращився, система терморегуляції на цьому етапі лише інтегрує охолодження акумулятора та салону, а відпрацьоване тепло акумулятора та двигуна не використовується ефективно.
Час публікації: 04 квітня 2023 р.
