1. Απαιτήσεις Θερμικής Διαχείρισης Ηλεκτρικών Οχημάτων (HVCH)
Ο χώρος επιβατών είναι ο περιβαλλοντικός χώρος όπου ζει ο οδηγός ενώ το όχημα βρίσκεται σε λειτουργία. Προκειμένου να διασφαλιστεί ένα άνετο περιβάλλον οδήγησης για τον οδηγό, η θερμική διαχείριση του χώρου επιβατών πρέπει να ελέγχει τη θερμοκρασία, την υγρασία και τη θερμοκρασία παροχής αέρα του εσωτερικού περιβάλλοντος του οχήματος. Οι απαιτήσεις θερμικής διαχείρισης του χώρου επιβατών υπό διαφορετικές συνθήκες παρουσιάζονται στον Πίνακα 1.
Ο έλεγχος της θερμοκρασίας της μπαταρίας ισχύος αποτελεί σημαντική προϋπόθεση για την εξασφάλιση της αποτελεσματικής και ασφαλούς λειτουργίας των ηλεκτρικών οχημάτων. Όταν η θερμοκρασία είναι πολύ υψηλή, θα προκληθεί διαρροή υγρού και αυτανάφλεξη, γεγονός που θα επηρεάσει την ασφάλεια οδήγησης. Όταν η θερμοκρασία είναι πολύ χαμηλή, η χωρητικότητα φόρτισης και εκφόρτισης της μπαταρίας θα μειωθεί σε κάποιο βαθμό. Λόγω της υψηλής ενεργειακής πυκνότητας και του μικρού βάρους τους, οι μπαταρίες λιθίου έχουν γίνει οι πιο ευρέως χρησιμοποιούμενες μπαταρίες ισχύος για ηλεκτρικά οχήματα. Οι απαιτήσεις ελέγχου θερμοκρασίας των μπαταριών λιθίου και το θερμικό φορτίο της μπαταρίας υπό διαφορετικές συνθήκες, όπως εκτιμώνται σύμφωνα με τη βιβλιογραφία, παρουσιάζονται στον Πίνακα 2. Με τη σταδιακή αύξηση της ενεργειακής πυκνότητας των μπαταριών ισχύος, την επέκταση του εύρους θερμοκρασίας του εργασιακού περιβάλλοντος και την αύξηση των γρήγορων ταχυτήτων φόρτισης, η σημασία του ελέγχου της θερμοκρασίας της μπαταρίας ισχύος στο σύστημα θερμικής διαχείρισης έχει γίνει πιο σημαντική, όχι μόνο για την κάλυψη διαφορετικών συνθηκών οδικής κυκλοφορίας και διαφορετικών τρόπων φόρτισης και εκφόρτισης. Το φορτίο ελέγχου θερμοκρασίας αλλάζει υπό τις συνθήκες εργασίας του οχήματος, η ομοιομορφία του πεδίου θερμοκρασίας μεταξύ των πακέτων μπαταριών και η πρόληψη και ο έλεγχος της θερμικής διαφυγής πρέπει επίσης να πληρούν όλες τις απαιτήσεις ελέγχου θερμοκρασίας υπό διαφορετικές περιβαλλοντικές συνθήκες, όπως περιοχές με έντονο κρύο, υψηλή θερμότητα και υψηλή υγρασία, καθώς και περιοχές με ζεστό καλοκαίρι και κρύο χειμώνα. ανάγκη.
2. Η θέρμανση PTC πρώτου σταδίου
Στο αρχικό στάδιο της βιομηχανοποίησης των ηλεκτρικών οχημάτων, η βασική τεχνολογία βασίζεται βασικά στην αντικατάσταση μπαταριών, κινητήρων και άλλων συστημάτων ισχύος, με βάση σταδιακές βελτιώσεις. Το κλιματιστικό ενός αμιγώς ηλεκτρικού οχήματος και το κλιματιστικό ενός οχήματος καυσίμου πραγματοποιούν και τα δύο τη λειτουργία ψύξης μέσω του κύκλου συμπίεσης ατμών. Η διαφορά μεταξύ των δύο είναι ότι ο συμπιεστής κλιματισμού του οχήματος καυσίμου κινείται έμμεσα από τον κινητήρα μέσω του ιμάντα, ενώ το αμιγώς ηλεκτρικό όχημα χρησιμοποιεί απευθείας τον ηλεκτρικό συμπιεστή κίνησης για να κινήσει τον κύκλο ψύξης. Όταν τα οχήματα καυσίμου θερμαίνονται το χειμώνα, η απορριπτόμενη θερμότητα του κινητήρα χρησιμοποιείται απευθείας για τη θέρμανση του χώρου επιβατών χωρίς πρόσθετη πηγή θερμότητας. Ωστόσο, η απορριπτόμενη θερμότητα του κινητήρα των αμιγώς ηλεκτρικών οχημάτων δεν μπορεί να καλύψει τις ανάγκες θέρμανσης το χειμώνα. Επομένως, η θέρμανση το χειμώνα είναι ένα πρόβλημα που πρέπει να λύσουν τα αμιγώς ηλεκτρικά οχήματα. . Ο θερμαντήρας θετικού συντελεστή θερμοκρασίας (θετικός συντελεστής θερμοκρασίας, PTC) αποτελείται από κεραμικό θερμαντικό στοιχείο PTC και σωλήνα αλουμινίου (Θερμαντήρας ψυκτικού PTC/Θερμαντήρας αέρα PTC), το οποίο έχει τα πλεονεκτήματα της μικρής θερμικής αντίστασης και της υψηλής απόδοσης μεταφοράς θερμότητας και χρησιμοποιείται στη βάση του αμαξώματος των οχημάτων καυσίμου. Επομένως, τα πρώτα ηλεκτρικά οχήματα χρησιμοποιούσαν ψύξη με κύκλο ψύξης με συμπίεση ατμών και θέρμανση PTC για να επιτύχουν θερμική διαχείριση του χώρου επιβατών.
2.1 Εφαρμογή της τεχνολογίας αντλίας θερμότητας στο δεύτερο στάδιο
Στην πραγματική χρήση, τα ηλεκτρικά οχήματα έχουν υψηλή ζήτηση για κατανάλωση ενέργειας θέρμανσης τον χειμώνα. Από θερμοδυναμικής άποψης, ο συντελεστής απόδοσης (COP) της θέρμανσης PTC είναι πάντα μικρότερος από 1, γεγονός που καθιστά την κατανάλωση ενέργειας της θέρμανσης PTC υψηλή και τον ρυθμό αξιοποίησης ενέργειας χαμηλό, γεγονός που περιορίζει σοβαρά την χιλιομετρική απόδοση των ηλεκτρικών οχημάτων. Η τεχνολογία αντλίας θερμότητας χρησιμοποιεί τον κύκλο συμπίεσης ατμών για την αξιοποίηση θερμότητας χαμηλής ποιότητας στο περιβάλλον, και ο θεωρητικός συντελεστής απόδοσης (COP) κατά τη θέρμανση είναι μεγαλύτερος από 1. Επομένως, η χρήση ενός συστήματος αντλίας θερμότητας αντί για PTC μπορεί να αυξήσει την αυτονομία πλεύσης των ηλεκτρικών οχημάτων υπό συνθήκες θέρμανσης. Με την περαιτέρω βελτίωση της χωρητικότητας και της ισχύος της μπαταρίας, το θερμικό φορτίο κατά τη λειτουργία της μπαταρίας αυξάνεται επίσης σταδιακά. Η παραδοσιακή δομή ψύξης με αέρα δεν μπορεί να καλύψει τις απαιτήσεις ελέγχου θερμοκρασίας της μπαταρίας. Επομένως, η υγρή ψύξη έχει γίνει η κύρια μέθοδος ελέγχου της θερμοκρασίας της μπαταρίας. Επιπλέον, δεδομένου ότι η άνετη θερμοκρασία που απαιτείται από το ανθρώπινο σώμα είναι παρόμοια με τη θερμοκρασία στην οποία λειτουργεί κανονικά η μπαταρία, οι απαιτήσεις ψύξης του χώρου επιβατών και της μπαταρίας μπορούν να καλυφθούν συνδέοντας παράλληλα εναλλάκτες θερμότητας στο σύστημα αντλίας θερμότητας του χώρου επιβατών. Η θερμότητα της μπαταρίας ισχύος απομακρύνεται έμμεσα από τον εναλλάκτη θερμότητας και τη δευτερεύουσα ψύξη, και ο βαθμός ενσωμάτωσης του συστήματος θερμικής διαχείρισης του ηλεκτρικού οχήματος έχει βελτιωθεί. Παρόλο που ο βαθμός ενσωμάτωσης έχει βελτιωθεί, το σύστημα θερμικής διαχείρισης σε αυτό το στάδιο ενσωματώνει απλώς την ψύξη της μπαταρίας και του χώρου επιβατών, και η απορριπτόμενη θερμότητα της μπαταρίας και του κινητήρα δεν έχει αξιοποιηθεί αποτελεσματικά.
Ώρα δημοσίευσης: 04 Απριλίου 2023
