מהות ניהול התרמי היא כיצד מיזוג אוויר פועל: "זרימת חום וחילופי חום"
ניהול התרמי של רכבי אנרגיה חדשים עולה בקנה אחד עם עקרון העבודה של מזגנים ביתיים. שניהם משתמשים בעקרון "מחזור קרנו הפוך" כדי לשנות את צורת נוזל הקירור באמצעות עבודת המדחס, ובכך להחליף חום בין האוויר למקרר כדי להשיג קירור וחימום. מהות ניהול התרמי הוא "זרימת חום וחילופי חום". ניהול התרמי של רכבי אנרגיה חדשים עולה בקנה אחד עם עקרון העבודה של מזגנים ביתיים. שניהם משתמשים בעקרון "מחזור קרנו הפוך" כדי לשנות את צורת נוזל הקירור באמצעות עבודת המדחס, ובכך להחליף חום בין האוויר למקרר כדי להשיג קירור וחימום. הוא מחולק בעיקר לשלושה מעגלים: 1) מעגל מנוע: בעיקר לפיזור חום; 2) מעגל סוללה: דורש התאמת טמפרטורה גבוהה, הדורש גם חום וגם קירור; 3) מעגל תא הטייס: דורש גם חום וגם קירור (המקביל לקירור וחימום של מיזוג אוויר). ניתן להבין את שיטת העבודה שלו בפשטות כהבטחה שרכיבי כל מעגל יגיעו לטמפרטורת העבודה המתאימה. כיוון השדרוג הוא ששלושת המעגלים מחוברים בטור ובמקביל זה לזה כדי לממש את השזירה והניצול של קור וחום. לדוגמה, מזגן הרכב מעביר את הקירור/חום הנוצר לתא הנוסעים, שהוא "מעגל מיזוג האוויר" לניהול תרמי; דוגמה לכיוון השדרוג: לאחר שמעגל מיזוג האוויר ומעגל הסוללה מחוברים בטור/במקביל, מעגל מיזוג האוויר מספק למעגל הסוללה קירור/חימום הוא "פתרון ניהול תרמי" יעיל (חיסכון בחלקי מעגל הסוללה/שימוש יעיל באנרגיה). מהות הניהול התרמי היא לנהל את זרימת החום, כך שהחום יזרום למקום שבו "הוא" נחוץ; וניהול התרמי הטוב ביותר הוא "חיסכון באנרגיה ויעיל" כדי לממש את הזרימה וחילופי החום.
הטכנולוגיה להשגת תהליך זה מגיעה ממקררי מיזוג אוויר. הקירור/חימום של מקררי מיזוג אוויר מושג באמצעות עקרון "מחזור קרנו הפוך". במילים פשוטות, נוזל הקירור נדחס על ידי המדחס כדי להתחמם, ולאחר מכן נוזל הקירור המחומם עובר דרך המעבה ומשחרר את החום לסביבה החיצונית. בתהליך, נוזל הקירור האקסותרמי חוזר לטמפרטורה רגילה ונכנס למאייד כדי להתרחב ולהפחית עוד יותר את הטמפרטורה, ולאחר מכן חוזר למדחס כדי להתחיל את המחזור הבא כדי לממש חילופי חום באוויר, ושסתום ההתפשטות והמדחס הם החלקים הקריטיים ביותר בתהליך זה. ניהול תרמי של רכב מבוסס על עיקרון זה כדי להשיג ניהול תרמי של רכב על ידי החלפת חום או קור ממעגל מיזוג האוויר למעגלים אחרים.
לרכבי אנרגיה חדשים מוקדמים היו מעגלי ניהול תרמי עצמאיים ויעילות נמוכה. שלושת המעגלים (מזגן, סוללה ומנוע) של מערכת ניהול התרמי המוקדמת פעלו באופן עצמאי, כלומר, מעגל המזגן היה אחראי רק על קירור וחימום תא הטייס; מעגל הסוללה היה אחראי רק על בקרת הטמפרטורה של הסוללה; ומעגל המנוע היה אחראי רק על קירור המנוע. מודל עצמאי זה גורם לבעיות כגון עצמאות הדדית בין רכיבים ויעילות ניצול אנרגיה נמוכה. הביטויים הישירים ביותר ברכבי אנרגיה חדשים הם בעיות כגון מעגלי ניהול תרמי מורכבים, חיי סוללה נמוכים ומשקל גוף מוגבר. לכן, נתיב הפיתוח של ניהול תרמי הוא לגרום לשלושת המעגלים של סוללה, מנוע ומזגן לשתף פעולה זה עם זה ככל האפשר, ולהבין את יכולת הפעולה ההדדית של חלקים ואנרגיה ככל האפשר כדי להשיג נפח רכיבים קטן יותר, משקל קל יותר וחיי סוללה ארוכים יותר.
2. פיתוח ניהול תרמי הוא תהליך של שילוב רכיבים וניצול יעיל של אנרגיה
סקירת היסטוריית הפיתוח של ניהול תרמי של שלושת הדורות של כלי רכב חדשים לאנרגיה, והשסתום הרב-כיווני הוא מרכיב הכרחי לשדרוגי ניהול תרמי.
פיתוח ניהול תרמי הוא תהליך של שילוב רכיבים ויעילות ניצול אנרגיה. באמצעות ההשוואה הקצרה לעיל, ניתן לגלות כי בהשוואה למערכת המתקדמת ביותר הנוכחית, למערכת ניהול התרמי הראשונית יש בעיקר סינרגיה רבה יותר בין המעגלים, על מנת להשיג שיתוף רכיבים וניצול הדדי של אנרגיה. אנו בוחנים את התפתחות ניהול התרמי מנקודת מבטם של משקיעים. איננו צריכים להבין את עקרונות העבודה של כל הרכיבים, אך הבנה ברורה של אופן פעולתם של כל מעגל והיסטוריית האבולוציה של מעגלי ניהול תרמי יאפשרו לנו לחזות בצורה ברורה יותר. לקבוע את כיוון הפיתוח העתידי של מעגלי ניהול תרמי, ואת השינויים המתאימים בערך הרכיבים. לכן, להלן נסקור בקצרה את היסטוריית האבולוציה של מערכות ניהול תרמי כדי שנוכל לגלות יחד הזדמנויות השקעה עתידיות.
ניהול התרמי של כלי רכב המונעים באנרגיה חדשה בנוי בדרך כלל משלושה מעגלים. 1) מעגל מיזוג אוויר: המעגל הפונקציונלי הוא גם המעגל בעל הערך הגבוה ביותר בניהול תרמי. תפקידו העיקרי הוא להתאים את טמפרטורת תא הנוסעים ולתאם עם מעגלים אחרים במקביל. הוא בדרך כלל מספק חום באמצעות עקרון PTC (מחמם נוזל קירור PTC/מחמם אוויר PTC) או משאבת חום ומספקת קירור באמצעות עקרון מיזוג האוויר; 2) מעגל סוללה: משמש בעיקר לשליטה בטמפרטורת העבודה של הסוללה כך שהסוללה תמיד שומרת על טמפרטורת העבודה הטובה ביותר, ולכן מעגל זה זקוק לחום וקירור בו זמנית בהתאם למצבים שונים; 3) מעגל מנוע: המנוע ייצר חום כשהוא פועל, וטווח טמפרטורות ההפעלה שלו רחב. לכן המעגל דורש רק דרישת קירור. אנו צופים בהתפתחות של שילוב המערכת והיעילות על ידי השוואת השינויים בניהול התרמי של הדגמים העיקריים של טסלה, דגם S למודל Y. בסך הכל, מערכת ניהול התרמי מהדור הראשון: הסוללה מקוררת באוויר או בנוזל, המזגן מחומם על ידי PTC, ומערכת ההנעה החשמלית מקוררת בנוזל. שלושת המעגלים נשמרים בעיקרון במקביל ופועלים באופן עצמאי זה מזה; מערכת ניהול התרמי מהדור השני: קירור נוזלי של הסוללה, חימום PTC, קירור נוזלי של בקרה חשמלית של המנוע, שימוש בניצול חום פסולת של המנוע החשמלי, העמקת החיבור הטורי בין מערכות, שילוב רכיבים; מערכת ניהול תרמי מהדור השלישי: חימום מיזוג אוויר באמצעות משאבת חום, חימום דוכן מנוע. יישום הטכנולוגיה מעמיק, המערכות מחוברות בטור, והמעגל מורכב ומשולב עוד יותר. אנו מאמינים כי מהות פיתוח ניהול התרמי של כלי רכב חדשים לאנרגיה היא: מבוסס על זרימת חום וחילופי חום של טכנולוגיית מיזוג אוויר, כדי 1) למנוע נזק תרמי; 2) לשפר את יעילות האנרגיה; 3) לעשות שימוש חוזר בחלקים כדי להשיג הפחתת נפח ומשקל.
זמן פרסום: 12 במאי 2023
