1. דרישות ניהול תרמי של רכב חשמלי (HVCH)
תא הנוסעים הוא המרחב הסביבתי בו מתגורר הנהג בזמן שהרכב נוסע. על מנת להבטיח סביבת נהיגה נוחה לנהג, ניהול התרמי של תא הנוסעים צריך לשלוט בטמפרטורה, בלחות ובטמפרטורת אספקת האוויר של סביבת פנים הרכב. דרישות ניהול התרמי של תא הנוסעים בתנאים שונים מוצגות בטבלה 1.
בקרת טמפרטורת סוללות החשמל היא תנאי הכרחי להבטחת פעולה יעילה ובטוחה של כלי רכב חשמליים. כאשר הטמפרטורה גבוהה מדי, הדבר יגרום לדליפת נוזלים ולבעירה ספונטנית, אשר יפגעו בבטיחות הנהיגה; כאשר הטמפרטורה נמוכה מדי, קיבולת הטעינה והפריקה של הסוללה תפחת במידה מסוימת. בשל צפיפות האנרגיה הגבוהה ומשקלה הקל, סוללות ליתיום הפכו לסוללות החשמל הנפוצות ביותר עבור כלי רכב חשמליים. דרישות בקרת הטמפרטורה של סוללות ליתיום ועומס החום של הסוללה בתנאים שונים המוערכים על פי הספרות מוצגות בטבלה 2. עם העלייה ההדרגתית בצפיפות האנרגיה של סוללות החשמל, הרחבת טווח הטמפרטורות של סביבת העבודה והעלייה במהירויות הטעינה המהירות, חשיבותה של בקרת טמפרטורת סוללות החשמל במערכת ניהול התרמי הפכה בולטת יותר, לא רק כדי לעמוד בתנאי דרך שונים ובמצבי טעינה ופריקה שונים. עומס בקרת הטמפרטורה משתנה בהתאם לתנאי העבודה של הרכב, אחידות שדה הטמפרטורה בין חבילות הסוללות ומניעה ובקרה של בריחה תרמית צריכים גם לעמוד בכל דרישות בקרת הטמפרטורה בתנאי סביבה שונים כגון אזורים של קור קשה, חום גבוה ולחות גבוהה, ואזורים חמים בקיץ וחורף קרים. צוֹרֶך.
2. חימום PTC בשלב הראשון
בשלב הראשוני של התיעוש של כלי רכב חשמליים, טכנולוגיית הליבה מבוססת בעיקרה על החלפת סוללות, מנועים ומערכות כוח אחרות, המבוססות על שיפורים הדרגתיים. מזגן של כלי רכב חשמליים טהורים ומזגן של כלי רכב המונע בדלק מממשים שניהם את פונקציית הקירור באמצעות מחזור דחיסת אדים. ההבדל בין השניים הוא שמדחס המזגן של כלי רכב המונע בדלק מונע בעקיפין על ידי המנוע דרך הרצועה, בעוד שרכב חשמלי טהור משתמש ישירות במדחס ההנעה החשמלית כדי להניע את מחזור הקירור. כאשר כלי רכב המונעים בדלק מחומם בחורף, חום הבזבוז של המנוע משמש ישירות לחימום תא הנוסעים ללא מקור חום נוסף. עם זאת, חום הבזבוז של המנוע של כלי רכב חשמליים טהורים אינו יכול לענות על צרכי חימום החורף. לכן, חימום חורף הוא בעיה שרכבים חשמליים טהורים צריכים לפתור. . מחמם בעל מקדם טמפרטורה חיובי (מקדם טמפרטורה חיובי, PTC) מורכב מגוף חימום קרמי PTC וצינור אלומיניום (מחמם נוזל קירור PTC/מחמם אוויר PTC), אשר לו יתרונות של התנגדות תרמית קטנה ויעילות העברת חום גבוהה, והוא משמש בבסיס המרכב של כלי רכב המונעים בדלק. לכן, כלי רכב חשמליים מוקדמים השתמשו בקירור מחזורי דחיסת אדים בתוספת חימום PTC כדי להשיג ניהול תרמי של תא הנוסעים.
2.1 יישום טכנולוגיית משאבות חום בשלב השני
בשימוש בפועל, לרכבים חשמליים יש ביקוש גבוה לצריכת אנרגיה לחימום בחורף. מנקודת מבט תרמודינמית, ה-COP של חימום PTC הוא תמיד פחות מ-1, מה שהופך את צריכת החשמל של חימום PTC לגבוהה ואת שיעור ניצול האנרגיה נמוך, מה שמגביל באופן משמעותי את הקילומטראז' של כלי רכב חשמליים. טכנולוגיית משאבות החום משתמשת במחזור דחיסת אדים כדי לנצל חום בדרגה נמוכה בסביבה, וה-COP התיאורטי במהלך החימום גדול מ-1. לכן, שימוש במערכת משאבת חום במקום PTC יכול להגדיל את טווח השיוט של כלי רכב חשמליים בתנאי חימום. עם שיפור נוסף בקיבולת ובהספק של סוללת החשמל, גם העומס התרמי במהלך פעולת סוללת החשמל עולה בהדרגה. מבנה קירור האוויר המסורתי אינו יכול לעמוד בדרישות בקרת הטמפרטורה של סוללת החשמל. לכן, קירור נוזלי הפך לשיטה העיקרית לבקרת טמפרטורת הסוללה. יתר על כן, מכיוון שהטמפרטורה הנוחה הנדרשת לגוף האדם דומה לטמפרטורה שבה סוללת החשמל פועלת כרגיל, ניתן לעמוד בדרישות הקירור של תא הנוסעים וסוללת החשמל על ידי חיבור מחליפי חום במקביל במערכת משאבת החום של תא הנוסעים. החום של סוללת החשמל נלקח בעקיפין על ידי מחליף החום והקירור המשני, ומידת האינטגרציה של מערכת ניהול התרמי של הרכב החשמלי שופרה. למרות שמידת האינטגרציה שופרה, מערכת ניהול התרמי בשלב זה משלבת בפשטות רק את קירור הסוללה ותא הנוסעים, וחום הבזבוז של הסוללה והמנוע לא נוצל ביעילות.
זמן פרסום: 04-04-2023
