למזגני משאבת חום מסורתיים יעילות חימום נמוכה ויכולת חימום לא מספקת בסביבה קרה, דבר המגביל את תרחישי היישום של כלי רכב חשמליים. לכן, פותחה ויושמה סדרה של שיטות לשיפור ביצועי מזגני משאבת חום בתנאי טמפרטורה נמוכים. על ידי הגדלה רציונלית של מעגל חילופי החום המשני, תוך קירור סוללת החשמל ומערכת המנוע, החום הנותר ממוחזר כדי לשפר את קיבולת החימום של כלי רכב חשמליים בתנאי טמפרטורה נמוכים. תוצאות הניסוי מראות כי קיבולת החימום של מזגן משאבת חום עם שחזור חום פסולת משופרת משמעותית בהשוואה למזגן משאבת חום מסורתי. משאבת חום עם שחזור חום פסולת עם דרגת צימוד עמוקה יותר של כל תת-מערכת ניהול תרמי ומערכת ניהול תרמי של רכב עם דרגת אינטגרציה גבוהה יותר משמשות בטסלה מודל Y ובפולקסווגן ID4. CROZZ ודגמים אחרים יושמו (כפי שמוצג מימין). עם זאת, כאשר טמפרטורת הסביבה נמוכה יותר וכמות שחזור חום הפסולת קטנה יותר, שחזור חום פסולת לבדו אינו יכול לענות על הביקוש לקיבולת חימום בסביבות בטמפרטורה נמוכה, ועדיין יש צורך בתנורי PTC כדי לפצות על המחסור בקיבולת חימום במקרים הנ"ל. עם זאת, עם השיפור ההדרגתי ברמת האינטגרציה של ניהול התרמי של הרכב החשמלי, ניתן להגדיל את כמות השבת חום הפסולת על ידי הגדלה סבירה של החום שנוצר על ידי המנוע, ובכך להגדיל את קיבולת החימום ואת ה-COP של מערכת משאבת החום, ולהימנע משימוש ב...תנור קירור PTC/מחמם אוויר PTCתוך הפחתה נוספת של שיעור תפוסת החלל של מערכת ניהול התרמי, היא עונה על דרישת החימום של כלי רכב חשמליים בסביבה בטמפרטורה נמוכה. בנוסף לשחזור וניצול חום פסולת מסוללות ומערכות מנוע, ניצול אוויר חוזר הוא גם דרך להפחית את צריכת האנרגיה של מערכת ניהול התרמי בתנאי טמפרטורה נמוכים. תוצאות המחקר מראות שבסביבה בטמפרטורה נמוכה, אמצעים סבירים לניצול אוויר חוזר יכולים להפחית את קיבולת החימום הנדרשת על ידי כלי רכב חשמליים ב-46% עד 62% תוך הימנעות מערפל וקפאה של החלונות, ויכולים להפחית את צריכת האנרגיה לחימום עד 40%. דנסו יפן פיתחה גם מבנה דו-שכבתי מתאים של אוויר חוזר/אוויר צח, שיכול להפחית את אובדן החום הנגרם על ידי אוורור ב-30% תוך מניעת ערפל. בשלב זה, יכולת ההסתגלות הסביבתית של ניהול תרמי של כלי רכב חשמליים בתנאים קיצוניים משתפרת בהדרגה, והיא מתפתחת לכיוון של שילוב וירוק.
על מנת לשפר עוד יותר את יעילות ניהול התרמי של הסוללה בתנאי הספק גבוהים ולהפחית את מורכבות ניהול התרמי, שיטת בקרת טמפרטורת הסוללה באמצעות קירור ישיר וחימום ישיר, אשר שולחת ישירות את נוזל הקירור לתוך חבילת הסוללה לצורך חילופי חום, היא גם פתרון טכני עכשווי. תצורת ניהול התרמי של חילופי החום הישירים בין חבילת הסוללה לנוזל הקירור מוצגת באיור מימין. טכנולוגיית הקירור הישיר יכולה לשפר את יעילות חילופי החום ואת קצב חילופי החום, להשיג פיזור טמפרטורה אחיד יותר בתוך הסוללה, להפחית את הלולאה המשנית ולהגדיל את שחזור חום הפסולת של המערכת, ובכך לשפר את ביצועי בקרת הטמפרטורה של הסוללה. עם זאת, עקב טכנולוגיית חילופי החום הישירים בין הסוללה לנוזל הקירור, יש צורך להגביר את הקירור והחום באמצעות עבודת מערכת משאבת החום. מצד אחד, בקרת הטמפרטורה של הסוללה מוגבלת על ידי ההתחלה והעצירה של מערכת מיזוג האוויר של משאבת החום, דבר שיש לו השפעה מסוימת על ביצועי לולאת נוזל הקירור. מצד אחד, היא גם מגבילה את השימוש במקורות קירור טבעיים בעונות מעבר, ולכן טכנולוגיה זו עדיין זקוקה למחקר, שיפור והערכת יישום נוספים.
התקדמות המחקר של רכיבים מרכזיים
מערכת ניהול תרמי של רכב חשמלי (HVCH) מורכב ממספר רכיבים, הכוללים בעיקר מדחסים חשמליים, שסתומים אלקטרוניים, מחליפי חום, צינורות שונים ומאגרי נוזלים. ביניהם, המדחס, השסתום האלקטרוני ומחליף החום הם המרכיבים המרכזיים של מערכת משאבות החום. ככל שהביקוש לרכבים חשמליים קלים ממשיך לעלות ומידת האינטגרציה של המערכת ממשיכה להעמיק, רכיבי ניהול התרמי של רכבים חשמליים מתפתחים גם הם לכיוון של קל משקל, משולב ומודולרי. על מנת לשפר את תחולתם של רכבים חשמליים בתנאים קיצוניים, מפותחים ומיושמים בהתאם גם רכיבים שיכולים לפעול כרגיל בתנאים קיצוניים ולעמוד בדרישות ביצועי ניהול התרמי של הרכב.
זמן פרסום: 04-04-2023
