1. Изисквания за управление на температурата на електрическите превозни средства (ХВЧ)
Купето на автомобила е пространството, в което водачът живее, докато превозното средство е в движение. За да се осигури комфортна среда за шофиране за водача, топлинното управление на купето трябва да контролира температурата, влажността и температурата на подавания въздух във вътрешността на превозното средство. Изискванията за топлинно управление на купето при различни условия са показани в Таблица 1.
Контролът на температурата на батериите е важна предпоставка за осигуряване на ефективна и безопасна работа на електрическите превозни средства. Когато температурата е твърде висока, това ще доведе до изтичане на течност и спонтанно запалване, което ще повлияе на безопасността на шофиране; когато температурата е твърде ниска, капацитетът на зареждане и разреждане на батерията ще бъде намален до известна степен. Поради високата си енергийна плътност и лекото си тегло, литиевите батерии са се превърнали в най-широко използваните батерии за електрически превозни средства. Изискванията за контрол на температурата на литиевите батерии и топлинното натоварване на батерията при различни условия, оценени според литературата, са показани в Таблица 2. С постепенното увеличаване на енергийната плътност на батериите, разширяването на температурния диапазон на работната среда и увеличаването на скоростта на бързо зареждане, значението на контрола на температурата на батериите в системата за управление на температурата става все по-голямо, не само за да се отговори на различните пътни условия и различните режими на зареждане и разреждане. Контролът на температурата на натоварването се променя в зависимост от работните условия на превозното средство, равномерността на температурното поле между батериите и предотвратяването и контролът на термичното претоварване също трябва да отговарят на всички изисквания за контрол на температурата при различни условия на околната среда, като например силен студ, зони с висока топлина и висока влажност, както и горещи летни и студени зимни райони.
2. Първият етап на PTC нагряване
В началния етап на индустриализацията на електрическите превозни средства, основната технология е базирана основно на подмяната на батерии, двигатели и други енергийни системи, базирани на постепенни подобрения. Климатиците на чисто електрически превозни средства и климатиците на превозни средства, работещи с гориво, реализират охлаждащата функция чрез цикъла на компресия на парите. Разликата между двата е, че компресорът на климатика на превозното средство, работещо с гориво, се задвижва индиректно от двигателя чрез ремък, докато чисто електрическите превозни средства използват директно електрическия компресор за задвижване на хладилния цикъл. Когато превозните средства, работещи с гориво, се отопляват през зимата, отпадната топлина от двигателя се използва директно за отопление на купето без допълнителен източник на топлина. Отпадната топлина от двигателя на чисто електрическите превозни средства обаче не може да задоволи нуждите от зимно отопление. Следователно, зимното отопление е проблем, който чисто електрическите превозни средства трябва да решат. Нагревателят с положителен температурен коефициент (PTC) е съставен от керамичен нагревателен елемент PTC и алуминиева тръба (PTC нагревател на охлаждащата течност/PTC нагревател за въздух), който има предимствата на малко термично съпротивление и висока ефективност на топлопреминаване и се използва в основата на каросерията на превозни средства, работещи с гориво. Следователно, ранните електрически превозни средства използваха цикъл на компресионно охлаждане с пара плюс PTC отопление, за да постигнат топлинно управление на купето.
2.1 Приложение на термопомпена технология във втория етап
В реална употреба, електрическите превозни средства имат високо потребление на енергия за отопление през зимата. От термодинамична гледна точка, COP на PTC отоплението винаги е по-малък от 1, което прави консумацията на енергия на PTC отопление висока, а коефициентът на използване на енергия е нисък, което сериозно ограничава пробега на електрическите превозни средства. Технологията на термопомпата използва цикъл на компресия на парите, за да използва нискокачествена топлина от околната среда, а теоретичният COP по време на отопление е по-голям от 1. Следователно, използването на термопомпена система вместо PTC може да увеличи пробега на електрическите превозни средства при условия на отопление. С по-нататъшното подобряване на капацитета и мощността на батерията, топлинното натоварване по време на работата на батерията също постепенно се увеличава. Традиционната структура за въздушно охлаждане не може да отговори на изискванията за контрол на температурата на батерията. Следователно, течното охлаждане се е превърнало в основен метод за контрол на температурата на батерията. Освен това, тъй като комфортната температура, необходима на човешкото тяло, е подобна на температурата, при която батерията работи нормално, изискванията за охлаждане на купето и батерията могат да бъдат задоволени чрез паралелно свързване на топлообменници в термопомпената система на купето. Топлината от батерията се отвежда индиректно от топлообменника и вторичното охлаждане, а степента на интеграция на системата за управление на температурата на електрическото превозно средство е подобрена. Въпреки че степента на интеграция е подобрена, системата за управление на температурата на този етап само интегрира охлаждането на батерията и купето, а отпадната топлина от батерията и двигателя не е ефективно използвана.
Време на публикуване: 04 април 2023 г.
