مدیریت جامع حرارتی برای وسایل نقلیه الکتریکی
با محبوبیت مداوم خودروهای برقی، به منظور حل مسائل مربوط به محدوده کروز و ایمنی حرارتی خودروهای برقی در زمستان و تابستان، مدیریت حرارتی خودروهای برقی مورد نیاز است. مدیریت حرارتی در وسایل نقلیه الکتریکی عمدتا به مدیریت حرارتی سیستم موتور، مدیریت حرارتی سیستم باتری و مدیریت حرارتی سیستم تهویه مطبوع تقسیم میشود. این سه سیستم منابع اصلی گرمای تولید شده توسط وسایل نقلیه الکتریکی هستند. در خودروهای الکتریکی قبلی، مدیریت حرارتی سه سیستم اصلی معمولاً مستقل بود، فاقد مدیریت یکپارچه گرمای کل وسیله نقلیه، و راندمان مدیریت حرارتی پایین بود. در نسل جدید خودروهای الکتریکی، مدیریت یکپارچه گرمای کل خودرو از ابتدای طراحی انجام میشود و گرمای تولید شده توسط سه سیستم اصلی به طور یکنواخت مدیریت میشود و در نتیجه راندمان مدیریت حرارتی کل خودرو را تا حد زیادی بهبود میبخشد. وسیله نقلیه و کاهش تاثیر دما بر روی خودرو. تاثیر بر عملکرد خودروهای الکتریکی
سیستم محرک موتور یک وسیله نقلیه الکتریکی، انرژی الکتریکی موجود در باتری را به انرژی مکانیکی تبدیل می کند تا قدرت حرکت وسیله نقلیه را تامین کند. در حین کار موتور، مقداری انرژی به صورت انرژی گرمایی مانند تلفات هسته، تلفات سیم پیچ و تلفات مکانیکی از دست می رود. هنگامی که سیستم باتری برق، انرژی الکتریکی را برای خودرو فراهم می کند، بسته باتری به دلیل تخلیه مداوم مقداری گرما آزاد می کند. تجمع مداوم گرما باعث افزایش دمای بسته باتری می شود. در سیستم تهویه مطبوع خودروهای برقی منابع زیادی برای بارهای گرمایشی و سرمایشی وجود دارد، مانند گرمای ساطع شده توسط افراد داخل خودرو، گرمای وارد شده به کابین از محیط خارجی از طریق ساختار بدنه، گرمای وارد شده به داخل کابین. از طریق سیستم موتور و سیستم باتری نیرو و گرمای ورودی به کابین از طریق سیستم تهویه خودرو. هنگام مطالعه سیستم مدیریت حرارتی وسایل نقلیه الکتریکی، باید بر روی منابع گرمای داخل خودرو و مقدار کل گرمای داخل خودرو تمرکز کنیم تا مدیریت حرارت هدفمند را اتخاذ کنیم.
1. مدیریت حرارتی باتری قدرت
مدیریت حرارتی باتری های قدرت عمدتاً مسئول خنک کردن بسته باتری در دمای بالا یا گرم کردن بسته باتری در دمای پایین است. سیستم های مدیریت حرارتی باتری سنتی عمدتاً به هوا یا رسانه مایع برای سرمایش و گرمایش متکی هستند. با این حال، سیستم مدیریت حرارتی با استفاده از رسانههای هوا عملکرد انتقال حرارت ضعیفی دارد و نمیتواند با اتلاف گرما و نیازهای گرمایش بستههای باتری با چیدمان متراکم فعلی سازگار شود، در حالی که سیستم مدیریت حرارتی با استفاده از رسانه مایع بسیار پیچیده است، یعنی اضافه میکند. جرم اضافی، و همچنین مشکلات وجود دارد خطر نشت مایع. بنابراین، سیستم مدیریت حرارتی باتری محیط مایع نیز برای مدیریت حرارتی باتری وسایل نقلیه الکتریکی فعلی مناسب نیست. در حال حاضر، سیستم مدیریت حرارتی باتری وسایل نقلیه الکتریکی عمدتاً از یک روش مدیریت حرارتی مرکب استفاده میکند که از انواع مواد رسانای حرارتی به عنوان رسانه استفاده میکند، مانند محیط متخلخل، مواد تغییر فاز، نانومواد، بالههای فلزی و سایر مواد رسانای حرارتی ترکیبی. با رسانه هوا یا محیط مایع. علاوه بر این، یک سیستم مدیریت حرارتی مرکب متشکل از عناصر انتقال حرارت با راندمان بالا متشکل از لولههای حرارتی ترکیب شده با هوا، مایع و مواد تغییر فاز نیز تمرکز تحقیقات در زمینه مدیریت حرارتی باتری است.
2. مدیریت حرارتی محفظه مسافر
سیستم تهویه مطبوع وسیله نقلیه الکتریکی عمدتاً مسئول مدیریت حرارتی محفظه سرنشینان وسیله نقلیه است، در نتیجه یک محیط رانندگی و سواری راحت برای راننده و سرنشینان فراهم می کند و در نتیجه رانندگی ایمن راننده را تضمین می کند. سیستم تهویه مطبوع فعلی که عمدتاً در وسایل نقلیه الکتریکی استفاده می شود، ترکیبی از تهویه مطبوع تک خنک کننده فشرده و بخاری های برقی است. این سیستم تهویه مطبوع دارای تکنولوژی بالغ است و تفاوت چندانی با خودروهای سوختی ندارد. با این حال، بخاری برقی از انرژی الکتریکی موجود در باتری برق استفاده میکند و در نتیجه انرژی خروجی اضافی از باتری برق ایجاد میکند و محدوده حرکت خودروی الکتریکی را کاهش میدهد. بنابراین، تمرکز تحقیق فعلی بر روی سیستمهای تهویه مطبوع خودروهای الکتریکی، جایگزینی تجهیزات گرمایشی در سیستمهای تهویه مطبوع سنتی با سیستمهای تهویه مطبوع پمپ حرارتی است. در عین حال، سیستم های تهویه مطبوع پمپ حرارتی نیز باید بر مشکلات عملی مانند کاهش راندمان پمپ حرارتی و تشکیل یخبندان در زمستان غلبه کنند. به همین دلیل، مردم شروع به تمرکز بر روی فناوری گرمایش کمکی و فناوری بازیابی گرمای هدر رفته برای بهبود کارایی سیستمهای تهویه مطبوع پمپ حرارتی در محیطهای سرد کردهاند. علاوه بر این، مبردهای کلروفلوئوروکربن به تدریج از دامنه کاربرد مبردها در سیستم های تهویه مطبوع خودروهای الکتریکی خارج شده اند تا اثر حفاظت از محیط زیست خودروهای الکتریکی جدید را بیشتر کنند.
3. مدیریت حرارتی سیستم محرک موتور
موتور در حین کار گرمای زیادی تولید می کند. بنابراین، مدیریت حرارتی موتور عمدتاً مسئول خنک کردن موتور محرک است. محیط خنک کننده مورد استفاده در سیستم مدیریت حرارتی موتور عمدتاً خنک کننده هوا یا خنک کننده مایع است. خنک کننده هوا گرمای تولید شده توسط موتور را از طریق جریان هوا می گیرد، اما اثر خنک کننده هوا نسبتا ضعیف است و باعث تلفات تهویه موتور می شود که تأثیر خاصی بر راندمان کاری موتور محرک دارد. نوع خنک کننده مایع اثر خنک کنندگی بهتری دارد و می تواند به سرعت گرمای آزاد شده توسط موتور را از بین ببرد و در نتیجه یک محیط کاری طولانی مدت با دمای مناسب برای موتور ایجاد کند. به منظور بهبود بیشتر راندمان سیستم های مدیریت حرارتی موتور خنک کننده مایع، مردم بر طراحی بهینه کانال های جریان خنک کننده و انتخاب مایع خنک کننده تمرکز می کنند.