مروری بر سیستم های خنک کننده در خودروهای انرژی نو
I. مروری بر سیستم های خنک کننده
سیستم خنک کننده یک وسیله نقلیه انرژی جدید، که به طور دقیق تر به عنوان یک سیستم مدیریت حرارتی توصیف می شود، وظیفه اصلی این است که اطمینان حاصل کند که اجزای کلیدی مانند باتری، موتور و سیستم کنترل الکترونیکی در محدوده دمایی مطلوب خود عمل می کنند تا ایمنی، عملکرد، طول عمر و محدوده رانندگی خودرو را تضمین کنند.
1. ایمنی: از فرار حرارتی ناشی از گرم شدن بیش از حد باتری برق جلوگیری می کند.
2. عملکرد: اطمینان حاصل می کند که سیستم درایو الکتریکی قدرت خروجی را به دلیل گرمای بیش از حد تحت بارهای زیاد (مانند شتاب سریع و{1}}رانندگی با سرعت بالا) محدود نمی کند.
3. طول عمر: حفظ دمای باتری در محدوده ایده آل (معمولاً حدود 30 درجه) به طور قابل توجهی کاهش ظرفیت باتری را کاهش می دهد.
4. محدوده رانندگی: مدیریت حرارتی کارآمد مصرف انرژی برای گرمایش یا سرمایش را کاهش می دهد و از گرمای اتلاف استفاده منطقی می کند و در نتیجه برد واقعی رانندگی را افزایش می دهد.
II. ترکیب و توابع سیستم مدیریت حرارتی
سیستم مدیریت حرارتی یک وسیله نقلیه انرژی جدید معمولاً از زیرسیستم های زیر تشکیل شده است که با هم ترکیب می شوند:
1. سیستم مدیریت حرارتی باتری برق
این هسته اصلی و چالش برانگیزترین جنبه کل سیستم است.
(1) هدف:برای حفظ دمای بسته باتری یکنواخت و نگه داشتن آن در پنجره عملکرد بهینه خود در یک محیط خارجی از -30 درجه تا 55 درجه.
(2) روش های خنک کننده:
① خنک کننده هوا: ساختار ساده و کم هزینه، اما راندمان خنک کننده کم و یکنواختی دمای ضعیف. عمدتاً در مدل‌های اولیه یا پایین{0} استفاده می‌شود.
② خنک کننده مایع: در حال حاضر راه حل اصلی است. تبادل گرما از طریق جریان خنک کننده از صفحات خنک کننده مایع در بسته باتری انجام می شود. راندمان بالا، یکنواختی دمای خوب و پشتیبانی از شارژ سریع و توان خروجی بالا.
③ خنک کننده مستقیم (خنک کننده مبرد): از مبرد تهویه مطبوع برای تبخیر مستقیم و جذب گرما در بسته باتری استفاده می کند. سریع ترین سرعت خنک کننده، اما سیستم پیچیده و پرهزینه است.
(3) روش های گرمایش:
① PTC Heater: به دو دسته هوا-PTC گرم (هوای گرمایش) و آب-PTC گرم شده (مایع خنک کننده گرمایش) تقسیم می‌شود. دومی در حال حاضر بیشتر جریان اصلی است و می تواند با سیستم خنک کننده مایع ادغام شود.
② یکپارچه سازی تهویه مطبوع پمپ حرارتی: گرما را از محیط جذب می کند. نسبت بهره وری انرژی آن بسیار بالاتر از PTC است و آن را به یک فناوری کلیدی برای بهبود برد زمستانی تبدیل می کند.
2. سیستم مدیریت حرارتی کنترل موتور و الکتریکی
(1) هدف: دفع گرما از اجزای پرقدرت مانند موتور، کنترل‌کننده موتور (اینورتر) و{2}}شارژر روی برد، جلوگیری از کاهش عملکرد یا آسیب ناشی از دماهای بالا.
(2) روش: بیشتر خنک کننده مایع استفاده می شود. معمولاً یک مدار خنک‌کننده با سیستم خنک‌کننده مایع باتری مشترک است، اما از طریق دریچه‌ها، مبدل‌های حرارتی و سایر اجزا منشعب شده و کنترل می‌شود.
3. سیستم مدیریت حرارتی تهویه مطبوع (کابین خلبان).
(1) هدف: تأمین سرمایش و گرمایش برای محفظه مسافر.
(2) خنک کننده: مشابه خودروهای سنتی، از کمپرسور الکتریکی برای رسیدن به چرخه خنک کننده استفاده می کند.
(3) گرمایش:
① گرمایش PTC: یک راه حل اولیه، ارائه گرمایش سریع اما با مصرف انرژی بسیار بالا، که به شدت بر محدوده زمستانی تأثیر می گذارد.
② تهویه مطبوع پمپ حرارتی: روند توسعه فعلی{0}بالا و جریان اصلی. از یک -شیر معکوس چهار جهته برای تغییر جریان مبرد استفاده می‌کند، و گرما را از هوای خارج{3} با دمای پایین به داخل خودرو منتقل می‌کند و به نسبت بهره‌وری انرژی 2-3 برابر بیشتر از PTC می‌رسد.
III. حالت های عملیاتی اصلی
1. عملکرد دمای بالای تابستان{1}}
(1) باتری/موتور به اتلاف گرما نیاز دارد، کابین نیاز به خنک کننده دارد.
(2) سیستم تهویه مطبوع را برای خنک کردن کابین در اولویت قرار می دهد و از سیستم تبرید برای خنک سازی کارآمد باتری استفاده می کند.
(3) گرمای موتور از طریق یک رادیاتور با دمای پایین- پخش می شود.
2. عملکرد زمستانی در دمای پایین{1} (بدون پمپ حرارتی)
(1) باتری نیاز به گرمایش دارد، کابین به گرمایش نیاز دارد.
(2) اساساً متکی به یک PTC- با قدرت بالا است که در نتیجه مصرف انرژی بسیار بالا و محدوده قابل توجهی کاهش می یابد.
3. عملکرد زمستانی در دمای پایین{1} (با پمپ حرارتی + بازیابی حرارت زباله)
(1) حالت ایده آل. پمپ حرارتی گرما را از محیط برای کابین استخراج می کند.
(2) گرمای زباله از سیستم محرک الکتریکی جمع آوری شده و برای گرم کردن باتری اولویت بندی می شود. گرمای باقیمانده به گرمایش کابین کمک می کند.
(3) به طور قابل توجهی فرکانس استفاده از PTC را کاهش می دهد و به طور موثر محدوده زمستانی را بهبود می بخشد.
4. عملیات شارژ سریع
(1) شارژ با جریان بالا مقدار زیادی گرما تولید می کند که به خنک کننده فعال نیاز دارد.
(2) سیستم تهویه مطبوع را راه اندازی می کند و از سیستم خنک کننده برای خنک کردن باتری برای اطمینان از سرعت شارژ و ایمنی استفاده می کند.
