Przegląd technologii zarządzania temperaturą 2
1.2 Zarządzanie termiczne silników i sterowników elektronicznych
Zarządzanie termiczne silników pojazdów elektrycznych i elektronicznych układów sterowania jest ważną częścią zapewniania długoterminowej stabilnej pracy pojazdów, wydłużania żywotności podzespołów i poprawy efektywności energetycznej. Silniki i elektroniczne podzespoły sterujące generują dużo ciepła podczas pracy. Nadmierne temperatury nie tylko obniżają wydajność systemu, ale mogą nawet powodować zagrożenia bezpieczeństwa. W przypadku zarządzania termicznego czystych silników pojazdów elektrycznych i elektronicznych układów sterowania, rozpraszanie ciepła jest obecnie osiągane głównie za pomocą układów chłodzenia powietrzem, układów chłodzenia cieczą i technologii rur cieplnych. Niektóre systemy również przetwarzają ciepło odpadowe silników i elektronicznych układów sterowania.
1) Układ chłodzenia powietrzem. Jako tradycyjna metoda rozpraszania ciepła silnika, układ chłodzenia powietrzem wykorzystuje przepływ powietrza generowany podczas jazdy pojazdu, aby rozproszyć ciepło i usuwa nadmiar ciepła generowanego przez silnik poprzez naturalną lub wymuszoną konwekcję. Układ chłodzenia powietrzem ma stosunkowo prostą strukturę i jest niedrogi. Nie wymaga dodatkowych mediów chłodzących i nadaje się do sytuacji, w których gęstość mocy nie jest wysoka. Jednak w miarę rozwoju silników napędowych pojazdów elektrycznych w kierunku wysokiej gęstości mocy, zwłaszcza w warunkach ciągłego dużego obciążenia, zdolność rozpraszania ciepła chłodzenia powietrzem stopniowo staje się niewystarczająca.
2) Technologia chłodzenia cieczą. Technologia chłodzenia cieczą odgrywa ważną rolę w zarządzaniu temperaturą silników pojazdów elektrycznych. Technologia ta wykorzystuje chłodziwo (takie jak woda, roztwór glikolu etylenowego itp.) jako medium przenoszące ciepło i jest ściśle połączona z uzwojeniem silnika lub powierzchnią obudowy za pomocą rurociągu cyrkulacyjnego, dzięki czemu skutecznie pochłania i usuwa ciepło. System chłodzenia cieczą może szybko i równomiernie chłodzić wszystkie części silnika i jest szczególnie odpowiedni dla pojazdów elektrycznych o wysokiej wydajności. Jednocześnie, aby zapobiec zagrożeniom bezpieczeństwa spowodowanym wyciekiem chłodziwa, należy stosować materiały i technologie o dobrych właściwościach uszczelniających, a także dodawać urządzenia monitorujące i alarmowe.
3) Technologia rurek cieplnych. Technologia rurek cieplnych może pomóc w równomiernym przewodzeniu ciepła i poprawić wydajność rozpraszania ciepła. Czujniki termiczne i inteligentne algorytmy sterowania mogą zapewnić monitorowanie i regulację temperatury systemu w czasie rzeczywistym. Ponadto wykorzystanie materiałów o wysokiej przewodności cieplnej i zoptymalizowana konstrukcja mogą również poprawić wydajność wymiany ciepła komponentów rozpraszania ciepła.
1.3 System zarządzania temperaturą w przedziale pasażerskim
Zarządzanie termiczne przedziału pasażerskiego pojazdu elektrycznego jest jedną z kluczowych technologii zapewniających komfort kierowcom i pasażerom, poprawiających efektywność energetyczną pojazdu i wydłużających zasięg jazdy. Obejmuje głównie chłodzenie latem, ogrzewanie zimą i inteligentne sterowanie regulacją temperatury. Do chłodzenia latem najczęściej stosuje się system chłodzenia z cyklem parowania. Różnica polega głównie na metodzie ogrzewania zimowego. Główne metody ogrzewania systemu zarządzania termicznego przedziału pasażerskiego są następujące:
1) Ogrzewacz PTC to rozwiązanie grzewcze szeroko stosowane w pojazdach elektrycznych w początkowym okresie. W środowisku o niskiej temperaturze ogrzewacz PTC może szybko dostarczyć ciepło do przedziału pasażerskiego, ale jego wydajność konwersji energii jest stosunkowo niska, a proces ogrzewania bezpośrednio zużywa energię akumulatora, co może mieć pewien wpływ na wytrzymałość pojazdów elektrycznych.
2) System klimatyzacji z pompą ciepła odgrywa ważną rolę w zarządzaniu temperaturą przedziałów pasażerskich pojazdów elektrycznych, szczególnie w ogrzewaniu zimowym. System wykorzystuje odwrócony cykl Carnota do odzyskiwania ciepła odpadowego z otoczenia zewnętrznego lub podzespołów wewnętrznych i przekształca energię cieplną niskiej jakości w energię cieplną wysokiej jakości za pomocą podzespołów, takich jak sprężarki, parowniki i skraplacze, aby uzyskać wydajne ogrzewanie. W porównaniu z tradycyjnymi nagrzewnicami PTC, systemy pomp ciepła mają wyższe wskaźniki efektywności energetycznej, co w pewnym stopniu zmniejsza zapotrzebowanie na energię z akumulatora pokładowego. Wraz z rozwojem technologii, systemy pomp ciepła z podwójnym lub wieloma źródłami (takie jak zintegrowana funkcja odzyskiwania ciepła odpadowego silnika) stopniowo przyciągnęły uwagę, co jeszcze bardziej poprawiło wydajność pomp ciepła w środowiskach o ekstremalnie niskich temperaturach. Jednak wydajność systemów klimatyzacji z pompą ciepła zostanie znacznie zmniejszona w środowiskach o niskich temperaturach. Głównym powodem jest to, że ciśnienie parowania i absorpcja ciepła czynnika chłodniczego w niskiej temperaturze otoczenia są zmniejszone, co powoduje spadek współczynnika wydajności (COP) i trudności w normalnej pracy. Aby rozwiązać ten problem, zwykle stosuje się takie technologie, jak uzupełnianie powietrza i zwiększanie entalpii, odszranianie oraz odzysk ciepła odpadowego.
Niektóre nowe technologie zarządzania termicznego w przedziale pasażerskim są również stopniowo rozwijane i próbowane do zastosowania w pojazdach elektrycznych. Na przykład: technologia magazynowania energii z materiału zmieniającego fazę może absorbować nadmiar ciepła, gdy temperatura w przedziale pasażerskim jest zbyt wysoka, i uwalniać zmagazynowane ciepło, gdy temperatura jest zbyt niska; technologia wychwytywania zysków słonecznych może zbierać energię promieniowania słonecznego za pomocą paneli słonecznych zainstalowanych na dachu i przekształcać ją w energię elektryczną lub energię cieplną do wykorzystania przez system klimatyzacji; ponadto inteligentny system zarządzania termicznego wykorzystuje zaawansowane sieci czujników i algorytmy sterowania do monitorowania temperatury wewnątrz i na zewnątrz kabiny oraz potrzeb pasażerów w czasie rzeczywistym i dynamicznie dostosowuje strategię zarządzania termicznego w celu uzyskania najlepszego efektu wykorzystania energii.
