Rodzaje systemów zarządzania temperaturą akumulatorów
Różne metody zarządzania temperaturą akumulatora obejmują różną liczbę części, konstrukcji i układów. Różne typy systemów zarządzania temperaturą są wybierane w oparciu o koszty rozwoju pojazdu, masę pojazdu i wymagania dotyczące przestrzeni rozplanowania. Główne trasy techniczne to pięć następujących typów:
1. Typ chłodzenia bezpośredniego
Nazywany technologią bezpośredniego chłodzenia akumulatora, system bezpośredniego chłodzenia to wbudowany parownik chłodniczy wewnątrz akumulatora, który jest podłączony do układu klimatyzacji za pomocą rurociągu. Gdy akumulator wymaga schłodzenia, sprężarka przesyła sprężony czynnik chłodniczy do parownika wewnątrz akumulatora, a następnie odbiera ciepło z akumulatora, aby uzyskać efekt chłodzenia. System ma zalety zwartej konstrukcji, dobrego efektu chłodzenia, małej liczby części (wymagany jest tylko jeden rurociąg chłodniczy wlotowy i jeden wylotowy), niewielkiej wagi itp. Jednak wadą tego systemu jest to, że nie może on nagrzać akumulatora pod temperaturach poniżej zera, skroplona woda powstająca podczas procesu chłodzenia nie jest chroniona, a jednorodność temperatury czynnika chłodniczego jest trudna do kontrolowania. Układ chłodniczy ma krótką żywotność i niską niezawodność, często występują wycieki czynnika chłodniczego, niewystarczająca wydajność chłodnicza i inne awarie. Jest to najnowsza technologia chłodzenia akumulatorów, charakteryzująca się stosunkowo niską dojrzałością. Został zastosowany w produkowanych masowo modelach takich jak BYD i Tesla dostępnych na rynku. Jest to główna trasa techniczna przyszłości, jak pokazano na rysunku 1.
2. Typ chłodzenia wodnego chłodnicy
Obieg chłodzenia chłodnicy jest niezależnym obwodem, który składa się z chłodnicy, elektronicznej pompy wodnej, grzejnika itp., a medium jest środek przeciw zamarzaniu. Płyn niezamarzający wypływa z chłodnicy, przechodzi przez nagrzewnicę do akumulatora i na koniec wraca do chłodnicy. Ta metoda cyrkulacji służy do chłodzenia i podgrzewania akumulatora. System ma zalety prostej konstrukcji, niskiego kosztu i oszczędności energii w środowisku o stale niskiej temperaturze. Jednakże system ma niską efektywność rozpraszania ciepła, a temperatura wody jest wysoka w środowisku o wysokiej temperaturze latem, co nie może spełnić warunków użytkowania w środowisku o wysokiej temperaturze, jak pokazano na rysunku 2.
3. Typ chłodzenia bezpośredniego i chłodzenia wodą
System ten jest zintegrowany na zasadzie chłodzenia bezpośredniego i chłodzenia wodą i łączy system klimatyzacji z systemem chłodzenia wodą poprzez chłodnicę akumulatora Agregat chłodniczy (zwany także wymiennikiem ciepła). System ten pozwala uniknąć wad dwóch pierwszych metod chłodzenia i jest jednym z najczęściej stosowanych systemów zarządzania temperaturą akumulatorów. System ma więcej komponentów niż dwa pierwsze, jest bardziej złożony, a wymagana przestrzeń do rozmieszczenia komponentów jest stosunkowo duża. Obciążenie sprężarki podczas pracy jest duże, co pochłania dużo energii dla całego pojazdu i ma słabą ekonomikę. Ponadto, gdy układ klimatyzacji ulegnie częściowej awarii, zapotrzebowanie na chłodzenie akumulatora nie będzie w pełni zaspokojone, jak pokazano na rysunku 3.
4. Typ hybrydowy chłodzony wodą
System ten opiera się na bezpośrednim układzie chłodzenia wodą chłodzącą i dodaje system chłodzenia wodą chłodnicy. Obydwa są ułożone w obwody równoległe. Sterując zaworem elektromagnetycznym, do chłodzenia akumulatora w różnych warunkach wykorzystywane są różne obwody. W środowiskach o niskiej temperaturze działa jedynie układ chłodzenia wodą chłodnicy. W środowisku o wysokiej temperaturze należy przejść na system bezpośredniego chłodzenia wodą chłodzącą. W trudnych warunkach pracy oba systemy mogą pracować jednocześnie, a akumulator może również uzyskać maksymalną wydajność chłodzenia, która zasadniczo pokrywa wszystkie środowiska użytkowania. Ten układ chłodzenia jest niezwykle złożony i kosztowny oraz stawia wysokie wymagania dotyczące przestrzeni rozplanowania całego pojazdu. Strategia sterowania systemem jest złożona, a stabilność i niezawodność stanowią wyzwanie. System ten jest również stosowany w większości hybrydowych modeli PHEV dostępnych na rynku i wykorzystuje zaawansowaną technologię, jak pokazano na rysunku 4.
5. Typ chłodzenia powietrzem
System ten bezpośrednio kieruje zimne powietrze z kabiny pasażerskiej do akumulatora rurą i wykorzystuje zimne powietrze do chłodzenia akumulatora. Zaletami tego systemu są prosta konstrukcja, kontrolowana temperatura zimnego powietrza i niski koszt systemu. Ma jednak również wady bezpośredniego układu chłodzenia. System nie posiada funkcji ogrzewania, a skroplona woda powstająca na powierzchni akumulatora nie jest łatwa do wysuszenia, co stwarza ryzyko erozji i zanieczyszczenia wnętrza akumulatora. Generalnie nie zaleca się stosowania tego typu metody zarządzania ciepłem, patrz rysunek 5.
