ניהול תרמי של רכב אנרגיה חדש
Ⅰ ניהול תרמי של רכב אנרגיה חדש
רכיבי ניהול תרמי רכב
מערכת הקירור של רכבי אנרגיה חדשים מורכבת בדרך כלל משלושה חלקים: מערכת סירקולציית קירור הסוללה, מערכת מחזור קירור מבוקרת אלקטרונית של מנוע ומערכת מחזור אוויר חם של מיזוג אוויר. לדגמי PHEV יש גם מערכת סירקולציית קירור נוספת של המנוע. מערכת מחזור הסוללה מחממת בעיקר את הסוללה. או קירור, מערכת מחזור המנוע מקררת בעיקר את מנוע ההנעה ואת CIDD (בקר מנוע כונן), ומערכת המיזוג והחימום בעיקר מחממת או מקררת את תא הנוסעים. הרכיבים הפונקציונליים העיקריים המעורבים הם משאבת מים אלקטרונית, שסתום סולנואיד תלת כיווני, שסתום סולנואיד דו כיווני, PTC, מחליף חום, מפריד גז נוזלי, רדיאטור, קומקום הרחבה, צינור קירור וסוגריים קבועים שונים וכו'.[5] משאבת המים האלקטרונית משמשת כמקור הכוח, נוזל הקירור הוא המדיום, ושסתום הסולנואיד שולט בכיוון הזרימה כדי לגרום למדיום הקירור לזרום דרך הרדיאטור והגוף המקורר לאורך הצינור, מתפזר ומתקרר באמצעות חילופי חום, כך שטמפרטורת העבודה של החלקים הפונקציונליים נשמרת תמיד בטווח עבודה אידיאלי, תוך מקסום הביצועים שלה. בין אם מדובר ברכב חשמלי טהור או בהיברידית מחזור הניהול התרמי של הסוללה אינו תלוי במערכות אחרות בהתאם לדגם הרכב. הסיבה העיקרית היא שטווח טמפרטורת הפעולה הרגיל של ערכת הסוללות שונה לחלוטין מזה של מערכות אחרות. טמפרטורת ההפעלה של ערכת הסוללות בדרך כלל אינה מותרת לעלות על 35 מעלות, בעוד שמנוע ההנעה פועל לעתים קרובות בסביבות 55 מעלות, טווח טמפרטורת הפעולה של המנוע הוא סביב 95 מעלות, כך שכל מעגל חייב לפעול באופן עצמאי.
הבדלים מניהול תרמי רכב מסורתי
ניהול תרמי של מכוניות מסורתיות הוא פשוט, ללא מערכות בקרה ורכיבים מורכבים. מטרתו היא רק להבטיח שטמפרטורת המנוע תעבוד תמיד בטווח אידיאלי, ועבור הנוסע
החום הנדרש מסופק על ידי תא הנוסעים על ידי שימוש בחום הפסולת שנוצר על ידי פעולת המנוע, מבלי לצרוך כוח נוסף [1]. יש הבדל גדול במבנה המערכת בין רכבי אנרגיה חדשים לרכבים מסורתיים. רכיבי המערכת מסודרים על גבי הרכב כולו. גם דרישות ההתקנה גדלו, ודרשו מקום גדול יותר בתא הנוסעים. לסוגים שונים של רכבי אנרגיה חדשים יש מאפיינים שונים; עבור כלי רכב חשמליים טהורים, אין מנוע כמקור הכוח למחזור נוזל קירור, ואין פסולת חום מהמנוע. ניתן להשתמש בו. עבור כלי רכב היברידיים, בשל אסטרטגיית הבקרה המיוחדת שלו, המנוע אינו יכול לספק כוח למחזור נוזל הקירור כשהוא אינו פועל, וגם לא יכול לספק את מקור החום הנדרש לתא הנוסעים בזמן אמת. לכן, במבנה בשוק, מערכות הניהול התרמיות של רכבי אנרגיה חדשים מתוכננות עם משאבת מים אלקטרונית עצמאית כדי לספק כוח למחזור נוזל קירור. האוויר החם משתמש בדרך כלל בחימום חשמלי. PTC חימום חשמלי עצמאי נועד לחמם את נוזל הקירור, ולאחר מכן נוזל הקירור ממוחזר למיכל המים החמים במכונית מספק חום לתא הנוסעים, שהיא כיום השיטה המרכזית; ישנה גם שיטה המחממת ישירות את האוויר העובר דרך תיבת האידוי ומניפה את החום לתוך המכונית דרך מאוורר. שיטה זו פופולרית כיום ביותר מכיוון שהיא כרוכה בבטיחות במכונית. השתמש במשורה.
Ⅱסוגי מערכות ניהול תרמיות של סוללות
שיטות ניהול תרמיות שונות של סוללה כוללות מספרי חלקים, מבנים ופריסות שונים. סוגים שונים של מערכות ניהול תרמיות נבחרות על סמך עלויות פיתוח הרכב, משקל הרכב ודרישות שטח הפריסה. הטכנולוגיות העיקריות שלו הן ישנם חמישה סוגי מסלולים:
סוג קירור ישיר
המכונה טכנולוגיית הקירור הישיר של הסוללה, למערכת הקירור הישיר ישנו מאייד קירור מובנה בתוך הסוללה, המחובר למערכת מיזוג האוויר דרך צינורות. כאשר צריך לקרר את הסוללה, מדחס משמש לשליחת נוזל הקירור הדחוס לתוך המאייד שבתוך הסוללה, ולאחר מכן מוציא את הסוללה משם. החום הפנימי משיג את אפקט הקירור. למערכת יש את היתרונות של מבנה קומפקטי, אפקט קירור טוב, מספר קטן של חלקים (נדרש רק צינור כניסה אחד ויציאה אחד לקירור) ומשקל קל. עם זאת, החיסרון של מערכת זו הוא שהיא אינה יכולה לספק אנרגיה בתנאי טמפרטורה נמוכה מתחת לאפס. אין הגנה למים המעובה שנוצרים במהלך חימום וקירור הסוללה, וקשה לשלוט על אחידות הטמפרטורה של נוזל הקירור. למערכת הקירור אורך חיים קצר ואמינות נמוכה. לעתים קרובות מתרחשות כשלים כגון דליפת קירור ויכולת קירור לא מספקת. זה האחרון כרגע. טכנולוגיית קירור הסוללה נמוכה יחסית בבשלות והיא יושמה בדגמים בייצור המוני בשוק כגון BYD וטסלה. זהו נתיב טכנולוגי מרכזי בעתיד, כפי שמוצג באיור 1.
סוג קירור מים רדיאטור
מעגל הקירור של הרדיאטור הוא מעגל עצמאי, המורכב מרדיאטור, משאבת מים אלקטרונית, תנור חימום וכו', עם חומר מונע קיפאון. האנטיפריז יוצא מהרדיאטור, עובר דרך המחמם, לאחר מכן אל הסוללה, ולבסוף חוזר לרדיאטור. שיטת מחזור זו משמשת לקירור וחימום הסוללה. למערכת מבנה פשוט, עלות נמוכה ובעלת יתרונות של חיסכון באנרגיה בסביבות טמפרטורות נמוכות כל השנה. עם זאת, יעילות פיזור החום של המערכת נמוכה, וטמפרטורת המים גבוהה באקלים בטמפרטורות גבוהות בקיץ, ולכן היא אינה יכולה לעמוד בדרישות של סביבות בטמפרטורה גבוהה. לתנאי שימוש, ראה איור 2.
סוג קירור מים בקירור ישיר
מערכת זו משלבת קירור ישיר וקירור מים, ומגשרת בין מערכת מיזוג האוויר ומערכת קירור המים באמצעות מצנן הסוללות Chiller (נקרא גם מחליף חום). מערכת זו מונעת את החסרונות של שתי שיטות הקירור הראשונות והיא כיום מערכת הקירור המתקדמת ביותר. אחת ממערכות הניהול התרמיות של הסוללה הנפוצות. יש יותר רכיבי מערכת מהשניים הראשונים, המערכת מורכבת יותר, ושטח פריסת החלקים הנדרש גדול יחסית. עומס המדחס כבד במהלך הפעולה, דבר שצורך אנרגיה רבה לכל הרכב ואינו חסכוני. בנוסף, כאשר חלק ממערכת מיזוג האוויר נכשל, לא ניתן לעמוד בדרישת הקירור של הסוללה במידה המרבית, ראה איור 3.
סוג היברידי מקורר מים
מערכת זו מבוססת על מערכת קירור מים בקירור ישיר, ומוסיפה מערכת קירור מים ברדיאטור. השניים מסודרים במעגלים מקבילים. על ידי שליטה על שסתום הסולנואיד, מעגלים שונים משמשים לקירור הסוללה בתנאים שונים. בסביבות טמפרטורות נמוכות, רק מערכת קירור המים של הרדיאטור צריכה לפעול. כאשר נמצאים בסביבה של טמפרטורה גבוהה, עבור למערכת קירור מי קירור ישיר. בתנאי עבודה קשים, שתי המערכות יכולות לעבוד בו-זמנית, והסוללה יכולה גם להשיג קיבולת קירור מקסימלית, שיכולה בעצם לכסות את כל סביבות השימוש. ｡מערכת הקירור הזו מורכבת ביותר, בעלת עלות גבוהה, דורשת שטח פריסת רכב רב, ואסטרטגיית בקרת המערכת מורכבת. יציבות ואמינות הן אתגר. מערכת זו משמשת גם ברוב דגמי ה-PHEV ההיברידיים בשוק ויש לה טכנולוגיה התבגרה, ראה איור 4.
סוג קירור אוויר
מערכת זו מובילה ישירות את האוויר הקר מקירור תא הנוסעים לסוללה דרך הצינור, ומשתמשת באוויר הקר לקירור האוויר של הסוללה. היתרונות של מערכת זו הם מבנה פשוט, טמפרטורת אוויר קר הניתנת לשליטה ועלות מערכת נמוכה. עם זאת, יש לה גם את החסרונות של מערכת הקירור הישיר. , למערכת אין פונקציית חימום, והמים המעובים הנוצרים על פני הסוללה אינם קלים לייבוש, וקיים סיכון לקורוזיה וזיהום בתוך הסוללה. שיטת ניהול תרמית מסוג זה אינה מומלצת בדרך כלל, ראה איור 5
