שלושה שלבים של רכב אנרגיה חדש
פיתוח מערכת ניהול תרמי
שלב 1
-מערכת ניהול תרמית מהדור הראשון: אוויר סוללה מקורר-או נוזלי-, חימום PTC וקירור נוזלים מבוקר אלקטרוני, כולם פועלים באופן עצמאי.
בשלבים הראשונים של פיתוח רכבי אנרגיה חדשים, ההתמקדות הייתה בעיקר בהחלפת המנוע ברכבי בנזין בסוללות ובמנועים. במהלך נהיגה רגילה, מערכת המצברים מייצרת חום, כאשר טמפרטורת הפעולה היעילה שלה היא 15-35 מעלות. קירור אוויר אומץ באופן נרחב ברכבי אנרגיה חדשים מוקדמים בשל המבנה הפשוט שלו, העלות הנמוכה וקלות התחזוקה שלו.
כאשר כוח המנוע והטעינה גדלו, קירור האוויר לא יכול היה לעמוד בדרישות הניהול התרמי של הסוללה, מה שהוביל לשדרוג הדרגתי לקירור נוזלי. בחורף, בגלל טמפרטורות סביבה נמוכות יותר, נעשה שימוש בחימום PTC לחימום נוזל הקירור, שהעביר את החום למערכת הסוללות. הקירור בתא הנוסעים המשיך באמצעות מערכת -רכב הבנזין: מדחסי מיזוג אוויר מכניים שודרגו למדחסים חשמליים; חימום הושג בדרך כלל באמצעות חימום PTC. היתרונות הכוללים של פתרון זה היו פשטות, עלות נמוכה ומורכבות מבנית נמוכה; החסרונות היו צריכת אנרגיה גבוהה וטווח נסיעה קצר בחורף.
שלב 2
-מערכת ניהול תרמית מהדור השני: קירור נוזלי סוללה, חימום PTC וקירור נוזלי מנוע/בקרה אלקטרונית. מערכת זו מנצלת פסולת חום מהמנוע/מערכת הבקרה האלקטרונית כדי לחמם את מערכת הסוללות, להשגת מיחזור תרמי.
בהתבסס על הדור הראשון, מערכת זו מחברת את מעגלי הבקרה האלקטרונית והניהול התרמי של הסוללה בסדרות ומקבילות, תוך ניצול מלא של הפסולת החום ממערכת הבקרה המנועית/אלקטרונית לחימום מערכת הסוללה. זה מפחית את השימוש ב-PTC בחורף, משפר את יעילות הניהול התרמי הכולל של כלי רכב חשמליים ומגדיל את טווח הנסיעה שלהם.
לדוגמה, ה-XPeng P7 משתמש בשסתום ארבעה-כיוונים כדי לחבר את מעגל הקירור של המנוע/בקרה האלקטרונית ומעגל הקירור של מכלול הסוללות. כאשר ערכת הסוללות אינה דורשת חימום, החום ממנוע/מעגל הבקרה האלקטרוני מתפזר דרך מכלול רדיאטור המנוע הקדמי-של המודול. כאשר יש צורך בחימום, נוזל הקירור נושא את החום מהמנוע/מערכת הבקרה האלקטרונית וזורם דרך מעגל הקירור של ערכת הסוללות. אם החום אינו מספיק, PTC מספק חימום עזר לחיסכון באנרגיה.
מערכת הניהול התרמית של הדור השני- עדיין משתמשת ב-PTC כדי לענות על צורכי החימום של תא הנוסעים והסוללה. חימום תא הנוסעים מושג בדרך כלל באמצעות מחמם PTC המחומם עם מאוורר-.
המחמם PTCמחמם את האוויר שמסביב, ולאחר מכן מערכת המפוחים מוציאה את האוויר לתוך תא הנוסעים כדי להשיג את פונקציית החימום. לחלופין, ניתן להשתמש במחמם PTC מבוסס מים- כדי לחמם את נוזל הקירור, אשר זורם דרך ליבת המחמם כדי לספק חימום לתא הנוסעים. צורכי החימום של מערכת הסוללות מסופקים בעיקר על ידי שימוש במחמם PTC מבוסס מים- כדי לחמם את נוזל הקירור ובכך את ערכת הסוללות.
עם זאת, למחממי PTC יש בדרך כלל הספק של 1-6kW, מה שמוסיף תוספת של 4-6kWh של צריכת אנרגיה לכל 100 ק"מ. לדוגמה, עם זמן נסיעה של טעינה מלאה של 4-5 שעות, חימום PTC יכול להפחית את הטווח של רכב אנרגיה חדש ב-100-150 ק"מ, וזו הסיבה שהטווח מצטמצם כאשר המחמם פועל בחורף.
שלב 3
דור שלישי למערכת ניהול תרמית: שלב זה מוסיף מערכת משאבת חום, וכתוצאה מכך למערכת כללית יעילה ומורכבת יותרמערכת ניהול תרמית. המערכות מבוססות הקירור והמים-משולבות, מה שמייצג מגמה של אינטגרציה רבה יותר, המודגם על ידי טסלה דגם Y.
בצד הקירור, מתווספים מעבה מקורה ושסתום תלת- של נוזל קירור כדי לעמוד בדרישות החימום של משאבת החום, ומחליפים את מחמם PTC בלחץ גבוה-. שני מחממי PTC נוספים בלחץ נמוך- מספקים בעיקר פונקציות הפשרה, הסרת ערפל וחימום עזר. באופן כללי, החלפת המערכת הקיימת במשאבת חום תחסוך 2-3 קוט"ש בחשמל ל-100 קילומטרים, ותשיג שיפור טווח כולל של 10%-15%.
