הבדלים במערכות ניהול תרמיות בין רכבי אנרגיה חדשים לכלי רכב קונבנציונליים
ככל שהביקוש בשוק ממשיך לגדול, נקבעים סטנדרטים גבוהים יותר לאמינות המוצר. עבור רכבי אנרגיה חדשים, הסוללה היא המרכיב הקריטי ביותר; העמידות וטווח הנסיעה שלו הם הדאגות העיקריות למשתמשים, וניהול תרמי הוא טכנולוגיית מפתח המשפיעה הן על אורך חיי הסוללה והן על טווח מזג אוויר קר-. מאמר זה מנתח טכנולוגיות של מערכת ניהול תרמית עבור סוללות רכב אנרגיה חדשות.
סקירה כללית של מערכות ניהול תרמיות של סוללות כוח
הדרישות המחמירות המוטלות על מערכות ניהול תרמיות של סוללות על ידי רכבים חשמליים הניעו התקדמות טכנולוגית מתמשכת בתחום זה. היבט מרכזי של התקדמות זו הוא אופטימיזציה של מבני פיזור חום הסוללה. מערכת ההנעה של רכב חשמלי מורכבת ממרכיבים שונים-כולל מודולי סוללה ומנועים חשמליים-שיוצרים תפוקת כוח וחום משמעותיים. בהתחשב בגודלן הגדול והחום המשמעותי שנוצר במהלך הפעולה, סוללות דורשות אמצעי קירור ופיזור חום יעילים כדי להבטיח ביצועים מיטביים. יישום ניהול תרמי לא רק מאריך את חיי השירות של סוללות חשמל אלא גם מפחית ביעילות את אובדן האנרגיה.
הבדלים מניהול תרמי בכלי רכב קונבנציונליים
הניהול התרמי בכלי רכב רגילים הוא פשוט יחסית, חסר מערכות בקרה מורכבות או רכיבים מורכבים. המטרה העיקרית שלו היא פשוט לשמור על טמפרטורת המנוע בטווח פעולה אופטימלי; חימום תא הנוסעים מסתמך על פסולת חום הנוצר על ידי המנוע, ואינו דורש צריכת חשמל נוספת.
רכבי אנרגיה חדשים (NEV) שונים באופן משמעותי מרכבים רגילים מבחינת ארכיטקטורת המערכת. זה מצריך דרישות תובעניות יותר לפריסה והתקנה של רכיבים, כמו גם הגדלת שטח בתוך תא המנוע-אתגר המורכב על ידי המאפיינים המגוונים של סוגי NEV שונים. לרכבים חשמליים טהורים, למשל, חסר מנוע שיניע את זרימת נוזל הקירור או יספק פסולת חום לחימום תא הנוסעים.
כלי רכב היברידיים מציגים אתגרים ייחודיים משלהם; עקב אסטרטגיות בקרה ספציפיות, ייתכן שהמנוע לא פועל בכל עת, כלומר אינו יכול להניע באופן עקבי את זרימת נוזל הקירור או לספק-מקור חום בזמן אמת לתא הנוסעים. כתוצאה מכך, מערכות ניהול תרמיות של NEV משלבות עצמאיותמשאבות מים חשמליותלהניע את זרימת נוזל הקירור. חימום תא הנוסעים מושג בדרך כלל באמצעות חימום חשמלי: ייעודיPTCמחמם (מקדם טמפרטורה חיובי) מחמם את נוזל הקירור, שלאחר מכן מסתובב לליבת המחמם של הרכב כדי לספק חום-בשיטה הרווחת כיום. גישה חלופית כוללת חימום ישיר של האוויר העובר דרך המאייד וניפוחו לתוך תא הנוסעים באמצעות מאוורר; עם זאת, רק לעתים נדירות משתמשים בשיטה זו עקב חששות בטיחותיים לגבי פנים הרכב.
מים-מצבי הפעלה של יחידה מקוררת
מערכת הניהול התרמית של הסוללה (TMS) כוללת שני מצבי פעולה-קירור ו-סירקולציה עצמית-כדי לתת מענה לדרישות הניהול התרמי של הסוללה המשתנות.
מצב קירור: מצב זה מנצל את עקרון קירור הדחיסה באדי- כדי לקרר את הקירור. לאחר חיבורו למעגל נוזל הקירור, מחליף חום מקל על קירור נוזל הקירור, בעוד משאבת מים מניעה את נוזל הקירור לקירור הסוללה, ומנהלת ביעילות בעיות כגון טמפרטורות סביבה גבוהות או עליות טמפרטורה מוגזמות הנגרמות כתוצאה מטעינה ופריקה.
מצב מחזור עצמי-: המדחס נשאר לא פעיל; משאבת המים לבדה מניעה את זרימת נוזל הקירור כדי לספק קירור של הסוללה בתקופות של עומס תרמי נמוך.
אסטרטגיית בקרה: הבקר מתחבר למערכת ניהול הסוללות (BMS) באמצעות תקשורת CAN כדי לקבל ולפרש הודעות BMS. בהתבסס על הפרמטרים המנותחים ואסטרטגיות בקרה-מובנות, הבקר מנהל את המדחס ומווסת את המהירויות של המאוורר ומשאבת המים באמצעות תקשורת PWM כדי להתאים אוטומטית את הספק הפלט. במקביל, הוא משדר את נתוני מצב הבקר בחזרה ל-BMS כדי להבטיח שצורכי הניהול התרמי של הסוללה מתמלאים.
תהליך בקרה
מזרימת נוזל קירור המונעת על ידי משאבות מים חשמליות וקירור-דחיסה באדים דרך מדחסים ועד להתאמה-בזמן אמת של מהירויות המאוורר והמשאבה על ידי בקר ה-TMS-באמצעות תקשורת CAN עם ה-BMS-ניהול תרמי הסוללה ברכבי אנרגיה חדשים מתפתח מבקרת טמפרטורה פשוטה{4} מרובת{4}}. כתוצאה מכך, מדחסים, שסתומים, מחליפי חום ואלגוריתמי בקרה משולבים הפכו לגורמים קריטיים הקובעים את תוחלת חיי הסוללה וטווח נסיעה בטמפרטורה- נמוכה.
