Pomen vozil na novo energijo v primerjavi s tradicionalnimi vozili se odraža predvsem v naslednjih vidikih: Prvič, preprečevanje toplotnega pobega vozil na novo energijo. Vzroki za toplotni pobeg vključujejo mehanske in električne vzroke (trčenje, ekstruzija akumulatorja, akupunktura itd.) ter elektrokemične vzroke (prekomerno polnjenje in prekomerno praznjenje akumulatorja, hitro polnjenje, polnjenje pri nizki temperaturi, samodejni notranji kratek stik itd.). Toplotni pobeg povzroči, da se akumulator vname ali celo eksplodira, kar ogroža varnost potnikov. Drugič, optimalna delovna temperatura akumulatorja je 10–30 °C. Natančno toplotno upravljanje akumulatorja lahko zagotovi življenjsko dobo akumulatorja in podaljša življenjsko dobo akumulatorja vozil na novo energijo. Tretjič, v primerjavi z vozili na gorivo vozila na novo energijo nimajo vira energije kompresorjev klimatske naprave in se ne morejo zanašati na odpadno toploto motorja za ogrevanje kabine, temveč lahko za uravnavanje toplote uporabljajo le električno energijo, kar bo močno zmanjšalo doseg samega vozila na novo energijo. Zato je toplotno upravljanje vozil na novo energijo postalo ključ do reševanja omejitev vozil na novo energijo.
Povpraševanje po toplotnem upravljanju vozil z novimi energijskimi viri je bistveno večje kot pri vozilih s tradicionalnimi gorivi. Toplotno upravljanje avtomobilov je namenjeno nadzoru toplote celotnega vozila in toplote okolja kot celote, ohranjanju delovanja vsake komponente v optimalnem temperaturnem območju in hkrati zagotavljanju varnosti in udobja vožnje avtomobila. Sistem toplotnega upravljanja vozil z novimi energijskimi viri vključuje predvsem klimatsko napravo, sistem toplotnega upravljanja akumulatorja (HVCH), sistem elektronskega krmiljenja motorja. V primerjavi s tradicionalnimi avtomobili ima toplotno upravljanje vozil z novo energijo dodane module za toplotno upravljanje baterij in elektronskega krmiljenja motorja. Tradicionalno avtomobilsko toplotno upravljanje vključuje predvsem hlajenje motorja in menjalnika ter toplotno upravljanje klimatske naprave. Vozila na gorivo uporabljajo hladilno sredstvo klimatske naprave za hlajenje kabine, ogrevanje kabine z odpadno toploto iz motorja ter hlajenje motorja in menjalnika s tekočinskim ali zračnim hlajenjem. V primerjavi s tradicionalnimi vozili je glavna sprememba pri vozilih z novo energijo vir energije. Vozila z novo energijo nimajo motorjev za ogrevanje, ogrevanje s klimatsko napravo pa se izvaja s PTC ali toplotno črpalko. Vozila z novo energijo imajo dodatne zahteve za hlajenje baterij in elektronskih krmilnih sistemov motorja, zato je toplotno upravljanje vozil z novo energijo bolj zapleteno kot pri tradicionalnih vozilih na gorivo.
Zaradi kompleksnosti toplotnega upravljanja vozil z novimi energetskimi viri se je povečala vrednost posameznega vozila v sistemu toplotnega upravljanja. Vrednost posameznega vozila v sistemu toplotnega upravljanja je 2- do 3-krat večja od vrednosti tradicionalnega avtomobila. V primerjavi s tradicionalnimi avtomobili se vrednost vozil z novimi energetskimi viri poveča predvsem zaradi tekočega hlajenja baterij, klimatskih naprav s toplotnimi črpalkami,PTC grelniki hladilne tekočineitd.
Tekoče hlajenje je nadomestilo zračno hlajenje kot glavno tehnologijo za nadzor temperature, neposredno hlajenje pa naj bi doseglo tehnološki preboj.
Štiri pogoste metode toplotnega upravljanja baterij so zračno hlajenje, tekoče hlajenje, hlajenje s fazno spremenljivim materialom in neposredno hlajenje. Tehnologija zračnega hlajenja se je večinoma uporabljala v zgodnjih modelih, tekoče hlajenje pa je zaradi enakomernega hlajenja tekočega hlajenja postopoma postalo prevladujoča tehnologija. Zaradi visokih stroškov je tekoče hlajenje večinoma uporabljeno v modelih višjega cenovnega razreda, v prihodnosti pa naj bi se umaknilo modelom nižjega cenovnega razreda.
Zračno hlajenje (PTC grelec zraka) je metoda hlajenja, pri kateri se kot medij za prenos toplote uporablja zrak, ki neposredno odvaja toploto baterije skozi izpušni ventilator. Za zračno hlajenje je treba čim bolj povečati razdaljo med hladilniki in hladilniki med baterijami, pri čemer se lahko uporabijo serijski ali vzporedni kanali. Ker vzporedna povezava omogoča enakomerno odvajanje toplote, večina trenutnih zračno hlajenih sistemov uporablja vzporedno povezavo.
Tehnologija tekočega hlajenja uporablja tekoči konvekcijski prenos toplote za odvajanje toplote, ki jo ustvarja baterija, in znižanje temperature baterije. Tekoči medij ima visok koeficient prenosa toplote, veliko toplotno kapaciteto in hitro hitrost hlajenja, kar pomembno vpliva na znižanje najvišje temperature in izboljšanje skladnosti temperaturnega polja baterijskega sklopa. Hkrati je prostornina sistema za upravljanje toplote relativno majhna. V primeru predhodnikov toplotnega uhajanja se lahko rešitev tekočega hlajenja zanaša na velik pretok hladilnega medija, da prisili baterijski sklop k odvajanju toplote in prerazporeditvi toplote med baterijskimi moduli, kar lahko hitro prepreči nenehno poslabšanje toplotnega uhajanja in zmanjša tveganje za uhajanje. Oblika sistema tekočega hlajenja je bolj prilagodljiva: baterije ali moduli se lahko potopijo v tekočino, med baterijskimi moduli se lahko namestijo tudi hladilni kanali ali pa se na dnu baterije uporabi hladilna plošča. Metoda tekočega hlajenja ima visoke zahteve glede zrakotesnosti sistema. Hlajenje materiala s fazno spremembo se nanaša na postopek spreminjanja agregatnega stanja snovi in zagotavljanja latentne toplote materiala brez spreminjanja temperature in spreminjanja fizikalnih lastnosti. Ta postopek bo absorbiral ali sprostil veliko količino latentne toplote za hlajenje baterije. Vendar pa po popolni fazni spremembi materiala, ki spreminja fazo, toplote baterije ni mogoče učinkovito odvesti.
Metoda neposrednega hlajenja (neposredno hlajenje s hladilnim sredstvom) uporablja načelo latentne toplote izhlapevanja hladilnih sredstev (R134a itd.) za vzpostavitev klimatske naprave v vozilu ali baterijskem sistemu, pri čemer se uparjalnik klimatske naprave namesti v baterijski sistem, hladilno sredstvo v uparjalniku pa se izhlapi in hitro ter učinkovito odvzame toplota baterijskemu sistemu, da se dokonča hlajenje baterijskega sistema.
Čas objave: 25. junij 2024
