Analiza tehnologije upravljanja toplinom energetskih baterija
čistih električnih vozila
1 Hlađenje baterije
Općenito, postoje tri glavne metode hlađenja za pogonske baterije čisto električnih vozila: hlađenje zrakom, hlađenje tekućinom i izravno hlađenje.
1) Tehnologija hlađenja zrakom (zračno hlađenje) koristi prirodni vjetar ili hladan zrak koji stvara rashladni sustav vozila za uklanjanje topline kroz toplinsku konvekciju ili provođenje topline kako bi se postigla svrha hlađenja baterije. Tehnologija zračnog hlađenja ima karakteristike jednostavnog sustava, niske cijene i lakog održavanja te je široko korištena.
2) Tehnologija hlađenja tekućinom koristi tekućinu kao medij za prijenos topline. Tekućina oduzima toplinu kada teče kroz cijevi unutar baterije. Tekućina koja se koristi u hlađenju tekućinom uglavnom je rashladna tekućina koja cirkulira u rashladnom sustavu vozila. Toplina koju rashladno sredstvo oduzima raspršuje se u zrak kroz hladnjak. Neka vozila imaju izmjenjivač topline koji se zove Chiller u rashladnom sustavu za spajanje rashladnog sustava vozila i rashladnog sustava kako bi se povećao učinak hlađenja sustava. U usporedbi s tehnologijom hlađenja zrakom, tehnologija hlađenja tekućinom ima karakteristike snažnog kapaciteta hlađenja, dobre ujednačenosti i velike brzine.
3) Tehnologija izravnog hlađenja koristi rashladno sredstvo u rashladnom sustavu za izravno oduzimanje topline baterije, a zatim ugrađuje ekspanzijski ventil i isparivač unutar baterije. Rashladno sredstvo isparava u isparivaču kako bi apsorbiralo toplinu. Budući da tehnologija izravnog hlađenja nema izmjenjivač topline u tehnologiji tekućeg hlađenja, izravno hlađenje je učinkovitije. Međutim, kada se baterija ohladi, dio rashladnog sredstva u rashladnom sustavu treba preusmjeriti, što će utjecati na učinak hlađenja putničkog prostora i smanjiti udobnost.
2 Grijanje baterije
Postoje dvije glavne vrste tehnologija grijanja baterija: samozagrijavanje baterije i korištenje vanjskih grijaćih elemenata. Samozagrijavanje baterije, kao što ime sugerira, koristi toplinu koju baterija stvara tijekom punjenja i pražnjenja za povećanje temperature baterije, ali ova metoda ima sporu učinkovitost zagrijavanja i u osnovi je napuštena.
Korištenje vanjskih grijaćih elemenata uglavnom koristi grijaće filmove i PTC. Grijaći film je blizu površine baterijskog modula i stvara toplinu za povećanje temperature baterije kada je uključena. Metoda baterijskog grijanja je slična metodi hlađenja, a također postoje tri vrste: grijanje zraka, grijanje vode i direktno grijanje rashladnog sredstva.
3 Sustav upravljanja toplinom
Prilikom hlađenja i grijanja akumulatora mogu se neovisno odabrati različite metode, ali kako integracija vozila postaje sve veća i veća, postavljaju se i veći zahtjevi za sustav upravljanja toplinom vozila. Stoga se pojavio sustav upravljanja toplinom koji može ostvariti i hlađenje baterije i grijanje baterije. Neka su vozila čak razvila visoko integrirani sustav upravljanja toplinom pomoću klima uređaja s toplinskom pumpom, koji organski kombinira tri glavna sustava sustava hlađenja vozila, hlađenja/grijanja akumulatora te hlađenja i grijanja putničkog prostora.
Arhitektura sustava upravljanja toplinom
Arhitektura sustava upravljanja toplinom čisto električnog vozila prikazana je na slici 1. Ovaj sustav upravljanja toplinom koristi klima uređaje toplinske pumpe za ostvarivanje izravnog hlađenja i grijanja baterija, hlađenja sustava električnog pogona te hlađenja i grijanja putnički prostor. U električnom pogonskom krugu postavlja se zasebni krug vodenog hlađenja koji je povezan sa sustavom dizalice topline preko pločastog izmjenjivača topline za prijenos topline, koji može ostvariti povrat otpadne topline i funkcije grijanja štandova; u hladnim zimskim mjesecima, kako bi se riješio problem slabog učinka grijanja klima uređaja s toplinskom pumpom, PTC se prilagođava kako bi se povećao učinak grijanja putničkog prostora. Ovaj sustav upravljanja toplinom može zadovoljiti potrebe za hlađenjem i grijanjem u više načina.
Princip sustava upravljanja toplinom
Budući da sustav ima više načina rada, ovaj članak predstavlja samo princip rada baterije ili načina hlađenja i grijanja putničkog prostora.
1) Princip hlađenja baterije. Kada je temperatura akumulatora visoka i treba ga ohladiti, elektromagnetski ventil za hlađenje klima uređaja, elektromagnetski ventil za izmjenu topline zraka, elektronski ekspanzijski ventil baterije i elektromagnetski ventil za hlađenje baterije u sustavu se otvaraju (elektromagnetski ventil za grijanje baterije je zatvoren). Kada rashladno sredstvo teče kroz elektronički ekspanzijski ventil baterije, ono se širi prigušivanjem, isparava i apsorbira toplinu u pločastom izmjenjivaču topline baterije i oduzima toplinu kako bi postigla svrhu hlađenja baterije. Ako prostor za putnike također ima potrebe za hlađenjem u ovom trenutku, samo otvorite elektronički ekspanzijski ventil za hlađenje (zatvorite solenoidni ventil za grijanje klima uređaja), a dio rashladnog sredstva ispari i apsorbira toplinu u isparivaču u automobilu kako bi se postiglo hlađenje prostora za putnike.
2) Princip grijanja baterije. Kada je temperatura akumulatora niska i treba ga zagrijati, otvaraju se elektromagnetski ventil za grijanje baterije, elektronski ekspanzijski ventil baterije, elektromagnetski ventil za izmjenu topline izvora vode i elektromagnetski ventil grijanja klima uređaja (elektronički ekspanzijski ventil grijanja, klima uređaj elektromagnetski ventil za hlađenje, elektromagnetski ventil za izmjenu topline zraka i elektronički ekspanzijski ventil za hlađenje su zatvoreni), a visokotemperaturno rashladno sredstvo komprimirano kompresorom teče kroz pločasti izmjenjivač topline baterije za zagrijavanje niskotemperaturne baterije. Nakon zagrijavanja, temperatura rashladnog sredstva pada, teče kroz pločasti izmjenjivač topline, apsorbira toplinu iz kruga električnog pogona i ostvaruje povrat otpadne topline. Ako u ovom trenutku treba zagrijati i putnički prostor, samo otvorite elektronički ekspanzijski ventil grijanja i dio visokotemperaturnog rashladnog sredstva teče kroz kondenzator u automobilu, oslobađa toplinu putničkom prostoru, a zatim se spaja s baterijom. grijanje rashladnog sredstva ispred pločastog izmjenjivača topline kako bi nastavio sudjelovati u ciklusu. Ako je temperatura okoline vrlo niska, sustav uključuje PTC kako bi pomogao u grijanju putničkog prostora.
