Pregled tehnologije upravljanja toplinom 2
1.2 Termičko upravljanje motorima i elektroničkim kontrolama
Upravljanje toplinom motora električnih vozila i elektroničkih upravljačkih sustava važan je dio osiguravanja dugoročnog stabilnog rada vozila, produljenja životnog vijeka komponenti i poboljšanja energetske učinkovitosti. Motori i elektroničke upravljačke komponente stvaraju puno topline tijekom rada. Previsoke temperature ne samo da će smanjiti performanse sustava, već mogu čak uzrokovati sigurnosne opasnosti. Za upravljanje toplinom čisto električnih motora vozila i elektroničkih kontrola, disipacija topline trenutno se uglavnom postiže sustavima za hlađenje zrakom, sustavima za hlađenje tekućinom i tehnologijom toplinskih cijevi. Neki sustavi također recikliraju otpadnu toplinu motora i elektroničkih upravljačkih sustava.
1) Sustav zračnog hlađenja. Kao tradicionalna metoda odvođenja topline motora, sustav zračnog hlađenja koristi protok zraka koji se stvara tijekom vožnje za odvođenje topline i uklanja višak topline koju stvara motor prirodnom ili prisilnom konvekcijom. Sustav zračnog hlađenja ima relativno jednostavnu strukturu i nisku cijenu. Ne zahtijeva dodatne medije za hlađenje i prikladan je za situacije u kojima gustoća snage nije velika. Međutim, kako se pogonski motori električnih vozila razvijaju prema visokoj gustoći snage, posebno u uvjetima kontinuiranog visokog opterećenja, kapacitet disipacije topline zračnog hlađenja postupno postaje nedovoljan.
2) Tehnologija hlađenja tekućinom. Tehnologija hlađenja tekućinom ima važnu ulogu u upravljanju toplinom motora električnih vozila. Ova tehnologija koristi rashladnu tekućinu (kao što je voda, otopina etilen glikola, itd.) kao medij za prijenos topline, te je usko spojena na namot motora ili površinu kućišta kroz cirkulacijski cjevovod, čime učinkovito apsorbira i uklanja toplinu. Sustav tekućeg hlađenja može brzo i ravnomjerno ohladiti sve dijelove motora, a posebno je prikladan za električna vozila visokih performansi. U isto vrijeme, kako bi se spriječili sigurnosni rizici uzrokovani istjecanjem rashladne tekućine, potrebno je koristiti materijale i tehnologije s dobrim brtvenim svojstvima, te dodati uređaje za nadzor i alarm.
3) Tehnologija toplinskih cijevi. Tehnologija toplinske cijevi može pomoći u ravnomjernom provođenju topline i poboljšati učinkovitost rasipanja topline. Toplinski senzori i inteligentni kontrolni algoritmi mogu postići praćenje i podešavanje temperature sustava u stvarnom vremenu. Osim toga, upotreba materijala visoke toplinske vodljivosti i optimiziranog dizajna također može poboljšati učinkovitost izmjene topline komponenti za disipaciju topline.
1.3 Sustav toplinskog upravljanja u putničkom prostoru
Upravljanje toplinom putničkog prostora električnog vozila jedna je od ključnih tehnologija za osiguravanje udobnosti vozača i putnika, poboljšanje energetske učinkovitosti vozila i produljenje dometa vožnje. Uglavnom pokriva ljetno hlađenje, zimsko grijanje i inteligentnu kontrolu regulacije temperature. Za ljetno hlađenje uglavnom se koristi rashladni sustav s ciklusom isparavanja. Razlika je uglavnom u načinu grijanja zimi. Metode grijanja glavnog sustava toplinskog upravljanja putničkog prostora su sljedeće:
1) PTC grijač je rješenje za grijanje koje se rano koristilo u električnim vozilima. U okruženju niske temperature, PTC grijač može brzo osigurati toplinu putničkom prostoru, ali njegova učinkovitost pretvorbe energije je relativno niska, a proces grijanja izravno troši bateriju, što može imati određeni utjecaj na izdržljivost električnih vozila.
2) Sustav klimatizacije s toplinskom pumpom igra važnu ulogu u upravljanju toplinom u putničkim odjeljcima električnih vozila, posebno pri grijanju zimi. Sustav koristi obrnuti Carnotov ciklus za povrat otpadne topline iz vanjskog okruženja ili unutarnjih komponenti i pretvara toplinsku energiju niskog stupnja u toplinsku energiju visokog stupnja kroz komponente kao što su kompresori, isparivači i kondenzatori kako bi se postiglo učinkovito grijanje. U usporedbi s tradicionalnim PTC grijačima, sustavi dizalica topline imaju veće omjere energetske učinkovitosti, što u određenoj mjeri smanjuje potražnju za energijom ugrađene baterije. S razvojem tehnologije, sustavi dizalica topline s dva ili više izvora (kao što je integrirana funkcija povrata otpadne topline motora) postupno su privukli pozornost, dodatno poboljšavajući učinkovitost dizalica topline u okruženjima s ekstremno niskim temperaturama. Međutim, performanse klimatizacijskih sustava toplinske pumpe bit će značajno smanjene u okruženjima s niskim temperaturama. Glavni razlog je smanjenje tlaka isparavanja i apsorpcije topline rashladnog sredstva pri niskoj temperaturi okoline, što rezultira smanjenjem koeficijenta učinka (COP) i poteškoćama u normalnom radu. Da bi se riješio ovaj problem, obično se koriste tehnologije kao što su nadopuna zraka i povećanje entalpije, odmrzavanje i povrat otpadne topline.
Neke nove tehnologije upravljanja toplinom putničkog prostora također se postupno razvijaju i pokušavaju primijeniti u području električnih vozila. Na primjer: tehnologija skladištenja energije materijala s promjenom faze može apsorbirati višak topline kada je temperatura u putničkom prostoru previsoka i osloboditi pohranjenu toplinu kada je temperatura preniska; tehnologija hvatanja solarnog dobitka može prikupljati energiju sunčevog zračenja preko solarnih panela instaliranih na krovu i pretvarati je u električnu energiju ili toplinsku energiju za korištenje u sustavu klimatizacije; osim toga, inteligentni sustav upravljanja toplinom koristi napredne mreže senzora i algoritme upravljanja za praćenje temperature unutar i izvan kabine i potrebe putnika u stvarnom vremenu, te dinamički prilagođava strategiju upravljanja toplinom kako bi se postigao najbolji učinak iskorištenja energije.
