Tehnički zahtjevi sustava toplinskog upravljanja
za čista električna vozila
Izvor hladnoće, izvor topline i drugi izvori energije sustava klimatizacije u čisto električnim vozilima dolaze iz sustava baterija. Za čisto električna vozila, klima uređaj ne samo da izravno utječe na udobnost vožnje, već i na njihov domet vožnje.
Sustav klimatizacije čistog električnog vozila ne mora samo pružati funkcije hlađenja/grijanja, već mora također uzeti u obzir potrošnju energije sustava, čime se povećava njegova složenost. Zbog promjene vrste snage, električni spiralni kompresor koji se koristi u klimatizacijskim uređajima električnih vozila ima značajno poboljšanu vrijednost i volumetrijsku učinkovitost u usporedbi s tradicionalnim kompresorima. Trenutno električna vozila za grijanje prvenstveno koriste PTC grijače, što značajno smanjuje domet vožnje zimi. U budućnosti se očekuje postupno usvajanje sustava klimatizacije toplinske pumpe s većom učinkovitošću grijanja.
Sustav upravljanja toplinom novih energetskih vozila treba zadovoljiti zahtjeve klimatizacije kabine (hlađenje, grijanje, odmagljivanje, itd.), kontrolu temperature baterije i disipaciju topline motora i regulatora. Na temelju zahtjeva sveobuhvatnog upravljanja energijom vozila, kompaktnosti i laganog dizajna, automobilski sustavi upravljanja toplinom postupno se razvijaju prema integriranom upravljanju toplinom vozila.
Općenito govoreći, automobilski sustavi upravljanja toplinom uglavnom uključuju sustave hlađenja motora, sustave klimatizacije i sustave upravljanja toplinom baterije. Funkcionalno je podijeljen u dvije glavne komponente: toplinski sustav motornog prostora i toplinski sustav kabine, s tri glavna ciklusa: ciklus motora, ciklus klima uređaja i ciklus međuhladnjaka. Ciklus hlađenja motora je relativno jednostavan, uključujući motor, hladnjak, termostat i vodenu pumpu. Ciklus klima uređaja uglavnom se sastoji od kondenzatora, kompresora i ekspanzijskog ventila. Funkcija međuhladnjaka s turbopunjačem je povećanje volumena ulaznog zraka u motor kako bi se poboljšale njegove karakteristike snage. Problem je što je temperatura zraka stlačenog turbopunjačom vrlo visoka; izravan ulazak u motor ubrzao bi starenje ulja za podmazivanje motora, zahtijevajući od intercoolera da snizi temperaturu usisanog zraka.
1) Sustav klimatizacije: tradicionalna benzinska vozila koriste motor-kompresor za klimatizaciju, dok nova energetska vozila mogu koristiti samoelektrični kompresori. U benzinskim vozilima procesi klimatizacije i hlađenja motora relativno su neovisni, dok su u novim energetskim vozilima tri-električna rashladna sustava usko povezana, općenito dijeleći izvor hladnoće sa sustavom hlađenja baterije. U benzinskim vozilima, motor služi kao izvor topline, koristeći vodenu pumpu za pokretanje cirkulacije vode za grijanje. Trenutačno većina novih energetskih vozila koristi električno grijanje, ali budući trend je prema energetski-učinkovitijim sustavima klimatizacije s toplinskom pumpom.
(2) Upravljanje toplinom baterije:Optimalni raspon radne temperature za baterije je 20-30 stupnjeva. Na niskim temperaturama kapacitet baterije je manji, a performanse punjenja/pražnjenja su loše; na visokim temperaturama životni ciklus baterije se skraćuje, a pretjerano visoke temperature mogu čak dovesti do sigurnosnih problema kao što su eksplozije. Više baterijskih ćelija spojeno je u seriju i paralelno kako bi se formirala baterija, a toplina koja se stvara tijekom punjenja i pražnjenja utječe jedna na drugu. Održavanje baterije unutar razumnog temperaturnog raspona zahtijeva složen sustav upravljanja toplinom baterije.
(3) Upravljanje toplinom motora i elektroničkog upravljačkog sustava: Motori i elektroničke upravljačke komponente novih energetskih vozila imaju visoke zahtjeve za rasipanjem topline tijekom rada i obično zahtijevaju aktivno hlađenje. Ove komponente često zahtijevaju samo rashladne uređaje.
