Tri stupne nového energetického vozidla
Vývoj systému tepelného manažmentu
1. fáza
Prvá{0}}generácia systému tepelného manažmentu: Batéria chladená vzduchom-alebo kvapalinou-, ohrev PTC a elektronicky riadené kvapalinové chladenie motora, všetky fungujú nezávisle.
V počiatočných fázach vývoja nových energetických vozidiel sa pozornosť sústredila predovšetkým na výmenu motora v benzínových vozidlách za batérie a motory. Počas normálnej jazdy generuje akumulátorový systém teplo, pričom jeho efektívna prevádzková teplota je 15-35 stupňov. Vzduchové chladenie bolo široko používané v prvých nových energetických vozidlách kvôli jeho jednoduchej konštrukcii, nízkym nákladom a ľahkej údržbe.
Keď sa výkon motora a nabíjania zvýšil, chladenie vzduchom už nespĺňalo požiadavky tepelného manažmentu batérie, čo viedlo k postupnému prechodu na chladenie kvapalinou. V zime sa kvôli nižším okolitým teplotám využíval ohrev PTC na ohrev chladiacej kvapaliny, ktorá následne prenášala teplo do batériového systému. Chladenie priestoru pre cestujúcich pokračovalo pomocou systému- benzínových vozidiel: mechanické kompresory klimatizácie boli modernizované na elektrické kompresory; zahrievanie sa typicky dosahovalo použitím zahrievania PTC. Celkovými výhodami tohto riešenia boli jednoduchosť, nízke náklady a nízka konštrukčná zložitosť; nevýhodou bola vysoká spotreba energie a krátky dojazd v zime.
2. fáza
Druhá{0}}generácia systému tepelného manažmentu: kvapalinové chladenie batérie, ohrev PTC a chladenie motora/elektronického riadenia kvapalinou. Tento systém využíva odpadové teplo z motora/elektronického riadiaceho systému na ohrev batériového systému, čím sa dosahuje tepelná recyklácia.
Tento systém vychádzajúci z prvej generácie spája obvody motora/elektronického riadenia a tepelného manažmentu batérie v sérii a paralelne, pričom plne využíva odpadové teplo z motora/elektronického riadiaceho systému na ohrev batériového systému. To znižuje používanie PTC v zime, zlepšuje celkovú účinnosť tepelného manažmentu elektrických vozidiel a zvyšuje ich dojazd.
Napríklad XPeng P7 používa štvorcestný ventil na pripojenie chladiaceho okruhu motora/elektronického riadenia a chladiaceho okruhu zostavy batérie. Keď súprava batérií nevyžaduje zahrievanie, teplo z obvodu motora/elektronického riadenia sa odvádza cez zostavu chladiča motora predného-modulu. Keď je potrebné zahrievanie, chladiaca kvapalina odvádza teplo z motora/elektronického riadiaceho systému a prúdi cez chladiaci okruh akumulátora. Ak je teplo nedostatočné, PTC poskytuje pomocný ohrev na úsporu energie.
Druhá-generácia systému tepelného manažmentu stále využíva PTC na uspokojenie potrieb vykurovania kabíny a batérie. Vykurovanie kabíny sa vo všeobecnosti dosahuje pomocou ventilátora-vyhrievaného PTC ohrievača.
ThePTC ohrievačohrieva okolitý vzduch a potom fúkací systém vháňa vzduch do kabíny, aby sa dosiahla funkcia vykurovania. Alternatívne možno na ohrev chladiacej kvapaliny použiť-vodný ohrievač PTC, ktorý potom preteká jadrom ohrievača a zabezpečuje vykurovanie kabíny. Potreby vykurovania batériového systému sú primárne uspokojované použitím ohrievača PTC na báze vody- na ohrev chladiacej kvapaliny a tým aj batérie.
Ohrievače PTC však zvyčajne majú výkon 1 až 6 kW, čo predstavuje dodatočnú spotrebu energie 4 až 6 kWh na 100 km. Napríklad s dobou jazdy na plné nabitie 4-5 hodín môže PTC vykurovanie znížiť dojazd nového energetického vozidla o 100-150 km, čo je dôvod, prečo sa dojazd skráti, keď je kúrenie v zime zapnuté.
3. fáza
Systém tepelného manažmentu tretej generácie: Táto fáza pridáva systém tepelného čerpadla, čo vedie k efektívnejšiemu a komplexnejšiemu celkusystém tepelného manažmentu. Systémy na báze chladiva a vody-sú integrované, čo predstavuje trend k väčšej integrácii, ktorého príkladom je Tesla Model Y.
Na strane chladiva je pridaný vnútorný kondenzátor a trojcestný ventil chladiva- na splnenie požiadaviek na vykurovanie tepelným čerpadlom, ktoré nahrádzajú pôvodný vysokotlakový- ohrievač PTC. Dva prídavné-nízkotlakové ohrievače PTC primárne poskytujú funkcie odmrazovania, odhmlievania a prídavného ohrevu. Vo všeobecnosti možno povedať, že výmena existujúceho systému za tepelné čerpadlo ušetrí 2 – 3 kWh elektrickej energie na 100 kilometrov, čím sa dosiahne zlepšenie celkového dojazdu o 10 % – 15 %.
