Technické požiadavky na systémy tepelného manažmentu
pre čisté elektrické vozidlá
Zdroj chladu, zdroj tepla a ďalšie zdroje energie klimatizačného systému v čisto elektrických vozidlách pochádzajú z batériového systému. Pri čisto elektrických vozidlách klimatizácia priamo ovplyvňuje nielen komfort jazdy, ale aj ich dojazd.
Klimatizačný systém čisto elektrického vozidla musí nielen poskytovať funkcie chladenia/kúrenia, ale musí tiež počítať so spotrebou energie systému, čím sa zvyšuje jeho zložitosť. V dôsledku zmeny typu výkonu má elektrický špirálový kompresor používaný v klimatizácii elektrických vozidiel výrazne vyššiu hodnotu a objemovú účinnosť v porovnaní s tradičnými kompresormi. Elektromobily v súčasnosti využívajú na vykurovanie predovšetkým PTC ohrievače, ktoré v zime výrazne znižujú dojazd. V budúcnosti sa počíta s postupným zavádzaním klimatizačných systémov s tepelným čerpadlom s vyššou účinnosťou vykurovania.
Systém tepelného manažmentu nových energetických vozidiel musí spĺňať požiadavky na klimatizáciu kabíny (chladenie, kúrenie, odhmlievanie atď.), reguláciu teploty akumulátora a odvádzanie tepla motora a regulátora. Na základe požiadaviek na komplexný energetický manažment vozidla, kompaktnosť a ľahkú konštrukciu sa automobilové systémy tepelného manažmentu postupne vyvíjajú smerom k integrovanému tepelnému manažmentu vozidla.
Všeobecne povedané, automobilové systémy tepelného manažmentu zahŕňajú hlavne chladiace systémy motora, klimatizačné systémy a systémy tepelného manažmentu batérií. Funkčne je rozdelený na dva hlavné komponenty: tepelný systém motorového priestoru a tepelný systém kabíny s tromi hlavnými cyklami: cyklus motora, cyklus klimatizácie a cyklus medzichladiča. Chladiaci cyklus motora je pomerne jednoduchý, vrátane motora, chladiča, termostatu a vodného čerpadla. Cyklus klimatizácie pozostáva hlavne z kondenzátora, kompresora a expanzného ventilu. Funkciou systému medzichladiča preplňovaného turbodúchadlom je zvýšiť objem nasávaného vzduchu do motora, aby sa zlepšili jeho výkonové charakteristiky. Problémom je, že teplota vzduchu stlačeného turbodúchadlom je veľmi vysoká; priamy vstup do motora by urýchlil starnutie motorového mazacieho oleja, čo by vyžadovalo, aby medzichladič znížil teplotu nasávaného vzduchu.
1) Klimatizačný systém: Tradičné benzínové vozidlá používajú na klimatizáciu motorom-poháňaný kompresor, zatiaľ čo nové energetické vozidlá môžu používať ibaelektrické kompresory. V benzínových vozidlách sú procesy klimatizácie a chladenia motora relatívne nezávislé, zatiaľ čo v nových energetických vozidlách sú tieto tri -elektrické chladiace systémy úzko prepojené a vo všeobecnosti zdieľajú zdroj chladu s chladiacim systémom batérie. V benzínových vozidlách slúži ako zdroj tepla motor, ktorý pomocou vodného čerpadla poháňa obeh vody na vykurovanie. V súčasnosti väčšina nových energetických vozidiel využíva elektrické kúrenie, ale budúci trend smeruje k energeticky-účinnejším klimatizačným systémom s tepelným čerpadlom.
(2) Tepelný manažment batérie:Optimálny rozsah prevádzkovej teploty pre napájacie batérie je 20–30 stupňov. Pri nízkych teplotách je kapacita batérie nižšia a výkon nabíjania/vybíjania je slabý; pri vysokých teplotách sa životnosť batérie skracuje a príliš vysoké teploty môžu dokonca viesť k bezpečnostným problémom, ako sú výbuchy. Viaceré batériové články sú zapojené sériovo a paralelne do jedného batériového bloku a teplo vznikajúce pri nabíjaní a vybíjaní sa navzájom ovplyvňuje. Udržiavanie napájacej batérie v primeranom teplotnom rozsahu vyžaduje komplexný systém riadenia teploty batérie.
(3) Tepelné riadenie motora a elektronického riadiaceho systému: Motory a elektronické riadiace komponenty nových energetických vozidiel majú počas prevádzky vysoké požiadavky na odvod tepla a zvyčajne vyžadujú aktívne chladenie. Tieto komponenty často vyžadujú iba chladiace zariadenia.
