Važnost vozila na novi pogon u usporedbi s tradicionalnim vozilima uglavnom se ogleda u sljedećim aspektima: Prvo, sprječavanje toplinskog bijega vozila na novi pogon. Uzroci toplinskog bijega uključuju mehaničke i električne uzroke (ekstruzija baterije uslijed sudara, akupunktura itd.) i elektrokemijske uzroke (prekomjerno punjenje i prekomjerno pražnjenje baterije, brzo punjenje, punjenje na niskoj temperaturi, samoinicirani unutarnji kratki spoj itd.). Toplinski bijeg uzrokovat će zapaljenje ili čak eksploziju baterije, što predstavlja prijetnju sigurnosti putnika. Drugo, optimalna radna temperatura baterije je 10-30°C. Točno toplinsko upravljanje baterijom može osigurati vijek trajanja baterije i produžiti vijek trajanja baterije vozila na novi pogon. Treće, u usporedbi s vozilima na gorivo, vozila na novi pogon nemaju izvor napajanja kompresora klima uređaja i ne mogu se oslanjati na otpadnu toplinu motora za grijanje kabine, već mogu samo pokretati električnu energiju za regulaciju topline, što će uvelike smanjiti domet samog vozila na novi pogon. Stoga je toplinsko upravljanje vozilima na novi pogon postalo ključno za rješavanje ograničenja vozila na novi pogon.
Potražnja za toplinskim upravljanjem vozila na nova goriva znatno je veća nego kod vozila na tradicionalna goriva. Toplinsko upravljanje automobilima ima za cilj kontrolirati toplinu cijelog vozila i toplinu okoline u cjelini, održavati svaku komponentu u optimalnom temperaturnom rasponu i istovremeno osigurati sigurnost i udobnost vožnje automobila. Sustav toplinskog upravljanja vozilima na nova goriva uglavnom uključuje sustav klimatizacije, sustav toplinskog upravljanja baterijom (HVCH), sustav elektroničkog upravljanja motorom. U usporedbi s tradicionalnim automobilima, toplinsko upravljanje vozilima s novim izvorom energije ima dodane module za toplinsko upravljanje baterijom i elektroničkim upravljanjem motorom. Tradicionalno automobilsko toplinsko upravljanje uglavnom uključuje hlađenje motora i mjenjača te toplinsko upravljanje sustavom klimatizacije. Vozila na gorivo koriste rashladno sredstvo za hlađenje kabine, grijanje kabine otpadnom toplinom iz motora i hlađenje motora i mjenjača tekućinskim hlađenjem ili hlađenjem zrakom. U usporedbi s tradicionalnim vozilima, velika promjena kod vozila s novim izvorom energije je izvor energije. Vozila s novim izvorom energije nemaju motore za grijanje, a grijanje klima uređajem ostvaruje se putem PTC-a ili klima uređaja s toplinskom pumpom. Vozila s novim izvorom energije imaju dodatne zahtjeve za hlađenje baterija i elektroničkih sustava upravljanja motorom, pa je toplinsko upravljanje vozilima s novim izvorom energije složenije od tradicionalnih vozila na gorivo.
Složenost upravljanja toplinom u vozilima s novim energetskim pogonom dovela je do povećanja vrijednosti pojedinog vozila u sustavu upravljanja toplinom. Vrijednost pojedinog vozila u sustavu upravljanja toplinom je 2-3 puta veća od vrijednosti tradicionalnog automobila. U usporedbi s tradicionalnim automobilima, povećanje vrijednosti vozila s novim energetskim pogonom uglavnom dolazi od hlađenja tekućinom u baterijama, klima uređaja s toplinskim pumpama,PTC grijači rashladne tekućineitd.
Hlađenje tekućinom zamijenilo je hlađenje zrakom kao glavnu tehnologiju kontrole temperature, a očekuje se da će izravno hlađenje postići tehnološki napredak.
Četiri uobičajene metode upravljanja toplinom baterije su hlađenje zrakom, hlađenje tekućinom, hlađenje materijalom s promjenom faze i izravno hlađenje. Tehnologija hlađenja zrakom uglavnom se koristila u ranim modelima, a tehnologija hlađenja tekućinom postupno je postala glavna struja zbog ujednačenog hlađenja tekućinom. Zbog visoke cijene, tehnologija hlađenja tekućinom uglavnom se koristi u vrhunskim modelima, a očekuje se da će u budućnosti pasti na niže modele.
Zračno hlađenje (PTC grijač zraka) je metoda hlađenja u kojoj se zrak koristi kao medij za prijenos topline, a zrak izravno odvodi toplinu baterije putem ispušnog ventilatora. Za hlađenje zrakom potrebno je što više povećati udaljenost između hladnjaka i hladnjaka između baterija, a mogu se koristiti serijski ili paralelni kanali. Budući da paralelni spoj može postići ravnomjerno odvođenje topline, većina trenutnih sustava hlađenih zrakom usvaja paralelni spoj.
Tehnologija tekućeg hlađenja koristi izmjenu topline tekućom konvekcijom za odvođenje topline koju stvara baterija i smanjenje temperature baterije. Tekući medij ima visoki koeficijent prijenosa topline, veliki toplinski kapacitet i veliku brzinu hlađenja, što značajno utječe na smanjenje maksimalne temperature i poboljšanje konzistentnosti temperaturnog polja baterijskog sklopa. Istovremeno, volumen sustava za upravljanje toplinom je relativno mali. U slučaju prethodnika toplinskog bijega, rješenje za tekuće hlađenje može se osloniti na veliki protok rashladnog medija kako bi se baterijski sklop prisilio na raspršivanje topline i ostvarila preraspodjelu topline između baterijskih modula, što može brzo suzbiti kontinuirano pogoršanje toplinskog bijega i smanjiti rizik od bijega. Oblik sustava tekućeg hlađenja je fleksibilniji: ćelije ili moduli baterije mogu se uroniti u tekućinu, rashladni kanali se također mogu postaviti između baterijskih modula ili se rashladna ploča može koristiti na dnu baterije. Metoda tekućeg hlađenja ima visoke zahtjeve na hermetičnost sustava. Hlađenje materijalom s promjenom faze odnosi se na proces promjene agregatnog stanja i pružanja latentne topline materijala bez promjene temperature i promjene fizičkih svojstava. Ovaj proces će apsorbirati ili osloboditi veliku količinu latentne topline za hlađenje baterije. Međutim, nakon potpune promjene faze materijala koji mijenja fazu, toplina baterije ne može se učinkovito odvesti.
Metoda izravnog hlađenja (izravno hlađenje rashladnim sredstvom) koristi princip latentne topline isparavanja rashladnih sredstava (R134a, itd.) za uspostavljanje sustava klimatizacije u vozilu ili baterijskom sustavu, te ugrađuje isparivač sustava klimatizacije u baterijski sustav, a rashladno sredstvo u isparivaču isparava i brzo i učinkovito odvodi toplinu iz baterijskog sustava, kako bi se dovršilo hlađenje baterijskog sustava.
Vrijeme objave: 25. lipnja 2024.
