Τρία στάδια του νέου ενεργειακού οχήματος
Ανάπτυξη Συστήματος Θερμικής Διαχείρισης
Στάδιο 1
Πρώτη-Γενιά Σύστημα Θερμικής Διαχείρισης: Μπαταρία-ψύξη με αέρα ή υγρό-ψύξη, θέρμανση PTC και ηλεκτρονικά ελεγχόμενη υγρή ψύξη κινητήρα, όλα λειτουργούν ανεξάρτητα.
Στα πρώτα στάδια της ανάπτυξης νέων ενεργειακών οχημάτων, η εστίαση ήταν κυρίως στην αντικατάσταση του κινητήρα σε βενζινοκίνητα οχήματα με μπαταρίες και κινητήρες. Κατά την κανονική οδήγηση, το σύστημα μπαταρίας παράγει θερμότητα, με την αποτελεσματική θερμοκρασία λειτουργίας του να είναι 15-35 βαθμούς. Η ψύξη αέρα υιοθετήθηκε ευρέως στα πρώιμα νέας ενεργειακά οχήματα λόγω της απλής δομής, του χαμηλού κόστους και της ευκολίας συντήρησης.
Καθώς αυξανόταν η ισχύς του κινητήρα και της φόρτισης, η ψύξη αέρα δεν μπορούσε πλέον να ανταποκρίνεται στις απαιτήσεις θερμικής διαχείρισης της μπαταρίας, οδηγώντας σε σταδιακή αναβάθμιση σε υγρή ψύξη. Το χειμώνα, λόγω χαμηλότερων θερμοκρασιών περιβάλλοντος, χρησιμοποιήθηκε θέρμανση PTC για τη θέρμανση του ψυκτικού υγρού, το οποίο στη συνέχεια μετέφερε τη θερμότητα στο σύστημα μπαταρίας. Η ψύξη στο χώρο επιβατών συνεχίστηκε με τη χρήση του συστήματος βενζινοκίνητων οχημάτων-εποχής: οι μηχανικοί συμπιεστές κλιματισμού αναβαθμίστηκαν σε ηλεκτρικούς συμπιεστές. Η θέρμανση επιτυγχάνονταν τυπικά με θέρμανση PTC. Τα συνολικά πλεονεκτήματα αυτής της λύσης ήταν η απλότητα, το χαμηλό κόστος και η χαμηλή δομική πολυπλοκότητα. Τα μειονεκτήματα ήταν η υψηλή κατανάλωση ενέργειας και η μικρή αυτονομία το χειμώνα.
Στάδιο 2
Δεύτερη-Σύστημα Θερμικής Διαχείρισης Γενιάς: Υγρόψυξη μπαταρίας, θέρμανση PTC και υγρόψυξη κινητήρα/ηλεκτρονικού ελέγχου. Αυτό το σύστημα χρησιμοποιεί την απορριπτόμενη θερμότητα από τον κινητήρα/ηλεκτρονικό σύστημα ελέγχου για τη θέρμανση του συστήματος μπαταρίας, επιτυγχάνοντας θερμική ανακύκλωση.
Βασιζόμενο στην πρώτη γενιά, αυτό το σύστημα συνδέει τα κυκλώματα μοτέρ/ηλεκτρονικού ελέγχου και θερμικής διαχείρισης μπαταρίας σε σειρά και παράλληλα, αξιοποιώντας πλήρως τη σπατάλη θερμότητας από τον κινητήρα/ηλεκτρονικό σύστημα ελέγχου για τη θέρμανση του συστήματος μπαταρίας. Αυτό μειώνει τη χρήση PTC το χειμώνα, βελτιώνει τη συνολική απόδοση θερμικής διαχείρισης των ηλεκτρικών οχημάτων και αυξάνει την αυτονομία οδήγησης.
Για παράδειγμα, το XPeng P7 χρησιμοποιεί μια βαλβίδα τεσσάρων-δρόμων για τη σύνδεση του κυκλώματος ψύξης κινητήρα/ηλεκτρονικού ελέγχου και του κυκλώματος ψύξης του συγκροτήματος μπαταριών. Όταν η μπαταρία δεν χρειάζεται θέρμανση, η θερμότητα από το κύκλωμα κινητήρα/ηλεκτρονικού ελέγχου διαχέεται μέσω του συγκροτήματος ψυγείου κινητήρα της μπροστινής-τελικής μονάδας. Όταν απαιτείται θέρμανση, το ψυκτικό υγρό απομακρύνει τη θερμότητα από τον κινητήρα/ηλεκτρονικό σύστημα ελέγχου και ρέει μέσω του κυκλώματος ψύξης της μπαταρίας. Εάν η θέρμανση είναι ανεπαρκής, το PTC παρέχει βοηθητική θέρμανση για εξοικονόμηση ενέργειας.
Το σύστημα θερμικής διαχείρισης δεύτερης-γενιάς εξακολουθεί να χρησιμοποιεί PTC για να καλύψει τις ανάγκες θέρμανσης της καμπίνας και της μπαταρίας. Η θέρμανση της καμπίνας επιτυγχάνεται γενικά με χρήση θερμαντήρα PTC με ανεμιστήρα-.
ΟΘερμαντήρας PTCθερμαίνει τον περιβάλλοντα αέρα και, στη συνέχεια, το σύστημα ανεμιστήρα φυσά τον αέρα στην καμπίνα για να επιτύχει τη λειτουργία θέρμανσης. Εναλλακτικά, ένας θερμαντήρας PTC με βάση το νερό-μπορεί να χρησιμοποιηθεί για τη θέρμανση του ψυκτικού υγρού, το οποίο στη συνέχεια ρέει μέσω του πυρήνα του θερμαντήρα για να παρέχει θέρμανση στην καμπίνα. Οι ανάγκες θέρμανσης του συστήματος μπαταρίας καλύπτονται κυρίως με τη χρήση ενός θερμαντήρα PTC με βάση το νερό- για τη θέρμανση του ψυκτικού υγρού και συνεπώς της μπαταρίας.
Ωστόσο, οι θερμαντήρες PTC έχουν συνήθως ισχύ εξόδου 1-6 kW, προσθέτοντας επιπλέον 4-6 kWh κατανάλωσης ενέργειας ανά 100 km. Για παράδειγμα, με χρόνο οδήγησης πλήρους φόρτισης 4-5 ωρών, η θέρμανση PTC μπορεί να μειώσει την εμβέλεια ενός νέου ενεργειακού οχήματος κατά 100-150 km, γι' αυτό η εμβέλεια μειώνεται όταν ο θερμαντήρας είναι ενεργοποιημένος το χειμώνα.
Στάδιο 3
Σύστημα Θερμικής Διαχείρισης Τρίτης Γενιάς: Αυτό το στάδιο προσθέτει ένα σύστημα αντλίας θερμότητας, με αποτέλεσμα ένα πιο αποτελεσματικό και σύνθετο συνολικάσύστημα διαχείρισης θερμότητας. Τα συστήματα που βασίζονται σε
Από την πλευρά του ψυκτικού, ένας εσωτερικός συμπυκνωτής και μια βαλβίδα τριών{0}}δρόμων ψυκτικού προστίθενται για να ανταποκριθούν στις απαιτήσεις θέρμανσης της αντλίας θερμότητας, αντικαθιστώντας τον αρχικό θερμαντήρα PTC υψηλής-πίεσης. Δύο επιπλέον θερμαντήρες PTC χαμηλής-πίεσης παρέχουν κυρίως λειτουργίες απόψυξης, ξεθάμβωσης και βοηθητικής θέρμανσης. Σε γενικές γραμμές, η αντικατάσταση του υπάρχοντος συστήματος με αντλία θερμότητας θα εξοικονομήσει 2-3 kWh ηλεκτρικής ενέργειας ανά 100 χιλιόμετρα, επιτυγχάνοντας συνολική βελτίωση εμβέλειας 10%-15%.
