1. Захтеви за управљање температуром електричних возила (ХВЦХ)
Путнички простор је простор у коме возач борави док је возило у покрету. Да би се обезбедило удобно окружење за вожњу за возача, термално управљање путничким простором мора да контролише температуру, влажност и температуру доводног ваздуха у унутрашњост возила. Захтеви за термално управљање путничким простором под различитим условима приказани су у Табели 1.
Контрола температуре батерије је важан предуслов за обезбеђивање ефикасног и безбедног рада електричних возила. Када је температура превисока, доћи ће до цурења течности и спонтаног сагоревања, што ће утицати на безбедност вожње; када је температура прениска, капацитет пуњења и пражњења батерије биће донекле смањен. Због високе густине енергије и мале тежине, литијумске батерије су постале најчешће коришћене батерије за електрична возила. Захтеви за контролу температуре литијумских батерија и топлотно оптерећење батерије под различитим условима, процењени према литератури, приказани су у Табели 2. Са постепеним повећањем густине енергије батерија, ширењем температурног опсега радног окружења и повећањем брзине пуњења, значај контроле температуре батерије у систему термичког управљања постао је све израженији, не само да би се задовољили различити услови на путу и различити режими пуњења и пражњења. Контрола температуре оптерећења се мења у зависности од радних услова возила, уједначеност температурног поља између батеријских пакета и спречавање и контрола термичког бекства такође морају да задовоље све захтеве за контролу температуре под различитим условима околине, као што су јака хладноћа, подручја са високом температуром и високом влажношћу, као и подручја са врућим летом и хладном зимом.
2. Прва фаза PTC грејања
У почетној фази индустријализације електричних возила, основна технологија се у основи заснива на замени батерија, мотора и других енергетских система, уз постепена побољшања. Клима уређаји код чисто електричних возила и клима уређаји код возила на гориво остварују функцију хлађења кроз циклус компресије паре. Разлика између њих је у томе што компресор клима уређаја код возила на гориво индиректно покреће мотор преко каиша, док чисто електрично возило директно користи компресор електричног погона за покретање циклуса хлађења. Када се возила на гориво греју зими, отпадна топлота мотора се директно користи за грејање путничког простора без додатног извора топлоте. Међутим, отпадна топлота мотора чисто електричних возила не може да задовољи потребе зимског грејања. Стога је зимско грејање проблем који чисто електрична возила морају да реше. Грејач са позитивним температурним коефицијентом (ПТК) састоји се од ПТК керамичког грејног елемента и алуминијумске цеви (PTC грејач расхладне течности/ПТЦ грејач ваздуха), који има предности мале термичке отпорности и високе ефикасности преноса топлоте, и користи се у каросерији возила на гориво. Стога су рана електрична возила користила циклус компресионог хлађења паром плус PTC грејање како би постигла термичко управљање путничким простором.
2.1 Примена технологије топлотних пумпи у другој фази
У стварној употреби, електрична возила имају велику потражњу за енергијом за грејање зими. Са термодинамичке тачке гледишта, COP PTC грејања је увек мањи од 1, што чини потрошњу енергије PTC грејања високом, а стопу искоришћења енергије ниском, што озбиљно ограничава километражу електричних возила. Технологија топлотне пумпе користи циклус компресије паре за коришћење нискоградне топлоте из околине, а теоретски COP током грејања је већи од 1. Стога, коришћење система топлотне пумпе уместо PTC-а може повећати домет крстарења електричних возила у условима грејања. Са даљим побољшањем капацитета и снаге батерије, термичко оптерећење током рада батерије се такође постепено повећава. Традиционална структура ваздушног хлађења не може да задовољи захтеве за контролу температуре батерије. Стога је течно хлађење постало главна метода контроле температуре батерије. Штавише, пошто је удобна температура коју захтева људско тело слична температури на којој батерија нормално ради, потребе за хлађењем путничког простора и батерије могу се задовољити паралелним повезивањем измењивача топлоте у систему топлотне пумпе у путничком простору. Топлота батерије се индиректно одводи измењивачем топлоте и секундарним хлађењем, а степен интеграције система за управљање топлотом електричног возила је побољшан. Иако је степен интеграције побољшан, систем за управљање топлотом у овој фази само једноставно интегрише хлађење батерије и путничког простора, а отпадна топлота батерије и мотора није ефикасно искоришћена.
Време објаве: 04.04.2023.
