1. Elektromobilių šiluminio valdymo reikalavimai (HVCH)
Keleivių salonas – tai aplinkos erdvė, kurioje vairuotojas gyvena transporto priemonei važiuojant. Siekiant užtikrinti vairuotojui patogias vairavimo sąlygas, keleivių salono šilumos valdymo sistema turi kontroliuoti transporto priemonės vidaus aplinkos temperatūrą, drėgmę ir oro tiekimo temperatūrą. Keleivių salono šilumos valdymo reikalavimai skirtingomis sąlygomis pateikti 1 lentelėje.
Akumuliatoriaus temperatūros valdymas yra svarbi sąlyga siekiant užtikrinti efektyvų ir saugų elektromobilių veikimą. Kai temperatūra per aukšta, tai sukels skysčio nutekėjimą ir savaiminį užsidegimą, o tai turės įtakos vairavimo saugumui; kai temperatūra per žema, akumuliatoriaus įkrovimo ir iškrovimo talpa tam tikru mastu sumažėja. Dėl didelio energijos tankio ir mažo svorio ličio baterijos tapo plačiausiai naudojamomis elektromobilių baterijomis. Ličio baterijų temperatūros reguliavimo reikalavimai ir akumuliatoriaus šiluminė apkrova skirtingomis sąlygomis, apskaičiuoti pagal literatūrą, pateikti 2 lentelėje. Palaipsniui didėjant akumuliatorių energijos tankiui, plečiantis darbo aplinkos temperatūros diapazonui ir didėjant greitam įkrovimo greičiui, akumuliatoriaus temperatūros reguliavimo svarba šilumos valdymo sistemoje tapo dar svarbesnė ne tik siekiant patenkinti skirtingas kelio sąlygas ir skirtingus įkrovimo bei iškrovimo režimus. Temperatūros reguliavimo apkrova kinta priklausomai nuo transporto priemonės darbo sąlygų, temperatūros lauko tarp akumuliatorių blokų vienodumas ir šiluminio išsiveržimo prevencija bei kontrolė taip pat turi atitikti visus temperatūros reguliavimo reikalavimus skirtingomis aplinkos sąlygomis, tokiomis kaip stiprus šaltis, didelis karštis ir didelė drėgmė, karšta vasara ir šalta žiema.
2. Pirmojo etapo PTC šildymas
Pradiniame elektromobilių industrializacijos etape pagrindinė technologija iš esmės grindžiama akumuliatorių, variklių ir kitų energijos sistemų keitimu, remiantis laipsniškais tobulinimais. Grynai elektrinių transporto priemonių oro kondicionieriai ir benzininių transporto priemonių oro kondicionieriai šaldymo funkciją atlieka per garų suspaudimo ciklą. Skirtumas tarp jų yra tas, kad benzininių transporto priemonių oro kondicionieriaus kompresorių netiesiogiai varo variklis per diržą, o grynai elektrinės transporto priemonės tiesiogiai naudoja elektrinį pavaros kompresorių šaldymo ciklui varyti. Žiemą šildant benzinines transporto priemones, variklio šiluma tiesiogiai naudojama keleivių salono šildymui be papildomo šilumos šaltinio. Tačiau grynai elektrinių transporto priemonių variklio šiluma negali patenkinti žiemos šildymo poreikių. Todėl žiemos šildymas yra problema, kurią turi išspręsti grynai elektrinės transporto priemonės. Teigiamo temperatūros koeficiento šildytuvas (teigiamas temperatūros koeficientas, PTC) sudarytas iš PTC keraminio kaitinimo elemento ir aliuminio vamzdžio (PTC aušinimo skysčio šildytuvas/PTC oro šildytuvas), kuris pasižymi maža šilumine varža ir dideliu šilumos perdavimo efektyvumu, ir yra naudojamas degalų transporto priemonių kėbulo bazėje. Todėl ankstyvosiose elektrinėse transporto priemonėse keleivių salono šiluminei sričiai valdyti buvo naudojamas garų suspaudimo šaldymo ciklo šaldymas ir PTC šildymas.
2.1 Šilumos siurblių technologijos taikymas antrajame etape
Realiame gyvenime elektrinės transporto priemonės žiemą sunaudoja daug šildymo energijos. Termodinaminiu požiūriu PTC šildymo COP visada yra mažesnis nei 1, todėl PTC šildymo energijos suvartojimas yra didelis, o energijos panaudojimo lygis – mažas, o tai smarkiai riboja elektrinių transporto priemonių ridą. Šilumos siurblio technologija naudoja garų suspaudimo ciklą, kad panaudotų žemos kokybės šilumą aplinkoje, o teorinis COP šildymo metu yra didesnis nei 1. Todėl naudojant šilumos siurblio sistemą vietoj PTC galima padidinti elektrinių transporto priemonių važiavimo atstumą šildymo sąlygomis. Toliau gerinant akumuliatoriaus talpą ir galią, palaipsniui didėja ir šiluminė apkrova akumuliatoriaus veikimo metu. Tradicinė oro aušinimo konstrukcija negali patenkinti akumuliatoriaus temperatūros reguliavimo reikalavimų. Todėl skysčio aušinimas tapo pagrindiniu akumuliatoriaus temperatūros reguliavimo metodu. Be to, kadangi žmogaus kūno reikalinga komforto temperatūra yra panaši į temperatūrą, kurioje akumuliatorius veikia normaliai, keleivių salono ir akumuliatoriaus aušinimo poreikius galima patenkinti lygiagrečiai sujungiant šilumokaičius keleivių salono šilumos siurblio sistemoje. Elektromobilio akumuliatoriaus šilumą netiesiogiai pašalina šilumokaitis ir antrinis aušinimas, todėl pagerėjo elektromobilio šilumos valdymo sistemos integracijos laipsnis. Nors integracijos laipsnis pagerėjo, šiame etape šilumos valdymo sistema tik integruoja akumuliatoriaus ir keleivių salono aušinimą, o akumuliatoriaus ir variklio šiluma nėra efektyviai panaudojama.
Įrašo laikas: 2023 m. balandžio 4 d.
