1. Zahtjevi za upravljanje temperaturom električnih vozila (HVCH)
Putnički prostor je prostor u kojem vozač boravi dok je vozilo u pokretu. Kako bi se osiguralo ugodno okruženje za vožnju za vozača, termalno upravljanje putničkim prostorom mora kontrolirati temperaturu, vlažnost i temperaturu dovoda zraka u unutrašnjost vozila. Zahtjevi za termičko upravljanje putničkim prostorom pod različitim uvjetima prikazani su u Tabeli 1.
Kontrola temperature baterija je važan preduslov za osiguranje efikasnog i sigurnog rada električnih vozila. Kada je temperatura previsoka, uzrokovat će curenje tečnosti i spontano sagorijevanje, što će uticati na sigurnost vožnje; kada je temperatura preniska, kapacitet punjenja i pražnjenja baterije će biti do određene mjere smanjen. Zbog visoke gustine energije i male težine, litijumske baterije su postale najčešće korištene baterije za električna vozila. Zahtjevi za kontrolu temperature litijumskih baterija i toplotno opterećenje baterije pod različitim uslovima procijenjeno prema literaturi prikazani su u Tabeli 2. Sa postepenim povećanjem gustine energije baterija, širenjem temperaturnog raspona radnog okruženja i povećanjem brzina punjenja, važnost kontrole temperature baterija u sistemu termičkog upravljanja postala je istaknutija, ne samo da bi se zadovoljili različiti uslovi na putu i različiti režimi punjenja i pražnjenja. Promjena opterećenja kontrole temperature pod radnim uslovima vozila, ujednačenost temperaturnog polja između baterijskih paketa i sprečavanje i kontrola termičkog odbijanja također moraju ispuniti sve zahtjeve za kontrolu temperature pod različitim uslovima okoline kao što su jaka hladnoća, područja sa visokom temperaturom i visokom vlažnošću, te područja sa vrućim ljetom i hladnom zimom.
2. Prva faza PTC grijanja
U početnoj fazi industrijalizacije električnih vozila, osnovna tehnologija se u osnovi zasniva na zamjeni baterija, motora i drugih energetskih sistema, uz postepeno poboljšanje. Klima uređaji u vozilima na gorivo i klima uređaji u vozilima na gorivo ostvaruju funkciju hlađenja putem ciklusa kompresije pare. Razlika između njih je u tome što kompresor klima uređaja u vozilima na gorivo indirektno pokreće motor putem remena, dok vozila na gorivo direktno koriste električni kompresor za pokretanje ciklusa hlađenja. Kada se vozila na gorivo zagrijavaju zimi, otpadna toplina motora se direktno koristi za grijanje putničkog prostora bez dodatnog izvora topline. Međutim, otpadna toplina motora vozila na gorivo ne može zadovoljiti potrebe zimskog grijanja. Stoga je zimsko grijanje problem koji vozila na električna goriva moraju riješiti. Grijač s pozitivnim temperaturnim koeficijentom (PTC) sastoji se od PTC keramičkog grijaćeg elementa i aluminijske cijevi (PTC grijač rashladne tečnosti/PTC grijač zraka), koji ima prednosti malog termičkog otpora i visoke efikasnosti prijenosa topline, a koristi se u karoseriji vozila na gorivo. Stoga su rana električna vozila koristila ciklus hlađenja kompresijom pare plus PTC grijanje kako bi se postiglo termičko upravljanje putničkim prostorom.
2.1 Primjena tehnologije toplotnih pumpi u drugoj fazi
U stvarnoj upotrebi, električna vozila imaju veliku potražnju za energijom za grijanje zimi. Sa termodinamičke tačke gledišta, COP PTC grijanja je uvijek manji od 1, što čini potrošnju energije PTC grijanja visokom, a stopu iskorištenja energije niskom, što ozbiljno ograničava kilometražu električnih vozila. Tehnologija toplotne pumpe koristi ciklus kompresije pare za korištenje niskokvalitetne toplote iz okoline, a teorijski COP tokom grijanja je veći od 1. Stoga, korištenje sistema toplotne pumpe umjesto PTC-a može povećati domet krstarenja električnih vozila u uslovima grijanja. Daljnjim poboljšanjem kapaciteta i snage baterije, termičko opterećenje tokom rada baterije se također postepeno povećava. Tradicionalna struktura zračnog hlađenja ne može ispuniti zahtjeve za kontrolu temperature baterije. Stoga je tečno hlađenje postalo glavna metoda kontrole temperature baterije. Štaviše, budući da je ugodna temperatura koju zahtijeva ljudsko tijelo slična temperaturi na kojoj baterija normalno radi, zahtjevi za hlađenjem putničkog prostora i baterije mogu se zadovoljiti paralelnim povezivanjem izmjenjivača toplote u sistemu toplotne pumpe u putničkom prostoru. Toplota baterije se indirektno odvodi putem izmjenjivača toplote i sekundarnog hlađenja, a stepen integracije sistema za upravljanje toplotom električnog vozila je poboljšan. Iako je stepen integracije poboljšan, sistem za upravljanje toplotom u ovoj fazi samo jednostavno integriše hlađenje baterije i putničkog prostora, a otpadna toplota baterije i motora nije efikasno iskorištena.
Vrijeme objave: 04.04.2023.
