1. Krav til termisk styring af elektriske køretøjer (HVCH)
Kabinen er det miljø, hvor føreren opholder sig, mens køretøjet kører. For at sikre et behageligt køremiljø for føreren skal temperaturstyringen i kabinen kontrollere temperatur, fugtighed og lufttilførselstemperatur i køretøjets kabine. Kravene til temperaturstyring i kabinen under forskellige forhold er vist i tabel 1.
Temperaturkontrol af batterier er en vigtig forudsætning for at sikre effektiv og sikker drift af elbiler. Når temperaturen er for høj, vil det forårsage væskelækage og spontan antændelse, hvilket vil påvirke køresikkerheden. Når temperaturen er for lav, vil batteriets opladnings- og afladningskapacitet blive dæmpet til en vis grad. På grund af deres høje energitæthed og lette vægt er lithiumbatterier blevet de mest anvendte batterier til elbiler. Temperaturkontrolkravene for lithiumbatterier og batteriets varmebelastning under forskellige forhold estimeret i henhold til litteraturen er vist i tabel 2. Med den gradvise stigning i energitætheden for batterier, udvidelsen af temperaturområdet i arbejdsmiljøet og stigningen i hurtige opladningshastigheder er vigtigheden af temperaturkontrol af batterier i det termiske styringssystem blevet mere fremtrædende, ikke kun for at imødekomme forskellige vejforhold og forskellige opladnings- og afladningstilstande. Temperaturkontrolbelastningen ændrer sig under køretøjets arbejdsforhold, ensartetheden af temperaturfeltet mellem batteripakkerne og forebyggelse og kontrol af termisk løbning skal også opfylde alle temperaturkontrolkrav under forskellige miljøforhold såsom områder med stærk kulde, høj varme og høj luftfugtighed samt varme sommer- og kolde vinterområder. behov.
2. PTC-opvarmning i første fase
I den indledende fase af industrialiseringen af elbiler er kerneteknologien grundlæggende baseret på udskiftning af batterier, motorer og andre kraftsystemer baseret på gradvise forbedringer. Både klimaanlægget i rent elbiler og klimaanlægget i brændstofbiler realiserer kølefunktionen gennem dampkompressionscyklussen. Forskellen mellem de to er, at klimaanlæggets kompressor i brændstofbiler indirekte drives af motoren via bæltet, mens rent elbiler direkte bruger den elektriske kompressor til at drive kølecyklussen. Når brændstofbiler opvarmes om vinteren, bruges spildvarmen fra motoren direkte til at opvarme kabinen uden en ekstra varmekilde. Spildvarmen fra motoren i rent elbiler kan dog ikke opfylde behovene til vinteropvarmning. Derfor er vinteropvarmning et problem, som rent elbiler skal løse. En positiv temperaturkoefficientvarmer (PTC) består af et keramisk PTC-varmeelement og et aluminiumsrør (PTC kølevæskevarmer/PTC-luftvarmer), som har fordelene ved lille termisk modstand og høj varmeoverføringseffektivitet, og bruges i karrosseribasen på brændstofkøretøjer. Derfor brugte tidlige elbiler dampkompressionskølecykluskøling plus PTC-opvarmning for at opnå termisk styring af kabinen.
2.1 Anvendelse af varmepumpeteknologi i anden fase
I faktisk brug har elbiler et stort energiforbrug til opvarmning om vinteren. Fra et termodynamisk synspunkt er COP'en for PTC-opvarmning altid mindre end 1, hvilket gør strømforbruget for PTC-opvarmning højt, og energiudnyttelsesgraden lav, hvilket alvorligt begrænser elbilers kilometertal. Varmepumpeteknologien bruger dampkompressionscyklussen til at udnytte lavkvalitetsvarme i miljøet, og den teoretiske COP under opvarmning er større end 1. Derfor kan brugen af et varmepumpesystem i stedet for PTC øge rækkevidden for elbiler under varmeforhold. Med den yderligere forbedring af strømbatteriets kapacitet og effekt stiger den termiske belastning under strømbatteriets drift også gradvist. Den traditionelle luftkølestruktur kan ikke opfylde strømbatteriets temperaturkontrolkrav. Derfor er væskekøling blevet den primære metode til temperaturkontrol af batteriet. Da den behagelige temperatur, som menneskekroppen kræver, svarer til den temperatur, hvor strømbatteriet fungerer normalt, kan kølebehovet for kabinen og strømbatteriet opfyldes ved at forbinde varmevekslere parallelt i kabinens varmepumpesystem. Varmen fra batteriet fjernes indirekte af varmeveksleren og den sekundære køling, og integrationsgraden af det elektriske køretøjs termiske styringssystem er blevet forbedret. Selvom integrationsgraden er blevet forbedret, integrerer det termiske styringssystem på nuværende tidspunkt kun kølingen af batteriet og kabinen, og spildvarmen fra batteriet og motoren er ikke blevet effektivt udnyttet.
Opslagstidspunkt: 4. april 2023
