الإدارة الحرارية لمركبات الطاقة الجديدة
Ⅰ الإدارة الحرارية لمركبات الطاقة الجديدة
مكونات الإدارة الحرارية للمركبة
يتكون نظام التبريد لمركبات الطاقة الجديدة عمومًا من ثلاثة أجزاء: نظام تدوير تبريد البطارية، ونظام تدوير تبريد المحرك الذي يتم التحكم فيه إلكترونيًا، ونظام تدوير الهواء الدافئ لتكييف الهواء. تحتوي طرازات PHEV أيضًا على نظام دوران تبريد إضافي للمحرك. يقوم نظام تداول البطارية بتسخين البطارية بشكل أساسي. أو التبريد، يقوم نظام دوران المحرك بشكل أساسي بتبريد محرك القيادة وCIDD (وحدة التحكم في محرك القيادة)، ويقوم نظام تكييف الهواء والتدفئة بشكل أساسي بتسخين أو تبريد مقصورة الركاب. المكونات الوظيفية الرئيسية المشاركة هي مضخة المياه الإلكترونية، صمام الملف اللولبي ثلاثي الاتجاه، صمام الملف اللولبي ثنائي الاتجاه، PTC، مبادل حراري، فاصل الغاز السائل، المبرد، غلاية التوسع، خط أنابيب التبريد ومختلف الأقواس الثابتة، إلخ.[5]. يتم استخدام مضخة المياه الإلكترونية كمصدر للطاقة، والمبرد هو الوسط، ويتحكم صمام الملف اللولبي في اتجاه التدفق ليجعل وسط التبريد يتدفق عبر المبرد والجسم المبرد على طول خط الأنابيب، ويتبدد ويبرد من خلال التبادل الحراري، بحيث يتم الحفاظ دائمًا على درجة حرارة عمل الأجزاء الوظيفية ضمن نطاق عمل مثالي، مما يزيد من أدائها. سواء كانت سيارة كهربائية خالصة أو هجينة، فإن دورة الإدارة الحرارية للبطارية مستقلة عن الأنظمة الأخرى اعتمادًا على طراز السيارة. السبب الرئيسي هو أن نطاق درجة حرارة التشغيل العادي لحزمة البطارية يختلف تمامًا عن نطاق الأنظمة الأخرى. لا يُسمح عمومًا بدرجة حرارة تشغيل حزمة البطارية أن تتجاوز 35 درجة، بينما يعمل محرك القيادة غالبًا عند حوالي 55 درجة، ويبلغ نطاق درجة حرارة تشغيل المحرك حوالي 95 درجة، لذلك يجب أن تعمل كل دائرة بشكل مستقل.
الاختلافات عن الإدارة الحرارية للسيارات التقليدية
تعد الإدارة الحرارية للسيارات التقليدية أمرًا بسيطًا، دون الحاجة إلى أنظمة تحكم ومكونات معقدة. هدفها هو فقط التأكد من أن درجة حرارة المحرك تعمل دائمًا ضمن النطاق المثالي للراكب
يتم توفير الحرارة المطلوبة من خلال المقصورة باستخدام الحرارة المهدرة الناتجة عن تشغيل المحرك، دون استهلاك طاقة إضافية [1]. هناك فرق كبير في بنية النظام بين مركبات الطاقة الجديدة والمركبات التقليدية. يتم ترتيب مكونات النظام على السيارة بأكملها. كما زادت متطلبات التثبيت، مما يتطلب مساحة أكبر في المقصورة. تتميز الأنواع المختلفة من مركبات الطاقة الجديدة بخصائص مختلفة؛ بالنسبة للسيارات الكهربائية النقية، لا يوجد محرك كمصدر للطاقة لتدوير سائل التبريد، ولا توجد حرارة مهدرة من المحرك. يمكن استخدامه. بالنسبة للمركبات الهجينة، نظرًا لاستراتيجية التحكم الخاصة بها، لا يستطيع المحرك توفير الطاقة لتدوير سائل التبريد عندما لا يعمل، ولا يمكنه توفير مصدر الحرارة المطلوب لمقصورة الركاب في الوقت الفعلي. لذلك، في الهيكل الموجود في السوق، تم تصميم أنظمة الإدارة الحرارية لمركبات الطاقة الجديدة بمضخة مياه إلكترونية مستقلة لتوفير الطاقة لتدوير سائل التبريد. يستخدم الهواء الدافئ عادة التدفئة الكهربائية. تم تصميم نظام PTC للتدفئة الكهربائية المستقلة لتسخين سائل التبريد، ومن ثم يتم إعادة تدوير سائل التبريد إلى خزان الماء الساخن في السيارة الذي يوفر الحرارة لمقصورة الركاب، وهي الطريقة السائدة حاليًا؛ هناك أيضًا طريقة تقوم بتسخين الهواء الذي يمر عبر صندوق المبخر مباشرة وضخ الحرارة إلى داخل السيارة من خلال المروحة. تحظى هذه الطريقة حاليًا بشعبية كبيرة لأنها تتضمن السلامة في السيارة. استخدم باعتدال.
Ⅱأنواع أنظمة الإدارة الحرارية للبطارية
تشتمل طرق الإدارة الحرارية المختلفة للبطارية على أرقام وهياكل وتخطيطات مختلفة للأجزاء. يتم اختيار أنواع مختلفة من أنظمة الإدارة الحرارية بناءً على تكاليف تطوير السيارة، ووزن السيارة، ومتطلبات مساحة التصميم. تقنياتها الرئيسية هي: هناك خمسة أنواع من الطرق:
نوع التبريد المباشر
يشار إليها باسم تقنية التبريد المباشر للبطارية، فإن نظام التبريد المباشر يحتوي على مبخر تبريد مدمج داخل البطارية، والذي يتم توصيله بنظام تكييف الهواء من خلال خطوط الأنابيب. عندما تحتاج البطارية إلى التبريد، يتم استخدام الضاغط لإرسال مادة التبريد المضغوطة إلى المبخر الموجود داخل البطارية، ومن ثم إخراج البطارية بعيدًا. الحرارة الداخلية تحقق تأثير التبريد. يتمتع النظام بمزايا الهيكل المدمج، وتأثير التبريد الجيد، وعدد صغير من الأجزاء (يتطلب خط أنابيب تبريد بمدخل واحد ومخرج واحد فقط)، وخفيف الوزن. ومع ذلك، فإن عيب هذا النظام هو أنه لا يستطيع توفير الطاقة في ظل ظروف درجات الحرارة المنخفضة تحت الصفر. لا توجد حماية للمياه المتكثفة المتولدة أثناء تسخين البطارية والتبريد، ومن الصعب التحكم في توحيد درجة حرارة مادة التبريد. يتمتع نظام التبريد بعمر افتراضي قصير وموثوقية منخفضة. غالبًا ما تحدث أعطال مثل تسرب مادة التبريد وعدم كفاية قدرة التبريد. وهذا هو الأحدث في الوقت الحاضر. تعتبر تقنية تبريد البطارية منخفضة نسبيًا في مرحلة النضج وتم تطبيقها في النماذج ذات الإنتاج الضخم في السوق مثل BYD وTesla. وهو طريق تكنولوجي رئيسي في المستقبل، كما هو موضح في الشكل 1.
نوع تبريد الماء الرادياتير
دائرة تبريد الرادياتير هي دائرة مستقلة، تتكون من رادياتير، ومضخة مياه إلكترونية، وسخان، وما إلى ذلك، مع مضاد التجمد كوسيط. يخرج مانع التجمد من الرادياتير، ويمر عبر المدفأة، ثم إلى البطارية، ويعود أخيرًا إلى الرادياتير. تُستخدم طريقة الدورة هذه لتبريد البطارية وتسخينها. يتمتع النظام ببنية بسيطة، ومنخفضة التكلفة، ويتمتع بمزايا توفير الطاقة في البيئات ذات درجات الحرارة المنخفضة على مدار السنة. ومع ذلك، فإن كفاءة تبديد الحرارة للنظام منخفضة، ودرجة حرارة الماء مرتفعة في المناخات ذات درجات الحرارة المرتفعة في الصيف، لذلك لا يمكنها تلبية متطلبات البيئات ذات درجات الحرارة المرتفعة. لشروط الاستخدام، انظر الشكل 2.
نوع تبريد مياه التبريد المباشر
يدمج هذا النظام التبريد المباشر وتبريد الماء، ويربط بين نظام تكييف الهواء ونظام تبريد الماء من خلال مبرد مبرد البطارية (يُسمى أيضًا المبادل الحراري). يتجنب هذا النظام عيوب طريقتي التبريد الأوليتين وهو حاليًا نظام التبريد الأكثر تقدمًا. أحد أنظمة الإدارة الحرارية للبطارية شائعة الاستخدام. هناك مكونات نظام أكثر من الأولين، والنظام أكثر تعقيدًا، ومساحة تخطيط الأجزاء المطلوبة كبيرة نسبيًا. حمل الضاغط ثقيل أثناء التشغيل مما يستهلك الكثير من الطاقة للمركبة بأكملها وغير اقتصادي. بالإضافة إلى ذلك، عندما يتعطل جزء من نظام تكييف الهواء، لا يمكن تلبية طلب تبريد البطارية إلى أقصى حد، انظر الشكل 3.
نوع هجين مبرد بالماء
يعتمد هذا النظام على نظام التبريد المائي المباشر، ويضاف إليه نظام التبريد المائي المبرد. ويتم ترتيب الاثنين في دوائر متوازية. من خلال التحكم في صمام الملف اللولبي، يتم استخدام دوائر مختلفة لتبريد البطارية في ظل ظروف مختلفة. في البيئات ذات درجات الحرارة المنخفضة، يحتاج نظام تبريد مياه الرادياتير فقط إلى العمل. عندما تكون في بيئة ذات درجة حرارة عالية، قم بالتبديل إلى نظام التبريد بمياه التبريد المباشر. في ظل ظروف العمل القاسية، يمكن للنظامين العمل في نفس الوقت، ويمكن للبطارية أيضًا الحصول على أقصى قدرة تبريد، والتي يمكنها بشكل أساسي تغطية جميع بيئات الاستخدام. ｡نظام التبريد هذا معقد للغاية، وذو تكلفة عالية، ويتطلب مساحة كبيرة لتخطيط السيارة، كما أن استراتيجية التحكم في النظام معقدة. يمثل الاستقرار والموثوقية تحديًا. يُستخدم هذا النظام أيضًا في معظم نماذج السيارات الكهربائية الهجينة القابلة للشحن (PHEV) المتوفرة في السوق وقد نضجت التكنولوجيا، انظر الشكل 4.
نوع تبريد الهواء
يقوم هذا النظام بتوجيه الهواء البارد مباشرة من تبريد مقصورة الركاب إلى البطارية عبر الأنبوب، ويستخدم الهواء البارد لتبريد البطارية بالهواء. مزايا هذا النظام هي الهيكل البسيط، درجة حرارة الهواء البارد التي يمكن التحكم فيها، وتكلفة النظام المنخفضة. ومع ذلك، فإن له أيضًا عيوب نظام التبريد المباشر. ، النظام لا يحتوي على وظيفة تسخين، والماء المتكثف المتولد على سطح البطارية ليس من السهل تجفيفه، وهناك خطر التآكل والتلوث داخل البطارية. لا يوصى عمومًا بهذا النوع من أساليب الإدارة الحرارية، انظر الشكل 5
