المتطلبات الفنية لأنظمة الإدارة الحرارية
للسيارات الكهربائية النقية
مصدر البرد ومصدر الحرارة ومصادر الطاقة الأخرى لنظام تكييف الهواء في السيارات الكهربائية النقية كلها تأتي من نظام البطارية. بالنسبة للسيارات الكهربائية النقية، لا يؤثر تكييف الهواء بشكل مباشر على راحة القيادة فحسب، بل يؤثر أيضًا على نطاق القيادة.
يجب ألا يوفر نظام تكييف الهواء في السيارة الكهربائية النقية وظائف التبريد/التدفئة فحسب، بل يجب أيضًا أن يأخذ في الاعتبار استهلاك طاقة النظام، وبالتالي زيادة تعقيده. نظرًا للتغيير في نوع الطاقة، فإن الضاغط اللولبي الكهربائي المستخدم في تكييف هواء السيارة الكهربائية قد حسن بشكل كبير من القيمة والكفاءة الحجمية مقارنة بالضواغط التقليدية. حاليًا، تستخدم السيارات الكهربائية بشكل أساسي سخانات PTC للتدفئة، مما يقلل بشكل كبير من نطاق القيادة في الشتاء. في المستقبل، من المتوقع أن يتم اعتماد أنظمة تكييف الهواء ذات المضخات الحرارية ذات كفاءة التدفئة الأعلى تدريجيًا.
يحتاج نظام الإدارة الحرارية لمركبات الطاقة الجديدة إلى تلبية متطلبات تكييف هواء المقصورة (التبريد والتدفئة وإزالة الضباب وما إلى ذلك)، والتحكم في درجة حرارة حزمة البطارية، وتبديد حرارة المحرك ووحدة التحكم. استنادًا إلى متطلبات الإدارة الشاملة لطاقة السيارة، والاكتناز، والتصميم خفيف الوزن، تتطور أنظمة الإدارة الحرارية للسيارات تدريجيًا نحو الإدارة الحرارية المتكاملة للمركبة.
بشكل عام، تشتمل أنظمة الإدارة الحرارية للسيارات بشكل أساسي على أنظمة تبريد المحرك، وأنظمة تكييف الهواء، وأنظمة الإدارة الحرارية للبطارية. ومن الناحية الوظيفية، ينقسم إلى مكونين رئيسيين: النظام الحراري لحجرة المحرك والنظام الحراري للمقصورة، بثلاث دورات رئيسية: دورة المحرك، ودورة تكييف الهواء، ودورة المبرد الداخلي. تعتبر دورة تبريد المحرك بسيطة نسبيًا، بما في ذلك المحرك والرادياتير والترموستات ومضخة الماء. تتكون دورة تكييف الهواء بشكل أساسي من المكثف والضاغط وصمام التمدد. تتمثل وظيفة نظام المبرد البيني المزود بشاحن توربيني في زيادة حجم الهواء الداخل للمحرك لتحسين خصائص قوته. المشكلة هي أن درجة حرارة الهواء المضغوط بواسطة الشاحن التوربيني مرتفعة جدًا؛ سيؤدي الدخول المباشر إلى المحرك إلى تسريع تقادم زيت تشحيم المحرك، مما يتطلب من المبرد الداخلي خفض درجة حرارة الهواء الداخل.
1) نظام تكييف الهواء: تستخدم مركبات البنزين التقليدية ضاغطًا يعمل بمحرك- لتكييف الهواء، بينما يمكن لمركبات الطاقة الجديدة فقط استخدامالضواغط الكهربائية. في المركبات التي تعمل بالبنزين، تكون عمليات تكييف الهواء وتبريد المحرك مستقلة نسبيًا، بينما في مركبات الطاقة الجديدة، تكون أنظمة التبريد الكهربائية الثلاثة-مترابطة بشكل وثيق، وتشترك عمومًا في مصدر بارد مع نظام تبريد البطارية. في المركبات التي تعمل بالبنزين، يعمل المحرك كمصدر للحرارة، وذلك باستخدام مضخة مياه لدفع دوران المياه للتدفئة. في الوقت الحالي، تستخدم معظم مركبات الطاقة الجديدة التدفئة الكهربائية، ولكن الاتجاه المستقبلي هو نحو المزيد من أنظمة تكييف الهواء ذات المضخات الحرارية التي تتسم بالكفاءة في استهلاك الطاقة.
(2) الإدارة الحرارية للبطارية:نطاق درجة حرارة التشغيل الأمثل لبطاريات الطاقة هو 20-30 درجة. في درجات الحرارة المنخفضة، تكون سعة البطارية أقل، ويكون أداء الشحن/التفريغ ضعيفًا؛ في درجات الحرارة المرتفعة، يتم تقصير عمر دورة البطارية، ويمكن أن تؤدي درجات الحرارة المرتفعة بشكل مفرط إلى مشكلات تتعلق بالسلامة مثل الانفجارات. يتم توصيل خلايا بطارية متعددة على التوالي وبالتوازي لتشكل حزمة بطارية، وتؤثر الحرارة المتولدة أثناء الشحن والتفريغ على بعضها البعض. يتطلب الحفاظ على مجموعة بطارية الطاقة ضمن نطاق درجة حرارة معقول نظامًا معقدًا لإدارة حرارة البطارية.
(3) الإدارة الحرارية لنظام التحكم الإلكتروني والمحرك: تتمتع المحركات ومكونات التحكم الإلكتروني لمركبات الطاقة الجديدة بمتطلبات عالية لتبديد الحرارة أثناء التشغيل وعادةً ما تتطلب تبريدًا نشطًا. غالبًا ما تتطلب هذه المكونات أجهزة تبريد فقط.
