Stutt greining á varmastjórnunartækni fyrir
nýjar rafhlöður fyrir orkubíla
Hitastjórnunaríhlutir ökutækja
Kælikerfi nýrra orkutækja samanstendur almennt af þremur hlutum: rafhlöðukælikerfi, rafeindastýrt kælikerfi fyrir mótor og loftræstikerfi fyrir heitt loft. PHEV gerðin er einnig með hringrásarkerfi fyrir vélkælingu. Rafhlöðuhringrásarkerfið hitar eða kælir aðallega rafhlöðuna, mótorhringrásarkerfið kælir aðallega drifmótorinn og CIDD (drifhreyflastýringu) og loftkælingarhitakerfið hitar eða kælir aðallega farþegarýmið. Helstu virku þættirnir sem taka þátt eru rafeindavatnsdælur, þríhliða segulloka lokar, tvíhliða segulloka lokar, PTC, varmaskiptar, vökva-gas skiljur, ofnar, þenslukatlar, kælileiðslur og ýmsar fastar festingar. Rafræn vatnsdælan er notuð sem aflgjafi, kælivökvinn er miðillinn og segulloka lokinn stjórnar flæðisstefnunni þannig að kælimiðillinn flæðir í gegnum ofninn og kælda líkamann meðfram leiðslunni og dreifist þar með og kælir með hitaskiptum , þannig að vinnuhitastig virkra hluta sé alltaf haldið innan ákjósanlegs rekstrarsviðs til að hámarka afköst. Óháð því hvort um hreint rafknúið ökutæki eða tvinnbíl er að ræða, þá er rafhlöðuhitastjórnunarlykjan óháð öðrum kerfum. Aðalástæðan er sú að venjulegt hitastigssvið rafhlöðupakkans er töluvert frábrugðið öðrum kerfum. Rekstrarhitastig rafhlöðunnar er almennt ekki leyft að fara yfir 35 gráður, en drifmótorinn virkar oft á um það bil 55 gráður og vinnsluhitastig hreyfilsins er um 95 gráður, þannig að hver hringrás verður að starfa sjálfstætt.
Munur frá hefðbundinni hitastjórnun bifreiða
Hitastjórnun hefðbundinna bifreiða er ein, án flókins stjórnunar- og íhlutakerfa. Markmið þess er aðeins að tryggja að hitastig hreyfilsins virki alltaf innan kjörsviðs, og fyrir farþegann.
Til að veita nauðsynlegum hita í farþegarýmið er afgangshitinn sem myndast af vélinni notaður, án þess að neyta viðbótarafls. Mikill munur er á kerfisskipulagi nýrra orkutækja og hefðbundinna farartækja. Kröfur um fyrirkomulag og uppsetningu kerfishluta á allt farartækið hafa einnig aukist og plássþörf fyrir farþegarýmið er meiri. Mismunandi gerðir nýrra orkutækja hafa sín sérkenni. Mismunandi eiginleikar; fyrir hrein rafknúin farartæki er engin vél sem aflgjafi fyrir hringrás kælivökva og það er enginn úrgangshiti frá vélinni sem á að nota. Fyrir tvinnbíla, vegna sérstakra stjórnunaraðferða þeirra, getur vélin ekki veitt afl fyrir hringrás kælivökva þegar hún virkar ekki, né getur hún veitt nauðsynlegan hitagjafa fyrir farþegarýmið í rauntíma. Þess vegna, byggingarlega séð, eru varmastjórnunarkerfi nýrra orkubíla hönnuð með sjálfstæðri rafrænni vatnsdælu til að veita orku fyrir hringrás kælivökva. Hlýja loftið notar venjulega rafhitun. Sjálfstætt rafmagnshitun PTC er hannað til að hita kælivökvann. Endurhringrás í heitavatnstankinn í bílnum til að veita hita í farþegarýmið, sem er nú almenn aðferð; það er líka aðferð til að hita loftið sem fer í gegnum uppgufunarboxið beint og blása hitanum inn í bílinn í gegnum viftu. Þessi aðferð felur í sér öryggi bílsins, sem nú er sjaldan notað.
Tegundir hitastjórnunarkerfa rafhlöðu
Mismunandi varmastjórnunaraðferðir rafhlöðu fela í sér mismunandi hlutanúmer, mannvirki og skipulag. Mismunandi gerðir af varmastjórnunarkerfum eru valdar út frá þróunarkostnaði ökutækis, þyngd ökutækis og kröfum um skipulagsrými. Helstu tæknilegu leiðir þess innihalda eftirfarandi fimm tegundir
Bein kæling gerð
Bein kælikerfið er vísað til sem rafgeymikælingartækni og hefur innbyggðan kæliuppgufunarbúnað inni í rafhlöðunni, sem er tengdur við loftræstikerfið í gegnum leiðslur. Þegar þarf að kæla rafhlöðuna er þjöppu notuð til að senda þjappað kælimiðil inn í uppgufunartækið inni í rafhlöðunni og tekur svo rafhlöðuna í burtu. Innri hiti nær kælandi áhrifum. Kerfið hefur kosti þess að vera þétt uppbygging, góð kæliáhrif, lítill fjöldi hluta (aðeins ein inntaks- og ein úttakskælileiðsla er nauðsynleg) og létt. Hins vegar eru ókostir þessa kerfis að það getur ekki hitað rafhlöðuna við lágt hitastig undir núll, þéttivatnið sem myndast við kæliferlið er ekki varið og erfitt er að stjórna hitastigi einsleitni kælimiðilsins. Kælikerfið hefur stuttan líftíma og lítinn áreiðanleika og kælimiðilsleki kemur oft fram. Leki, ófullnægjandi kæligeta og aðrar bilanir. Þetta er nýjasta rafhlöðukælitæknin með tiltölulega lágan þroska. Það hefur verið notað í fjöldaframleiddum gerðum á markaðnum eins og BYD og Tesla. Það er mikil tæknileg leið í framtíðinni.
Gerð vatnskælingar í ofni
Ofnkælirásin er sjálfstæð hringrás sem samanstendur af ofni, rafrænni vatnsdælu, hitara o.s.frv., með frostlög sem miðil. Frostvörnin kemur út úr ofninum, fer í gegnum ofninn, síðan í rafhlöðuna og fer að lokum aftur í ofninn. Þessi hringrás kælir og hitar rafhlöðuna. Kerfið hefur kosti einfaldrar uppbyggingar, lágs kostnaðar og orkusparnaðar í lághitaumhverfi allt árið um kring. Hins vegar er skilvirkni hitaleiðni þessa kerfis lítil og vatnshitastigið er hátt í háhitaloftslagi á sumrin, þannig að það getur ekki uppfyllt rekstrarskilyrði í háhitaumhverfi.
Bein kælivatnskæling gerð
Þetta kerfi samþættir beina kælingu og vatnskælingu og brúar loftræstikerfið og vatnskælikerfið í gegnum rafhlöðukælirinn Chiller (einnig kallaður varmaskiptir). Þetta kerfi kemur í veg fyrir galla fyrstu tveggja kæliaðferðanna og er eins og er eitt algengasta hitastjórnunarkerfi rafhlöðunnar. Kerfið hefur fleiri íhluti en fyrstu tveir. Kerfið er flóknara og krefst tiltölulega mikið pláss fyrir uppröðun íhluta. Þjappan er mikið álag í notkun, sem eyðir mikilli orku fyrir allt farartækið og er illa hagkvæmt. Að auki, þegar hluti loftræstikerfisins bilar, er ekki hægt að fullnægja kæliþörf rafhlöðunnar að hámarki.
Vatnskæld hybrid gerð
Þetta kerfi er byggt á beinu kælivatnskælikerfinu og bætir við ofnvatnskælikerfi. Þessum tveimur er raðað í samhliða hringrás. Með því að stjórna segullokalokanum eru mismunandi hringrásir notaðar til að kæla rafhlöðuna við mismunandi aðstæður. Í lághitaumhverfi virkar aðeins vatnskælikerfi ofnsins. Þegar þú ert í háhitaumhverfi skaltu skipta yfir í beint kælivatnskælikerfi til að virka. Við erfiðar vinnuaðstæður geta kerfin tvö virkað á sama tíma og rafhlaðan getur einnig náð hámarks kæligetu, sem getur í grundvallaratriðum náð yfir allt notkunarumhverfi. Þetta kælikerfi er ákaflega flókið, hefur mikinn kostnað, krefst mikils ökutækjaskipulagsrýmis, hefur flóknar kerfisstýringaraðferðir og veldur áskorun fyrir stöðugleika og áreiðanleika. Þetta kerfi er einnig notað í flestum hybrid PHEV gerðum á markaðnum og hefur þroskaða tækni.
Loftkæling gerð
Þetta kerfi leiðir kalda loftið beint frá kælingu farþegarýmis til rafhlöðunnar í gegnum rásina og notar kalt loftið til að loftkæla rafhlöðuna. Kostir þessa kerfis eru einföld uppbygging, stjórnanlegt kalt lofthitastig og lágur kerfiskostnaður. Hins vegar hefur það einnig ókosti beina kælikerfisins. Kerfið hefur enga upphitunaraðgerð og þétta vatnið sem myndast á yfirborði rafhlöðunnar er ekki auðvelt að þorna og það er hætta á tæringu og mengun inni í rafhlöðunni. Almennt er ekki mælt með þessari tegund af hitastjórnunaraðferð
