Sejarah Perkembangan Kendaraan ListrikPanas
Teknologi Manajemen
Manajemen termal kendaraan adalah salah satu teknologi inti untuk pengembangan kendaraan listrik, yang melibatkan manajemen multi-target seperti kontrol lingkungan suhu dan kelembaban kabin penumpang, kontrol suhu sistem tenaga, anti-fogging dan defogging kaca, dll. Menurut manajemen termal arsitektur sistem dan tingkat integrasi, pengembangan manajemen termal kendaraan listrik diringkas menjadi tiga tahap, seperti yang ditunjukkan pada Gambar 1. Dari pendinginan tunggal yang dikombinasikan dengan pemanas listrik hingga pompa panas yang dikombinasikan dengan pemanas tambahan listrik hingga penggabungan bertahap zona suhu lebar pompa panas dengan manajemen termal kendaraan, teknologi manajemen termal kendaraan kendaraan listrik secara bertahap berkembang ke arah yang sangat terintegrasi dan cerdas, dan dalam rentang suhu yang luas Kemampuan adaptasi lingkungan dalam kondisi regional dan ekstrim secara bertahap ditingkatkan.
ⅠPemanasan PTC Tahap Pertama
Pada tahap awal industrialisasi kendaraan listrik, pada dasarnya dikembangkan dengan penggantian sistem tenaga seperti baterai dan motor sebagai teknologi inti. Sistem tambahan seperti AC kabin, penghilangan kabut jendela, dan kontrol suhu komponen daya didasarkan pada teknologi manajemen termal kendaraan bahan bakar tradisional. Berdasarkan perbaikan bertahap. Baik AC kendaraan listrik murni maupun AC kendaraan berbahan bakar mencapai fungsi pendinginan melalui siklus kompresi uap. Perbedaan keduanya adalah kompresor AC kendaraan bahan bakar digerakkan secara tidak langsung oleh mesin melalui sabuk, sedangkan kendaraan listrik murni langsung menggunakan kompresor penggerak listrik untuk menggerakkan pendingin. siklus. Saat memanaskan kendaraan bahan bakar di musim dingin, panas sisa mesin langsung digunakan untuk memanaskan kompartemen penumpang tanpa memerlukan sumber panas tambahan. Namun limbah panas motor dari kendaraan listrik murni tidak dapat memenuhi kebutuhan pemanasan di musim dingin. Oleh karena itu, pemanasan musim dingin adalah masalah yang perlu dipecahkan oleh kendaraan listrik murni.
Saat kendaraan listrik beroperasi secara normal, daya baterai akan habis dan menghasilkan panas, menyebabkan suhu meningkat, sehingga baterai harus didinginkan. Metode pendinginan baterai terutama mencakup pendinginan udara, pendinginan cair, pendinginan material perubahan fasa, dan pendinginan pipa panas. Karena pendingin udara memiliki struktur yang sederhana, biaya rendah, dan perawatan yang mudah, pendingin udara banyak digunakan pada kendaraan listrik awal. Bentuk utama pengelolaan termal pada tahap ini adalah setiap subsistem independen memenuhi kebutuhan pengelolaan termal.
ⅡTahap Kedua Penerapan Teknologi Pompa Panas
Dalam penggunaan sebenarnya, kendaraan listrik memiliki kebutuhan energi yang lebih tinggi untuk pemanasan di musim dingin. Dari sudut pandang termodinamika, COP pemanasan PTC selalu kurang dari 1, yang menjadikan konsumsi daya pemanas PTC tinggi dan tingkat pemanfaatan energi rendah, sehingga sangat membatasi kendaraan listrik. jarak tempuh. Teknologi pompa panas menggunakan siklus kompresi uap untuk memanfaatkan panas tingkat rendah di lingkungan. COP teoritis selama pemanasan lebih besar dari 1. Oleh karena itu, penggunaan sistem pompa panas sebagai pengganti PTC dapat meningkatkan jangkauan jelajah kendaraan listrik dalam kondisi pemanasan.
Namun, di lingkungan bersuhu rendah, kapasitas pemanasan sistem pompa kalor tradisional sangat lemah dan tidak dapat memenuhi kebutuhan pemanasan kendaraan listrik di lingkungan bersuhu rendah. Pemanas tambahan diperlukan untuk pemanasan tambahan. Oleh karena itu, metode pemanasan pompa kalor ditambah panas tambahan PTC telah menjadi metode pemanasan penting untuk kendaraan listrik di lingkungan bersuhu rendah di musim dingin. Metode utama pemanasan kabin. Ketika kapasitas dan daya baterai semakin meningkat, beban termal selama pengoperasian baterai daya juga meningkat secara bertahap. Struktur pendingin udara tradisional tidak dapat memenuhi kebutuhan kontrol suhu baterai daya, sehingga pendinginan cair telah menjadi metode utama kontrol suhu baterai.
Selain itu, karena suhu nyaman yang dibutuhkan oleh tubuh manusia serupa dengan suhu di mana baterai daya beroperasi secara normal, kebutuhan pendinginan kompartemen penumpang dan baterai daya dapat dipenuhi masing-masing dengan menghubungkan penukar panas secara paralel di kabin penumpang. sistem pompa. Panas dari baterai daya secara tidak langsung diambil melalui penukar panas dan pendinginan sekunder, dan tingkat integrasi seluruh sistem manajemen termal kendaraan pada kendaraan listrik telah ditingkatkan. Meskipun tingkat integrasinya telah meningkat, sistem manajemen termal pada tahap ini hanya mengintegrasikan pendinginan baterai dan pendinginan kompartemen penumpang secara singkat, dan limbah panas dari baterai dan motor belum dimanfaatkan secara efektif.
ⅢPengembangan teknologi terintegrasi untuk pompa panas zona suhu luas dan manajemen termal kendaraan
AC pompa panas tradisional memiliki efisiensi pemanasan yang rendah dan kapasitas pemanasan yang tidak mencukupi di lingkungan yang sangat dingin, sehingga membatasi skenario penerapan kendaraan listrik. Oleh karena itu, serangkaian metode untuk meningkatkan kinerja AC pompa panas dalam kondisi suhu rendah telah dikembangkan dan diterapkan. Dengan menambahkan sirkuit pertukaran panas sekunder secara wajar, sekaligus mendinginkan baterai daya dan sistem motor, sisa panas didaur ulang untuk meningkatkan kapasitas pemanasan kendaraan listrik dalam kondisi suhu rendah. Hasil percobaan menunjukkan bahwa kapasitas pemanasan AC pompa panas pemulihan panas limbah meningkat secara signifikan dibandingkan dengan AC pompa panas tradisional.
Namun, ketika suhu lingkungan lebih rendah dan jumlah pemanfaatan kembali limbah panas lebih sedikit, pemanfaatan kembali limbah panas saja masih tidak dapat memenuhi permintaan kapasitas pemanasan di lingkungan bersuhu rendah. Pemanas PTC masih perlu digunakan untuk menutupi kekurangan kapasitas pemanasan dalam situasi di atas. Namun, dengan peningkatan bertahap dalam integrasi manajemen termal trem, jumlah pemanfaatan panas terbuang dapat ditingkatkan dengan meningkatkan panas yang dihasilkan oleh motor secara wajar, sehingga meningkatkan kapasitas pemanasan dan COP sistem pompa panas dan menghindari penggunaan pemanas PTC. Hal ini semakin mengurangi penggunaan ruang pada sistem manajemen termal sekaligus memenuhi kebutuhan pemanasan kendaraan listrik di lingkungan bersuhu rendah.
Selain mendaur ulang limbah panas dari baterai dan sistem motor, pemanfaatan udara balik juga merupakan cara untuk mengurangi konsumsi energi sistem manajemen termal dalam kondisi suhu rendah. Hasil penelitian menunjukkan bahwa di lingkungan bersuhu rendah, tindakan pemanfaatan udara balik yang wajar dapat menghindari kabut dan embun beku pada jendela mobil sekaligus mengurangi energi pemanas yang dibutuhkan oleh kendaraan listrik sebesar 46% hingga 62%, dan dapat mengurangi konsumsi energi pemanas sekitar 40% pada paling. . Nippon Denso juga telah mengembangkan struktur udara balik/udara segar dua lapis, yang dapat mencegah kabut dan mengurangi kehilangan panas yang disebabkan oleh ventilasi sebesar 30%. Pada tahap ini, kemampuan adaptasi lingkungan dari pengelolaan termal kendaraan listrik dalam kondisi ekstrim secara bertahap membaik, dan berkembang ke arah integrasi dan penghijauan.
Untuk lebih meningkatkan efisiensi manajemen termal baterai dalam kondisi daya tinggi dan mengurangi kompleksitas manajemen termal, metode kontrol suhu baterai pendinginan langsung dan pemanasan langsung yang secara langsung mengirimkan zat pendingin ke dalam baterai untuk pertukaran panas juga merupakan arus solusi teknis. Konfigurasi manajemen termal pertukaran panas langsung antara baterai dan zat pendingin ditunjukkan pada Gambar 5. Teknologi pendinginan langsung dapat meningkatkan efisiensi pertukaran panas dan perpindahan panas, mencapai distribusi suhu yang lebih seragam di dalam baterai, mengurangi loop sekunder, dan meningkatkan limbah sistem pemulihan panas, sehingga meningkatkan kinerja kontrol suhu baterai. Namun, karena teknologi pertukaran panas langsung antara baterai dan zat pendingin memerlukan sistem pompa panas untuk meningkatkan panas pendinginan, di satu sisi, kontrol suhu baterai dibatasi oleh menghidupkan dan mematikan sistem pendingin udara pompa panas, yang mana memiliki dampak tertentu pada kinerja loop pendingin. Hal ini juga membatasi penggunaan sumber dingin alami pada musim pancaroba, sehingga teknologi ini masih memerlukan peningkatan penelitian lebih lanjut dan evaluasi penerapan.
