Tiga Tahap Kendaraan Energi Baru
Pengembangan Sistem Manajemen Termal
Tahap 1
Sistem Manajemen Termal-Generasi Pertama: Baterai-berpendingin udara atau cairan-pendingin, pemanas PTC, dan pendingin cairan motor yang dikontrol secara elektronik, semuanya beroperasi secara independen.
Pada tahap awal pengembangan kendaraan energi baru, fokus utamanya adalah mengganti mesin kendaraan berbahan bakar bensin dengan baterai dan motor. Selama berkendara normal, sistem baterai menghasilkan panas, dengan suhu pengoperasian efisien 15-35 derajat . Pendinginan udara banyak digunakan pada kendaraan energi baru karena strukturnya yang sederhana, biaya rendah, dan kemudahan perawatan.
Seiring dengan peningkatan daya motor dan pengisian daya, pendinginan udara tidak dapat lagi memenuhi persyaratan manajemen termal baterai, sehingga menyebabkan peningkatan bertahap ke pendinginan cair. Di musim dingin, karena suhu lingkungan yang lebih rendah, pemanas PTC digunakan untuk memanaskan cairan pendingin, yang kemudian memindahkan panas tersebut ke sistem baterai. Pendinginan di ruang penumpang dilanjutkan dengan menggunakan sistem era kendaraan berbahan bakar bensin: kompresor AC mekanis ditingkatkan menjadi kompresor listrik; pemanasan biasanya dicapai dengan menggunakan pemanasan PTC. Keuntungan keseluruhan dari solusi ini adalah kesederhanaan, biaya rendah, dan kompleksitas struktural yang rendah; kerugiannya adalah konsumsi energi yang tinggi dan jarak tempuh yang pendek di musim dingin.
Tahap 2
Sistem Manajemen Termal-Generasi Kedua: Pendinginan cairan baterai, pemanas PTC, dan pendinginan cairan kontrol motor/elektronik. Sistem ini memanfaatkan limbah panas dari motor/sistem kontrol elektronik untuk memanaskan sistem baterai, sehingga mencapai daur ulang termal.
Dibangun berdasarkan generasi pertama, sistem ini menghubungkan motor/kontrol elektronik dan sirkuit manajemen termal baterai secara seri dan paralel, sepenuhnya memanfaatkan limbah panas dari motor/sistem kontrol elektronik untuk memanaskan sistem baterai. Hal ini mengurangi penggunaan PTC di musim dingin, meningkatkan efisiensi manajemen termal kendaraan listrik secara keseluruhan, dan meningkatkan jangkauan berkendara.
Misalnya, XPeng P7 menggunakan katup empat-arah untuk menghubungkan sirkuit pendingin motor/kontrol elektronik dan sirkuit pendingin unit paket baterai. Bila paket baterai tidak memerlukan pemanasan, panas dari motor/rangkaian kontrol elektronik dibuang melalui rakitan radiator motor modul ujung depan. Saat pemanasan diperlukan, cairan pendingin membawa panas dari motor/sistem kendali elektronik dan mengalir melalui sirkuit pendingin paket baterai. Jika panas tidak mencukupi, PTC menyediakan pemanasan tambahan untuk menghemat energi.
Sistem manajemen termal-generasi kedua masih menggunakan PTC untuk memenuhi kebutuhan pemanasan kabin dan baterai. Pemanasan kabin umumnya dicapai dengan menggunakan kipas-pemanas PTC yang dipanaskan.
Itupemanas PTCmemanaskan udara di sekitarnya, dan kemudian sistem blower meniupkan udara ke dalam kabin untuk mencapai fungsi pemanasan. Alternatifnya, pemanas PTC berbasis air-dapat digunakan untuk memanaskan cairan pendingin, yang kemudian mengalir melalui inti pemanas untuk memanaskan kabin. Kebutuhan pemanasan sistem baterai terutama dipenuhi dengan menggunakan pemanas PTC berbasis air untuk memanaskan cairan pendingin dan juga unit baterai.
Namun, pemanas PTC biasanya memiliki keluaran daya sebesar 1-6kW, sehingga menambah konsumsi energi tambahan sebesar 4-6kWh per 100km. Misalnya, dengan waktu berkendara terisi penuh selama 4-5 jam, pemanasan PTC dapat mengurangi jangkauan kendaraan energi baru sebesar 100-150 km, itulah sebabnya jangkauan berkurang saat pemanas menyala di musim dingin.
Tahap 3
Sistem Manajemen Termal Generasi Ketiga: Tahap ini menambahkan sistem pompa panas, sehingga menghasilkan keseluruhan yang lebih efisien dan komplekssistem manajemen termal. Sistem berbasis refrigeran dan air-terintegrasi, mewakili tren menuju integrasi yang lebih besar, seperti yang dicontohkan oleh Tesla Model Y.
Di sisi zat pendingin, kondensor dalam ruangan dan katup tiga-zat pendingin ditambahkan untuk memenuhi persyaratan pemanasan pompa panas, menggantikan pemanas-PTC bertekanan tinggi yang asli. Dua pemanas PTC bertekanan rendah tambahan terutama menyediakan fungsi pencairan es, penghilangan kabut, dan pemanasan tambahan. Secara umum, mengganti sistem yang ada dengan pompa panas akan menghemat 2-3 kWh listrik per 100 kilometer, sehingga mencapai peningkatan jangkauan keseluruhan sebesar 10%-15%.
