Три этапа создания новой энергетической машины
Разработка системы терморегулирования
Этап 1
Система управления температурным режимом первого-поколения: аккумуляторная батарея с воздушным-или жидкостным-охлаждением, PTC-нагрев и жидкостное охлаждение двигателя с электронным управлением, все работают независимо.
На ранних этапах разработки новых энергетических транспортных средств основное внимание уделялось замене двигателя в бензиновых автомобилях аккумуляторами и двигателями. Во время обычного вождения аккумуляторная система вырабатывает тепло, ее эффективная рабочая температура составляет 15–35 градусов. Воздушное охлаждение получило широкое распространение в первых транспортных средствах на новых источниках энергии благодаря своей простой конструкции, низкой стоимости и простоте обслуживания.
По мере увеличения мощности двигателя и зарядки воздушное охлаждение больше не могло соответствовать требованиям по терморегулированию батареи, что привело к постепенному переходу на жидкостное охлаждение. Зимой из-за более низких температур окружающей среды для нагрева охлаждающей жидкости использовался PTC-нагрев, который затем передавал тепло в аккумуляторную систему. Охлаждение в салоне продолжилось с использованием системы эпохи бензиновых автомобилей: механические компрессоры кондиционера были заменены электрическими компрессорами; нагрев обычно достигался с использованием PTC-нагрева. Общими преимуществами этого решения были простота, низкая стоимость и низкая структурная сложность; недостатками были высокое энергопотребление и небольшой запас хода зимой.
Этап 2
Система управления температурным режимом второго-поколения: жидкостное охлаждение аккумулятора, нагрев PTC и жидкостное охлаждение двигателя/электронного управления. Эта система использует отходящее тепло двигателя/электронной системы управления для нагрева аккумуляторной системы, обеспечивая термическую переработку.
Созданная на основе первого поколения, эта система соединяет цепи управления двигателем/электронным управлением и терморегулированием батареи последовательно и параллельно, полностью используя отходящее тепло двигателя/электронной системы управления для нагрева системы батареи. Это снижает использование PTC зимой, повышает общую эффективность управления температурой электромобилей и увеличивает запас хода.
Например, в XPeng P7 используется четырехходовой-клапан для соединения контура охлаждения двигателя/электронного управления и контура охлаждения аккумуляторной батареи. Когда аккумуляторная батарея не требует нагрева, тепло от двигателя/электронной схемы управления рассеивается через узел радиатора двигателя переднего-модуля. Когда необходим нагрев, охлаждающая жидкость отводит тепло от двигателя/электронной системы управления и проходит через контур охлаждения аккумуляторной батареи. Если тепла недостаточно, PTC обеспечивает дополнительный нагрев для экономии энергии.
В системе управления температурным режимом-второго поколения по-прежнему используется PTC для обогрева кабины и аккумулятора. Обогрев кабины обычно осуществляется с помощью обогревателя PTC с вентилятором-.
ПТК-нагревательнагревает окружающий воздух, а затем система вентиляторов нагнетает воздух в кабину для выполнения функции обогрева. В качестве альтернативы можно использовать обогреватель PTC на водной основе- для нагрева охлаждающей жидкости, которая затем протекает через сердечник обогревателя и обеспечивает обогрев кабины. Потребности в отоплении аккумуляторной системы в первую очередь удовлетворяются за счет использования водяного-нагревателя PTC для нагрева охлаждающей жидкости и, следовательно, аккумуляторной батареи.
Однако обогреватели PTC обычно имеют выходную мощность 1–6 кВт, что добавляет дополнительные 4–6 кВтч энергопотребления на 100 км. Например, при времени езды на полной зарядке 4–5 часов PTC-обогрев может сократить запас хода автомобиля на новой энергии на 100–150 км, поэтому при включении обогревателя зимой запас хода уменьшается.
Этап 3
Система управления температурным режимом третьего поколения. На этом этапе добавляется система теплового насоса, что приводит к более эффективной и сложной общей системе управления температурным режимом.система терморегулирования. Системы на основе хладагента и воды-интегрируются, что отражает тенденцию к большей интеграции, примером которой является Tesla Model Y.
Что касается хладагента, добавлены внутренний конденсатор и трехходовой клапан хладагента-, отвечающие требованиям к нагреву теплового насоса, заменяющие исходный PTC-нагреватель высокого-давления. Два дополнительных PTC-нагревателя низкого-давления в первую очередь выполняют функции размораживания, предотвращения запотевания и вспомогательного обогрева. Вообще говоря, замена существующей системы тепловым насосом сэкономит 2–3 кВтч электроэнергии на 100 километров, обеспечивая общее улучшение запаса хода на 10–15%.
