1. Elektrisõidukite soojusjuhtimise nõuded (HVCH)
Sõitjateruum on keskkond, kus juht sõiduki liikumise ajal viibib. Juhile mugava sõidukeskkonna tagamiseks peab sõitjateruumi soojusjuhtimine reguleerima sõiduki sisekeskkonna temperatuuri, niiskust ja õhu sissevoolutemperatuuri. Sõitjateruumi soojusjuhtimise nõuded erinevates tingimustes on esitatud tabelis 1.
Aku temperatuuri reguleerimine on oluline eeltingimus elektriautode tõhusa ja ohutu töö tagamiseks. Liiga kõrge temperatuur põhjustab vedeliku lekkimist ja iseeneslikku süttimist, mis mõjutab sõiduohutust; liiga madal temperatuur vähendab teatud määral aku laadimis- ja tühjendusvõimet. Tänu oma suurele energiatihedusele ja kergele kaalule on liitiumakud muutunud elektriautode enimkasutatavateks akudeks. Liitiumakude temperatuuri reguleerimise nõuded ja aku soojuskoormus erinevates tingimustes, mida on hinnatud vastavalt kirjandusele, on esitatud tabelis 2. Akude energiatiheduse järkjärgulise suurenemise, töökeskkonna temperatuurivahemiku laienemise ja kiire laadimiskiiruse suurenemisega on aku temperatuuri reguleerimise tähtsus soojushaldussüsteemis muutunud üha olulisemaks, mitte ainult erinevate teeolude ja erinevate laadimis- ja tühjendusrežiimide rahuldamiseks. Temperatuuri reguleerimise koormus muutub sõiduki töötingimustes, akude temperatuurivälja ühtlus ning termilise läbimurde vältimine ja kontroll peavad vastama kõigile temperatuuri reguleerimise nõuetele erinevates keskkonnatingimustes, nagu tugev külm, kõrge kuumus ja kõrge õhuniiskus ning kuumad suved ja külmad talved.
2. Esimese etapi PTC küte
Elektrisõidukite industrialiseerimise algstaadiumis põhineb põhitehnoloogia akude, mootorite ja muude toitesüsteemide asendamisel, mis põhineb järkjärgulisel täiustamisel. Nii elektrisõidukite kui ka kütusesõidukite kliimaseadmed teostavad jahutusfunktsiooni auru kokkusurumise tsükli kaudu. Nende kahe erinevus seisneb selles, et kütusesõidukite kliimaseadme kompressorit juhib mootor kaudselt rihma kaudu, samas kui elektrisõidukid kasutavad jahutustsükli juhtimiseks otse elektriajamiga kompressorit. Kui kütusesõidukeid talvel köetakse, kasutatakse mootori jääksoojust otse sõitjateruumi kütmiseks ilma täiendava soojusallikata. Elektrisõidukite mootori jääksoojus ei suuda aga talvise kütmise vajadusi rahuldada. Seetõttu on talvine kütmine probleem, mille elektrisõidukid peavad lahendama. Positiivse temperatuurikoefitsiendiga kütteseade (positiivne temperatuurikoefitsient, PTC) koosneb PTC keraamilisest kütteelemendist ja alumiiniumtorust (PTC jahutusvedeliku kütteseade/PTC õhukütteseade), millel on väikese soojustakistuse ja kõrge soojusülekande efektiivsuse eelised ning mida kasutatakse kütuseautode kerepõhjas. Seetõttu kasutasid varased elektriautod sõitjateruumi soojusjuhtimise saavutamiseks aurukompressiooniga jahutustsüklit ja PTC-kütet.
2.1 Soojuspumba tehnoloogia rakendamine teises etapis
Tegelikus kasutuses on elektriautodel talvel suur kütteenergiavajadus. Termodünaamilisest vaatepunktist on PTC-kütte COP alati väiksem kui 1, mis muudab PTC-kütte energiatarbimise kõrgeks ja energia kasutamise määra madalaks, mis piirab elektriautode läbisõitu tõsiselt. Soojuspumba tehnoloogia kasutab auru kokkusurumise tsüklit, et ära kasutada keskkonnas olevat madala kvaliteediga soojust, ja teoreetiline COP kütmise ajal on suurem kui 1. Seega saab soojuspumba süsteemi kasutamine PTC asemel suurendada elektriautode sõiduulatust küttetingimustes. Aku mahutavuse ja võimsuse edasise paranemisega suureneb järk-järgult ka aku töö ajal tekkiv termiline koormus. Traditsiooniline õhujahutusstruktuur ei suuda aku temperatuuri reguleerimise nõudeid täita. Seetõttu on vedelikjahutusest saanud aku temperatuuri reguleerimise peamine meetod. Lisaks, kuna inimkeha vajalik mugav temperatuur on sarnane aku normaalse töötemperatuuriga, saab sõitjateruumi ja aku jahutusvajaduse rahuldada soojusvahetite paralleelse ühendamisega sõitjateruumi soojuspumba süsteemis. Soojusvaheti ja sekundaarjahutuse abil juhitakse kaudselt aku soojus ära ning elektriauto soojushaldussüsteemi integreerituse aste on paranenud. Kuigi integreerituse aste on paranenud, integreerib soojushaldussüsteem selles etapis ainult aku ja sõitjateruumi jahutust ning aku ja mootori jääksoojust ei ole tõhusalt ära kasutatud.
Postituse aeg: 04.04.2023
