Tres etapes del vehicle d'energia nova
Desenvolupament del sistema de gestió tèrmica
Etapa 1
Sistema de gestió tèrmica de primera -generació: bateria refrigerada per aire-o líquid-, calefacció PTC i refrigeració líquida controlada electrònicament del motor, tot funciona de manera independent.
En les primeres etapes del desenvolupament de vehicles d'energia nova, l'atenció es va centrar principalment en substituir el motor dels vehicles de gasolina per bateries i motors. Durant la conducció normal, el sistema de bateries genera calor, amb una temperatura de funcionament eficient de 15-35 graus. La refrigeració per aire es va adoptar àmpliament als primers vehicles d'energia nova a causa de la seva estructura senzilla, el seu baix cost i la seva facilitat de manteniment.
A mesura que augmentava la potència del motor i de càrrega, la refrigeració per aire ja no podia complir els requisits de gestió tèrmica de la bateria, la qual cosa conduïa a una actualització gradual a la refrigeració líquida. A l'hivern, a causa de les temperatures ambientals més baixes, es va utilitzar calefacció PTC per escalfar el refrigerant, que després transferia la calor al sistema de bateries. La refrigeració de l'habitacle va continuar utilitzant el sistema de l'era dels vehicles de gasolina-: els compressors mecànics d'aire condicionat es van actualitzar a compressors elèctrics; L'escalfament s'aconseguia normalment mitjançant calefacció PTC. Els avantatges generals d'aquesta solució eren la simplicitat, el baix cost i la baixa complexitat estructural; els inconvenients eren l'elevat consum d'energia i la curta autonomia a l'hivern.
Etapa 2
Sistema de gestió tèrmica de segona -generació: refrigeració líquida de la bateria, calefacció PTC i refrigeració líquida de control de motor/electrònic. Aquest sistema utilitza la calor residual del sistema de control del motor/electrònic per escalfar el sistema de bateries, aconseguint un reciclatge tèrmic.
A partir de la primera generació, aquest sistema connecta els circuits de control del motor/electrònic i de gestió tèrmica de la bateria en sèrie i paral·lel, utilitzant plenament la calor residual del sistema de control del motor/electrònic per escalfar el sistema de bateries. Això redueix l'ús de PTC a l'hivern, millora l'eficiència general de la gestió tèrmica dels vehicles elèctrics i augmenta el seu rang de conducció.
Per exemple, el XPeng P7 utilitza una vàlvula de quatre-vies per connectar el circuit de refrigeració del motor/control electrònic i el circuit de refrigeració del conjunt de la bateria. Quan el paquet de bateries no requereix calefacció, la calor del motor/circuit de control electrònic es dissipa a través del conjunt del radiador del motor del mòdul-frontal. Quan es necessita calefacció, el refrigerant s'emporta la calor del motor/sistema de control electrònic i flueix pel circuit de refrigeració de la bateria. Si la calor és insuficient, PTC proporciona calefacció auxiliar per estalviar energia.
El sistema de gestió tèrmica de segona-generació encara utilitza PTC per satisfer les necessitats de calefacció de la cabina i la bateria. L'escalfament de la cabina s'aconsegueix generalment mitjançant un escalfador PTC amb ventilador-escalfat.
ElEscalfador PTCescalfa l'aire circumdant i, a continuació, el sistema de ventilador bufa l'aire a la cabina per aconseguir la funció de calefacció. Alternativament, es pot utilitzar un escalfador PTC basat en aigua-per escalfar el refrigerant, que després flueix pel nucli de l'escalfador per proporcionar calefacció a la cabina. Les necessitats de calefacció del sistema de bateries es satisfan principalment utilitzant un escalfador PTC basat en aigua-per escalfar el refrigerant i, per tant, la bateria.
Tanmateix, els escalfadors PTC solen tenir una potència d'entre 1 i 6 kW, afegint un consum d'energia addicional de 4 a 6 kWh per cada 100 km. Per exemple, amb un temps de conducció de càrrega completa de 4-5 hores, la calefacció PTC pot reduir l'autonomia d'un vehicle d'energia nova entre 100 i 150 km, motiu pel qual l'autonomia es redueix quan l'escalfador està encès a l'hivern.
Etapa 3
Sistema de gestió tèrmica de tercera generació: aquesta etapa afegeix un sistema de bomba de calor, donant lloc a un conjunt més eficient i complex.sistema de gestió tèrmica. Els sistemes de refrigeració i d'aigua-s'han integrat, cosa que representa una tendència cap a una major integració, exemplificada pel Tesla Model Y.
Pel que fa al refrigerant, s'afegeix un condensador interior i una vàlvula de tres-vies de refrigerant per satisfer els requisits de calefacció de la bomba de calor, substituint l'escalfador PTC d'alta pressió-original. Dos escalfadors PTC de baixa pressió addicionals proporcionen principalment funcions de descongelació, desempanyament i calefacció auxiliar. En termes generals, la substitució del sistema existent per una bomba de calor permetrà estalviar 2-3 kWh d'electricitat per cada 100 quilòmetres, aconseguint una millora global de l'autonomia del 10%-15%.
