Lämmönhallintajärjestelmien tekniset vaatimukset
Pure Electric Vehiclesille
Puhtaiden sähköajoneuvojen ilmastointijärjestelmän kylmälähde, lämmönlähde ja muut energianlähteet tulevat kaikki akkujärjestelmästä. Puhtaasti sähköautoissa ilmastointi ei vaikuta pelkästään ajomukavuuteen vaan myös ajomatkaan.
Puhtaasti sähköajoneuvon ilmastointijärjestelmän tulee tarjota jäähdytys-/lämmitystoimintojen lisäksi myös järjestelmän energiankulutus, mikä lisää sen monimutkaisuutta. Tehotyypin muutoksesta johtuen sähköauton ilmastoinnissa käytetyllä sähköisellä scroll-kompressorilla on merkittävästi parantunut arvo ja tilavuushyötysuhde perinteisiin kompressoreihin verrattuna. Tällä hetkellä sähköautoissa käytetään lämmitykseen ensisijaisesti PTC-lämmittimiä, mikä vähentää merkittävästi ajomatkaa talvella. Jatkossa on odotettavissa, että lämpöpumppu-ilmastointijärjestelmät, joissa on korkeampi lämmitystehokkuus, otetaan vähitellen käyttöön.
Uusien energiaajoneuvojen lämmönhallintajärjestelmän on täytettävä matkustamon ilmastoinnin (jäähdytys, lämmitys, huurteenpoisto jne.), akun lämpötilasäädön sekä moottorin ja säätimen lämmönpoiston vaatimukset. Ajoneuvojen kokonaisvaltaisen energianhallinnan, kompaktin ja kevyen suunnittelun vaatimuksiin perustuvat autojen lämmönhallintajärjestelmät ovat vähitellen kehittymässä kohti integroitua ajoneuvon lämmönhallintaa.
Yleisesti ottaen autojen lämmönhallintajärjestelmät sisältävät pääasiassa moottorin jäähdytysjärjestelmiä, ilmastointijärjestelmiä ja akkujen lämmönhallintajärjestelmiä. Toiminnallisesti se on jaettu kahteen pääkomponenttiin: moottoritilan lämpöjärjestelmään ja ohjaamon lämpöjärjestelmään, joissa on kolme pääjaksoa: moottorisykli, ilmastointisykli ja välijäähdytin. Moottorin jäähdytysjakso on suhteellisen yksinkertainen, mukaan lukien moottori, jäähdytin, termostaatti ja vesipumppu. Ilmastointisykli koostuu pääasiassa lauhduttimesta, kompressorista ja paisuntaventtiilistä. Turboahdettu välijäähdytysjärjestelmän tehtävänä on lisätä moottorin imuilman määrää sen tehoominaisuuksien parantamiseksi. Ongelmana on, että turboahtimen paineistaman ilman lämpötila on erittäin korkea; suoraan moottoriin tunkeutuminen nopeuttaisi moottorin voiteluöljyn ikääntymistä ja vaatisi välijäähdyttimen alentamaan imuilman lämpötilaa.
1) Ilmastointijärjestelmä: Perinteisissä bensiinikäyttöisissä ajoneuvoissa käytetään moottorikäyttöistäsähköiset kompressorit. Bensiinikäyttöisissä ajoneuvoissa ilmastointi- ja moottorin jäähdytysprosessit ovat suhteellisen riippumattomia, kun taas uusissa energiaajoneuvoissa kolme sähköistä jäähdytysjärjestelmää ovat tiiviisti yhteydessä ja jakavat yleensä kylmän lähteen akun jäähdytysjärjestelmän kanssa. Bensiinikäyttöisissä ajoneuvoissa moottori toimii lämmönlähteenä ja käyttää vesipumppua veden kiertoon lämmitykseen. Tällä hetkellä useimmissa uusissa energiaajoneuvoissa käytetään sähkölämmitystä, mutta tulevaisuuden trendi on kohti energiatehokkaampia-lämpöpumppu-ilmastointijärjestelmiä.
(2) Akun lämmönhallinta:Tehoakkujen optimaalinen käyttölämpötila-alue on 20–30 astetta. Alhaisissa lämpötiloissa akun kapasiteetti on pienempi ja lataus-/purkaussuorituskyky huono; korkeissa lämpötiloissa akun käyttöikä lyhenee, ja liian korkeat lämpötilat voivat jopa johtaa turvallisuusongelmiin, kuten räjähdyksiin. Useita akkukennoja on kytketty sarjaan ja rinnan akkupaketiksi, ja latauksen ja purkamisen aikana syntyvä lämpö vaikuttaa toisiinsa. Akun pitäminen kohtuullisella lämpötila-alueella edellyttää monimutkaista akun lämmönhallintajärjestelmää.
(3) Moottorin ja elektronisen ohjausjärjestelmän lämmönhallinta: Uusien energiaajoneuvojen moottoreilla ja elektronisilla ohjauskomponenteilla on korkeat lämmönpoistovaatimukset käytön aikana ja ne vaativat yleensä aktiivista jäähdytystä. Nämä komponentit vaativat usein vain jäähdytyslaitteita.
