การจัดการความร้อนของรถยนต์พลังงานใหม่
การจัดการระบายความร้อนฟังดูเหมือนเป็นการประสานความต้องการความเย็นและความร้อนภายในระบบรถยนต์ และดูเหมือนจะไม่สร้างความแตกต่างใดๆ แต่อันที่จริงแล้วมีความแตกต่างที่สำคัญในระบบการจัดการความร้อนสำหรับรถยนต์พลังงานใหม่ประเภทต่างๆ และต่อไปนี้จะแนะนำ คุณสมบัติพิเศษของระบบการจัดการระบายความร้อนสำหรับรถยนต์พลังงานใหม่แต่ละประเภทจากสองประเภท
รถเซลล์เชื้อเพลิง
ระบบการจัดการระบายความร้อนสำหรับเซลล์เชื้อเพลิงมีลักษณะสำคัญสามประการ:
ข้อกำหนดการระบายความร้อนของเครื่องปฏิกรณ์เซลล์เชื้อเพลิง
เครื่องปฏิกรณ์เป็นที่ตั้งของปฏิกิริยาไฮโดรเจนกับออกซิเจน ซึ่งสร้างความร้อนในขณะที่ผลิตกระแสไฟฟ้า อุณหภูมิที่เพิ่มขึ้นช่วยเพิ่มกำลังการคายประจุของเครื่องปฏิกรณ์ แต่ไม่สามารถรวบรวมความร้อนได้ ดังนั้นน้ำของผลิตภัณฑ์จากปฏิกิริยาและสารหล่อเย็นของเครื่องปฏิกรณ์จำเป็นต้องไหลรวมกันเพื่อกระจายความร้อน และการรักษาอุณหภูมิของเครื่องปฏิกรณ์จะสามารถควบคุมกำลังขับได้อย่างมีประสิทธิภาพเพื่อตอบสนองความต้องการแบบไดนามิกของผู้ขับขี่สำหรับระบบขับเคลื่อน ความร้อนที่เกิดจากอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์กำลังของเครื่องปฏิกรณ์และมอเตอร์อินเวอร์เตอร์สามารถใช้เป็นส่วนหนึ่งของความร้อนสำหรับการทำความร้อนห้องนักบินในฤดูหนาว
ปัญหาการสตาร์ทเย็นของเครื่องปฏิกรณ์
เครื่องปฏิกรณ์เซลล์เชื้อเพลิงไม่สามารถจ่ายกระแสไฟฟ้าได้โดยตรงที่อุณหภูมิต่ำ ดังนั้นจึงจำเป็นต้องอุ่นเครื่องด้วยความร้อนจากภายนอกก่อนที่จะเข้าสู่โหมดการทำงานปกติ ณ จุดนี้ วงจรกระจายความร้อนที่กล่าวถึงข้างต้นจำเป็นต้องเปลี่ยนกลับเป็นวงจรทำความร้อน และการสลับที่นี่อาจต้องใช้วาล์วควบคุมวงจรที่คล้ายกับวาล์วสองทางสามทาง การทำความร้อนสามารถทำได้โดยเครื่องทำความร้อนไฟฟ้าภายนอก พลังงานความร้อนไฟฟ้าจากแบตเตอรี่เพื่อให้ ดูเหมือนว่ายังมีเทคโนโลยีที่กล่าวว่าเครื่องปฏิกรณ์สามารถทำความร้อนได้เอง เพื่อให้พลังงานที่เกิดจากปฏิกิริยามากขึ้นในรูปของความร้อนไปยังร่างกายของเครื่องปฏิกรณ์ให้ความร้อน
การระบายความร้อนด้วยแรงดัน
ส่วนนี้ค่อนข้างเหมือนกับส่วนที่กล่าวถึงในด้านไฮบริด เพื่อตอบสนองความต้องการพลังงานของเครื่องปฏิกรณ์ ปริมาณของสารตั้งต้นออกซิเจนก็ต้องการเช่นกัน ดังนั้นอากาศเข้าจึงต้องได้รับแรงดันเพื่อเพิ่มความหนาแน่นและทำให้ อัตราการไหลของมวลออกซิเจน ด้วยเหตุนี้จึงนำมาซึ่งการระบายความร้อนหลังการเร่งความเร็ว ซึ่งสามารถเชื่อมต่อเป็นอนุกรมในวงจรทำความเย็นเดียวกัน เนื่องจากช่วงอุณหภูมิค่อนข้างใกล้เคียงกับส่วนประกอบอื่นๆ
รถยนต์ไฟฟ้าล้วน
รถยนต์ไฟฟ้าบริสุทธิ์รุ่นสุดท้ายเป็นผู้เล่นที่ได้รับความนิยมสูงสุดในตลาดปัจจุบัน การวิจัยและพัฒนาด้านการจัดการระบายความร้อนของรถยนต์ไฟฟ้าได้รับการดำเนินการในผู้ผลิตและซัพพลายเออร์รถยนต์รายใหญ่ทุกราย ต่อไปนี้เป็นสามประเด็นหลักที่แตกต่างจากยานพาหนะประเภทอื่น:
ความกังวลในช่วงฤดูหนาว
เครดิตส่วนใหญ่สำหรับช่วงนั้นมอบให้กับด้านการจัดการที่ไม่ใช่ความร้อนของความหนาแน่นของพลังงานแบตเตอรี่ การใช้ไฟฟ้าโดยรวมของรถยนต์ และค่าสัมประสิทธิ์แรงต้านลม แต่ไม่มากนักในฤดูหนาว เพื่อให้เป็นไปตามระดับความสะดวกสบายในห้องโดยสารและการสตาร์ทเย็นของแบตเตอรี่ไฟฟ้าแรงสูง ระบบจัดการระบายความร้อนจะใช้พลังงานไฟฟ้าจำนวนมาก และการลดลงอย่างมากในช่วงฤดูหนาวถือเป็นบรรทัดฐานอยู่แล้ว สาเหตุหลักคือความร้อนของระบบขับเคลื่อนรถยนต์ไฟฟ้าล้วนมีมากกว่าเครื่องยนต์ แบตเตอรี่ และอุณหภูมิ วิธีแก้ปัญหาทั่วไปในปัจจุบันเช่นระบบปั๊มความร้อน ความร้อนของระบบขับเคลื่อนและความร้อนจากสิ่งแวดล้อมผ่านวัฏจักรของคอมเพรสเซอร์เพื่อให้ห้องโดยสารและแบตเตอรี่ นอกจากนี้ยังมี Weimar EX5 ในการใช้เครื่องทำความร้อนดีเซล การใช้ความร้อนจากการเผาไหม้ของดีเซลบางส่วนเพื่อ ให้ความร้อนแก่แบตเตอรี่และห้องโดยสาร มีอีกประการหนึ่งคือเทคโนโลยีการทำความร้อนด้วยตนเองของแบตเตอรี่ ดังนั้นเมื่อแบตเตอรี่เริ่มทำงานด้วยพลังงานส่วนน้อยเพื่อให้เกิดการอุ่นแบตเตอรี่แต่ละหน่วย จึงช่วยลดการพึ่งพาวงจรแลกเปลี่ยนความร้อนภายนอก
พลังความร้อนในการชาร์จสูง
แบตเตอรี่รถยนต์พลังงานใหม่ประเภทอื่นๆ มีขนาดค่อนข้างเล็ก ความต้องการสำหรับการชาร์จแบบเสียบปลั๊กภายนอกยังถูกครอบงำด้วยพลังงานไฟฟ้ากระแสสลับต่ำ ในขณะที่การชาร์จไฟฟ้ากระแสตรงแรงดันสูงแรงดันสูงแทบจะเป็นคุณสมบัติมาตรฐานของรถยนต์ไฟฟ้าบริสุทธิ์ทุกรุ่น ยกเว้น รถยนต์เช่น Baojun E100 รองรับพลังงานการชาร์จหลายสิบกิโลวัตต์ไม่มากก็น้อย แม้ว่าการชาร์จพลังงานสูงจะเชื่อมต่อโดยตรงกับกองชาร์จ DC และแบตเตอรี่ แต่ไม่มีส่วนใดที่อยู่ตรงกลางเหมือน AC OBC แต่ไม่ควรมองข้ามความร้อนของแบตเตอรี่และสายเคเบิลภายใต้พลังงานสูง โดยเฉพาะอย่างยิ่งในฤดูร้อน แม้จะพบกับการชาร์จพลังงานสูง เช่น กำลังชาร์จ 60kW ก็จำเป็นต้องใช้วงจรระบายความร้อนที่เกี่ยวข้องกับการระบายความร้อนของแบตเตอรี่ หรือระบบปั๊มความร้อน ดังนั้น ดูเหมือนว่าแม้ว่าการชาร์จพลังงานสูงจะทำให้เวลาในการชาร์จสั้นลงเพื่อปรับปรุงประสิทธิภาพการชาร์จ แต่ความซับซ้อนและต้นทุนของการจัดการระบายความร้อนเป็นสิ่งจำเป็นเพื่อตอบสนองความต้องการดังกล่าว ดังนั้นสำหรับรุ่นราคาต่างๆ และไม่ต้องการปรับปรุงเป็นพลังงานสูงสามารถทำได้ ดีขึ้น
การกระจายความร้อนในตัวของ Power electronics
จากแนวโน้มปัจจุบันของระบบไฟฟ้าแรงสูงของรถยนต์ไฟฟ้าสามารถเห็นได้ อนาคตของอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์กำลังจะถูกรวมเข้าด้วยกันมากขึ้น เช่น เครื่องชาร์จรถยนต์แบบบูรณาการสามในหนึ่งเดียวแรงดันสูงของ BYD แรงดันสูงถึงแรงดันต่ำ DC/DC และกล่องจ่ายไฟฟ้าแรงสูง และ Geely พลังงานและรูปทรงเรขาคณิต A ใหม่ที่มีการรวม DC/DC และกล่องจ่ายไฟฟ้าแรงสูงแบบทูอินวัน และอื่นๆ การรวมระบบอิเล็กทรอนิกส์กำลังนำมาซึ่งการรวมวงจรระบายความร้อนอย่างหลีกเลี่ยงไม่ได้ ซึ่งเป็นปัญหาใหม่สำหรับระบบการจัดการระบายความร้อน การออกแบบวงจรทำความเย็นภายในการรวมไฟฟ้าแรงสูง และแรงดันตกของของเหลวในท่อ ประโยชน์ของการกระจายความร้อนแบบบูรณาการอยู่ที่ความยาวของท่อที่สั้นลง ส่วนต่อประสานท่อระบายความร้อนที่ใช้ร่วมกัน และการประหยัดพื้นที่และต้นทุนในท้ายที่สุด
