ทำไมรถยนต์ไฟฟ้าจึงต้องการระบบ TMS Thermal
ระบบการจัดการ?
เมื่อเทียบกับรถยนต์แบบเดิมแล้ว รถยนต์ไฟฟ้าจะมีตัวควบคุมเพิ่มเติมที่เรียกว่า TMS (Thermal Management System) ตัวควบคุมนี้อาจฟังดูไม่คุ้นเคยนัก แต่ที่จริงแล้ว เราได้ใช้ฟังก์ชันที่มีอยู่ในรถยนต์แบบเดิม นั่นก็คือระบบปรับอากาศอัตโนมัติ HVAC
เพราะเหตุใดระบบปรับอากาศอัตโนมัติจึงกลายมาเป็นระบบจัดการความร้อนในรถยนต์ไฟฟ้า เริ่มจากระบบไฟฟ้าของรถยนต์
1. ความแตกต่างของระบบไฟฟ้า
ระบบส่งกำลังของยานยนต์แบบดั้งเดิมมาจากเครื่องยนต์ อุณหภูมิการทำงานที่เหมาะสมของเครื่องยนต์คือ 85-105 องศา เมื่ออุณหภูมิต่ำเกินไป ประสิทธิภาพการทำงานจะต่ำและจำเป็นต้องอุ่นเครื่องก่อน หากอุณหภูมิสูงเกินไป จะทำให้ชิ้นส่วนเสียหายและต้องระบายความร้อน
การอุ่นเครื่องยนต์ที่อุณหภูมิต่ำของรถยนต์ที่ใช้น้ำมันเบนซินโดยปกติแล้วจะต้องสตาร์ทเครื่องยนต์เพียงชั่วครู่ และอุณหภูมิสามารถเพิ่มขึ้นได้ด้วยความร้อนของตัวมันเองโดยไม่ต้องมีการประมวลผลเพิ่มเติม การระบายความร้อนที่อุณหภูมิสูงต้องเปิดพัดลมระบายความร้อนเพื่อระบายความร้อนของเครื่องยนต์ กล่าวโดยย่อ ลักษณะของเครื่องยนต์คือความร้อนสูงและอุณหภูมิสูง และความต้องการควบคุมอุณหภูมิส่วนใหญ่คือการระบายความร้อน ซึ่งค่อนข้างง่าย
ดังนั้นระบบที่เกี่ยวข้องกับความร้อนในรถยนต์แบบดั้งเดิมจึงเป็นระบบปรับอากาศและระบบระบายความร้อนของเครื่องยนต์เป็นหลัก เมื่อเครื่องปรับอากาศทำความร้อน ระบบจะใช้ความร้อนเสียที่มีอุณหภูมิสูงที่เกิดจากเครื่องยนต์ขณะทำงาน แต่เครื่องปรับอากาศและระบบระบายความร้อนของเครื่องยนต์เป็นตัวควบคุมอิสระสองตัว
ระบบไฟฟ้าของรถยนต์ไฟฟ้ามาจากมอเตอร์ ส่วนแหล่งพลังงานมาจากแบตเตอรี่ไฟฟ้า ลักษณะของมอเตอร์จะคล้ายกับเครื่องยนต์ คือจะสร้างความร้อนขณะทำงานและต้องมีการระบายความร้อน
อย่างไรก็ตาม แบตเตอรี่ไฟฟ้ามีความแตกต่างกันมาก อุณหภูมิการทำงานที่เหมาะสมของแบตเตอรี่ไฟฟ้าคือ 20-40 องศา หากอุณหภูมิต่ำเกินไป ความจุของแบตเตอรี่จะลดลงอย่างมาก ปรากฏการณ์การชุบด้วยไฟฟ้าระหว่างการชาร์จที่อุณหภูมิต่ำยังอาจทำให้แบตเตอรี่เสียหายร้ายแรงได้อีกด้วย
อุณหภูมิที่สูงเกินไปไม่เพียงแต่จะทำให้แบตเตอรี่เสื่อมสภาพเร็วขึ้นเท่านั้น แต่ยังทำให้แบตเตอรี่ขยายตัว รั่ว ลัดวงจร และอาจระเบิดได้ด้วย ดังนั้นเมื่อเทียบกับเครื่องยนต์แบบดั้งเดิมแล้ว แบตเตอรี่พลังงานจึงมีค่ามาก และการควบคุมอุณหภูมิจะต้องแม่นยำและพิถีพิถันมาก!
2. ตัวควบคุมการจัดการความร้อนแบบบูรณาการ ITM
เนื่องจากระบบไฟฟ้ามีหลายชนิด ระบบที่เกี่ยวข้องกับความร้อนของรถยนต์ไฟฟ้าจึงได้แก่ ระบบปรับอากาศ ระบบจัดการความร้อนแบตเตอรี่ และระบบระบายความร้อนของมอเตอร์
จากมุมมองเชิงปริมาณ รถยนต์ไฟฟ้ามีระบบจัดการความร้อนของแบตเตอรี่มากกว่ารถยนต์ที่ใช้เชื้อเพลิงแบบเดิมเพียงตัวเดียว การเพิ่มตัวควบคุมการจัดการความร้อนของแบตเตอรี่หนึ่งตัวจะเพียงพอหรือไม่
ในความเป็นจริง การเปลี่ยนแปลงระบบพลังงานของยานพาหนะไฟฟ้าทำให้ความสัมพันธ์ระหว่างระบบการจัดการความร้อนแบบอิสระเดิมมีความสัมพันธ์ที่ใกล้ชิดยิ่งขึ้น!
ตัวอย่างเช่น ระบบปรับอากาศ ความร้อนเดิมนั้นเกิดจากความร้อนเสียของเครื่องยนต์ ซึ่งช่วยประหยัดพลังงานได้มาก การให้ความร้อนของรถยนต์ไฟฟ้านั้นอาศัยหลักการปั๊มความร้อนหรือหลักการให้ความร้อน PTC ของเครื่องปรับอากาศเท่านั้น
หลักการของปั๊มความร้อนนั้นต้องอาศัยคอมเพรสเซอร์ในการทำงาน และ PTC จะต้องเปิดเครื่องทำความร้อน ทั้งสองวิธีนี้กินไฟ และ PTC จะกินไฟมากกว่า ไฟฟ้ามาจากแบตเตอรี่ไฟฟ้า ดังนั้นสถานะการทำงานของระบบปรับอากาศจึงขึ้นอยู่กับประสิทธิภาพของแบตเตอรี่ไฟฟ้า
ดังที่กล่าวไว้ก่อนหน้านี้ ช่วงอุณหภูมิการทำงานที่เหมาะสมของแบตเตอรี่ไฟฟ้าค่อนข้างแคบ และพัดลมอุ่นและทำความเย็นแบบธรรมดาเช่นรถยนต์ทั่วไปไม่สามารถควบคุมได้ การทำความร้อนและทำความเย็นของระบบปรับอากาศจะต้องรับประกันผลการควบคุมอุณหภูมิ ดังนั้น ประสิทธิภาพของแบตเตอรี่ไฟฟ้าจึงขึ้นอยู่กับการควบคุมของระบบปรับอากาศ
ในลักษณะเดียวกัน เครื่องปรับอากาศสามารถทำให้มอเตอร์เย็นลงได้ และความร้อนของมอเตอร์ยังสามารถนำไปใช้กับแบตเตอรี่ไฟฟ้าและเครื่องปรับอากาศได้ ดังนั้น ความสัมพันธ์ระหว่างทั้งสามสิ่งนี้จึงใกล้ชิดกันมากขึ้น
อุณหภูมิแบตเตอรี่ที่สูงหรือต่ำเกินไปจะส่งผลต่อระยะทางการเดินทางของรถและความสบายของระบบปรับอากาศ อุณหภูมิที่มากเกินไปของมอเตอร์และระบบควบคุมอิเล็กทรอนิกส์จะส่งผลต่อความสามารถในการขับขี่ของรถทั้งคันด้วย ลักษณะดังกล่าวทำให้ต้องมีข้อกำหนดด้านการจัดการความร้อนที่สูงขึ้น
ข้อกำหนดด้านการจัดการความร้อนที่สูงขึ้นของยานยนต์ไฟฟ้าและความสัมพันธ์อันใกล้ชิดระหว่างเครื่องปรับอากาศ แบตเตอรี่ และมอเตอร์ นำไปสู่การพัฒนาระบบจัดการความร้อนอิสระแบบเดิมไปสู่ระบบจัดการความร้อนแบบบูรณาการสำหรับยานยนต์ทั้งคันที่รวมแบตเตอรี่ มอเตอร์ และเครื่องปรับอากาศในห้องโดยสารเข้าไว้ด้วยกัน แนวทางการบูรณาการเชิงโครงสร้างและการทำงานร่วมกันนี้ทำให้บรรลุการใช้พลังงานและต้นทุนที่เหมาะสมสำหรับยานยนต์ทั้งคันได้ง่ายขึ้น
