Tři stupně nového energetického vozidla
Vývoj systému tepelného managementu
Fáze 1
První{0}}generace Thermal Management System: Baterie chlazená vzduchem-nebo kapalinou-chlazená PTC a elektronicky řízené kapalinové chlazení motoru, všechny fungují nezávisle.
V raných fázích vývoje nových energetických vozidel se pozornost soustředila především na výměnu motoru v benzínových vozidlech za baterie a motory. Při normální jízdě bateriový systém generuje teplo, přičemž jeho efektivní provozní teplota je 15-35 stupňů. Vzduchové chlazení bylo široce používáno v prvních nových energetických vozidlech kvůli jeho jednoduché konstrukci, nízké ceně a snadné údržbě.
Jak se výkon motoru a nabíjení zvyšoval, chlazení vzduchem již nesplňovalo požadavky tepelného managementu baterie, což vedlo k postupnému upgradu na chlazení kapalinou. V zimě, kvůli nižším okolním teplotám, se k ohřevu chladicí kapaliny využívalo PTC topení, které následně předávalo teplo do bateriového systému. Chlazení prostoru pro cestující pokračovalo pomocí systému- benzinových vozidel: mechanické kompresory klimatizace byly modernizovány na elektrické kompresory; ohřevu bylo typicky dosaženo pomocí PTC ohřevu. Celkovými výhodami tohoto řešení byla jednoduchost, nízká cena a nízká konstrukční složitost; nevýhodou byla vysoká spotřeba energie a krátký dojezd v zimě.
Fáze 2
Druhá{0}generace systému Thermal Management System: kapalinové chlazení baterie, vyhřívání PTC a chlazení motoru/elektronického řízení kapalinou. Tento systém využívá odpadní teplo z motoru/elektronického řídicího systému k ohřevu systému baterie, čímž se dosahuje tepelné recyklace.
Tento systém staví na první generaci a propojuje obvody motoru/elektronického řízení a tepelného managementu baterie v sérii a paralelně, přičemž plně využívá odpadní teplo z motoru/elektronického řídícího systému k ohřevu systému baterie. To snižuje využití PTC v zimě, zlepšuje celkovou účinnost tepelného managementu elektrických vozidel a zvyšuje jejich dojezd.
Například XPeng P7 používá čtyřcestný ventil k připojení chladicího okruhu motoru/elektronického řízení a chladicího okruhu sestavy baterie. Když baterie nevyžaduje zahřívání, teplo z motoru/elektronického řídicího obvodu se odvádí přes sestavu chladiče motoru předního-modulu. Když je potřeba zahřát, chladicí kapalina odvádí teplo z motoru/elektronického řídicího systému a proudí chladicím okruhem akumulátorové sady. Pokud je teplo nedostatečné, PTC poskytuje pomocné vytápění pro úsporu energie.
Druhá-generace systému řízení teploty stále využívá PTC k pokrytí potřeb vytápění kabiny a baterie. Vytápění kabiny se obecně dosahuje pomocí ventilátoru-vytápěného PTC topení.
ThePTC ohřívačohřívá okolní vzduch a poté systém ventilátoru vhání vzduch do kabiny, aby se dosáhlo funkce topení. Alternativně lze k ohřevu chladicí kapaliny použít ohřívač PTC na bázi vody-, který pak protéká jádrem topení a zajišťuje vytápění kabiny. Potřeby ohřevu bateriového systému jsou primárně uspokojeny použitím vodního-ohřívače PTC k ohřevu chladicí kapaliny a tím i baterie.
Ohřívače PTC však obvykle mají výkon 1–6 kW, což znamená další 4–6 kWh spotřeby energie na 100 km. Například při době jízdy na plné nabití 4–5 hodin může topení PTC snížit dojezd nového energetického vozidla o 100–150 km, což je důvod, proč se dojezd zkrátí, když je topení v zimě zapnuté.
Fáze 3
Třetí generace systému tepelného managementu: Tato fáze přidává systém tepelného čerpadla, což má za následek efektivnější a komplexnější celeksystém tepelného managementu. Systémy na bázi chladiva a vody-jsou integrovány, což představuje trend k větší integraci, jehož příkladem je Tesla Model Y.
Na straně chladiva jsou přidány vnitřní kondenzátor a chladivový třícestný -ventil, aby byly splněny požadavky na vytápění tepelným čerpadlem, nahrazující původní vysokotlaký-ohřívač PTC. Dva přídavné nízkotlaké-ohřívače PTC primárně zajišťují funkce odmrazování, odmlžování a přídavného topení. Obecně řečeno, nahrazení stávajícího systému tepelným čerpadlem ušetří 2–3 kWh elektrické energie na 100 kilometrů, čímž se dosáhne celkového zlepšení dojezdu o 10 %–15 %.
