Technické požadavky na systémy tepelného hospodářství
pro čistě elektrická vozidla
Zdroj chladu, zdroj tepla a další zdroje energie klimatizačního systému v čistě elektrických vozidlech pocházejí z bateriového systému. U čistě elektrických vozidel ovlivňuje klimatizace nejen přímo jízdní komfort, ale také jejich dojezd.
Klimatizační systém čistě elektrického vozidla musí poskytovat nejen funkce chlazení/topení, ale také zohledňovat spotřebu energie systému, čímž se zvyšuje jeho složitost. V důsledku změny typu výkonu má elektrický spirálový kompresor používaný v klimatizaci elektrických vozidel výrazně lepší hodnotu a objemovou účinnost ve srovnání s tradičními kompresory. Elektromobily v současné době využívají k vytápění především PTC topení, což v zimě výrazně snižuje dojezd. Do budoucna se počítá s postupným zaváděním klimatizačních systémů s tepelným čerpadlem s vyšší účinností vytápění.
Systém tepelného managementu nových energetických vozidel musí splňovat požadavky na klimatizaci kabiny (chlazení, topení, odmlžování atd.), řízení teploty akumulátoru a odvod tepla motoru a regulátoru. Na základě požadavků na komplexní řízení spotřeby energie vozidla, kompaktnost a nízkou hmotnost se systémy řízení teploty v automobilech postupně vyvíjejí směrem k integrovanému řízení teploty vozidla.
Obecně řečeno, systémy řízení teploty v automobilech zahrnují zejména systémy chlazení motoru, klimatizační systémy a systémy řízení teploty baterií. Funkčně je rozdělen na dvě hlavní součásti: tepelný systém motorového prostoru a tepelný systém kabiny se třemi hlavními cykly: cyklus motoru, cyklus klimatizace a cyklus mezichladiče. Cyklus chlazení motoru je relativně jednoduchý, včetně motoru, chladiče, termostatu a vodní pumpy. Cyklus klimatizace se skládá hlavně z kondenzátoru, kompresoru a expanzního ventilu. Funkcí systému mezichladiče přeplňovaného turbodmychadlem je zvětšit objem nasávaného vzduchu motoru pro zlepšení jeho výkonových charakteristik. Problém je, že teplota vzduchu stlačeného turbodmychadlem je velmi vysoká; přímý vstup do motoru by urychlil stárnutí mazacího oleje motoru, což by vyžadovalo, aby mezichladič snížil teplotu nasávaného vzduchu.
1) Klimatizační systém: Tradiční benzínová vozidla používají ke klimatizaci kompresor- poháněný motorem, zatímco nová energetická vozidla mohou používat pouzeelektrické kompresory. V benzinových vozidlech jsou procesy klimatizace a chlazení motoru relativně nezávislé, zatímco u nových energetických vozidel jsou tyto tři -elektrické chladicí systémy úzce propojeny a obecně sdílejí zdroj chladu se systémem chlazení baterie. U benzínových vozidel slouží jako zdroj tepla motor, který pomocí vodního čerpadla pohání oběh vody pro vytápění. V současnosti většina nových energetických vozidel využívá elektrické vytápění, ale budoucí trend směřuje k energeticky-účinnějším klimatizačním systémům s tepelným čerpadlem.
(2) Tepelný management baterie:Optimální rozsah provozních teplot pro napájecí baterie je 20–30 stupňů. Při nízkých teplotách je kapacita baterie nižší a výkon nabíjení/vybíjení je slabý; při vysokých teplotách se životnost baterie zkracuje a příliš vysoké teploty mohou dokonce vést k bezpečnostním problémům, jako jsou exploze. Více bateriových článků je zapojeno sériově a paralelně do jednoho bateriového bloku a teplo vznikající při nabíjení a vybíjení se vzájemně ovlivňuje. Udržování napájecí baterie v rozumném teplotním rozsahu vyžaduje komplexní systém řízení teploty baterie.
(3) Tepelný management motoru a elektronického řídicího systému: Motory a elektronické řídicí komponenty nových energetických vozidel mají během provozu vysoké požadavky na odvod tepla a obvykle vyžadují aktivní chlazení. Tyto součásti často vyžadují pouze chladicí zařízení.
