Technische Anforderungen an Wärmemanagementsysteme
für reine Elektrofahrzeuge
Die Kältequelle, die Wärmequelle und andere Energiequellen der Klimaanlage in reinen Elektrofahrzeugen stammen alle aus dem Batteriesystem. Bei reinen Elektrofahrzeugen hat die Klimaanlage nicht nur direkten Einfluss auf den Fahrkomfort, sondern auch auf deren Reichweite.
Die Klimaanlage eines reinen Elektrofahrzeugs muss nicht nur Kühl-/Heizfunktionen übernehmen, sondern auch den Energieverbrauch des Systems berücksichtigen, was ihre Komplexität erhöht. Aufgrund der Änderung der Leistungsart weist der in der Klimaanlage von Elektrofahrzeugen eingesetzte elektrische Scrollkompressor im Vergleich zu herkömmlichen Kompressoren einen deutlich verbesserten Wert und volumetrischen Wirkungsgrad auf. Derzeit nutzen Elektrofahrzeuge zum Heizen überwiegend PTC-Heizungen, was die Reichweite im Winter deutlich reduziert. Zukünftig wird erwartet, dass Wärmepumpen-Klimaanlagen mit höherer Heizeffizienz schrittweise eingeführt werden.
Das Wärmemanagementsystem von Fahrzeugen mit neuer Energie muss die Anforderungen der Kabinenklimatisierung (Kühlung, Heizung, Antibeschlag usw.), der Temperaturregelung des Batteriesatzes sowie der Wärmeableitung von Motor und Steuerung erfüllen. Basierend auf den Anforderungen eines umfassenden Energiemanagements, der Kompaktheit und des Leichtbaus des Fahrzeugs entwickeln sich die Wärmemanagementsysteme für Kraftfahrzeuge schrittweise in Richtung eines integrierten Fahrzeug-Wärmemanagements.
Im Großen und Ganzen umfassen Automobil-Wärmemanagementsysteme hauptsächlich Motorkühlsysteme, Klimaanlagen und Batterie-Wärmemanagementsysteme. Funktionell ist es in zwei Hauptkomponenten unterteilt: das Motorraum-Wärmesystem und das Kabinen-Wärmesystem mit drei Hauptkreisläufen: Motorkreislauf, Klimatisierungskreislauf und Ladeluftkühlerkreislauf. Der Motorkühlkreislauf ist relativ einfach und umfasst Motor, Kühler, Thermostat und Wasserpumpe. Der Klimakreislauf besteht hauptsächlich aus Kondensator, Kompressor und Expansionsventil. Die Funktion des turbogeladenen Ladeluftkühlersystems besteht darin, das Ansaugluftvolumen des Motors zu erhöhen, um seine Leistungseigenschaften zu verbessern. Das Problem besteht darin, dass die Temperatur der vom Turbolader unter Druck gesetzten Luft sehr hoch ist; Ein direkter Eintritt in den Motor würde die Alterung des Motorschmieröls beschleunigen, sodass der Ladeluftkühler die Ansauglufttemperatur senken müsste.
1) Klimaanlage: Herkömmliche Benzinfahrzeuge verwenden einen motorbetriebenen Kompressor zur Klimatisierung, während Fahrzeuge mit neuer Energieversorgung dies nur tun könnenelektrische Kompressoren. Bei Benzinfahrzeugen sind die Prozesse der Klimaanlage und der Motorkühlung relativ unabhängig voneinander, während bei Fahrzeugen mit neuer Energie die drei -elektrischen Kühlsysteme eng miteinander verbunden sind und sich im Allgemeinen eine Kältequelle mit dem Batteriekühlsystem teilen. Bei Benzinfahrzeugen dient der Motor als Wärmequelle, wobei eine Wasserpumpe die Wasserzirkulation zum Heizen antreibt. Derzeit verwenden die meisten Fahrzeuge mit neuer Energiequelle eine elektrische Heizung, der zukünftige Trend geht jedoch zu energieeffizienteren Wärmepumpen-Klimaanlagen.
(2) Batterie-Wärmemanagement:Der optimale Betriebstemperaturbereich für Power-Batterien liegt bei 20–30 Grad. Bei niedrigen Temperaturen ist die Batteriekapazität geringer und die Lade-/Entladeleistung schlecht; Bei hohen Temperaturen verkürzt sich die Batterielebensdauer und zu hohe Temperaturen können sogar zu Sicherheitsproblemen wie Explosionen führen. Mehrere Batteriezellen werden in Reihe und parallel zu einem Batteriepaket verbunden und die beim Laden und Entladen entstehende Wärme beeinflusst sich gegenseitig. Um den Leistungsakku innerhalb eines angemessenen Temperaturbereichs zu halten, ist ein komplexes Batterie-Wärmemanagementsystem erforderlich.
(3) Wärmemanagement des Motors und des elektronischen Steuerungssystems: Die Motoren und elektronischen Steuerungskomponenten von Fahrzeugen mit neuer Energie haben während des Betriebs hohe Anforderungen an die Wärmeableitung und erfordern normalerweise eine aktive Kühlung. Diese Komponenten benötigen oft nur Kühlgeräte.
