Обзор исследований по системам управления двигателем (BTMS) для электромобилей

1. Обзор системы терморегулирования кабины (автомобильный кондиционер)

Система кондиционирования воздуха является ключевым элементом управления температурным режимом автомобиля. И водитель, и пассажиры стремятся к комфорту в салоне. Важная функция автомобильного кондиционера заключается в обеспечении комфортной поездки за счет регулирования температуры, влажности и скорости ветра в салоне автомобиля, а также условий движения. Принцип работы большинства автомобильных кондиционеров заключается в охлаждении или нагреве воздуха внутри салона за счет термофизического принципа испарения и конденсации. При низкой температуре наружного воздуха в салон подается нагретый воздух, чтобы водитель и пассажиры не чувствовали холода; при высокой температуре наружного воздуха в салон подается воздух низкой температуры, чтобы водитель и пассажиры чувствовали себя прохладнее. Таким образом, автомобильный кондиционер играет очень важную роль в обеспечении комфорта пассажиров и поддержании чистоты воздуха в автомобиле.

1.1 Система кондиционирования воздуха в электромобилях и принцип её работы
Поскольку приводные устройства электромобилей и автомобилей с традиционным топливом различаются, компрессор кондиционера в автомобилях с топливом приводится в движение двигателем, а компрессор кондиционера в электромобилях — электродвигателем, поэтому компрессор кондиционера в электромобилях не может приводиться в движение двигателем. Для сжатия хладагента используется электрический компрессор. Основной принцип работы электромобилей аналогичен принципу работы автомобилей с традиционным топливом. Они используют конденсацию для выделения тепла и испарение для поглощения тепла, чтобы охладить салон. Единственное отличие заключается в том, что компрессор заменен на электрический. В настоящее время для сжатия хладагента в основном используется спиральный компрессор.

1) Полупроводниковая система отопления: Полупроводниковый нагреватель используется для охлаждения и нагрева с помощью полупроводниковых элементов и клемм. В этой системе термопара является основным компонентом для охлаждения и нагрева. Два полупроводниковых устройства соединяются, образуя термопару, и после подачи постоянного тока на границе раздела генерируется тепло и разница температур для нагрева салона. Главное преимущество полупроводникового отопления заключается в быстром нагреве салона. Главный недостаток – высокое энергопотребление. Для электромобилей, стремящихся к максимальной экономии топлива, этот недостаток является фатальным. Поэтому он не может удовлетворить требованиям энергосбережения кондиционеров в электромобилях. Поэтому крайне необходимо проводить исследования методов полупроводникового отопления и разрабатывать эффективные и энергосберегающие системы.

2) Положительный температурный коэффициент(PTC) воздушный нагревательОсновной компонент PTC-нагревателя — терморезистор, нагреваемый электрическим нагревательным элементом, представляющий собой устройство, напрямую преобразующее электрическую энергию в тепловую. Система воздушного отопления на основе PTC-нагревателя заменяет собой систему нагрева воздуха в традиционном автомобиле на основе топлива на PTC-нагреватель, используя вентилятор для подачи нагреваемого наружного воздуха через PTC-нагреватель и направления нагретого воздуха внутрь салона для его обогрева. Система напрямую потребляет электроэнергию, поэтому энергопотребление автомобилей на новых источниках энергии при включенном нагревателе относительно велико.

3) Водонагрев с использованием PTC-термисторов:PTC-нагреватель охлаждающей жидкостиПодобно системе воздушного отопления с использованием PTC-термисторов, система отопления генерирует тепло за счет потребления электроэнергии, но система жидкостного отопления сначала нагревает охлаждающую жидкость с помощью PTC-термистора, доводит ее до определенной температуры, а затем закачивает в воздушный резервуар, где происходит теплообмен с окружающим воздухом, и вентилятор подает нагретый воздух в салон для обогрева. Затем охлаждающая вода нагревается с помощью PTC-термистора и возвращается в систему в обратном направлении. Эта система отопления более надежна и безопасна, чем система воздушного охлаждения с использованием PTC-термисторов.

4) Система кондиционирования воздуха с тепловым насосом: Принцип работы системы кондиционирования воздуха с тепловым насосом аналогичен принципу работы традиционной автомобильной системы кондиционирования, но система с тепловым насосом позволяет осуществлять преобразование обогрева салона в охлаждение.