Суть терморегулирования заключается в принципе работы системы кондиционирования воздуха: «теплообмен и циркуляция тепла».
Терморегулирование в электромобилях соответствует принципу работы бытовых кондиционеров. Оба используют принцип «обратного цикла Карно», изменяя форму хладагента за счет работы компрессора, тем самым обеспечивая теплообмен между воздухом и хладагентом для охлаждения и обогрева. Суть терморегулирования заключается в «тепловом потоке и обмене». Терморегулирование в электромобилях соответствует принципу работы бытовых кондиционеров. Оба используют принцип «обратного цикла Карно», изменяя форму хладагента за счет работы компрессора, тем самым обеспечивая теплообмен между воздухом и хладагентом для охлаждения и обогрева. Оно в основном делится на три контура: 1) Моторный контур: в основном для отвода тепла; 2) Аккумуляторный контур: требует регулирования высокой температуры, что подразумевает как обогрев, так и охлаждение; 3) Контур кабины: требует как обогрева, так и охлаждения (соответствует охлаждению и обогреву кондиционирования воздуха). Принцип его работы можно просто понять как обеспечение достижения компонентами каждого контура соответствующей рабочей температуры. Направление модернизации заключается в последовательном и параллельном соединении трех цепей для обеспечения взаимосвязи и использования холода и тепла. Например, автомобильный кондиционер передает выделяемое охлаждение/тепло в салон, что представляет собой «контур кондиционирования воздуха» для терморегулирования; пример направления модернизации: после последовательного/параллельного соединения контура кондиционирования воздуха и цепи аккумулятора, контур кондиционирования воздуха обеспечивает охлаждение/тепло для цепи аккумулятора, что является эффективным «решением для терморегулирования» (экономия компонентов цепи аккумулятора/энергоэффективное использование). Суть терморегулирования заключается в управлении потоком тепла таким образом, чтобы тепло поступало туда, где оно необходимо; а наилучшее терморегулирование — это «энергосберегающее и эффективное», обеспечивающее поток и теплообмен.
Технология, позволяющая реализовать этот процесс, заимствована из холодильных установок кондиционеров. Охлаждение/нагрев в холодильных установках кондиционеров осуществляется по принципу «обратного цикла Карно». Проще говоря, хладагент сжимается компрессором, нагреваясь, а затем нагретый хладагент проходит через конденсатор и отдает тепло во внешнюю среду. В процессе экзотермический хладагент нагревается до нормальной температуры и поступает в испаритель, где расширяется, дополнительно снижая температуру, а затем возвращается в компрессор для начала следующего цикла, обеспечивая теплообмен в воздухе. При этом расширительный клапан и компрессор являются наиболее важными элементами этого процесса. Система терморегулирования в автомобилях основана на этом принципе и обеспечивает управление температурным режимом путем обмена теплом или холодом между контурами кондиционирования воздуха и другими контурами.
Ранние электромобили имели независимые системы терморегулирования и низкую эффективность. Три контура (кондиционер, батарея и двигатель) в ранних системах терморегулирования работали независимо, то есть контур кондиционера отвечал только за охлаждение и обогрев салона; контур батареи отвечал только за регулирование температуры батареи; а контур двигателя отвечал только за охлаждение двигателя. Такая независимая модель вызывает проблемы, такие как взаимная независимость компонентов и низкая эффективность использования энергии. Наиболее прямыми проявлениями в электромобилях являются такие проблемы, как сложные системы терморегулирования, короткий срок службы батареи и увеличенный вес кузова. Поэтому путь развития системы терморегулирования заключается в том, чтобы максимально обеспечить взаимодействие трех контуров — батареи, двигателя и кондиционера — и максимально реализовать совместимость компонентов и энергии для достижения меньшего объема компонентов, меньшего веса и более длительного срока службы батареи.
2. Разработка систем терморегулирования — это процесс интеграции компонентов и энергоэффективного использования.
Если взглянуть на историю развития систем терморегулирования в трех поколениях электромобилей, то многоходовой клапан станет необходимым компонентом для модернизации систем терморегулирования.
Развитие систем терморегулирования — это процесс интеграции компонентов и повышения эффективности использования энергии. Из приведенного выше краткого сравнения видно, что по сравнению с наиболее передовыми современными системами, первоначальные системы терморегулирования в основном обладают большей синергией между цепями, что позволяет совместно использовать компоненты и эффективно использовать энергию. Рассмотрим развитие систем терморегулирования с точки зрения инвесторов. Нам не нужно понимать принципы работы всех компонентов, но четкое понимание работы каждой цепи и истории эволюции цепей терморегулирования позволит нам более точно прогнозировать и определять будущие направления развития цепей терморегулирования и соответствующие изменения стоимости компонентов. Поэтому далее мы кратко рассмотрим историю эволюции систем терморегулирования, чтобы вместе выявить будущие инвестиционные возможности.
Система терморегулирования в электромобилях обычно состоит из трех контуров. 1) Контур кондиционирования воздуха: функциональный контур, также являющийся наиболее важным в системе терморегулирования. Его основная функция — регулирование температуры в салоне и координация с другими контурами в параллельном режиме. Обычно он обеспечивает обогрев по принципу PTC (термотермического преобразователя).Нагреватель охлаждающей жидкости PTC/Воздушный нагреватель PTC1) или тепловой насос и обеспечивает охлаждение по принципу кондиционирования воздуха; 2) Схема аккумулятора: в основном используется для контроля рабочей температуры аккумулятора, чтобы он всегда поддерживал оптимальную рабочую температуру, поэтому этой схеме требуется одновременное тепло и охлаждение в зависимости от различных ситуаций; 3) Схема двигателя: двигатель выделяет тепло во время работы, и диапазон его рабочих температур широк. Поэтому схеме требуется только охлаждение. Мы наблюдаем эволюцию системной интеграции и эффективности, сравнивая изменения в системах терморегулирования основных моделей Tesla, Model S и Model Y. В целом, система терморегулирования первого поколения: аккумулятор охлаждается воздухом или жидкостью, кондиционер нагревается с помощью PTC-термистора, а система электропривода охлаждается жидкостью. Три схемы в основном соединены параллельно и работают независимо друг от друга; система терморегулирования второго поколения: жидкостное охлаждение аккумулятора, нагрев с помощью PTC-термистора, жидкостное охлаждение системы управления электродвигателем, использование отработанного тепла электродвигателя, углубление последовательного соединения между системами, интеграция компонентов; Система терморегулирования третьего поколения: отопление с помощью теплового насоса и подогрев моторного отсека. Применение технологии углубляется, системы соединяются последовательно, схемы становятся сложными и все более интегрированными. Мы считаем, что суть разработки систем терморегулирования для электромобилей заключается в следующем: на основе технологии кондиционирования воздуха, обеспечивающей тепловой поток и теплообмен, 1) предотвращение тепловых повреждений; 2) повышение энергоэффективности; 3) повторное использование компонентов для достижения уменьшения объема и веса.
Дата публикации: 12 мая 2023 г.
