Хотя топливные элементы по-прежнему в основном используются в коммерческих автомобилях, в сегменте легковых автомобилей представлены только модели Toyota, Honda и Hyundai. Но поскольку статья посвящена легковым автомобилям, и другие сравниваемые модели также относятся к этой категории, в качестве примера приведем Toyota Mirai.
Система терморегулирования топливного элемента включает в себя следующие три основных элемента:
Требования к отводу тепла от топливного элемента в реакторе
Реактор является местом протекания реакции водорода и кислорода и выделяет тепло, одновременно производя электроэнергию. Повышение температуры способствует увеличению мощности разряда реактора, но тепло не может быть собрано, поэтому продукты реакции — вода и теплоноситель — должны совместно циркулировать для рассеивания тепла.
Поддержание температуры реактора позволяет эффективно регулировать выходную мощность в соответствии с динамическими потребностями водителя в системе привода. Тепло, выделяемое силовой электроникой реактора и инвертором двигателя, может использоваться в качестве части тепла для обогрева кабины в зимний период.
Проблема холодного пуска реактора
Реактор на топливных элементах не может вырабатывать электроэнергию напрямую при низкой температуре, поэтому его необходимо прогреть внешним источником тепла, прежде чем он сможет перейти в нормальный режим работы.
На этом этапе упомянутую выше схему теплоотвода необходимо переключить в схему отопления, и для этого может потребоваться регулирующий клапан, аналогичный трехходовому двухходовому клапану.
Отопление может осуществляться с помощью внешнего обогревателя.электрический PTC-нагревательДля нагрева используется энергия, получаемая от батареи. По-видимому, существует также технология, позволяющая реактору генерировать собственное тепло, благодаря чему энергия, выделяемая в ходе реакции, передается в основном в виде тепла, которое нагревает корпус реактора.
Дополнительное охлаждение
Эта часть чем-то похожа на упомянутую ранее гибридную автомобильную вечеринку: для удовлетворения потребности реактора в энергии необходимо также определенное количество кислорода-реагента, поэтому воздух на входе должен быть сжат для увеличения плотности, тем самым увеличивая массовый поток кислорода. По этой причине возникает необходимость в пост-буст-охлаждении, которое может быть подключено последовательно в одном контуре охлаждения, поскольку температурный диапазон относительно близок к другим компонентам.
Полностью электрические транспортные средства
В заключение можно сказать, что сегодня на рынке наиболее популярны полностью электрические автомобили. Исследования и разработки в области терморегулирования электромобилей проводились всеми крупными автопроизводителями и поставщиками. Ниже приведены три основных момента, отличающих их от других типов транспортных средств:
Проблемы, связанные с зимними пастбищами
Основная причина увеличения запаса хода — высокая плотность энергии батареи, потребление электроэнергии автомобилем и сопротивление воздуха, которые не связаны с терморегулированием, но не так сильно влияют на ситуацию зимой.
Для обеспечения комфорта в кабине и запуска высоковольтной батареи в холодное время года система терморегулирования потребляет значительное количество электроэнергии, что уже стало нормой в связи со значительным сокращением запаса хода в зимних условиях.
Основная причина заключается в том, что тепловыделение в системе привода чисто электрического транспортного средства значительно превышает тепловыделение двигателя, батареи и других чувствительных к температуре компонентов.
В настоящее время распространены такие решения, как тепловые насосы, в которых тепло от приводной системы и тепло окружающей среды обеспечивается компрессорным циклом для салона и аккумулятора; также используется Weimar EX5.дизельные обогревателииспользование части тепла от сгорания дизельного топлива для обеспечения предварительного подогрева батареи и салона.PTC-нагревателиСуществует также технология самонагрева батареи, благодаря которой при запуске батареи с небольшим количеством энергии происходит нагрев каждого элемента батареи, что снижает зависимость от внешних теплообменных цепей.
Дата публикации: 20 апреля 2023 г.
