Tre fasi del veicolo della nuova energia
Sviluppo del sistema di gestione termica
Fase 1
Sistema di gestione termica di prima-generazione: batteria raffreddata ad aria-o a liquido-raffreddata, riscaldamento PTC e raffreddamento a liquido controllato elettronicamente del motore, tutti funzionanti in modo indipendente.
Nelle prime fasi di sviluppo dei veicoli a nuova energia, l’attenzione si è concentrata principalmente sulla sostituzione del motore dei veicoli a benzina con batterie e motori. Durante la guida normale, il sistema batteria genera calore, con una temperatura operativa efficiente compresa tra 15 e 35 gradi. Il raffreddamento ad aria è stato ampiamente adottato nei primi veicoli a nuova energia grazie alla sua struttura semplice, al basso costo e alla facilità di manutenzione.
Con l’aumento della potenza del motore e della carica, il raffreddamento ad aria non è più riuscito a soddisfare i requisiti di gestione termica della batteria, portando a un graduale aggiornamento al raffreddamento a liquido. In inverno, a causa delle temperature ambiente più basse, veniva utilizzato il riscaldamento PTC per riscaldare il liquido di raffreddamento, che poi trasferiva il calore al sistema batteria. Il raffreddamento nell'abitacolo è continuato utilizzando il sistema dell'era dei veicoli a benzina-: i compressori dell'aria condizionata meccanici sono stati aggiornati a compressori elettrici; il riscaldamento veniva generalmente ottenuto utilizzando il riscaldamento PTC. I vantaggi complessivi di questa soluzione erano semplicità, basso costo e bassa complessità strutturale; gli svantaggi erano l'elevato consumo energetico e la breve autonomia in inverno.
Fase 2
Sistema di gestione termica di seconda-generazione: raffreddamento a liquido della batteria, riscaldamento PTC e raffreddamento a liquido del controllo elettronico/motore. Questo sistema utilizza il calore di scarto del motore/sistema di controllo elettronico per riscaldare il sistema della batteria, ottenendo il riciclaggio termico.
Basandosi sulla prima generazione, questo sistema collega i circuiti del motore/controllo elettronico e di gestione termica della batteria in serie e parallelo, utilizzando completamente il calore di scarto del sistema di controllo elettronico/motore per riscaldare il sistema batteria. Ciò riduce l’utilizzo del PTC in inverno, migliora l’efficienza complessiva della gestione termica dei veicoli elettrici e ne aumenta l’autonomia.
Ad esempio, XPeng P7 utilizza una valvola a quattro-vie per collegare il circuito di raffreddamento del motore/controllo elettronico e il circuito di raffreddamento del gruppo batteria. Quando il pacco batteria non necessita di riscaldamento, il calore proveniente dal circuito di controllo elettronico/motore viene dissipato attraverso il gruppo radiatore motore- del modulo front-end. Quando è necessario il riscaldamento, il liquido di raffreddamento allontana il calore dal motore/sistema di controllo elettronico e scorre attraverso il circuito di raffreddamento del pacco batteria. Se il calore è insufficiente, PTC fornisce un riscaldamento ausiliario per il risparmio energetico.
Il sistema di gestione termica di seconda-generazione utilizza ancora il PTC per soddisfare le esigenze di riscaldamento dell'abitacolo e della batteria. Il riscaldamento della cabina viene generalmente ottenuto utilizzando un riscaldatore PTC-riscaldato con ventola.
ILRiscaldatore PTCriscalda l'aria circostante, quindi il sistema di ventilazione soffia l'aria nell'abitacolo per ottenere la funzione di riscaldamento. In alternativa, è possibile utilizzare un riscaldatore PTC-a base d'acqua per riscaldare il liquido di raffreddamento, che poi scorre attraverso il nucleo del riscaldatore per fornire riscaldamento all'abitacolo. Le esigenze di riscaldamento del sistema batteria vengono soddisfatte principalmente utilizzando un riscaldatore PTC-a base di acqua per riscaldare il liquido di raffreddamento e quindi il pacco batteria.
Tuttavia, i riscaldatori PTC hanno in genere una potenza di 1-6 kW, aggiungendo un ulteriore consumo di energia di 4-6 kWh ogni 100 km. Ad esempio, con un tempo di guida a carica completa di 4-5 ore, il riscaldamento PTC può ridurre l'autonomia di un veicolo a nuova energia di 100-150 km, motivo per cui l'autonomia si riduce quando il riscaldamento è acceso in inverno.
Fase 3
Sistema di gestione termica di terza generazione: questa fase aggiunge un sistema a pompa di calore, risultando in un sistema complessivamente più efficiente e complessosistema di gestione termica. I sistemi a base di acqua e refrigerante- sono integrati, rappresentando una tendenza verso una maggiore integrazione, esemplificata dalla Tesla Model Y.
Sul lato del refrigerante, vengono aggiunti un condensatore interno e una valvola a tre vie del refrigerante-per soddisfare i requisiti di riscaldamento della pompa di calore, sostituendo il riscaldatore PTC ad alta pressione originale. Due riscaldatori PTC aggiuntivi a bassa pressione-forniscono principalmente le funzioni di sbrinamento, disappannamento e riscaldamento ausiliario. In generale, la sostituzione del sistema esistente con una pompa di calore consentirà di risparmiare 2-3 kWh di energia elettrica ogni 100 chilometri, ottenendo un miglioramento complessivo dell’autonomia del 10%-15%.
