Het thermisch beheer van het aandrijfsysteem van een auto wordt onderverdeeld in thermisch beheer van het aandrijfsysteem van traditionele brandstofvoertuigen en thermisch beheer van het aandrijfsysteem van voertuigen met nieuwe energiebronnen. Het thermisch beheer van het aandrijfsysteem van traditionele brandstofvoertuigen is inmiddels zeer volwassen. Traditionele brandstofvoertuigen worden aangedreven door een motor, dus het thermisch beheer van de motor is het belangrijkste onderdeel van het thermisch beheer van de traditionele auto. Het thermisch beheer van de motor omvat hoofdzakelijk het koelsysteem van de motor. Meer dan 30% van de warmte in het autosysteem moet worden afgevoerd door het koelcircuit van de motor om oververhitting van de motor bij hoge belasting te voorkomen. De koelvloeistof van de motor wordt gebruikt om de cabine te verwarmen.
De aandrijflijn van traditionele voertuigen op verbrandingsmotoren bestaat uit de motor en de transmissie, terwijl elektrische voertuigen bestaan uit accu's, elektromotoren en elektronische besturing. De methoden voor thermisch beheer van beide typen voertuigen hebben grote veranderingen ondergaan. De accu van een elektrisch voertuig werkt normaal gesproken bij een temperatuur tussen 25 en 40 °C. Daarom is thermisch beheer van de accu zowel belangrijk om deze warm te houden als om de warmte af te voeren. Tegelijkertijd mag de temperatuur van de motor niet te hoog oplopen. Een te hoge motortemperatuur heeft namelijk een negatieve invloed op de levensduur van de motor. Daarom moet er tijdens gebruik ook rekening worden gehouden met de warmteafvoer van de motor. Hieronder volgt een toelichting op het thermisch beheersysteem van de accu, de elektromotorbesturing en andere componenten.
Thermisch beheersysteem voor accu's
Het thermische beheersysteem van de accu is hoofdzakelijk onderverdeeld in luchtkoeling, vloeistofkoeling, koeling met faseveranderingsmateriaal en koeling met warmtebuizen, afhankelijk van het gebruikte koelmedium. De principes en systeemstructuren van de verschillende koelmethoden verschillen aanzienlijk.
1) Luchtkoeling van de accu: het accupakket en de buitenlucht wisselen warmte uit door middel van convectieve luchtstroom. Luchtkoeling wordt over het algemeen onderverdeeld in natuurlijke koeling en geforceerde koeling. Natuurlijke koeling houdt in dat de buitenlucht het accupakket koelt wanneer de auto rijdt. Geforceerde luchtkoeling houdt in dat een ventilator wordt geïnstalleerd om het accupakket geforceerd te koelen. De voordelen van luchtkoeling zijn de lage kosten en de eenvoudige commerciële toepassing. De nadelen zijn de lage warmteafvoerefficiëntie, de grote ruimte die het inneemt en de aanzienlijke geluidsoverlast.PTC-luchtverwarmer)
2) Vloeistofkoeling voor accu's: de warmte van het accupakket wordt afgevoerd door de vloeistofstroom. Omdat de soortelijke warmtecapaciteit van vloeistof groter is dan die van lucht, is het koeleffect van vloeistofkoeling beter dan dat van luchtkoeling. Bovendien koelt vloeistofkoeling sneller af en is de temperatuurverdeling van het accupakket na warmteafvoer relatief gelijkmatig. Daarom wordt vloeistofkoeling ook veelvuldig commercieel toegepast.PTC-koelvloeistofverwarmer)
3) Koeling met faseveranderingsmaterialen: Faseveranderingsmaterialen (PCM) omvatten onder andere paraffine, gehydrateerde zouten en vetzuren. Deze materialen kunnen een grote hoeveelheid latente warmte absorberen of afgeven wanneer een faseverandering optreedt, terwijl hun eigen temperatuur onveranderd blijft. Hierdoor hebben PCM's een grote thermische energieopslagcapaciteit zonder extra energieverbruik en worden ze veelvuldig gebruikt voor de koeling van batterijen in elektronische producten zoals mobiele telefoons. De toepassing ervan in autobatterijen bevindt zich echter nog in de onderzoeksfase. Faseveranderingsmaterialen hebben als probleem een lage thermische geleidbaarheid. Hierdoor smelt het oppervlak van de PCM dat in contact staat met de batterij, terwijl andere delen niet smelten. Dit vermindert de warmteoverdrachtsprestaties van het systeem en maakt PCM's minder geschikt voor grote batterijen. Indien deze problemen kunnen worden opgelost, zal PCM-koeling de meest veelbelovende ontwikkelingsoplossing worden voor thermisch beheer van elektrische voertuigen.
4) Koeling met warmtebuizen: Een warmtebuis is een apparaat dat gebaseerd is op warmteoverdracht door faseovergang. Een warmtebuis is een afgesloten container of buis gevuld met een verzadigd werkmedium/vloeistof (water, ethyleenglycol, aceton, enz.). Een deel van de warmtebuis is het verdampingsgedeelte en het andere deel het condensatiegedeelte. Het kan niet alleen de warmte van het accupakket absorberen, maar het accupakket ook verwarmen. Het is momenteel het meest ideale thermische beheersysteem voor accu's. Het is echter nog steeds onderwerp van onderzoek.
5) Directe koeling met koelmiddel: directe koeling is een methode waarbij gebruik wordt gemaakt van het principe van R134a-koelmiddel en andere koelmiddelen om warmte te verdampen en te absorberen. De verdamper van het airconditioningsysteem wordt in de accubak geïnstalleerd om deze snel te koelen. Het directe koelsysteem heeft een hoog koelrendement en een grote koelcapaciteit.
Geplaatst op: 29 april 2024
