De essentie van thermisch beheer is hoe airconditioning werkt: "Warmtestroom en -uitwisseling".
Het thermisch beheer van elektrische voertuigen is gebaseerd op het werkingsprincipe van huishoudelijke airconditioners. Beide systemen maken gebruik van het principe van de "omgekeerde Carnot-cyclus" om de vorm van het koelmiddel te veranderen door de werking van de compressor, waardoor warmte wordt uitgewisseld tussen de lucht en het koelmiddel om te koelen en te verwarmen. De essentie van thermisch beheer is "warmtestroom en -uitwisseling". Het thermisch beheer van elektrische voertuigen is gebaseerd op het werkingsprincipe van huishoudelijke airconditioners. Beide systemen maken gebruik van het principe van de "omgekeerde Carnot-cyclus" om de vorm van het koelmiddel te veranderen door de werking van de compressor, waardoor warmte wordt uitgewisseld tussen de lucht en het koelmiddel om te koelen en te verwarmen. Het is hoofdzakelijk verdeeld in drie circuits: 1) Motorcircuit: voornamelijk voor warmteafvoer; 2) Batterijcircuit: vereist een hoge temperatuurregeling, dus zowel verwarming als koeling; 3) Cockpitcircuit: vereist zowel verwarming als koeling (vergelijkbaar met koeling en verwarming van een airconditioning). De werking ervan kan eenvoudig worden uitgelegd als het garanderen dat de componenten van elk circuit de juiste bedrijfstemperatuur bereiken. De verbeteringsrichting is dat de drie circuits in serie en parallel met elkaar worden verbonden om de wisselwerking en het gebruik van koude en warmte te realiseren. Een voorbeeld hiervan is de airconditioning in een auto, die de gegenereerde koeling/warmte naar de cabine transporteert. Dit vormt het "airconditioningcircuit" voor thermisch beheer. Een voorbeeld van een verbeteringsrichting: nadat het airconditioningcircuit en het accucircuit in serie/parallel zijn geschakeld, levert het airconditioningcircuit koeling/warmte aan het accucircuit. Dit is een efficiënte "oplossing voor thermisch beheer" (besparing van onderdelen van het accucircuit/energiezuinig gebruik). De essentie van thermisch beheer is het beheersen van de warmtestroom, zodat de warmte terechtkomt waar deze nodig is. Het beste thermische beheer is energiebesparend en efficiënt, om de warmtestroom en -uitwisseling te realiseren.
De technologie om dit proces te realiseren is afkomstig van airconditioningkoelkasten. Het koelen/verwarmen van airconditioningkoelkasten gebeurt volgens het principe van de "omgekeerde Carnot-cyclus". Simpel gezegd wordt het koelmiddel door de compressor gecomprimeerd en verhit. Vervolgens stroomt het verwarmde koelmiddel door de condensor en geeft de warmte af aan de omgeving. Tijdens dit proces koelt het koelmiddel af tot kamertemperatuur en komt het in de verdamper terecht om uit te zetten en verder af te koelen. Daarna keert het terug naar de compressor om de volgende cyclus te starten en warmte-uitwisseling met de lucht te realiseren. De expansieklep en de compressor zijn de meest cruciale onderdelen in dit proces. Thermisch beheer in auto's is gebaseerd op dit principe om de temperatuur in het voertuig te regelen door warmte of koude uit het airconditioningsysteem over te brengen naar andere circuits.
De eerste elektrische voertuigen hadden onafhankelijke thermische beheersingscircuits en een laag rendement. De drie circuits (airconditioning, accu en motor) van het vroege thermische beheersingssysteem werkten onafhankelijk van elkaar: het airconditioningcircuit was alleen verantwoordelijk voor de koeling en verwarming van de cabine; het accucircuit was alleen verantwoordelijk voor de temperatuurregeling van de accu; en het motorcircuit was alleen verantwoordelijk voor de koeling van de motor. Dit onafhankelijke model veroorzaakte problemen zoals onderlinge afhankelijkheid tussen componenten en een lage energie-efficiëntie. De meest directe gevolgen hiervan bij elektrische voertuigen waren complexe thermische beheersingscircuits, een korte accuduur en een hoger gewicht. Daarom is de ontwikkelingsrichting voor thermische beheersing gericht op het zoveel mogelijk laten samenwerken van de drie circuits (accu, motor en airconditioning) en het realiseren van maximale interoperabiliteit tussen onderdelen en energiebronnen om kleinere componenten, een lager gewicht en een langere accuduur te bereiken.
2. De ontwikkeling van thermisch beheer is het proces van componentintegratie en energiezuinig gebruik.
Bekijk de ontwikkelingsgeschiedenis van het thermisch beheer van de drie generaties elektrische voertuigen, en de meerwegklep is een essentieel onderdeel voor upgrades van het thermisch beheer.
De ontwikkeling van thermisch beheer is een proces van componentintegratie en energie-efficiëntie. Uit de bovenstaande korte vergelijking blijkt dat, vergeleken met de huidige meest geavanceerde systemen, het oorspronkelijke thermisch beheersysteem vooral meer synergie tussen de circuits vertoonde, waardoor componenten werden gedeeld en energie efficiënter werd benut. We bekijken de ontwikkeling van thermisch beheer vanuit het perspectief van investeerders. We hoeven niet de werkingsprincipes van alle componenten te begrijpen, maar een duidelijk inzicht in de werking van elk circuit en de evolutiegeschiedenis van thermisch beheercircuits stelt ons in staat om de toekomstige ontwikkelingsrichting van thermisch beheercircuits en de bijbehorende waardeveranderingen van componenten beter te voorspellen. Daarom volgt hieronder een kort overzicht van de evolutiegeschiedenis van thermisch beheersystemen, zodat we samen toekomstige investeringskansen kunnen ontdekken.
Het thermisch beheer van elektrische voertuigen bestaat doorgaans uit drie circuits. 1) Airconditioningcircuit: Dit functionele circuit is tevens het circuit met de hoogste waarde in het thermisch beheer. De belangrijkste functie ervan is het regelen van de temperatuur in de cabine en de coördinatie met andere parallel geschakelde circuits. Het circuit levert doorgaans warmte volgens het PTC-principe (Phase Temperature Coefficient).PTC-koelvloeistofverwarmer/PTC-luchtverwarmer) of warmtepomp en zorgt voor koeling volgens het principe van airconditioning; 2) Batterijcircuit: Dit circuit wordt voornamelijk gebruikt om de bedrijfstemperatuur van de batterij te regelen, zodat de batterij altijd de optimale bedrijfstemperatuur behoudt. Dit circuit heeft daarom, afhankelijk van de situatie, tegelijkertijd verwarming en koeling nodig; 3) Motorcircuit: De motor genereert warmte tijdens het werken en het bedrijfstemperatuurbereik is breed. Dit circuit heeft daarom alleen koeling nodig. We observeren de evolutie van systeemintegratie en efficiëntie door de veranderingen in thermisch beheer van Tesla's belangrijkste modellen, van Model S tot Model Y, te vergelijken. Over het algemeen: het thermisch beheersysteem van de eerste generatie: de batterij wordt lucht- of vloeistofgekoeld, de airconditioning wordt verwarmd door PTC en het elektrische aandrijfsysteem wordt vloeistofgekoeld. De drie circuits zijn in principe parallel geschakeld en werken onafhankelijk van elkaar; het thermisch beheersysteem van de tweede generatie: vloeistofkoeling van de batterij, PTC-verwarming, vloeistofkoeling voor de elektrische motorbesturing, benutting van de restwarmte van de elektromotor, verdere serieschakeling tussen systemen, integratie van componenten; Thermisch beheersysteem van de derde generatie: warmtepomp-airconditioningverwarming, motorstallingverwarming. De toepassing van technologie wordt steeds geavanceerder, de systemen worden in serie geschakeld en het circuit wordt complexer en verder geïntegreerd. Wij zijn van mening dat de essentie van de ontwikkeling van thermisch beheer in elektrische voertuigen is: gebaseerd op de warmtestroom en -uitwisseling van airconditioningtechnologie, om 1) thermische schade te voorkomen; 2) de energie-efficiëntie te verbeteren; 3) onderdelen te hergebruiken om volume en gewicht te verminderen.
Geplaatst op: 12 mei 2023
