Het thermische beheersysteem van een auto is een belangrijk systeem voor het reguleren van het klimaat in de autocabine en de werkomgeving van de auto-onderdelen. Het verbetert de energie-efficiëntie door middel van koeling, verwarming en interne warmtegeleiding. Simpel gezegd, het is vergelijkbaar met mensen die een koortspleister gebruiken als ze koorts hebben, en een couveuse als ze het ondraaglijk koud hebben. De complexe structuur van volledig elektrische voertuigen kan niet door mensen worden aangepast, waardoor hun eigen "immuunsysteem" een cruciale rol speelt.
Het thermisch beheersysteem van volledig elektrische voertuigen ondersteunt het rijden door het gebruik van batterij-energie te maximaliseren. Door de warmte-energie in het voertuig zorgvuldig te hergebruiken voor de airconditioning en de batterijen, kan thermisch beheer batterij-energie besparen en de actieradius van het voertuig vergroten. De voordelen hiervan zijn vooral significant bij extreme temperaturen, zowel warm als koud. Het thermisch beheersysteem van volledig elektrische voertuigen omvat hoofdzakelijk de volgende componenten:hoogspanningsbatterijbeheersysteem (BMS), batterijkoelplaat, batterijkoeler,hoogspannings-PTC-elektrische verwarmingen warmtepompsystemen, afhankelijk van het model.
Batterijkoelpanelen kunnen worden gebruikt voor de directe koeling van accupakketten van volledig elektrische voertuigen. Deze koeling kan worden onderverdeeld in directe koeling (koeling met koelmiddel) en indirecte koeling (waterkoeling). Het ontwerp kan worden afgestemd op de specifieke accu om een efficiënte werking en een langere levensduur te garanderen. De batterijkoeler met dubbel circuit, met zowel koelmiddel als koelvloeistof in de koelholte, is geschikt voor de koeling van accupakketten van volledig elektrische voertuigen. Deze koeler houdt de accutemperatuur op een hoog rendement en zorgt voor een optimale levensduur.
Volledig elektrische voertuigen hebben geen warmtebron, dus eenhoogspannings-PTC-verwarmingselementEen warmtepomp met een standaardvermogen van 4-5 kW is nodig om het interieur van het voertuig snel en voldoende te verwarmen. De restwarmte van een volledig elektrische auto is niet voldoende om de cabine volledig te verwarmen, dus is een warmtepompsysteem noodzakelijk.
U vraagt zich wellicht af waarom er bij hybrides ook aandacht wordt besteed aan microhybriden. De reden voor deze onderverdeling in microhybriden is dat hybrides met hoogspanningsmotoren en hoogspanningsbatterijen qua thermisch beheersysteem dichter bij plug-inhybriden staan. De architectuur van het thermisch beheer van dergelijke modellen wordt daarom hieronder bij de plug-inhybride besproken. Met microhybriden wordt hier met name een 48V-motor en een 48V/12V-batterij bedoeld, zoals de 48V BSG (Belt Starter Generator). De kenmerken van de architectuur van het thermisch beheer kunnen in de volgende drie punten worden samengevat.
De motor en accu worden hoofdzakelijk luchtgekoeld, maar watergekoelde en oliegekoelde varianten zijn ook beschikbaar.
Als de motor en accu luchtgekoeld zijn, zijn er vrijwel geen problemen met de koeling van de vermogenselektronica, tenzij de accu een 12V-accu is en vervolgens een 12V-naar-48V bidirectionele DC/DC-omvormer gebruikt. In dat geval kan deze DC/DC-omvormer watergekoelde leidingen vereisen, afhankelijk van het ontwerp van het startvermogen van de motor en het remvermogen. De luchtkoeling van de accu kan worden ontworpen in het luchtcircuit van het accupakket, door middel van ventilatorregeling om geforceerde luchtkoeling te realiseren. Dit brengt echter extra ontwerpuitdagingen met zich mee, namelijk het ontwerp van het luchtkanaal en de ventilatorselectie. Het simuleren van het koeleffect van geforceerde luchtkoeling is lastiger dan bij vloeistofgekoelde accu's, omdat de simulatiefout bij warmteoverdracht door gasstroom groter is dan bij warmteoverdracht door vloeistofstroom. Bij water- en oliekoeling is het thermische beheercircuit vergelijkbaar met dat van een volledig elektrische auto, met uitzondering van de lagere warmteontwikkeling. Omdat de micro-hybridemotor niet op een hoge frequentie werkt, is er over het algemeen geen continu hoog koppel dat snelle warmteontwikkeling veroorzaakt. Er is één uitzondering: de laatste jaren wordt er ook steeds vaker gebruikgemaakt van krachtige 48V-motoren. Tussen de lichte hybride en de plug-in hybride in liggen de kosten lager, maar het aandrijfvermogen is groter. Dit leidt ertoe dat de 48V-motor langer meedraait en een hoger vermogen levert, waardoor het thermisch beheersysteem tijdig moet worden afgestemd op de warmteafvoer.
Geplaatst op: 20 april 2023
