Tre stadier af nyt energikøretøj
Udvikling af termisk styringssystem
Etape 1
Første-generations termisk styringssystem: Batteriluft-afkølet eller væske-kølet, PTC-opvarmning og motorisk elektronisk styret væskekøling, alt sammen uafhængigt.
I de tidlige stadier af udviklingen af nye energikøretøjer var fokus primært på at udskifte motoren i benzinbiler med batterier og motorer. Under normal kørsel genererer batterisystemet varme, og dets effektive driftstemperatur er 15-35 grader. Luftkøling blev bredt brugt i tidlige nye energikøretøjer på grund af dens enkle struktur, lave omkostninger og lette vedligeholdelse.
Efterhånden som motor- og ladeeffekten steg, kunne luftkøling ikke længere opfylde kravene til batteriets termiske styring, hvilket førte til en gradvis opgradering til væskekøling. Om vinteren, på grund af lavere omgivende temperaturer, blev PTC-opvarmning brugt til at opvarme kølevæsken, som derefter overførte varmen til batterisystemet. Køling i kabinen fortsatte ved hjælp af benzinkøretøjets-ærasystem: mekaniske klimakompressorer blev opgraderet til elektriske kompressorer; opvarmning blev typisk opnået ved hjælp af PTC-opvarmning. De overordnede fordele ved denne løsning var enkelhed, lave omkostninger og lav strukturel kompleksitet; Ulemperne var højt energiforbrug og kort rækkevidde om vinteren.
Etape 2
Anden-generations termisk styringssystem: Batterivæskekøling, PTC-opvarmning og motor/elektronisk styring af væskekøling. Dette system udnytter spildvarme fra motoren/det elektroniske styresystem til at opvarme batterisystemet, hvilket opnår termisk genbrug.
Med udgangspunkt i den første generation forbinder dette system motor/elektronisk kontrol og batteri termisk styringskredsløb i serie og parallelt, og udnytter spildvarmen fra motor/elektronisk kontrolsystem fuldt ud til at opvarme batterisystemet. Dette reducerer PTC-forbruget om vinteren, forbedrer den overordnede termiske styringseffektivitet for elektriske køretøjer og øger deres rækkevidde.
For eksempel bruger XPeng P7 en firevejsventil til at forbinde motorens/elektroniske styrekølekredsløb og batteripakkens kølekredsløb. Når batteripakken ikke kræver opvarmning, spredes varmen fra motoren/det elektroniske styrekredsløb gennem forreste-modulets motorradiatorsamling. Når der er behov for opvarmning, fjerner kølevæsken varmen fra motoren/det elektroniske styresystem og strømmer gennem batteripakkens kølekredsløb. Hvis varmen er utilstrækkelig, giver PTC tilskudsvarme til energibesparelse.
Anden-generations termisk styringssystem bruger stadig PTC til at opfylde kabinens og batteriets varmebehov. Kabineopvarmningen opnås generelt ved hjælp af en blæser-opvarmet PTC-varmer.
DePTC varmelegemeopvarmer den omgivende luft, og derefter blæser blæsersystemet luften ind i kabinen for at opnå varmefunktionen. Alternativt kan en vand-baseret PTC-varmer bruges til at opvarme kølevæsken, som derefter strømmer gennem varmelegemet for at give varme til kabinen. Batterisystemets varmebehov dækkes primært ved at bruge en vand-baseret PTC-varmer til at opvarme kølevæsken og dermed batteripakken.
PTC-varmere har dog typisk en effekt på 1-6kW, hvilket tilføjer et ekstra 4-6kWh energiforbrug pr. 100 km. For eksempel kan PTC-opvarmning med en fuld opladningstid på 4-5 timer reducere rækkevidden af et nyt energikøretøj med 100-150 km, hvorfor rækkevidden reduceres, når varmeren er tændt om vinteren.
Etape 3
Tredje generation af termisk styringssystem: Dette trin tilføjer et varmepumpesystem, hvilket resulterer i en mere effektiv og kompleks samlettermisk styringssystem. De kølemiddel- og vandbaserede-systemer er integrerede, hvilket repræsenterer en tendens til større integration, eksemplificeret ved Tesla Model Y.
På kølemiddelsiden er der tilføjet en indendørs kondensator og en kølemiddel-tre-ventil for at opfylde varmepumpens varmekrav, og erstatter den originale højtryks-PTC-varmer. To yderligere lavtryks-PTC-varmere giver primært afrimnings-, afdugnings- og hjælpeopvarmningsfunktioner. Generelt vil en udskiftning af det eksisterende system med en varmepumpe spare 2-3 kWh elektricitet pr. 100 kilometer, hvilket giver en samlet rækkeviddeforbedring på 10%-15%.
