چرا وسایل نقلیه الکتریکی به مدیریت حرارتی نیاز دارند؟

سیستم مدیریت حرارتی خودروها یک سیستم مهم برای تنظیم محیط کابین و محیط کار اجزای خودرو است. این به طور جامع بهره وری مصرف انرژی را از طریق تبرید، گرمایش و هدایت حرارت داخلی بهبود می بخشد. سیستم مدیریت حرارتی خودروهای الکتریکی پیچیده‌تر از خودروهای سوخت‌رسان معمولی است، زیرا خودروهای الکتریکی خالص دارای اجزای بیشتری هستند که به کنترل حرارتی نیاز دارند، مانند باتری‌ها، کنترل‌کننده‌ها و موتورهای الکتریکی. سیستم مدیریت حرارتی وسایل نقلیه الکتریکی خالص نه تنها شامل سیستم تهویه مطبوع می شود، بلکه بخش های مختلفی مانند محیط بسته باتری، دستگاه های الکترونیکی قدرت و اتلاف گرمای موتور را با توجه به الزامات مدیریت حرارتی اضافه می کند.

گرمایش:

در زمستان، رانندگان و مسافران به گرمای داخل خودرو نیاز دارند که شامل نیازهای گرمایشی سیستم مدیریت حرارتی است. باتری ها در خودروهای برقی حجیم و سنگین هستند. برای گرم شدن از یک محیط با دمای پایین به دمای مناسب، باید هم سرعت گرمایشی که باتری می تواند تحمل کند و هم خروجی گرمایش پایدار سیستم مدیریت حرارتی را در نظر گرفت. همه اینها نیازمند الزامات بالایی برای سیستم مدیریت حرارتی هستند. به عنوان مثال، طراحی مدار تبادل حرارت در داخل باتری، طراحی تبادل حرارت بین باتری و مدار گرمایش خارجی، طراحی مبدل حرارتی کابین و مدار گرمایش، استراتژی پیش گرمایش باتری و استراتژی کنترل برای تنظیم دمای کاربر مربوطه در کابین و غیره

خنک کننده باتری:

به دلیل وجود مدارهای مقاومت داخلی و تعادل دشارژ، جریان عبوری از باتری در هنگام شارژ و دشارژ باعث تولید گرما از باتری می شود که باتری را با چالش مواجه می کند. افزایش دمای باتری نیز بسته به خودروها و باتری های مختلف متفاوت است. به عنوان مثال، برخی از ماشین های میکرو یا ماشین های کوچک قدرت شارژ و دشارژ پایینی دارند و افزایش مداوم دمای باتری زیاد نیست. در این مورد، می توان از برخی روش های خنک کننده هوا یا مدارهای خنک کننده خنک کننده آب کوچکتر استفاده کرد. برخی از مدل های الکتریکی SUV ها و خودروهای لوکس به ظرفیت خنک کننده باتری قوی نیاز دارند تا نیازهای شارژ و رانندگی با قدرت بالا را برآورده کنند.

خنک کننده الکترونیکی با قدرت بالا:

علاوه بر باتری، موتورهای الکتریکی و کنترل های الکترونیکی نیز وجود دارد. در واقع، شارژرهای داخلی مانند OBC (On Board Charger)، با ولتاژ بالا تا ولتاژ پایین DC/DC و جعبه های توزیع ولتاژ بالا نیز در خودرو وجود دارند که به اتلاف گرما نیز نیاز دارند. زیرا الکترونیک قدرت در این دستگاه های قدرت نسبتاً یکسان است، اما اندازه قدرت آنها متفاوت است و طراحی داخلی آنها متفاوت است. برای مثال، کنترل الکترونیکی، شارژر خودرو و DC/DC همگی از ترانزیستور اتصال دوقطبی گیت عایق‌دار IGBT استفاده می‌کنند. قدرت گرمایش آن به سرعت سوئیچینگ مربوط می شود و سرعت سوئیچینگ آن نیز مستقیماً بر توان خروجی این الکترونیک قدرت تأثیر می گذارد.

سیستم مدیریت حرارتی خودروهای الکتریکی با حداکثر استفاده از انرژی باتری به رانندگی کمک می کند. با استفاده مجدد دقیق از انرژی گرمایی در وسیله نقلیه برای تهویه مطبوع و باتری‌های داخل خودرو، مدیریت حرارتی می‌تواند در مصرف انرژی باتری صرفه‌جویی کرده و برد رانندگی خودرو را افزایش دهد و مزایای آن به ویژه در دماهای بسیار سرد و گرم قابل توجه است. سیستم مدیریت حرارتی وسایل نقلیه الکتریکی عمدتاً شامل سیستم مدیریت باتری ولتاژ بالا (BMS)، صفحه خنک کننده باتری، خنک کننده باتری، بخاری برقی PTC با ولتاژ بالا و سیستم پمپ حرارتی با توجه به مدل های مختلف خودرو است.