מדוע כלי רכב חשמליים זקוקים לניהול תרמי

מערכת הניהול התרמי של מכוניות היא מערכת חשובה לוויסות סביבת תא הנוסעים וסביבת העבודה של רכיבי רכב. זה משפר באופן מקיף את יעילות ניצול האנרגיה באמצעות קירור, חימום והולכת חום פנימית. מערכת הניהול התרמית של רכבים חשמליים מורכבת יותר מזו של רכבי דלק רגילים, בשל העובדה שלרכב חשמלי טהור יש יותר רכיבים הדורשים בקרה תרמית, כמו סוללות, בקרים ומנועים חשמליים. מערכת הניהול התרמי של רכבים חשמליים טהורים לא רק כוללת את מערכת מיזוג האוויר, אלא גם מוסיפה חלקים שונים כגון סביבת ערכת סוללות, מכשירים אלקטרוניים כוח ופיזור חום המנוע בהתאם לדרישות הניהול התרמי.

הַסָקָה:

בחורף, נהגים ונוסעים זקוקים לחום בתוך המכונית, הכרוכה בצרכי החימום של מערכת הניהול התרמית. הסוללות מגושמות וכבדות בכלי רכב חשמליים. כדי להתחמם מסביבת טמפרטורה נמוכה לטמפרטורה מתאימה, יש לקחת בחשבון הן את מהירות החימום שהסוללה יכולה לעמוד בה והן את תפוקת הכוח החימום היציבה של מערכת הניהול התרמית. כל אלה דורשים דרישות גבוהות למערכת הניהול התרמית. לדוגמה, עיצוב מעגל חילופי החום בתוך הסוללה, תכנון חילופי החום בין הסוללה למעגל החימום החיצוני, עיצוב מחליף החום ומעגל החימום בתא, אסטרטגיית החימום המוקדם של הסוללה ואסטרטגיית הבקרה עבור התאמת טמפרטורת המשתמש המתאימה בתא וכו'.

קירור סוללה:

עקב קיומם של מעגלי התנגדות ואיזון פריקה פנימיים, הזרם העובר דרך הסוללה במהלך הטעינה והפריקה יגרום לסוללה לייצר חום המהווה אתגר לסוללה; עליית הטמפרטורה של המצבר משתנה גם בהתאם למכוניות ולסוללות שונות. לדוגמה, לכמה מכוניות מיקרו או מכוניות קטנות יש כוח טעינה ופריקה נמוך, ועליית הטמפרטורה המתמשכת של הסוללה אינה גדולה מדי. במקרה זה, ניתן להשתמש בכמה שיטות קירור אוויר או מעגלי קירור קטנים יותר של קירור מים; חלק מהדגמים החשמליים של רכבי שטח ומכוניות יוקרה דורשים קיבולת קירור סוללה חזקה כדי לענות על הצרכים של טעינה ונהיגה בהספק גבוה.

קירור אלקטרוני בעוצמה גבוהה:

בנוסף למצבר, ישנם גם מנועים חשמליים ובקרות אלקטרוניות. למעשה, ישנם ברכב גם מטענים משולבים כמו OBC (On Board Charger), מתח גבוה למתח נמוך DC/DC ותיבות חלוקה למתח גבוה שדורשות גם פיזור חום. מכיוון שאלקטרוניקת הכוח בהתקני הכוח הללו זהים יחסית, אך גדלי ההספק שלהם שונים והעיצובים הפנימיים שלהם שונים. לדוגמה, בקרה אלקטרונית, מטען רכב ו-DC/DC כולם משתמשים בטרנזיסטור צומת דו-קוטבי IGBT מבודד שער. כוח החימום שלו קשור למהירות המיתוג, ומהירות המיתוג שלו משפיעה ישירות על הספק המוצא של אלקטרוניקת הספק אלה.

מערכת הניהול התרמית של כלי רכב חשמליים מסייעת בנהיגה על ידי ניצול מירבי של אנרגיית הסוללה. באמצעות שימוש חוזר זהיר באנרגיית החום ברכב למיזוג האוויר ולסוללות בתוך הרכב, ניהול תרמי יכול לחסוך באנרגיית המצבר ולהרחיב את טווח הנסיעה של הרכב, עם יתרונותיו משמעותיים במיוחד בטמפרטורות קרות וחמות קיצוניות. מערכת הניהול התרמי של רכבים חשמליים כוללת בעיקר מערכת ניהול סוללות במתח גבוה (BMS), לוחית קירור סוללה, מצנן סוללות, מחמם חשמלי PTC במתח גבוה ומערכת משאבת חום לפי דגמי רכב שונים.