1. صعود أنظمة مضخة الحرارة: مفتاح كفاءة الطاقة EV
مع اقتراب تحسينات طاقة بطارية السيارة الكهربائية عنق الزجاجة ، يصبح تقليل استهلاك الطاقة بشكل عام أمرًا ضروريًا لتمديد نطاق القيادة. تنشأ أنظمة تكييف الهواء للمضخة الحرارية كبديل متفوق للتسخين التقليدي PTC ، وخاصة في المناخات الباردة. بالمقارنة مع أنظمة PTC ، يمكن لمضخات الحرارة أن تقلل بشكل كبير من استهلاك الطاقة خلال فصل الشتاء ، مما يزيد من نطاق السيارة.
ومع ذلك ، كان التبني الواسع النطاق في الصين بطيئًا بسبب عدة عوامل:
التحديات الفنية: يكافح العديد من الشركات المصنعة المحلية مع انخفاض كفاءة التدفئة والقدرة في درجات الحرارة المنخفضة ، وكذلك تراكم الصقيع على المبخرات.
مخاوف التكلفة: تضيف أنظمة مضخة الحرارة عادة ما بين 1000 إلى 2000 يوان إلى تكلفة الوحدة ، والتي ترد على اعتماد EVs من فئة A00.
عدم اليقين في السياسة: تنتظر بعض مصنعي المعدات الأصلية الإرشادات الوطنية على تقنيات المبرد. بدأ عدد قليل من استكشاف CO₂ (R744) كمبرد.
لقد أظهرت تسلا علبة قوية لمضخات الحرارة في طرازها Y ، باستخدام استرداد حرارة نفايات المحرك ، وتدفئة المماطلة المحرك ، والحرارة المدمجة من النفايات من
الكهرباء A / C ضواغطوالمنفذات. هذه الابتكارات تحل بشكل فعال قيود انخفاض COP وعدم كفاية التدفئة في البيئات الباردة. يمنع تصميم Tesla أيضًا صقيع المبخر الخارجي في درجات الحرارة المحيطة التي تتراوح من -5 درجة مئوية إلى 5 درجات مئوية.
بالنظر إلى هذه التطورات ، من المتوقع أن يعتمد المزيد من مصنعي المعدات الأصلية أنظمة المضخات الحرارية ، خاصةً بالنسبة إلى EVs بسعر أكثر من 150،000 يوان ، حيث يبرر التوازن بين التكلفة والكفاءة الاستثمار. مع استمرار تخفيض التكاليف ، قد تخترق مضخات الحرارة تدريجياً الجزء من الفئة A00 ذات الأسعار المنخفضة.
دراسات الحالة:
Audi E-Tron: يجمع بين مضخة حرارية مع PTC والإدارة الحرارية السائلة لتشكيل بنية تبريد من أربعة حلقة. بالمقارنة مع أنظمة PTC النقية ، فإن مضخة الحرارة تعزز بشكل كبير من كفاءة الطاقة ، مع قيام AUDI بزيادة تصل إلى 10 ٪ في النطاق تحت دورات قيادة Artemis و KUV الحقيقية.
معرف فولكس واجن 4: يستخدم نظام المضخة الحرارية لتكملة المكونات التقليدية ، وإدارة ستة أوضاع دورية حرارية مختلفة بناءً على متطلبات درجة حرارة المكون. تحافظ هذه الاستراتيجية على البطارية ضمن نطاق درجة الحرارة الأمثل ، حتى في الظروف القاسية.
2. الإدارة الحرارية المتكاملة: نحو تحسين مستوى النظام الأساسي
أصبح التكامل اتجاهًا مهيمنًا في الإدارة الحرارية EV. على سبيل المثال ، يعتمد Dolphin BYD ، المبني على E-latform 3.0 ، نظامًا متكاملًا على الإدارة الحرارية المستند إلى التبريد. يوجد في قلبه ضاغط المضخة الحرارية يعمل بالتزامن مع وحدة تحكم مركزية تعيد تخصيص الطاقة الحرارية لتنظيم درجة حرارة المقصورة ووحدات البطارية (بطارية الشفرة) والإلكترونيات الكهربائية.
يبسط تصميم BYD حلقات التبريد ، مما يقلل بشكل كبير من تعقيد دوائر المبرد مع تعزيز كفاءة النظام وموثوقيته.
كما دخلت Huawei الحقل مع حل TMS الخاص به. تم تقديم منصة Huawei في عام 2021 ، وتتميز بأعلى مستوى من التكامل في الصناعة. فهو يجمع بين السيطرة الذكية والابتكارات على مستوى المكونات ضمن بنية الحد الأدنى ، بهدف تحسين نطاق قيادة EV بنسبة تصل إلى 20 ٪. يساهم النهج الذكي الذي يحركه الخوارزمية أيضًا في انخفاض فقدان الطاقة والتنظيم الحراري الأكثر استجابة.
3. تعزيز الكفاءة في ظل سيناريوهات شحن الطاقة العالية
يتطلب ارتفاع تقنيات الشحن السريع عالية الجهد المزيد
حلول الإدارة الحرارية للبطارية المتطورة. في 23 يونيو 2022 ، كشفت Catl النقاب عن "Kirin Battery" ، والتي تتضمن جيلًا جديدًا من الإدارة الحرارية. من خلال تحسين بنية تبريد المياه ، يدعم النظام الشحن والتفريغ الحالي دون المساس بالسلامة الحرارية. يحقق نظام Kirin تحسنا بنسبة 50 ٪ في الموصلية الحرارية على التصميمات التقليدية ، مما يؤدي إلى سرعات شحن أسرع بشكل كبير وحماية البطارية المعززة.
4. المبردات الصديقة للبيئة: موازنة الاستدامة والأداء
يزداد الوعي البيئي المتزايد أيضًا بتسريع الانتقال إلى المبردات من الجيل التالي:
R1234YF: هذا التبريد منخفض التكلفة متوافق على نطاق واسع مع مكونات مضخة الحرارة الحالية ولكن لا يزال تحت حماية براءات الاختراع ، مما يحد من إمكانية الوصول الأوسع.
R744 (CO₂): توفر أنظمة المضخة الحرارية CO₂ أداءً متميزًا للتدفئة في درجات حرارة منخفضة تصل إلى -20 درجة مئوية. ومع ذلك ، فإن تكاليف التنفيذ على مستوى النظام مرتفعة بسبب الحاجة إلى الضواغط المعززة وصمامات الضغط العالي.
مثال: Volkswagen ID.4 الصليب
يضيف نظام مضخة الحرارة CO₂ الاختيارية حوالي 9000 يوان إلى تكلفة السيارة. ويشمل ذلك ضاغط الهواء المعزز للتعامل مع ضغوط التشغيل العالية من CO₂ وصمامات الضغط العالي المتخصصة لضمان الموثوقية على المدى الطويل. في حين أن CO₂ كمبرد غير مكلف ، فإن المكونات الداعمة تزيد من تكاليف النظام. ومع ذلك ، فإن هذا يعكس جهود شركات صناعة السيارات لتحقيق التوازن بين الاستدامة البيئية طويلة الأجل مع القيود الاقتصادية قصيرة الأجل.
يكمن مستقبل الإدارة الحرارية EV في الابتكار والتكامل والوعي البيئي. مع التقنيات المتقدمة وزيادة الوضوح التنظيمي ، تستعد مضخات الحرارة لتصبح المعيار الجديد للتحكم في المناخ الموفرة للطاقة. سيؤدي التكامل على مستوى النظام الأساسي إلى تبسيط بنيات النظام ، في حين أن الاستراتيجيات الحرارية الجديدة للبطارية وترقيات المبردات تعزز الأداء في ظل كل من ظروف الشحن السريع ودرجة الحرارة القصوى. سيشهد العقد القادم تحولًا نموذجًا في كيفية تصميم الأنظمة الحرارية وتنفيذها عبر صناعة EV.
