Tại sao xe điện cần có TMS nhiệt
Hệ thống quản lý?
So với xe ô tô truyền thống, xe điện có thêm một bộ điều khiển gọi là TMS (Thermal Management System). Bộ điều khiển này nghe có vẻ hơi lạ, nhưng thực tế chúng ta đã và đang sử dụng một chức năng mà nó có trong xe ô tô truyền thống, đó là hệ thống điều hòa không khí tự động HVAC.
Tại sao hệ thống điều hòa không khí tự động lại trở thành hệ thống quản lý nhiệt trên xe điện? Điều này bắt đầu từ hệ thống điện của xe.
1. Sự khác biệt trong hệ thống điện
Hệ thống điện của xe truyền thống đến từ động cơ. Nhiệt độ hoạt động tối ưu của động cơ là 85-105 độ. Khi nhiệt độ quá thấp, hiệu suất kém và cần phải làm nóng trước; khi nhiệt độ quá cao, sẽ gây hư hỏng các bộ phận và cần tản nhiệt.
Làm nóng sơ bộ ở nhiệt độ thấp của xe chạy xăng thường chỉ cần động cơ khởi động trong một thời gian, nhiệt độ có thể tăng lên bằng nhiệt của chính nó, không cần xử lý bổ sung; tản nhiệt ở nhiệt độ cao đòi hỏi phải bật quạt làm mát để tản chất làm mát động cơ. Tóm lại, đặc điểm của động cơ là nhiệt độ cao và nhiệt độ cao, và nhu cầu kiểm soát nhiệt độ chủ yếu là làm mát, tương đối đơn giản.
Do đó, hệ thống liên quan đến nhiệt trong xe ô tô truyền thống chủ yếu là hệ thống điều hòa không khí và hệ thống làm mát động cơ. Khi máy điều hòa không khí đang sưởi ấm, nó sẽ sử dụng nhiệt thải nhiệt độ cao do động cơ tạo ra khi chạy, nhưng máy điều hòa không khí và hệ thống làm mát động cơ là hai bộ điều khiển độc lập.
Hệ thống điện của xe điện xuất phát từ động cơ, nguồn điện xuất phát từ ắc quy điện. Đặc điểm của động cơ cũng giống như động cơ, khi hoạt động sẽ tỏa nhiệt và cần được làm mát.
Tuy nhiên, pin điện lại rất khác. Nhiệt độ hoạt động tối ưu của pin điện là 20-40 độ. Nếu nhiệt độ quá thấp, dung lượng pin sẽ giảm đáng kể. Hiện tượng mạ điện trong quá trình sạc ở nhiệt độ thấp cũng sẽ gây ra hư hỏng nghiêm trọng cho pin.
Nhiệt độ quá cao không chỉ đẩy nhanh quá trình lão hóa pin mà còn khiến pin giãn nở, rò rỉ, đoản mạch, thậm chí là nổ. Do đó, so với động cơ truyền thống thô sơ, pin điện rất quý giá, việc kiểm soát nhiệt độ của pin phải rất chính xác và tỉ mỉ!
2. Bộ điều khiển quản lý nhiệt tích hợp ITM
Do hệ thống điện khác nhau nên các hệ thống liên quan đến nhiệt của xe điện bao gồm hệ thống điều hòa không khí, hệ thống quản lý nhiệt pin và hệ thống làm mát động cơ.
Về mặt định lượng, xe điện chỉ có thêm một bộ quản lý nhiệt pin so với xe chạy bằng nhiên liệu truyền thống. Có đủ để thêm một bộ điều khiển quản lý nhiệt pin không?
Trên thực tế, sự thay đổi của hệ thống điện xe điện đã dẫn đến mối quan hệ chặt chẽ hơn giữa các hệ thống quản lý nhiệt ban đầu vốn độc lập!
Ví dụ như hệ thống điều hòa không khí, nhiệt lượng ban đầu được tạo ra từ nhiệt thải của động cơ, rất tiết kiệm năng lượng. Hệ thống sưởi ấm của xe điện chỉ có thể dựa vào nguyên lý bơm nhiệt hoặc nguyên lý sưởi ấm PTC của máy điều hòa không khí.
Nguyên lý bơm nhiệt đòi hỏi máy nén phải hoạt động, và PTC cần được bật để sưởi ấm. Cả hai phương pháp đều tiêu thụ điện, và PTC tiêu thụ nhiều hơn. Điện đến từ pin điện, vì vậy trạng thái hoạt động của hệ thống điều hòa không khí phụ thuộc vào hiệu suất của pin điện.
Như đã đề cập trước đó, phạm vi nhiệt độ hoạt động tối ưu của pin điện rất hẹp, và một quạt làm mát và làm nóng trước đơn giản như ô tô thông thường không thể kiểm soát được. Việc sưởi ấm và làm mát hệ thống điều hòa không khí phải đảm bảo hiệu quả kiểm soát nhiệt độ. Do đó, hiệu suất của pin điện phụ thuộc vào sự điều chỉnh của hệ thống điều hòa không khí.
Tương tự như vậy, máy điều hòa có thể làm mát động cơ, nhiệt lượng từ động cơ cũng có thể được sử dụng cho pin điện và máy điều hòa, do đó mối quan hệ giữa ba thứ này ngày càng chặt chẽ hơn.
Nhiệt độ pin quá cao hoặc quá thấp sẽ ảnh hưởng đến phạm vi hoạt động của xe và sự thoải mái của điều hòa không khí. Nhiệt độ quá cao của động cơ và điều khiển điện tử cũng sẽ ảnh hưởng đến khả năng lái xe của toàn bộ xe. Những đặc điểm này đưa ra yêu cầu cao hơn về quản lý nhiệt.
Yêu cầu cao hơn của xe điện về quản lý nhiệt và mối quan hệ chặt chẽ giữa điều hòa không khí, pin và động cơ đã dẫn đến sự phát triển của quản lý nhiệt độc lập ban đầu hướng tới một hệ thống quản lý nhiệt tích hợp cho toàn bộ xe, thống nhất pin, động cơ và điều hòa không khí khoang hành khách. Phương pháp tích hợp cấu trúc và ghép nối chức năng này giúp dễ dàng đạt được mức tiêu thụ năng lượng và chi phí tối ưu cho toàn bộ xe.