Bản chất của quản lý nhiệt là cách thức hoạt động của điều hòa không khí: "Sự truyền nhiệt và trao đổi nhiệt".
Hệ thống quản lý nhiệt của xe năng lượng mới tương đồng với nguyên lý hoạt động của điều hòa không khí gia đình. Cả hai đều sử dụng nguyên lý "chu trình Carnot ngược" để thay đổi hình dạng của chất làm lạnh thông qua hoạt động của máy nén, từ đó trao đổi nhiệt giữa không khí và chất làm lạnh để đạt được hiệu quả làm mát và sưởi ấm. Bản chất của quản lý nhiệt là "dòng nhiệt và trao đổi nhiệt". Hệ thống quản lý nhiệt của xe năng lượng mới tương đồng với nguyên lý hoạt động của điều hòa không khí gia đình. Cả hai đều sử dụng nguyên lý "chu trình Carnot ngược" để thay đổi hình dạng của chất làm lạnh thông qua hoạt động của máy nén, từ đó trao đổi nhiệt giữa không khí và chất làm lạnh để đạt được hiệu quả làm mát và sưởi ấm. Nó chủ yếu được chia thành ba mạch: 1) Mạch động cơ: chủ yếu để tản nhiệt; 2) Mạch pin: yêu cầu điều chỉnh nhiệt độ cao, cần cả sưởi ấm và làm mát; 3) Mạch buồng lái: cần cả sưởi ấm và làm mát (tương ứng với làm mát và sưởi ấm của điều hòa không khí). Phương pháp hoạt động của nó có thể được hiểu đơn giản là đảm bảo các thành phần của mỗi mạch đạt đến nhiệt độ hoạt động thích hợp. Hướng nâng cấp là kết nối ba mạch điện với nhau theo kiểu nối tiếp và song song để thực hiện việc kết hợp và sử dụng nhiệt lạnh. Ví dụ, hệ thống điều hòa không khí trên ô tô truyền nhiệt lạnh/nóng được tạo ra vào khoang cabin, đó chính là "mạch điều hòa không khí" để quản lý nhiệt; một ví dụ về hướng nâng cấp: sau khi mạch điều hòa không khí và mạch pin được kết nối nối tiếp/song song, mạch điều hòa không khí cung cấp nhiệt lạnh/nóng cho mạch pin, đây là một "giải pháp quản lý nhiệt" hiệu quả (tiết kiệm linh kiện mạch pin/sử dụng năng lượng hiệu quả). Bản chất của quản lý nhiệt là quản lý dòng nhiệt, sao cho nhiệt chảy đến nơi "nó" cần thiết; và quản lý nhiệt tốt nhất là "tiết kiệm năng lượng và hiệu quả" để thực hiện việc truyền và trao đổi nhiệt.
Công nghệ để thực hiện quá trình này xuất phát từ máy làm lạnh điều hòa không khí. Quá trình làm lạnh/sưởi ấm của máy làm lạnh điều hòa không khí được thực hiện thông qua nguyên lý "chu trình Carnot ngược". Nói một cách đơn giản, chất làm lạnh được nén bởi máy nén để làm nóng, sau đó chất làm lạnh đã được làm nóng đi qua dàn ngưng tụ và giải phóng nhiệt ra môi trường bên ngoài. Trong quá trình này, chất làm lạnh tỏa nhiệt trở lại nhiệt độ bình thường và đi vào dàn bay hơi để giãn nở nhằm giảm nhiệt độ hơn nữa, sau đó quay trở lại máy nén để bắt đầu chu trình tiếp theo nhằm thực hiện trao đổi nhiệt trong không khí, và van giãn nở cùng máy nén là những bộ phận quan trọng nhất trong quá trình này. Hệ thống quản lý nhiệt trong ô tô dựa trên nguyên lý này để đạt được khả năng quản lý nhiệt trong xe bằng cách trao đổi nhiệt hoặc lạnh từ mạch điều hòa không khí sang các mạch khác.
Các xe năng lượng mới đời đầu có mạch quản lý nhiệt độc lập và hiệu suất thấp. Ba mạch (điều hòa, ắc quy và động cơ) của hệ thống quản lý nhiệt đời đầu hoạt động độc lập, nghĩa là mạch điều hòa chỉ chịu trách nhiệm làm mát và sưởi ấm khoang lái; mạch ắc quy chỉ chịu trách nhiệm kiểm soát nhiệt độ của ắc quy; và mạch động cơ chỉ chịu trách nhiệm làm mát động cơ. Mô hình độc lập này gây ra các vấn đề như sự độc lập giữa các thành phần và hiệu suất sử dụng năng lượng thấp. Biểu hiện trực tiếp nhất ở xe năng lượng mới là các vấn đề như mạch quản lý nhiệt phức tạp, tuổi thọ ắc quy kém và trọng lượng xe tăng lên. Do đó, hướng phát triển của quản lý nhiệt là làm cho ba mạch ắc quy, động cơ và điều hòa phối hợp với nhau càng nhiều càng tốt, và hiện thực hóa khả năng tương tác giữa các bộ phận và năng lượng để đạt được thể tích linh kiện nhỏ hơn, trọng lượng nhẹ hơn và tuổi thọ ắc quy dài hơn.
2. Phát triển hệ thống quản lý nhiệt là quá trình tích hợp các thành phần và sử dụng năng lượng hiệu quả.
Xem xét lại lịch sử phát triển của hệ thống quản lý nhiệt của ba thế hệ xe năng lượng mới, và van đa chiều là một thành phần cần thiết cho việc nâng cấp hệ thống quản lý nhiệt.
Sự phát triển của quản lý nhiệt là quá trình tích hợp các thành phần và nâng cao hiệu quả sử dụng năng lượng. Qua so sánh ngắn gọn ở trên, có thể thấy rằng so với hệ thống tiên tiến nhất hiện nay, hệ thống quản lý nhiệt ban đầu chủ yếu có tính hiệp đồng cao hơn giữa các mạch, nhằm đạt được sự chia sẻ các thành phần và sử dụng năng lượng lẫn nhau. Chúng ta xem xét sự phát triển của quản lý nhiệt từ góc độ nhà đầu tư. Chúng ta không cần phải hiểu nguyên lý hoạt động của tất cả các thành phần, nhưng việc hiểu rõ cách thức hoạt động của từng mạch và lịch sử phát triển của các mạch quản lý nhiệt sẽ cho phép chúng ta dự đoán rõ ràng hơn, xác định hướng phát triển trong tương lai của các mạch quản lý nhiệt và những thay đổi tương ứng về giá trị của các thành phần. Do đó, phần tiếp theo sẽ điểm lại ngắn gọn lịch sử phát triển của hệ thống quản lý nhiệt để chúng ta có thể cùng nhau khám phá các cơ hội đầu tư trong tương lai.
Hệ thống quản lý nhiệt của xe năng lượng mới thường được cấu tạo bởi ba mạch. 1) Mạch điều hòa không khí: Mạch chức năng cũng là mạch có giá trị cao nhất trong quản lý nhiệt. Chức năng chính của nó là điều chỉnh nhiệt độ cabin và phối hợp với các mạch khác hoạt động song song. Nó thường cung cấp nhiệt theo nguyên lý PTC (Personal Concentration Thermal Control).Bộ gia nhiệt nước làm mát PTC/Máy sưởi không khí PTC) hoặc bơm nhiệt và cung cấp khả năng làm mát theo nguyên lý điều hòa không khí; 2) Mạch pin: Chủ yếu được sử dụng để kiểm soát nhiệt độ hoạt động của pin sao cho pin luôn duy trì nhiệt độ hoạt động tối ưu, vì vậy mạch này cần cả nhiệt và làm mát cùng lúc tùy theo các tình huống khác nhau; 3) Mạch động cơ: Động cơ sẽ sinh nhiệt khi hoạt động, và phạm vi nhiệt độ hoạt động của nó rất rộng. Do đó, mạch này chỉ cần đáp ứng nhu cầu làm mát. Chúng ta quan sát sự phát triển của việc tích hợp hệ thống và hiệu quả bằng cách so sánh những thay đổi trong quản lý nhiệt của các mẫu xe chính của Tesla, từ Model S đến Model Y. Nhìn chung, hệ thống quản lý nhiệt thế hệ đầu tiên: pin được làm mát bằng không khí hoặc chất lỏng, điều hòa không khí được làm nóng bằng PTC, và hệ thống truyền động điện được làm mát bằng chất lỏng. Ba mạch này về cơ bản được giữ song song và hoạt động độc lập với nhau; hệ thống quản lý nhiệt thế hệ thứ hai: Làm mát pin bằng chất lỏng, làm nóng bằng PTC, làm mát bằng chất lỏng cho hệ thống điều khiển điện của động cơ, sử dụng nhiệt thải của động cơ điện, tăng cường kết nối nối tiếp giữa các hệ thống, tích hợp các thành phần; Hệ thống quản lý nhiệt thế hệ thứ ba: hệ thống sưởi điều hòa không khí bơm nhiệt, hệ thống sưởi khi động cơ bị kẹt. Ứng dụng công nghệ ngày càng sâu rộng, các hệ thống được kết nối nối tiếp, mạch điện phức tạp và tích hợp cao hơn. Chúng tôi tin rằng bản chất của sự phát triển quản lý nhiệt cho xe năng lượng mới là: dựa trên công nghệ truyền nhiệt và trao đổi nhiệt của điều hòa không khí, để 1) tránh hư hỏng do nhiệt; 2) nâng cao hiệu quả năng lượng; 3) tái sử dụng các bộ phận để giảm thể tích và trọng lượng.
Thời gian đăng bài: 12 tháng 5 năm 2023
