في مركبة الاحتراق تتوافر الحرارةُ المهدورة بكثرة وتدفئةُ المقصورة مجانية. أما في المركبة الكهربائية فلا: فلأن الكفاءة عالية تقلّ الحرارة المهدورة، وتدفئةُ المقصورة تُقتطع من المدى مباشرة.
وهذا ينقل الإدارةَ الحرارية من موضوع راحة إلى موضوع مدى.
ثلاثة مستهلكين وثلاثة أهداف مختلفة
البطارية. تريد نطاقًا حراريًا ضيّقًا — فعند البرد الشديد تنخفض السعة وقبولُ الشحن، وعند الحر الشديد يتسارع التقادم. ويجب أن يكون الفارق بين الخلايا صغيرًا أيضًا. انظر ملاحظة حرارة البطارية.
إلكترونيات القدرة والمحرك. تحتمل درجات حرارة أعلى ويمكن أن تكون على دارة غير دارة البطارية.
المقصورة. راحة المستخدم؛ والتدفئة أكبر بند فيها.
لماذا شاعت المضخات الحرارية
المسخّنُ المقاوِم يعطي واطًا حراريًا لكل واط كهربائي. أما المضخة الحرارية فتسحب حرارةً من هواء الخارج وتعطي أضعاف ذلك بالكهرباء نفسها، فتخفض بوضوح خسارةَ المدى في الشتاء.
والثمن تعقيد: فبحسب الظروف يجب على الدارة نفسها أن تُدفئ البطارية، أو تبرّدها، أو تنقل حرارة المحرك المهدورة إلى المقصورة، أو تهيّئ البطارية مسبقًا للشحن السريع. وصارت الدارة تعني عدة صمامات وعدة أوضاع.
مهمة التحليل: الموازنة على امتداد دورة
نقطةُ تشغيل واحدة لا معنى لها هنا. فالأسئلة الحرجة تُطرح على امتداد دورة:
- في الطقس البارد، كم من الطاقة والوقت تكلّف تهيئةُ البطارية قبل الشحن السريع؟
- إذا طلب المحرك والبطارية التبريد معًا في صعود، هل تكفي الدارة؟
- حين تتزامن تدفئةُ المقصورة وتبريدُ البطارية، لأيّهما الأولوية؟
هذه تحليلاتُ منظومة عابرة ومقترنة؛ وتغذّي CFD على مقياس المكوّن ذلك النموذجَ المنظومي — خصائص المبادلات، ومقاومة اللوحة الباردة، وموضع الوحدة الخارجية. انظر ملاحظة الوحدة الخارجية للمضخة الحرارية.
المراجع
- Bernardi, D., Pawlikowski, E. & Newman, J. (1985). A general energy balance for battery systems. Journal of the Electrochemical Society, 132(1), 5–12. DOI: 10.1149/1.2113792
- Shah, R. K. & Sekulić, D. P. (2003). Fundamentals of Heat Exchanger Design. John Wiley & Sons. DOI: 10.1002/9780470172605