İçten yanmalı bir araçta atık ısı boldur ve kabin ısıtması bedavadır. Elektrikli araçta öyle değildir: verim yüksek olduğu için atık ısı azdır ve kabin ısıtması doğrudan menzilden düşer.
Bu, termal yönetimi bir konfor konusu olmaktan çıkarıp bir menzil konusu hâline getirir.
Üç tüketici, üç farklı hedef
Batarya. Dar bir sıcaklık aralığı ister — çok soğukta kapasite ve şarj kabul düşer, çok sıcakta yaşlanma hızlanır. Ayrıca hücreler arası fark küçük olmalıdır. Bkz. batarya termal notu.
Güç elektroniği ve motor. Daha yüksek sıcaklıklara dayanır; bataryadan farklı bir devrede çalışabilir.
Kabin. Kullanıcı konforu; ısıtma en büyük kalemdir.
Isı pompası neden yaygınlaştı
Dirençli ısıtıcı, her watt elektrik için bir watt ısı verir. Isı pompası dış havadan ısı çekerek aynı elektrikle birkaç kat ısı sağlar; kışın menzil kaybını belirgin biçimde azaltır.
Bedeli karmaşıklıktır: aynı devre, koşula göre bataryayı ısıtmak, soğutmak, motor atık ısısını kabine taşımak ya da bataryayı hızlı şarj için önceden şartlandırmak zorundadır. Devre artık birkaç vana ve birkaç mod demektir.
Analizin işi: çevrim boyunca denge
Tek bir çalışma noktası burada anlamlı değildir. Kritik sorular çevrim üzerinden sorulur:
- Soğuk havada hızlı şarj öncesi bataryayı şartlandırmak ne kadar enerji ve süre alır?
- Yokuş tırmanışında motor ve batarya aynı anda soğutma isterse devre yetiyor mu?
- Kabin ısıtması ile batarya soğutması çakıştığında hangisi öncelikli?
Bunlar zamana bağlı, eşlenik sistem analizleridir; bileşen ölçeğinde CFD ise bu sistem modeline girdi sağlar — ısı değiştirici karakteristiği, soğutma plakası direnci, dış ünite yerleşimi. Bkz. ısı pompası dış ünitesi notu.
Kaynaklar
- 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