Isı yönetiminin özü, klima sistemlerinin çalışma prensibinde yatmaktadır: "Isı akışı ve değişimi".
Yeni enerji araçlarının termal yönetimi, ev tipi klimaların çalışma prensibiyle tutarlıdır. Her ikisi de, kompresörün çalışmasıyla soğutucu akışkanın şeklini değiştirmek için "ters Carnot çevrimi" prensibini kullanır ve böylece hava ile soğutucu akışkan arasında ısı alışverişi yaparak soğutma ve ısıtma sağlar. Termal yönetimin özü "ısı akışı ve değişimi"dir. Yeni enerji araçlarının termal yönetimi, ev tipi klimaların çalışma prensibiyle tutarlıdır. Her ikisi de, kompresörün çalışmasıyla soğutucu akışkanın şeklini değiştirmek için "ters Carnot çevrimi" prensibini kullanır ve böylece hava ile soğutucu akışkan arasında ısı alışverişi yaparak soğutma ve ısıtma sağlar. Esasen üç devreye ayrılır: 1) Motor devresi: esas olarak ısı dağıtımı içindir; 2) Akü devresi: hem ısıtma hem de soğutma gerektiren yüksek sıcaklık ayarı gerektirir; 3) Kokpit devresi: hem ısıtma hem de soğutma gerektirir (klima soğutma ve ısıtmasına karşılık gelir). Çalışma yöntemi, her devrenin bileşenlerinin uygun çalışma sıcaklığına ulaşmasını sağlamak olarak basitçe anlaşılabilir. Geliştirme yönü, soğuk ve ısının iç içe geçmesini ve kullanılmasını sağlamak için üç devrenin birbirine seri ve paralel olarak bağlanmasıdır. Örneğin, otomobil kliması, üretilen soğutma/ısıyı kabine iletir; bu, termal yönetim için "klima devresi"dir; geliştirme yönüne bir örnek: klima devresi ve batarya devresi seri/paralel olarak bağlandıktan sonra, klima devresi batarya devresine soğutma/ısı sağlar; bu, verimli bir "termal yönetim çözümüdür" (batarya devresi parçalarının korunması/enerji verimli kullanım). Termal yönetimin özü, ısının akışını yönetmek, böylece ısının "ihtiyaç duyulan" yere akmasını sağlamaktır; ve en iyi termal yönetim, ısının akışını ve değişimini gerçekleştirmek için "enerji tasarruflu ve verimli" olanıdır.
Bu süreci gerçekleştirmek için kullanılan teknoloji, klima sistemli buzdolaplarından gelmektedir. Klima sistemli buzdolaplarının soğutma/ısıtma işlemi, "ters Carnot çevrimi" prensibiyle gerçekleştirilir. Basitçe ifade etmek gerekirse, soğutucu akışkan kompresör tarafından sıkıştırılarak ısıtılır ve ardından ısıtılmış soğutucu akışkan kondenserden geçerek ısıyı dış ortama bırakır. Bu süreçte, ekzotermik soğutucu akışkan normal sıcaklığına döner ve genleşmek için evaporatöre girer, böylece sıcaklığı daha da düşürür ve ardından bir sonraki döngüyü başlatmak için kompresöre geri döner; bu işlemde genleşme valfi ve kompresör en kritik parçalardır. Otomotiv termal yönetimi, klima devresinden diğer devrelere ısı veya soğuk transferi yaparak araç termal yönetimini gerçekleştirmek için bu prensibe dayanmaktadır.
İlk yeni enerji araçlarında bağımsız termal yönetim devreleri ve düşük verimlilik bulunur. İlk termal yönetim sisteminin üç devresi (klima, batarya ve motor) bağımsız olarak çalışır; yani klima devresi sadece kokpitin soğutulması ve ısıtılmasından, batarya devresi sadece bataryanın sıcaklık kontrolünden ve motor devresi sadece motorun soğutulmasından sorumludur. Bu bağımsız model, bileşenler arasında karşılıklı bağımsızlık ve düşük enerji kullanım verimliliği gibi sorunlara yol açar. Yeni enerji araçlarında en doğrudan tezahürleri, karmaşık termal yönetim devreleri, zayıf batarya ömrü ve artan gövde ağırlığı gibi sorunlardır. Bu nedenle, termal yönetimin geliştirme yolu, batarya, motor ve klimanın üç devresinin mümkün olduğunca birbirleriyle işbirliği yapmasını ve daha küçük bileşen hacmi, daha hafif ağırlık ve daha uzun batarya ömrü elde etmek için parçalar ve enerjinin mümkün olduğunca birlikte çalışabilirliğini sağlamaktır.
2. Isı yönetiminin geliştirilmesi, bileşenlerin entegrasyonu ve enerji verimli kullanım sürecidir.
Yeni enerji araçlarının üç neslinin termal yönetiminin gelişim tarihçesini incelediğimizde, çok yollu vananın termal yönetim iyileştirmeleri için gerekli bir bileşen olduğunu görüyoruz.
Termal yönetim sistemlerinin gelişimi, bileşen entegrasyonu ve enerji kullanım verimliliğinin bir sürecidir. Yukarıdaki kısa karşılaştırmadan da görülebileceği gibi, mevcut en gelişmiş sistemlerle karşılaştırıldığında, ilk termal yönetim sistemleri esas olarak devreler arasında daha fazla sinerjiye sahiptir; bu sayede bileşenlerin paylaşımı ve enerjinin karşılıklı kullanımı sağlanır. Yatırımcı bakış açısından termal yönetim sistemlerinin gelişimine baktığımızda, tüm bileşenlerin çalışma prensiplerini anlamamıza gerek olmadığını, ancak her bir devrenin nasıl çalıştığını ve termal yönetim devrelerinin evrim tarihini net bir şekilde anlamamızın, gelecekteki gelişim yönünü ve bileşenlerin değerindeki karşılık gelen değişiklikleri daha net bir şekilde tahmin etmemizi sağlayacağını görüyoruz. Bu nedenle, gelecekteki yatırım fırsatlarını birlikte keşfedebilmemiz için, termal yönetim sistemlerinin evrim tarihini kısaca inceleyeceğiz.
Yeni enerji araçlarının termal yönetimi genellikle üç devreden oluşur. 1) Klima devresi: Fonksiyonel devre aynı zamanda termal yönetimde en yüksek değere sahip devredir. Ana işlevi kabin sıcaklığını ayarlamak ve paralel diğer devrelerle koordinasyon sağlamaktır. Genellikle PTC prensibiyle ısı sağlar.PTC Soğutma Suyu Isıtıcısı/PTC Hava Isıtıcısı) veya ısı pompası ve klima prensibiyle soğutma sağlar; 2) Batarya devresi: Esas olarak bataryanın çalışma sıcaklığını kontrol etmek için kullanılır, böylece batarya her zaman en iyi çalışma sıcaklığını korur, bu nedenle bu devre farklı durumlara göre aynı anda ısıtma ve soğutmaya ihtiyaç duyar; 3) Motor devresi: Motor çalışırken ısı üretir ve çalışma sıcaklığı aralığı geniştir. Bu nedenle devre sadece soğutma ihtiyacına ihtiyaç duyar. Tesla'nın ana modelleri olan Model S'den Model Y'ye kadar olan termal yönetim değişikliklerini karşılaştırarak sistem entegrasyonunun ve verimliliğinin evrimini gözlemliyoruz. Genel olarak, birinci nesil termal yönetim sistemi: batarya hava veya sıvı soğutmalıdır, klima PTC ile ısıtılır ve elektrikli tahrik sistemi sıvı soğutmalıdır. Üç devre temelde paralel tutulur ve birbirinden bağımsız olarak çalışır; ikinci nesil termal yönetim sistemi: Batarya sıvı soğutması, PTC ısıtması, motor elektrik kontrolü sıvı soğutması, elektrik motoru atık ısısının kullanımı, sistemler arasındaki seri bağlantının derinleştirilmesi, bileşenlerin entegrasyonu; Üçüncü nesil termal yönetim sistemi: ısı pompası klima ısıtması, motor durma ısıtması. Teknoloji uygulaması derinleşiyor, sistemler seri bağlanıyor ve devre karmaşıklaşıyor ve daha da entegre hale geliyor. Yeni enerji araçlarının termal yönetim gelişiminin özünün şunlar olduğuna inanıyoruz: klima teknolojisinin ısı akışı ve değişimine dayanarak, 1) termal hasarı önlemek; 2) enerji verimliliğini artırmak; 3) hacim ve ağırlık azaltımı sağlamak için parçaları yeniden kullanmak.
Yayın tarihi: 12 Mayıs 2023
