Hoci palivové články sa stále používajú najmä v úžitkových vozidlách, osobné automobily sú produkty iba značiek Toyota, Honda a Hyundai. Keďže sa článok zameriava na osobné automobily a ďalšie porovnávacie modely sú tiež osobné automobily, uvádzame tu ako príklad Toyota Mirai.
Systém tepelného manažmentu palivových článkov sa vyznačuje týmito tromi hlavnými bodmi:
Požiadavky na odvod tepla reaktora s palivovými článkami
Reaktor je miestom, kde prebieha reakcia vodíka s kyslíkom a generuje teplo a zároveň vyrába elektrinu. Zvýšenie teploty pomáha zvýšiť výkon reaktora, ale teplo sa nedá akumulovať, takže reakčná voda a chladivo reaktora musia prúdiť spoločne, aby sa teplo rozptýlilo.
A udržiavanie teploty reaktora môže efektívne riadiť výstupný výkon tak, aby spĺňal dynamické potreby vodiča pre pohonný systém. Teplo generované výkonovou elektronikou reaktora a meničom motora sa môže v zime použiť ako súčasť tepla na vykurovanie kokpitu.
Problém studeného štartu reaktora
Reaktor s palivovými článkami nemôže priamo dodávať elektrinu pri nízkej teplote, takže ho treba pred vstupom do normálneho prevádzkového režimu zahriať vonkajším teplom.
V tomto bode je potrebné vyššie uvedený okruh odvodu tepla prepnúť na vykurovací okruh a prepínanie tu môže vyžadovať regulačný ventil okruhu podobný trojcestnému dvojcestnému ventilu.
Kúrenie je možné zabezpečiť externým zdrojomelektrický PTC ohrievač, elektrický ohrev z batérie na zabezpečenie. Zdá sa, že existuje aj technológia, ktorá umožňuje reaktoru generovať vlastné teplo, takže energia generovaná reakciou je viac vo forme tepla pre teleso reaktora na zahriatie.
Posilňovacie chladenie
Táto časť je trochu podobná spomínanému hybridnému autu. Na uspokojenie energetických nárokov reaktora je potrebné aj určité množstvo reakčného kyslíka, takže nasávaný vzduch je potrebné natlakovať, aby sa zvýšila jeho hustota, a tým sa zvýšil hmotnostný prietok kyslíka. Z tohto dôvodu sa využíva dodatočné zosilňovacie chladenie, ktoré je možné zapojiť sériovo do toho istého chladiaceho okruhu, pretože teplotný rozsah je relatívne blízky ostatným komponentom.
Čisto elektrické vozidlá
Na konci dňa sú čisto elektrické vozidlá najobľúbenejšími hráčmi na dnešnom trhu. Výskum a vývoj v oblasti tepelného manažmentu elektrických vozidiel sa vykonával u všetkých hlavných výrobcov a dodávateľov automobilov. Nasledujú tri hlavné body, v ktorých sa líši od iných typov vozidiel:
Obavy zo zimného obdobia
Väčšina zásluh na dojazde patrí hustote energie batérie, spotrebe elektrickej energie vozidla a odporu vzduchu, čo sú aspekty, ktoré sa netýkajú tepelného manažmentu, ale v zime až tak nie.
Aby sa zabezpečil komfort v kokpite a vysokonapäťová batéria pri studenom štarte, systém tepelného manažmentu spotrebuje veľa elektrickej energie a výrazné zníženie dojazdu v zime je už teraz normou.
Hlavným dôvodom je, že čisto elektrický pohon vozidla generuje teplo oveľa viac ako len motor, batéria a citlivosť na teplotu.
V súčasnosti bežné riešenia, ako je systém tepelného čerpadla, pohonný systém využíva teplo a teplo z okolitého prostredia prostredníctvom kompresorového cyklu na zabezpečenie kabíny a batérie, sa používajú aj Weimar EX5.naftové ohrievače, využitie časti tepla zo spaľovania nafty na zabezpečenie predhrievania batérie a kabíny(PTC ohrievače), ďalšou je technológia samoohrevu batérie, ktorá pri spustení batérie s malou dávkou energie dosiahne ohrev každej batériovej jednotky, čím sa znižuje závislosť od externých obvodov výmeny tepla.
Čas uverejnenia: 20. apríla 2023
