Как электромобили сохраняют комфорт и безопасность: терморегулирование изнутри

Когда речь идет об электромобилях, большинство думает о батареях, мощности и запасе хода. Но один из самых важных и сложных элементов «начинки» — это система терморегулирования. Именно она обеспечивает безопасность, комфорт в салоне и влияет на энергоэффективность всей машины.

Тяговую батарею нужно и нагревать, и охлаждать, чтобы держать ее в оптимальном диапазоне температур 20-40 °C. В своем диапазоне должны оставаться электродвигатель и силовая электроника, иначе падает КПД и ресурс аккумулятора.

Адресные решения

Чтобы разные компоненты, работающие в различных условиях, уживались в одной системе, инженеры нашли к ним индивидуальный подход.

Для батареи используется отдельный контур, интегрированный в общую систему термостатирования, который позволяет охладить батарею даже в самый жаркий день или подготовить ее к поездке, предварительно прогрев зимой. 

И именно благодаря отдельному контуру и распределительным клапанам возможно нагревать и охлаждать батарею, а также охлаждать мотор, силовую электронику и мощные вычислители одновременно и независимо.

Чтобы получить высокие удельные характеристики электропривода, исключив возможность перегрева и разрушения изоляции обмоток и магнитов, для охлаждения используется жидкость со специальными характеристиками, которая сочетает в себе свойства охлаждающей жидкости, трансмиссионного масла и электроизоляционные характеристики.

К примеру, в Атоме применяется современный электропривод с системой непосредственного охлаждения обмоток, в которой охлаждающая жидкость контактирует напрямую с обмоткой электродвигателя. Для электроники используют высокоэффективные теплообменники, чтобы избежать перегрева на микросхемах. В салоне применяют систему кондиционирования с тепловым насосом, которая может и греть, и охлаждать. 

Также распространено предварительное кондиционирование во время зарядки — в салоне уже комфортно, а электроэнергия берется от зарядной станции, а не от батареи. Это увеличивает запас хода до +14%.

Технологии и симуляции

Современные системы проектируются с помощью цифровых двойников — виртуальных копий, где моделируются многие параметры работы системы и сценарии эксплуатации электромобиля: температура, потоки текучих сред и поведение батареи и других компонентов под нагрузкой. Это позволяет правильно сбалансировать системы между собой и заранее отработать экстремальные режимы, чтобы электромобиль был надежен и эффективен.