Vaikka polttokennoja käytetään edelleen pääasiassa hyötyajoneuvoissa, henkilöautoja on vain Toyota Honda Hyundain tuotteissa, mutta koska artikkeli keskittyy henkilöautoihin ja muut vertailumallit ovat myös henkilöautoja, tässä on esimerkkinä Toyota Mirai.
Polttokennon lämmönhallintajärjestelmässä on seuraavat kolme pääkohtaa:
Polttokennoreaktorin lämmönhukkavaatimukset
Reaktori on vety-happi-reaktion paikka ja tuottaa lämpöä samalla kun se tuottaa sähköä. Lämpötilan nousu auttaa lisäämään reaktorin purkaustehoa, mutta lämpöä ei voida kerätä, joten reaktiotuoteveden ja reaktorin jäähdytysnesteen on virrattava yhdessä lämmön haihduttamiseksi.
Reaktorin lämpötilan ylläpitäminen voi tehokkaasti säätää lähtötehoa kuljettajan dynaamisten tarpeiden mukaisesti käyttöjärjestelmälle. Reaktorin tehoelektroniikan ja moottorin invertterin tuottamaa lämpöä voidaan käyttää osana ohjaamon lämmityksen lämpöä talvella.
Reaktorin kylmäkäynnistyksen ongelma
Polttokennoreaktori ei pysty tuottamaan sähköä suoraan alhaisessa lämpötilassa, joten se on lämmitettävä ulkoisella lämmöllä ennen kuin se voi siirtyä normaaliin toimintatilaan.
Tässä vaiheessa edellä mainittu lämmönpoistopiiri on käännettävä lämmityspiiriksi, ja kytkentä tässä saattaa vaatia kolmitieventtiilin kaltaisen piirin säätöventtiilin.
Lämmitys voidaan tehdä ulkoisella lämmittimelläsähköinen PTC-lämmitin, akun sähkölämmitystehoa. Näyttää siltä, että on olemassa myös tekniikkaa, jonka avulla reaktori voi tuottaa omaa lämpöään, jolloin reaktion tuottama energia siirtyy enemmän lämmön muodossa reaktorin runkoon lämmitettäväksi.
Tehostettu jäähdytys
Tämä osa on vähän kuin aiemmin mainittu hybridiautojuhla. Reaktorin tehontarpeen täyttämiseksi myös reagoivan hapen määrällä on tietty tarve, joten ilmanottoaukkoa on paineistettava tiheyden lisäämiseksi, mikä lisää hapen massavirtausta. Tästä syystä käytetään jälkijäähdytystä, joka voidaan kytkeä sarjaan samaan jäähdytyspiiriin, koska lämpötila-alue on suhteellisen lähellä muita komponentteja.
Täyssähköajoneuvot
Loppujen lopuksi täyssähköautot ovat markkinoiden suosituimpia toimijoita. Sähköajoneuvojen lämmönhallintaa on tutkittu ja kehitetty kaikilla suurimmilla autonvalmistajilla ja toimittajilla. Seuraavassa on kolme pääkohtaa, joissa se eroaa muista ajoneuvotyypeistä:
Talvialueen huolenaiheet
Suurin osa toimintamatkan pituudesta kuuluu akun energiatiheydelle, ajoneuvon sähkönkulutukselle ja ilmanvastukselle, jotka eivät ole lämmönhallintaan liittyviä näkökohtia, mutta eivät niinkään talvella.
Ohjaamon mukavuuden ja korkeajännitteisen akun kylmäkäynnistyksen takaamiseksi lämmönhallintajärjestelmä kuluttaa paljon sähköenergiaa, ja talvisädematkan merkittävä lyheneminen on jo normi.
Tärkein syy on se, että täysin sähköajoneuvon käyttöjärjestelmän lämmöntuotto on paljon enemmän kuin moottorin, akun ja lämpötilaherkän.
Tällä hetkellä yleisiä ratkaisuja ovat lämpöpumppujärjestelmä, käyttöjärjestelmän lämpö ja ympäristön lämpö kompressorin avulla ohjaamon ja akun lämmittämiseksi. Käytössä on myös Weimar EX5.diesellämmittimet, osan dieselin palamislämmön hyödyntäminen akun ja ohjaamon esilämmitykseen(PTC-lämmittimet), toinen on akun itselämmitystekniikka, jossa akku lämmitetään pienellä energiamäärällä käynnistyksen yhteydessä, mikä vähentää ulkoisten lämmönvaihtopiirien tarvetta.
Julkaisun aika: 20. huhtikuuta 2023
