Устройство подогрева аккумуляторных батарей электрического транспортного средства для работы в условиях низких температур окружающего воздуха

Полезная модель относится к области электрических транспортных средств, в частности к жидкостной системе подогрева аккумуляторных батарей, содержащая контур циркуляции рабочей жидкости, включающий в себя параллельные магистрали подогрева аккумуляторных батарей, циркуляционный насос, трехходовый клапан, теплообменник, датчик температуры, расширительный бак и блок управления. Поддержание требуемого температурного режима аккумуляторных батарей обеспечивает и гарантирует их работу с эффективными характеристиками и максимальным ресурсом.
Известно, что для увеличения пробега электрического транспортного средства используются электрогенерирующие установки, приводимые в действие двигателем внутреннего сгорания небольшой мощности [Wolschendorf, J., Rzemien, K., and Gian, D., "Development of Electric and Range-Extended Electric Vehicles Through Collaboration Partnerships," SAE Int. J. Passeng. Cars - Electron. Electr. Syst. 3(2):215-219, 2010, https://doi.org/10.4271 /2010-01-2344.].
Также известно, что характеристики аккумуляторных батарей электрического транспортного средства, в частности, емкость, значительно зависят от температуры их эксплуатации [Проблемы низкотемпературных литий-ионных аккумуляторов / Т.Л. Кулова, A.M. Скундин // ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКАЯ ЭНЕРГЕТИКА, 2017, Т. 17, №2. С. 61-88].
В технике и литературе существует значительное число технических решений, содержащих разнообразные варианты систем термостатирования силовых электрических элементов транспортного средства. Например, патент РФ на полезную модель №196661, опубл. 11.03.2020, RU, МПК B60H 1/00 (2006.01) «Устройство охлаждения тягового электрооборудования электрического транспортного средства». Однако, представленные технические решения направлены на уменьшение температурного режима работы силовых электрических элементов. Также существуют технические решения основанных электрическом подогреве аккумуляторных батарей. К основным недостаткам таких решений можно отнести необходимость использования значительного количества электрической энергии самих аккумуляторных батарей, что в итоге снижает их емкость.
Задача полезной модели заключается в повышении эффективности работы аккумуляторных батарей электрического транспортного средства в условиях низких температур.
Поставленная задача решается за счет подогрева аккумуляторных батарей теплом, полученным из рубашки охлаждения двигателя внутреннего сгорания, тем самым обеспечивая как частичную утилизацию тепла, повышая коэффициент полезного действия (КПД) электрогенерирующей установки в целом, так и лучшие температурные условия работы аккумуляторных батарей транспортного средства в условиях низких температур окружающей среды повышая их ресурс и КПД. Пример исполнение устройства представлен на фиг. 1.
Поставленная задача решается за счет эффективного подогрева аккумуляторных батарей путем использования алюминиевых микроканальных трубок с высоким коэффициентом теплопередачи. Пример исполнения представлен на фиг. 2
Устройство состоит из трехходового клапана 1, теплообменника 2, циркуляционного насоса 3, датчика температуры 4, контура циркуляции рабочей жидкости 5, включающий в себя параллельные магистрали подогрева аккумуляторных батарей 7, блока управления 6, расширительного бака 8, радиатора 9, электрогенерирующие установки 10 электрические краны, датчики температуры, блок управления.
Устройство работает следующим образом. При работе электрогенерирующие установки 10 излишки тепла из ее системы охлаждения отводятся в окружающую среду через радиатор 9. При этом трехходовой клапан 1 находится в положении, при котором циркуляция жидкости через теплообменник 2 не происходит (положение закрыто). При низкой температуре окружающего воздуха и, следовательно, температуры рабочей жидкости датчик температуры 5 подает сигнал на блок управления 6. Блок управления открывает трехходовой клапан 1, жидкость из системы охлаждения электрогенерирующей установки 10 начинает циркулировать через теплообменник 2. Параллельно блок управления 6 включает циркуляционный насос 3. Рабочая жидкость начинает циркулировать по контуру 5, тем самым повышая температуру аккумуляторов 7. Расширение жидкости в контуре 5 при увеличении температуры, компенсируется в расширительном баке 8. При достижении оптимальной температуры аккумуляторными батареями 7, датчик температуры 4 подает сигнал на блок управления 6. Блок управления отключает циркуляционный насос 3 и закрывает клапан 1. Циркуляция рабочей жидкости по контуру 5 прекращается.
Таким образом, решается задача полезной модели.
Прототип установки изготовлен и испытан в Тольяттинском государственном университете. Испытания дали положительные результаты.