Systém tepelného riadenia elektrického vozidla
Schematický diagram tradičného automobilového klimatizačného systému
V tradičných automobilových klimatizačných systémoch sa chladivo nachádza v štyroch hlavných stavoch: vysokotlakový plyn, vysokotlaková kvapalina, nízkotlaková kvapalina a nízkotlakový plyn. Štyri kľúčové komponenty spájajúce tieto štyri stavy sú kompresor, kondenzátor, expanzný ventil a výparník. Kompresor stláča chladivo v potrubí. Chladivo kondenzuje z plynu na kvapalinu v kondenzátore v prednej časti motorového priestoru. Tento proces uvoľňuje teplo. Po prechode cez expanzný ventil sa tlak kvapalného chladiva náhle zníži. Nakoniec sa odparí vo výparníku v kabíne a absorbuje veľa tepla. Tým sa dosiahne chladiaci efekt v kabíne. Chladivo v tu uvedenom potrubí, tiež nazývané chladivo, má vlastnosti ľahkého odparovania a skvapalňovania na uľahčenie prenosu tepla. Najstarším široko používaným chladivom bol freón. Neskôr, kvôli poškodeniu ozónovej vrstvy freónom, bol v aplikáciách automobilovej klimatizácie postupne nahradený tetrafluóretánom s obchodným názvom R134A. V poslednej dobe sa v dôsledku ďalšieho dôrazu na ochranu životného prostredia chladivá postupne vyvíjali smerom k chladivám na báze oxidu uhličitého.
Ako funguje tepelný manažment tepelného čerpadla
Hlavným dôvodom zavedenia systému tepelného čerpadla je, že čisto elektrické vozidlá alebo plug-in hybridné vozidlá, ktoré podporujú čisto elektrický pohon, už nemôžu využívať motor ako stabilný zdroj tepla na vykurovanie. Pred zavedením systému tepelného čerpadla preto funkciu vykurovania klimatizačného systému elektromobilov dopĺňali najmä elektrické ohrievače, známe aj ako odporové ohrievače PTC (Positive Temperature Coefficient). A mali by ste vedieť, že teplo získané priamym elektrickým ohrevom výrazne zníži výkon batérie a dojazd. Podľa štatistík sa pri jazde v zime a zapnutí funkcie vykurovania klimatizácie na báze elektrického vykurovania spotrebuje takmer polovica elektriny na vykurovanie. Na jazdu zostáva len polovica výkonu. Použitie systému tepelného čerpadla na vykurovanie výrazne zvýši kilometrový výkon.
Režim chladenia systému tepelného manažmentu tepelného čerpadla
V skutočnosti v systéme tepelného manažmentu tepelného čerpadla, hoci je riadený viacerými čerpadlami a ventilmi, nie je žiadny komponent nazývaný tepelné čerpadlo HeatPump. Nazýva sa to tepelné čerpadlo, pretože systém tepelného čerpadla má vlastnosti podobné tým, ktoré má vodné čerpadlo pri premiestňovaní vody z nízkeho miesta na vysoké. Celý systém tepelného čerpadla dokáže presunúť teplo z miesta s nízkou teplotou do miesta s vysokou teplotou. Napríklad v lete systém tepelného čerpadla neprivádza nízku teplotu mimo auta. Naopak, presúva teplo z vnútra auta von. Tým sa dosiahne chladiaci efekt.
Režim vykurovania systému tepelného riadenia tepelného čerpadla
Podobne počas vykurovania v zime systém tepelného čerpadla posiela teplo zvonku auta do vnútra auta. Potom sa možno budete chcieť znova spýtať, či sa dá prenášať teplo, aj keď sú mimo auta desiatky stupňov pod nulou? Ako už bolo spomenuté, aj pri teplotách desiatok stupňov pod nulou je stále teplo. Teplo sa dá prenášať
Ako teda možno systém tepelného čerpadla aplikovať na systém klimatizácie automobilu?
Najprv sa teplo odoberá z prostredia do systému tepelného čerpadla. Po druhé, teplo sa stláča a zahrieva. Potom sa teplo používa na ohrievanie studeného vzduchu v kabíne a jeho zohrievanie. Ohriaty vzduch sa posiela do kabíny a teplo po dekompresii sa premieňa na nízkoteplotné teplo a odvádza sa von z vozidla. Systém tepelného čerpadla musí brať do úvahy podmienky vykurovania aj chladenia. Keď sú uzatváracie ventily SV1 a SV4 odpojené a SV5 je zapnutý, systém pracuje v režime vykurovania. Výparník v aute v režime chladenia sa používa ako kondenzátor v režime vykurovania, aby spolu s horúcim kondenzátorom zabezpečil teplo pre kabínu. V režime vykurovania môže systém tepelného manažmentu tepelného čerpadla tiež prenášať odpadové teplo z motora, elektronického riadenia a nabíjačky v modrom potrubí chladiacej kvapaliny do červeného potrubia klimatizácie s chladivom cez výmenník tepla, aby sa zabezpečilo teplo pre kabínu. Keď sú uzatváracie ventily SV1 a SV4 zapnuté a SV5 je vypnutý, systém pracuje v režime chladenia a príslušný vonkajší kondenzátor v režime chladenia sa používa ako výparník v režime kúrenia.
