Pokrok vo výskume tepelného manažmentu elektrických vozidiel
Technológia systémovej integrácie
1. Úvod do systému tepelného manažmentu
Systém tepelného manažmentu elektrických vozidiel sa vyvinul zo systému tepelného manažmentu tradičných palivových vozidiel a konfigurácia systému sa tiež postupne vyvinula z relatívnej nezávislosti každej slučky tepelného manažmentu k smeru integrácie. Pretože nie je možné využiť odpadové teplo motora, je potrebné dodatočné vybavenie na zabezpečenie zdroja tepla na vykurovanie priestoru pre cestujúcich. V súčasnosti bežne používané spôsoby vykurovania pre elektrické vozidlá zahŕňajú vykurovanie elektrickým ohrievačom s kladným teplotným koeficientom (PTC) a vykurovanie klimatizáciou tepelným čerpadlom.
1.1 Jednoduchá chladiaca klimatizácia + PTC
Odpor termistora v elektrickom ohrievači PTC sa bude zvyšovať so zvyšujúcou sa teplotou, čo vedie k zníženiu vykurovacieho výkonu, takže termistor PTC má konštantné teplotné charakteristiky. Kvôli jednoduchému zloženiu a nízkej cene vykurovacieho systému PTC väčšina prvých elektrických vozidiel používala chladenie s jedným chladením klimatizácie a vykurovanie elektrickým ohrievačom PTC, aby sa dosiahli potreby chladenia a vykurovania priestoru pre cestujúcich. Obrázok 1 je systémová schéma jednej chladiacej klimatizácie + PTC. Počas letného chladenia sa výparník umiestnený vo vzduchovom potrubí používa na absorbovanie tepla, aby sa dosiahol účel chladenia. Existujú dve možnosti vykurovania. Jedným z nich je umiestniť PTC priamo do vzduchového potrubia klimatizačného boxu, ako je znázornené na obrázku 1(a). Keď je potrebné vykurovať, PTC sa aktivuje a vzduch v potrubí ohrievaného vzduchu prechádza do priestoru pre cestujúcich; druhý je Ako je znázornené na obrázku 1(b), voda PTC ohrieva chladivo a chladivo prúdi do teplovzdušného jadra usporiadaného vo vzduchovom potrubí, čím nepriamo ohrieva vzduch vo vzduchovom potrubí, aby sa splnila požiadavka na vykurovanie.
1.2 Klimatizácia s tepelným čerpadlom + PTC
Keďže PTC využíva elektrické vykurovanie a účinnosť vykurovania je menšia ako 1, tento spôsob vykurovania môže znížiť dojazd elektrických vozidiel o 50 %. Teoretická účinnosť tepelných čerpadiel je väčšia ako 1 a používanie tepelných čerpadiel namiesto vykurovania PTC sa stalo vývojovým trendom.
Tepelné čerpadlo klimatizácia + PTC systém využívajúci elektromagnetický štvorcestný reverzný ventil a tri výmenníky tepla. Klimatizačný systém s tepelným čerpadlom realizuje prepínanie režimov chladenia systému, kúrenia, odvlhčovania, odmrazovania a ďalších režimov prostredníctvom spínača na telese ventilu. Štvorcestný spätný ventil našiel široké uplatnenie v oblasti klimatizácie domácností. Jeho aplikácia v klimatizačnom systéme s tepelným čerpadlom elektrických vozidiel môže dobre vyriešiť problém obrátenia chladiva počas chladenia a vykurovania systému, ako je znázornené na obrázku 2(a). Toto systémové riešenie má menej dielov, jednoduchú štruktúru a nízke náklady. Štvorcestný reverzný ventil má však chyby, ako napríklad proces zvárania medi a hliníka je náročný a ľahko koroduje. Na strane vysokého a nízkeho tlaku dochádza k prefukovaniu plynu, čo ovplyvňuje výkon systému. Klimatizačné systémy s tepelným čerpadlom pre osobné automobily väčšinou používajú riešenie s tromi výmenníkmi tepla s jedným vonkajším výmenníkom tepla a dvoma vnútornými výmenníkmi tepla a prepínanie režimov sa vykonáva prostredníctvom viacerých solenoidových ventilov, ako je znázornené na obrázku 2(b).
1.3 Klimatizácia s tepelným čerpadlom + rekuperácia odpadového tepla + PTC
Naša krajina má rozsiahle územie a veľkú teplotnú zónu naprieč ním, preto je potrebné rozširovať teplotný rozsah klimatizácií s tepelným čerpadlom. Odpadové teplo z motorov a batérií je v zime cenným zdrojom tepla. Mnoho výrobcov a vedecko-výskumných inštitúcií uvažuje o rekuperácii tohto tepla ako o pomocnom zdroji tepla na rozšírenie rozsahu použitia klimatizácií s tepelným čerpadlom.
Obrázok 3 je schéma tepelného manažmentu elektrického vozidla s použitím klimatizácie tepelného čerpadla + rekuperácie odpadového tepla + PTC. Tento systém dokáže realizovať funkcie, ako je chladenie kabíny pre cestujúcich, kúrenie, odmrazovanie, odhmlievanie a odvlhčovanie, a môže tiež ohrievať alebo chladiť batériu a hnací motor. Okrem toho je možné dosiahnuť spätné získavanie odpadového tepla z batérií a hnacích motorov. Princíp činnosti tohto systému je nasledovný: funkcie chladenia, vykurovania, odvlhčovania, odmrazovania a odhmlievania priestoru pre cestujúcich sú realizované pomocou kombinácie spínačov solenoidového ventilu chladiaceho okruhu; do okruhu chladiva je pridaný chladič batérie (Chiller) zapojený paralelne s výparníkom. ), keď má batéria alebo hnací motor požiadavky na chladenie, chladivo prúdi cez chladič, aby ochladilo sekundárne chladivo v sekundárnom okruhu; keď batéria alebo hnací motor nemá veľkú potrebu odvodu tepla, stav trojcestného ventilu možno prepnúť na ovládanie sekundárneho chladiva. Smer prúdenia, teplo sa odvádza von z vozidla cez nízkoteplotný chladič na chladenie batérie alebo hnacieho motora; keď sa batéria potrebuje zahriať, PTC aktivuje vykurovanie a realizuje funkciu vykurovania nastavením trojcestného ventilu na strane chladiva; keď je okolité prostredie Keď je teplota nízka, nie je možné použiť klimatizáciu tepelného čerpadla a batéria alebo hnací motor potrebuje odvádzať teplo, sekundárne chladivo absorbuje teplo, ktoré potrebuje na rozptýlenie na strane batérie alebo hnacieho motora, preteká cez tri -cestný ventil cez chladič a vymieňa teplo na stranu chladiva. Vykurovanie priestoru pre cestujúcich rozširuje rozsah prevádzkových teplôt systému a zlepšuje energetickú účinnosť systému.
