Napredek raziskav toplotnega upravljanja električnih vozil
tehnologija sistemske integracije
Uvod v sistem toplotnega upravljanja
Sistem toplotnega upravljanja električnih vozil se je razvil iz sistema toplotnega upravljanja vozil s tradicionalnim gorivom, konfiguracija sistema pa se je postopoma razvila od relativne neodvisnosti vsake zanke toplotnega upravljanja v smeri integracije. Ker ni odpadne toplote motorja za izkoriščanje, je potrebna dodatna oprema za zagotavljanje vira toplote pri ogrevanju potniškega prostora. Trenutno pogosto uporabljeni načini ogrevanja v električnih vozilih vključujejo ogrevanje s pozitivnim temperaturnim koeficientom (pozitivni temperaturni koeficient, PTC), ogrevanje z električnim grelnikom in ogrevanje klimatske naprave s toplotno črpalko.
Enohladilna klimatska naprava + PTC
Upornost termistorja v električnem grelniku PTC se poveča z naraščanjem temperature, kar povzroči zmanjšanje grelne moči. Zato ima PTC termistor karakteristike konstantne temperature. Zaradi enostavne sestave in nizke cene ogrevalnega sistema PTC zgodnji ogrevalni sistemi PTC Večina električnih vozil uporablja hlajenje klimatske naprave z enim hlajenjem in ogrevanje z električnim grelnikom PTC za doseganje potreb po hlajenju in ogrevanju potniškega prostora.
Pri hlajenju poleti se uparjalnik, ki je nameščen v zračnem kanalu, uporablja za prevzem toplote za doseganje namena hlajenja. Obstajata dve možnosti ogrevanja. Ena je ureditev zračnega PTC neposredno v zračnem kanalu klimatske naprave. Ko obstaja potreba po ogrevanju, se PTC vključi za ogrevanje zraka. Zrak v kanalu se vpelje v potniški prostor; druga vrsta uporablja vodni PTC za ogrevanje sekundarnega hladiva, sekundarno hladivo pa teče v jedro toplega zraka, ki je razporejeno v zračnem kanalu, da posredno segreje zrak v zračnem kanalu, da zadosti povpraševanju po ogrevanju.
Klima toplotna črpalka+PTC
Ker PTC za ogrevanje uporablja električno ogrevanje, je učinkovitost ogrevanja manjša od 1, zato lahko ta način ogrevanja zmanjša doseg električnih vozil za 50 %. Teoretični izkoristek toplotnih črpalk je večji od 1, zato je uporaba toplotnih črpalk za zamenjavo PTC ogrevanja postala trend razvoja. ｡Rezultati raziskave ZHANG et al. [18] kažejo, da lahko sistem toplotne črpalke prihrani 41,3 % energije v primerjavi s sistemom PTC grelnika. Ker večina električnih vozil trenutno uporablja R134a kot delovno tekočino, ko je temperatura okolice nižja od -10 stopinj, se učinkovitost in zanesljivost sistema toplotne črpalke zmanjšata, zato je za dodatno ogrevanje še vedno potreben električni grelnik PTC.
Klimatska naprava s toplotno črpalko prek stikala na ohišju ventila izvaja preklop sistemskega hlajenja, ogrevanja, razvlaževanja, odmrzovanja in drugih načinov. Štiripotni povratni ventil se pogosto uporablja na področju gospodinjskih klimatskih naprav in njegova uporaba v klimatskih napravah s toplotno črpalko električnih vozil je lahko dobra rešitev za problem obračanja hladilnega sredstva med hlajenjem in ogrevanjem sistema. Ta sistemska rešitev ima manj delov, preprosto strukturo in nižje stroške. Vendar ima štiripotni preklopni ventil težaven postopek varjenja bakra in aluminija in je zlahka korodiran. Visok in nizek tlak Obstajajo napake, kot je vpihovanje zraka ob strani, kar vpliva na delovanje sistema. Klimatske naprave s toplotno črpalko za osebna vozila večinoma uporabljajo rešitev s tremi toplotnimi izmenjevalniki, in sicer enega zunanjega toplotnega izmenjevalnika in dveh notranjih toplotnih izmenjevalcev, preklapljanje med načini pa se izvaja preko več elektromagnetnih ventilov.
Klimatski sistem s toplotno črpalko, ki uporablja hladilno sredstvo R134a, lahko hitro ogreje potniški prostor, ko je temperatura okolice višja od 0 stopinj. Vendar pa je pri delovanju pri nižji temperaturi zaradi zmanjšanja masnega pretoka hladilnega sredstva sposobnost absorpcije toplote izhlapevanja oslabljena; hkrati se zmanjša sesalni tlak. , se poveča tlačno razmerje kompresorja, kar povzroči zmanjšano učinkovitost in oslabljeno delovanje sistema. Študije so pokazale, da je pri temperaturi okolja −10 stopinj ogrevalna zmogljivost klimatskega sistema toplotne črpalke, ki uporablja hladilno sredstvo R134a, močno oslabljena do te mere, da ne more zadostiti povpraševanju po ogrevanju kabine. V tem času je treba električni grelnik PTC uporabiti za ogrevanje hladilnega sredstva, da zadosti ogrevalnim potrebam sistema. Wang Ying et al. uporabil eksperimentalne metode za primerjavo značilnosti delovanja štiripotnega ventila in treh sistemov izmenjevalnika toplote. Rezultati raziskave kažejo, da je sistem s tremi izmenjevalniki toplote boljši pri odmrzovanju. ､Ima več prednosti pri razvlaževanju, energetska učinkovitost sistema štiripotnega ventila pa je za 7%~15% višja kot pri sistemu treh izmenjevalnikov toplote.
Klimatska naprava s toplotno črpalko + rekuperacija odpadne toplote + PTC
Naša država ima veliko ozemlje in obsega veliko temperaturno območje, zato je potrebno razširiti temperaturno območje klimatskih naprav s toplotno črpalko. Odpadna toplota motorjev in baterij je pozimi dragocen vir toplote. Številni proizvajalci in znanstvenoraziskovalne ustanove razmišljajo o recikliranju tega dela toplote kot pomožnega vira toplote za razširitev obsega uporabe klimatskih naprav s toplotno črpalko.
Sistem lahko izvaja funkcije, kot so hlajenje potniškega prostora, ogrevanje, odtaljevanje, odrosevanje in razvlaževanje. Prav tako lahko ogreje ali ohladi baterijo in pogonski motor. Poleg tega lahko tudi regenerira odpadno toploto iz baterije in pogonskega motorja. Načelo delovanja sistema je naslednje: Funkcije hlajenja, ogrevanja, razvlaževanja, odmrzovanja in zamegljevanja potniškega prostora se izvajajo s kombinacijo stikal elektromagnetnega ventila krogotoka hladilnega sredstva; hladilnemu krogu je dodan baterijski hladilnik (Chiller), ki je povezan vzporedno z uparjalnikom. Ko akumulator ali gonilnik Ko motor potrebuje hlajenje, hladivo teče skozi sekundarno hladilno sredstvo sekundarnega kroga hlajenja hladilnika; ko baterija ali pogonski motor nima velike potrebe po odvajanju toplote, je mogoče stanje tripotnega ventila preklopiti za nadzor pretoka sekundarnega hladiva za prenos toplote skozi nizko temperaturo Radiator se izprazni navzven vozilo za hlajenje akumulatorja ali pogonskega motorja; ko baterijo potrebuje ogrevanje, PTC vključi ogrevanje in realizira funkcijo ogrevanja s prilagoditvijo tripotnega ventila na strani hladiva; ko je temperatura okolice nizka, toplotna črpalka Ko klimatske naprave ni mogoče uporabiti in baterija ali pogonski motor potrebujeta odvajanje toplote, sekundarno hladilno sredstvo absorbira toploto, ki jo je treba odvesti na strani baterije ali pogonskega motorja. Teče skozi hladilnik skozi tripotni ventil in izmenjuje toploto na stran hladilnega sredstva za ogrevanje prostora za potnike. Poveča se temperaturno območje delovanja sistema in izboljša energetska učinkovitost sistema.
