Recerca del sistema de gestió tèrmica integrat de bomba de calor
per a vehicles comercials elèctrics purs
1. Sistema de gestió tèrmica tradicional
Els sistemes de gestió tèrmica que s'utilitzen habitualment en el disseny de vehicles comercials elèctrics purs per a les principals fonts de calor inclouen la gestió tèrmica del sistema de bateria d'energia (BTMS), la gestió tèrmica del sistema d'aire condicionat i la gestió tèrmica del sistema de control electrònic del motor. El sistema de gestió tèrmica descentralitzat tradicional és que els tres bucles de bateria, aire condicionat i sistema de control electrònic del motor són independents entre si. Cadascun té un sistema complet de control de temperatura i un sistema de canonades. Per tant, durant el funcionament del cotxe, hi ha un sistema de calefacció elèctrica per a un sistema determinat. Al mateix temps, l'energia de dissipació de calor externa d'un altre component o sistema no s'utilitza completament, la qual cosa no només provoca malbaratament energètic, sinó que també és perjudicial per a la conservació d'energia i la protecció del medi ambient. D'altra banda, a causa del baix nivell d'integració de tot el sistema de gestió tèrmica, les canonades són complexes, el nombre de peces és elevat, el cost és elevat i la qualitat del vehicle és pesada. Això també accelera el consum d'energia de la bateria durant el funcionament del vehicle i redueix la vida útil del vehicle. El quilometratge de conducció té un impacte considerable en l'economia del vehicle.
2. Sistema de gestió tèrmica integrat tipus bomba de calor
Sobre la base dels sistemes integrats de gestió tèrmica, per tal de satisfer millor la sensibilitat a l'alta temperatura de les bateries, la complexitat i el perfeccionament de la gestió tèrmica dels vehicles comercials elèctrics purs segueixen augmentant i s'hi afegeixen algunes aplicacions innovadores, com la tecnologia de bombes de calor és un d'ells. La bomba de calor en si no produeix calor, sinó que només és un transportador de calor. Basat en el principi del cicle invers de Carnot (figura 1), utilitza una petita quantitat d'energia elèctrica per conduir la unitat, fa circular el medi de treball en una fase disfressada i absorbeix, comprimeix i escalfa energia tèrmica de baix grau abans d'utilitzar-la. Els components principals d'una bomba de calor inclouen refrigerant, compressor, condensador, vàlvula d'expansió i evaporador. És un bucle tancat en el qual el medi, el refrigerant/refrigerant, es comprimeix i s'expandeix contínuament en el bucle. Cada vegada que es comprimeix i s'expandeix (és a dir, cada cicle de funcionament), el refrigerant "extreu" calor de l'entorn de baixa temperatura i la transfereix a l'entorn d'alta temperatura. L'aire no s'utilitza com a refrigerant, tot i que no provoca contaminació i és gratuït, perquè la seva eficiència tèrmica per cicle és força baixa. El refrigerant real utilitzat és un líquid que s'evapora en absorbir calor i es condensa en dissipar la calor. El procés de canvi de forma líquida pot millorar molt l'eficiència tèrmica en cada cicle de treball. El sistema de bomba de calor té dos modes de treball: refrigeració i calefacció. Mitjançant la integració de la tecnologia de la bomba de calor amb els sistemes de gestió tèrmica integrats, es poden desenvolupar nous sistemes de gestió tèrmica integrats de tipus bomba de calor. El sistema d'aire condicionat amb bomba de calor que utilitza aquesta tecnologia utilitza un compressor d'aire condicionat elèctric i utilitza les característiques reversibles del cicle de refrigeració per integrar la refrigeració i la calefacció. Té els avantatges d'una bona versatilitat, estructura compacta, alta eficiència, estalvi d'energia i protecció del medi ambient, i s'ha convertit en un nou tipus d'aire condicionat per a vehicles. tendència. En condicions de calefacció a l'hivern, el COP (coeficient de rendiment) pot arribar a ser de 2 a 4. L'eficiència energètica és moltes vegades la del sistema de calefacció PTC que s'utilitza habitualment en el camp dels vehicles elèctrics purs, que pot ampliar de manera efectiva l'autonomia de conducció en més de 20%. Els tipus actuals de sistemes de bomba de calor inclouen principalment sistemes d'aire condicionat de bomba de calor directa, sistemes d'aire condicionat de bomba de calor indirecta i sistemes d'aire condicionat de bomba de calor directa de suplement d'aire i d'augment de l'entalpia. Com es mostra a la figura 2, es poden utilitzar per escalfar i refredar. En termes senzills, l'ús d'una vàlvula inversora de quatre vies en un sistema de bomba de calor pot intercanviar les funcions de l'evaporador i el condensador de l'aire condicionat de la bomba de calor i canviar la direcció de la transferència de calor, aconseguint així l'efecte de refrigeració a l'estiu i calefacció a l'hivern.
3. Avantatges i desavantatges del sistema de gestió tèrmica integrat de la bomba de calor
Els principals avantatges són: 1) Integració forta del sistema: múltiples subsistemes de gestió tèrmica s'integren en un sistema per aconseguir un control i optimització unificats; això ajuda a reduir la complexitat del sistema i millorar l'eficiència de la gestió. 2) Eficiència energètica Controlant amb precisió la temperatura i el flux de calor de cada component, l'energia es pot utilitzar de manera més eficient i es pot reduir el consum d'energia. 3) Gestió intel·ligent: normalment equipat amb sensors i sistemes de control avançats, que poden controlar i ajustar l'estat de funcionament del sistema en temps real per aconseguir una gestió intel·ligent. 4) Adaptabilitat ambiental: l'estratègia operativa es pot ajustar automàticament segons les condicions ambientals per millorar l'adaptabilitat i l'estabilitat del sistema. 5) Instal·lació i manteniment: el sistema de gestió tèrmica integrat té una estructura compacta i és fàcil d'instal·lar.
Els principals inconvenients són: 1) Dificultat tècnica elevada: s'han d'integrar múltiples subsistemes, la dificultat tècnica és relativament alta i es requereix suport tècnic professional. 2) Gran inversió inicial: com que la gestió tèrmica integrada requereix la integració de múltiples subsistemes, la inversió inicial és relativament gran. 3) Costos de manteniment elevats: a causa de l'alta complexitat del sistema, els costos de manteniment de la gestió tèrmica integrada també són relativament elevats. En resum, la gestió tèrmica integrada de la bomba de calor amb el propòsit de millorar el rendiment integral del vehicle, l'estàndard d'optimització del disseny integrat i els mitjans de control coordinat multisistema i gestió global té grans avantatges en l'eficiència d'utilització energètica, intel·ligent. gestió, adaptabilitat ambiental i rendiment a llarg termini. Té avantatges importants pel que fa a la vida útil i altres aspectes, i aquests avantatges són la tendència general en el desenvolupament de la gestió tèrmica dels vehicles en el futur.
