Progrés de la investigació de la gestió tèrmica del vehicle elèctric
tecnologia d'integració de sistemes
Introducció al sistema de gestió tèrmica
El sistema de gestió tèrmica dels vehicles elèctrics va evolucionar a partir del sistema de gestió tèrmica dels vehicles de combustible tradicionals, i la configuració del sistema també s'ha desenvolupat gradualment des de la independència relativa de cada bucle de gestió tèrmica fins a la direcció d'integració. Com que no hi ha calor residual del motor per utilitzar, es requereix equip addicional per proporcionar una font de calor quan s'escalfa l'habitacle. Actualment, els mètodes de calefacció d'ús habitual en vehicles elèctrics inclouen el coeficient de temperatura positiu (coeficient de temperatura positiu, PTC) la calefacció per escalfador elèctric i la calefacció per aire condicionat amb bomba de calor.
Aire condicionat de refrigeració individual + PTC
La resistència del termistor de l'escalfador elèctric PTC augmentarà a mesura que augmenta la temperatura, donant lloc a una disminució de la potència de calefacció. Per tant, el termistor PTC té característiques de temperatura constant. A causa de la composició senzilla i el baix preu del sistema de calefacció PTC, els primers sistemes de calefacció PTC La majoria dels vehicles elèctrics utilitzen refrigeració d'aire condicionat de refrigeració única i calefacció per escalfador elèctric PTC per assolir les necessitats de refrigeració i calefacció de l'habitacle.
Durant el refredament a l'estiu, l'evaporador disposat al conducte d'aire s'utilitza per absorbir la calor per aconseguir el propòsit de refrigeració. Hi ha dues opcions per a la calefacció. Un és disposar el PTC d'aire directament al conducte d'aire de la caixa d'aire condicionat. Quan hi ha una necessitat d'escalfament, el PTC s'activa per escalfar l'aire. L'aire del conducte s'introdueix a l'habitacle; un altre tipus utilitza aigua PTC per escalfar el refrigerant secundari, i el refrigerant secundari flueix al nucli d'aire calent disposat al conducte d'aire per escalfar indirectament l'aire del conducte d'aire per satisfer la demanda de calefacció.
Aire condicionat amb bomba de calor + PTC
Atès que PTC utilitza calefacció elèctrica per a la calefacció, l'eficiència de calefacció és inferior a 1, de manera que aquest mètode de calefacció pot reduir el rang de creuer dels vehicles elèctrics en un 50%. L'eficiència teòrica de les bombes de calor és superior a 1, de manera que l'ús de bombes de calor per substituir la calefacció PTC s'ha convertit en una tendència de desenvolupament. ｡Els resultats de la investigació de ZHANG et al. [18] mostren que el sistema de bomba de calor pot estalviar un 41,3% d'energia en comparació amb el sistema de calefacció PTC. Com que la majoria dels vehicles elèctrics actualment utilitzen R134a com a fluid de treball, quan la temperatura ambient és inferior a -10 graus, el sistema de bomba de calor es redueix l'eficiència i la fiabilitat, de manera que encara es necessita un escalfador elèctric PTC per a la calefacció auxiliar.
El sistema d'aire condicionat de la bomba de calor realitza la commutació del sistema de refrigeració, calefacció, deshumidificació, descongelació i altres modes mitjançant l'interruptor del cos de la vàlvula. La vàlvula inversora de quatre vies s'ha utilitzat àmpliament en el camp de l'aire condicionat domèstic, i la seva aplicació en el sistema d'aire condicionat de bomba de calor de vehicles elèctrics pot ser una bona solució al problema de la inversió del refrigerant durant la refrigeració i la calefacció del sistema. Aquesta solució de sistema té menys peces, estructura senzilla i menor cost. Tanmateix, la vàlvula inversora de quatre vies té un difícil procés de soldadura de coure-alumini i es corroeix fàcilment. Pressió alta i baixa Hi ha defectes, com ara la sortida d'aire al costat, que afecta el rendiment del sistema. Els sistemes d'aire condicionat de bomba de calor per a cotxes de passatgers utilitzen principalment una solució de tres intercanviadors de calor d'un intercanviador de calor exterior i dos intercanviadors de calor interiors, i el canvi de mode es realitza mitjançant múltiples vàlvules solenoides.
Un sistema d'aire condicionat amb bomba de calor que utilitza refrigerant R134a pot escalfar ràpidament l'habitacle quan la temperatura ambient és superior a 0 graus. Tanmateix, quan es treballa a una temperatura més baixa, a causa de la disminució del cabal de massa del refrigerant, la capacitat d'absorció de calor per evaporació es debilita; al mateix temps, la pressió d'aspiració disminueix. , la relació de pressió del compressor augmenta, el que resulta en una eficiència reduïda i un rendiment atenuat del sistema. Els estudis han demostrat que a una temperatura ambient de -10 graus, la capacitat de calefacció del sistema d'aire condicionat de la bomba de calor que utilitza refrigerant R134a s'ha atenuat molt fins al punt que no pot satisfer la demanda de calefacció de la cabina. En aquest moment, l'escalfador elèctric PTC s'ha d'utilitzar per escalfar el refrigerant per satisfer les necessitats de calefacció del sistema. Wang Ying et al. van utilitzar mètodes experimentals per comparar les característiques de funcionament de la vàlvula de quatre vies i els tres sistemes d'intercanviador de calor. Els resultats de la investigació mostren que el sistema de tres intercanviadors de calor és millor per descongelar. ､ Té més avantatges en la deshumidificació i l'eficiència energètica del sistema de vàlvules de quatre vies és un 7% ~ 15% superior a la del sistema de tres intercanviadors de calor.
Aire condicionat amb bomba de calor + recuperació calor residual + PTC
El nostre país té un extens territori i abasta una gran zona de temperatura, per la qual cosa cal ampliar el rang de temperatures que utilitzen els aparells d'aire condicionat amb bomba de calor. La calor residual de motors i bateries és una font de calor valuosa a l'hivern. Molts fabricants i institucions de recerca científica consideren el reciclatge d'aquesta part de la calor com una font de calor auxiliar per ampliar la gamma d'aplicacions dels aparells d'aire condicionat amb bomba de calor.
El sistema pot realitzar funcions com la refrigeració de l'habitacle, la calefacció, la descongelació, el desempat i la deshumidificació. També pot escalfar o refredar la bateria i el motor d'accionament. A més, també pot recuperar la calor residual de la bateria i el motor d'accionament. El principi de funcionament del sistema és el següent: les funcions de refrigeració, calefacció, deshumidificació, descongelació i desempançament de l'habitacle es realitzen mitjançant la combinació d'interruptors de la vàlvula solenoide del circuit refrigerant; s'afegeix al circuit refrigerant un refrigerador de bateria (Chiller) connectat en paral·lel amb l'evaporador. Quan la bateria o el controlador Quan el motor té necessitats de refrigeració, el refrigerant flueix pel refrigerant secundari del circuit secundari de refrigeració del refrigerador; quan la bateria o el motor d'accionament no té una gran necessitat de dissipació de calor, l'estat de la vàlvula de tres vies es pot canviar per controlar el flux del refrigerant secundari per transferir calor a través de la baixa temperatura. El radiador es descarrega a l'exterior de el vehicle per refredar la bateria o el motor de conducció; quan la bateria necessita calefacció, el PTC activa la calefacció i realitza la funció de calefacció mitjançant l'ajust de la vàlvula de tres vies al costat del refrigerant; quan la temperatura ambient és baixa, la bomba de calor Quan l'aire condicionat no es pot utilitzar i la bateria o el motor d'accionament necessita dissipació de calor, el refrigerant secundari absorbeix la calor que s'ha de dissipar al costat de la bateria o del motor d'accionament. Flueix a través del refrigerador a través de la vàlvula de tres vies i intercanvia la calor al costat del refrigerant per escalfar l'habitacle. S'augmenta el rang de temperatura de funcionament del sistema i es millora l'eficiència energètica del sistema.
