Ricerca sul sistema di gestione termica integrato con pompa di calore
per veicoli commerciali puramente elettrici
1. Sistema di gestione termica tradizionale
I sistemi di gestione termica comunemente utilizzati nella progettazione di veicoli commerciali elettrici puri per le principali fonti di calore includono la gestione termica del sistema della batteria di alimentazione (BTMS), la gestione termica del sistema di condizionamento dell'aria e la gestione termica del sistema di controllo elettronico del motore. Il tradizionale sistema di gestione termica decentralizzata prevede che i tre circuiti di batteria, aria condizionata e sistema di controllo elettronico del motore siano indipendenti l'uno dall'altro. Ciascuno ha un sistema completo di controllo della temperatura e un sistema di tubazioni. Pertanto, durante il funzionamento dell'auto, è presente un sistema di riscaldamento elettrico per un determinato sistema. Allo stesso tempo, l’energia di dissipazione del calore esterno di un altro componente o sistema non viene completamente utilizzata, il che non solo causa sprechi energetici, ma è anche dannoso per il risparmio energetico e la protezione dell’ambiente. D'altra parte, a causa del basso livello di integrazione dell'intero sistema di gestione termica, le tubazioni sono complesse, il numero di parti è elevato, il costo è elevato e la qualità del veicolo è pesante. Ciò accelera anche il consumo della batteria durante il funzionamento del veicolo e riduce la durata del veicolo. Il chilometraggio percorso ha un impatto considerevole sull'economia del veicolo.
2. Sistema di gestione termica integrato del tipo a pompa di calore
Sulla base di sistemi integrati di gestione termica, al fine di soddisfare meglio la sensibilità alle alte temperature delle batterie, la complessità e il perfezionamento della gestione termica dei veicoli commerciali elettrici puri continua ad aumentare e si stanno aggiungendo alcune applicazioni innovative, come le pompe di calore. è uno di questi. La pompa di calore in sé non produce calore, ma è semplicemente un trasportatore di calore. Basato sul principio del ciclo di Carnot inverso (Figura 1), utilizza una piccola quantità di energia elettrica per azionare l'unità, fa circolare il mezzo di lavoro in una fase mascherata e assorbe, comprime e riscalda l'energia termica di basso grado prima di utilizzarla. I componenti principali di una pompa di calore includono refrigerante, compressore, condensatore, valvola di espansione ed evaporatore. Si tratta di un circuito chiuso in cui il mezzo, il refrigerante/refrigerante, viene continuamente compresso ed espanso nel circuito. Ogni volta che viene compresso ed espanso (cioè ad ogni ciclo di funzionamento), il refrigerante "estrae" il calore dall'ambiente a bassa temperatura e lo trasferisce all'ambiente ad alta temperatura. L'aria non viene utilizzata come refrigerante, anche se non provoca inquinamento ed è gratuita, poiché la sua efficienza termica per ciclo è piuttosto bassa. Il refrigerante effettivamente utilizzato è un liquido che evapora quando assorbe calore e si condensa quando dissipa calore. Il processo di modifica della forma liquida può migliorare notevolmente l'efficienza termica in ogni ciclo di lavoro. Il sistema a pompa di calore ha due modalità di funzionamento: raffreddamento e riscaldamento. Integrando la tecnologia della pompa di calore con sistemi di gestione termica integrati, è possibile sviluppare nuovi sistemi di gestione termica integrati del tipo a pompa di calore. Il sistema di climatizzazione a pompa di calore che utilizza questa tecnologia utilizza un compressore elettrico per il condizionamento dell'aria e sfrutta le caratteristiche reversibili del ciclo di refrigerazione per integrare refrigerazione e riscaldamento. Presenta i vantaggi di buona versatilità, struttura compatta, alta efficienza, risparmio energetico e protezione ambientale ed è diventato un nuovo tipo di condizionatore per veicoli. tendenza. In condizioni di riscaldamento invernale, il COP (coefficiente di prestazione) può raggiungere da 2 a 4. L'efficienza energetica è molte volte quella del sistema di riscaldamento PTC comunemente utilizzato nel campo dei veicoli elettrici puri, che può effettivamente estendere l'autonomia di guida di oltre 20%. Gli attuali tipi di sistemi a pompa di calore comprendono principalmente sistemi di climatizzazione diretta a pompa di calore, sistemi di climatizzazione indiretta a pompa di calore e sistemi di climatizzazione diretta a pompa di calore con integrazione d'aria e aumento entalpico. Come mostrato nella Figura 2, possono essere utilizzati per il riscaldamento e il raffreddamento. In parole povere, l'uso di una valvola di inversione a quattro vie in un sistema a pompa di calore può scambiare le funzioni dell'evaporatore e del condensatore del condizionatore d'aria a pompa di calore e cambiare la direzione del trasferimento di calore, ottenendo così l'effetto di raffreddamento in estate e riscaldamento in inverno.
3. Vantaggi e svantaggi del sistema di gestione termica integrato della pompa di calore
I principali vantaggi sono: 1) Forte integrazione del sistema: più sottosistemi di gestione termica sono integrati in un unico sistema per ottenere controllo e ottimizzazione unificati; questo aiuta a ridurre la complessità del sistema e a migliorare l’efficienza della gestione. 2) Efficienza energetica Controllando con precisione la temperatura e il flusso di calore di ciascun componente, l'energia può essere utilizzata in modo più efficiente e il consumo energetico può essere ridotto. 3) Gestione intelligente: solitamente dotata di sensori e sistemi di controllo avanzati, in grado di monitorare e regolare lo stato operativo del sistema in tempo reale per ottenere una gestione intelligente. 4) Adattabilità ambientale: la strategia operativa può essere adattata automaticamente in base alle condizioni ambientali per migliorare l'adattabilità e la stabilità del sistema. 5) Installazione e manutenzione: Il sistema di gestione termica integrato ha una struttura compatta ed è facile da installare.
Gli svantaggi principali sono: 1) Elevata difficoltà tecnica: è necessario integrare più sottosistemi, la difficoltà tecnica è relativamente elevata ed è richiesto un supporto tecnico professionale. 2) Ingente investimento iniziale: poiché la gestione termica integrata richiede l'integrazione di più sottosistemi, l'investimento iniziale è relativamente elevato. 3) Elevati costi di manutenzione: a causa dell'elevata complessità del sistema, anche i costi di manutenzione della gestione termica integrata sono relativamente elevati. Per riassumere, la gestione termica integrata della pompa di calore con lo scopo di migliorare le prestazioni globali del veicolo, lo standard di ottimizzazione della progettazione integrata e i mezzi di controllo coordinato multi-sistema e di gestione complessiva presentano grandi vantaggi in termini di efficienza di utilizzo dell'energia, intelligente gestione, adattabilità ambientale e prestazioni a lungo termine. Presenta vantaggi significativi in termini di durata e altri aspetti e questi vantaggi rappresentano la tendenza generale nello sviluppo della gestione termica dei veicoli in futuro.
