Progressi della ricerca sulla gestione termica dei veicoli elettrici
tecnologia di integrazione del sistema
Introduzione al sistema di gestione termica
Il sistema di gestione termica dei veicoli elettrici si è evoluto dal sistema di gestione termica dei veicoli a carburante tradizionali, e anche la configurazione del sistema si è gradualmente sviluppata dalla relativa indipendenza di ciascun circuito di gestione termica alla direzione dell'integrazione. Poiché non è necessario utilizzare il calore di scarto del motore, sono necessarie apparecchiature aggiuntive per fornire una fonte di calore durante il riscaldamento dell'abitacolo. Attualmente, i metodi di riscaldamento comunemente utilizzati nei veicoli elettrici includono il riscaldamento con riscaldatore elettrico a coefficiente di temperatura positivo (coefficiente di temperatura positivo, PTC) e il riscaldamento con aria condizionata a pompa di calore.
Climatizzatore singolo raffreddamento + PTC
La resistenza del termistore nel riscaldatore elettrico PTC aumenterà all'aumentare della temperatura, con conseguente diminuzione della potenza di riscaldamento. Pertanto, il termistore PTC ha caratteristiche di temperatura costante. A causa della composizione semplice e del prezzo basso del sistema di riscaldamento PTC, i primi sistemi di riscaldamento PTC La maggior parte dei veicoli elettrici utilizza la refrigerazione dell'aria condizionata a raffreddamento singolo e il riscaldamento del riscaldatore elettrico PTC per soddisfare le esigenze di raffreddamento e riscaldamento dell'abitacolo.
Durante il raffreddamento estivo, l'evaporatore disposto nel condotto dell'aria viene utilizzato per assorbire il calore per raggiungere lo scopo del raffreddamento. Ci sono due opzioni per il riscaldamento. Uno è quello di disporre il PTC dell'aria direttamente nel condotto dell'aria della scatola del climatizzatore. Quando c'è bisogno di riscaldamento, il PTC viene energizzato per riscaldare l'aria. L'aria contenuta nel condotto viene immessa nell'abitacolo; un altro tipo utilizza il PTC ad acqua per riscaldare il refrigerante secondario e il refrigerante secondario fluisce nel nucleo di aria calda disposto nel condotto dell'aria per riscaldare indirettamente l'aria nel condotto dell'aria per soddisfare la richiesta di riscaldamento.
Climatizzatore in pompa di calore+PTC
Poiché PTC utilizza il riscaldamento elettrico per il riscaldamento, l'efficienza del riscaldamento è inferiore a 1, quindi questo metodo di riscaldamento può ridurre l'autonomia dei veicoli elettrici del 50%. L'efficienza teorica delle pompe di calore è maggiore di 1, quindi l'utilizzo delle pompe di calore per sostituire il riscaldamento PTC è diventato una tendenza di sviluppo. ｡I risultati della ricerca di ZHANG et al. [18] mostrano che il sistema a pompa di calore può risparmiare il 41,3% di energia rispetto al sistema di riscaldamento PTC. Poiché la maggior parte dei veicoli elettrici attualmente utilizza R134a come fluido di lavoro, quando la temperatura ambiente è inferiore a -10 gradi, l'efficienza e l'affidabilità del sistema a pompa di calore sono ridotte, quindi è ancora necessario un riscaldatore elettrico PTC per il riscaldamento ausiliario.
Il sistema di climatizzazione a pompa di calore realizza la commutazione delle modalità di refrigerazione, riscaldamento, deumidificazione, sbrinamento e altre modalità del sistema attraverso l'interruttore del corpo valvola. La valvola di inversione a quattro vie è stata ampiamente utilizzata nel campo del condizionamento domestico e la sua applicazione nel sistema di climatizzazione a pompa di calore dei veicoli elettrici può rappresentare una buona soluzione al problema dell'inversione del refrigerante durante il raffreddamento e il riscaldamento del sistema. Questa soluzione di sistema ha meno parti, struttura semplice e costi inferiori. Tuttavia, la valvola di inversione a quattro vie presenta un processo di saldatura rame-alluminio difficile e si corrode facilmente. Alta e bassa pressione Sono presenti difetti come il trafilamento d'aria laterale, che influisce sulle prestazioni del sistema. I sistemi di climatizzazione a pompa di calore per autovetture utilizzano principalmente una soluzione a tre scambiatori di calore, uno scambiatore di calore esterno e due scambiatori di calore interni, e la commutazione della modalità viene eseguita tramite più elettrovalvole.
Un sistema di climatizzazione a pompa di calore che utilizza il refrigerante R134a può riscaldare rapidamente l'abitacolo quando la temperatura ambiente è superiore a 0 gradi . Tuttavia, quando si opera a una temperatura più bassa, a causa della diminuzione del flusso di massa del refrigerante, la capacità di assorbimento del calore di evaporazione risulta indebolita; contemporaneamente diminuisce la pressione di aspirazione. , il rapporto di pressione del compressore aumenta, con conseguente riduzione dell'efficienza e prestazioni attenuate del sistema. Gli studi hanno dimostrato che a una temperatura ambiente di -10 gradi, la capacità di riscaldamento del sistema di climatizzazione a pompa di calore che utilizza il refrigerante R134a si è gravemente attenuata al punto da non poter soddisfare la domanda di riscaldamento della cabina. A questo punto, è necessario utilizzare il riscaldatore elettrico PTC per riscaldare il refrigerante per soddisfare le esigenze di riscaldamento del sistema. Wang Ying et al. hanno utilizzato metodi sperimentali per confrontare le caratteristiche operative della valvola a quattro vie e dei tre sistemi di scambiatori di calore. I risultati della ricerca mostrano che il sistema a tre scambiatori di calore è più efficace nello sbrinamento. ､Presenta maggiori vantaggi nella deumidificazione e l'efficienza energetica del sistema con valvola a quattro vie è superiore del 7%~15% rispetto a quella del sistema a tre scambiatori di calore.
Climatizzatore a pompa di calore + recupero calore residuo + PTC
Il nostro Paese ha un territorio vastissimo e abbraccia un'ampia zona termica, quindi è necessario ampliare l'intervallo di temperature utilizzato dai condizionatori a pompa di calore. Il calore disperso di motori e batterie è una preziosa fonte di calore in inverno. Molti produttori e istituti di ricerca scientifica considerano il riciclaggio di questa parte di calore come fonte di calore ausiliaria per espandere la gamma di applicazioni dei condizionatori d'aria a pompa di calore.
Il sistema può realizzare funzioni quali il raffreddamento, il riscaldamento, lo sbrinamento, il disappannamento e la deumidificazione dell'abitacolo. Può anche riscaldare o raffreddare la batteria e il motore di azionamento. Inoltre, può anche recuperare il calore disperso dalla batteria e dal motore di azionamento. Il principio di funzionamento del sistema è il seguente: Le funzioni di raffreddamento, riscaldamento, deumidificazione, sbrinamento e disappannamento dell'abitacolo sono realizzate attraverso la combinazione di interruttori dell'elettrovalvola del circuito frigorifero; Al circuito frigorifero viene aggiunto un dispositivo di raffreddamento della batteria (Chiller) collegato in parallelo all'evaporatore. Quando la batteria o il driver Quando il motore ha bisogno di raffreddamento, il refrigerante scorre attraverso il refrigerante secondario del circuito secondario di raffreddamento del refrigeratore; quando la batteria o il motore di azionamento non hanno una grande necessità di dissipazione del calore, lo stato della valvola a tre vie può essere commutato per controllare il flusso del refrigerante secondario per trasferire il calore attraverso la bassa temperatura Il radiatore viene scaricato all'esterno il veicolo per raffreddare la batteria o il motore di trazione; quando la batteria necessita di riscaldamento, il PTC energizza il riscaldamento e realizza la funzione di riscaldamento attraverso la regolazione della valvola a tre vie lato refrigerante; quando la temperatura ambiente è bassa, la pompa di calore Quando il condizionatore d'aria non può essere utilizzato e la batteria o il motore di azionamento necessitano di dissipazione di calore, il refrigerante secondario assorbe il calore che deve essere dissipato sul lato della batteria o del motore di azionamento. Attraversa il refrigeratore attraverso la valvola a tre vie e scambia il calore verso il lato refrigerante per riscaldare l'abitacolo. L'intervallo di temperatura operativa del sistema viene aumentato e l'efficienza energetica del sistema viene migliorata.
