Tradycyjne klimatyzatory z pompą ciepła charakteryzują się niską sprawnością grzewczą i niewystarczającą mocą grzewczą w niskich temperaturach, co ogranicza możliwości ich zastosowania w pojazdach elektrycznych. W związku z tym opracowano i wdrożono szereg metod poprawy wydajności klimatyzatorów z pompą ciepła w niskich temperaturach. Poprzez racjonalne zwiększenie wtórnego obiegu wymiany ciepła, przy jednoczesnym chłodzeniu akumulatora i układu silnika, pozostałe ciepło jest odzyskiwane, co poprawia wydajność grzewczą pojazdów elektrycznych w niskich temperaturach. Wyniki eksperymentów pokazują, że wydajność grzewcza klimatyzatora z pompą ciepła z odzyskiem ciepła jest znacznie lepsza w porównaniu z tradycyjnym klimatyzatorem z pompą ciepła. Pompa ciepła z odzyskiem ciepła z głębszym stopniem sprzężenia każdego podsystemu zarządzania ciepłem oraz system zarządzania ciepłem pojazdu o wyższym stopniu integracji są stosowane w modelach Tesla Model Y i Volkswagen ID4. Zastosowano również CROZZ i inne modele (jak pokazano po prawej stronie). Jednak w niższych temperaturach otoczenia i mniejszym odzysku ciepła odpadowego, sam odzysk ciepła odpadowego nie jest w stanie zaspokoić zapotrzebowania na moc grzewczą w niskich temperaturach, a w powyższych przypadkach nadal konieczne jest stosowanie grzałek PTC, aby zrekompensować niedobór mocy grzewczej. Jednak wraz ze stopniową poprawą poziomu integracji zarządzania ciepłem pojazdu elektrycznego możliwe jest zwiększenie ilości odzyskiwanego ciepła odpadowego poprzez rozsądne zwiększenie ciepła wytwarzanego przez silnik, zwiększając w ten sposób moc grzewczą i współczynnik COP układu pompy ciepła oraz unikając stosowaniaPodgrzewacz płynu chłodzącego PTC/Podgrzewacz powietrza PTCJednocześnie, zmniejszając stopień zajętości przestrzeni, system zarządzania termicznego zaspokaja zapotrzebowanie na ciepło pojazdów elektrycznych w środowisku o niskiej temperaturze. Oprócz odzysku i wykorzystania ciepła odpadowego z akumulatorów i układów napędowych, wykorzystanie powietrza powrotnego jest również sposobem na zmniejszenie zużycia energii przez system zarządzania termicznego w warunkach niskiej temperatury. Wyniki badań pokazują, że w środowisku o niskiej temperaturze, rozsądne środki wykorzystania powietrza powrotnego mogą zmniejszyć moc grzewczą potrzebną pojazdom elektrycznym o 46% do 62%, zapobiegając jednocześnie zaparowywaniu i oszronieniu szyb, a także mogą zmniejszyć zużycie energii grzewczej nawet o 40%. Firma Denso Japan opracowała również odpowiednią dwuwarstwową strukturę powietrza powrotnego/świeżego, która może zmniejszyć straty ciepła spowodowane wentylacją o 30%, zapobiegając jednocześnie zaparowywaniu. Na tym etapie, adaptacja środowiskowa systemu zarządzania termicznego pojazdów elektrycznych w ekstremalnych warunkach stopniowo się poprawia, a system ten rozwija się w kierunku integracji i ekologizacji.
Aby jeszcze bardziej poprawić efektywność zarządzania temperaturą akumulatora w warunkach dużej mocy i uprościć proces zarządzania temperaturą, obecnie stosowanym rozwiązaniem technicznym jest metoda kontroli temperatury akumulatora z bezpośrednim chłodzeniem i ogrzewaniem, która polega na bezpośrednim przesyłaniu czynnika chłodniczego do akumulatora w celu wymiany ciepła. Konfiguracja zarządzania temperaturą w systemie bezpośredniej wymiany ciepła między akumulatorem a czynnikiem chłodniczym jest przedstawiona na rysunku po prawej stronie. Technologia bezpośredniego chłodzenia może poprawić efektywność i szybkość wymiany ciepła, uzyskać bardziej równomierny rozkład temperatury wewnątrz akumulatora, zmniejszyć obieg wtórny i zwiększyć odzysk ciepła odpadowego, poprawiając tym samym wydajność kontroli temperatury akumulatora. Jednak ze względu na technologię bezpośredniej wymiany ciepła między akumulatorem a czynnikiem chłodniczym, chłodzenie i ogrzewanie muszą być zwiększone poprzez pracę układu pompy ciepła. Z jednej strony, regulacja temperatury akumulatora jest ograniczona przez uruchamianie i zatrzymywanie układu klimatyzacji z pompą ciepła, co ma pewien wpływ na wydajność obiegu czynnika chłodniczego. Z jednej strony ogranicza to również wykorzystanie naturalnych źródeł chłodzenia w okresach przejściowych, co oznacza, że technologia ta wymaga dalszych badań, udoskonaleń i oceny możliwości zastosowania.
Postęp badań kluczowych komponentów
System zarządzania temperaturą pojazdu elektrycznego(HVCH) składa się z wielu komponentów, w tym głównie sprężarek elektrycznych, zaworów elektronicznych, wymienników ciepła, różnego rodzaju rurociągów i zbiorników cieczy. Sprężarka, zawór elektroniczny i wymiennik ciepła stanowią główne elementy systemu pompy ciepła. Wraz ze wzrostem zapotrzebowania na lekkie pojazdy elektryczne i pogłębiającym się stopniem integracji systemów, komponenty zarządzania temperaturą pojazdów elektrycznych również ewoluują w kierunku lekkości, integracji i modułowości. Aby poprawić przydatność pojazdów elektrycznych w ekstremalnych warunkach, opracowywane i odpowiednio stosowane są również komponenty, które mogą normalnie pracować w ekstremalnych warunkach i spełniać wymagania dotyczące wydajności zarządzania temperaturą w motoryzacji.
Czas publikacji: 04-04-2023
