Tradičné klimatizácie s tepelnými čerpadlami majú nízku účinnosť vykurovania a nedostatočný vykurovací výkon v chladnom prostredí, čo obmedzuje scenáre použitia elektrických vozidiel. Preto bola vyvinutá a aplikovaná séria metód na zlepšenie výkonu klimatizácií s tepelnými čerpadlami pri nízkych teplotách. Racionálnym zvýšením sekundárneho okruhu výmeny tepla pri chladení batérie a motorového systému sa zostávajúce teplo recykluje, aby sa zlepšil vykurovací výkon elektrických vozidiel pri nízkych teplotách. Experimentálne výsledky ukazujú, že vykurovací výkon klimatizácie s tepelným čerpadlom s rekuperáciou odpadového tepla je v porovnaní s tradičnou klimatizáciou s tepelným čerpadlom výrazne zlepšený. Tepelné čerpadlo s rekuperáciou odpadového tepla s hlbším stupňom prepojenia každého subsystému tepelného riadenia a systém tepelného riadenia vozidla s vyšším stupňom integrácie sa používajú v modeloch Tesla Model Y a Volkswagen ID4. Použili sa aj modely CROZZ a ďalšie (ako je znázornené vpravo). Avšak, keď je okolitá teplota nižšia a množstvo rekuperácie odpadového tepla je menšie, samotné rekuperovanie odpadového tepla nemôže uspokojiť dopyt po vykurovacom výkone v prostredí s nízkou teplotou a na kompenzáciu nedostatku vykurovacieho výkonu vo vyššie uvedených prípadoch sú stále potrebné ohrievače PTC. S postupným zlepšovaním úrovne integrácie tepelného manažmentu elektrického vozidla je však možné zvýšiť množstvo spätného získavania odpadového tepla primeraným zvýšením tepla generovaného motorom, čím sa zvýši vykurovací výkon a COP systému tepelného čerpadla a zabráni sa použitiu...Ohrievač chladiacej kvapaliny PTC/PTC ohrievač vzduchu. Okrem ďalšieho znižovania miery obsadenosti priestoru systémom tepelného manažmentu spĺňa požiadavky na vykurovanie elektrických vozidiel v prostredí s nízkou teplotou. Okrem spätného získavania a využitia odpadového tepla z batérií a motorových systémov je využitie spätného vzduchu tiež spôsobom, ako znížiť spotrebu energie systému tepelného manažmentu v podmienkach s nízkou teplotou. Výsledky výskumu ukazujú, že v prostredí s nízkou teplotou môžu rozumné opatrenia na využitie spätného vzduchu znížiť vykurovací výkon potrebný pre elektrické vozidlá o 46 % až 62 %, pričom sa zabráni zahmlievaniu a námraze okien a spotreba vykurovacej energie sa môže znížiť až o 40 %. . Spoločnosť Denso Japan tiež vyvinula zodpovedajúcu dvojvrstvovú štruktúru spätného/čerstvého vzduchu, ktorá môže znížiť tepelné straty spôsobené vetraním o 30 % a zároveň zabrániť zahmlievaniu. V tejto fáze sa postupne zlepšuje environmentálna prispôsobivosť tepelného manažmentu elektrických vozidiel v extrémnych podmienkach a vyvíja sa smerom k integrácii a ekologizácii.
Aby sa ďalej zlepšila účinnosť tepelného riadenia batérie za podmienok vysokého výkonu a znížila sa zložitosť tepelného riadenia, súčasným technickým riešením je aj metóda priameho chladenia a priameho ohrevu batérie, ktorá priamo posiela chladivo do batériového bloku na výmenu tepla. Konfigurácia tepelného riadenia priamej výmeny tepla medzi batériovým blokom a chladivom je znázornená na obrázku vpravo. Technológia priameho chladenia môže zlepšiť účinnosť výmeny tepla a rýchlosť výmeny tepla, dosiahnuť rovnomernejšie rozloženie teploty vo vnútri batérie, znížiť sekundárny okruh a zvýšiť rekuperáciu odpadového tepla systému, čím sa zlepší výkon regulácie teploty batérie. Avšak kvôli technológii priamej výmeny tepla medzi batériou a chladivom je potrebné zvýšiť chladenie a teplo prostredníctvom práce systému tepelného čerpadla. Na jednej strane je regulácia teploty batérie obmedzená spustením a zastavením klimatizačného systému tepelného čerpadla, čo má určitý vplyv na výkon chladiaceho okruhu. Na jednej strane to tiež obmedzuje používanie prírodných zdrojov chladenia v prechodných obdobiach, takže táto technológia si stále vyžaduje ďalší výskum, vylepšenie a hodnotenie aplikácií.
Pokrok vo výskume kľúčových komponentov
Systém tepelného manažmentu elektrického vozidla (HVCH) pozostáva z viacerých komponentov, medzi ktoré patria najmä elektrické kompresory, elektronické ventily, výmenníky tepla, rôzne potrubia a zásobníky kvapalín. Medzi nimi sú kompresor, elektronický ventil a výmenník tepla základnými komponentmi systému tepelného čerpadla. S rastúcim dopytom po ľahkých elektrických vozidlách a prehlbovaním stupňa integrácie systému sa vyvíjajú aj komponenty tepelného manažmentu elektrických vozidiel smerom k ľahkým, integrovaným a modulárnym komponentom. S cieľom zlepšiť použiteľnosť elektrických vozidiel v extrémnych podmienkach sa vyvíjajú a aplikujú aj komponenty, ktoré dokážu v extrémnych podmienkach normálne fungovať a spĺňať požiadavky na výkon tepelného manažmentu automobilov.
Čas uverejnenia: 4. apríla 2023
