Традиційні кондиціонери з теплонасосом мають низьку ефективність нагріву та недостатню нагрівальну потужність у холодному середовищі, що обмежує сценарії застосування електромобілів. Тому було розроблено та застосовано низку методів покращення продуктивності кондиціонерів з теплонасосом в умовах низьких температур. Шляхом раціонального збільшення вторинного контуру теплообміну, одночасно охолоджуючи акумуляторну батарею та систему двигуна, залишкове тепло рециркулюється для покращення нагрівальної потужності електромобілів в умовах низьких температур. Експериментальні результати показують, що нагрівальна потужність кондиціонера з тепловим насосом та рекуперацією відпрацьованого тепла значно покращується порівняно з традиційним кондиціонером з тепловим насосом. Тепловий насос з рекуперацією відпрацьованого тепла з глибшим ступенем зв'язку кожної підсистеми теплового управління та система теплового управління транспортним засобом з вищим ступенем інтеграції використовуються в Tesla Model Y та Volkswagen ID4. Були застосовані моделі CROZZ та інші (як показано праворуч). Однак, коли температура навколишнього середовища нижча, а кількість рекуперації відпрацьованого тепла менша, рекуперація відпрацьованого тепла сама по собі не може задовольнити потреби в нагрівальній потужності в умовах низьких температур, і для компенсації дефіциту нагрівальної потужності у вищезазначених випадках все ще потрібні PTC-обігрівачі. Однак, з поступовим покращенням рівня інтеграції теплового менеджменту електромобіля, можна збільшити кількість рекуперації відпрацьованого тепла, розумно збільшуючи тепло, що генерується двигуном, тим самим збільшуючи теплову потужність та коефіцієнт перетворення тепла (COP) системи теплового насоса, а також уникаючи використання...Підігрівач охолоджувальної рідини PTC/Повітряний нагрівач PTC. Поки система терморегуляції ще більше зменшує коефіцієнт заповнюваності простору, вона задовольняє потреби електромобілів в опаленні в умовах низьких температур. Окрім рекуперації та утилізації відпрацьованого тепла від акумуляторів та систем двигуна, використання рециркуляційного повітря також є способом зменшення споживання енергії системою терморегуляції в умовах низьких температур. Результати досліджень показують, що в умовах низьких температур розумні заходи щодо використання рециркуляційного повітря можуть зменшити теплову потужність, необхідну для електромобілів, на 46%-62%, уникаючи запотівання та обмерзання вікон, а також можуть зменшити споживання енергії на опалення до 40%. Японська компанія Denso також розробила відповідну двошарову структуру рециркуляційного/свіжого повітря, яка може зменшити втрати тепла, спричинені вентиляцією, на 30%, запобігаючи запотіванню. На цьому етапі екологічна адаптація терморегуляції електромобілів в екстремальних умовах поступово покращується та розвивається в напрямку інтеграції та екологізації.
Для подальшого покращення ефективності терморегуляції акумулятора в умовах високої потужності та зменшення складності терморегуляції, сучасним технічним рішенням також є метод терморегуляції з прямим охолодженням та прямим нагріванням акумулятора, який безпосередньо посилає холодоагент в акумуляторний блок для теплообміну. Конфігурація терморегуляції прямого теплообміну між акумуляторним блоком та холодоагентом показана на рисунку праворуч. Технологія прямого охолодження може покращити ефективність теплообміну та швидкість теплообміну, досягти більш рівномірного розподілу температури всередині акумулятора, зменшити вторинний контур та збільшити рекуперацію відпрацьованого тепла системи, тим самим покращуючи ефективність терморегуляції акумулятора. Однак, через технологію прямого теплообміну між акумулятором та холодоагентом, охолодження та тепло необхідно збільшувати за рахунок роботи системи теплового насоса. З одного боку, терморегуляція акумулятора обмежена запуском та зупинкою системи кондиціонування повітря з тепловим насосом, що має певний вплив на продуктивність холодильного контуру. З одного боку, це також обмежує використання природних джерел охолодження в перехідні сезони, тому ця технологія все ще потребує подальших досліджень, удосконалення та оцінки застосування.
Прогрес досліджень ключових компонентів
Система терморегулювання електромобіля (ХВЧ) складається з кількох компонентів, включаючи головним чином електричні компресори, електронні клапани, теплообмінники, різні трубопроводи та резервуари для рідини. Серед них компресор, електронний клапан і теплообмінник є основними компонентами системи теплового насоса. Оскільки попит на легкі електромобілі продовжує зростати, а ступінь системної інтеграції продовжує поглиблюватися, компоненти терморегуляції електромобілів також розвиваються в напрямку легкості, інтеграції та модульності. Для покращення застосовності електромобілів в екстремальних умовах також розробляються та застосовуються компоненти, які можуть нормально працювати в екстремальних умовах та відповідати вимогам щодо продуктивності терморегуляції автомобіля.
Час публікації: 04 квітня 2023 р.
