Τα παραδοσιακά κλιματιστικά με αντλία θερμότητας έχουν χαμηλή θερμαντική απόδοση και ανεπαρκή θερμαντική ισχύ σε ψυχρό περιβάλλον, γεγονός που περιορίζει τα σενάρια εφαρμογής των ηλεκτρικών οχημάτων. Ως εκ τούτου, έχει αναπτυχθεί και εφαρμοστεί μια σειρά μεθόδων για τη βελτίωση της απόδοσης των κλιματιστικών με αντλία θερμότητας σε συνθήκες χαμηλής θερμοκρασίας. Αυξάνοντας ορθολογικά το δευτερεύον κύκλωμα ανταλλαγής θερμότητας, ενώ ψύχεται η μπαταρία και το σύστημα κινητήρα, η υπόλοιπη θερμότητα ανακυκλώνεται για να βελτιωθεί η θερμαντική ισχύς των ηλεκτρικών οχημάτων σε συνθήκες χαμηλής θερμοκρασίας. Τα πειραματικά αποτελέσματα δείχνουν ότι η θερμαντική ισχύς του κλιματιστικού με αντλία θερμότητας ανάκτησης θερμότητας βελτιώνεται σημαντικά σε σύγκριση με το παραδοσιακό κλιματιστικό με αντλία θερμότητας. Η αντλία θερμότητας ανάκτησης θερμότητας με βαθύτερο βαθμό σύζευξης κάθε υποσυστήματος θερμικής διαχείρισης και το σύστημα θερμικής διαχείρισης του οχήματος με υψηλότερο βαθμό ενσωμάτωσης χρησιμοποιούνται στα Tesla Model Y και Volkswagen ID4. Έχουν εφαρμοστεί μοντέλα CROZZ και άλλα (όπως φαίνεται στα δεξιά). Ωστόσο, όταν η θερμοκρασία περιβάλλοντος είναι χαμηλότερη και η ποσότητα ανάκτησης θερμότητας είναι μικρότερη, η ανάκτηση θερμότητας από μόνη της δεν μπορεί να καλύψει τη ζήτηση για θερμαντική ισχύ σε περιβάλλοντα χαμηλής θερμοκρασίας και οι θερμαντήρες PTC εξακολουθούν να απαιτούνται για να αντισταθμιστεί η έλλειψη θερμαντικής ισχύος στις παραπάνω περιπτώσεις. Ωστόσο, με τη σταδιακή βελτίωση του επιπέδου ολοκλήρωσης της θερμικής διαχείρισης του ηλεκτρικού οχήματος, είναι δυνατό να αυξηθεί η ποσότητα ανάκτησης απορριπτόμενης θερμότητας αυξάνοντας εύλογα τη θερμότητα που παράγεται από τον κινητήρα, αυξάνοντας έτσι την θερμαντική ικανότητα και τον συντελεστή απόδοσης (COP) του συστήματος αντλίας θερμότητας, και αποφεύγοντας τη χρήση...Θερμαντήρας ψυκτικού PTC/Θερμαντήρας αέρα PTCΕνώ μειώνει περαιτέρω το ποσοστό πληρότητας χώρου του συστήματος θερμικής διαχείρισης, καλύπτει τις ανάγκες θέρμανσης των ηλεκτρικών οχημάτων σε περιβάλλον χαμηλής θερμοκρασίας. Εκτός από την ανάκτηση και αξιοποίηση της απορριπτόμενης θερμότητας από τις μπαταρίες και τα συστήματα κινητήρων, η αξιοποίηση του αέρα επιστροφής είναι επίσης ένας τρόπος για τη μείωση της κατανάλωσης ενέργειας του συστήματος θερμικής διαχείρισης σε συνθήκες χαμηλής θερμοκρασίας. Τα αποτελέσματα της έρευνας δείχνουν ότι σε περιβάλλον χαμηλής θερμοκρασίας, εύλογα μέτρα αξιοποίησης του αέρα επιστροφής μπορούν να μειώσουν την απαιτούμενη θερμαντική ισχύ από τα ηλεκτρικά οχήματα κατά 46% έως 62%, αποφεύγοντας παράλληλα το θάμπωμα και το πάγωμα των παραθύρων, και μπορούν να μειώσουν την κατανάλωση ενέργειας θέρμανσης έως και 40%. Η Denso Japan έχει επίσης αναπτύξει μια αντίστοιχη δομή διπλής στρώσης αέρα επιστροφής/φρέσκου αέρα, η οποία μπορεί να μειώσει την απώλεια θερμότητας που προκαλείται από τον αερισμό κατά 30%, αποτρέποντας παράλληλα το θάμπωμα. Σε αυτό το στάδιο, η περιβαλλοντική προσαρμοστικότητα της θερμικής διαχείρισης των ηλεκτρικών οχημάτων υπό ακραίες συνθήκες βελτιώνεται σταδιακά και εξελίσσεται προς την κατεύθυνση της ολοκλήρωσης και της οικολογικής οικοδόμησης.
Προκειμένου να βελτιωθεί περαιτέρω η απόδοση της θερμικής διαχείρισης της μπαταρίας υπό συνθήκες υψηλής ισχύος και να μειωθεί η πολυπλοκότητα της θερμικής διαχείρισης, η μέθοδος ελέγχου της θερμοκρασίας της μπαταρίας άμεσης ψύξης και άμεσης θέρμανσης που στέλνει απευθείας το ψυκτικό μέσο στην μπαταρία για ανταλλαγή θερμότητας αποτελεί επίσης μια τρέχουσα τεχνική λύση. Η διαμόρφωση θερμικής διαχείρισης της άμεσης ανταλλαγής θερμότητας μεταξύ της μπαταρίας και του ψυκτικού μέσου φαίνεται στο σχήμα στα δεξιά. Η τεχνολογία άμεσης ψύξης μπορεί να βελτιώσει την απόδοση της ανταλλαγής θερμότητας και τον ρυθμό ανταλλαγής θερμότητας, να επιτύχει μια πιο ομοιόμορφη κατανομή θερμοκρασίας στο εσωτερικό της μπαταρίας, να μειώσει τον δευτερεύοντα βρόχο και να αυξήσει την ανάκτηση της απορριπτόμενης θερμότητας του συστήματος, βελτιώνοντας έτσι την απόδοση ελέγχου θερμοκρασίας της μπαταρίας. Ωστόσο, λόγω της τεχνολογίας άμεσης ανταλλαγής θερμότητας μεταξύ της μπαταρίας και του ψυκτικού μέσου, η ψύξη και η θέρμανση πρέπει να αυξηθούν μέσω της λειτουργίας του συστήματος αντλίας θερμότητας. Αφενός, ο έλεγχος της θερμοκρασίας της μπαταρίας περιορίζεται από την έναρξη και τη διακοπή του συστήματος κλιματισμού της αντλίας θερμότητας, γεγονός που έχει κάποια επίδραση στην απόδοση του βρόχου ψυκτικού μέσου. Αφετέρου, περιορίζει επίσης τη χρήση φυσικών πηγών ψύξης σε μεταβατικές εποχές, επομένως αυτή η τεχνολογία χρειάζεται περαιτέρω έρευνα, βελτίωση και αξιολόγηση εφαρμογών.
Πρόοδος Έρευνας Βασικών Στοιχείων
Το σύστημα θερμικής διαχείρισης ηλεκτρικών οχημάτων (HVCH) αποτελείται από πολλαπλά εξαρτήματα, όπως κυρίως ηλεκτρικούς συμπιεστές, ηλεκτρονικές βαλβίδες, εναλλάκτες θερμότητας, διάφορους αγωγούς και δεξαμενές υγρών. Μεταξύ αυτών, ο συμπιεστής, η ηλεκτρονική βαλβίδα και ο εναλλάκτης θερμότητας είναι τα βασικά εξαρτήματα του συστήματος αντλίας θερμότητας. Καθώς η ζήτηση για ελαφριά ηλεκτρικά οχήματα συνεχίζει να αυξάνεται και ο βαθμός ολοκλήρωσης του συστήματος συνεχίζει να εμβαθύνει, τα εξαρτήματα θερμικής διαχείρισης των ηλεκτρικών οχημάτων εξελίσσονται επίσης προς την κατεύθυνση του ελαφρού, ολοκληρωμένου και αρθρωτού σχεδιασμού. Προκειμένου να βελτιωθεί η εφαρμογή των ηλεκτρικών οχημάτων υπό ακραίες συνθήκες, αναπτύσσονται και εφαρμόζονται ανάλογα εξαρτήματα που μπορούν να λειτουργούν κανονικά υπό ακραίες συνθήκες και να πληρούν τις απαιτήσεις απόδοσης θερμικής διαχείρισης των αυτοκινήτων.
Ώρα δημοσίευσης: 04 Απριλίου 2023
