Τα παραδοσιακά κλιματιστικά αντλίας θερμότητας έχουν χαμηλή απόδοση θέρμανσης και ανεπαρκή θερμαντική ικανότητα στο κρύο 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 αντλιών θερμότητας σε συνθήκες χαμηλής θερμοκρασίας.Αυξάνοντας ορθολογικά το δευτερεύον κύκλωμα ανταλλαγής θερμότητας, ενώ ψύχεται η μπαταρία ισχύος και το σύστημα κινητήρα, η υπόλοιπη θερμότητα ανακυκλώνεται για να βελτιωθεί η ικανότητα θέρμανσης των ηλεκτρικών οχημάτων σε συνθήκες χαμηλής θερμοκρασίας.Τα πειραματικά αποτελέσματα δείχνουν ότι η ικανότητα θέρμανσης του κλιματιστικού αντλίας θερμότητας ανάκτησης απορριμμάτων θερμότητας είναι σημαντικά βελτιωμένη σε σύγκριση με το παραδοσιακό κλιματιστικό αντλίας θερμότητας.Η αντλία θερμότητας ανάκτησης απορριπτόμενης θερμότητας με βαθύτερο βαθμό ζεύξης κάθε υποσυστήματος θερμικής διαχείρισης και το σύστημα διαχείρισης θερμότητας οχήματος με υψηλότερο βαθμό ενοποίησης χρησιμοποιούνται στο Tesla Model Y και στο Volkswagen ID4.Το CROZZ και άλλα μοντέλα έχουν εφαρμοστεί (όπως φαίνεται στα δεξιά).Ωστόσο, όταν η θερμοκρασία περιβάλλοντος είναι χαμηλότερη και η ποσότητα της απορριπτόμενης θερμότητας ανάκτησης είναι μικρότερη, η ανάκτηση απορριπτόμενης θερμότητας από μόνη της δεν μπορεί να καλύψει τη ζήτηση για θερμαντική ικανότητα σε περιβάλλοντα χαμηλής θερμοκρασίας, και οι θερμαντήρες PTC εξακολουθούν να χρειάζονται για να καλύψουν την έλλειψη ικανότητας θέρμανσης στις παραπάνω περιπτώσεις.Ωστόσο, με τη σταδιακή βελτίωση του επιπέδου ολοκλήρωσης θερμικής διαχείρισης του ηλεκτρικού οχήματος, είναι δυνατό να αυξηθεί η ποσότητα της ανάκτησης απορριπτόμενης θερμότητας αυξάνοντας εύλογα τη θερμότητα που παράγεται από τον κινητήρα, αυξάνοντας έτσι την ικανότητα θέρμανσης και το COP του συστήματος αντλίας θερμότητας και αποφεύγοντας τη χρήση τουΨυκτικό θερμαντήρα PTC/Αερόθερμο PTC.Ενώ μειώνει περαιτέρω το ποσοστό πληρότητας χώρου του συστήματος θερμικής διαχείρισης, ικανοποιεί τη ζήτηση θέρμανσης των ηλεκτρικών οχημάτων σε περιβάλλον χαμηλής θερμοκρασίας.Εκτός από την ανάκτηση και τη χρήση της απορριπτόμενης θερμότητας από μπαταρίες και συστήματα κινητήρα, η χρήση του αέρα επιστροφής είναι επίσης ένας τρόπος μείωσης της κατανάλωσης ενέργειας του συστήματος θερμικής διαχείρισης σε συνθήκες χαμηλής θερμοκρασίας.Τα αποτελέσματα της έρευνας δείχνουν ότι σε περιβάλλον χαμηλής θερμοκρασίας, τα εύλογα μέτρα χρήσης του αέρα επιστροφής μπορούν να μειώσουν την ικανότητα θέρμανσης που απαιτείται από τα ηλεκτρικά οχήματα κατά 46% έως 62% αποφεύγοντας 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 επιστροφής αέρα/φρέσκου αέρα, η οποία μπορεί να μειώσει την απώλεια θερμότητας που προκαλείται από τον αερισμό κατά 30%, ενώ αποτρέπει την ομίχλη.Σε αυτό το στάδιο, η περιβαλλοντική προσαρμοστικότητα της θερμικής διαχείρισης ηλεκτρικών οχημάτων υπό ακραίες συνθήκες βελτιώνεται σταδιακά και αναπτύσσεται προς την κατεύθυνση της ολοκλήρωσης και του πρασίνου.
Προκειμένου να βελτιωθεί περαιτέρω η απόδοση θερμικής διαχείρισης της μπαταρίας σε συνθήκες υψηλής ισχύος και να μειωθεί η πολυπλοκότητα της θερμικής διαχείρισης, η μέθοδος ελέγχου θερμοκρασίας της μπαταρίας άμεσης ψύξης και θέρμανσης που στέλνει απευθείας το ψυκτικό μέσο στη μπαταρία για ανταλλαγή θερμότητας είναι επίσης τρέχουσα τεχνική λύση.Η διαμόρφωση θερμικής διαχείρισης της άμεσης ανταλλαγής θερμότητας μεταξύ της μπαταρίας και του ψυκτικού φαίνεται στο σχήμα στα δεξιά.Η τεχνολογία άμεσης ψύξης μπορεί να βελτιώσει την απόδοση ανταλλαγής θερμότητας και τον ρυθμό ανταλλαγής θερμότητας, να επιτύχει πιο ομοιόμορφη κατανομή θερμοκρασίας μέσα στην μπαταρία, να μειώσει τον δευτερεύοντα βρόχο και να αυξήσει την ανάκτηση απορριμμάτων 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 θερμότητα πρέπει να αυξηθούν μέσω της εργασίας του συστήματος αντλίας θερμότητας.Από τη μία πλευρά, ο έλεγχος θερμοκρασίας της μπαταρίας περιορίζεται από την εκκίνηση και τη διακοπή του συστήματος κλιματισμού της αντλίας θερμότητας, το οποίο έχει κάποιο αντίκτυπο στην απόδοση του βρόχου ψυκτικού.Από τη μία πλευρά, περιορίζει επίσης τη χρήση φυσικών πηγών ψύξης σε μεταβατικές εποχές, επομένως αυτή η τεχνολογία χρειάζεται ακόμη περαιτέρω έρευνα, βελτίωση και αξιολόγηση εφαρμογής.
Ερευνητική Πρόοδος Βασικών Συστατικών
Το σύστημα θερμικής διαχείρισης ηλεκτρικών οχημάτων (HVCH) αποτελείται από πολλαπλά εξαρτήματα, 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 στοιχεία του συστήματος αντλίας θερμότητας.Καθώς η ζήτηση για ελαφριά ηλεκτρικά οχήματα συνεχίζει να αυξάνεται και ο βαθμός ολοκλήρωσης του συστήματος συνεχίζει να βαθαίνει, τα στοιχεία θερμικής διαχείρισης των ηλεκτρικών οχημάτων αναπτύσσονται επίσης προς την κατεύθυνση του ελαφρού βάρους, της ολοκληρωμένης και σπονδυλωτής.Προκειμένου να βελτιωθεί η δυνατότητα εφαρμογής των ηλεκτρικών οχημάτων σε ακραίες συνθήκες, αναπτύσσονται και εφαρμόζονται επίσης εξαρτήματα που μπορούν να λειτουργήσουν κανονικά υπό ακραίες συνθήκες και να πληρούν τις απαιτήσεις απόδοσης θερμικής διαχείρισης αυτοκινήτου.
Ώρα δημοσίευσης: Απρ-04-2023
