Istraživački napredak upravljanja toplinom električnih vozila
Tehnologija sistemske integracije
1. Uvod u sistem upravljanja toplotom
Sistem upravljanja toplinom električnih vozila evoluirao je iz sistema upravljanja toplinom tradicionalnih vozila na gorivo, a konfiguracija sistema se također postepeno razvijala od relativne nezavisnosti svake termalne petlje upravljanja u smjeru integracije. Budući da nema otpadne topline motora za korištenje, potrebna je dodatna oprema za obezbjeđivanje izvora topline za grijanje putničkog prostora. Trenutno, najčešće korišteni načini grijanja za električna vozila uključuju grijanje električnim grijačima s pozitivnim temperaturnim koeficijentom (PTC) i grijanje klima uređaja toplinskom pumpom.
1.1 Klima uređaj sa jednim hlađenjem + PTC
Otpor termistora u PTC električnom grijaču će se povećavati kako temperatura raste, što rezultira smanjenjem snage grijanja, tako da PTC termistor ima konstantne temperaturne karakteristike. Zbog jednostavnog sastava i niske cijene PTC sistema grijanja, većina ranih električnih vozila koristila je klima uređaj s jednim hlađenjem i grijanje PTC električnog grijača kako bi se zadovoljile potrebe za hlađenjem i grijanjem putničkog prostora. Slika 1 je sistemski dijagram jednog rashladnog klima uređaja + PTC. Za vrijeme ljetnog hlađenja, isparivač smješten u zračnom kanalu služi za apsorpciju topline u svrhu hlađenja. Postoje dvije mogućnosti grijanja. Jedan je postavljanje PTC-a direktno u zračni kanal kutije za klimatizaciju kao što je prikazano na slici 1(a). Kada postoji potreba za grijanjem, PTC se uključuje i zrak iz zagrijanog zračnog kanala prolazi u putnički prostor; drugi je Kao što je prikazano na slici 1(b), vodeni PTC zagrijava rashladno sredstvo, a rashladno sredstvo teče u jezgro toplog zraka smješteno u zračnom kanalu, indirektno zagrijavajući zrak u zračnom kanalu kako bi zadovoljio potrebe za grijanjem.
1.2 Toplotna pumpa klima uređaj + PTC
Budući da PTC koristi električno grijanje i efikasnost grijanja je manja od 1, ovaj način grijanja može smanjiti domet krstarenja električnih vozila za 50%. Teoretska efikasnost toplotnih pumpi je veća od 1, a korišćenje toplotnih pumpi umesto PTC grejanja postalo je trend razvoja.
Toplotna pumpa klima uređaj + PTC sistem koji koristi elektromagnetni četverosmjerni reverzni ventil i tri izmjenjivača topline. Sistem klimatizacije toplotne pumpe ostvaruje prebacivanje sistema za hlađenje, grejanje, odvlaživanje, odmrzavanje i druge režime preko prekidača kućišta ventila. Četvorosmjerni reverzni ventil se široko koristi u oblasti klimatizacije u domaćinstvu. Njegova primjena u sistemu za klimatizaciju toplinske pumpe električnih vozila može dobro riješiti problem povrata rashladnog sredstva tokom hlađenja i grijanja sistema, kao što je prikazano na slici 2(a). Ovo sistemsko rješenje ima manje dijelova, jednostavnu strukturu i nisku cijenu. Međutim, četverosmjerni reverzni ventil ima nedostatke kao što je proces zavarivanja bakra i aluminija težak i lako se korodira. Na strani visokog i niskog pritiska postoji gas koji se ispušta, što utiče na performanse sistema. Sistemi klimatizacije sa toplotnom pumpom za putnička vozila uglavnom koriste rešenje sa tri izmenjivača toplote sa jednim spoljnim izmenjivačem toplote i dva unutrašnja izmenjivača toplote, a prebacivanje režima se vrši preko više elektromagnetnih ventila, kao što je prikazano na slici 2(b).
1.3 Klima uređaj toplinske pumpe + povrat otpadne topline + PTC
Naša zemlja ima ogromnu teritoriju i veliku temperaturnu zonu širom nje, pa je neophodno proširiti temperaturni opseg klima uređaja sa toplotnom pumpom. Otpadna toplota iz motora i baterija je vrijedan izvor topline zimi. Mnogi proizvođači i naučno-istraživačke institucije razmatraju povrat ove topline kao pomoćni izvor topline kako bi proširili opseg upotrebe klima uređaja s toplotnom pumpom.
Slika 3 je dijagram sistema upravljanja toplinom električnog vozila koji koristi klima uređaj toplinske pumpe + povrat otpadne topline + PTC. Ovaj sistem može realizovati funkcije kao što su hlađenje putničke kabine, grijanje, odmrzavanje, odmagljivanje i odvlaživanje, a također može grijati ili hladiti bateriju i pogonski motor. Osim toga, može se postići povrat otpadne topline iz baterija i pogonskih motora. Princip rada ovog sistema je sledeći: funkcije hlađenja, grejanja, odvlaživanja, odmrzavanja i odmagljivanja putničkog prostora se realizuju preko kombinacije prekidača elektromagnetnog ventila kruga rashladnog sredstva; hladnjak baterije (Chiller) povezan paralelno sa isparivačem se dodaje u krug rashladnog sredstva. ), kada baterija ili pogonski motor imaju zahtjeve za hlađenjem, rashladno sredstvo teče kroz rashladni uređaj kako bi ohladilo sekundarno rashladno sredstvo u sekundarnom krugu; kada baterija ili pogonski motor nemaju veliku potrebu za odvođenjem topline, stanje trosmjernog ventila može se prebaciti na kontrolu sekundarnog rashladnog sredstva. Smjer protoka, toplina se ispušta na vanjski dio vozila kroz niskotemperaturni radijator kako bi se ohladila baterija ili pogonski motor; kada bateriji treba grijanje, PTC pokreće grijanje i ostvaruje funkciju grijanja kroz podešavanje trosmjernog ventila na strani rashladnog sredstva; kada je okolina Kada je temperatura niska, klima uređaj toplinske pumpe se ne može koristiti i baterija ili pogonski motor treba da odvode toplinu, sekundarno rashladno sredstvo apsorbira toplinu koju treba raspršiti na strani baterije ili pogonskog motora, teče kroz tri -putni ventil kroz rashladni uređaj i razmjenjuje toplinu na stranu rashladnog sredstva. Grejanje putničkog prostora proširuje opseg radne temperature sistema i poboljšava energetsku efikasnost sistema.
