Sähköajoneuvojen lämmönhallinnan tutkimuksen edistyminen
Järjestelmän integrointitekniikka
1. Johdatus lämmönhallintajärjestelmään
Sähköajoneuvojen lämmönhallintajärjestelmä on kehittynyt perinteisten polttoaineiden ajoneuvojen lämmönhallintajärjestelmästä, ja myös järjestelmän konfiguraatio on vähitellen kehittynyt kunkin lämmönhallintasilmukan suhteellisesta riippumattomuudesta integroinnin suuntaan. Koska moottorissa ei ole hyödynnettävää hukkalämpöä, matkustamon lämmityksen lämmönlähteeksi tarvitaan lisälaitteita. Tällä hetkellä yleisesti käytettyjä sähköajoneuvojen lämmitysmenetelmiä ovat positiivinen lämpötilakerroin (PTC) sähkölämmittimen lämmitys ja lämpöpumppuilmastointilämmitys.
1.1 Yhden jäähdytyksen ilmastointilaite + PTC
PTC-sähkölämmittimen termistorin resistanssi kasvaa lämpötilan noustessa, mikä johtaa lämmitystehon laskuun, joten PTC-termistorin lämpötilaominaisuudet ovat vakiot. PTC-lämmitysjärjestelmän yksinkertaisen koostumuksen ja alhaisen hinnan vuoksi useimmat varhaiset sähköajoneuvot käyttivät yksijäähdytteistä ilmastointijäähdytystä ja PTC-sähkölämmitintä matkustamon jäähdytys- ja lämmitystarpeiden saavuttamiseksi. Kuva 1 on järjestelmäkaavio yhdestä jäähdytysilmastointilaitteesta + PTC. Kesäjäähdytyksen aikana ilmakanavaan sijoitetun höyrystimen avulla imetään lämpöä jäähdytyksen tarkoituksen saavuttamiseksi. Lämmitysvaihtoehtoja on kaksi. Yksi on järjestää PTC suoraan ilmastointikotelon ilmakanavaan kuvan 1(a) mukaisesti. Kun lämmitystarve on, PTC kytkeytyy päälle ja lämmitetyn ilmakanavan ilma johdetaan matkustamoon; toinen on Kuten kuvasta 1(b), vesi-PTC lämmittää kylmäaineen ja kylmäaine virtaa ilmakanavaan järjestettyyn lämpimään ilmaan lämmittäen epäsuorasti ilmaa ilmakanavassa lämmitystarpeen tyydyttämiseksi.
1.2 Ilmastointilaite lämpöpumppu + PTC
Koska PTC käyttää sähkölämmitystä ja lämmitysteho on alle 1, tämä lämmitysmenetelmä voi vähentää sähköajoneuvojen ajomatkaa 50 %. Lämpöpumppujen teoreettinen hyötysuhde on suurempi kuin 1, ja lämpöpumppujen käyttö PTC-lämmityksen sijaan on noussut kehitystrendiksi.
Lämpöpumppu-ilmastointi + PTC-järjestelmä, jossa sähkömagneettinen nelitievaihtoventtiili ja kolme lämmönvaihdinta. Lämpöpumppu-ilmastointijärjestelmä toteuttaa järjestelmän jäähdytyksen, lämmityksen, kosteudenpoiston, sulatuksen ja muiden tilojen kytkemisen venttiilirungon kytkimen kautta. Nelitievaihtoventtiiliä on käytetty laajalti kotitalouksien ilmastoinnin alalla. Sen käyttö sähköajoneuvojen lämpöpumppu-ilmastointijärjestelmissä voi hyvin ratkaista kylmäaineen vaihtumisongelman järjestelmän jäähdytyksen ja lämmityksen aikana, kuten kuvassa 2(a) näkyy. Tässä järjestelmäratkaisussa on vähemmän osia, yksinkertainen rakenne ja alhaiset kustannukset. Nelitiesuuntaventtiilissä on kuitenkin vikoja, kuten kupari-alumiinin hitsausprosessi on vaikea ja helposti syöpyvä. Korkea- ja matalapainepuolella on läpipuhalluskaasua, mikä vaikuttaa järjestelmän suorituskykyyn. Henkilöauton lämpöpumppuilmastointijärjestelmissä käytetään enimmäkseen kolmen lämmönvaihtimen ratkaisua, jossa on yksi ulkolämmönvaihdin ja kaksi sisälämmönvaihdinta, ja tilanvaihto tapahtuu useiden magneettiventtiilien kautta, kuten kuvassa 2(b).
1.3 Lämpöpumppuilmastointi + hukkalämmön talteenotto + PTC
Maassamme on laaja alue ja sen poikki suuri lämpötilavyöhyke, joten lämpöpumppuilmastointilaitteiden lämpötila-aluetta on tarpeen laajentaa. Moottorien ja akkujen hukkalämpö on arvokas lämmönlähde talvella. Monet valmistajat ja tieteelliset tutkimuslaitokset harkitsevat tämän lämmön talteenottoa lisälämmönlähteenä laajentaakseen lämpöpumppuilmastointilaitteiden käyttömahdollisuuksia.
Kuva 3 on kaavio sähköajoneuvon lämmönhallintajärjestelmästä, jossa käytetään lämpöpumppuilmastointia + hukkalämmön talteenottoa + PTC:tä. Tämä järjestelmä voi toteuttaa toimintoja, kuten matkustamon jäähdytystä, lämmitystä, sulatusta, huurteenpoistoa ja kosteudenpoistoa, ja se voi myös lämmittää tai jäähdyttää akkua ja käyttömoottoria. Lisäksi voidaan saavuttaa hukkalämmön talteenotto akuista ja käyttömoottoreista. Tämän järjestelmän toimintaperiaate on seuraava: matkustamon jäähdytys-, lämmitys-, kosteudenpoisto-, sulatus- ja huurteenpoistotoiminnot toteutetaan kylmäainepiirin solenoidiventtiilin kytkinyhdistelmällä; akun jäähdytin (Chiller), joka on kytketty rinnan höyrystimen kanssa, lisätään kylmäainepiiriin. ), kun akulla tai käyttömoottorilla on jäähdytysvaatimuksia, kylmäaine virtaa jäähdyttimen läpi toisiopiirin toissijaisen kylmäaineen jäähdyttämiseksi; kun akulla tai käyttömoottorilla ei ole suurta lämmönpoistotarvetta, kolmitieventtiilin tila voidaan kytkeä ohjaamaan toissijaista kylmäainetta. Virtaussuunta, lämpö puretaan ajoneuvon ulkopuolelle matalan lämpötilan jäähdyttimen kautta akun tai käyttömoottorin jäähdyttämiseksi; kun akku tarvitsee lämmitystä, PTC aktivoi lämmityksen ja toteuttaa lämmitystoiminnon säätämällä kylmäainepuolen kolmitieventtiiliä; kun ympäristö Kun lämpötila on alhainen, lämpöpumpun ilmastointilaitetta ei voi käyttää ja akun tai käyttömoottorin on haihdutettava lämpöä, toissijainen kylmäaine imee lämmön, jota se tarvitsee haihduttaakseen akun tai käyttömoottorin puolelta, virtaa kolmen -tieventtiili jäähdyttimen läpi ja siirtää lämmön kylmäainepuolelle. Matkustamon lämmitys laajentaa järjestelmän käyttölämpötila-aluetta ja parantaa järjestelmän energiatehokkuutta.