Tradicionalni klima-uređaji sa toplotnim pumpama imaju nisku efikasnost grijanja i nedovoljan kapacitet grijanja u hladnom okruženju, što ograničava scenarije primjene električnih vozila. Stoga je razvijen i primijenjen niz metoda za poboljšanje performansi klima-uređaja sa toplotnim pumpama u uslovima niskih temperatura. Racionalnim povećanjem sekundarnog kruga izmjene toplote, uz hlađenje baterije i motornog sistema, preostala toplota se reciklira kako bi se poboljšao kapacitet grijanja električnih vozila u uslovima niskih temperatura. Eksperimentalni rezultati pokazuju da je kapacitet grijanja klima-uređaja sa toplotnom pumpom za rekuperaciju otpadne toplote značajno poboljšan u poređenju sa tradicionalnim klima-uređajem sa toplotnom pumpom. Toplotna pumpa za rekuperaciju otpadne toplote sa dubljim stepenom sprege svakog podsistema za upravljanje toplotom i sistem za upravljanje toplotom vozila sa većim stepenom integracije koriste se u Teslinim Model Y i Volkswagen ID4. CROZZ i drugi modeli su primijenjeni (kao što je prikazano desno). Međutim, kada je temperatura okoline niža i količina rekuperacije otpadne toplote manja, rekuperacija otpadne toplote sama po sebi ne može zadovoljiti potražnju za kapacitetom grijanja u okruženjima sa niskim temperaturama, a PTC grijači su i dalje potrebni da bi se nadoknadio nedostatak kapaciteta grijanja u gore navedenim slučajevima. Međutim, s postepenim poboljšanjem nivoa integracije upravljanja toplinom električnog vozila, moguće je povećati količinu iskorištavanja otpadne topline razumnim povećanjem topline koju generira motor, čime se povećava kapacitet grijanja i COP sistema toplinske pumpe, a izbjegava se upotreba...PTC grijač rashladne tekućine/PTC grijač zraka. Dok dodatno smanjuje stopu zauzetosti prostora sistema termičkog upravljanja, on zadovoljava potrebe za grijanjem električnih vozila u okruženju niskih temperatura. Pored povrata i korištenja otpadne toplote iz baterija i motornih sistema, korištenje povratnog zraka je također način za smanjenje potrošnje energije sistema termičkog upravljanja u uslovima niskih temperatura. Rezultati istraživanja pokazuju da u okruženju niskih temperatura, razumne mjere korištenja povratnog zraka mogu smanjiti kapacitet grijanja potreban električnim vozilima za 46% do 62%, uz izbjegavanje zamagljivanja i smrzavanja prozora, te mogu smanjiti potrošnju energije grijanja do 40%. . Denso Japan je također razvio odgovarajuću dvoslojnu strukturu povratnog/svježeg zraka, koja može smanjiti gubitak toplote uzrokovan ventilacijom za 30%, uz sprječavanje zamagljivanja. U ovoj fazi, prilagodljivost termičkog upravljanja električnih vozila okolišu u ekstremnim uslovima se postepeno poboljšava i razvija se u smjeru integracije i ozelenjavanja.
Kako bi se dodatno poboljšala efikasnost upravljanja temperaturom baterije u uslovima velike snage i smanjila složenost upravljanja temperaturom, metoda direktnog hlađenja i direktnog zagrijavanja baterije koja direktno šalje rashladno sredstvo u baterijski paket radi razmjene toplote također je trenutno tehničko rješenje. Konfiguracija upravljanja temperaturom direktne razmjene toplote između baterijskog paketa i rashladnog sredstva prikazana je na slici desno. Tehnologija direktnog hlađenja može poboljšati efikasnost razmjene toplote i brzinu razmjene toplote, postići ravnomjerniju raspodjelu temperature unutar baterije, smanjiti sekundarni krug i povećati iskorištavanje otpadne toplote sistema, čime se poboljšavaju performanse kontrole temperature baterije. Međutim, zbog tehnologije direktne razmjene toplote između baterije i rashladnog sredstva, hlađenje i grijanje treba povećati radom sistema toplotne pumpe. S jedne strane, kontrola temperature baterije je ograničena pokretanjem i zaustavljanjem sistema klimatizacije toplotnom pumpom, što ima određeni utjecaj na performanse rashladnog kruga. S jedne strane, to također ograničava korištenje prirodnih izvora hlađenja u prelaznim godišnjim dobima, tako da ova tehnologija i dalje zahtijeva daljnja istraživanja, poboljšanja i evaluaciju primjene.
Napredak istraživanja ključnih komponenti
Sistem za upravljanje temperaturom električnog vozila (HVCH) sastoji se od više komponenti, uglavnom uključujući električne kompresore, elektronske ventile, izmjenjivače toplote, razne cjevovode i rezervoare za tečnost. Među njima, kompresor, elektronski ventil i izmjenjivač toplote su ključne komponente sistema toplotne pumpe. Kako potražnja za laganim električnim vozilima nastavlja da raste, a stepen integracije sistema se nastavlja produbljivati, komponente za upravljanje toplotom električnih vozila se takođe razvijaju u pravcu laganih, integrisanih i modularnih komponenti. Kako bi se poboljšala primjenjivost električnih vozila u ekstremnim uslovima, razvijaju se i shodno tome primjenjuju komponente koje mogu normalno raditi u ekstremnim uslovima i ispunjavati zahtjeve performansi upravljanja toplotom automobila.
Vrijeme objave: 04.04.2023.
