Elektrisõidukite arenguluguSoojus
Juhtimistehnoloogia
Sõiduki soojusjuhtimine on elektrisõidukite arendamise üks põhitehnoloogiaid, mis hõlmab mitut sihtmärki hõlmavat juhtimist, näiteks salongi temperatuuri ja niiskuse reguleerimist, toitesüsteemi temperatuuri reguleerimist, klaasi udu- ja udutõrjet jne. Vastavalt soojusjuhtimisele Süsteemi arhitektuur ja integreeritusaste on elektrisõidukite soojusjuhtimise areng kokku võetud kolme etappi, nagu on näidatud joonisel 1. Ühest jahutusest koos elektriküttega kuni soojuspumpadeni koos elektrilise lisaküttega kuni laia temperatuuritsooni järkjärgulise ühendamiseni sõiduki soojusjuhtimisega soojuspumbad, elektrisõidukite soojusjuhtimise tehnoloogia areneb järk-järgult väga integreeritud ja intelligentses suunas ning laias temperatuurivahemikus. Järk-järgult paraneb keskkonnaga kohanemisvõime piirkondlikes ja ekstreemsetes tingimustes.
ⅠEsimese astme PTC-küte
Elektrisõidukite industrialiseerimise algstaadiumis töötati need välja põhiliselt elektrisüsteemide, nagu akud ja mootorid, väljavahetamisega põhitehnoloogiana. Abisüsteemid, nagu salongi kliimaseade, akende udu eemaldamine ja võimsuskomponentide temperatuuri reguleerimine, põhinesid traditsioonilisel kütusega sõidukite soojusjuhtimise tehnoloogial. Põhineb järkjärgulisel paranemisel. Nii puhtalt elektrisõidukite kliimaseadmed kui ka kütusega sõidukite kliimaseadmed saavutavad jahutusfunktsioonid auru kokkusurumistsükli kaudu. Nende kahe erinevus seisneb selles, et kütusega sõidukite kliimaseadme kompressorit juhib mootor kaudselt läbi rihma, samal ajal kui puhtad elektrisõidukid kasutavad jahutusseadme juhtimiseks otse elektriajamiga kompressorit. tsükkel. Talvel kütusega sõiduki kütmisel kasutatakse mootori heitsoojust otse sõitjateruumi soojendamiseks, ilma et oleks vaja täiendavaid soojusallikaid. Puhtalt elektrisõidukite mootori heitsoojus ei suuda aga talvel küttevajadust rahuldada. Seetõttu on talvine küte probleem, mida puhtalt elektrisõidukid peavad lahendama.
Kui elektrisõiduk töötab normaalselt, siis aku tühjeneb ja tekitab soojust, mis põhjustab temperatuuri tõusu, mis nõuab aku jahutamist. Aku jahutusmeetodid hõlmavad peamiselt õhkjahutust, vedelikjahutust, faasimuutusmaterjali jahutamist ja soojustoru jahutamist. Kuna õhkjahutusel on lihtne struktuur, madal hind ja lihtne hooldus, kasutati seda laialdaselt varajastes elektrisõidukites. Peamine soojusjuhtimise vorm selles etapis seisneb selles, et iga sõltumatu alamsüsteem vastab soojusjuhtimise vajadustele.
Ⅱ Soojuspumbatehnoloogia rakenduse teine etapp
Tegelikus kasutuses on elektrisõidukitel talvel kütmiseks suurem energiavajadus. Termodünaamilisest vaatenurgast on PTC-kütte COP alati väiksem kui 1, mis muudab PTC-kütte energiatarbimise suureks ja energiakasutusmäära madalaks, mis piirab tõsiselt elektrisõidukeid. läbisõit. Soojuspumba tehnoloogia kasutab auru kokkusurumise tsüklit, et kasutada keskkonnas madala kvaliteediga soojust. Teoreetiline COP kütmise ajal on suurem kui 1. Seetõttu võib soojuspumbasüsteemi kasutamine PTC asemel suurendada elektrisõidukite sõiduulatust küttetingimustes.
Kuid madala temperatuuriga keskkondades on traditsiooniliste soojuspumbasüsteemide küttevõimsus tugevalt nõrgenenud ega suuda rahuldada elektrisõidukite küttevajadusi madala temperatuuriga keskkondades. Lisakütte jaoks on vaja lisaküttekehasid. Seetõttu on soojuspumpade küttemeetod pluss PTC lisasoojus muutunud oluliseks küttemeetodiks elektrisõidukite jaoks talvel madala temperatuuriga keskkondades. Peamine salongi soojendamise meetod. Akude mahutavuse ja võimsuse edasisel suurenemisel suureneb järk-järgult ka soojuskoormus akude töötamise ajal. Traditsiooniline õhkjahutusstruktuur ei suuda rahuldada toiteakude temperatuuri reguleerimise vajadusi, seega on vedelikjahutusest saanud peamine aku temperatuuri reguleerimise meetod.
Veelgi enam, kuna inimkeha jaoks vajalik mugav temperatuur on sarnane temperatuuriga, mille juures aku normaalselt töötab, saab sõitjateruumi ja elektriaku jahutusvajadusi rahuldada, ühendades salongi soojusvahetid paralleelselt. pumbasüsteem. Aku soojust võetakse kaudselt ära soojusvaheti ja sekundaarjahutuse kaudu ning paranenud on kogu elektrisõidukite soojusjuhtimissüsteemi integreeritusaste. Kuigi integratsiooniaste on paranenud, integreerib soojusjuhtimissüsteem selles etapis aku ja salongi jahutuse vaid korraks ning aku ja mootori heitsoojust ei ole tõhusalt ära kasutatud.
Ⅲ Laia temperatuuritsooni soojuspumba ja sõiduki soojusjuhtimise integreeritud tehnoloogia arendamine
Traditsioonilistel soojuspumbaga kliimaseadmetel on madal kütteefektiivsus ja ebapiisav küttevõimsus kõrges külmas keskkonnas, mis piirab elektrisõidukite kasutusstsenaariume. Seetõttu on välja töötatud ja rakendatud rida meetodeid soojuspumbaga kliimaseadmete töö parandamiseks madalatel temperatuuridel. Lisades mõistlikult sekundaarse soojusvahetusahela, jahutades samal ajal toiteakut ja mootorisüsteemi, suunatakse järelejäänud soojus taaskasutusse, et suurendada elektrisõidukite küttevõimsust madalatel temperatuuridel. Katsetulemused näitavad, et jääksoojustagastusega soojuspumbaga konditsioneeride küttevõimsus on oluliselt suurem võrreldes traditsiooniliste soojuspumbaga kliimaseadmetega.
Kui aga ümbritseva õhu temperatuur on madalam ja heitsoojuse taaskasutamise kogus on väiksem, ei suuda heitsoojuse taaskasutamine üksi katta madala temperatuuriga keskkondade küttevõimsuse nõudlust. Küttevõimsuse puudumise kompenseerimiseks ülaltoodud olukordades tuleb endiselt kasutada PTC-soojendeid. Trammide soojusjuhtimise integreerimise järkjärgulise täiustamisega saab aga suurendada heitsoojuse taaskasutamist, suurendades mõistlikult mootori poolt toodetud soojust, suurendades seeläbi soojuspumbasüsteemi küttevõimsust ja COP-i ning vältides selle kasutamist. PTC küttekehadest. See vähendab veelgi soojusjuhtimissüsteemi ruumihõivet, rahuldades samal ajal elektrisõidukite küttevajadusi madala temperatuuriga keskkondades.
Lisaks akude ja mootorisüsteemide heitsoojuse taaskasutamisele on tagasivooluõhu kasutamine ka viis soojusjuhtimissüsteemide energiatarbimise vähendamiseks madalatel temperatuuridel. Uuringutulemused näitavad, et madala temperatuuriga keskkondades võivad mõistlikud tagasivooluõhu kasutamise meetmed vältida autoklaaside udu ja jäätumist, vähendades samal ajal elektrisõidukite kütteenergiat 46% kuni 62% võrra ning võivad vähendada kütteenergia tarbimist umbes 40% enamus. . Nippon Denso on välja töötanud ka vastava kahekihilise tagasivooluõhu/värskeõhu struktuuri, mis suudab vältida udu tekkimist ja vähendada ventilatsioonist tingitud soojuskadu 30%. Praeguses etapis paraneb järk-järgult elektrisõidukite soojusjuhtimise keskkonnakohane kohanemisvõime ekstreemsetes tingimustes ning see areneb integratsiooni ja rohestamise suunas.
Aku soojusjuhtimise tõhususe edasiseks parandamiseks suure võimsusega tingimustes ja soojusjuhtimise keerukuse vähendamiseks on otsejahutus- ja kütteaku temperatuuri reguleerimise meetod, mis saadab külmutusagensi otse akukomplekti soojusvahetuseks, samuti vool. tehniline lahendus. Akuploki ja külmutusagensi vahelise otsese soojusvahetuse soojusjuhtimise konfiguratsioon on näidatud joonisel 5. Otsejahutustehnoloogia võib parandada soojusvahetuse efektiivsust ja soojusülekannet, saavutada ühtlasem temperatuurijaotus akus, vähendada sekundaarseid ahelaid ja suurendada süsteemi raiskamist. soojustagastus, parandades seeläbi aku temperatuuri reguleerimise jõudlust. Kuna aga aku ja külmutusagensi vaheline otsene soojusvahetustehnoloogia nõuab soojuspumbasüsteemilt jahutussoojuse suurendamist, piirab aku temperatuuri reguleerimist ühelt poolt soojuspumba kliimaseadme käivitamine ja seiskamine, mis avaldab teatud mõju külmutusagensi ahela toimimisele. Samuti piirab see looduslike külmaallikate kasutamist üleminekuhooaegadel, seega vajab see tehnoloogia veel täiendavaid uuringuid ja rakenduste hindamist.
