Soojusjuhtimissüsteemi tutvustus
Elektrisõidukite soojusjuhtimissüsteem on arenenud traditsioonilise kütusega sõidukite soojusjuhtimissüsteemist ning ka süsteemi konfiguratsioon on järk-järgult arenenud iga soojusjuhtimisahela suhtelisest sõltumatusest integratsioonisuunani. Kuna mootorit ei kasutata heitsoojust, on sõitjateruumi kütmiseks soojusallikaks vaja lisavarustust. Praegu on elektrisõidukitel tavaliselt kasutatavad küttemeetodid positiivse temperatuurikoefitsiendiga (PTC) elektriküte ja soojuspumbaga kliimaseade.
1. Ühe jahutusega konditsioneer + PTC
PTC elektrisoojendi termistori takistus suureneb koos temperatuuri tõusuga, mille tulemuseks on küttevõimsuse vähenemine, seega on PTC termistoril konstantne temperatuurinäitaja. Tänu PTC küttesüsteemi lihtsale koostisele ja madalale hinnale kasutavad enamus varasemaid elektrisõidukeid sõitjateruumi jahutus- ja küttevajaduste rahuldamiseks ühe jahutusega kliimaseadme jahutust ja PTC elektrisoojendi kütet. Joonisel 1 on ühe jahutusega kliimaseadme + PTC süsteemiskeem. Suvisel jahutusel kasutatakse õhukanalisse paigutatud aurustit soojuse neelamiseks jahutuse eesmärgi saavutamiseks. Kütmiseks on kaks lahendust. Üks on paigutada õhu PTC otse kliimaseadme karbi õhukanalisse, nagu on näidatud joonisel 1 (a). Küttevajaduse korral lülitatakse PTC sisse, et soojendada õhukanalis olevat õhku ja juhtida see sõitjateruumi; teine on külmutusagensi soojendamine vee PTC abil, nagu on näidatud joonisel 1 (b), ja külmutusagens voolab õhukanalisse paigutatud sooja õhu südamikusse, et kaudselt soojendada õhukanalis olevat õhku küttevajaduse rahuldamiseks.
2. Soojuspumba kliimaseade + PTC
Kuna PTC kasutab kütmiseks elektrikütet, on kütteefektiivsus alla 1, seega võib see küttemeetod vähendada elektrisõidukite sõiduulatust 50%. Soojuspumpade teoreetiline kasutegur on suurem kui 1 ning arengutrendiks on saanud soojuspumpade kasutamine PTC kütte asemel. ZHANG jt uurimistulemused. näitavad, et soojuspumbasüsteemid võivad PTC-küttesüsteemidega võrreldes säästa 41,3% energiat. Kuna enamik elektrisõidukeid kasutab praegu töövedelikuna R134a, siis kui ümbritseva õhu temperatuur on alla –10 kraadi, väheneb soojuspumbasüsteemi efektiivsus ja töökindlus, mistõttu on lisakütte jaoks endiselt vaja PTC elektrisoojendeid.
Joonisel 2 on kujutatud soojuspumba kliimaseade + PTC süsteem, mis kasutab elektromagnetilist neljasuunalist tagasikäiguventiili ja kolme soojusvahetit. Soojuspumba kliimaseade lülitub ventiili korpuse lüliti kaudu süsteemi jahutus-, kütte-, kuivatus- ja sulatusrežiimide vahel. Neljakäigulist tagasikäiguventiili on laialdaselt kasutatud kodumajapidamises kasutatavate kliimaseadmete valdkonnas. Selle rakendamine elektrisõiduki soojuspumbaga kliimaseadmesüsteemile võib hästi lahendada külmaaine ümberpööramise probleemi süsteemi jahutamisel ja soojendamisel, nagu on näidatud joonisel 2 (a). Süsteemilahendusel on vähe komponente, lihtne struktuur ja madal hind. Kuid neljasuunalise tagasilöögiklapi vask-alumiinium keevitusprotsess on keeruline ja see on väga lihtne korrodeeruda. Kõrge ja madala rõhu poolel on gaasivool, mis mõjutab süsteemi jõudlust. Sõiduautode soojuspumbaga kliimaseade kasutab tavaliselt kolme soojusvahetiga lahendust ühe välissoojusvahetiga ja kahe sisesoojusvahetiga ning režiimi vahetamine toimub mitme solenoidventiili kaudu, nagu on näidatud joonisel 2 (b).
3. Soojuspumbaga konditsioneer + heitsoojuse taaskasutus + PTC
minu riigis on suur territoorium ja lai temperatuurivahemik, mistõttu on vaja soojuspumbaga kliimaseadmete temperatuurivahemikku laiendada. Mootorite ja akude heitsoojus on talvel väärtuslik soojusallikas. Paljud tootjad ja teadusasutused kaaluvad selle soojusosa taaskasutamist lisasoojusallikana, et laiendada soojuspumbaga konditsioneeride kasutust.
Joonisel 3 on diagramm elektrisõiduki soojusjuhtimissüsteemist, mis kasutab soojuspumbaga kliimaseadet + heitsoojuse taaskasutamist + PTC-d. Süsteem suudab realiseerida selliseid funktsioone nagu sõitjateruumi jahutamine, soojendamine, sulatamine, udu eemaldamine ja niiskuse eemaldamine. Samal ajal võib see soojendada või jahutada akut ja ajamimootorit ning realiseerida ka aku ja ajami mootori heitsoojuse taaskasutamist. Süsteemi tööpõhimõte on järgmine: sõitjateruumi jahutus-, kütte-, niiskuse-, sulatus- ja udueemaldusfunktsioonid realiseeritakse külmutusagensi ahela solenoidklapi lülituskombinatsiooni kaudu; aurustiga paralleelselt ühendatud aku jahuti (Chiller) lisatakse külmutusagensi ahelasse. Kui akul või ajamimootoril on jahutusvajadus, voolab külmutusagens läbi jahuti, et jahutada sekundaarringi jahutusvedelikku; kui akul või ajamimootoril ei ole suurt soojuse hajumise vajadust, saab jahutusvedeliku voolu suunda juhtida kolmekäigulise klapi oleku ümberlülitamisega ja soojust saab sõidukist väljapoole juhtida läbi madala -temperatuuri radiaator aku või ajami mootori jahutamiseks; kui akul on küttevajadus, lülitatakse PTC kütteks ja küttefunktsioon saavutatakse jahutusvedeliku poolse kolmekäigulise ventiili reguleerimisega; kui ümbritseva õhu temperatuur on madal, ei saa soojuspumba kliimaseadet kasutada ja aku või ajami mootor vajab soojuse hajumist, jahutusvedelik neelab soojuse, mis tuleb hajutada aku või ajami mootori poolel, voolab läbi jahuti läbi kolmekäiguline ventiil ja vahetab soojuse külmutusagensi poolele, et soojendada sõitjateruumi, laiendades süsteemi töötemperatuuri vahemikku ja parandades süsteemi energiatõhusust.
