Elektrisõidukite soojusjuhtimise uurimise edusammud
süsteemiintegratsiooni tehnoloogia
Sissejuhatus soojusjuhtimissüsteemi
Elektrisõidukite soojusjuhtimissüsteem arenes välja traditsioonilise kütusega sõidukite soojusjuhtimissüsteemist ning ka süsteemi konfiguratsioon on järk-järgult arenenud iga soojusjuhtimisahela suhtelisest sõltumatusest integreerimise suunas. Kuna mootoril puudub heitsoojus, mida ära kasutada, on sõitjateruumi kütmisel soojusallikaks vaja lisavarustust. Praegu on elektrisõidukites levinumad küttemeetodid positiivse temperatuuri koefitsient (positiivne temperatuurikoefitsient, PTC), elektriline küttekeha ja soojuspumbaga kliimaseade.
Ühe jahutusega konditsioneer + PTC
PTC elektrisoojendi termistori takistus suureneb temperatuuri tõustes, mille tulemuseks on küttevõimsuse vähenemine. Seetõttu on PTC termistoril püsivad temperatuuriomadused. Tänu PTC küttesüsteemi lihtsale koostisele ja madalale hinnale on varajased PTC küttesüsteemid Enamik elektrisõidukeid kasutab ühe jahutusega kliimaseadme külmutust ja PTC elektrisoojenduskütet, et saavutada sõitjateruumi jahutus- ja küttevajadus.
Suvel jahutamisel kasutatakse õhukanalisse paigutatud aurustit soojuse neelamiseks jahutuse eesmärgi saavutamiseks. Kütmiseks on kaks võimalust. Üks on õhu PTC paigutamine otse kliimaseadme karbi õhukanalisse. Küttevajaduse korral lülitatakse PTC sisse õhu soojendamiseks. Kanalis olev õhk juhitakse sõitjateruumi; teine tüüp kasutab sekundaarse külmutusagensi soojendamiseks vett PTC ja sekundaarne külmutusagens voolab õhukanalisse paigutatud sooja õhu südamikusse, et kaudselt soojendada õhukanalis olevat õhku, et rahuldada küttevajadust.
Soojuspumbaga konditsioneer+PTC
Kuna PTC kasutab kütteks elektrikütet, on kütteefektiivsus alla 1, seega võib see küttemeetod vähendada elektrisõidukite sõiduulatust 50%. Soojuspumpade teoreetiline kasutegur on suurem kui 1, seega on soojuspumpade kasutamine PTC kütte asendamiseks kujunenud arengutrendiks. ｡Zhangi jt uurimistulemused. [18] näitavad, et soojuspumbasüsteem võib PTC-küttesüsteemiga võrreldes säästa 41,3% energiat. Kuna enamik elektrisõidukeid kasutab praegu töövedelikuna R134a, siis kui ümbritseva õhu temperatuur on madalam kui -10 kraadi, väheneb soojuspumbasüsteemi kasutegur ja töökindlus, mistõttu on lisakütte jaoks siiski vaja PTC elektrisoojendit.
Soojuspumba kliimaseade realiseerib süsteemi jahutus-, kütte-, kuivatus-, sulatus- ja muude režiimide ümberlülitamise klapi korpuse lüliti kaudu. Neljakäigulist tagurdusventiili on laialdaselt kasutatud kodumajapidamises kasutatavate kliimaseadmete valdkonnas ja selle kasutamine elektrisõidukite soojuspumbaga kliimaseadme süsteemis võib see on hea lahendus külmaaine ümberpööramise probleemile süsteemi jahutamise ja soojendamise ajal. Sellel süsteemilahendusel on vähem osi, lihtne struktuur ja madalam hind. Kuid neljasuunalisel tagurdusventiilil on vask-alumiiniumi keevitusprotsess keeruline ja see on kergesti korrodeeruv. Kõrge ja madal rõhk Küljel on defekte, näiteks õhu läbivool, mis mõjutab süsteemi jõudlust. Sõiduauto soojuspumbaga kliimaseadmetes kasutatakse valdavalt kolme soojusvahetiga lahendust ühest välissoojusvahetist ja kahest sisesoojusvahetist ning režiimide vahetamine toimub mitme solenoidventiili kaudu.
R134a külmutusagensit kasutav soojuspumbaga kliimaseade võib sõitjateruumi kiiresti soojendada, kui ümbritseva õhu temperatuur on üle 0 kraadi. Madalamal temperatuuril töötades aga külmutusagensi massivoolu vähenemise tõttu nõrgeneb aurustumise soojuse neeldumisvõime; samal ajal väheneb imemisrõhk. , suureneb kompressori rõhu suhe, mille tulemuseks on vähenenud tõhusus ja nõrgenenud süsteemi jõudlus. Uuringud on näidanud, et ümbritseva õhu temperatuuril –10 kraadi on külmaainet R134a kasutava soojuspumbaga kliimaseadme küttevõimsus tugevalt nõrgenenud niivõrd, et see ei suuda rahuldada salongi küttevajadust. Praegu tuleb süsteemi küttevajaduste rahuldamiseks kasutada külmutusagensi soojendamiseks PTC elektrisoojendit. Wang Ying et al. kasutas eksperimentaalseid meetodeid, et võrrelda neljakäigulise ventiili ja kolme soojusvaheti süsteemi tööomadusi. Uuringutulemused näitavad, et kolme soojusvaheti süsteem sulatab paremini. ､Sellel on rohkem eeliseid niiskuse eemaldamisel ja neljakäigulise klapisüsteemi energiatõhusus on 7% ~ 15% kõrgem kui kolme soojusvaheti süsteemil.
Soojuspumbaga konditsioneer + heitsoojuse taaskasutus + PTC
Meie riigis on suur territoorium ja see hõlmab suurt temperatuuritsooni, mistõttu on vaja laiendada soojuspumbaga kliimaseadmete kasutatavat temperatuurivahemikku. Mootorite ja akude heitsoojus on talvel väärtuslik soojusallikas. Paljud tootjad ja teaduslikud uurimisasutused kaaluvad selle osa soojusest ringlussevõttu täiendava soojusallikana, et laiendada soojuspumbaga kliimaseadmete kasutusala.
Süsteem suudab teostada selliseid funktsioone nagu sõitjateruumi jahutamine, soojendamine, sulatamine, udu eemaldamine ja niiskuse eemaldamine. Samuti võib see soojendada või jahutada akut ja ajamimootorit. Lisaks suudab see ka akust ja ajamimootorist jääksoojust tagasi võtta. Süsteemi tööpõhimõte on järgmine: Sõitjateruumi jahutamise, soojendamise, niiskuse eemaldamise, sulatamise ja udu eemaldamise funktsioonid teostatakse külmutusagensi ahela solenoidklapi lülitikombinatsiooni kaudu; aurustiga paralleelselt ühendatud aku jahuti (Chiller) lisatakse külmutusagensi ahelasse. Kui aku või draiver Kui mootoril on jahutusvajadus, voolab külmutusagens läbi jahuti jahutuse sekundaarahela teisese külmutusagensi; kui aku või ajami mootor ei vaja suurt soojuse hajutamise vajadust, saab kolmekäigulise ventiili olekut lülitada, et juhtida sekundaarse külmutusagensi voolu, et juhtida soojust läbi madala temperatuuri. Radiaator tühjendatakse sõiduki aku või ajami mootori jahutamiseks; kui aku vajab soojendamist, aktiveerib PTC kütte ja realiseerib küttefunktsiooni külmutusagensipoolse kolmekäigulise ventiili reguleerimise kaudu; kui ümbritseva õhu temperatuur on madal, soojuspump Kui kliimaseadet ei saa kasutada ja aku või ajami mootor vajab soojuse hajutamist, neelab sekundaarne külmutusagens soojust, mis tuleb aku või ajami mootori poolel hajutada. See voolab läbi jahuti läbi kolmekäigulise ventiili ja vahetab soojuse külmutusagensi poolele, et soojendada sõitjateruumi. Suurendatakse süsteemi töötemperatuuri vahemikku ja paraneb süsteemi energiatõhusus.
