Tradiční klimatizace s tepelnými čerpadly mají nízkou topnou účinnost a nedostatečný topný výkon v chladném prostředí, což omezuje scénáře použití elektromobilů. Proto byla vyvinuta a aplikována řada metod pro zlepšení výkonu klimatizací s tepelnými čerpadly za nízkých teplot. Racionálním zvýšením sekundárního okruhu výměníku tepla a zároveň chlazením baterie a motorového systému se zbývající teplo recykluje pro zlepšení topného výkonu elektromobilů za nízkých teplot. Experimentální výsledky ukazují, že topný výkon klimatizace s tepelným čerpadlem s rekuperací odpadního tepla je ve srovnání s tradiční klimatizací s tepelným čerpadlem výrazně zlepšen. Tepelné čerpadlo s rekuperací odpadního tepla s hlubším stupněm propojení každého subsystému tepelného řízení a systém tepelného řízení vozidla s vyšším stupněm integrace se používají v modelech Tesla Model Y a Volkswagen ID4. Byl použit model CROZZ a další (jak je znázorněno vpravo). Pokud je však okolní teplota nižší a množství rekuperovaného odpadního tepla je menší, samotné rekuperování odpadního tepla nemůže uspokojit poptávku po topném výkonu v prostředí s nízkými teplotami a k vyrovnání nedostatku topného výkonu ve výše uvedených případech jsou stále zapotřebí PTC ohřívače, aby se vyrovnal nedostatek topného výkonu. S postupným zlepšováním úrovně integrace tepelného managementu elektromobilu je však možné zvýšit množství rekuperovaného odpadního tepla rozumným zvýšením tepla generovaného motorem, čímž se zvýší topný výkon a COP systému tepelného čerpadla a vyhne se použití...PTC ohřívač chladicí kapaliny/PTC ohřívač vzduchu. I když dále snižuje míru obsazenosti prostoru systémem tepelného řízení, uspokojuje to potřebu vytápění elektromobilů v prostředí s nízkými teplotami. Kromě rekuperace a využití odpadního tepla z baterií a motorových systémů je využití zpětného vzduchu také způsobem, jak snížit spotřebu energie systému tepelného řízení za nízkých teplot. Výsledky výzkumu ukazují, že v prostředí s nízkými teplotami mohou rozumná opatření k využití zpětného vzduchu snížit topný výkon potřebný elektromobily o 46 % až 62 %, přičemž se zabrání zamlžování a námraze oken a spotřeba energie na vytápění může být snížena až o 40 %. . Společnost Denso Japan také vyvinula odpovídající dvouvrstvou strukturu pro zpětný/čerstvý vzduch, která může snížit tepelné ztráty způsobené větráním o 30 % a zároveň zabránit zamlžování. V této fázi se postupně zlepšuje environmentální přizpůsobivost tepelného řízení elektromobilů v extrémních podmínkách a vyvíjí se směrem k integraci a ekologizaci.
Aby se dále zlepšila účinnost tepelného řízení baterie za podmínek vysokého výkonu a snížila složitost tepelného řízení, je současným technickým řešením také metoda přímého chlazení a přímého ohřevu baterie, která přímo posílá chladivo do bateriového bloku pro výměnu tepla. Konfigurace tepelného řízení přímé výměny tepla mezi bateriovým blokem a chladivem je znázorněna na obrázku vpravo. Technologie přímého chlazení může zlepšit účinnost tepelné výměny a rychlost tepelné výměny, dosáhnout rovnoměrnějšího rozložení teploty uvnitř baterie, snížit sekundární smyčku a zvýšit rekuperaci odpadního tepla systému, čímž se zlepší výkon regulace teploty baterie. Vzhledem k technologii přímé výměny tepla mezi baterií a chladivem je však nutné zvýšit chlazení a teplo prostřednictvím práce systému tepelného čerpadla. Regulace teploty baterie je jednak omezena spuštěním a zastavením klimatizačního systému tepelného čerpadla, což má určitý vliv na výkon chladicího okruhu. Na jedné straně to také omezuje využití přírodních zdrojů chlazení v přechodných obdobích, takže tato technologie stále vyžaduje další výzkum, vylepšení a hodnocení aplikací.
Výzkumný postup klíčových komponent
Systém tepelného řízení elektromobilu (HVCH) se skládá z několika komponent, zejména z elektrických kompresorů, elektronických ventilů, výměníků tepla, různých potrubí a zásobníků kapalin. Mezi nimi jsou kompresor, elektronický ventil a výměník tepla základními komponenty systému tepelného čerpadla. Vzhledem k tomu, že poptávka po lehkých elektrických vozidlech neustále roste a stupeň integrace systému se prohlubuje, vyvíjejí se i komponenty pro tepelné řízení elektrických vozidel směrem k lehkým, integrovaným a modulárním konstrukcím. Aby se zlepšila použitelnost elektrických vozidel v extrémních podmínkách, vyvíjejí se a odpovídajícím způsobem používají také komponenty, které mohou v extrémních podmínkách normálně fungovat a splňovat požadavky na výkon tepelného řízení automobilů.
Čas zveřejnění: 4. dubna 2023
