Progresso da pesquisa sobre gerenciamento térmico de veículos elétricos
tecnologia de integração de sistemas
Introdução ao Sistema de Gerenciamento Térmico
O sistema de gestão térmica dos veículos eléctricos evoluiu a partir do sistema de gestão térmica dos veículos a combustível tradicionais, e a configuração do sistema também se desenvolveu gradualmente a partir da relativa independência de cada circuito de gestão térmica até à direcção de integração. Como não há calor residual do motor para utilizar, é necessário equipamento adicional para fornecer uma fonte de calor ao aquecer o habitáculo. Atualmente, os métodos de aquecimento comumente usados em veículos elétricos incluem aquecimento de aquecedor elétrico com coeficiente de temperatura positivo (coeficiente de temperatura positivo, PTC) e aquecimento de ar condicionado com bomba de calor.
Ar condicionado de refrigeração simples + PTC
A resistência do termistor no aquecedor elétrico PTC aumentará à medida que a temperatura aumenta, resultando em uma diminuição na potência de aquecimento. Portanto, o termistor PTC possui características de temperatura constante. Devido à composição simples e ao baixo preço do sistema de aquecimento PTC, os primeiros sistemas de aquecimento PTC A maioria dos veículos elétricos utiliza refrigeração de ar condicionado de refrigeração única e aquecimento de aquecedor elétrico PTC para atender às necessidades de resfriamento e aquecimento do habitáculo.
Durante o resfriamento no verão, o evaporador disposto no duto de ar é usado para absorver calor para atingir a finalidade de resfriamento. Existem duas opções de aquecimento. Uma delas é posicionar o PTC de ar diretamente no duto de ar da caixa de ar condicionado. Quando há necessidade de aquecimento, o PTC é energizado para aquecer o ar. O ar da conduta é introduzido no habitáculo; outro tipo usa água PTC para aquecer o refrigerante secundário, e o refrigerante secundário flui para o núcleo de ar quente disposto no duto de ar para aquecer indiretamente o ar no duto de ar para atender à demanda de aquecimento.
Ar condicionado com bomba de calor+PTC
Uma vez que a PTC utiliza aquecimento eléctrico para aquecimento, a eficiência de aquecimento é inferior a 1, pelo que este método de aquecimento pode reduzir a autonomia de cruzeiro dos veículos eléctricos em 50%. A eficiência teórica das bombas de calor é superior a 1, pelo que a utilização de bombas de calor para substituir o aquecimento PTC tornou-se uma tendência de desenvolvimento. ｡Os resultados da pesquisa de ZHANG et al. [18] mostram que o sistema de bomba de calor pode economizar 41,3% de energia em comparação com o sistema de aquecimento PTC. Como a maioria dos veículos elétricos atualmente usa o R134a como fluido de trabalho, quando a temperatura ambiente é inferior a -10 graus, a eficiência e a confiabilidade do sistema da bomba de calor são reduzidas, portanto, um aquecedor elétrico PTC ainda é necessário para aquecimento auxiliar.
O sistema de ar condicionado com bomba de calor realiza a comutação dos modos de refrigeração, aquecimento, desumidificação, degelo e outros modos do sistema através do interruptor do corpo da válvula. A válvula reversora de quatro vias tem sido amplamente utilizada na área de ar condicionado doméstico, e sua aplicação no sistema de ar condicionado com bomba de calor de veículos elétricos pode ser uma boa solução para o problema de reversão do refrigerante durante o resfriamento e aquecimento do sistema. Esta solução de sistema possui menos peças, estrutura simples e menor custo. No entanto, a válvula reversora de quatro vias tem um processo difícil de soldagem de cobre-alumínio e é facilmente corroída. Pressão alta e baixa Existem defeitos como passagem de ar lateral, o que afeta o desempenho do sistema. Os sistemas de ar condicionado com bomba de calor para automóveis de passageiros usam principalmente uma solução de três trocadores de calor, um trocador de calor externo e dois trocadores de calor internos, e a comutação de modo é realizada por meio de múltiplas válvulas solenóides.
Um sistema de ar condicionado com bomba de calor que utiliza refrigerante R134a pode aquecer rapidamente o habitáculo quando a temperatura ambiente está acima de 0 graus . Porém, ao operar em temperatura mais baixa, devido à diminuição do fluxo de massa do refrigerante, a capacidade de absorção de calor por evaporação é enfraquecida; ao mesmo tempo, a pressão de sucção diminui. , a taxa de pressão do compressor aumenta, resultando em eficiência reduzida e desempenho do sistema atenuado. Estudos demonstraram que, a uma temperatura ambiente de -10 graus, a capacidade de aquecimento do sistema de ar condicionado da bomba de calor que utiliza refrigerante R134a foi severamente atenuada, ao ponto de não conseguir satisfazer a procura de aquecimento do habitáculo. Neste momento, o aquecedor elétrico PTC precisa ser usado para aquecer o refrigerante para atender às necessidades de aquecimento do sistema. Wang Ying et al. utilizou métodos experimentais para comparar as características operacionais da válvula de quatro vias e três sistemas de trocadores de calor. Os resultados da pesquisa mostram que o sistema de três trocadores de calor é melhor no descongelamento. ､Tem mais vantagens na desumidificação e a eficiência energética do sistema de válvula de quatro vias é 7% ~ 15% maior do que a do sistema de três trocadores de calor.
Ar condicionado com bomba de calor + recuperação de calor residual + PTC
Nosso país possui um vasto território e abrange uma grande zona de temperatura, por isso é necessário ampliar a faixa de temperatura utilizada pelos aparelhos de ar condicionado com bomba de calor. O calor residual dos motores e baterias é uma fonte valiosa de calor no inverno. Muitos fabricantes e instituições de pesquisa científica consideram a reciclagem desta parte do calor como uma fonte auxiliar de calor para expandir a gama de aplicações dos aparelhos de ar condicionado com bomba de calor.
O sistema pode realizar funções como resfriamento, aquecimento, degelo, desembaçamento e desumidificação do habitáculo. Também pode aquecer ou resfriar a bateria e o motor de acionamento. Além disso, também pode recuperar o calor residual da bateria e do motor de acionamento. O princípio de funcionamento do sistema é o seguinte: As funções de arrefecimento, aquecimento, desumidificação, descongelação e desembaciamento do habitáculo são realizadas através da combinação de interruptores da válvula solenóide do circuito refrigerante; um refrigerador de bateria (Chiller) conectado em paralelo ao evaporador é adicionado ao circuito refrigerante. Quando a bateria ou o driver Quando o motor precisa de resfriamento, o refrigerante flui através do refrigerante secundário do circuito secundário de resfriamento do Chiller; quando a bateria ou o motor de acionamento não têm grande necessidade de dissipação de calor, o estado da válvula de três vias pode ser alterado para controlar o fluxo do refrigerante secundário para transferir calor através da baixa temperatura O radiador é descarregado para o exterior de o veículo para resfriar a bateria ou o motor de acionamento; quando a bateria necessita de aquecimento, o PTC energiza o aquecimento e realiza a função de aquecimento através do ajuste da válvula de três vias no lado do refrigerante; quando a temperatura ambiente está baixa, a bomba de calor. Quando o ar condicionado não pode ser usado e a bateria ou o motor de acionamento precisa de dissipação de calor, o refrigerante secundário absorve o calor que precisa ser dissipado na bateria ou no lado do motor de acionamento. Ele flui através do Chiller através da válvula de três vias e troca o calor para o lado do refrigerante para aquecer o habitáculo. A faixa de temperatura operacional do sistema é aumentada e a eficiência energética do sistema é melhorada.
