Nghiên cứu hệ thống quản lý nhiệt tích hợp bơm nhiệt
dành cho xe thương mại thuần điện
1. Hệ thống quản lý nhiệt truyền thống
Các hệ thống quản lý nhiệt thường được sử dụng trong thiết kế xe thương mại chạy điện thuần túy cho các nguồn nhiệt chính bao gồm quản lý nhiệt hệ thống pin điện (BTMS), quản lý nhiệt hệ thống điều hòa không khí và quản lý nhiệt hệ thống điều khiển động cơ điện tử. Hệ thống quản lý nhiệt phi tập trung truyền thống là ba vòng pin, điều hòa không khí và hệ thống điều khiển điện tử động cơ độc lập với nhau. Mỗi nơi đều có hệ thống kiểm soát nhiệt độ và hệ thống đường ống hoàn chỉnh. Vì vậy, trong quá trình vận hành ô tô đều có hệ thống sưởi điện cho một hệ thống nhất định. Đồng thời, năng lượng tản nhiệt bên ngoài của bộ phận hoặc hệ thống khác không được tận dụng hết, không chỉ gây lãng phí năng lượng mà còn bất lợi cho việc tiết kiệm năng lượng và bảo vệ môi trường. Mặt khác, do mức độ tích hợp của toàn bộ hệ thống quản lý nhiệt thấp nên đường ống phức tạp, số lượng bộ phận nhiều, giá thành cao và chất lượng xe kém. Điều này còn làm tăng tốc độ tiêu thụ năng lượng ắc quy trong quá trình vận hành xe và làm giảm tuổi thọ của xe. Số dặm lái xe có ảnh hưởng đáng kể đến tính kinh tế của xe.
2. Hệ thống quản lý nhiệt tích hợp loại bơm nhiệt
Trên cơ sở hệ thống quản lý nhiệt tích hợp, để đáp ứng tốt hơn độ nhạy nhiệt độ cao của pin, độ phức tạp và cải tiến của việc quản lý nhiệt của xe thương mại chạy điện thuần túy tiếp tục tăng lên và một số ứng dụng cải tiến đang được bổ sung, chẳng hạn như Công nghệ bơm nhiệt là một trong số họ. Bản thân bơm nhiệt không tạo ra nhiệt mà chỉ là chất vận chuyển nhiệt. Dựa trên nguyên lý chu trình Carnot ngược (Hình 1), nó sử dụng một lượng nhỏ năng lượng điện để điều khiển thiết bị, tuần hoàn môi trường làm việc trong pha ngụy trang và hấp thụ, nén và làm nóng năng lượng nhiệt cấp thấp trước khi sử dụng. Các thành phần chính của bơm nhiệt bao gồm chất làm lạnh, máy nén, bình ngưng, van giãn nở và thiết bị bay hơi. Đó là một vòng khép kín trong đó môi chất, chất làm lạnh/chất làm lạnh, liên tục được nén và giãn nở trong vòng. Mỗi lần được nén và giãn nở (tức là mỗi chu kỳ hoạt động), chất làm lạnh sẽ “rút” nhiệt từ môi trường nhiệt độ thấp và truyền sang môi trường nhiệt độ cao. Không khí không được sử dụng làm chất làm lạnh, mặc dù nó không gây ô nhiễm và không tốn kém vì hiệu suất nhiệt trên mỗi chu kỳ khá thấp. Chất làm lạnh thực tế được sử dụng là chất lỏng bay hơi khi hấp thụ nhiệt và ngưng tụ khi tản nhiệt. Quá trình thay đổi dạng lỏng có thể cải thiện đáng kể hiệu suất nhiệt trong mỗi chu trình làm việc. Hệ thống bơm nhiệt có hai chế độ làm việc: làm mát và sưởi ấm. Bằng cách tích hợp công nghệ bơm nhiệt với hệ thống quản lý nhiệt tích hợp, hệ thống quản lý nhiệt tích hợp kiểu bơm nhiệt mới có thể được phát triển. Hệ thống điều hòa không khí bơm nhiệt sử dụng công nghệ này sử dụng máy nén điều hòa chạy điện và tận dụng đặc tính thuận nghịch của chu trình làm lạnh để tích hợp làm lạnh và sưởi ấm. Nó có ưu điểm là tính linh hoạt tốt, cấu trúc nhỏ gọn, hiệu suất cao, tiết kiệm năng lượng và bảo vệ môi trường, và đã trở thành một loại máy điều hòa không khí mới cho ô tô. xu hướng. Trong điều kiện sưởi ấm vào mùa đông, COP (Hệ số hiệu suất) có thể đạt từ 2 đến 4. Hiệu suất sử dụng năng lượng cao gấp nhiều lần so với hệ thống sưởi PTC thường được sử dụng trong lĩnh vực xe điện thuần túy, hệ thống này có thể kéo dài phạm vi lái xe hơn một cách hiệu quả. 20%. Các loại hệ thống bơm nhiệt hiện nay chủ yếu bao gồm hệ thống điều hòa không khí bơm nhiệt trực tiếp, hệ thống điều hòa không khí bơm nhiệt gián tiếp và hệ thống điều hòa không khí bơm nhiệt trực tiếp bổ sung không khí và tăng entanpy. Như thể hiện trong Hình 2, chúng có thể được sử dụng để sưởi ấm và làm mát. Theo cách nói của giáo dân, việc sử dụng van đảo chiều bốn chiều trong hệ thống bơm nhiệt có thể trao đổi chức năng của thiết bị bay hơi và bình ngưng của máy điều hòa không khí bơm nhiệt và thay đổi hướng truyền nhiệt, từ đó đạt được hiệu quả làm mát vào mùa hè và sưởi ấm vào mùa đông.
3. Ưu điểm và nhược điểm của hệ thống quản lý nhiệt tích hợp bơm nhiệt
Những ưu điểm chính là: 1) Tích hợp hệ thống mạnh mẽ: nhiều hệ thống con quản lý nhiệt được tích hợp vào một hệ thống để đạt được khả năng kiểm soát và tối ưu hóa thống nhất; điều này giúp giảm độ phức tạp của hệ thống và nâng cao hiệu quả quản lý. 2) Hiệu quả năng lượng Bằng cách kiểm soát chính xác nhiệt độ và dòng nhiệt của từng bộ phận, năng lượng có thể được sử dụng hiệu quả hơn và có thể giảm mức tiêu thụ năng lượng. 3) Quản lý thông minh: Thường được trang bị các cảm biến và hệ thống điều khiển tiên tiến, có thể theo dõi và điều chỉnh trạng thái vận hành của hệ thống theo thời gian thực để đạt được khả năng quản lý thông minh. 4) Khả năng thích ứng với môi trường: Chiến lược vận hành có thể được điều chỉnh tự động theo điều kiện môi trường để cải thiện khả năng thích ứng và tính ổn định của hệ thống. 5) Lắp đặt và bảo trì: Hệ thống quản lý nhiệt tích hợp có cấu trúc nhỏ gọn và dễ lắp đặt.
Nhược điểm chính là: 1) Độ khó kỹ thuật cao: cần tích hợp nhiều hệ thống con, độ khó kỹ thuật tương đối cao và cần hỗ trợ kỹ thuật chuyên nghiệp. 2) Đầu tư ban đầu lớn: Do quản lý nhiệt tích hợp đòi hỏi phải tích hợp nhiều hệ thống con nên khoản đầu tư ban đầu tương đối lớn. 3) Chi phí bảo trì cao: Do hệ thống có độ phức tạp cao nên chi phí bảo trì quản lý nhiệt tích hợp cũng tương đối cao. Tóm lại, quản lý nhiệt tích hợp bơm nhiệt với mục đích cải thiện hiệu suất toàn diện của xe, tiêu chuẩn tối ưu hóa thiết kế tích hợp và phương tiện điều khiển phối hợp đa hệ thống và quản lý tổng thể có lợi thế lớn về hiệu quả sử dụng năng lượng, thông minh quản lý, khả năng thích ứng với môi trường và hiệu quả hoạt động lâu dài. Nó có những lợi thế đáng kể về tuổi thọ và các khía cạnh khác, và những ưu điểm này là xu hướng chung trong việc phát triển quản lý nhiệt phương tiện trong tương lai.
