Tiến độ nghiên cứu quản lý nhiệt xe điện
công nghệ tích hợp hệ thống
Giới thiệu hệ thống quản lý nhiệt
Hệ thống quản lý nhiệt của xe điện phát triển từ hệ thống quản lý nhiệt của xe sử dụng nhiên liệu truyền thống và cấu hình hệ thống cũng dần phát triển từ tính độc lập tương đối của từng vòng quản lý nhiệt sang hướng tích hợp. Vì không có nhiệt thải của động cơ để tận dụng nên cần có thêm thiết bị để cung cấp nguồn nhiệt khi sưởi ấm khoang hành khách. Hiện nay, các phương pháp sưởi ấm thường được sử dụng trên xe điện bao gồm hệ số nhiệt độ dương (hệ số nhiệt độ dương, PTC) sưởi ấm điện và sưởi ấm điều hòa không khí bơm nhiệt.
Điều hòa 1 chiều + PTC
Điện trở của nhiệt điện trở trong lò sưởi điện PTC sẽ tăng khi nhiệt độ tăng, dẫn đến công suất làm nóng giảm. Vì vậy, nhiệt điện trở PTC có đặc tính nhiệt độ không đổi. Do cấu tạo đơn giản và giá thành thấp của hệ thống sưởi PTC, hệ thống sưởi PTC đời đầu Hầu hết các xe điện đều sử dụng hệ thống sưởi điều hòa không khí làm mát đơn và sưởi ấm điện PTC để đáp ứng nhu cầu làm mát và sưởi ấm cho khoang hành khách.
Trong quá trình làm mát vào mùa hè, thiết bị bay hơi bố trí trong ống dẫn khí có nhiệm vụ hấp thụ nhiệt nhằm đạt được mục đích làm mát. Có hai lựa chọn để sưởi ấm. Một là bố trí PTC không khí trực tiếp trong ống dẫn khí của hộp điều hòa. Khi có nhu cầu sưởi ấm, PTC được cấp điện để làm nóng không khí. Không khí trong ống dẫn được đưa vào khoang hành khách; một loại khác sử dụng PTC nước để làm nóng chất làm lạnh thứ cấp, và chất làm lạnh thứ cấp chảy vào lõi không khí ấm được bố trí trong ống dẫn khí để gián tiếp làm nóng không khí trong ống dẫn khí nhằm đáp ứng nhu cầu sưởi ấm.
Máy điều hòa không khí bơm nhiệt + PTC
Do PTC sử dụng hệ thống sưởi bằng điện để sưởi ấm nên hiệu suất sưởi ấm nhỏ hơn 1 nên phương pháp sưởi ấm này có thể giảm 50% phạm vi di chuyển của xe điện. Hiệu suất lý thuyết của bơm nhiệt lớn hơn 1 nên việc sử dụng bơm nhiệt để thay thế hệ thống sưởi PTC đã trở thành xu hướng phát triển. ｡Kết quả nghiên cứu của ZHANG và cộng sự. [18] cho thấy hệ thống bơm nhiệt có thể tiết kiệm 41,3% năng lượng so với hệ thống sưởi PTC. Do hầu hết các xe điện hiện nay sử dụng R134a làm chất lỏng làm việc nên khi nhiệt độ môi trường xung quanh thấp hơn −10 độ, hiệu suất và độ tin cậy của hệ thống bơm nhiệt giảm xuống, do đó vẫn cần một lò sưởi điện PTC để sưởi ấm phụ trợ.
Hệ thống điều hòa không khí bơm nhiệt thực hiện việc chuyển đổi hệ thống làm lạnh, sưởi ấm, hút ẩm, rã đông và các chế độ khác thông qua công tắc của thân van. Van đảo chiều bốn chiều đã được sử dụng rộng rãi trong lĩnh vực điều hòa không khí gia đình, và ứng dụng của nó trong hệ thống điều hòa không khí bơm nhiệt của xe điện có thể là một giải pháp tốt cho vấn đề đảo ngược chất làm lạnh trong quá trình làm mát và sưởi ấm hệ thống. Giải pháp hệ thống này có ít bộ phận hơn, cấu trúc đơn giản và chi phí thấp hơn. Tuy nhiên, van đảo chiều bốn chiều có quá trình hàn nhôm đồng khó khăn và dễ bị ăn mòn. Áp suất cao và thấp Có các khuyết tật như không khí thổi vào bên cạnh, ảnh hưởng đến hiệu suất hệ thống. Hệ thống điều hòa không khí bơm nhiệt ô tô khách chủ yếu sử dụng giải pháp ba bộ trao đổi nhiệt gồm một bộ trao đổi nhiệt ngoài trời và hai bộ trao đổi nhiệt trong nhà, việc chuyển đổi chế độ được thực hiện thông qua nhiều van điện từ.
Hệ thống điều hòa không khí bơm nhiệt sử dụng chất làm lạnh R134a có thể nhanh chóng làm nóng khoang hành khách khi nhiệt độ môi trường trên 0 độ . Tuy nhiên, khi vận hành ở nhiệt độ thấp hơn, do lưu lượng khối môi chất lạnh giảm nên khả năng hấp thụ nhiệt bay hơi bị suy yếu; đồng thời, áp suất hút giảm. , tỷ lệ áp suất máy nén tăng lên, dẫn đến hiệu suất giảm và hiệu suất hệ thống bị suy giảm. Các nghiên cứu đã chỉ ra rằng ở nhiệt độ môi trường xung quanh −10 độ, công suất sưởi của hệ thống điều hòa không khí bơm nhiệt sử dụng chất làm lạnh R134a đã suy giảm nghiêm trọng đến mức không thể đáp ứng nhu cầu sưởi ấm trong cabin. Lúc này, máy sưởi điện PTC cần được sử dụng để làm nóng chất làm lạnh nhằm đáp ứng nhu cầu sưởi ấm của hệ thống. Wang Ying và cộng sự. đã sử dụng phương pháp thực nghiệm để so sánh đặc tính hoạt động của van bốn chiều và hệ thống ba bộ trao đổi nhiệt. Kết quả nghiên cứu cho thấy hệ thống trao đổi nhiệt ba có khả năng rã đông tốt hơn. ､Nó có nhiều ưu điểm hơn trong việc hút ẩm và hiệu suất năng lượng của hệ thống van bốn chiều cao hơn 7%~15% so với hệ thống ba bộ trao đổi nhiệt.
Điều hòa bơm nhiệt + thu hồi nhiệt thải + PTC
Nước ta có lãnh thổ rộng lớn và trải dài trên một vùng nhiệt độ lớn nên việc mở rộng phạm vi nhiệt độ sử dụng của máy điều hòa không khí bơm nhiệt là cần thiết. Nhiệt thải của động cơ và pin là nguồn nhiệt có giá trị trong mùa đông. Nhiều nhà sản xuất và tổ chức nghiên cứu khoa học coi việc tái chế phần nhiệt này làm nguồn nhiệt phụ để mở rộng phạm vi ứng dụng của máy điều hòa không khí bơm nhiệt.
Hệ thống có thể thực hiện các chức năng như làm mát khoang hành khách, sưởi ấm, rã đông, khử sương và hút ẩm. Nó cũng có thể làm nóng hoặc làm mát pin và động cơ truyền động. Ngoài ra, nó còn có thể thu hồi nhiệt thải từ pin và động cơ truyền động. Nguyên lý làm việc của hệ thống như sau: Các chức năng làm mát, sưởi ấm, hút ẩm, rã đông và khử sương của khoang hành khách được thực hiện thông qua tổ hợp công tắc van điện từ của mạch làm lạnh; một bộ làm mát pin (Chiller) được kết nối song song với thiết bị bay hơi được thêm vào mạch làm lạnh. Khi pin hoặc trình điều khiển Khi động cơ có nhu cầu làm mát, chất làm lạnh sẽ chảy qua chất làm lạnh thứ cấp của mạch thứ cấp làm mát Chiller; khi pin hoặc động cơ truyền động không có nhu cầu tản nhiệt lớn, trạng thái của van ba chiều có thể được chuyển sang điều khiển dòng chất làm lạnh thứ cấp để truyền nhiệt qua nhiệt độ thấp Bộ tản nhiệt được thải ra bên ngoài xe làm mát ắc quy hoặc động cơ truyền động; khi pin cần sưởi ấm, PTC sẽ cung cấp năng lượng cho hệ thống sưởi và thực hiện chức năng sưởi ấm thông qua việc điều chỉnh van ba chiều ở phía chất làm lạnh; khi nhiệt độ môi trường thấp, bơm nhiệt Khi không thể sử dụng máy điều hòa và pin hoặc động cơ truyền động cần tản nhiệt, chất làm lạnh thứ cấp sẽ hấp thụ nhiệt cần tiêu tán ở phía pin hoặc động cơ truyền động. Nó chảy qua Chiller qua van ba chiều và trao đổi nhiệt sang phía môi chất lạnh để sưởi ấm khoang hành khách. Phạm vi nhiệt độ hoạt động của hệ thống được tăng lên và hiệu quả sử dụng năng lượng của hệ thống được cải thiện.
