Въведение в системата за термично управление
Системата за управление на топлината на електрическите превозни средства се е развила от системата за управление на температурата на превозните средства с традиционно гориво и конфигурацията на системата също постепенно се е развила от относителната независимост на всяка верига за управление на топлината до посоката на интегриране. Тъй като няма отработена топлина от двигателя, която да се използва, е необходимо допълнително оборудване за осигуряване на източник на топлина за отопление на купето. Понастоящем често използваните методи за отопление за електрически превозни средства включват отопление с електрически нагревател с положителен температурен коефициент (PTC) и отопление с климатик с термопомпа.
1. Едноохлаждащ климатик + PTC
Съпротивлението на термистора в PTC електрическия нагревател ще се увеличи с повишаването на температурата, което води до намаляване на мощността на нагряване, така че PTC термисторът има постоянна температурна характеристика. Поради простия състав и ниската цена на PTC отоплителната система, повечето ранни електрически превозни средства използват охлаждане с климатик с единично охлаждане и отопление с PTC електрически нагревател, за да отговорят на нуждите от охлаждане и отопление на купето. Фигура 1 е системна диаграма на единичен охлаждащ климатик + PTC. При лятно охлаждане изпарителят, разположен във въздуховода, се използва за абсорбиране на топлина за постигане на целта за охлаждане. Има две решения за отопление. Единият е да подредите въздушния PTC директно във въздуховода на кутията на климатика, както е показано на фигура 1 (a). Когато има нужда от отопление, PTC се захранва, за да загрее въздуха във въздуховода и да го прекара в отделението за пътници; другият е да загрее хладилния агент от водния PTC, както е показано на фигура 1 (b), и хладилният агент се влива в сърцевината на топлия въздух, разположена във въздуховода, за да загрее индиректно въздуха във въздухопровода, за да отговори на нуждата от отопление.
2. Термопомпена климатизация + PTC
Тъй като PTC използва електрическо отопление за отопление, коефициентът на ефективност на отоплението е по-малък от 1, така че този метод на отопление може да намали обхвата на движение на електрическите превозни средства с 50%. Теоретичната ефективност на термопомпите е по-голяма от 1 и използването на термопомпи вместо PTC отопление се превърна в тенденция на развитие. Резултатите от изследването на ZHANG et al. показват, че термопомпените системи могат да спестят 41,3% енергия в сравнение с PTC нагревателните системи. Тъй като повечето електрически превозни средства в момента използват R134a като работен флуид, когато температурата на околната среда е по-ниска от −10 градуса, ефективността и надеждността на термопомпената система са намалени, така че все още са необходими PTC електрически нагреватели за спомагателно отопление.
Фигура 2 показва термопомпена климатична система + PTC система, използваща електромагнитен четирипътен реверсивен вентил и три топлообменника. Термопомпената климатична система превключва между режимите на охлаждане, отопление, изсушаване и размразяване на системата чрез превключвателя на тялото на вентила. Четирипътният реверсивен вентил е широко използван в областта на битовата климатизация. Прилагането му към термопомпената климатична система на електрическо превозно средство може добре да реши проблема с обръщането на хладилния агент по време на охлаждане и отопление на системата, както е показано на фигура 2 (a). Системното решение има малко компоненти, проста структура и ниска цена. Въпреки това, процесът на заваряване на медно-алуминий на четирипътния реверсивен вентил е труден и е много лесен за корозия. Има издухване на газ от страна на високо и ниско налягане, което се отразява на производителността на системата. Термопомпената климатична система на пътнически автомобили обикновено приема решение с три топлообменника с един външен топлообменник и два вътрешни топлообменника, като режимът се превключва чрез множество електромагнитни клапани, както е показано на фигура 2 (b).
3. Термопомпена климатизация + оползотворяване на отпадна топлина + PTC
моята страна има огромна територия и широк температурен диапазон, така че е необходимо да се разшири температурният диапазон на термопомпените климатици. Отпадната топлина на двигателите и батериите е ценен източник на топлина през зимата. Много производители и изследователски институции обмислят рециклирането на тази част от топлината като допълнителен източник на топлина, за да разширят използването на термопомпени климатици.
Фигура 3 е диаграма на система за термично управление на електрическо превозно средство, използваща термопомпа за климатизация + възстановяване на отпадна топлина + PTC. Системата може да реализира функции като охлаждане на купето, отопление, размразяване, обезмъгляване и обезвлажняване. В същото време той може да загрява или охлажда батерията и задвижващия мотор, а също така може да реализира оползотворяване на отпадъчната топлина на батерията и задвижващия мотор. Принципът на работа на системата е следният: функциите за охлаждане, отопление, изсушаване, размразяване и обезпотяване на купето се осъществяват чрез комбинация от превключватели на електромагнитния вентил на веригата на хладилния агент; охладител на батерията (Chiller), свързан паралелно с изпарителя, се добавя към веригата на хладилния агент. Когато батерията или задвижващият мотор имат нужда от охлаждане, хладилният агент протича през охладителя, за да охлади охлаждащата течност във вторичната верига; когато акумулаторът или задвижващият мотор нямат големи изисквания за разсейване на топлината, посоката на потока на охлаждащата течност може да се контролира чрез превключване на състоянието на трипътния вентил и топлината може да се изведе навън от автомобила през ниския -температурен радиатор за постигане на охлаждане на батерията или задвижващия двигател; когато батерията има нужда от отопление, PTC се захранва за отопление и функцията за отопление се постига чрез регулиране на трипътния вентил от страната на охлаждащата течност; когато температурата на околната среда е ниска, термопомпеният климатик не може да се използва и акумулаторът или задвижващият мотор имат нужда от разсейване на топлината, охлаждащата течност абсорбира топлината, която трябва да се разсее от страната на акумулатора или задвижващия двигател, протича през охладителя през трипътния вентил и обменя топлина към страната на хладилния агент, за да загрее купето, разширявайки работния температурен диапазон на системата и подобрявайки енергийната ефективност на системата.
