1. Requisits de gestió tèrmica de vehicles elèctrics (HVCH)
L'habitacle és l'espai ambiental on viu el conductor mentre el vehicle està en marxa. Per tal de garantir un entorn de conducció confortable per al conductor, la gestió tèrmica de l'habitacle ha de controlar la temperatura, la humitat i la temperatura de subministrament d'aire de l'ambient interior del vehicle. Els requisits de gestió tèrmica de l'habitacle en diferents condicions es mostren a la Taula 1.
El control de la temperatura de la bateria és un requisit previ important per garantir el funcionament eficient i segur dels vehicles elèctrics. Quan la temperatura és massa alta, es produiran fuites de líquid i combustió espontània, cosa que afectarà la seguretat de la conducció; quan la temperatura és massa baixa, la capacitat de càrrega i descàrrega de la bateria s'atenuarà fins a cert punt. A causa de la seva alta densitat d'energia i pes lleuger, les bateries de liti s'han convertit en les bateries de potència més utilitzades per a vehicles elèctrics. Els requisits de control de temperatura de les bateries de liti i la càrrega tèrmica de la bateria en diferents condicions estimades segons la literatura es mostren a la Taula 2. Amb l'augment gradual de la densitat d'energia de les bateries, l'ampliació del rang de temperatura de l'entorn de treball i l'augment de les velocitats de càrrega ràpida, la importància del control de la temperatura de la bateria en el sistema de gestió tèrmica s'ha tornat més destacada, no només per satisfer les diferents condicions de la carretera i els diferents modes de càrrega i descàrrega. La càrrega de control de temperatura canvia en les condicions de treball del vehicle, la uniformitat del camp de temperatura entre els paquets de bateries i la prevenció i el control de la fugida tèrmica també han de complir tots els requisits de control de temperatura en diferents condicions ambientals, com ara zones de fred intens, calor alta i humitat alta, i zones d'estiu calorós i hivern fred. necessitat.
2. L'escalfament PTC de la primera etapa
En la fase inicial de la industrialització dels vehicles elèctrics, la tecnologia principal es basa bàsicament en la substitució de bateries, motors i altres sistemes d'alimentació, basant-se en millores graduals. Tant l'aire condicionat del vehicle elèctric pur com l'aire condicionat del vehicle de combustible realitzen la funció de refrigeració a través del cicle de compressió de vapor. La diferència entre els dos és que el compressor de l'aire condicionat del vehicle de combustible és accionat indirectament pel motor a través de la corretja, mentre que el vehicle elèctric pur utilitza directament el compressor d'accionament elèctric per impulsar el cicle de refrigeració. Quan els vehicles de combustible s'escalfen a l'hivern, la calor residual del motor s'utilitza directament per escalfar l'habitacle sense una font de calor addicional. Tanmateix, la calor residual del motor dels vehicles elèctrics purs no pot satisfer les necessitats de calefacció hivernal. Per tant, la calefacció hivernal és un problema que els vehicles elèctrics purs han de resoldre. L'escalfador de coeficient de temperatura positiu (coeficient de temperatura positiu, PTC) està compost per un element calefactor ceràmic PTC i un tub d'alumini.Escalfador de refrigerant PTC/Escalfador d'aire PTC), que té els avantatges d'una petita resistència tèrmica i una alta eficiència de transferència de calor, i s'utilitza a la base de la carrosseria dels vehicles de combustible. Per tant, els primers vehicles elèctrics utilitzaven la refrigeració per cicle de refrigeració per compressió de vapor més la calefacció PTC per aconseguir la gestió tèrmica de l'habitacle.
2.1 Aplicació de la tecnologia de la bomba de calor a la segona fase
En l'ús real, els vehicles elèctrics tenen una alta demanda d'energia de calefacció a l'hivern. Des d'un punt de vista termodinàmic, el COP de la calefacció PTC sempre és inferior a 1, cosa que fa que el consum d'energia de la calefacció PTC sigui elevat i la taxa d'utilització d'energia sigui baixa, cosa que restringeix seriosament el quilometratge dels vehicles elèctrics. La tecnologia de la bomba de calor utilitza el cicle de compressió de vapor per utilitzar la calor de baixa qualitat de l'entorn, i el COP teòric durant la calefacció és superior a 1. Per tant, l'ús d'un sistema de bomba de calor en lloc de PTC pot augmentar l'autonomia de creuer dels vehicles elèctrics en condicions de calefacció. Amb la millora addicional de la capacitat i la potència de la bateria, la càrrega tèrmica durant el funcionament de la bateria també augmenta gradualment. L'estructura tradicional de refrigeració per aire no pot complir els requisits de control de temperatura de la bateria. Per tant, la refrigeració líquida s'ha convertit en el principal mètode de control de la temperatura de la bateria. A més, com que la temperatura confortable que requereix el cos humà és similar a la temperatura a la qual funciona normalment la bateria, els requisits de refrigeració de l'habitacle i la bateria es poden satisfer connectant intercanviadors de calor en paral·lel al sistema de bomba de calor de l'habitacle. La calor de la bateria d'energia s'elimina indirectament mitjançant l'intercanviador de calor i el refredament secundari, i s'ha millorat el grau d'integració del sistema de gestió tèrmica del vehicle elèctric. Tot i que s'ha millorat el grau d'integració, el sistema de gestió tèrmica en aquesta etapa només integra simplement el refredament de la bateria i l'habitacle, i la calor residual de la bateria i el motor no s'ha utilitzat eficaçment.
Data de publicació: 04-04-2023
