Els aires condicionats tradicionals amb bomba de calor tenen una baixa eficiència de calefacció i una capacitat de calefacció insuficient en ambients freds, cosa que restringeix els escenaris d'aplicació dels vehicles elèctrics. Per tant, s'han desenvolupat i aplicat una sèrie de mètodes per millorar el rendiment dels aires condicionats amb bomba de calor en condicions de baixa temperatura. Augmentant racionalment el circuit d'intercanvi de calor secundari, mentre es refreda la bateria i el sistema del motor, la calor restant es recicla per millorar la capacitat de calefacció dels vehicles elèctrics en condicions de baixa temperatura. Els resultats experimentals mostren que la capacitat de calefacció de l'aire condicionat amb bomba de calor de recuperació de calor residual millora significativament en comparació amb l'aire condicionat amb bomba de calor tradicional. La bomba de calor de recuperació de calor residual amb un grau d'acoblament més profund de cada subsistema de gestió tèrmica i el sistema de gestió tèrmica del vehicle amb un grau d'integració més alt s'utilitzen en el Tesla Model Y i el Volkswagen ID4. S'han aplicat CROZZ i altres models (com es mostra a la dreta). Tanmateix, quan la temperatura ambient és més baixa i la quantitat de recuperació de calor residual és menor, la recuperació de calor residual per si sola no pot satisfer la demanda de capacitat de calefacció en ambients de baixa temperatura, i encara es necessiten escalfadors PTC per compensar l'escassetat de capacitat de calefacció en els casos anteriors. Tanmateix, amb la millora gradual del nivell d'integració de la gestió tèrmica del vehicle elèctric, és possible augmentar la quantitat de recuperació de calor residual augmentant raonablement la calor generada pel motor, augmentant així la capacitat de calefacció i el COP del sistema de bomba de calor i evitant l'ús deEscalfador de refrigerant PTC/Escalfador d'aire PTCTot i reduir encara més la taxa d'ocupació de l'espai del sistema de gestió tèrmica, satisfà la demanda de calefacció dels vehicles elèctrics en un entorn de baixa temperatura. A més de la recuperació i utilització de la calor residual de les bateries i els sistemes de motor, la utilització de l'aire de retorn també és una manera de reduir el consum d'energia del sistema de gestió tèrmica en condicions de baixa temperatura. Els resultats de la investigació mostren que, en un entorn de baixa temperatura, mesures raonables d'utilització de l'aire de retorn poden reduir la capacitat de calefacció requerida pels vehicles elèctrics entre un 46% i un 62%, evitant alhora l'entelament i el glaçament de les finestres, i poden reduir el consum d'energia de calefacció fins a un 40%. Denso Japan també ha desenvolupat una estructura de doble capa d'aire de retorn/aire fresc corresponent, que pot reduir la pèrdua de calor causada per la ventilació en un 30% i evitant l'entelament. En aquesta etapa, l'adaptabilitat ambiental de la gestió tèrmica dels vehicles elèctrics en condicions extremes està millorant gradualment i s'està desenvolupant en la direcció de la integració i l'ecologisme.
Per tal de millorar encara més l'eficiència de la gestió tèrmica de la bateria en condicions d'alta potència i reduir la complexitat de la gestió tèrmica, el mètode de control de temperatura de la bateria amb refrigeració directa i calefacció directa que envia directament el refrigerant a la bateria per a l'intercanvi de calor també és una solució tècnica actual. La configuració de la gestió tèrmica de l'intercanvi de calor directe entre la bateria i el refrigerant es mostra a la figura de la dreta. La tecnologia de refrigeració directa pot millorar l'eficiència de l'intercanvi de calor i la taxa d'intercanvi de calor, obtenir una distribució de temperatura més uniforme dins de la bateria, reduir el bucle secundari i augmentar la recuperació de calor residual del sistema, millorant així el rendiment del control de temperatura de la bateria. Tanmateix, a causa de la tecnologia d'intercanvi de calor directe entre la bateria i el refrigerant, cal augmentar la refrigeració i la calor mitjançant el treball del sistema de bomba de calor. D'una banda, el control de temperatura de la bateria està limitat per l'inici i l'aturada del sistema d'aire condicionat de la bomba de calor, cosa que té un cert impacte en el rendiment del bucle de refrigerant. D'una banda, també limita l'ús de fonts de refrigeració naturals en temporades de transició, per la qual cosa aquesta tecnologia encara necessita més investigació, millora i avaluació d'aplicacions.
Progrés de la recerca dels components clau
El sistema de gestió tèrmica del vehicle elèctric (HVCH) consta de múltiples components, principalment compressors elèctrics, vàlvules electròniques, intercanviadors de calor, diverses canonades i dipòsits de líquid. Entre ells, el compressor, la vàlvula electrònica i l'intercanviador de calor són els components bàsics del sistema de bomba de calor. A mesura que la demanda de vehicles elèctrics lleugers continua augmentant i el grau d'integració del sistema continua aprofundint, els components de gestió tèrmica dels vehicles elèctrics també s'estan desenvolupant en la direcció de la lleugeresa, la integració i la modularització. Per tal de millorar l'aplicabilitat dels vehicles elèctrics en condicions extremes, també s'estan desenvolupant i aplicant components que puguin funcionar normalment en condicions extremes i compleixin els requisits de rendiment de la gestió tèrmica de l'automoció.
Data de publicació: 04-04-2023
