Badania nad zintegrowanym systemem zarządzania ciepłem pompy ciepła
dla całkowicie elektrycznych pojazdów użytkowych
1. Tradycyjny system zarządzania ciepłem
Systemy zarządzania ciepłem powszechnie stosowane w projektowaniu całkowicie elektrycznych pojazdów użytkowych dla głównych źródeł ciepła obejmują zarządzanie ciepłem układu akumulatora zasilania (BTMS), zarządzanie ciepłem układu klimatyzacji i zarządzanie ciepłem elektronicznego układu sterowania silnikiem. Tradycyjny zdecentralizowany system zarządzania temperaturą polega na tym, że trzy pętle akumulatora, klimatyzacji i elektronicznego układu sterowania silnikiem są od siebie niezależne. Każdy z nich posiada kompletny system kontroli temperatury i system rurociągów. Dlatego podczas eksploatacji samochodu dla określonego systemu działa elektryczny system ogrzewania. Jednocześnie zewnętrzna energia rozpraszania ciepła innego komponentu lub systemu nie jest w pełni wykorzystywana, co nie tylko powoduje straty energii, ale także jest szkodliwe dla oszczędzania energii i ochrony środowiska. Z drugiej strony, ze względu na niski poziom integracji całego systemu zarządzania ciepłem, rurociągi są złożone, liczba części jest duża, koszt jest wysoki, a jakość pojazdu jest ciężka. Przyspiesza to również zużycie energii akumulatora podczas pracy pojazdu i skraca jego żywotność. Przebieg ma istotny wpływ na ekonomikę pojazdu.
2. Zintegrowany system zarządzania ciepłem typu pompy ciepła
W oparciu o zintegrowane systemy zarządzania ciepłem, aby lepiej sprostać wrażliwości akumulatorów na wysoką temperaturę, złożoność i udoskonalenie zarządzania ciepłem w czysto elektrycznych pojazdach użytkowych stale rośnie i dodawane są pewne innowacyjne zastosowania, takie jak technologia pomp ciepła jest jednym z nich. Sama pompa ciepła nie wytwarza ciepła, a jedynie jest jego nośnikiem. Opierając się na zasadzie odwrotnego cyklu Carnota (rysunek 1), wykorzystuje niewielką ilość energii elektrycznej do napędzania urządzenia, powoduje cyrkulację czynnika roboczego w fazie ukrytej oraz pochłania, spręża i podgrzewa energię cieplną niskiej jakości przed jej wykorzystaniem. Do głównych elementów pompy ciepła zalicza się czynnik chłodniczy, sprężarkę, skraplacz, zawór rozprężny i parownik. Jest to zamknięta pętla, w której czynnik chłodniczy/czynnik chłodniczy jest w pętli stale sprężany i rozprężany. Za każdym razem, gdy jest sprężany i rozprężany (tj. w każdym cyklu pracy), czynnik chłodniczy „pobiera” ciepło ze środowiska o niskiej temperaturze i przenosi je do środowiska o wysokiej temperaturze. Powietrze nie jest stosowane jako czynnik chłodniczy, chociaż nie powoduje zanieczyszczeń i jest bezpłatne, ponieważ jego sprawność cieplna na cykl jest dość niska. Faktycznie stosowany czynnik chłodniczy to ciecz, która odparowuje podczas pochłaniania ciepła i skrapla się podczas rozpraszania ciepła. Proces zmiany postaci płynnej może znacznie poprawić wydajność cieplną w każdym cyklu roboczym. Układ pompy ciepła posiada dwa tryby pracy: chłodzenie i grzanie. Integrując technologię pomp ciepła ze zintegrowanymi systemami zarządzania ciepłem, można opracować nowe zintegrowane systemy zarządzania ciepłem typu pompy ciepła. System klimatyzacji z pompą ciepła wykorzystujący tę technologię wykorzystuje elektryczną sprężarkę klimatyzacji i wykorzystuje odwracalną charakterystykę cyklu chłodniczego w celu zintegrowania chłodzenia i ogrzewania. Ma zalety dobrej wszechstronności, zwartej konstrukcji, wysokiej wydajności, oszczędności energii i ochrony środowiska i stał się nowym typem klimatyzatora samochodowego. tendencja. W zimowych warunkach grzewczych współczynnik COP (współczynnik wydajności) może osiągnąć od 2 do 4. Efektywność energetyczna jest wielokrotnie większa niż w przypadku systemu ogrzewania PTC powszechnie stosowanego w pojazdach wyłącznie elektrycznych, który może skutecznie zwiększyć zasięg jazdy o ponad 20%. Obecne typy systemów pomp ciepła obejmują głównie systemy klimatyzacji z bezpośrednimi pompami ciepła, systemy klimatyzacji z pośrednimi pompami ciepła oraz systemy klimatyzacji z bezpośrednimi pompami ciepła uzupełniającymi powietrze i zwiększającymi entalpię. Jak pokazano na rysunku 2, można je stosować do ogrzewania i chłodzenia. Mówiąc laikiem, zastosowanie czterodrogowego zaworu przełączającego w układzie pompy ciepła może zamienić funkcje parownika i skraplacza klimatyzatora z pompą ciepła oraz zmienić kierunek wymiany ciepła, uzyskując w ten sposób efekt chłodzenia latem i ogrzewanie w zimie.
3. Zalety i wady zintegrowanego systemu zarządzania ciepłem pompy ciepła
Główne zalety to: 1) Silna integracja systemu: wiele podsystemów zarządzania ciepłem jest zintegrowanych w jeden system, aby osiągnąć ujednoliconą kontrolę i optymalizację; pomaga to zmniejszyć złożoność systemu i poprawić efektywność zarządzania. 2) Efektywność energetyczna Dzięki precyzyjnej kontroli temperatury i przepływu ciepła każdego elementu można efektywniej wykorzystywać energię i zmniejszać jej zużycie. 3) Inteligentne zarządzanie: Zwykle wyposażone w zaawansowane czujniki i systemy sterowania, które mogą monitorować i dostosowywać stan operacyjny systemu w czasie rzeczywistym, aby osiągnąć inteligentne zarządzanie. 4) Możliwość dostosowania do środowiska: Strategia działania może być automatycznie dostosowywana do warunków środowiskowych, aby poprawić zdolność adaptacji i stabilność systemu. 5) Instalacja i konserwacja: Zintegrowany system zarządzania ciepłem ma zwartą konstrukcję i jest łatwy w instalacji.
Główne wady to: 1) Wysoka trudność techniczna: należy zintegrować wiele podsystemów, trudność techniczna jest stosunkowo wysoka i wymagane jest profesjonalne wsparcie techniczne. 2) Duża inwestycja początkowa: Ponieważ zintegrowane zarządzanie ciepłem wymaga integracji wielu podsystemów, inwestycja początkowa jest stosunkowo duża. 3) Wysokie koszty utrzymania: Ze względu na dużą złożoność systemu, koszty utrzymania zintegrowanego zarządzania ciepłem są również stosunkowo wysokie. Podsumowując, zintegrowane zarządzanie temperaturą pompy ciepła w celu poprawy kompleksowej wydajności pojazdu, standardu zintegrowanej optymalizacji projektu oraz środków skoordynowanej kontroli i ogólnego zarządzania wieloma systemami ma ogromne zalety w zakresie efektywności wykorzystania energii, inteligentnego zarządzanie, zdolność adaptacji do środowiska i długoterminowa wydajność. Ma znaczące zalety pod względem żywotności i innych aspektów, a zalety te stanowią ogólny trend w rozwoju zarządzania ciepłem pojazdów w przyszłości.
