1. Krav för värmehantering i elfordon (HVCH)
Passagerarutrymmet är det miljöutrymme där föraren vistas medan fordonet är i rörelse. För att säkerställa en bekväm körmiljö för föraren måste temperaturregleringen i passagerarutrymmet kontrollera temperaturen, luftfuktigheten och lufttillförseltemperaturen i fordonets kupémiljö. Kraven på temperaturreglering i passagerarutrymmet under olika förhållanden visas i tabell 1.
Temperaturkontroll av batterier är en viktig förutsättning för att säkerställa effektiv och säker drift av elfordon. När temperaturen är för hög orsakar det vätskeläckage och självantändning, vilket påverkar körsäkerheten. När temperaturen är för låg minskar batteriets laddnings- och urladdningskapacitet i viss mån. På grund av sin höga energitäthet och låga vikt har litiumbatterier blivit de mest använda batterierna för elfordon. Temperaturkontrollkraven för litiumbatterier och batteriets värmebelastning under olika förhållanden uppskattade enligt litteraturen visas i tabell 2. Med den gradvisa ökningen av energitätheten hos batterier, utökningen av temperaturområdet i arbetsmiljön och ökningen av snabba laddningshastigheter har vikten av temperaturkontroll av batterier i det termiska hanteringssystemet blivit mer framträdande, inte bara för att möta olika vägförhållanden och olika laddnings- och urladdningslägen. Temperaturkontrollbelastningen förändras under fordonets arbetsförhållanden, och enhetligheten i temperaturfältet mellan batteripaketen och förebyggande och kontroll av termisk rusning måste också uppfylla alla temperaturkontrollkrav under olika miljöförhållanden, såsom områden med svår kyla, hög värme och hög luftfuktighet, samt varma sommar- och kalla vinterområden. behov.
2. Det första steget PTC-uppvärmning
I det inledande skedet av industrialiseringen av elfordon bygger kärntekniken i grunden på utbyte av batterier, motorer och andra kraftsystem, baserat på gradvisa förbättringar. Både luftkonditioneringsapparater i rent elfordon och luftkonditioneringsapparater i bränslefordon uppnår kylfunktionen genom ångkompressionscykeln. Skillnaden mellan de två är att luftkonditioneringskompressorn i bränslefordon drivs indirekt av motorn via remmen, medan rent elfordon direkt använder den elektriska kompressorn för att driva kylcykeln. När bränslefordon värms upp på vintern används spillvärmen från motorn direkt för att värma upp passagerarutrymmet utan en ytterligare värmekälla. Spillvärmen från motorn i rent elfordon kan dock inte tillgodose behoven för vinteruppvärmning. Därför är vinteruppvärmning ett problem som rent elfordon behöver lösa. En värmare med positiv temperaturkoefficient (PTC) består av ett keramiskt PTC-värmeelement och ett aluminiumrör (PTC-kylvätskevärmare/PTC-luftvärmare), vilket har fördelarna med lågt värmemotstånd och hög värmeöverföringseffektivitet, och används i karossen på bränslefordon. Därför använde tidiga elfordon ångkompressionskylcykelkylning plus PTC-värme för att uppnå termisk styrning av passagerarutrymmet.
2.1 Tillämpning av värmepumpsteknik i det andra steget
I faktisk användning har elfordon en hög efterfrågan på uppvärmningsenergi på vintern. Ur termodynamisk synvinkel är COP för PTC-uppvärmning alltid mindre än 1, vilket gör att strömförbrukningen för PTC-uppvärmning är hög och energianvändningsgraden är låg, vilket allvarligt begränsar elfordons körsträcka. Värmepumpstekniken använder ångkompressionscykeln för att utnyttja lågkvalitativ värme i miljön, och den teoretiska COP under uppvärmning är större än 1. Därför kan användning av ett värmepumpsystem istället för PTC öka räckvidden för elfordon under uppvärmningsförhållanden. Med ytterligare förbättringar av kapaciteten och effekten hos elbatteriet ökar även den termiska belastningen under drift av elbatteriet gradvis. Den traditionella luftkylningsstrukturen kan inte uppfylla temperaturkontrollkraven för elbatteriet. Därför har vätskekylning blivit den huvudsakliga metoden för batteritemperaturkontroll. Eftersom den behagliga temperaturen som krävs av människokroppen liknar den temperatur vid vilken elbatteriet arbetar normalt, kan kylbehovet för kupén och elbatteriet uppfyllas genom att parallellkoppla värmeväxlare i kupéns värmepumpsystem. Värmen från elbatteriet tas indirekt bort av värmeväxlaren och sekundärkylningen, och integrationsgraden av elfordonets värmehanteringssystem har förbättrats. Även om integrationsgraden har förbättrats, integrerar värmehanteringssystemet i detta skede endast kylningen av batteriet och kupén, och spillvärmen från batteriet och motorn har inte utnyttjats effektivt.
Publiceringstid: 4 april 2023
