Traditionella värmepumpsluftkonditioneringsapparater har låg värmeeffektivitet och otillräcklig värmekapacitet i kalla miljöer, vilket begränsar användningsområdena för elfordon. Därför har en rad metoder utvecklats och tillämpats för att förbättra prestandan hos värmepumpsluftkonditioneringsapparater under låga temperaturer. Genom att rationellt öka den sekundära värmeväxlingskretsen, samtidigt som batteriet och motorsystemet kyls, återvinns den återstående värmen för att förbättra värmekapaciteten hos elfordon under låga temperaturer. De experimentella resultaten visar att värmekapaciteten hos spillvärmeåtervinningsvärmepumpen förbättras avsevärt jämfört med den traditionella värmepumpsluftkonditioneringsapparaten. Spillvärmeåtervinningsvärmepumpen med en djupare kopplingsgrad för varje delsystem för värmehantering och fordonets värmehanteringssystem med en högre grad av integration används i Tesla Model Y och Volkswagen ID4. CROZZ och andra modeller har tillämpats (som visas till höger). Men när omgivningstemperaturen är lägre och mängden spillvärmeåtervinning är mindre, kan spillvärmeåtervinning ensam inte möta behovet av värmekapacitet i lågtemperaturmiljöer, och PTC-värmare behövs fortfarande för att kompensera för bristen på värmekapacitet i ovanstående fall. Men med den gradvisa förbättringen av elfordonets integration av värmehantering är det möjligt att öka mängden spillvärmeåtervinning genom att rimligt öka den värme som genereras av motorn, vilket ökar värmepumpssystemets värmekapacitet och COP, och undviker användningen avPTC-kylvärmare/PTC-luftvärmareSamtidigt som det ytterligare minskar utrymmesutnyttjandet för värmehanteringssystemet, möter det värmebehovet hos elfordon i lågtemperaturmiljöer. Förutom att återvinna och utnyttja spillvärme från batterier och motorsystem är användningen av returluft också ett sätt att minska energiförbrukningen hos värmehanteringssystemet under lågtemperaturförhållanden. Forskningsresultaten visar att i lågtemperaturmiljöer kan rimliga åtgärder för att utnyttja returluften minska den värmekapacitet som krävs av elfordon med 46 % till 62 % samtidigt som man undviker imma och frost på fönstren, och kan minska energiförbrukningen för uppvärmning med upp till 40 %. Denso Japan har också utvecklat en motsvarande dubbelskiktad returluft-/friskluftstruktur, vilket kan minska värmeförlusten orsakad av ventilation med 30 % samtidigt som imma förhindras. I detta skede förbättras gradvis den miljömässiga anpassningsförmågan hos värmehantering hos elfordon under extrema förhållanden, och den utvecklas i riktning mot integration och grönare miljö.
För att ytterligare förbättra batteriets värmehanteringseffektivitet under höga effektförhållanden och minska komplexiteten i värmehanteringen är direktkylning och direktuppvärmning av batteriets temperaturkontrollmetod, som direkt skickar köldmediet in i batteripaketet för värmeväxling, också en aktuell teknisk lösning. Värmehanteringskonfigurationen för den direkta värmeväxlingen mellan batteripaketet och köldmediet visas i figuren till höger. Direktkylningstekniken kan förbättra värmeväxlingseffektiviteten och värmeväxlingshastigheten, få en mer jämn temperaturfördelning inuti batteriet, minska sekundärslingan och öka systemets spillvärmeåtervinning, vilket förbättrar batteriets temperaturkontrollprestanda. På grund av direktvärmeväxlingstekniken mellan batteriet och köldmediet måste dock kylningen och värmen ökas genom värmepumpssystemets arbete. Å ena sidan begränsas batteriets temperaturkontroll av start och stopp av värmepumpens luftkonditioneringssystem, vilket har en viss inverkan på köldmedieslingans prestanda. Å ena sidan begränsar det också användningen av naturliga kylkällor under övergångssäsonger, så denna teknik behöver fortfarande ytterligare forskning, förbättring och tillämpningsutvärdering.
Forskningsframsteg för nyckelkomponenter
Elbilens värmehanteringssystem (HVCH) består av flera komponenter, huvudsakligen inklusive elektriska kompressorer, elektroniska ventiler, värmeväxlare, olika rörledningar och vätskebehållare. Bland dem är kompressorn, den elektroniska ventilen och värmeväxlaren kärnkomponenterna i värmepumpssystemet. I takt med att efterfrågan på lätta elfordon fortsätter att öka och graden av systemintegration fortsätter att fördjupas, utvecklas även värmehanteringskomponenterna i elfordon i riktning mot lättvikt, integrerat och modulariserat. För att förbättra användbarheten av elfordon under extrema förhållanden utvecklas och tillämpas även komponenter som kan fungera normalt under extrema förhållanden och uppfylla kraven på fordonsprestanda för värmehantering.
Publiceringstid: 4 april 2023
