Avancement de la recherche sur la gestion thermique des véhicules électriques
technologie d'intégration de systèmes
Introduction au système de gestion thermique
Le système de gestion thermique des véhicules électriques a évolué à partir du système de gestion thermique des véhicules à carburant traditionnels, et la configuration du système s'est également progressivement développée depuis l'indépendance relative de chaque boucle de gestion thermique jusqu'à la direction de l'intégration. Puisqu’il n’y a pas de chaleur résiduelle du moteur à utiliser, un équipement supplémentaire est nécessaire pour fournir une source de chaleur lors du chauffage de l’habitacle. Actuellement, les méthodes de chauffage couramment utilisées dans les véhicules électriques comprennent le chauffage par chauffage électrique à coefficient de température positif (coefficient de température positif, PTC) et le chauffage par climatisation par pompe à chaleur.
Climatiseur simple refroidissement + PTC
La résistance de la thermistance du radiateur électrique PTC augmentera à mesure que la température augmente, ce qui entraînera une diminution de la puissance de chauffage. Par conséquent, la thermistance PTC présente des caractéristiques de température constante. En raison de la composition simple et du faible prix du système de chauffage PTC, les premiers systèmes de chauffage PTC La plupart des véhicules électriques utilisent une réfrigération de climatisation à refroidissement unique et un chauffage par chauffage électrique PTC pour répondre aux besoins de refroidissement et de chauffage de l'habitacle.
Pendant le refroidissement en été, l'évaporateur disposé dans le conduit d'air est utilisé pour absorber la chaleur afin d'atteindre l'objectif de refroidissement. Il existe deux options pour le chauffage. La première consiste à disposer le PTC d'air directement dans le conduit d'air du boîtier de climatisation. Lorsqu'il y a un besoin de chauffage, le PTC est alimenté pour chauffer l'air. L'air présent dans le conduit est introduit dans l'habitacle ; un autre type utilise l'eau PTC pour chauffer le réfrigérant secondaire, et le réfrigérant secondaire s'écoule dans le noyau d'air chaud disposé dans le conduit d'air pour chauffer indirectement l'air dans le conduit d'air afin de répondre à la demande de chauffage.
Climatiseur pompe à chaleur+PTC
Étant donné que PTC utilise le chauffage électrique pour le chauffage, l'efficacité du chauffage est inférieure à 1, cette méthode de chauffage peut donc réduire l'autonomie de croisière des véhicules électriques de 50 %. L'efficacité théorique des pompes à chaleur est supérieure à 1, c'est pourquoi l'utilisation de pompes à chaleur pour remplacer le chauffage PTC est devenue une tendance de développement. ｡Les résultats de recherche de ZHANG et al. [18] montrent que le système de pompe à chaleur peut économiser 41,3 % d'énergie par rapport au système de chauffage PTC. Étant donné que la plupart des véhicules électriques utilisent actuellement le R134a comme fluide de travail, lorsque la température ambiante est inférieure à −10 degrés, le système de pompe à chaleur L'efficacité et la fiabilité sont réduites, un chauffage électrique PTC est donc toujours nécessaire pour le chauffage d'appoint.
Le système de climatisation par pompe à chaleur réalise la commutation des modes de réfrigération, de chauffage, de déshumidification, de dégivrage et d'autres modes du système via le commutateur du corps de vanne. La vanne d'inversion à quatre voies a été largement utilisée dans le domaine de la climatisation domestique, et son application dans le système de climatisation par pompe à chaleur des véhicules électriques peut constituer une bonne solution au problème de l'inversion du réfrigérant pendant le refroidissement et le chauffage du système. Cette solution système comporte moins de pièces, une structure simple et un coût inférieur. Cependant, la vanne d'inversion à quatre voies présente un processus de soudage cuivre-aluminium difficile et se corrode facilement. Haute et basse pression Il existe des défauts tels que le soufflage d'air sur le côté, qui affectent les performances du système. Les systèmes de climatisation par pompe à chaleur pour voitures particulières utilisent principalement une solution à trois échangeurs de chaleur comprenant un échangeur de chaleur extérieur et deux échangeurs de chaleur intérieurs, et la commutation de mode est effectuée via plusieurs électrovannes.
Un système de climatisation par pompe à chaleur utilisant le réfrigérant R134a peut chauffer rapidement l'habitacle lorsque la température ambiante est supérieure à 0 degrés. Cependant, lors d'un fonctionnement à une température plus basse, en raison de la diminution du débit massique du réfrigérant, la capacité d'absorption de la chaleur par évaporation est affaiblie ; en même temps, la pression d'aspiration diminue. , le rapport de pression du compresseur augmente, ce qui entraîne une efficacité réduite et des performances atténuées du système. Des études ont montré qu'à une température ambiante de −10 degrés, la capacité de chauffage du système de climatisation à pompe à chaleur utilisant le réfrigérant R134a s'est considérablement atténuée au point qu'il ne peut pas répondre à la demande de chauffage de l'habitacle. À ce stade, le radiateur électrique PTC doit être utilisé pour chauffer le réfrigérant afin de répondre aux besoins de chauffage du système. Wang Ying et coll. utilisé des méthodes expérimentales pour comparer les caractéristiques de fonctionnement des systèmes de vanne à quatre voies et de trois échangeurs de chaleur. Les résultats de la recherche montrent que le système à trois échangeurs de chaleur est plus efficace en matière de dégivrage. ､Il présente plus d'avantages en matière de déshumidification et l'efficacité énergétique du système de vannes à quatre voies est de 7 % à 15 % supérieure à celle du système à trois échangeurs de chaleur.
Climatiseur pompe à chaleur + récupération de chaleur résiduelle + PTC
Notre pays possède un vaste territoire et s'étend sur une large zone de température, il est donc nécessaire d'élargir la plage de température utilisée par les climatiseurs à pompe à chaleur. La chaleur perdue des moteurs et des batteries constitue une source de chaleur précieuse en hiver. De nombreux fabricants et instituts de recherche scientifique envisagent de recycler cette partie de la chaleur comme source de chaleur auxiliaire pour élargir la gamme d'applications des climatiseurs à pompe à chaleur.
Le système peut réaliser des fonctions telles que le refroidissement, le chauffage, le dégivrage, le désembuage et la déshumidification de l'habitacle. Il peut également chauffer ou refroidir la batterie et entraîner le moteur. De plus, il peut également récupérer la chaleur perdue de la batterie et du moteur d’entraînement. Le principe de fonctionnement du système est le suivant : Les fonctions de refroidissement, de chauffage, de déshumidification, de dégivrage et de désembuage de l'habitacle sont réalisées grâce à la combinaison d'interrupteurs de l'électrovanne du circuit réfrigérant ; un refroidisseur de batterie (Chiller) connecté en parallèle avec l'évaporateur est ajouté au circuit réfrigérant. Lorsque la batterie ou le pilote Lorsque le moteur a des besoins de refroidissement, le réfrigérant circule à travers le réfrigérant secondaire du circuit secondaire de refroidissement du refroidisseur ; lorsque la batterie ou le moteur d'entraînement n'a pas un grand besoin de dissipation thermique, l'état de la vanne à trois voies peut être commuté pour contrôler le débit du réfrigérant secondaire afin de transférer la chaleur à basse température. Le radiateur est évacué vers l'extérieur de le véhicule pour refroidir la batterie ou le moteur d'entraînement ; lorsque la batterie a besoin de chauffage, le PTC alimente le chauffage et réalise la fonction de chauffage grâce au réglage de la vanne à trois voies côté réfrigérant ; lorsque la température ambiante est basse, la pompe à chaleur. Lorsque le climatiseur ne peut pas être utilisé et que la batterie ou le moteur d'entraînement a besoin de dissiper la chaleur, le réfrigérant secondaire absorbe la chaleur qui doit être dissipée côté batterie ou moteur d'entraînement. Il circule à travers le refroidisseur via la vanne à trois voies et échange la chaleur vers le côté réfrigérant pour chauffer l'habitacle. La plage de températures de fonctionnement du système est augmentée et l'efficacité énergétique du système est améliorée.
