1. Krav til termisk styring av elektriske kjøretøy (HVCH)
Passasjerrommet er det miljøet der føreren oppholder seg mens kjøretøyet kjører. For å sikre et komfortabelt kjøremiljø for føreren, må temperaturstyringen i kupeen kontrollere temperatur, fuktighet og lufttilførselstemperatur i kjøretøyets indre miljø. Kravene til temperaturstyring i kupeen under ulike forhold er vist i tabell 1.
Temperaturkontroll av batterier er en viktig forutsetning for å sikre effektiv og sikker drift av elektriske kjøretøy. Når temperaturen er for høy, vil det føre til væskelekkasje og spontan antennelse, noe som vil påvirke kjøresikkerheten. Når temperaturen er for lav, vil batteriets lade- og utladningskapasitet bli svekket til en viss grad. På grunn av sin høye energitetthet og lette vekt har litiumbatterier blitt de mest brukte batteriene for elektriske kjøretøy. Temperaturkontrollkravene til litiumbatterier og batteriets varmebelastning under forskjellige forhold estimert i henhold til litteraturen er vist i tabell 2. Med den gradvise økningen i energitettheten til batterier, utvidelsen av temperaturområdet i arbeidsmiljøet og økningen i raske ladehastigheter, har viktigheten av temperaturkontroll av batterier i det termiske styringssystemet blitt mer fremtredende, ikke bare for å møte forskjellige veiforhold og forskjellige lade- og utladningsmoduser. Temperaturkontrollbelastningen endres under kjøretøyets arbeidsforhold, ensartetheten i temperaturfeltet mellom batteripakkene og forebygging og kontroll av termisk runaway må også oppfylle alle temperaturkontrollkravene under forskjellige miljøforhold som streng kulde, høy varme og høy luftfuktighet, og varme sommer- og kalde vinterområder. behov.
2. PTC-oppvarming i første trinn
I den innledende fasen av industrialiseringen av elektriske kjøretøy er kjerneteknologien i utgangspunktet basert på utskifting av batterier, motorer og andre kraftsystemer, basert på gradvise forbedringer. Både klimaanlegget i rent elektriske kjøretøy og klimaanlegget i drivstoffkjøretøy realiserer kjølefunksjonen gjennom dampkompresjonssyklusen. Forskjellen mellom de to er at klimaanleggskompressoren i drivstoffkjøretøy drives indirekte av motoren gjennom reimen, mens rent elektriske kjøretøy bruker den elektriske kompressoren direkte til å drive kjølesyklusen. Når drivstoffkjøretøy varmes opp om vinteren, brukes spillvarmen fra motoren direkte til å varme opp kupeen uten en ekstra varmekilde. Spillvarmen fra motoren i rent elektriske kjøretøy kan imidlertid ikke dekke behovene til vinteroppvarming. Derfor er vinteroppvarming et problem som rent elektriske kjøretøy må løse. En positiv temperaturkoeffisientvarmer (PTC) består av et keramisk PTC-varmeelement og et aluminiumsrør (PTC kjølevæskevarmer/PTC-luftvarmer), som har fordelene med liten termisk motstand og høy varmeoverføringseffektivitet, og brukes i karosseribasen til drivstoffkjøretøyer. Derfor brukte tidlige elektriske kjøretøy dampkompresjonskjøling, sykluskjøling pluss PTC-oppvarming for å oppnå termisk styring av kupeen.
2.1 Anvendelse av varmepumpeteknologi i andre trinn
I faktisk bruk har elbiler et høyt energiforbruk for oppvarming om vinteren. Fra et termodynamisk synspunkt er COP-en til PTC-oppvarming alltid mindre enn 1, noe som gjør strømforbruket til PTC-oppvarming høyt og energiutnyttelsesgraden lav, noe som i alvorlig grad begrenser kjørelengden til elbiler. Varmepumpeteknologien bruker dampkompresjonssyklusen for å utnytte lavgradig varme i miljøet, og den teoretiske COP-en under oppvarming er større enn 1. Derfor kan bruk av et varmepumpesystem i stedet for PTC øke rekkevidden til elbiler under oppvarmingsforhold. Med ytterligere forbedring av kapasiteten og effekten til strømbatteriet øker også den termiske belastningen under drift av strømbatteriet gradvis. Den tradisjonelle luftkjølestrukturen kan ikke oppfylle temperaturkontrollkravene til strømbatteriet. Derfor har væskekjøling blitt den viktigste metoden for batteritemperaturkontroll. Dessuten, siden den komfortable temperaturen som kreves av menneskekroppen er lik temperaturen som strømbatteriet fungerer ved normalt, kan kjølebehovet til kupeen og strømbatteriet oppfylles ved å koble varmevekslere parallelt i kupevarmepumpesystemet. Varmen fra batteriet tas indirekte bort av varmeveksleren og sekundærkjølingen, og integrasjonsgraden til det termiske styringssystemet i elbilen har blitt forbedret. Selv om integrasjonsgraden har blitt forbedret, integrerer det termiske styringssystemet på dette stadiet bare kjølingen av batteriet og kupeen, og spillvarmen fra batteriet og motoren har ikke blitt effektivt utnyttet.
Publisert: 04.04.2023
