Έρευνα για το ολοκληρωμένο σύστημα θερμικής διαχείρισης αντλιών θερμότητας
για αμιγώς ηλεκτρικά επαγγελματικά οχήματα
1. Παραδοσιακό σύστημα διαχείρισης θερμότητας
Τα συστήματα θερμικής διαχείρισης που χρησιμοποιούνται συνήθως στο σχεδιασμό αμιγώς ηλεκτρικών επαγγελματικών οχημάτων για τις κύριες πηγές θερμότητας περιλαμβάνουν τη θερμική διαχείριση του συστήματος μπαταριών ισχύος (BTMS), τη θερμική διαχείριση συστήματος κλιματισμού και τη θερμική διαχείριση συστήματος ηλεκτρονικού ελέγχου κινητήρα. Το παραδοσιακό σύστημα αποκεντρωμένης θερμικής διαχείρισης είναι ότι οι τρεις βρόχοι της μπαταρίας, του κλιματισμού και του ηλεκτρονικού συστήματος ελέγχου κινητήρα είναι ανεξάρτητοι μεταξύ τους. Κάθε ένα έχει ένα πλήρες σύστημα ελέγχου θερμοκρασίας και σύστημα σωληνώσεων. Επομένως, κατά τη λειτουργία του αυτοκινήτου, υπάρχει ένα ηλεκτρικό σύστημα θέρμανσης για ένα συγκεκριμένο σύστημα. Ταυτόχρονα, η εξωτερική ενέργεια απαγωγής θερμότητας ενός άλλου εξαρτήματος ή συστήματος δεν χρησιμοποιείται πλήρως, γεγονός που όχι μόνο προκαλεί σπατάλη ενέργειας, αλλά είναι επίσης επιζήμιο για την εξοικονόμηση ενέργειας και την προστασία του περιβάλλοντος. Από την άλλη πλευρά, λόγω του χαμηλού επιπέδου ολοκλήρωσης ολόκληρου του συστήματος θερμικής διαχείρισης, οι αγωγοί είναι πολύπλοκοι, ο αριθμός των εξαρτημάτων είναι υψηλός, το κόστος είναι υψηλό και η ποιότητα του οχήματος είναι βαριά. Αυτό επιταχύνει επίσης την κατανάλωση ισχύος της μπαταρίας κατά τη λειτουργία του οχήματος και μειώνει τη διάρκεια ζωής του οχήματος. Τα χιλιόμετρα οδήγησης έχουν σημαντικό αντίκτυπο στην οικονομία του οχήματος.
2. Ολοκληρωμένο σύστημα θερμικής διαχείρισης τύπου αντλίας θερμότητας
Με βάση τα ολοκληρωμένα συστήματα διαχείρισης θερμότητας, προκειμένου να ανταποκριθεί καλύτερα στην ευαισθησία των μπαταριών σε υψηλή θερμοκρασία, η πολυπλοκότητα και η τελειοποίηση της θερμικής διαχείρισης των αμιγώς ηλεκτρικών επαγγελματικών οχημάτων συνεχίζει να αυξάνεται και προστίθενται ορισμένες καινοτόμες εφαρμογές, όπως η τεχνολογία αντλιών θερμότητας είναι ένα από αυτά. Η ίδια η αντλία θερμότητας δεν παράγει θερμότητα, αλλά είναι απλώς ένας μεταφορέας θερμότητας. Με βάση την αρχή του αντίστροφου κύκλου Carnot (Εικόνα 1), χρησιμοποιεί μικρή ποσότητα ηλεκτρικής ενέργειας για να κινήσει τη μονάδα, κυκλοφορεί το μέσο εργασίας σε μια συγκαλυμμένη φάση και απορροφά, συμπιέζει και θερμαίνει θερμική ενέργεια χαμηλής ποιότητας πριν τη χρησιμοποιήσει. Τα κύρια εξαρτήματα μιας αντλίας θερμότητας περιλαμβάνουν ψυκτικό μέσο, συμπιεστή, συμπυκνωτή, βαλβίδα εκτόνωσης και εξατμιστή. Είναι ένας κλειστός βρόχος στον οποίο το μέσο, το ψυκτικό/ψυκτικό, συμπιέζεται συνεχώς και διαστέλλεται στον βρόχο. Κάθε φορά που συμπιέζεται και διαστέλλεται (δηλαδή κάθε κύκλος λειτουργίας), το ψυκτικό «εξάγει» θερμότητα από το περιβάλλον χαμηλής θερμοκρασίας και τη μεταφέρει στο περιβάλλον υψηλής θερμοκρασίας. Ο αέρας δεν χρησιμοποιείται ως ψυκτικό μέσο, αν και δεν προκαλεί ρύπανση και είναι χωρίς κόστος, επειδή η θερμική του απόδοση ανά κύκλο είναι αρκετά χαμηλή. Το πραγματικό ψυκτικό που χρησιμοποιείται είναι ένα υγρό που εξατμίζεται όταν απορροφά θερμότητα και συμπυκνώνεται όταν διαχέει τη θερμότητα. Η διαδικασία αλλαγής υγρής μορφής μπορεί να βελτιώσει σημαντικά τη θερμική απόδοση σε κάθε κύκλο εργασίας. Το σύστημα αντλίας θερμότητας έχει δύο τρόπους λειτουργίας: ψύξη και θέρμανση. Με την ενσωμάτωση της τεχνολογίας αντλιών θερμότητας με τα ολοκληρωμένα συστήματα διαχείρισης θερμότητας, μπορούν να αναπτυχθούν νέα συστήματα ολοκληρωμένης θερμικής διαχείρισης τύπου αντλίας θερμότητας. Το σύστημα κλιματισμού αντλίας θερμότητας που χρησιμοποιεί αυτή την τεχνολογία χρησιμοποιεί έναν ηλεκτρικό συμπιεστή κλιματισμού και χρησιμοποιεί τα αναστρέψιμα χαρακτηριστικά του κύκλου ψύξης για να ενσωματώσει την ψύξη και τη θέρμανση. Έχει τα πλεονεκτήματα της καλής ευελιξίας, της συμπαγούς δομής, της υψηλής απόδοσης, της εξοικονόμησης ενέργειας και της προστασίας του περιβάλλοντος και έχει γίνει ένας νέος τύπος κλιματιστικού οχήματος. τάση. Υπό συνθήκες χειμερινής θέρμανσης, ο COP (Συντελεστής Απόδοσης) μπορεί να φτάσει το 2 έως 4. Η ενεργειακή απόδοση είναι πολλαπλάσια από εκείνη του συστήματος θέρμανσης PTC που χρησιμοποιείται συνήθως στον τομέα των αμιγώς ηλεκτρικών οχημάτων, το οποίο μπορεί να επεκτείνει αποτελεσματικά την αυτονομία οδήγησης κατά περισσότερο από 20%. Οι σημερινοί τύποι συστημάτων αντλιών θερμότητας περιλαμβάνουν κυρίως συστήματα κλιματισμού άμεσης αντλίας θερμότητας, συστήματα κλιματισμού έμμεσων αντλιών θερμότητας και συστήματα κλιματισμού άμεσης αντλίας θερμότητας συμπληρωμάτων και αύξησης της ενθαλπίας. Όπως φαίνεται στο Σχήμα 2, μπορούν να χρησιμοποιηθούν για θέρμανση και ψύξη. Με απλούς όρους, η χρήση μιας βαλβίδας αναστροφής τεσσάρων κατευθύνσεων σε ένα σύστημα αντλίας θερμότητας μπορεί να ανταλλάξει τις λειτουργίες του εξατμιστή και του συμπυκνωτή του κλιματιστικού αντλίας θερμότητας και να αλλάξει την κατεύθυνση μεταφοράς θερμότητας, επιτυγχάνοντας έτσι το αποτέλεσμα της ψύξης το καλοκαίρι και θέρμανση το χειμώνα.
3. Πλεονεκτήματα και μειονεκτήματα του ολοκληρωμένου συστήματος θερμικής διαχείρισης αντλιών θερμότητας
Τα κύρια πλεονεκτήματα είναι: 1) Ισχυρή ολοκλήρωση συστήματος: πολλαπλά υποσυστήματα διαχείρισης θερμικής διαχείρισης ενσωματώνονται σε ένα σύστημα για την επίτευξη ενοποιημένου ελέγχου και βελτιστοποίησης. Αυτό βοηθά στη μείωση της πολυπλοκότητας του συστήματος και στη βελτίωση της αποτελεσματικότητας της διαχείρισης. 2) Ενεργειακή απόδοση Με τον ακριβή έλεγχο της θερμοκρασίας και της ροής θερμότητας κάθε στοιχείου, η ενέργεια μπορεί να χρησιμοποιηθεί πιο αποτελεσματικά και η κατανάλωση ενέργειας μπορεί να μειωθεί. 3) Έξυπνη διαχείριση: Συνήθως εξοπλισμένο με προηγμένους αισθητήρες και συστήματα ελέγχου, τα οποία μπορούν να παρακολουθούν και να προσαρμόζουν την κατάσταση λειτουργίας του συστήματος σε πραγματικό χρόνο για την επίτευξη έξυπνης διαχείρισης. 4) Περιβαλλοντική προσαρμοστικότητα: Η στρατηγική λειτουργίας μπορεί να προσαρμοστεί αυτόματα σύμφωνα με τις περιβαλλοντικές συνθήκες για τη βελτίωση της προσαρμοστικότητας και της σταθερότητας του συστήματος. 5) Εγκατάσταση και συντήρηση: Το ενσωματωμένο σύστημα θερμικής διαχείρισης έχει συμπαγή δομή και είναι εύκολο στην εγκατάσταση.
Τα κύρια μειονεκτήματα είναι: 1) Υψηλή τεχνική δυσκολία: χρειάζεται να ενσωματωθούν πολλαπλά υποσυστήματα, η τεχνική δυσκολία είναι σχετικά υψηλή και απαιτείται επαγγελματική τεχνική υποστήριξη. 2) Μεγάλη αρχική επένδυση: Εφόσον η ολοκληρωμένη θερμική διαχείριση απαιτεί την ενοποίηση πολλαπλών υποσυστημάτων, η αρχική επένδυση είναι σχετικά μεγάλη. 3) Υψηλό κόστος συντήρησης: Λόγω της υψηλής πολυπλοκότητας του συστήματος, το κόστος συντήρησης της ολοκληρωμένης θερμικής διαχείρισης είναι επίσης σχετικά υψηλό. Συνοψίζοντας, η αντλία θερμότητας ενσωματωμένη θερμική διαχείριση με σκοπό τη βελτίωση της συνολικής απόδοσης του οχήματος, το πρότυπο της ολοκληρωμένης βελτιστοποίησης σχεδιασμού και τα μέσα συντονισμένου ελέγχου και συνολικής διαχείρισης πολλαπλών συστημάτων έχει μεγάλα πλεονεκτήματα στην αποδοτικότητα χρήσης ενέργειας, έξυπνο διαχείριση, περιβαλλοντική προσαρμοστικότητα και μακροπρόθεσμες επιδόσεις. Έχει σημαντικά πλεονεκτήματα όσον αφορά τη διάρκεια ζωής και άλλες πτυχές, και αυτά τα πλεονεκτήματα είναι η γενική τάση στην ανάπτυξη της διαχείρισης θερμότητας οχημάτων στο μέλλον.
