Herkömmliche Wärmepumpen-Klimaanlagen weisen in der kalten Umgebung eine geringe Heizeffizienz und eine unzureichende Heizleistung auf, was die Einsatzmöglichkeiten von Elektrofahrzeugen einschränkt.Daher wurde eine Reihe von Methoden zur Verbesserung der Leistung von Wärmepumpen-Klimaanlagen bei niedrigen Temperaturen entwickelt und angewendet.Durch eine sinnvolle Vergrößerung des sekundären Wärmeaustauschkreislaufs und gleichzeitiger Kühlung der Leistungsbatterie und des Motorsystems wird die verbleibende Wärme recycelt, um die Heizleistung von Elektrofahrzeugen bei niedrigen Temperaturen zu verbessern.Die experimentellen Ergebnisse zeigen, dass die Heizleistung der Wärmepumpen-Klimaanlage mit Abwärmerückgewinnung im Vergleich zur herkömmlichen Wärmepumpen-Klimaanlage deutlich verbessert ist.Die Abwärmerückgewinnungs-Wärmepumpe mit einem tieferen Kopplungsgrad jedes Wärmemanagement-Subsystems und das Fahrzeug-Wärmemanagementsystem mit einem höheren Integrationsgrad werden im Tesla Model Y und im Volkswagen ID4 verwendet.CROZZ und andere Modelle wurden angewendet (wie rechts gezeigt).Wenn jedoch die Umgebungstemperatur niedriger ist und die Menge der Abwärmerückgewinnung geringer ist, kann die Abwärmerückgewinnung allein den Bedarf an Heizkapazität in Umgebungen mit niedrigen Temperaturen nicht decken, und es werden immer noch PTC-Heizungen benötigt, um den Mangel an Heizkapazität auszugleichen in den oben genannten Fällen.Mit der schrittweisen Verbesserung des Integrationsgrads des Wärmemanagements des Elektrofahrzeugs ist es jedoch möglich, die Menge der Abwärmerückgewinnung zu erhöhen, indem die vom Motor erzeugte Wärme angemessen erhöht wird, wodurch die Heizkapazität und der COP des Wärmepumpensystems erhöht werden und die Verwendung von vermeidenPTC-Kühlmittelheizung/PTC-Lufterhitzer.Während der Raumbedarf des Wärmemanagementsystems weiter reduziert wird, wird der Heizbedarf von Elektrofahrzeugen in einer Umgebung mit niedrigen Temperaturen gedeckt.Neben der Rückgewinnung und Nutzung der Abwärme von Batterien und Motorsystemen ist auch die Nutzung der Rückluft eine Möglichkeit, den Energieverbrauch des Thermomanagementsystems bei niedrigen Temperaturen zu senken.Die Forschungsergebnisse zeigen, dass in Umgebungen mit niedrigen Temperaturen durch sinnvolle Rückluftnutzungsmaßnahmen die von Elektrofahrzeugen benötigte Heizleistung um 46 bis 62 % gesenkt werden kann, während gleichzeitig Beschlagen und Bereifen der Scheiben vermieden und der Heizenergieverbrauch um bis zu 40 % gesenkt werden kann %..Denso Japan hat außerdem eine entsprechende doppelschichtige Rückluft-/Frischluftstruktur entwickelt, die den durch die Belüftung verursachten Wärmeverlust um 30 % reduzieren und gleichzeitig ein Beschlagen verhindern kann.Derzeit verbessert sich die Umweltanpassungsfähigkeit des Wärmemanagements von Elektrofahrzeugen unter extremen Bedingungen allmählich und entwickelt sich in Richtung Integration und Ökologisierung.
Um die Effizienz des Wärmemanagements der Batterie unter Hochleistungsbedingungen weiter zu verbessern und die Komplexität des Wärmemanagements zu verringern, ist auch die Methode zur Steuerung der Batterietemperatur mit direkter Kühlung und direkter Erwärmung im Umlauf, bei der das Kältemittel direkt zum Wärmeaustausch in den Batteriesatz geleitet wird technische Lösung.Die Wärmemanagementkonfiguration des direkten Wärmeaustauschs zwischen dem Batteriepaket und dem Kältemittel ist in der Abbildung rechts dargestellt.Die Direktkühlungstechnologie kann die Wärmeaustauscheffizienz und Wärmeaustauschrate verbessern, eine gleichmäßigere Temperaturverteilung innerhalb der Batterie erreichen, den Sekundärkreislauf reduzieren und die Abwärmerückgewinnung des Systems erhöhen, wodurch die Temperaturkontrollleistung der Batterie verbessert wird.Aufgrund der direkten Wärmeaustauschtechnologie zwischen der Batterie und dem Kältemittel muss jedoch die Kühlung und Wärme durch die Arbeit des Wärmepumpensystems erhöht werden.Einerseits wird die Temperaturregelung der Batterie durch das Starten und Stoppen der Wärmepumpen-Klimaanlage begrenzt, was einen gewissen Einfluss auf die Leistung des Kältemittelkreislaufs hat.Einerseits schränkt es auch die Nutzung natürlicher Kühlquellen in Übergangszeiten ein, sodass diese Technologie noch weiterer Forschung, Verbesserung und Anwendungsbewertung bedarf.
Forschungsfortschritt der Schlüsselkomponenten
Das Wärmemanagementsystem für Elektrofahrzeuge(HVCH) besteht aus mehreren Komponenten, zu denen hauptsächlich elektrische Kompressoren, elektronische Ventile, Wärmetauscher, verschiedene Rohrleitungen und Flüssigkeitsreservoirs gehören.Darunter sind Kompressor, elektronisches Ventil und Wärmetauscher die Kernkomponenten des Wärmepumpensystems.Da die Nachfrage nach leichten Elektrofahrzeugen weiter steigt und der Grad der Systemintegration weiter zunimmt, entwickeln sich auch die Wärmemanagementkomponenten von Elektrofahrzeugen in Richtung Leichtbau, Integration und Modularisierung.Um die Anwendbarkeit von Elektrofahrzeugen unter extremen Bedingungen zu verbessern, werden auch Komponenten entwickelt und entsprechend eingesetzt, die unter extremen Bedingungen normal funktionieren und die Anforderungen an die Wärmemanagementleistung von Kraftfahrzeugen erfüllen.
Zeitpunkt der Veröffentlichung: 04.04.2023
