Investigación sobre el sistema de gestión térmica integrada de la bomba de calor
para vehículos comerciales puramente eléctricos
1. Sistema de gestión térmica tradicional
Los sistemas de gestión térmica comúnmente utilizados en el diseño de vehículos comerciales eléctricos puros para las principales fuentes de calor incluyen la gestión térmica del sistema de batería de energía (BTMS), la gestión térmica del sistema de aire acondicionado y la gestión térmica del sistema de control electrónico del motor. El sistema de gestión térmica descentralizada tradicional consiste en que los tres bucles de batería, aire acondicionado y sistema de control electrónico del motor son independientes entre sí. Cada uno tiene un sistema completo de control de temperatura y un sistema de tuberías. Por lo tanto, durante el funcionamiento del automóvil, existe un sistema de calefacción eléctrica para un determinado sistema. Al mismo tiempo, la energía de disipación de calor externa de otro componente o sistema no se utiliza por completo, lo que no sólo provoca un desperdicio de energía, sino que también es perjudicial para la conservación de energía y la protección del medio ambiente. Por otro lado, debido al bajo nivel de integración de todo el sistema de gestión térmica, las tuberías son complejas, la cantidad de piezas es alta, el costo es alto y la calidad del vehículo es pesada. Esto también acelera el consumo de energía de la batería durante el funcionamiento del vehículo y reduce la vida útil del mismo. El kilometraje recorrido tiene un impacto considerable en la economía del vehículo.
2. Sistema de gestión térmica integrado tipo bomba de calor
Sobre la base de sistemas integrados de gestión térmica, para satisfacer mejor la sensibilidad a altas temperaturas de las baterías, la complejidad y el refinamiento de la gestión térmica de los vehículos comerciales puramente eléctricos sigue aumentando y se están añadiendo algunas aplicaciones innovadoras, como las bombas de calor. es uno de ellos. La bomba de calor por sí sola no produce calor, sino que es simplemente un transportador de calor. Basado en el principio del ciclo inverso de Carnot (Figura 1), utiliza una pequeña cantidad de energía eléctrica para impulsar la unidad, hace circular el medio de trabajo en una fase disfrazada y absorbe, comprime y calienta energía térmica de baja calidad antes de utilizarla. Los componentes principales de una bomba de calor incluyen refrigerante, compresor, condensador, válvula de expansión y evaporador. Es un circuito cerrado en el que el medio, el refrigerante/refrigerante, se comprime y expande continuamente en el circuito. Cada vez que se comprime y expande (es decir, cada ciclo de operación), el refrigerante "extrae" calor del ambiente de baja temperatura y lo transfiere al ambiente de alta temperatura. El aire no se utiliza como refrigerante, aunque no contamina y es gratuito, porque su eficiencia térmica por ciclo es bastante baja. El refrigerante real utilizado es un líquido que se evapora al absorber calor y se condensa al disipar el calor. El proceso de cambio de forma líquida puede mejorar enormemente la eficiencia térmica en cada ciclo de trabajo. El sistema de bomba de calor tiene dos modos de funcionamiento: refrigeración y calefacción. Al integrar la tecnología de bombas de calor con sistemas de gestión térmica integrados, se pueden desarrollar nuevos sistemas de gestión térmica integrada tipo bomba de calor. El sistema de aire acondicionado con bomba de calor que utiliza esta tecnología utiliza un compresor de aire acondicionado eléctrico y utiliza las características reversibles del ciclo de refrigeración para integrar refrigeración y calefacción. Tiene las ventajas de buena versatilidad, estructura compacta, alta eficiencia, ahorro de energía y protección del medio ambiente, y se ha convertido en un nuevo tipo de aire acondicionado para vehículos. tendencia. En condiciones de calefacción invernal, el COP (coeficiente de rendimiento) puede alcanzar de 2 a 4. La eficiencia energética es muchas veces mayor que la del sistema de calefacción PTC comúnmente utilizado en el campo de los vehículos eléctricos puros, que puede ampliar efectivamente la autonomía de conducción en más de 20%. Los tipos actuales de sistemas de bomba de calor incluyen principalmente sistemas de aire acondicionado con bomba de calor directa, sistemas de aire acondicionado con bomba de calor indirecta y sistemas de aire acondicionado con bomba de calor directa que complementan el aire y aumentan la entalpía. Como se muestra en la Figura 2, se pueden utilizar para calefacción y refrigeración. En términos simples, el uso de una válvula de inversión de cuatro vías en un sistema de bomba de calor puede intercambiar las funciones del evaporador y el condensador del aire acondicionado con bomba de calor y cambiar la dirección de la transferencia de calor, logrando así el efecto de enfriamiento en verano y calefacción en invierno.
3. Ventajas y desventajas del sistema de gestión térmica integrada con bomba de calor.
Las principales ventajas son: 1) Fuerte integración del sistema: múltiples subsistemas de gestión térmica se integran en un sistema para lograr un control y una optimización unificados; esto ayuda a reducir la complejidad del sistema y mejorar la eficiencia de la gestión. 2) Eficiencia energética Al controlar con precisión la temperatura y el flujo de calor de cada componente, la energía se puede utilizar de manera más eficiente y se puede reducir el consumo de energía. 3) Gestión inteligente: generalmente equipado con sensores y sistemas de control avanzados, que pueden monitorear y ajustar el estado operativo del sistema en tiempo real para lograr una gestión inteligente. 4) Adaptabilidad ambiental: la estrategia operativa se puede ajustar automáticamente según las condiciones ambientales para mejorar la adaptabilidad y estabilidad del sistema. 5) Instalación y mantenimiento: El sistema de gestión térmica integrado tiene una estructura compacta y es fácil de instalar.
Las principales desventajas son: 1) Alta dificultad técnica: es necesario integrar múltiples subsistemas, la dificultad técnica es relativamente alta y se requiere soporte técnico profesional. 2) Gran inversión inicial: dado que la gestión térmica integrada requiere la integración de múltiples subsistemas, la inversión inicial es relativamente grande. 3) Altos costos de mantenimiento: debido a la alta complejidad del sistema, los costos de mantenimiento de la gestión térmica integrada también son relativamente altos. En resumen, la gestión térmica integrada de la bomba de calor con el fin de mejorar el rendimiento integral del vehículo, el estándar de optimización del diseño integrado y los medios de control coordinado multisistema y gestión general tiene grandes ventajas en la eficiencia del uso de energía, inteligente. gestión, adaptabilidad ambiental y desempeño a largo plazo. Tiene importantes ventajas en términos de vida útil y otros aspectos, y estas ventajas son la tendencia general en el desarrollo de la gestión térmica de los vehículos en el futuro.
