Integriertes Wärmemanagementsystem vom Typ Wärmepumpe
1. Integriertes Wärmemanagementprinzip der Wärmepumpe
Um der hohen Temperaturempfindlichkeit von Batterien besser gerecht zu werden, wird das Wärmemanagement rein elektrischer Nutzfahrzeuge auf der Grundlage integrierter Wärmemanagementsysteme immer komplexer und ausgefeilter. Außerdem werden einige innovative Anwendungen hinzugefügt, wie beispielsweise Wärmepumpen. Die Wärmepumpe selbst erzeugt keine Wärme, sondern ist nur ein Wärmetransporter. Basierend auf dem Prinzip des umgekehrten Carnot-Zyklus verwendet sie eine kleine Menge elektrischer Energie zum Antrieb der Einheit, lässt das Arbeitsmedium in einer getarnten Phase zirkulieren und absorbiert, komprimiert und erwärmt minderwertige Wärmeenergie, bevor sie genutzt wird. Die Hauptkomponenten einer Wärmepumpe sind Kältemittel, Kompressor, Kondensator, Expansionsventil und Verdampfer. Es handelt sich um einen geschlossenen Kreislauf, in dem das Medium, das Kältemittel/Kältemittel, kontinuierlich komprimiert und expandiert wird. Bei jeder Kompression und Expansion (d. h. bei jedem Betriebszyklus) „entzieht“ das Kältemittel der Niedertemperaturumgebung Wärme und überträgt sie auf die Hochtemperaturumgebung. Luft wird nicht als Kühlmittel verwendet, obwohl sie keine Umweltverschmutzung verursacht und kostenlos ist, da ihr thermischer Wirkungsgrad pro Zyklus ziemlich niedrig ist. Das tatsächlich verwendete Kühlmittel ist eine Flüssigkeit, die bei der Aufnahme von Wärme verdampft und bei der Wärmeabgabe kondensiert. Der Prozess der Änderung der flüssigen Form kann den thermischen Wirkungsgrad in jedem Arbeitszyklus erheblich verbessern. Das Wärmepumpensystem hat zwei Arbeitsmodi: Kühlen und Heizen. Durch die Integration der Wärmepumpentechnologie mit integrierten Wärmemanagementsystemen können neue integrierte Wärmemanagementsysteme vom Wärmepumpentyp entwickelt werden. Das Wärmepumpenklimasystem mit dieser Technologie verwendet einen elektrischen Klimakompressor und nutzt die reversiblen Eigenschaften des Kühlzyklus, um Kühlung und Heizung zu integrieren. Es bietet die Vorteile guter Vielseitigkeit, kompakter Struktur, hoher Effizienz, Energieeinsparung und Umweltschutz und ist zu einem neuen Typ von Fahrzeugklimaanlagen geworden. Trend. Unter winterlichen Heizbedingungen kann der COP (Leistungskoeffizient) 2 bis 4 erreichen. Die Energieeffizienz ist um ein Vielfaches höher als die des im Bereich reiner Elektrofahrzeuge üblicherweise verwendeten PTC-Heizsystems, wodurch die Reichweite effektiv um mehr als 20 % verlängert werden kann. Zu den aktuellen Arten von Wärmepumpensystemen gehören hauptsächlich direkte Wärmepumpen-Klimaanlagen, indirekte Wärmepumpen-Klimaanlagen und luftergänzende und enthalpieerhöhende direkte Wärmepumpen-Klimaanlagen, die zum Heizen und Kühlen verwendet werden können. Einfach ausgedrückt kann die Verwendung eines Vierwege-Umkehrventils in einem Wärmepumpensystem die Funktionen des Verdampfers und des Kondensators der Wärmepumpen-Klimaanlage vertauschen und die Richtung der Wärmeübertragung ändern, wodurch der Effekt der Kühlung im Sommer und der Heizung im Winter erreicht wird.
2. Experimentelle Überprüfung des integrierten Wärmemanagements von Wärmepumpen
Derzeit werden integrierte Wärmemanagementsysteme vom Typ Wärmepumpe selten in reinen elektrischen Nutzfahrzeugen verwendet, und es gibt einige Anwendungen in Personenkraftwagen. Das Wärmepumpensystem wandelt die Wärme in der Luft durch die Gas-Flüssigkeits-Umwandlung des Kühlmittels in seine eigene innere Energie um. Der COP-Wert ist zwei- bis dreimal höher als der des PTC-Heizsystems, wodurch die Reichweite selbst bei extrem niedrigen Temperaturen effektiv um mehr als 20 % verlängert werden kann. Bei dieser Temperatur kann der COP immer noch größer oder gleich 1 garantiert werden, während der PTC-Energieeffizienzkoeffizient im Allgemeinen kleiner als 1 ist. Beim Heizvorgang wird die Wärmeenergie der Außenluft zwangsweise auf die Klimaanlage des Fahrgastraums übertragen, indem man sich auf die Rückzirkulation des Systems verlässt. Daher ist der Energieeffizienzkoeffizient der Wärmepumpenklimaanlage zwei- bis dreimal höher als der der PTC-Heizung.
