Geleneksel ısı pompası klimalarının düşük ısıtma verimliliği ve soğuk ortamlarda yetersiz ısıtma kapasitesi, elektrikli araçların uygulama senaryolarını kısıtlamaktadır. Bu nedenle, düşük sıcaklık koşullarında ısı pompası klimalarının performansını iyileştirmek için bir dizi yöntem geliştirilmiş ve uygulanmıştır. İkincil ısı değişim devresinin rasyonel bir şekilde artırılmasıyla, güç bataryası ve motor sistemi soğutulurken, kalan ısı geri dönüştürülerek düşük sıcaklık koşullarında elektrikli araçların ısıtma kapasitesi artırılır. Deneysel sonuçlar, atık ısı geri kazanımlı ısı pompası klimasının ısıtma kapasitesinin geleneksel ısı pompası klimasına kıyasla önemli ölçüde iyileştirildiğini göstermektedir. Her bir termal yönetim alt sisteminin daha derin bir bağlantı derecesine sahip atık ısı geri kazanımlı ısı pompası ve daha yüksek entegrasyon derecesine sahip araç termal yönetim sistemi, Tesla Model Y ve Volkswagen ID4, CROZZ ve diğer modellerde kullanılmıştır (sağda gösterildiği gibi). Bununla birlikte, ortam sıcaklığı daha düşük ve atık ısı geri kazanım miktarı daha az olduğunda, atık ısı geri kazanımı tek başına düşük sıcaklık ortamlarındaki ısıtma kapasitesi talebini karşılayamaz ve yukarıdaki durumlarda ısıtma kapasitesi eksikliğini gidermek için PTC ısıtıcılarına hala ihtiyaç duyulmaktadır. Ancak, elektrikli araçların termal yönetim entegrasyon seviyesinin kademeli olarak iyileşmesiyle, motor tarafından üretilen ısıyı makul ölçüde artırarak atık ısı geri kazanım miktarını artırmak, böylece ısı pompası sisteminin ısıtma kapasitesini ve COP'sini artırmak ve gereksiz kullanımı önlemek mümkün olmaktadır.PTC soğutucu ısıtıcı/PTC hava ısıtıcısıIsı yönetim sisteminin kapladığı alanı daha da azaltırken, düşük sıcaklık ortamında elektrikli araçların ısıtma ihtiyacını karşılıyor. Akü ve motor sistemlerinden gelen atık ısının geri kazanımı ve kullanımına ek olarak, geri dönüş havasının kullanımı da düşük sıcaklık koşullarında ısı yönetim sisteminin enerji tüketimini azaltmanın bir yoludur. Araştırma sonuçları, düşük sıcaklık ortamında, makul geri dönüş havası kullanım önlemlerinin, camlarda buğulanma ve buzlanmayı önlerken, elektrikli araçların ihtiyaç duyduğu ısıtma kapasitesini %46 ila %62 oranında azaltabileceğini ve ısıtma enerjisi tüketimini %40'a kadar düşürebileceğini göstermektedir. Denso Japan ayrıca, havalandırmadan kaynaklanan ısı kaybını %30 oranında azaltırken buğulanmayı önleyebilen, buna karşılık gelen çift katmanlı geri dönüş havası/temiz hava yapısı da geliştirmiştir. Bu aşamada, aşırı koşullar altında elektrikli araç ısı yönetiminin çevresel uyarlanabilirliği giderek iyileşmekte ve entegrasyon ve yeşilleşme yönünde gelişmektedir.
Yüksek güç koşullarında bataryanın termal yönetim verimliliğini daha da iyileştirmek ve termal yönetimin karmaşıklığını azaltmak için, soğutucu akışkanın doğrudan batarya paketine gönderilerek ısı alışverişi sağlayan doğrudan soğutma ve doğrudan ısıtma batarya sıcaklık kontrol yöntemi de güncel bir teknik çözümdür. Batarya paketi ile soğutucu akışkan arasındaki doğrudan ısı alışverişinin termal yönetim konfigürasyonu sağdaki şekilde gösterilmiştir. Doğrudan soğutma teknolojisi, ısı alışveriş verimliliğini ve ısı alışveriş hızını artırabilir, batarya içinde daha homojen bir sıcaklık dağılımı sağlayabilir, ikincil döngüyü azaltabilir ve sistemin atık ısı geri kazanımını artırarak bataryanın sıcaklık kontrol performansını iyileştirebilir. Bununla birlikte, batarya ile soğutucu akışkan arasındaki doğrudan ısı alışverişi teknolojisi nedeniyle, soğutma ve ısıtmanın ısı pompası sisteminin çalışmasıyla artırılması gerekir. Bir yandan, bataryanın sıcaklık kontrolü, ısı pompası klima sisteminin başlatılıp durdurulmasıyla sınırlıdır ve bu da soğutucu akışkan döngüsünün performansını belirli ölçüde etkiler. Bir yandan, geçiş mevsimlerinde doğal soğutma kaynaklarının kullanımını da sınırlandırdığı için, bu teknoloji daha fazla araştırma, geliştirme ve uygulama değerlendirmesine ihtiyaç duymaktadır.
Temel Bileşenlerin Araştırma Gelişmeleri
Elektrikli araç termal yönetim sistemi(HVCHIsı pompası sistemi, esas olarak elektrikli kompresörler, elektronik vanalar, ısı eşanjörleri, çeşitli boru hatları ve sıvı depoları dahil olmak üzere birden fazla bileşenden oluşmaktadır. Bunlar arasında kompresör, elektronik vana ve ısı eşanjörü, ısı pompası sisteminin temel bileşenleridir. Hafif elektrikli araçlara olan talebin artmaya devam etmesi ve sistem entegrasyonunun derinleşmesiyle birlikte, elektrikli araçların termal yönetim bileşenleri de hafif, entegre ve modüler yönde gelişmektedir. Elektrikli araçların aşırı koşullar altında uygulanabilirliğini artırmak için, aşırı koşullar altında normal şekilde çalışabilen ve otomotiv termal yönetim performansı gereksinimlerini karşılayan bileşenler de geliştirilmekte ve buna göre uygulanmaktadır.
Yayın tarihi: 04-08-2023
