इलेक्ट्रिक वाहन थर्मल प्रबंधन की अनुसंधान प्रगति
सिस्टम एकीकरण प्रौद्योगिकी
थर्मल प्रबंधन प्रणाली का परिचय
इलेक्ट्रिक वाहनों की थर्मल प्रबंधन प्रणाली पारंपरिक ईंधन वाहनों की थर्मल प्रबंधन प्रणाली से विकसित हुई है, और सिस्टम कॉन्फ़िगरेशन भी धीरे-धीरे प्रत्येक थर्मल प्रबंधन लूप की सापेक्ष स्वतंत्रता से एकीकरण की दिशा में विकसित हुआ है। चूँकि उपयोग करने के लिए इंजन की कोई अपशिष्ट ऊष्मा नहीं है, इसलिए यात्री डिब्बे को गर्म करते समय ऊष्मा स्रोत प्रदान करने के लिए अतिरिक्त उपकरण की आवश्यकता होती है। वर्तमान में, इलेक्ट्रिक वाहनों में आमतौर पर उपयोग की जाने वाली हीटिंग विधियों में सकारात्मक तापमान गुणांक (सकारात्मक तापमान गुणांक, पीटीसी) इलेक्ट्रिक हीटर हीटिंग और हीट पंप एयर कंडीशनिंग हीटिंग शामिल हैं।
सिंगल कूलिंग एयर कंडीशनर + पीटीसी
तापमान बढ़ने पर पीटीसी इलेक्ट्रिक हीटर में थर्मिस्टर का प्रतिरोध बढ़ जाएगा, जिसके परिणामस्वरूप हीटिंग पावर में कमी आएगी। इसलिए, पीटीसी थर्मिस्टर में निरंतर तापमान विशेषताएं होती हैं। पीटीसी हीटिंग सिस्टम की सरल संरचना और कम कीमत के कारण, प्रारंभिक पीटीसी हीटिंग सिस्टम अधिकांश इलेक्ट्रिक वाहन यात्री डिब्बे की शीतलन और हीटिंग आवश्यकताओं को प्राप्त करने के लिए सिंगल-कूलिंग एयर कंडीशनिंग रेफ्रिजरेशन और पीटीसी इलेक्ट्रिक हीटर हीटिंग का उपयोग करते हैं।
गर्मियों में ठंडक के दौरान, वायु वाहिनी में व्यवस्थित बाष्पीकरणकर्ता का उपयोग शीतलन के उद्देश्य को प्राप्त करने के लिए गर्मी को अवशोषित करने के लिए किया जाता है। हीटिंग के लिए दो विकल्प हैं. एक तो एयर पीटीसी को सीधे एयर कंडीशनिंग बॉक्स के एयर डक्ट में व्यवस्थित करना है। जब हीटिंग की आवश्यकता होती है, तो पीटीसी हवा को गर्म करने के लिए सक्रिय होता है। वाहिनी में हवा को यात्री डिब्बे में पेश किया जाता है; एक अन्य प्रकार द्वितीयक रेफ्रिजरेंट को गर्म करने के लिए पानी पीटीसी का उपयोग करता है, और द्वितीयक रेफ्रिजरेंट हीटिंग की मांग को पूरा करने के लिए अप्रत्यक्ष रूप से वायु वाहिनी में हवा को गर्म करने के लिए वायु वाहिनी में व्यवस्थित गर्म वायु कोर में प्रवाहित होता है।
हीट पंप एयर कंडीशनर+पीटीसी
चूंकि पीटीसी हीटिंग के लिए इलेक्ट्रिक हीटिंग का उपयोग करता है, हीटिंग दक्षता 1 से कम है, इसलिए यह हीटिंग विधि इलेक्ट्रिक वाहनों की क्रूज़िंग रेंज को 50% तक कम कर सकती है। ताप पंपों की सैद्धांतिक दक्षता 1 से अधिक है, इसलिए पीटीसी हीटिंग को बदलने के लिए ताप पंपों का उपयोग एक विकास प्रवृत्ति बन गया है। ｡झांग एट अल के शोध परिणाम। [18] दिखाएँ कि हीट पंप प्रणाली पीटीसी हीटर प्रणाली की तुलना में 41.3% ऊर्जा बचा सकती है। चूंकि अधिकांश इलेक्ट्रिक वाहन वर्तमान में R134a को एक कार्यशील तरल पदार्थ के रूप में उपयोग करते हैं, जब परिवेश का तापमान -10 डिग्री से कम होता है, तो हीट पंप प्रणाली की दक्षता और विश्वसनीयता कम हो जाती है, इसलिए सहायक हीटिंग के लिए एक पीटीसी इलेक्ट्रिक हीटर की अभी भी आवश्यकता होती है।
हीट पंप एयर कंडीशनिंग सिस्टम वाल्व बॉडी के स्विच के माध्यम से सिस्टम रेफ्रिजरेशन, हीटिंग, डीह्यूमिडिफिकेशन, डीफ्रॉस्ट और अन्य मोड के स्विचिंग का एहसास करता है। घरेलू एयर कंडीशनिंग के क्षेत्र में चार-तरफा रिवर्सिंग वाल्व का व्यापक रूप से उपयोग किया गया है, और इलेक्ट्रिक वाहनों के हीट पंप एयर कंडीशनिंग सिस्टम में इसका अनुप्रयोग सिस्टम कूलिंग और हीटिंग के दौरान रेफ्रिजरेंट रिवर्सल की समस्या का एक अच्छा समाधान है। इस सिस्टम समाधान में कम हिस्से, सरल संरचना और कम लागत है। हालाँकि, चार-तरफा रिवर्सिंग वाल्व में एक कठिन तांबा-एल्यूमीनियम वेल्डिंग प्रक्रिया होती है और यह आसानी से खराब हो जाता है। उच्च और निम्न दबाव के कारण साइड में हवा का उड़ना जैसे दोष होते हैं, जो सिस्टम के प्रदर्शन को प्रभावित करते हैं। पैसेंजर कार हीट पंप एयर कंडीशनिंग सिस्टम ज्यादातर एक आउटडोर हीट एक्सचेंजर और दो इनडोर हीट एक्सचेंजर्स के तीन-हीट एक्सचेंजर समाधान का उपयोग करते हैं, और मोड स्विचिंग कई सोलनॉइड वाल्व के माध्यम से किया जाता है।
R134a रेफ्रिजरेंट का उपयोग करने वाला हीट पंप एयर कंडीशनिंग सिस्टम परिवेश का तापमान 0 डिग्री से ऊपर होने पर यात्री डिब्बे को तुरंत गर्म कर सकता है। हालाँकि, कम तापमान पर संचालन करते समय, रेफ्रिजरेंट द्रव्यमान प्रवाह में कमी के कारण, वाष्पीकरण गर्मी अवशोषण क्षमता कमजोर हो जाती है; उसी समय, चूषण दबाव कम हो जाता है। , कंप्रेसर दबाव अनुपात बढ़ जाता है, जिसके परिणामस्वरूप दक्षता कम हो जाती है और सिस्टम प्रदर्शन कमजोर हो जाता है। अध्ययनों से पता चला है कि -10 डिग्री के परिवेश के तापमान पर, R134a रेफ्रिजरेंट का उपयोग करने वाले हीट पंप एयर कंडीशनिंग सिस्टम की हीटिंग क्षमता इस हद तक कम हो गई है कि यह केबिन हीटिंग की मांग को पूरा नहीं कर सकती है। इस समय, सिस्टम की हीटिंग आवश्यकताओं को पूरा करने के लिए रेफ्रिजरेंट को गर्म करने के लिए पीटीसी इलेक्ट्रिक हीटर का उपयोग करने की आवश्यकता होती है। वांग यिंग एट अल. चार-तरफ़ा वाल्व और तीन हीट एक्सचेंजर प्रणालियों की परिचालन विशेषताओं की तुलना करने के लिए प्रयोगात्मक तरीकों का इस्तेमाल किया गया। शोध के नतीजे बताते हैं कि तीन हीट एक्सचेंजर प्रणाली डीफ्रॉस्टिंग में बेहतर है। ､इसके निरार्द्रीकरण में अधिक फायदे हैं, और चार-तरफ़ा वाल्व प्रणाली की ऊर्जा दक्षता तीन हीट एक्सचेंजर प्रणाली की तुलना में 7% ~ 15% अधिक है।
हीट पंप एयर कंडीशनर + अपशिष्ट ताप पुनर्प्राप्ति + पीटीसी
हमारे देश का क्षेत्र विशाल है और यह एक बड़े तापमान क्षेत्र में फैला हुआ है, इसलिए हीट पंप एयर कंडीशनर द्वारा उपयोग की जाने वाली तापमान सीमा का विस्तार करना आवश्यक है। सर्दियों में मोटरों और बैटरियों की अपशिष्ट ऊष्मा एक मूल्यवान ऊष्मा स्रोत है। कई निर्माता और वैज्ञानिक अनुसंधान संस्थान हीट पंप एयर कंडीशनर की अनुप्रयोग सीमा का विस्तार करने के लिए गर्मी के इस हिस्से को सहायक ताप स्रोत के रूप में पुनर्चक्रित करने पर विचार करते हैं।
सिस्टम यात्री डिब्बे को ठंडा करने, गर्म करने, डीफ़्रॉस्टिंग, डीफ़ॉगिंग और निरार्द्रीकरण जैसे कार्यों का एहसास कर सकता है। यह बैटरी को गर्म या ठंडा भी कर सकता है और मोटर चला सकता है। इसके अलावा, यह बैटरी और ड्राइव मोटर से अपशिष्ट गर्मी को भी पुनर्प्राप्त कर सकता है। प्रणाली का कार्य सिद्धांत इस प्रकार है: यात्री डिब्बे के शीतलन, ताप, निरार्द्रीकरण, डीफ़्रॉस्टिंग और डीफ़ॉगिंग के कार्यों को रेफ्रिजरेंट सर्किट के सोलनॉइड वाल्व के स्विच संयोजन के माध्यम से महसूस किया जाता है; बाष्पीकरणकर्ता के समानांतर जुड़ा एक बैटरी कूलर (चिलर) को रेफ्रिजरेंट सर्किट में जोड़ा जाता है। जब बैटरी या ड्राइवर की मोटर को ठंडा करने की आवश्यकता होती है, तो रेफ्रिजरेंट चिलर कूलिंग सेकेंडरी सर्किट के सेकेंडरी रेफ्रिजरेंट के माध्यम से प्रवाहित होता है; जब बैटरी या ड्राइव मोटर को गर्मी अपव्यय की बड़ी आवश्यकता नहीं होती है, तो कम तापमान के माध्यम से गर्मी को स्थानांतरित करने के लिए माध्यमिक रेफ्रिजरेंट के प्रवाह को नियंत्रित करने के लिए तीन-तरफा वाल्व की स्थिति को स्विच किया जा सकता है रेडिएटर को बाहर की ओर छुट्टी दे दी जाती है बैटरी को ठंडा करने या मोटर चलाने के लिए वाहन; जब बैटरी को हीटिंग की आवश्यकता होती है, तो पीटीसी हीटिंग को सक्रिय करता है और रेफ्रिजरेंट पक्ष पर तीन-तरफा वाल्व के समायोजन के माध्यम से हीटिंग फ़ंक्शन का एहसास करता है; जब परिवेश का तापमान कम होता है, तो हीट पंप जब एयर कंडीशनर का उपयोग नहीं किया जा सकता है और बैटरी या ड्राइव मोटर को गर्मी अपव्यय की आवश्यकता होती है, तो द्वितीयक रेफ्रिजरेंट उस गर्मी को अवशोषित करता है जिसे बैटरी या ड्राइव मोटर की तरफ से नष्ट करने की आवश्यकता होती है। यह तीन-तरफ़ा वाल्व के माध्यम से चिलर से प्रवाहित होता है और यात्री डिब्बे को गर्म करने के लिए गर्मी को रेफ्रिजरेंट पक्ष में परिवर्तित करता है। सिस्टम की ऑपरेटिंग तापमान सीमा बढ़ जाती है और सिस्टम की ऊर्जा दक्षता में सुधार होता है।
