Wärmemanagement in NEVs: Integration und Co₂ -Wärmepumpen

In den Quellen werden zwei primäre Branchentrends in den Thermalmanagementsystemen für Automobile hervorgehoben, insbesondere in der sich entwickelnden Landschaft neuer Energiefahrzeuge (NEVs):

• Integration von thermischen Managementsystemen
• Fortschritt in Kohlendioxid (CO2 oder R744) Wärmepumpen

Diese Trends werden durch die erhöhte Komplexität und die entscheidende Bedeutung des thermischen Managements in NEVS angetrieben, die die Wärme für den Batterie, den Motor / elektronische Kontrolle und die effiziente Heizung des Kabinens verwalten müssen, um Sicherheit, Leistung und verlängerte Fahrbereich zu gewährleisten.

1. Integration von thermischen Managementsystemen

Was es ist:Die Integration bezieht sich auf einen Design- und Fertigungsansatz, bei dem Funktionen traditionell von mehreren separaten Komponenten zu einer einzigen modularen Einheit kombiniert werden. Auf diese Weise kann ein Modul mehrere einzelne Teile ersetzen, was zu einem optimierteren System führt. Warum es passiert (Vorteile):
Reduzierte Systemkosten:Das Integrieren von Komponenten kann die Gesamtkosten der Herstellung und der Montage senken.
Erweiterter Systemraum (Kompaktheit):Es führt zu einer kompakteren Struktur, die wertvolle Platz im Fahrzeug spart.
Niedrigeres Gewicht und Volumen:Weniger individuelle Teile und Anschlüsse reduzieren das Gesamtgewicht und Volumen des thermischen Managementsystems.
Verbesserte Energieeffizienz:Integrierte Systeme sind für den geringeren thermischen Management -Energieverbrauch und einen breiteren Betriebstemperaturbereich ausgelegt. Beispielsweise kann ein stark integriertes System eine 100% ige Verbesserung der Energieeffizienz erzielen.
Verbesserte Systemleistung und Zuverlässigkeit:Durch die Reduzierung der Anzahl der Verbindungen und Optimierung des Layouts können integrierte Systeme die Übereinstimmung von Komponenten verbessern und die Zuverlässigkeit erhöhen. Die TMS von Huawei beispielsweise erzielt eine Anstieg der Kalibrierungseffizienz um 60%.
Bessere Wärmeauslastung:Integrierte Systeme verwenden Wärme aus Quellen wie der Wärmepumpe, der Wärme des Motors und der Kompressorwärme, um eine zusätzliche Erwärmung zu ermöglichen.
Vereinfachte Baugruppe:Es kann zu einer signifikanten Verringerung der Anzahl der Rohre (z. B. 40% Reduktion) und der Arbeitsbelastung der Montage (z. B. 60% Reduktion) führen.

Herausforderungen:
Erhöhte Kontrollkomplexität: Während die physikalische Struktur vereinfacht, werden die Kontrollstrategien für integrierte Systeme komplexer, um unterschiedliche thermische Anforderungen in verschiedenen Umgebungen und Systemen zu verwalten.

Beispiele und Implementierung: Das Tesla-Modell Y ist bekannt für die erste Einführung des Konzepts des integrierten thermischen Managements mit einem Hitzepumpenklimaanlage, einem PTC mit niedriger Spannung (für den zusätzlichen Gebrauch), Motor, Kompressor, ein "Acht-Wege-Ventil", Steuerventile, Wasserpumpen und einen Überlauftank. Dieses System integriert die Struktur stark, ist kompakt, kostengünstig und nutzt effektiv Wärme. Das "Acht-Wege-Ventil" ist eine Schlüsselkomponente im integrierten System von Tesla.
Andere Hersteller verfolgen diesen Trend mit Modellen wie BYD -Delphin und Fahrzeugen, die mit dem TMS -System von Huawei (z. B. Avita 11) integrierte Lösungen eingesetzt werden.
BYD Delphin verwendet speziell integrierte Wärmepumpentechnologie mit direkter Kühlung und Heizung für seine Klingenbatterie, wobei Kältemittel direkt über herkömmlichem Kühlmittel verwendet werden. Die komplexe Kältemittelarchitektur umfasst sechs Magnetventile und drei elektronische Expansionsventile für verschiedene Funktionen wieBatterieheizung / Kühlung und Kabinenheizung / Kühlung.
Verwandte Lesung:BYD Delphin -Wärmepumpensystem

S / n	Definition
1	Magnetventil der Batterieheizung
2	Magnetventil der Batteriekühlung
3	Magnetventil des Luftwärmeaustauschs
4	Magnetventil des Wasserquelle Wärmeaustausch
5	Heizmagnetventil des Klimaanlagens
6	Klimaanlagen -Kühlmagnetventil
7	Kühlmagneter Expansionsventil
8	Elektronik -Expansionsventil heizung
9	Bidirektinterkühler -Bidirektional -Elektronik -Expansionsventil

Die TMS von Huawei ist die höchste Integration der Branche und kombiniert 12 Komponenten (Kompressor, PTC usw.), um die Rohrzahl um 40% und die Arbeitsbelastung der Montage um 60% zu senken. Es verfügt über eine ultra-niedrige Wärmepumpe (-18 ° C) für eine breitere Anwendung.

Auswirkungen auf Komponenten:
Der Integrationstrend treibt speziell eine neue Nachfrage nach Kautschukschläuchen für Automobile an. Gummiballschläuche sind für den zirkulierenden Kühlmittel in NEV -Kühlsystemen von entscheidender Bedeutung. Mit der Verlagerung zuWärmepumpentechnologieund integriertes thermisches Management des gesamten Fahrzeugs steigt die Nachfrage nach Rohrleitungen erheblich an. Reine Elektrofahrzeuge verwenden möglicherweise 20-35 Rohre und Hybridfahrzeuge bis zu 40-50 Sätze, verglichen mit 11-16 Sätzen in herkömmlichen Autos. Dies bedeutet eine 3 -fache Erhöhung des Nutzungsvolumens. Der Einfahrzeugwert von Gummischläder in NEVs kann das 2-3-fache herkömmlicher Kraftstofffahrzeuge betragen, wobei neue Energiefahrzeuge etwa 46 Meter Rohrleitungen pro Fahrzeug verwenden. Die neuen Anforderungen umfassen hohe Temperatur, Hochdruck, Versiegelung und niedrige Restöleigenschaften für die Schläuche.

2. Fortschritt zu Kohlendioxid (CO2 oder R744) Wärmepumpen

Was es ist:Dieser Trend umfasst die Einführung von Klimaanlagen von Wärmepumpen, die Kohlendioxid (R744) als Kältemittel verwenden. Dies wird als vielversprechende Alternative zu aktuellen NEV -Kabinenheizungslösungen angesehen.

Warum es wichtig ist (Vorteile):
Umweltfreundlichkeit: CO2 (R744) hat ein globales Erwärmungspotential (GWP) von 1, wodurch es deutlich umweltfreundlicher ist als R134A (GWP von 1430) und sogar R1234YF (GWP von 1). Der regulatorische Druck, insbesondere in Europa, stellt Kältemittel mit hohem GWP aus.

Eigentum	R744	R134a	R1234YF
Chemische Formel	CO2	CF3CH2F	CF3CF = CH2
Relative Molekülmasse	44	102.03	114.04
Siedepunkt / ° C	-78	-26.1	-29.4
Kritische Temperatur / ° C	31	101.1	94.85
Kritischer Druck / MPA	7.38	4.059	3.38
GWP	1	1430	1
Sicherheitsklassifizierung	A1	A1	A2l
Eigenschaften	Hohe Effizienz, niedrige Kosten und Druckerhöhung	Nicht umweltfreundlich	Patentbeschränkungen, schlechte Kühlungseffizienz

Überlegene Heizungseffizienz:R744 -Wärmepumpen bieten selbst bei sehr kalten Temperaturen eine ausgezeichnete Heizleistung. Sie können einen Leistungskoeffizienten (COP) von 2 selbst bei -20 ° C aufrechterhalten, was besonders höher als R134A -Systeme ist. Dies befasst sich direkt mit dem Problem der reduzierten Reichweite in NEVs im Winter aufgrund von Kabinenheizung. Für den Kontext hat eine PTC -Heizung einen COP von 1, der 5,5 kW für 5 kW Wärme verbraucht, während eine Wärmepumpe nur 2,5 kW für dieselbe 5 kW Wärme verbraucht.
Sicherheit: CO2 (R744) hat eine Sicherheitsbewertung von A1.

Herausforderungen und erhöhten Wert:
Hochdruckanforderungen: Aufgrund des niedrigeren Siedepunkts von CO2 muss das gesamte Kühlsystem bei viel höheren Drücken arbeiten. Der Hochdruckauslass kann 18 MPa mit Temperaturen von bis zu 180 ° C erreichen. Dies ist signifikant höher als der 1 MPa -Druck und eine Temperatur von 80 ° C in herkömmlichen R134A -Systemen.
Erhöhte technische Anforderungen: Dies erfordert robustere Komponenten, was zu höheren technischen Anforderungen für Teile wie die führtelektrischer Kompressor, Rohre und Ventile. Es erfordert auch Drucksensoren, um den Systemdruck zu überwachen.
Materialkompatibilität: CO2 kann mit Rohrmaterial reagieren, was die technischen Schwierigkeit weiter erhöht.
Höhere Kosten: Der Bedarf an speziellen Hochdruck- und Hochtemperaturfestkomponenten erhöht die Systemkosten. Der Einfahrzeugwert eines CO2-Wärmepumpensystems wird auf 9.600 Yuan geschätzt, was signifikant höher ist Dieser erhöhte Wert ist hauptsächlich im elektrischen Kompressor, im Klimaanlagenrohre, im Ventile zu sehen.

Die Bemühungen des Inlandsherstellers in China:
Chinesische Hersteller investieren aktiv in Schlüsselkomponenten für CO2 -Wärmepumpensysteme wie elektrische Kompressoren und elektronische Expansionsventile.
Die intelligenten Bedienelemente von Sanhua liefert bereits CO2-elektronische Expansionsventile, Stoppventile, Scheckventile, Regulierungsventile, Vierwege-Ventile und Gas-Flüssigkeitsabscheider für einige europäische CO2-Wärmepumpenmodelle.
CRAI Electric untersucht CO2-Rohrleitungssysteme mit hohen Druck und hat die MEB-Experimentell-Zertifizierung von Volkswagen übergeben, wobei sie in die Produktion vor dem Batch wechselt.
Das Welling Automotive von Midea hat einen CO2 -Rotations -Elektrokompressor eingeführt, der selbst bei -35 ° C effektiv erhitzen kann, was im Vergleich zu herkömmlichen Wärmepumpen möglicherweise um 20% erhöht wird.
Zusammenfassend spiegeln diese Trends eine kontinuierliche Anstrengung, um den Energieverbrauch zu optimieren und die Leistung und Sicherheit von NEVs zu verbessern, wobei sie sich in Richtung anspruchsvollerer, integrierterer und effizienterer thermischer Managementlösungen befassen.