Тепловое управление в NEV: интеграция и тепловые насосы Co₂

Источники выделяют две основные тенденции отрасли в системах автомобильного теплового управления, особенно в рамках развивающегося ландшафта новых энергетических транспортных средств (NEVS):

• Интеграция систем теплового управления
• Продвижение на тепловые насосы углекислого газа (CO2 или R744)

Эти тенденции обусловлены повышенной сложностью и решающей важности теплового управления в NEV, которые необходимо эффективно управлять теплом для батареи, электронного управления двигателя и электронного управления и нагрева кабины, чтобы обеспечить безопасность, производительность и расширенный диапазон вождения.

1. Интеграция систем теплового управления

Что это такое:Интеграция относится к проектному и производственному подходу, где функции, традиционно обрабатываемые несколькими отдельными компонентами, объединяются в единую модульную единицу. Это позволяет одному модулю заменить несколько отдельных частей, что приводит к более оптимизированной системе. Почему это происходит (преимущества):
Сниженная стоимость системы:Интеграция компонентов может снизить общие затраты на производство и сборку.
Расширенное системное пространство (компактность):Это приводит к более компактной структуре, сохраняя ценное пространство внутри автомобиля.
Более низкий вес и объем:Меньше отдельных деталей и разъемов снижают общий вес и объем тепловой системы.
Повышенная энергоэффективность:Интегрированные системы предназначены для более низкого потребления энергии теплового управления и более широкого диапазона рабочей температуры. Например, высоко интегрированная система может достичь 100% повышения энергоэффективности.
Повышенная производительность и надежность системы:Сокращая количество соединений и оптимизации макета, интегрированные системы могут улучшить сопоставление компонентов и повысить надежность. Например, TMS Huawei достигает 60% повышения эффективности калибровки.
Лучшее использование тепла:Интегрированные системы полностью используют тепло из таких источников, как тепловой насос, тепло отходов двигателя и тепло компрессора для обеспечения дополнительного нагрева, что эффективно устраняет необходимость высоковольтных нагревателей PTC для общего нагрева.
Упрощенная сборка:Это может привести к значительному снижению количества труб (например, снижение 40%) и рабочую нагрузку сборки (например, снижение на 60%).

Проблемы:
Повышенная сложность контроля: хотя физическая структура упрощает, стратегии управления интегрированными системами становятся более сложными для управления различными тепловыми потребностями в различных средах и системах.

Примеры и реализация: Tesla Model Y отмечена для первого представления концепции интегрированного теплового управления, включающего систему кондиционирования воздуха с тепловым насосом, PTC с низким напряжением (для дополнительного использования), мотор, компрессор, «восьмисторонний клапан», управляющие клапаны, водяные насосы и переполненный резервуар. Эта система сильно интегрирует структуру, является компактной, недорогой и эффективно использует тепло. «Восьмисторонний клапан» является ключевым компонентом в интегрированной системе Tesla.
Другие производители следуют этой тенденции, с такими моделями, как BYD Dolphin и автомобили, оснащенные системой TMS Huawei (например, Avita 11), принимающие интегрированные решения.
Dolphin Dolphin специально использует интегрированную технологию теплового насоса с прямым охлаждением и отоплением для батареи лезвия, используя хладагент непосредственно над традиционной охлаждающей жидкостью. Его сложная архитектура хладагента включает в себя шесть соленоидных клапанов и три электронных расширительных клапана для различных функций, таких какНагрев батареи / Охлаждение и нагревание в салоне / Охлаждение.
Связанное чтение:Система теплового насоса Dolphin Dolphin

S / n	Определение
1	Нагревательный соленоидный клапан аккумулятора
2	Соленоидный клапан охлаждения аккумулятора
3	Соленоидный клапан воздушного теплообмена
4	Флапан водного теплообмена источника теплового обмена
5	Кондиционирование нагревательного соленоидного клапана
6	Кондиционер охлаждающий соленоидный клапан
7	Клапан расширения соленоида охлаждения
8	Электронный расширительный клапан нагрева
9	Межкуллер двунаправленный электронный расширительный клапан

TMS Huawei может похвастаться самой высокой интеграцией в отрасли, объединяя 12 компонентов (компрессор, PTC и т. Д.), Чтобы уменьшить количество труб на 40% и рабочую нагрузку сборки на 60%. Он оснащен сверхнизким температурным тепловым насосом (-18 ° C) для более широкого применения.

Влияние на компоненты:
Тенденция интеграции специально приводит к новому спросу на автомобильные резиновые шланги. Резиновые шланги жизненно важны для циркулирующей охлаждающей жидкости в системах охлаждения NEV. С переходом кТехнология теплового насосаи интегрированное тепловое управление целым транспортным средством, спрос на трубопроводы значительно увеличивается. Чистые электромобили могут использовать 20-35 наборов труб и гибридных транспортных средств до 40-50 комплектов по сравнению с 11-16 наборами в традиционных автомобилях. Это означает увеличение объема использования в 3 раза. Стоимость одного транспортного средства резиновых шлангов в NEVS может быть в 2-3 раза больше, чем у традиционных топливных транспортных средств с новыми энергетическими транспортными средствами, использующими около 46 метров трубопровода на транспортное средство. Новые требования включают высокую температуру, высокое давление, герметизацию и низкие остаточные нефтяные свойства для шлангов.

2. Продвижение на тепловые насосы углекислого газа (CO2 или R744)

Что это такое:Эта тенденция включает в себя принятие систем кондиционирования воздуха с тепловым насосом, которые используют углекислый газ (R744) в качестве хладагента. Это рассматривается как многообещающая альтернатива текущим растворам отопления NEV.

Почему это важно (преимущества):
Экологическое дружелюбие: CO2 (R744) имеет потенциал глобального потепления (GWP) 1, что делает его значительно более экологически чистым, чем R134A (GWP 1430) и даже R1234YF (GWP 1). Регуляторное давление, особенно в Европе, побывает по фазированию хладагентов с высоким содержанием GWP.

Свойство	R744	R134A	R1234YF
Химическая формула	CO2	CF3CH2F	CF3CF = CH2
Относительная молекулярная масса	44	102.03	114.04
Точка кипения / ° C	-78	-26.1	-29.4
Критическая температура / ° C	31	101.1	94.85
Критическое давление / МПа	7.38	4.059	3.38
GWP	1	1430	1
Классификация безопасности	А1	А1	A2L
Характеристики	Высокая эффективность, низкая стоимость, повышение давления	Не экологически	Патентные ограничения, плохая эффективность охлаждения

Превосходная эффективность нагрева:Тепловые насосы R744 предлагают отличную отопление, даже при очень холодных температурах. Они могут поддерживать коэффициент производительности (COP) 2 даже при -20 ° C, что особенно выше, чем системы R134A. Это непосредственно решает проблему снижения диапазона в NEVS зимой из -за отопления кабины. Для контекста, нагреватель PTC имеет полицейский из 1, который потребляет 5,5 кВт для 5 кВт тепла, в то время как тепловой насос потребляет только 2,5 кВт для того же 5 кВт тепла.
Безопасность: CO2 (R744) имеет рейтинг безопасности A1.

Проблемы и повышенная ценность:
Требования высокого давления: из -за более низкой точки кипения CO2 вся система охлаждения должна работать при гораздо более высоких давлениях. Выходная точка высокого давления может достигать 18 МПа с температурой до 180 ° C. Это значительно выше, чем давление в 1 МПа и температуру 80 ° C в традиционных системах R134A.
Увеличение технических требований: это требует более надежных компонентов, что приводит к более высоким техническим требованиям для таких частей, какэлектрический компрессор, трубы и клапаны. Это также требует датчиков давления для контроля давления системы.
Совместимость материала: CO2 может реагировать с трубными материалами, что еще больше увеличивает технические трудности.
Более высокая стоимость: потребность в специализированных компонентах с высокой температурой и высокотемпературными, повышает стоимость системы. Значение системы теплового насоса CO2 оценивается в 9600 юаней, что значительно выше, чем традиционная система PTC (5400 юаней) или тепловой насос R134A (6860 юаней). Это повышенное значение в основном наблюдается в электрическом компрессоре, кондиционере, датчиках и клапанах.

Усилия по внутренним производителям Китая:
Китайские производители активно инвестируют в ключевые компоненты для систем тепловых насосов CO2, таких как электрические компрессоры и электронные расширительные клапаны.
Интеллектуальные элементы управления Sanhua уже снабжают электронные расширительные клапаны CO2, стоп-клапаны, контрольные клапаны, регулирующие клапаны, четырехсторонние клапаны и газожидные сепараторы для некоторых европейских моделей тепловых насосов CO2.
Crai Electric изучает системы трубопровода CO2 высокого давления и прошел экспериментальную сертификацию Volkswagen MEB, перейдя в предварительное производство.
Midea Welling Automotive представила вращающийся электрический компрессор CO2, который может эффективно нагреться даже при -35 ° C, потенциально увеличивая диапазон на 20% по сравнению с традиционными тепловыми насосами.
Таким образом, эти тенденции отражают постоянные усилия по оптимизации энергопотребления и повышению производительности и безопасности NEV, движущихся в сторону более сложных, интегрированных и эффективных решений для теплового управления.