NEVS'de Termal Yönetim: Entegrasyon ve CO₂ Isı Pompaları

Kaynaklar, özellikle yeni enerji araçlarının (NEV'ler) gelişen manzarasında, otomotiv termal yönetim sistemlerindeki iki temel endüstri eğilimini vurgulamaktadır:

• Termal yönetim sistemlerinin entegrasyonu
• Karbon Dioksit (CO2 veya R744) İlerleme Isı Pompaları

Bu eğilimler, güvenlik, performans ve genişletilmiş sürüş aralığını sağlamak için pil, motor / elektronik kontrol ve kabin ısıtması için ısıyı yönetmesi gereken NEV'lerde termal yönetimin artan karmaşıklığı ve önemli önemi ile yönlendirilir.

1. Termal yönetim sistemlerinin entegrasyonu

Nedir:Entegrasyon, birden fazla ayrı bileşen tarafından geleneksel olarak ele alınan işlevlerin tek bir modüler birime birleştirildiği bir tasarım ve üretim yaklaşımını ifade eder. Bu, bir modülün birkaç ayrı parçanın yerini almasını sağlar ve daha aerodinamik bir sisteme yol açar. Neden oluyor (faydalar):
Azaltılmış sistem maliyeti:Bileşenlerin entegrasyonu genel üretim ve montaj maliyetlerini düşürebilir.
Genişletilmiş sistem alanı (kompaktlık):Araç içinde değerli alan tasarrufu sağlayan daha kompakt bir yapıya yol açar.
Daha düşük ağırlık ve hacim:Daha az ayrı parça ve konektör, termal yönetim sisteminin toplam ağırlığını ve hacmini azaltır.
Geliştirilmiş Enerji Verimliliği:Entegre sistemler, düşük termal yönetim enerji tüketimi ve daha geniş bir çalışma sıcaklığı aralığı için tasarlanmıştır. Örneğin, oldukça entegre bir sistem enerji verimliliğinde% 100 iyileşme sağlayabilir.
Geliştirilmiş sistem performansı ve güvenilirliği:Bağlantı sayısını azaltarak ve düzeni optimize ederek, entegre sistemler bileşenlerin eşleşmesini artırabilir ve güvenilirliği artırabilir. Örneğin, Huawei'nin TMS'si kalibrasyon verimliliğinde% 60 artış sağlıyor.
Daha iyi ısı kullanımı:Entegre sistemler, ek ısıtma sağlamak için ısı pompası, motor atık ısısı ve kompresör ısısı gibi kaynaklardan tamamen kullanılır ve genel ısıtma için yüksek voltajlı PTC ısıtıcılarına olan ihtiyacı etkili bir şekilde ortadan kaldırır.
Basitleştirilmiş Montaj:Boru sayısında (örneğin,% 40 indirgeme) ve montaj iş yükünde (örn.,% 60 indirim) önemli bir azalmaya yol açabilir.

Zorluklar:
Artan kontrol karmaşıklığı: Fiziksel yapı basitleştirilirken, entegre sistemler için kontrol stratejileri, çeşitli ortam ve sistemlerde farklı termal talepleri yönetmek için daha karmaşık hale gelir.

Örnekler ve uygulama: Tesla Model Y, önce bir ısı pompası klima sistemi, düşük voltajlı hava ısıtma PTC (ek kullanım için), motor, kompresör, bir "sekiz yollu valf, kontrol vanaları, su pompaları ve bir taşma tankı içeren entegre termal yönetim kavramını tanıtmak için not edilmiştir. Bu sistem yapıyı büyük ölçüde entegre eder, kompakt, düşük maliyetlidir ve etkili bir şekilde ısıyı kullanır. "Sekiz yollu valf", Tesla'nın entegre sisteminde önemli bir bileşendir.
Diğer üreticiler, Byd Dolphin ve Huawei'nin TMS sistemi (örneğin Avita 11) ile donatılmış araçlarla entegre çözümleri benimseyen araçlarla bu eğilimi takip ediyor.
Byd Dolphin, özellikle geleneksel soğutucu üzerinde soğutucu akışkanı kullanan bıçak pili için doğrudan soğutma ve ısıtma ile entegre ısı pompası teknolojisini kullanır. Karmaşık soğutucu mimarisiPil Isıtma / Soğutma ve Kabin Isıtma / Soğutma.
İlgili Okuma:Byd Dolphin Isı Pompası Sistemi

S / n	Tanım
1	Pil Isıtma Solenoid Valfi
2	Pil Soğutma Solenoid Valfi
3	Hava Isı Değişim Solenoid Valfi
4	Su Kaynağı Isı Değişim Solenoid Valfi
5	Klima Isıtma Solenoid Valfi
6	Klima Soğutma Solenoid Valfi
7	Soğutma Solenoid Genişleme Valfı
8	Isıtma Elektronik Genişleme Valfı
9	Intercooler çift yönlü elektronik genişleme valfi

Huawei'nin TMS'si, boru sayısını% 40 ve montaj iş yükünü% 60 oranında azaltmak için 12 bileşeni (kompresör, PTC vb.) Birleştirerek endüstrinin en yüksek entegrasyonuna sahiptir. Daha geniş uygulama için ultra düşük sıcaklık ısı pompası (-18 ° C) bulunur.

Bileşenler üzerindeki etki:
Entegrasyon eğilimi, özellikle otomotiv kauçuk hortumları için yeni bir talep sağlıyor. Kauçuk hortumlar, NEV soğutma sistemlerinde dolaşımdaki soğutma suyu için hayati öneme sahiptir. Değişimi ileIsı Pompası Teknolojisive entegre tam araç termal yönetimi, borulama talebi önemli ölçüde artar. Saf elektrikli araçlar, geleneksel otomobillerdeki 11-16 setlere kıyasla 40-50 sete kadar 20-35 set boru ve hibrid araç kullanabilir. Bu, kullanım hacminde 3 kat artış anlamına gelir. NEV'lerde kauçuk hortumların tek araçlı değeri, geleneksel yakıt araçlarının 2-3 katı olabilir ve araç başına yaklaşık 46 metre boru kullanan yeni enerji araçları. Yeni gereksinimler, hortumlar için yüksek sıcaklık, yüksek basınç, sızdırmazlık ve düşük artık yağ özelliklerini içerir.

2. Karbon dioksitte ilerleme (CO2 veya R744) Isı pompalarına

Nedir:Bu eğilim, soğutucu olarak karbondioksit (R744) kullanan ısı pompası klima sistemlerinin benimsenmesini içerir. Bu, mevcut NEV kabin ısıtma çözümlerine umut verici bir alternatif olarak görülmektedir.

Neden Önemlidir (Avantajlar):
Çevre Dostluğu: CO2 (R744) 1'lik küresel ısınma potansiyeline (GWP) sahiptir, bu da onu R134A'dan (1430 GWP) ve hatta R1234yf'den (1 GWP) önemli ölçüde daha çevre dostu hale getirir. Düzenleyici baskılar, özellikle Avrupa'da, yüksek GWP soğutucu akışkanları aşamalı olarak aşamalıdır.

Mülk	R744	R134A	R1234yf
Kimyasal formül	CO2	CF3CH2F	Cf3cf = ch2
Göreceli moleküler kütle	44	102.03	114.04
Kaynama noktası / ° C	-78	-26.1	-29.4
Kritik sıcaklık / ° C	31	101.1	94.85
Kritik Basınç / MPA	7.38	4.059	3.38
GWP	1	1430	1
Güvenlik sınıflandırması	A1	A1	A2L
Özellikler	Yüksek verimlilik, düşük maliyetli, basınç artışı	Çevre Dostu Değil	Patent kısıtlamaları, zayıf soğutma verimliliği

Üstün Isıtma Verimliliği:R744 ısı pompaları, çok soğuk sıcaklıklarda bile mükemmel ısıtma performansı sunar. R134A sistemlerinden özellikle daha yüksek olan -20 ° C'de bile 2'lik bir performans katsayısı (COP) koruyabilirler. Bu, kabin ısıtması nedeniyle kış aylarında NEV'lerde azaltılmış aralık sorununu doğrudan ele almaktadır. Bağlam için, bir PTC ısıtıcısının 5kW ısı için 5.5kW tüketen 1 COP'ye sahipken, bir ısı pompası aynı 5kW ısı için sadece 2.5kW tüketir.
Güvenlik: CO2 (R744) A1 güvenlik derecesine sahiptir.

Zorluklar ve artan değer:
Yüksek basınç gereksinimleri: CO2'nin düşük kaynama noktası nedeniyle, tüm soğutma sistemi çok daha yüksek basınçlarda çalışmalıdır. Yüksek basınçlı çıkış, 180 ° C'ye kadar sıcaklıklarla 18 MPa'ya ulaşabilir. Bu, geleneksel R134A sistemlerinde 1 MPa basıncından ve 80 ° C sıcaklıktan önemli ölçüde daha yüksektir.
Artan Teknik Talepler: Bu, daha sağlam bileşenler gerektirir, bu daelektrikli kompresör, borular ve vanalar. Ayrıca sistem basıncını izlemek için basınç sensörleri gerektirir.
Malzeme uyumluluğu: CO2, boru malzemeleriyle reaksiyona girebilir ve teknik zorluğu daha da artırabilir.
Daha yüksek maliyet: Özel yüksek basınçlı ve yüksek sıcaklığa dayanıklı bileşenlere duyulan ihtiyaç, sistem maliyetini artırır. Bir CO2 ısı pompası sisteminin tek araçlı değerinin, geleneksel bir PTC sisteminden (5.400 yuan) veya R134A ısı pompasından (6.860 yuan) önemli ölçüde daha yüksek olan 9.600 yuan olduğu tahmin edilmektedir. Bu artan değer esas olarak elektrik kompresörü, klima boruları, sensörler ve vanalarda görülür.

Çin yerli üreticinin çabaları:
Çinli üreticiler, elektrik kompresörleri ve elektronik genişleme valfleri gibi CO2 ısı pompası sistemleri için anahtar bileşenlere aktif olarak yatırım yapıyorlar.
Sanhua Akıllı Kontroller zaten bazı Avrupa CO2 ısı pompası modelleri için CO2 elektronik genişleme vanaları, durdurma vanaları, kontrol vanaları, vanalar, dört yönlü vanalar ve gaz-sıvı ayırıcılar tedarik ediyor.
Crai Electric, yüksek basınçlı CO2 boru sistemlerini araştırıyor ve Volkswagen'in MEB Deneysel Sertifikasını geçti ve parti öncesi üretime geçti.
Midea's Welling Automotive, -35 ° C'de bile etkili bir şekilde ısınabilen bir CO2 döner elektrik kompresörü tanıttı ve potansiyel olarak geleneksel ısı pompalarına kıyasla% 20 oranında arttı.
Özetle, bu eğilimler, enerji tüketimini optimize etmek ve NEV'lerin performansını ve güvenliğini arttırmak için sürekli bir çabayı yansıtmak, daha sofistike, entegre ve verimli termal yönetim çözümlerine doğru ilerlemektedir.