Penelitian tentang sistem manajemen termal terintegrasi pompa panas
untuk kendaraan komersial listrik murni
1. Sistem manajemen termal tradisional
Sistem manajemen termal yang umum digunakan dalam desain kendaraan komersial listrik murni untuk sumber panas utama meliputi manajemen termal sistem baterai daya (BTMS), manajemen termal sistem pendingin udara, dan manajemen termal sistem kontrol elektronik motor. Sistem manajemen termal terdesentralisasi tradisional adalah tiga loop baterai, AC, dan sistem kontrol elektronik motor tidak bergantung satu sama lain. Masing-masing memiliki sistem kontrol suhu dan sistem perpipaan yang lengkap. Oleh karena itu, selama pengoperasian mobil, terdapat sistem pemanas listrik untuk sistem tertentu. Pada saat yang sama, energi pembuangan panas eksternal dari komponen atau sistem lain tidak dimanfaatkan sepenuhnya, yang tidak hanya menyebabkan pemborosan energi, namun juga merugikan konservasi energi dan perlindungan lingkungan. Di sisi lain, karena rendahnya tingkat integrasi seluruh sistem manajemen termal, jaringan pipa menjadi rumit, jumlah suku cadangnya banyak, biayanya tinggi, dan kualitas kendaraannya berat. Hal ini juga mempercepat konsumsi daya baterai selama pengoperasian kendaraan dan mengurangi masa pakai kendaraan. Jarak tempuh berkendara mempunyai dampak yang cukup besar terhadap keekonomian kendaraan.
2. Sistem manajemen termal terintegrasi tipe pompa panas
Berdasarkan sistem manajemen termal terintegrasi, untuk lebih memenuhi sensitivitas suhu tinggi baterai, kompleksitas dan penyempurnaan manajemen termal kendaraan komersial listrik murni terus meningkat, dan beberapa aplikasi inovatif ditambahkan, seperti teknologi pompa panas adalah salah satunya. Pompa kalor sendiri tidak menghasilkan panas, melainkan hanya sebagai pengangkut panas. Berdasarkan prinsip siklus Carnot terbalik (Gambar 1), ia menggunakan sejumlah kecil energi listrik untuk menggerakkan unit, mensirkulasikan media kerja dalam fase tersamar, dan menyerap, memampatkan, dan memanaskan energi panas tingkat rendah sebelum dimanfaatkan. Komponen utama pompa kalor antara lain refrigeran, kompresor, kondensor, katup ekspansi, dan evaporator. Ini adalah loop tertutup di mana media, zat pendingin/refrigeran, terus menerus dikompresi dan diperluas dalam loop. Setiap kali dikompresi dan diperluas (yaitu, setiap siklus operasi), zat pendingin "mengekstraksi" panas dari lingkungan bersuhu rendah dan memindahkannya ke lingkungan bersuhu tinggi. Udara tidak digunakan sebagai bahan pendingin, meskipun tidak menimbulkan polusi dan bebas biaya, karena efisiensi termal per siklusnya cukup rendah. Sebenarnya refrigeran yang digunakan adalah cairan yang menguap ketika menyerap panas dan mengembun ketika panas hilang. Proses perubahan bentuk cairan dapat sangat meningkatkan efisiensi termal di setiap siklus kerja. Sistem pompa kalor memiliki dua mode kerja: pendinginan dan pemanasan. Dengan mengintegrasikan teknologi pompa panas dengan sistem manajemen termal terintegrasi, sistem manajemen termal terintegrasi tipe pompa panas baru dapat dikembangkan. Sistem pendingin udara pompa panas yang menggunakan teknologi ini menggunakan kompresor AC listrik dan memanfaatkan karakteristik siklus pendinginan yang dapat dibalik untuk mengintegrasikan pendinginan dan pemanasan. Ini memiliki keunggulan keserbagunaan yang baik, struktur kompak, efisiensi tinggi, hemat energi dan perlindungan lingkungan, dan telah menjadi AC kendaraan jenis baru. kecenderungan. Dalam kondisi pemanasan musim dingin, COP (Koefisien Kinerja) dapat mencapai 2 hingga 4. Efisiensi energinya berkali-kali lipat dibandingkan sistem pemanas PTC yang biasa digunakan di bidang kendaraan listrik murni, yang secara efektif dapat memperluas jangkauan berkendara lebih dari 20%. Jenis sistem pompa kalor yang ada saat ini terutama mencakup sistem pengkondisian udara pompa kalor langsung, sistem pengkondisian udara pompa kalor tidak langsung, dan sistem pengkondisian udara pompa kalor langsung yang menambah udara dan meningkatkan entalpi. Seperti yang ditunjukkan pada Gambar 2, mereka dapat digunakan untuk pemanasan dan pendinginan. Dalam istilah awam, penggunaan katup pembalik empat arah dalam sistem pompa kalor dapat menggantikan fungsi evaporator dan kondensor AC pompa kalor serta mengubah arah perpindahan panas, sehingga mencapai efek pendinginan di musim panas dan pemanasan di musim dingin.
3. Keuntungan dan kerugian sistem manajemen termal terintegrasi pompa panas
Keuntungan utamanya adalah: 1) Integrasi sistem yang kuat: beberapa subsistem manajemen termal diintegrasikan ke dalam satu sistem untuk mencapai kontrol dan optimalisasi terpadu; ini membantu mengurangi kompleksitas sistem dan meningkatkan efisiensi manajemen. 2) Efisiensi energi Dengan mengontrol suhu dan aliran panas setiap komponen secara tepat, energi dapat digunakan lebih efisien dan konsumsi energi dapat dikurangi. 3) Manajemen cerdas: Biasanya dilengkapi dengan sensor dan sistem kontrol canggih, yang dapat memantau dan menyesuaikan status pengoperasian sistem secara real time untuk mencapai manajemen cerdas. 4) Kemampuan beradaptasi lingkungan: Strategi pengoperasian dapat secara otomatis disesuaikan dengan kondisi lingkungan untuk meningkatkan kemampuan beradaptasi dan stabilitas sistem. 5) Pemasangan dan pemeliharaan: Sistem manajemen termal terintegrasi memiliki struktur kompak dan mudah dipasang.
Kerugian utamanya adalah: 1) Kesulitan teknis yang tinggi: beberapa subsistem perlu diintegrasikan, kesulitan teknisnya relatif tinggi, dan diperlukan dukungan teknis yang profesional. 2) Investasi awal yang besar: Karena pengelolaan termal terpadu memerlukan integrasi beberapa subsistem, investasi awal relatif besar. 3) Biaya pemeliharaan yang tinggi: Karena tingginya kompleksitas sistem, biaya pemeliharaan manajemen termal terintegrasi juga relatif tinggi. Singkatnya, pompa panas manajemen termal terintegrasi dengan tujuan meningkatkan kinerja komprehensif kendaraan, standar optimalisasi desain terintegrasi, dan sarana kontrol terkoordinasi multi-sistem dan manajemen keseluruhan memiliki keuntungan besar dalam efisiensi pemanfaatan energi, cerdas manajemen, kemampuan beradaptasi lingkungan dan kinerja jangka panjang. Ini memiliki keunggulan yang signifikan dalam hal umur dan aspek lainnya, dan keunggulan ini merupakan tren umum dalam pengembangan manajemen termal kendaraan di masa depan.
