Решение с тепловым насосом CO2 для электромобилей

Dec 03, 2023

По словам Нины Пиш, научного сотрудника Норвежского университета науки и технологий (NTNU), тепловые насосы CO2 (R744) в электромобилях (EV) очень эффективны при температуре окружающей среды ниже 0°C (32°F).

Пиш основывала свой комментарий на исследовательской работе «Решение теплового насоса R744 для электромобилей», обзоре предыдущих исследований, которую она представила на 10-й конференции Международного института холода (IIR), состоявшейся в Охриде, Северная Македония, 27 апреля. 29.

По ее словам, тепловые насосы на CO2 могут похвастаться более высокой эффективностью в электромобилях из-за увеличенной плотности всасываемого пара, что является значительным преимуществом в более холодном климате.

Более того, R744 устраняет необходимость в дополнительном обогревателе, дорогостоящем компоненте, который обычно присутствует в обычных системах, отметила она, добавив, что это повышает общую эффективность электромобилей, делая их более желательным и экономически эффективным вариантом для клиентов.

Ранее некоторые исследователи тестировали систему R744 для электромобилей в режиме обогрева при температуре окружающей среды от 0°C до -20°C (-4°F). Исследователи отметили, что чрезвычайно низкие температуры наружного воздуха и высокие температуры нагнетания могут создать проблемы для устойчивости компонентов. Чтобы решить эту проблему, они ввели двухступенчатое сжатие с промежуточным охлаждением. Это привело к снижению температуры нагнетания, а также к повышению теплопроизводительности и повышению КПД.

Между тем, китайский исследователь Анси Ван из Сианьского университета Цзятун недавно изучил стратегии размораживания электромобилей, в которых используются транскритические тепловые насосы на CO2. Это исследование показало, что традиционное размораживание может привести к различным явлениям ложного размораживания и даже к повреждению компрессора и трубок в электромобилях. Поэтому в качестве решения исследователи предложили новую стратегию размораживания: принять максимальную температуру нагнетания в качестве нового критерия управления размораживанием. Этот подход улучшил производительность размораживания электромобилей.

В дальнейшем исследовании Вана исследователи оценили управление аккумуляторами электромобилей с помощью двухфазного прямого охлаждения хладагентом в транскритической системе CO2. Используя параллельную модель управления температурным режимом для аккумулятора и кабины, они оценили управление температурным режимом аккумулятора на основе температуры аккумулятора и его равномерной разницы температур.

Эти параметры регулировались температурой испарения и качеством пара в холодной пластине. Исследование показало, что параллельное прямое охлаждение аккумулятора и кабины с использованием R744 в качестве рабочей жидкости может эффективно управлять температурой поверхности и однородностью аккумулятора, повышая эффективность.

«В электромобилях R744 демонстрирует превосходные характеристики, особенно в режиме обогрева, по сравнению с широко используемыми хладагентами R1234yf и R134a», — сказал Пиш.

Тепловые насосы R744 в электромобилях не только обеспечивают безопасность, поскольку он негорючий, но и снижают глобальное воздействие на окружающую среду благодаря низкому ПГП, добавила она.

Однако, хотя R744 обладает значительным потенциалом, «для полного использования его преимуществ требуется изменение мышления и принципов проектирования», — добавил Пиш.

«Дальнейшая работа должна быть сосредоточена на разработке процесса и стратегии эксплуатации, особенно с учетом свойств R744, чтобы достичь еще более высоких характеристик», — сказала она. «Более высокие потери тепла и дросселирования R744 по сравнению с другими хладагентами могут предоставить потенциальные возможности для повышения эффективности, например, рекуперацию работы расширения с помощью эжекторов».

Некоторые производители автомобилей уже внедрили тепловые насосы на CO2, в том числе Volkswagen в своих автомобилях ID.3 и ID.4.

«В электромобилях R744 демонстрирует превосходные характеристики, особенно в режиме обогрева, по сравнению с широко используемыми хладагентами R1234yf и R134a».