來源 | Energy Conversion and Management

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背景介紹

為了應對氣候變化和當前的能源危機，大多數國家已經開始推廣更換傳統燃料汽車。電動汽車（EVs）具有零排放，零噪音的特性，因此受到廣大制造商的青睞。集成熱管理系統（ITMS）作為保證電動汽車最佳運行的框架，已受到越來越多關注。目前，對ITMS的研究大多集中在機艙和電池的溫度控制上，只有少數研究考慮了電機或電控制的熱管理。Kexin等[6]設計了一種基于單級壓縮熱泵系統（SCHPS）的ITMS，通過三通和電磁閥的開關，實現了電池和座艙的加熱和冷卻。特斯拉的Y型使用了一個復雜的ITMS，覆蓋了座艙、電池、電機和電控，該系統設置為多種模式，以確保各部件的溫度調節和系統的高效運行。但上述研究都是基于SCHPS的，這在一定程度上限制了系統效率。

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成果掠影

近期，華南理工大學Jianghong Wu團隊通過對熱泵系統的實驗研究和電氣系統的熱分析，創新性地開發了一種基于制冷劑注入熱泵的高效集成熱管理系統，并利用工程系統仿真高級建模環境（AMESim）軟件搭建了系統仿真平臺，對系統性能進行評估。結果表明，基于中間熱交換器的電池冷卻穩定性和效率優于雙蒸發器設置，可以在 35 ℃ 的環境溫度下降低 30% 的能耗。電機熱回收及高溫電控熱管理系統可降低能耗11.98%～56.69%，滿足-22.04℃的供暖條件?；谥评鋭﹪娚錈岜玫募蔁峁芾硐到y擴大了高速公路燃油經濟性測試 (EPA-420-B-12-001) 的運行范圍。在電加熱的輔助下，本研究開發的仿真系統可以滿足中國寬溫度范圍的負載要求。相關研究成果以“A refrigerant-injection heat pump-based efficient integrated thermal management system for electric vehicles approaching the wide temperature range in China”為題發表于《Energy Conversion and Management》。

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圖文導讀

圖1 不同氣候區典型城市的氣候數據

圖2 較寬的溫度覆蓋區域圖

圖3 RIHPS的實驗流式路徑

圖4 RIHPS的主要組成部分。(a)壓縮機；(b) EEV；(c)氣液分離器；(d)冷凝器；(e)冷水機；(f)中冷器

圖5 熱交換器中的熱交換過程

圖6 電機和電氣控制器的熱回收方法。(a)在高溫下的熱回收；(b)中度溫度下的熱回收；(c)在低溫下的熱回收

圖7 電動汽車的ITMS框架

圖8 中國不同冷卻系統的覆蓋區域

圖9 覆蓋中國不同供暖系統的覆蓋區域

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