Estudo da estratégia de controle do ciclo de bomba de calor com bypass de gás quente para cenários de aquecimento em baixa temperatura do ar condicionado de veículos elétricos

Zhang Tian ,  

Kan Wang ,  

Li Yalun ,  

Zhang Hui ,  

Ruan Xun ,  

Cao Haomin ,  

Ding Guoliang ,  

摘要

O aquecimento de inverno da cabine de veículos elétricos depende do sistema de ar condicionado veicular, que necessita aumentar rapidamente a temperatura do ar de saída até o valor definido. Atualmente, os sistemas de ar condicionado veicular geralmente utilizam um ciclo de bomba de calor tipo Carnot inverso, que apresenta insuficiência no fornecimento de calor em ambientes de baixa temperatura, fazendo com que a temperatura do ar de saída não alcance rapidamente o valor definido durante a partida a frio. Para garantir calor suficiente em condições de aquecimento em baixa temperatura, utiliza-se um ciclo de bomba de calor com bypass de gás quente substituindo o ciclo tipo Carnot inverso, desviando o refrigerante do lado de alta pressão para o lado de baixa pressão, aumentando a pressão de sucção do compressor e garantindo o funcionamento estável do compressor em condições de aquecimento em baixa temperatura. O presente artigo propõe uma estratégia de controle de aquecimento por fases com bypass de gás quente, adicionando uma válvula de estrangulamento de exaustão no sistema para reduzir o tempo de estabelecimento da alta pressão. Foi criado um modelo de simulação do ciclo de bomba de calor com bypass de gás quente baseado em R290, e um banco experimental foi construído para calibrar o modelo. Estudou-se por simulação as diferenças de desempenho entre o ciclo de bomba de calor com bypass de gás quente e o ciclo tipo Carnot inverso durante o aquecimento em baixa temperatura, e com base nisso verificou-se o efeito de otimização da estratégia de controle. Os resultados indicam que, em condições de baixa temperatura de -25 ℃ e -20 ℃, o desempenho de aquecimento do ciclo de bomba de calor com bypass de gás quente é superior ao do ciclo tipo Carnot inverso; em comparação com a estratégia de controle antes da otimização, a estratégia otimizada pode reduzir o tempo necessário para que a temperatura do ar de saída alcance o valor definido em 36%.

关键词

ar condicionado automotivo;bypass de gás quente;estratégia de controle;aquecimento em baixa temperatura;temperatura do ar de saída

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