Análisis detallado de la tecnología de aire acondicionado de la bomba de calor del vehículo eléctrico de BYD

1. Funciones de enfriamiento y calefacción del aire acondicionado de la bomba de calor

Un sistema de aire acondicionado de la bomba de calor es un dispositivo de eficiencia energética capaz de enfriar y calentar. Durante el calentamiento, funciona en el ciclo inverso, transfiriendo el calor de un entorno de baja temperatura a uno de alta temperatura. Este proceso consume una pequeña cantidad de potencia del ciclo inverso al tiempo que proporciona una gran cantidad de calor, lo que alcanza el ahorro de energía. Como se muestra en la Figura 1, el sistema de aire acondicionado de la bomba de calor incluye principalmente uncompresor eléctrico, tres intercambiadores de calor (condensador al aire libre, condensador interior y evaporador interior), dos válvulas solenoides (válvula solenoide de enfriamiento y válvula solenoide de calefacción), dos válvulas de expansión electrónica (válvulas de expansión electrónica de enfriamiento y calefacción), así como sensores de presión y temperatura refrigerante.
ElEl compresor de aire acondicionado está impulsado por la electricidad de alto voltaje de CAy es típicamente un compresor de desplazamiento de desplazamiento fijo. Al variar la velocidad del motor, el compresor entrega el flujo de refrigerante requerido al sistema de aire acondicionado. Las válvulas solenoides actúan como interruptores, permitiendo el flujo de refrigerante cuando se energizan. La válvula de expansión electrónica funciona en función de los comandos que giran un motor paso a paso, que mueve la válvula de aguja a lo largo de su eje para ajustar el flujo de refrigerante. Esto regula el caudal de refrigerante para que coincida con la carga térmica.

1.1 Principio de enfriamiento

Durante el enfriamiento, la válvula solenoide de enfriamiento y la válvula de expansión electrónica de enfriamiento funcionan, como se muestra en la Figura 1. El refrigerante de alta temperatura y alta presión del compresor pasa a través de la válvula solenoide de enfriamiento y entra en el condensador al aire libre, donde intercambia el calor con el aire exterior y se convierte en un líquido mediano y temperatura de alta presión. Después de ser estrangulado por la válvula de expansión electrónica de enfriamiento, el refrigerante ingresa al evaporador interior. Aquí, absorbe el calor de la cabina, y el refrigerante líquido se convierte en un gas de baja presión y baja temperatura, que regresa al compresor, completando el ciclo de enfriamiento.

1.2 Principio de calefacción

Durante el calentamiento, la válvula de expansión electrónica de calentamiento y la válvula solenoide de calentamiento funcionan, como se muestra en la Figura 2. El refrigerante de alta temperatura y alta presión del compresor ingresa al enfriador interior, libera el calor y después de enfriar, se convierte en un líquido de alta presión y temperatura de alta presión. Después de estrangular la válvula de expansión electrónica de calefacción, el refrigerante ingresa al condensador exterior, donde absorbe el calor del entorno exterior, convirtiendo el refrigerante en un gas de baja presión y baja temperatura. El gas luego pasa a través de la válvula solenoide de calentamiento de regreso al compresor, completando el ciclo de calentamiento.

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2. Sistema de aire acondicionado de la bomba de calor del automóvil delfín

En septiembre de 2021, BYD lanzó el primer modelo de la serie Ocean, el automóvil Dolphin, que fue el primero en presentar el sistema de aire acondicionado de la bomba de calor, mejorando en gran medida la eficiencia de gestión térmica del vehículo.

2.1 Composición del sistema de aire acondicionado de la bomba de calor de la bomba de calor del delfín

Como se muestra en la Figura 3, el sistema de aire acondicionado de la bomba de calor del automóvil delfín consiste principalmente en uncompresor de aire acondicionado eléctrico(potencia máxima de 6kW), ventilador electrónico, radiador de enfriamiento del motor, condensador al aire libre, condensador interior y evaporador, placa directa de calor de frío para la batería de alimentación, separador de gas-líquido, módulo integrado de gestión térmica e intercambiador de calor de placa (ubicado debajo del módulo integrado de gestión térmica). El refrigerante utilizado es R134A (otros modelos de vehículos eléctricos de BYD usan R410A).
El módulo integrado de gestión térmica incluye seis válvulas solenoides, tres válvulas de expansión electrónica (Figura 4) y nueve conexiones de tubo de refrigerante (Figura 5).

2.2 Sistema de aire acondicionado de la bomba de calor del carro de delfín Principio de trabajo

El principio de funcionamiento del sistema de aire acondicionado de la bomba de calor del automóvil delfín se muestra en la Figura 6. En la figura, PT-1 y PT-2 representan sensores de presión y temperatura de refrigerante, P-1 representa el sensor de presión del refrigerante y T-1 y T-2 representan los sensores de temperatura del refrigerante.
El sistema de bomba de calor del automóvil delfín elimina el calentador PTC de alto voltaje tradicional utilizado en vehículos eléctricos, reemplazándolo con un calentador PTC asistido por ventilador de bajo voltaje (1kW), que proporciona calefacción auxiliar en entornos de baja temperatura. Además de proporcionar enfriamiento y calefacción para la cabina, el sistema de bomba de calor del automóvil delfín es el primero del mundo en usar el refrigerante para enfriar y calentar directamente la batería de energía, y utilizar el calor del motor y el controlador del motor, entre otras unidades de accionamiento eléctrico, lograr cinco funciones principales y una gestión térmica inteligente integrada.
Con el sistema de aire acondicionado de la bomba de calor, el rango de conducción de invierno del automóvil Dolphin se mejora en más del 10%, cubriendo un amplio rango de temperatura de -30 ° C a 40 ° C, con el consumo mínimo de energía que alcanza 10.3 kWh por cada 100 km.

(1) Calefacción del aire acondicionado
Cuando el vehículo conduce o se detiene a bajas temperaturas, el sistema de aire acondicionado proporciona calefacción. ElEl sistema de bomba de calor activa el compresor eléctricoy la válvula de expansión electrónica de calefacción funciona. La válvula solenoide de intercambio de calor de la fuente de agua y la válvula solenoide de calentamiento de aire acondicionado se abren. El refrigerante pasa a través del condensador interior para liberar el calor, y el intercambiador de calor de la placa absorbe el calor de las unidades de accionamiento eléctrico, como el motor y el controlador del motor. En temperaturas extremadamente bajas, el calentador PTC se puede encender para el calentamiento auxiliar para extender el rango de temperatura del sistema de bomba de calor.
La ruta de flujo del refrigerante durante el calentamiento es la siguiente: Compresor → Condensador interior → Calentamiento Válvula de expansión electrónica → Válvula solenoide de intercambio de calor de fuente de agua → Interquangador de calor de placa → Válvula solenoide de calentamiento de aire → Separador de líquido de gas → Compresor.
(2) calentar la batería
En entornos de baja temperatura, el sistema de aire acondicionado de la bomba de calor calienta la batería de energía para acortar el tiempo de carga o mejorar el rendimiento del vehículo durante la conducción a baja temperatura. La válvula de expansión electrónica de la batería, la válvula solenoide de calentamiento de la batería, la válvula solenoide de intercambio de calor de la fuente de agua y la válvula solenoide de calentamiento de aire acondicionado se abren. El refrigerante absorbe el fuego de residuos de la unidad de accionamiento eléctrico a través del intercambiador de calor de la placa y calienta la placa directa de calor de frío de la batería de energía.
La ruta de flujo del refrigerante durante la calefacción de la batería es la siguiente: Compresor → Válvula solenoide de calentamiento de batería → Potencia de placa de calor directo de la batería → Válvula de expansión electrónica de la batería → Válvula de vía unidireccional 1 → Válvula solenoide de intercambio de calor de la fuente de agua → Interquangador de calor de placa → Válvula solenoide de calentamiento de acondicionamiento de aire → Válvula de líquido de gas → Compressor de compresor.
(3) Calefacción simultánea de cabina y batería de energía
Cuando el vehículo está operando a bajas temperaturas o cargando en ambientes fríos, el sistema puede calentar simultáneamente la cabina y la batería de alimentación. El sistema de bomba de calor activa el compresor eléctrico y la válvula de expansión electrónica de calentamiento y la válvula de expansión electrónica de la batería se abren. La válvula solenoide de intercambio de calor de la fuente de agua, la válvula solenoide de calentamiento de la batería y la válvula solenoide de calentamiento de aire acondicionado se abren para absorber el calor de las unidades de accionamiento eléctrico. El condensador interior y la batería eléctrica directa el calor de liberación de la placa de calor en frío, y el calentador PTC se puede usar según sea necesario.
Las rutas de flujo de refrigerante son similares a las de las Figuras 7 y 8.

(4) enfriamiento del aire acondicionado
Cuando el vehículo conduce o se detiene a altas temperaturas, el sistema de aire acondicionado proporciona enfriamiento. El sistema de bomba de calor activa el compresor eléctrico y la válvula de expansión electrónica de enfriamiento funciona. Tanto la válvula solenoide de enfriamiento de aire acondicionado como la válvula solenoide de calor de intercambio de aire se abren. El refrigerante pasa a través del condensador al aire libre para liberar el calor, y el evaporador interior absorbe el calor de la cabina.
La ruta de flujo de refrigerante durante el enfriamiento es la siguiente: Compresor → Condensador interior → Válvula solenoide de enfriamiento de aire acondicionado → Válvula solenoide de calor de intercambio de aire → Válvula unidireccional 5 → Válvula de expansión electrónica de enfriamiento → Evaporador interior → Válvula de una manera 4 → Gaslíquido Gaslíquido → Comresor.
(5) Enfriamiento de batería
Durante la carga, especialmente con la carga de alta potencia, para evitar que la batería de energía se sobrecaliente, elsistema de bomba de calorFunciona para enfriar la batería. Cuando la temperatura de la batería excede un valor establecido durante la operación del vehículo, el sistema comienza a funcionar. Se abre la válvula de expansión electrónica de la batería, y la válvula solenoide de enfriamiento de aire acondicionado, la válvula solenoide de calor de intercambio de aire y la válvula solenoide de enfriamiento de la batería se abren. El refrigerante pasa a través del intercambiador de calor al aire libre para liberar el calor y absorbe el calor a través de la placa directa de calor de frío de la batería de energía.
La ruta de flujo del refrigerante durante el enfriamiento de la batería es la siguiente: Compresor → Condensador interior → Válvula solenoide de enfriamiento de aire acondicionado → Válvula solenoide de calor de intercambio de aire → Válvula de vía unidireccional 5 → Válvula de vía unidireccional 2 → Válvula de expansión electrónica de batería → Potencia Direct Battery-Heal-Heat → Válvula de solenoide de enfriamiento de la batería.
(6) enfriamiento simultáneo de la cabina y la batería de energía
Cuando el vehículo está cargando o conduciendo, si la cabina y la batería de energía necesitan enfriamiento simultáneamente, el sistema de bomba de calor funciona al activar la válvula de expansión electrónica de la batería y la válvula de expansión electrónica de enfriamiento. La válvula solenoide de enfriamiento de aire acondicionado, la válvula solenoide de calor de intercambio de aire y la válvula solenoide de enfriamiento de la batería se abren. El refrigerante fluye de acuerdo con las rutas descritas en las Figuras 9 y 10.

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