전기자동차용 CO2 히트펌프 솔루션

Dec 03, 2023

노르웨이 과학 기술 대학(NTNU)의 연구 조교인 Nina Piesch에 따르면 전기 자동차(EV)의 CO2(R744) 히트 펌프는 주변 온도가 0°C(32°F) 미만인 경우 매우 효율적입니다.

Piesch는 4월 27일 북마케도니아 오흐리드에서 열린 제10회 국제 냉동 연구소(IIR) 컨퍼런스에서 발표한 이전 연구 조사인 "전기 자동차용 R744 열 펌프 솔루션"이라는 연구 논문을 바탕으로 이 의견을 제시했습니다. 29.

CO2 열 펌프는 흡입 증기 밀도가 증가하여 전기 자동차에서 더 높은 효율성을 자랑하며 이는 추운 기후에서 상당한 이점을 제공한다고 그녀는 말했습니다.

또한 R744는 기존 시스템에 일반적으로 존재하는 고가의 구성 요소인 보조 히터가 필요하지 않으며, 이를 통해 EV의 전반적인 효율성이 향상되어 고객에게 더욱 바람직하고 비용 효율적인 옵션이 된다고 덧붙였습니다.

이전에 일부 연구자들은 0°C ~ -20°C(-4°F) 범위의 주변 온도에서 난방 모드로 EV용 R744 시스템을 테스트했습니다. 연구원들은 극도로 낮은 실외 온도와 높은 방전 온도가 부품 내성에 문제를 일으킬 수 있다고 지적했습니다. 이 문제를 해결하기 위해 중간 냉각 기능을 갖춘 2단계 압축을 도입했습니다. 그 결과 가열 용량이 향상되고 COP가 향상되면서 토출 온도가 감소했습니다.

한편, Xi'an Jiatong University의 중국 연구원 Anci Wang은 최근 초임계 CO2 열 펌프를 사용하는 EV의 성에 제거 전략을 조사했습니다. 본 연구를 통해 전통적인 제상 방식은 다양한 잘못된 제상 현상을 유발할 수 있으며, 심지어 EV의 압축기 및 파이프 손상까지 초래할 수 있음이 밝혀졌습니다. 이에 대한 해결책으로 연구자들은 최대 방전 온도를 제상 제어의 새로운 기준으로 삼는 새로운 제상 전략을 제안했습니다. 이 접근 방식은 EV의 성에 제거 성능을 향상시켰습니다.

Wang의 추가 연구에서 연구원들은 초임계 CO2 시스템에서 2단계 냉매 직접 냉각을 사용하여 전기 자동차 배터리 관리를 평가했습니다. 배터리와 실내에 대한 병렬 열 관리 모델을 사용하여 배터리 온도와 균일한 온도 차이를 기반으로 배터리 열 관리를 평가했습니다.

이러한 매개변수는 냉각판의 증발 온도와 증기 품질에 의해 조절되었습니다. 이 연구에서는 R744를 작동 유체로 사용하여 배터리와 실내를 병렬 직접 냉각하면 배터리의 표면 온도와 균일성을 효과적으로 관리하여 효율성을 높일 수 있음을 발견했습니다.

Piesch는 "전기 자동차에서 R744는 일반적으로 사용되는 냉매 R1234yf 및 R134a에 비해 특히 난방 모드에서 우수한 성능을 나타냅니다."라고 말했습니다.

전기 자동차에 사용되는 R744 히트펌프는 불연성이기 때문에 안전성을 보장할 뿐만 아니라 낮은 GWP로 인해 지구 환경에 미치는 영향을 줄여준다고 그녀는 덧붙였습니다.

그러나 R744는 상당한 잠재력을 가지고 있지만 "그 이점을 완전히 활용하려면 사고와 설계 원칙의 변화가 필요합니다"라고 Piesch는 덧붙였습니다.

"추가 작업은 더 높은 성능에 도달하기 위해 특히 R744의 특성에 대한 프로세스 설계 및 운영 전략에 초점을 맞춰야 합니다"라고 그녀는 말했습니다. "다른 냉매에 비해 R744의 더 높은 열 방출 및 조절 손실은 이젝터를 사용한 확장 작업 복구와 같은 효율성 개선을 위한 잠재적인 기회를 제공할 수 있습니다."

일부 자동차 제조업체는 ID.3 및 ID.4 차량에 Volkswagen을 포함하여 이미 CO2 열 펌프를 구현했습니다.

"전기 자동차에서 R744는 일반적으로 사용되는 냉매 R1234yf 및 R134a에 비해 특히 난방 모드에서 탁월한 성능을 나타냅니다."