Solution de pompe à chaleur CO2 pour véhicules électriques

Dec 03, 2023

Selon Nina Piesch, assistante de recherche à l'Université norvégienne des sciences et technologies (NTNU), les pompes à chaleur au CO2 (R744) des véhicules électriques (VE) sont très efficaces à une température ambiante inférieure à 0 °C (32 °F).

Piesch a basé ce commentaire sur un document de recherche - "Solution de pompe à chaleur R744 pour les véhicules électriques", une enquête sur des recherches antérieures - qu'elle a présenté lors de la 10e conférence de l'Institut international de réfrigération (IIR), qui s'est tenue à Ohrid, en Macédoine du Nord, le 27 avril. 29.

Les pompes à chaleur au CO2 offrent une efficacité plus élevée dans les véhicules électriques en raison de leur densité de vapeur d'aspiration accrue, ce qui constitue un avantage significatif dans les climats plus froids, a-t-elle déclaré.

De plus, le R744 élimine le besoin d'un chauffage auxiliaire, un composant coûteux qui est généralement présent dans les systèmes conventionnels, a-t-elle noté, ajoutant que cela améliore l'efficacité globale des véhicules électriques, ce qui en fait une option plus souhaitable et plus rentable pour les clients.

Auparavant, certains chercheurs ont testé un système R744 pour les véhicules électriques en mode chauffage à des températures ambiantes allant de 0 °C à -20 °C (-4 °F). Les chercheurs ont noté que des températures extérieures extrêmement basses et des températures de décharge élevées pouvaient poser des problèmes de tolérance des composants. Pour résoudre ce problème, ils ont introduit une compression à deux étages avec refroidissement intermédiaire. Cela a entraîné une réduction de la température de décharge ainsi qu'une capacité de chauffage améliorée et un meilleur COP.

Pendant ce temps, le chercheur chinois Anci Wang de l'Université Xi'an Jiatong s'est récemment penché sur les stratégies de dégivrage des véhicules électriques utilisant des pompes à chaleur CO2 transcritiques. Cette étude a révélé que le dégivrage traditionnel pouvait entraîner divers phénomènes de faux dégivrage et même endommager le compresseur et les tuyaux des véhicules électriques. Par conséquent, comme solution, les chercheurs ont proposé une nouvelle stratégie de dégivrage : prendre la température de décharge maximale comme nouveau critère de contrôle du dégivrage. Cette approche a amélioré les performances de dégivrage des véhicules électriques.

Dans une autre étude de Wang, les chercheurs ont évalué la gestion des batteries de véhicules électriques avec un refroidissement direct par réfrigérant biphasé dans un système CO2 transcritique. À l'aide d'un modèle de gestion thermique parallèle pour la batterie et la cabine, ils ont évalué la gestion thermique de la batterie en fonction de la température de la batterie et de ses différences de température uniformes.

Ces paramètres étaient régulés par la température d'évaporation et la qualité de la vapeur dans la plaque froide. L'étude a révélé que le refroidissement direct parallèle de la batterie et de la cabine utilisant le R744 comme fluide de travail pouvait gérer efficacement la température de surface et l'uniformité de la batterie, augmentant ainsi l'efficacité.

"Dans les véhicules électriques, le R744 présente des performances supérieures, en particulier en mode chauffage, par rapport aux réfrigérants couramment utilisés R1234yf et R134a", a déclaré Piesch.

Les pompes à chaleur R744 dans les véhicules électriques garantissent non seulement la sécurité car elles sont ininflammables, mais réduisent également l'impact environnemental global en raison du faible GWP, a-t-elle ajouté.

Cependant, bien que le R744 ait un potentiel important, "il nécessite un changement de pensée et de principes de conception pour exploiter pleinement ses avantages", a ajouté Piesch.

"Des travaux supplémentaires devraient se concentrer sur la conception du processus et les stratégies d'exploitation spécifiquement sur les propriétés du R744 pour atteindre des performances encore plus élevées", a-t-elle déclaré. "Le rejet de chaleur et les pertes d'étranglement plus élevés du R744 par rapport aux autres réfrigérants pourraient offrir des opportunités potentielles d'amélioration de l'efficacité telles que la récupération des travaux d'expansion avec des éjecteurs."

Certains constructeurs automobiles ont déjà mis en place des pompes à chaleur CO2, dont Volkswagen dans ses véhicules ID.3 et ID.4.

"Dans les véhicules électriques, le R744 présente des performances supérieures, en particulier en mode chauffage, par rapport aux réfrigérants couramment utilisés R1234yf et R134a."