Analiza zarządzania ciepłem w samochodzie -
Zasada i analiza działania podgrzewacza wody PTC
Jedna zaletaPodgrzewacz wody PTCSystem ogrzewania polega na tym, że dziedziczy system ogrzewania pojazdów benzynowych, eliminując potrzebę modyfikacji istniejącego zespołu HVAC, co znacznie zmniejsza koszty modyfikacji dla producentów samochodów produkujących pojazdy elektryczne. Główne elementy systemu ogrzewania podgrzewacza wody PTC obejmują: podgrzewacz wody PTC, elektryczną pompę wody, komorę odgazowania, rury wodne i grzejnik. Komora odgazowania w systemie pełni dwie funkcje:
(1) Zmniejszanie ciśnienia w układzie: Podczas procesu nagrzewania płyn chłodzący wytwarza parę wodną, powodując wzrost ciśnienia w układzie. Gdy ciśnienie to przekroczy określony próg, zawór wydechowy w komorze odgazowania zostaje otwarty, uwalniając parę wodną do atmosfery, zmniejszając w ten sposób ciśnienie w układzie.
(2) Podczas procesu cyrkulacji wody w układzie może nastąpić wyciek płynu chłodzącego, który można uzupełnić płynem chłodzącym przechowywanym w komorze odgazowującej.
I. Analiza składu systemu
Elementem grzejnym podgrzewacza wody PTC jest termistor PTC. Termistory PTC wykonane są z materiału półprzewodnikowego o dodatnim współczynniku temperaturowym. Można je podzielić na termistory PTC-ceramiczne i termistory PTC-polimerowe [20]. Termistory PTC-ceramiczne to materiały półprzewodnikowe o określonej przewodności, których głównymi składnikami są BaTiO3 lub V3O3 oraz niewielka ilość dodanych elementów donorowych, które są mieszane i spiekane. Termistory PTC na bazie polimerów to materiały polimerowe utworzone przez połączenie polimerów organicznych (takich jak polietylen) jako matrycy i włączenie wypełniaczy przewodzących, takich jak sadza, grafit lub proszek metalowy oraz tlenki metali. System ten wykorzystuje ceramiczny PTC, który ma zalety ogrzewania w stałej temperaturze, braku otwartego płomienia, wysokiej sprawności cieplnej i długiej żywotności. Rezystywność termistorów PTC wzrasta wraz ze wzrostem temperatury. Kiedy temperatura przekracza temperaturę Curie, rezystywność gwałtownie wzrasta, co powoduje spadek mocy grzewczej, osiągając w ten sposób funkcję stałej temperatury.
II. Analiza funkcji systemu
1) Technologia miękkiego startu
Na początku-rozruchu grzejnik pracuje z małą mocą, a następnie stopniowo zwiększa się cykl pracy PWM, aby powoli zwiększać moc. Celem jest skuteczne ograniczenie uszkodzeń spowodowanych prądem rozruchowym w obwodzie i akumulatorze, zmniejszając w ten sposób awarie sterownika i wydłużając żywotność akumulatora.
2) Szerokie napięcie robocze
Napięcie akumulatora pojazdu elektrycznego nie jest stałe; napięcie wyjściowe maleje wraz z wyczerpywaniem się akumulatora. Podgrzewacz wody zaprojektowany w tym artykule ma na celu normalną pracę w szerokim zakresie napięcia (DC400V-DC600V), a na jego efekt grzewczy nie mają wpływu zmiany napięcia, zapewniając stabilne ogrzewanie podczas pracy.
3) Liniowa regulacja mocy
Przełączanie elementu grzejnego PTC w grzejniku jest kontrolowane przez IGBT (urządzenie sprzężone indukcyjnie). Wyjście obwodu sterującego IGBT jest podłączone do podgrzewacza wody obciążeniowej, a wejście jest podłączone do sygnału PWM. Moc podgrzewacza wody jest regulowana poprzez zmianę cyklu pracy sygnału PWM. Sterownik w sposób ciągły dostosowuje moc nagrzewnicy, aby szybko i stabilnie podnieść temperaturę we wnętrzu w oparciu-w czasie rzeczywistym o informacje zwrotne z czujników temperatury, dotyczące temperatury wody i temperatury wnętrza pojazdu. Ta liniowa regulacja mocy jest podobna do tej stosowanej w klimatyzatorze o zmiennej częstotliwości, dzięki czemu jest on bardziej-wydajny energetycznie.
4) Diagnoza usterek CAN
W przypadku nieprawidłowego działania grzejnika, np. uszkodzonego elementu grzejnego,-niedziałającej elektrycznej pompy wodnej lub awarii modułu komunikacyjnego CAN, system sterowania może wyświetlić informację o usterce na panelu wyświetlacza, aby ostrzec użytkownika i odłączyć wysokie napięcie od grzejnika, zatrzymując ogrzewanie.
5) Kontrola ochrony grupy elementów grzejnych
Kiedy jeden element grzejny ulegnie awarii, element ten zostaje odłączony, podczas gdy pozostałe elementy grzejne nadal działają normalnie, zapobiegając zatrzymaniu się całego grzejnika i poprawiając jego wydajność.
