Zasada działania klimatyzatora pojazdu elektrycznego
Zasada działania klimatyzatora pojazdu elektrycznego: system ogrzewania
Źródło ogrzanego powietrza w układzie klimatyzacji pojazdów napędzanych paliwem jest zasilane głównie przez płyn chłodzący silnik. Układ podgrzewanego powietrza w pojazdach elektrycznych różni się od układu stosowanego w innych pojazdach. Typowe rozwiązania grzewcze dla systemów klimatyzacji pojazdów elektrycznych są następujące:
(1) Pompa ciepła. Rysunek przedstawia zasadę działania układu klimatyzacji pojazdu elektrycznego z pompą ciepła napędzanego paskiem napędowym z bezszczotkowym silnikiem prądu stałego. Tryb chłodzenia/ogrzewania układu klimatyzacji zostaje zmieniony z czterodrogowego zaworu przełączającego na czterodrogowy zawór przełączający. Strzałki ciągłe wskazują warunki chłodzenia, a strzałki przerywane wskazują warunki ogrzewania. System ten w zasadzie niczym nie różni się od zwykłego układu klimatyzacji z pompą ciepła, jednak stosowany jest głównie w pojazdach elektrycznych. Specjalnie opracowana dwukomorowa sprężarka suwakowa, bezszczotkowy silnik prądu stałego i system sterowania inwerterem. Kiedy system przechodzi z trybu odszraniania na tryb ogrzewania w warunkach pracy pompy ciepła, skroplona woda na wymienniku ciepła w kanale powietrza szybko odparuje i utworzy szron na szybie okna, wpływając na bezpieczeństwo jazdy.
(2) Nagrzewnica elektryczna PTC. Grzejnik elektryczny PTC to grzejnik wykorzystujący termistor PTC jako źródło ciepła. Termistory PTC są zwykle wykonane z materiałów półprzewodnikowych. Ich odporność zmienia się znacznie w zależności od wilgotności. Gdy temperatura zewnętrzna spada, rezystancja PTC maleje, a wartość opałowa odpowiednio wzrasta. Według materiałów można je podzielić na ceramiczne termistory PTC i organiczne termistory PTC. Ceramiczne termistory PTC są stosowane w pomocniczych nagrzewnicach elektrycznych klimatyzatorów. Ponieważ wartość rezystancji wzrasta lub maleje wraz ze zmianami temperatury otoczenia, termistor PTC charakteryzuje się oszczędnością energii, stałą temperaturą, bezpieczeństwem i długą żywotnością.
Zasada działania klimatyzatora pojazdu elektrycznego: układ chłodniczy
Chłodzenie półprzewodnikowe to chłodzenie termoelektryczne, które jest technologią chłodzenia w stanie stałym. Nie wymaga czynnika chłodniczego. Stos termoelektryczny działa jak sprężarkowa sprężarka chłodnicza. Zimny koniec i jego wymiennik ciepła są odpowiednikami sprężarkowego parownika chłodniczego, a gorący koniec i jego wymiennik ciepła są odpowiednikami skraplacza. Po zasileniu wolne elektrony i dziury przemieszczają się z zimnego końca stosu termoelektrycznego do gorącego końca pod wpływem zewnętrznego pola elektrycznego, co jest równoważne procesowi sprężania czynnika chłodniczego w sprężarce. Na zimnym końcu reaktora elektrotermicznego wymiennik ciepła pochłania ciepło i jednocześnie generuje pary elektron-dziura, co jest równoważne absorpcji ciepła i odparowaniu czynnika chłodniczego w parowniku. Na gorącym końcu reaktora elektrotermicznego pary elektron-dziura łączą się ponownie, a ciepło jest odprowadzane przez wymiennik ciepła, co jest równoważne ogrzewaniu i kondensacji czynnika chłodniczego w skraplaczu.
Klimatyzatory termoelektryczne mają następujące właściwości: elementy termoelektryczne wymagają zasilania prądem stałym; zmiana kierunku prądu może wywołać odwrotny efekt chłodzenia i ogrzewania; termoelektryczne elementy chłodnicze mają małą bezwładność cieplną i krótki czas chłodzenia. Gdy gorący koniec dobrze odprowadza ciepło, a zimny koniec nie jest obciążony, układ chłodniczy może osiągnąć maksymalną różnicę temperatur w ciągu 1 minuty od włączenia zasilania. Dostosowując prąd roboczy modułu, można regulować prędkość i temperaturę chłodzenia, dokładność kontroli temperatury może osiągnąć 0,001 stopnia Celsjusza, a energię można regulować w sposób ciągły. Przy prawidłowym projekcie i warunkach użytkowania wydajność chłodzenia może osiągnąć ponad 90%. Nie ma części obrotowych, a zatem nie jest odporny na wibracje, tarcie, hałas i uderzenia.
Zasada działania klimatyzacji pojazdów elektrycznych: zasada działania klimatyzacji z pompą ciepła
Pomocnicze grzejniki elektryczne klimatyzacji można podzielić na ceramiczne grzejniki PTC i metalowe grzejniki rurowe PTC. Klejony ceramiczny grzejnik PTC to grzejnik wykonany z żywicy odpornej na wysokie temperatury połączonej z wieloma ceramicznymi chipami PTC i aluminiowym radiatorem falistym. Ma dobrą wydajność rozpraszania ciepła i stabilną wydajność elektryczną. Klejone ceramiczne grzejniki PTC można podzielić na dwa typy: naładowaną powierzchnię grzejną i nienaładowaną powierzchnię grzejną.
Metalowy grzejnik rurowy PTC wykorzystuje importowany drut ze stopu niklu i żelaza jako materiał grzewczy, a rura cieplna jest wyposażona w aluminiowy grzejnik. Efekt rozpraszania ciepła jest bardzo dobry. Grzejnik wyposażony jest w regulator temperatury oraz bezpiecznik termiczny, dzięki czemu produkt jest bezpieczniejszy i bardziej niezawodny. Grzejnik ten ma dobre właściwości materiałowe PTC. Niektóre klimatyzatory wykorzystują tę nagrzewnicę jako ogrzewanie dodatkowe.
(3) Ciepło odpadowe pomaga PTC. Ciepło wytwarzane przez urządzenia dużej mocy (przetwarzanie mocy, silniki napędowe, sterowniki silników itp.) wykorzystywane jest do wymiany ciepła z otoczeniem wewnętrznym pojazdu. Gdy ciepło jest niewystarczające, uruchamia się pomocnicza nagrzewnica PTC.
