Jak działa system klimatyzacji pojazdów wyłącznie elektrycznych
Jeśli chodzi o system klimatyzacji, istnieją różnice w składzie systemów pomiędzy pojazdami elektrycznymi i pojazdami tradycyjnymi, a różne typy pojazdów elektrycznych mają różne właściwości. W artykule przedstawiono głównie zasadę działania układu klimatyzacji pojazdów czysto elektrycznych.
Pojazdy zasilane wyłącznie energią elektryczną nie są wyposażone w silnik jako źródło zasilania sprężarki klimatyzacji i nie ma ciepła odpadowego silnika, które można by wykorzystać do ogrzewania i odszraniania. Pojazdy elektryczne zasilane ogniwami paliwowymi nie mają silnika jako źródła zasilania sprężarki klimatyzacji, ale silnik zasilany ogniwami paliwowymi może generować stosunkowo stabilne ciepło odpadowe.
W przypadku hybrydowych pojazdów elektrycznych silnik nie może być w żadnym momencie wykorzystywany jako źródło zasilania do chłodzenia i sprężania ze względu na strategię sterowania. Pierwszą rzeczą, jaką robi klimatyzator samochodowy, aby regulować powietrze w kabinie, jest regulacja temperatury powietrza i obniżenie temperatury powietrza poprzez chłodzenie.
Zgodnie z charakterystyką pojazdów elektrycznych, główne metody chłodzenia i klimatyzacji obecnie dostępne dla pojazdów elektrycznych obejmują chłodzenie termoelektryczne, chłodzenie elektryczne sprężarkowe i chłodzenie wykorzystujące ciepło odpadowe. Wśród nich można rozważyć zastosowanie chłodzenia wykorzystującego ciepło odpadowe w pojazdach elektrycznych zasilanych ogniwami paliwowymi.
Układ klimatyzacji pojazdu elektrycznego: układ chłodniczy
Chłodzenie półprzewodnikowe, znane również jako chłodzenie termoelektryczne, to technologia chłodnicza w stanie stałym, która nie wykorzystuje czynników chłodniczych i nie ma części roboczych. Stos termoelektryczny działa jak sprężarkowa sprężarka chłodnicza, zimny koniec i jego wymiennik ciepła są równoważne sprężarkowemu parownikowi chłodniczemu, a gorący koniec i jego wymiennik ciepła są równoważne skraplaczowi. Po przyłożeniu prądu wolne elektrony i dziury opuszczają zimny koniec stosu termoelektrycznego i przemieszczają się w kierunku gorącego końca pod wpływem zewnętrznego pola elektrycznego, co jest równoważne procesowi sprężania czynnika chłodniczego w sprężarce. Na zimnym końcu elektrycznego stosu grzejnego powstają jednocześnie pary elektron-dziura w wyniku absorpcji ciepła przez wymiennik ciepła, co jest równoważne absorpcji ciepła i odparowaniu czynnika chłodniczego w parowniku. Na gorącym końcu elektrycznego stosu grzejnego następuje rekombinacja par elektron-dziura i jednocześnie ciepło jest odprowadzane przez wymiennik ciepła, co jest równoznaczne z ogrzewaniem i kondensacją czynnika chłodniczego w skraplaczu.
Klimatyzacja termoelektryczna ma następujące właściwości: element termoelektryczny wymaga do pracy zasilania prądem stałym; zmiana kierunku prądu może wywołać odwrotny efekt chłodzenia i ogrzewania; bezwładność cieplna termoelektrycznego elementu chłodniczego jest bardzo mała, czas chłodzenia jest bardzo krótki, odprowadzanie ciepła jest dobre na gorącym końcu, a zimny koniec jest pusty. Pod warunkiem obciążenia układ chłodniczy może osiągnąć maksymalną różnicę temperatur w czasie krótszym niż 1 minuta po włączeniu; regulacja prądu roboczego komponentu może dostosować prędkość i temperaturę chłodzenia, dokładność kontroli temperatury może osiągnąć 0,001 stopnia i łatwo jest uzyskać ciągłą regulację energii; w prawidłowych warunkach projektowych i aplikacyjnych jego wydajność chłodzenia może osiągnąć ponad 90%, podczas gdy wydajność ogrzewania jest znacznie większa niż 1; jest niewielki, lekki i zwarty, co sprzyja obniżeniu jakości konserwacji pojazdów elektrycznych; ma wysoką niezawodność, długą żywotność i łatwą konserwację. Bez części obrotowych jest wolny od wibracji, bez tarcia, bez hałasu i odporny na uderzenia.
System klimatyzacji pojazdu elektrycznego: system ogrzewania
Źródłem ogrzewania układu klimatyzacji pojazdu paliwowego jest głównie płyn chłodzący silnik, ale system ogrzewania pojazdu elektrycznego różni się od tego. Powszechnie stosowanymi rozwiązaniami ogrzewania powietrza w układach klimatyzacji pojazdów elektrycznych są:
①Pompa ciepła. Na rysunku przedstawiono zasadę działania układu klimatyzacji pojazdu elektrycznego z pompą ciepła napędzanego paskiem transmisyjnym napędzanym bezszczotkowym silnikiem prądu stałego. Tryb chłodzenia/ogrzewania układu klimatyzacji przełączany jest za pomocą czterodrogowego zaworu przełączającego. Strzałka ciągła wskazuje stan chłodzenia, a strzałka przerywana wskazuje stan ogrzewania. W zasadzie system ten nie różni się od zwykłego klimatyzatora z pompą ciepła, jednak do stosowania w pojazdach elektrycznych został specjalnie opracowany dwukomorowy kompresor łopatkowy, bezszczotkowy silnik prądu stałego oraz system sterowania inwerterem. W warunkach pracy pompy ciepła, gdy system przełącza się z trybu odszraniania na tryb ogrzewania, skroplona woda na wymienniku ciepła w kanale powietrza szybko odparuje, a na przedniej szybie zacznie tworzyć się szron, wpływając na bezpieczeństwo jazdy.
②Grzejnik elektryczny PTC. Grzejnik elektryczny PTC to grzejnik wykorzystujący element termistora PTC jako źródło ciepła. Termistory PTC są zwykle wykonane z materiałów półprzewodnikowych, a ich rezystancja zmienia się gwałtownie wraz ze zmianami wilgotności. Gdy temperatura zewnętrzna spada, wartość rezystancji PTC maleje, a wytwarzanie ciepła odpowiednio wzrasta. Według materiału można go podzielić na ceramiczny termistor PTC i organiczny termistor PTC. Ceramiczne termistory PTC stosowane są w pomocniczych nagrzewnicach elektrycznych klimatyzacji. Ponieważ element termistora PTC ma zmienną charakterystykę polegającą na zwiększaniu lub zmniejszaniu wartości rezystancji w miarę zmiany temperatury otoczenia, grzejnik PTC charakteryzuje się oszczędnością energii, stałą temperaturą, bezpieczeństwem i długą żywotnością.
Elektryczny układ klimatyzacji pojazdów: Zasada działania układu klimatyzacji z pompą ciepła.
Pomocnicze nagrzewnice elektryczne klimatyzacji można podzielić na ceramiczne nagrzewnice PTC i metalowe nagrzewnice rurowe PTC. Klejony ceramiczny grzejnik PTC to grzejnik, w którym wiele ceramicznych chipów PTC i aluminiowych radiatorów falistych jest połączonych ze sobą za pomocą kleju żywicznego odpornego na wysokie temperatury. Ma dobre odprowadzanie ciepła i stabilną wydajność elektryczną. Wśród nich ceramiczne grzejniki PTC ze spoiwem dzielą się na typy z ładowaniem powierzchniowym i typy nienaładowane powierzchniowo.
Metalowy grzejnik rurowy PTC wykorzystuje importowany drut ze stopu niklu i żelaza jako materiał grzewczy. Rura grzewcza jest inkrustowana aluminiowymi radiatorami, a jej efekt rozpraszania ciepła jest bardzo dobry. Grzejnik wyposażony jest w regulator temperatury oraz bezpiecznik termiczny, dzięki czemu produkt jest bezpieczniejszy i bardziej niezawodny w użytkowaniu. Ten rodzaj grzejnika ma dobre właściwości materiału PTC, a niektóre klimatyzatory wykorzystują ten typ grzejnika jako ogrzewanie pomocnicze.
③Ciepło odpadowe + pomocniczy PTC. Wykorzystuj ciepło wytwarzane podczas pracy urządzeń o dużej mocy (konwersji mocy, silników napędowych, sterowników silników itp.), aby przeprowadzić wymianę ciepła we wnętrzu pojazdu. Gdy ciepło jest niewystarczające, włącza się pomocnicza nagrzewnica PTC.
Pojazdy elektryczne stały się ważnym środkiem transportu, a klimatyzacja, chłodzenie i ogrzewanie są również ważnymi aspektami naszego wyboru samochodu przy zakupie samochodu. W końcu chłodzenie i ogrzewanie również zużywają energię elektryczną.
