Как работает система кондиционирования электромобилей
Что касается системы кондиционирования воздуха, то существуют различия в составе системы между электромобилями и традиционными транспортными средствами, а разные типы электромобилей имеют разные характеристики. В этой статье в основном представлен принцип работы системы кондиционирования воздуха электромобилей.
В чисто электрических транспортных средствах нет двигателя в качестве источника энергии для компрессора кондиционера, а также нет отходящего тепла двигателя, которое можно было бы использовать для достижения эффектов обогрева и размораживания. Электромобили на топливных элементах не имеют двигателя в качестве источника энергии для компрессора кондиционера, но двигатель на топливных элементах может генерировать относительно стабильное отходящее тепло.
В гибридных электромобилях двигатель нельзя использовать в качестве источника энергии для охлаждения и сжатия в любое время из-за его стратегии управления. Первое, что делает автомобильный кондиционер для регулирования воздуха в салоне, — это регулирует температуру воздуха и снижает температуру воздуха за счет охлаждения.
В соответствии с характеристиками электромобилей, основные методы охлаждения и кондиционирования воздуха, доступные в настоящее время для электромобилей, включают термоэлектрическое охлаждение, охлаждение с помощью электрического компрессора и охлаждение с использованием отработанного тепла. Среди них можно рассмотреть возможность использования охлаждения на отработанном тепле в электромобилях на топливных элементах.
Система кондиционирования электромобиля: система охлаждения
Полупроводниковое охлаждение, также известное как термоэлектрическое охлаждение, представляет собой технологию полупроводникового охлаждения, в которой не используются хладагенты и нет движущихся частей. Термобатарея функционирует как компрессионный холодильный компрессор, холодный конец и его теплообменник эквивалентны компрессионному холодильному испарителю, а горячий конец и его теплообменник эквивалентны конденсатору. При подаче электричества свободные электроны и дырки покидают холодный конец термобатареи и движутся к горячему концу под действием внешнего электрического поля, что эквивалентно процессу сжатия хладагента в компрессоре. На холодном конце электронагревательной батареи одновременно генерируются электронно-дырочные пары за счет поглощения тепла теплообменником, что эквивалентно поглощению тепла и испарению хладагента в испарителе. На горячем конце электронагревательной батареи происходит рекомбинация электронно-дырочных пар и при этом происходит рассеивание тепла через теплообменник, что эквивалентно нагреву и конденсации хладагента в конденсаторе.
Термоэлектрический кондиционер имеет следующие характеристики: для работы термоэлектрического элемента требуется источник постоянного тока; изменение направления тока может произвести обратный эффект охлаждения и нагрева; Тепловая инерция термоэлектрического холодильного агрегата очень мала, время охлаждения очень короткое, хорошее рассеивание тепла на горячем конце, а холодный конец пуст. В условиях нагрузки холодильный чип может достичь максимальной разницы температур менее чем за 1 минуту после включения; регулировка рабочего тока компонента позволяет регулировать скорость и температуру охлаждения, точность контроля температуры может достигать 0,001 градуса, и легко реализовать непрерывную регулировку энергии; в правильных условиях проектирования и применения его эффективность охлаждения может достигать более 90%, а эффективность нагрева намного превышает 1; он небольшой по размеру, легкий по весу и компактный по конструкции, что способствует снижению качества обслуживания электромобилей; он обладает высокой надежностью, длительным сроком службы и простотой обслуживания; без вращающихся частей он не подвержен вибрации, трению, бесшумности и ударопрочности.
Система кондиционирования электромобиля: система отопления
Источником тепла системы кондиционирования воздуха автомобиля, работающего на топливе, в основном является охлаждающая жидкость двигателя, но система отопления электромобиля отличается от этого. Распространенными решениями для нагрева воздуха в системах кондиционирования электромобилей являются следующие:
①Тепловой насос. Принцип работы системы кондиционирования воздуха с тепловым насосом электромобиля, приводимой в действие приводным ремнем от бесщеточного двигателя постоянного тока, показан на рисунке. Режим охлаждения/обогрева системы кондиционирования воздуха переключается четырехходовым реверсивным клапаном. Сплошная стрелка указывает на состояние охлаждения, а пунктирная стрелка указывает на состояние нагрева. В принципе, эта система ничем не отличается от обычного кондиционера с тепловым насосом, но для использования в электромобилях в ней специально разработаны пластинчатый компрессор с двойной рабочей камерой, бесщеточный двигатель постоянного тока и инверторная система управления. В условиях работы теплового насоса при переходе системы из режима разморозки в режим обогрева сконденсированная вода на теплообменнике в воздуховоде быстро испаряется и на лобовом стекле образуется иней, что влияет на безопасность движения.
②Электрический нагреватель PTC. Электрический нагреватель PTC — это нагреватель, в котором в качестве источника тепла используется термисторный элемент PTC. Термисторы PTC обычно изготавливаются из полупроводниковых материалов, и их сопротивление резко меняется при изменении влажности. Когда наружная температура снижается, значение сопротивления PTC уменьшается, и соответственно увеличивается выделение тепла. В зависимости от материала его можно разделить на керамический термистор PTC и термистор PTC из органического полимера. Керамические термисторы PTC используются во вспомогательных электронагревателях систем кондиционирования воздуха. Поскольку термисторный элемент PTC имеет изменяющиеся характеристики увеличения или уменьшения значения своего сопротивления при изменении температуры окружающей среды, нагреватель PTC обладает характеристиками энергосбережения, постоянной температуры, безопасности и длительного срока службы.
Система кондиционирования воздуха электромобиля: Принцип системы кондиционирования воздуха с тепловым насосом.
Вспомогательные электрические нагреватели системы кондиционирования воздуха можно разделить на керамические PTC-нагреватели и металлические трубчатые PTC-нагреватели. Керамический нагреватель PTC со связующим керамическим элементом представляет собой нагреватель, в котором несколько керамических чипов PTC и алюминиевые гофрированные радиаторы склеены вместе с помощью термостойкого полимерного клея. Он имеет хорошее рассеивание тепла и стабильные электрические характеристики. Среди них керамические нагреватели PTC делятся на типы нагревателей с поверхностным зарядом и типы нагревателей с незаряженной поверхностью.
В металлическом трубчатом нагревателе PTC в качестве нагревательного материала используется импортная проволока из сплава никеля и железа. Нагревательная трубка оснащена алюминиевыми радиаторами, что обеспечивает очень хороший эффект рассеивания тепла. Нагреватель оснащен терморегулятором и термопредохранителем, что делает изделие более безопасным и надежным в использовании. Этот тип обогревателя имеет хорошие характеристики материала PTC, и в некоторых кондиционерах этот тип обогревателя используется в качестве вспомогательного обогрева.
③Отходящее тепло + вспомогательный PTC. Используйте тепло, выделяемое при работе мощных устройств (преобразователей энергии, приводных двигателей, контроллеров двигателей и т. д.), для осуществления теплообмена во внутренней среде автомобиля. Когда тепла недостаточно, включается вспомогательный нагреватель PTC.
Электромобили стали важным средством передвижения, а кондиционирование воздуха, охлаждение и отопление также являются важными аспектами выбора автомобиля при покупке. Ведь охлаждение и обогрев также потребляют электроэнергию.
