Analiza managementului termic al automobilelor -
Principiul și analiza funcției încălzitorului de apă PTC
Un avantaj alÎncălzitor de apă PTCsistemul de încălzire este că moștenește sistemul de încălzire al vehiculelor pe benzină, eliminând necesitatea modificării ansamblului HVAC existent, reducând astfel semnificativ costurile de modificare pentru producătorii de automobile producătoare de vehicule electrice. Principalele componente ale sistemului de încălzire a încălzitorului de apă PTC includ: încălzitorul de apă PTC, pompa electrică de apă, camera de degazare, conductele de apă și radiatorul de încălzire. Camera de degazare din sistem are două funcții:
(1) Reducerea presiunii sistemului: în timpul procesului de încălzire, lichidul de răcire produce vapori de apă, determinând creșterea presiunii sistemului. Când această presiune depășește un anumit prag, supapa de evacuare din camera de degazare este deschisă, eliberând vaporii de apă în atmosferă, reducând astfel presiunea sistemului.
(2) În timpul procesului de circulație a apei din sistem, lichidul de răcire se poate scurge, care poate fi completat folosind lichidul de răcire stocat în camera de degazare.
I. Analiza compoziției sistemului
Elementul de încălzire al încălzitorului de apă PTC este un termistor PTC. Termistorii PTC sunt fabricați dintr-un material semiconductor cu un coeficient de temperatură pozitiv. Acestea pot fi împărțite în termistori PTC pe bază de ceramică-și termistori PTC pe bază de-polimeri [20]. Termistorii PTC pe bază de-ceramică sunt materiale semiconductoare cu o anumită conductivitate, cu BaTiO3 sau V3O3 ca componente principale și o cantitate mică de elemente donatoare adăugate, care sunt amestecate și sinterizate. Termistorii PTC pe bază de polimeri sunt materiale polimerice formate prin combinarea polimerilor organici (cum ar fi polietilena) ca matrice și încorporând materiale de umplutură conductoare, cum ar fi negru de fum, grafit sau pulbere metalică și oxizi metalici. Acest sistem folosește PTC ceramic, care are avantajele încălzirii la temperatură constantă, fără flacără deschisă, eficiență termică ridicată și durată lungă de viață. Rezistivitatea termistorilor PTC crește odată cu creșterea temperaturii. Când temperatura depășește temperatura Curie, rezistivitatea crește brusc, rezultând o scădere a puterii de încălzire, realizând astfel funcția de temperatură constantă.
II. Analiza funcției sistemului
1) Tehnologia Soft Start
La începutul pornirii-, încălzitorul funcționează cu putere redusă, iar apoi ciclul de lucru al PWM este crescut treptat pentru a crește încet puterea. Scopul este de a reduce eficient daunele cauzate de curentul de pornire circuitului și bateriei, reducând astfel defecțiunile controlerului și prelungind durata de viață a bateriei.
2) Tensiune largă de operare
Tensiunea bateriei unui vehicul electric nu este constantă; tensiunea de ieșire scade pe măsură ce bateria se epuizează. Încălzitorul de apă proiectat în această lucrare își propune să funcționeze în mod normal într-un interval larg de tensiune (DC400V-DC600V), iar efectul său de încălzire nu este afectat de schimbările de tensiune, asigurând o încălzire stabilă în timpul funcționării.
3) Reglarea liniară a puterii
Comutarea elementului de încălzire PTC din încălzitor este controlată de un IGBT (Dispozitiv cuplat inductiv). Ieșirea circuitului de comandă IGBT este conectată la încălzitorul de apă de sarcină, iar intrarea este conectată la un semnal PWM. Puterea încălzitorului de apă este reglată prin schimbarea ciclului de lucru al semnalului PWM. Controlerul ajustează în mod continuu puterea încălzitorului pentru a crește rapid și stabil temperatura interioară pe baza feedback-ului-în timp real de la senzorii de temperatură privind temperatura apei și temperatura interioară a vehiculului. Această reglare liniară a puterii este similară cu cea a unui aparat de aer condiționat cu frecvență variabilă, ceea ce îl face mai eficient-din energie.
4) Diagnosticarea defecțiunilor CAN
Atunci când încălzitorul funcționează defectuos, cum ar fi un element de încălzire deteriorat, o pompă de apă electrică ne-funcțională sau o defecțiune a modulului de comunicare CAN, sistemul de control poate afișa informațiile de eroare pe panoul de afișare pentru a alerta utilizatorul și a deconecta tensiunea înaltă la încălzitor, oprind încălzirea.
5) Controlul protecției grupului de elemente de încălzire
Când un element de încălzire se defectează, acel element este deconectat, în timp ce celelalte elemente de încălzire continuă să funcționeze normal, împiedicând oprirea întregului încălzitor și îmbunătățind eficiența.
