Come funziona il sistema di climatizzazione dei veicoli elettrici puri
Per quanto riguarda il sistema di climatizzazione, ci sono differenze nella composizione del sistema tra veicoli elettrici e veicoli tradizionali, e le diverse tipologie di veicoli elettrici hanno caratteristiche diverse. Questo articolo introduce principalmente il principio di funzionamento del sistema di climatizzazione dei veicoli elettrici puri.
I veicoli elettrici puri non hanno un motore come fonte di energia per il compressore dell’aria condizionata, e non c’è calore di scarto del motore che possa essere utilizzato per ottenere effetti di riscaldamento e sbrinamento. I veicoli elettrici a celle a combustibile non hanno un motore come fonte di energia per il compressore del climatizzatore, ma il motore a celle a combustibile può generare calore di scarto relativamente stabile.
Per i veicoli elettrici ibridi, il motore non può essere utilizzato in nessun momento come fonte di energia per la refrigerazione e la compressione a causa della sua strategia di controllo. La prima cosa che fa un condizionatore per auto per regolare l'aria all'interno dell'abitacolo è regolare la temperatura dell'aria e ridurre la temperatura dell'aria attraverso il raffreddamento.
In base alle caratteristiche dei veicoli elettrici, i principali metodi di refrigerazione e condizionamento dell'aria attualmente disponibili per i veicoli elettrici comprendono la refrigerazione termoelettrica, la refrigerazione con compressore elettrico e la refrigerazione del calore di scarto. Tra questi, la refrigerazione del calore di scarto può essere presa in considerazione per l’uso nei veicoli elettrici a celle a combustibile.
Impianto di climatizzazione per veicoli elettrici: impianto di refrigerazione
La refrigerazione a semiconduttore, nota anche come refrigerazione termoelettrica, è una tecnologia di refrigerazione a stato solido che non utilizza refrigeranti e non ha parti funzionanti. La termopila funziona come un compressore di refrigerazione a compressione, l'estremità fredda e il suo scambiatore di calore sono equivalenti a un evaporatore di refrigerazione a compressione, e l'estremità calda e il suo scambiatore di calore sono equivalenti a un condensatore. Quando viene applicata l'elettricità, gli elettroni liberi e le lacune lasciano l'estremità fredda della termopila e si spostano verso l'estremità calda sotto l'azione del campo elettrico esterno, che è equivalente al processo di compressione del refrigerante nel compressore. All'estremità fredda della pila riscaldante elettrica, tramite l'assorbimento di calore dello scambiatore di calore, vengono generate contemporaneamente coppie elettrone-lacuna, che equivale all'assorbimento di calore e all'evaporazione del refrigerante nell'evaporatore. All'estremità calda della pila riscaldante elettrica avviene la ricombinazione delle coppie elettrone-lacuna e allo stesso tempo il calore viene dissipato attraverso lo scambiatore di calore, il che equivale al riscaldamento e alla condensazione del refrigerante nel condensatore.
Il climatizzatore termoelettrico ha le seguenti caratteristiche: l'elemento termoelettrico necessita di alimentazione DC per funzionare; cambiare la direzione della corrente può produrre l'effetto inverso di raffreddamento e riscaldamento; l'inerzia termica del pezzo di refrigerazione termoelettrica è molto piccola, il tempo di raffreddamento è molto breve, la dissipazione del calore è buona all'estremità calda e l'estremità fredda è vuota. In condizioni di carico, il chip di refrigerazione può raggiungere la massima differenza di temperatura in meno di 1 minuto dopo l'accensione; la regolazione della corrente di funzionamento del componente può regolare la velocità e la temperatura di refrigerazione, la precisione del controllo della temperatura può raggiungere 0,001 gradi ed è facile realizzare una regolazione continua dell'energia; nelle corrette condizioni di progettazione e applicazione, l'efficienza di raffreddamento può raggiungere oltre il 90%, mentre l'efficienza di riscaldamento è molto maggiore di 1; è di piccole dimensioni, leggero e compatto nella struttura, il che contribuisce a ridurre la qualità della manutenzione dei veicoli elettrici; ha elevata affidabilità, lunga durata e facile manutenzione; senza parti rotanti, è privo di vibrazioni, privo di attrito, silenzioso e resistente agli urti.
Impianto di climatizzazione dei veicoli elettrici: impianto di riscaldamento
La fonte di riscaldamento del sistema di climatizzazione di un veicolo a carburante è fornita principalmente dal liquido di raffreddamento del motore, ma il sistema di riscaldamento di un veicolo elettrico è diverso da questo. Le soluzioni comuni per il riscaldamento dell'aria nei sistemi di climatizzazione dei veicoli elettrici sono le seguenti:
①Pompa di calore. Nella figura è mostrato il principio di funzionamento del sistema di climatizzazione a pompa di calore del veicolo elettrico azionato da una cinghia di trasmissione azionata da un motore CC senza spazzole. La modalità di raffreddamento/riscaldamento del sistema di climatizzazione viene commutata dalla valvola di inversione a quattro vie. La freccia continua indica la condizione di raffreddamento e la freccia tratteggiata indica la condizione di riscaldamento. In linea di principio, questo sistema non è diverso da un normale condizionatore d'aria a pompa di calore, ma per l'uso nei veicoli elettrici ha sviluppato appositamente un compressore a palette scorrevoli a doppia camera di lavoro, un motore DC brushless e un sistema di controllo dell'inverter. In condizioni di funzionamento della pompa di calore, quando il sistema passa dalla modalità di sbrinamento alla modalità di riscaldamento, l'acqua di condensa sullo scambiatore di calore nel condotto dell'aria evaporerà rapidamente e sul parabrezza si formerà brina, compromettendo la sicurezza di guida.
②Riscaldatore elettrico PTC. Il riscaldatore elettrico PTC è un riscaldatore che utilizza l'elemento termistore PTC come fonte di calore. I termistori PTC sono generalmente realizzati con materiali semiconduttori e la loro resistenza cambia bruscamente con i cambiamenti di umidità. Quando la temperatura esterna diminuisce, il valore della resistenza PTC diminuisce e la generazione di calore aumenta di conseguenza. A seconda del materiale, può essere suddiviso in termistore PTC ceramico e termistore PTC polimerico organico. I termistori PTC in ceramica vengono utilizzati nei riscaldatori elettrici ausiliari del condizionamento dell'aria. Poiché l'elemento termistore PTC ha le caratteristiche mutevoli di aumentare o diminuire il suo valore di resistenza al variare della temperatura ambiente, il riscaldatore PTC ha le caratteristiche di risparmio energetico, temperatura costante, sicurezza e lunga durata.
Impianto di climatizzazione per veicoli elettrici: principio del sistema di climatizzazione a pompa di calore.
I riscaldatori elettrici ausiliari per il condizionamento dell'aria possono essere suddivisi in riscaldatori PTC ceramici incollati e riscaldatori tubolari PTC metallici. Il riscaldatore PTC ceramico incollato è un riscaldatore in cui più chip PTC ceramici e dissipatori di calore ondulati in alluminio sono incollati insieme con colla in resina resistente alle alte temperature. Ha una buona dissipazione del calore e prestazioni elettriche stabili. Tra questi, i riscaldatori PTC ceramici incollati sono suddivisi in tipi con riscaldatore caricato in superficie e tipi con riscaldatore non caricato in superficie.
Il riscaldatore tubolare in metallo PTC utilizza filo di lega di nichel-ferro importato come materiale riscaldante. Il tubo di riscaldamento è dotato di dissipatori di calore in alluminio e il suo effetto di dissipazione del calore è molto buono. Il riscaldatore è dotato di un regolatore di temperatura e di un fusibile termico, che rendono il prodotto più sicuro e affidabile da usare. Questo tipo di riscaldatore ha buone caratteristiche del materiale PTC e alcuni condizionatori d'aria utilizzano questo tipo di riscaldatore come riscaldamento ausiliario.
③Calore disperso + PTC ausiliario. Utilizza il calore generato quando i dispositivi ad alta potenza (conversione di potenza, motori di azionamento, controller del motore, ecc.) funzionano per eseguire lo scambio di calore sull'ambiente interno del veicolo. Quando il calore è insufficiente, viene abilitato il riscaldatore PTC ausiliario.
I veicoli elettrici sono diventati un importante mezzo di trasporto e anche l'aria condizionata, il raffreddamento e il riscaldamento sono aspetti importanti nella nostra selezione di auto al momento dell'acquisto di un'auto. Dopotutto, anche il raffreddamento e il riscaldamento consumano elettricità.
