نحوه عملکرد سیستم تهویه مطبوع وسایل نقلیه الکتریکی خالص
در مورد سیستم تهویه مطبوع، تفاوت هایی در ترکیب سیستم بین خودروهای برقی و خودروهای سنتی وجود دارد و انواع خودروهای برقی دارای ویژگی های متفاوتی هستند. این مقاله عمدتاً به معرفی اصل کار سیستم تهویه مطبوع خودروهای الکتریکی خالص می پردازد.
خودروهای الکتریکی خالص موتوری به عنوان منبع نیرو برای کمپرسور تهویه مطبوع ندارند و هیچ گرمای اتلاف موتوری وجود ندارد که بتوان از آن برای دستیابی به اثرات گرمایش و یخ زدایی استفاده کرد. خودروهای الکتریکی پیل سوختی موتوری به عنوان منبع نیرو برای کمپرسور تهویه مطبوع ندارند، اما موتور پیل سوختی می تواند گرمای اتلاف نسبتاً پایدار تولید کند.
برای خودروهای الکتریکی هیبریدی، موتور به دلیل استراتژی کنترلی که دارد، نمی تواند در هر زمان به عنوان منبع انرژی برای تبرید و تراکم استفاده شود. اولین کاری که کولر خودرو برای تنظیم هوای داخل کابین انجام می دهد تنظیم دمای هوا و کاهش دمای هوا از طریق خنک سازی است.
با توجه به ویژگیهای خودروهای الکتریکی، روشهای اصلی تبرید و تهویه مطبوع در حال حاضر برای خودروهای برقی موجود است که شامل تبرید ترموالکتریک، تبرید کمپرسور برقی و تبرید حرارت اتلاف میشود. در این میان، تبرید گرمای زباله را می توان برای استفاده در خودروهای الکتریکی پیل سوختی در نظر گرفت.
سیستم تهویه مطبوع وسایل نقلیه الکتریکی: سیستم تبرید
تبرید نیمه هادی که به عنوان تبرید ترموالکتریک نیز شناخته می شود، یک فناوری تبرید حالت جامد است که از مبرد استفاده نمی کند و قطعات در حال اجرا نیز ندارد. ترموپایل به عنوان یک کمپرسور تبرید تراکمی عمل می کند، انتهای سرد و مبدل حرارتی آن معادل یک تبخیرکننده تبرید تراکمی است و انتهای داغ و مبدل حرارتی آن معادل کندانسور است. هنگامی که الکتریسیته اعمال می شود، الکترون ها و حفره های آزاد انتهای سرد ترموپیل را ترک می کنند و تحت تاثیر میدان الکتریکی خارجی که معادل فرآیند فشرده سازی مبرد در کمپرسور است، به سمت انتهای گرم حرکت می کنند. در انتهای سرد شمع گرمایش الکتریکی، جفتهای الکترون-حفره به طور همزمان از طریق جذب حرارت مبدل حرارتی ایجاد میشوند که معادل جذب گرما و تبخیر مبرد در اواپراتور است. در انتهای داغ شمع گرمایش الکتریکی، ترکیب مجدد جفت الکترون-حفره اتفاق می افتد و در همان زمان گرما از طریق مبدل حرارتی پخش می شود که معادل گرم شدن و متراکم شدن مبرد در کندانسور است.
تهویه مطبوع ترموالکتریک دارای ویژگی های زیر است: عنصر ترموالکتریک برای کار به منبع تغذیه DC نیاز دارد. تغییر جهت جریان می تواند اثر معکوس سرمایش و گرمایش را ایجاد کند. اینرسی حرارتی قطعه تبرید ترموالکتریک بسیار کوچک است، زمان خنک شدن بسیار کوتاه است، اتلاف گرما در انتهای گرم خوب است و انتهای سرد خالی است. در شرایط بار، تراشه تبرید می تواند در کمتر از 1 دقیقه پس از روشن شدن به حداکثر اختلاف دما برسد. تنظیم جریان کار جزء می تواند سرعت و دما تبرید را تنظیم کند، دقت کنترل دما می تواند به 0.001 درجه برسد و به راحتی می توان تنظیم مداوم انرژی را درک کرد. در شرایط طراحی و کاربرد صحیح، راندمان خنک کننده آن می تواند به بیش از 90٪ برسد، در حالی که راندمان گرمایش آن بسیار بیشتر از 1 است. از نظر اندازه کوچک، وزن سبک و ساختار جمع و جور است که منجر به کاهش کیفیت تعمیر و نگهداری خودروهای الکتریکی می شود. دارای قابلیت اطمینان بالا، عمر طولانی و نگهداری آسان است؛ بدون قطعات چرخشی، بدون لرزش، بدون اصطکاک، بدون سر و صدا و مقاوم در برابر ضربه است.
سیستم تهویه مطبوع وسایل نقلیه الکتریکی: سیستم گرمایش
منبع گرمایش سیستم تهویه مطبوع خودروهای سوختی عمدتاً توسط خنک کننده موتور تامین می شود، اما سیستم گرمایش خودروهای برقی با این تفاوت دارد. راه حل های رایج برای گرم کردن هوا در سیستم های تهویه مطبوع وسایل نقلیه الکتریکی به شرح زیر است:
①پمپ حرارتی اصل کار سیستم تهویه مطبوع پمپ حرارتی خودروی الکتریکی که توسط یک تسمه انتقال که توسط یک موتور DC بدون جاروبک هدایت می شود در شکل نشان داده شده است. حالت سرمایش/گرمایش سیستم تهویه مطبوع توسط شیر معکوس چهار طرفه تغییر می کند. فلش ثابت وضعیت سرمایش و فلش نقطهدار وضعیت گرمایش را نشان میدهد. در اصل، این سیستم هیچ تفاوتی با یک تهویه مطبوع پمپ حرارتی معمولی ندارد، اما برای استفاده در وسایل نقلیه الکتریکی، به طور ویژه یک کمپرسور پره کشویی محفظه کار دوگانه، موتور براشلس DC و سیستم کنترل اینورتر را توسعه داده است. در شرایط عملکرد پمپ حرارتی، هنگامی که سیستم از حالت یخ زدایی به حالت گرمایش تغییر می کند، آب متراکم شده روی مبدل حرارتی در مجرای هوا به سرعت تبخیر می شود و یخ زدگی روی شیشه جلو ایجاد می شود که بر ایمنی رانندگی تأثیر می گذارد.
② بخاری برقی PTC. بخاری برقی PTC بخاری است که از عنصر ترمیستور PTC به عنوان منبع گرما استفاده می کند. ترمیستورهای PTC معمولاً از مواد نیمه هادی ساخته می شوند و مقاومت آنها با تغییر رطوبت به شدت تغییر می کند. هنگامی که دمای بیرون کاهش می یابد، مقدار مقاومت PTC کاهش می یابد و تولید گرما متناسب با آن افزایش می یابد. با توجه به مواد، می توان آن را به ترمیستور PTC سرامیکی و ترمیستور PTC پلیمری آلی تقسیم کرد. ترمیستورهای سرامیکی PTC در بخاری های برقی کمکی تهویه مطبوع استفاده می شود. از آنجایی که المان ترمیستور PTC دارای ویژگی های در حال تغییر است که با تغییر دمای محیط، مقدار مقاومت خود را افزایش یا کاهش می دهد، بخاری PTC دارای ویژگی های صرفه جویی در انرژی، دمای ثابت، ایمنی و عمر طولانی است.
سیستم تهویه مطبوع وسایل نقلیه الکتریکی: اصل سیستم تهویه مطبوع پمپ حرارتی.
بخاری های برقی کمکی تهویه مطبوع را می توان به بخاری های PTC سرامیکی متصل و بخاری های لوله ای PTC فلزی تقسیم کرد. هیتر PTC سرامیکی باند شده بخاری است که در آن چندین تراشه سرامیکی PTC و هیت سینک های موجدار آلومینیومی با چسب رزین مقاوم در برابر درجه حرارت بالا به یکدیگر چسبانده می شوند. اتلاف گرما خوب و عملکرد الکتریکی پایدار دارد. از این میان، هیترهای PTC سرامیکی باند شده به انواع شارژ سطحی بخاری و انواع بدون شارژ سطحی بخاری تقسیم می شوند.
بخاری لوله ای فلزی PTC از سیم آلیاژ نیکل-آهن وارداتی به عنوان ماده گرمایشی استفاده می کند. لوله گرمایش با هیت سینک آلومینیومی منبت کاری شده است و اثر اتلاف حرارت آن بسیار خوب است. بخاری مجهز به یک کنترل کننده دما و یک فیوز حرارتی است که استفاده از محصول را ایمن تر و قابل اطمینان تر می کند. این نوع بخاری ویژگی های خوبی از مواد PTC دارد و برخی از تهویه مطبوع از این نوع بخاری به عنوان گرمایش کمکی استفاده می کنند.
③ گرمای اتلاف + PTC کمکی. از گرمای تولید شده در هنگام کار دستگاه های پرقدرت (تبدیل توان، موتورهای محرک، کنترل کننده های موتور و غیره) برای انجام تبادل حرارتی در محیط داخلی خودرو استفاده کنید. هنگامی که گرما کافی نیست، گرمکن کمکی PTC فعال می شود.
وسایل نقلیه الکتریکی به وسیله ای مهم برای حمل و نقل تبدیل شده اند و تهویه مطبوع، سرمایش و گرمایش نیز از جنبه های مهم انتخاب خودروی ما هنگام خرید خودرو هستند. از این گذشته، سرمایش و گرمایش نیز مصرف برق دارند.
