Analiza upravljanja toplinom automobila -
Princip PTC grijača vode i analiza rada
Jedna prednost odPTC bojlersustav grijanja je da nasljeđuje sustav grijanja benzinskih vozila, eliminirajući potrebu za modificiranjem postojećeg HVAC sklopa, čime se značajno smanjuju troškovi modifikacije za proizvođače automobila koji proizvode električna vozila. Glavne komponente sustava grijanja PTC bojlera uključuju: PTC grijač vode, električnu pumpu za vodu, komoru za otplinjavanje, vodovodne cijevi i radijator grijača. Komora za otplinjavanje u sustavu ima dvije funkcije:
(1) Smanjenje tlaka u sustavu: Tijekom procesa grijanja, rashladno sredstvo proizvodi vodenu paru, uzrokujući povećanje tlaka u sustavu. Kada taj tlak prijeđe određeni prag, otvara se ispušni ventil u komori za otplinjavanje, ispuštajući vodenu paru u atmosferu, čime se smanjuje tlak u sustavu.
(2) Tijekom procesa cirkulacije vode u sustavu, rashladna tekućina može iscuriti, što se može nadoknaditi pomoću rashladne tekućine pohranjene u komori za otplinjavanje.
I. Analiza sastava sustava
Grijaći element PTC bojlera je PTC termistor. PTC termistori izrađeni su od poluvodičkog materijala s pozitivnim temperaturnim koeficijentom. Mogu se podijeliti na keramičke-PTC termistore i polimerne-PTC termistore [20]. Keramički- PTC termistori su poluvodički materijali s određenom vodljivošću, s BaTiO3 ili V3O3 kao glavnim komponentama i malom količinom dodanih donorskih elemenata koji se miješaju i sinteriraju. PTC termistori-na bazi polimera su polimerni materijali koji se formiraju kombinacijom organskih polimera (kao što je polietilen) kao matrice i ugradnjom vodljivih punila kao što su čađa, grafit ili metalni prah i metalni oksidi. Ovaj sustav koristi keramički PTC, koji ima prednosti konstantnog zagrijavanja temperature, bez otvorenog plamena, visoke toplinske učinkovitosti i dugog vijeka trajanja. Otpornost PTC termistora raste s porastom temperature. Kada temperatura prijeđe Curiejevu temperaturu, otpor se iznenada povećava, što rezultira smanjenjem snage grijanja, čime se postiže funkcija konstantne temperature.
II. Analiza funkcije sustava
1) Tehnologija mekog pokretanja
Na početku pokretanja-grijač radi s malom snagom, a zatim se radni ciklus PWM-a postupno povećava kako bi se snaga polako povećavala. Svrha je učinkovito smanjiti štetu uzrokovanu udarnom strujom u strujnom krugu i bateriji, čime se smanjuju kvarovi kontrolera i produljuje vijek trajanja baterije.
2) Široki radni napon
Napon baterije električnog vozila nije konstantan; izlazni napon se smanjuje kako se baterija prazni. Grijač vode dizajniran u ovom radu ima za cilj normalno raditi u širokom rasponu napona (DC400V-DC600V), a na njegov učinak grijanja ne utječu promjene napona, osiguravajući stabilno grijanje tijekom rada.
3) Linearna regulacija snage
Prebacivanje PTC grijaćeg elementa u grijaču kontrolira IGBT (induktivno spojeni uređaj). Izlaz IGBT pogonskog kruga spojen je na grijač vode za opterećenje, a ulaz je spojen na PWM signal. Snaga bojlera se podešava promjenom radnog ciklusa PWM signala. Regulator kontinuirano prilagođava snagu grijača kako bi brzo i stabilno podigao unutrašnju temperaturu na temelju povratnih-vremenskih povratnih informacija temperaturnih senzora o temperaturi vode i unutarnjoj temperaturi vozila. Ova linearna regulacija snage slična je onoj kod klima uređaja s promjenjivom frekvencijom, što ga čini energetski-učinkovitijim.
4) CAN dijagnostika kvara
Kada dođe do kvara grijača, poput oštećenog grijaćeg elementa, ne-funkcionalne električne pumpe za vodu ili kvara CAN komunikacijskog modula, upravljački sustav može prikazati informacije o kvaru na ploči zaslona kako bi upozorio korisnika i isključio visoki napon grijača, zaustavljajući grijanje.
5) Kontrola zaštite skupine grijaćih elemenata
Kada jedan grijaći element otkaže, taj se element isključuje, dok ostali grijaći elementi nastavljaju normalno raditi, sprječavajući prestanak rada cijelog grijača i poboljšavajući učinkovitost.
