Razvoj automobilskog HVAC-a u skladu s trendom elektrifikacije
Pod valom elektrifikacije vozila i inteligencije, električna vozila su se brzo razvila. Prodaja električnih vozila naglo je porasla u posljednjih nekoliko godina, ali mnoge potrošače još uvijek muče "strah dometa" i "sigurnosna zabrinutost". Problem dometa krstarenja posebno je očit pri niskim temperaturama. Kada se električno vozilo vozi na niskim temperaturama, sposobnost krstarenja vozila može biti smanjena za više od 40% zbog upotrebe grijača klima uređaja i smanjene učinkovitosti baterije. Iz sigurnosne perspektive, baterija i upravljanje toplinom električnih uređaja u automobilu također su posebno važni. Za rješavanje ovih problema potreban je sustav za upravljanje toplinom automobila s višim performansama. Jednostavno rečeno, automobilski sustav upravljanja toplinom uglavnom uključuje povezane dijelove kao što su HVAC, upravljanje toplinom baterije, elektroničko upravljanje motorom i upravljanje toplinom električnih uređaja velike snage.
Među njima, HVAC vozila (Grijanje, ventilacija i klimatizacija, HVAC) odnosi se na sustav ili povezanu opremu odgovornu za grijanje, ventilaciju i klimatizaciju u vozilu. Konkretno, HVAC se uglavnom dijeli na povezane komponente kao što su rashladni uređaji, uređaji za grijanje i sučelje čovjek-stroj (HMI).
Zatim ćemo pogledati rashladni uređaj, uređaj za grijanje i HMI u HVAC respektivno, te se usredotočiti na tehnička rješenja i trendove razvoja HVAC za električna vozila.
1. Rashladni uređaj
Rashladni uređaj automobilskog HVAC-a sličan je našem uobičajenom klimatizacijskom uređaju, koji koristi ciklus stanja kompresije rashladnog sredstva, kondenzacije, ekspanzije i isparavanja za postizanje kontrole temperature. Prijenos topline događa se prvenstveno kroz promjene u stanju rashladnog sredstva. Glavne komponente rashladne jedinice odgovorne za gore navedene funkcije su kompresor, kondenzator, ekspanzijski ventil, prijemnik/sušilo i isparivač.
Kao što je prikazano na slici, tekuće rashladno sredstvo apsorbira toplinu iz putničkog prostora i isparava u plinovito stanje u isparivaču. Para se zatim izvlači iz isparivača pomoću kompresora, koji komprimira paru kako bi joj se povećao tlak. Visokotlačna para visoke temperature koju stvara kompresor zatim se hladi vanjskim zrakom u kondenzatoru i kondenzira u visokotlačnu tekućinu. Tekućina se širi i dekomprimira u ekspanzijskom ventilu prije ulaska u isparivač. Gore navedeni proces čini kontinuirani ciklus. Procesom isparavanja apsorbira se toplina iz okolnog zraka kako bi se postigao učinak hlađenja, a hladan zrak se kroz ventilator upuhuje u putnički prostor.
2. Uređaj za grijanje
Kod vozila s motorom s unutarnjim izgaranjem lakše je vozilo zagrijati nego ohladiti. Učinkovitost pretvorbe motora s unutarnjim izgaranjem je niska (oko 30%), a tijekom rada stvara više topline. Ova toplina teče u jezgru grijača kroz rashladnu tekućinu, a zatim se putem jednostavne kontrole kontrolirani vrući zrak može upuhati u kabinu kroz ventilator. , održavajući konstantnu temperaturu kabine. Proces je vrlo ekonomičan i jednostavan i može se provoditi sve dok motor s unutarnjim izgaranjem radi. Ne zahtijeva dodatno gorivo i neće povećati potrošnju goriva. Ali za električna vozila grijanje je relativno komplicirana operacija. Trenutno su najčešća rješenja za grijanje PTC i dizalice topline.
PTC (Positive Temperature Coefficient, Positive Temperature Coefficient Resistor) tipičan je poluvodički otpornik s pozitivnom temperaturnom osjetljivošću. Kada je pod naponom, stvarat će toplinu koja se može koristiti za grijanje klima uređaja. Kada se PTC prvi put uključi, njegov otpor će pokazivati polagani trend pada kako temperatura raste, to jest, njegova kalorična vrijednost na sobnoj temperaturi je niska; kada temperatura prijeđe Curiejevu temperaturu, njegova vrijednost otpora smanjit će se s temperaturom. Povećanje je postupno povećanje, a stvarna izvedba je da automatski prestaje raditi. Kao PTC element za grijanje, njegova značajka automatske konstantne temperature može eliminirati potrebu za složenim krugom kontrole temperature. U električnim vozilima, PTC se izravno napaja iz visokonaponske baterije, a zatim se njegov status grijanja kontrolira jednostavnim PWM prekidačem kako bi se postigao vrlo jednostavan i pouzdan sustav grijanja.
Iako PTC ima karakteristike jednostavne strukture, izdržljivih materijala i dobrog učinka grijanja, struktura sustava koja se izravno napaja pomoću visokonaponske baterije uzrokuje da proces zagrijavanja utječe na domet krstarenja električnih vozila. Istraživanja pokazuju da će korištenje PTC-a smanjiti trajanje baterije električnih vozila za približno 24%.
Drugo rješenje je dizalica topline. Kao vrsta otpornog elementa, granica PTC-ovog COP-a (koeficijent učinka, učinkovitost grijanja) je 100%, odnosno električna energija se može pretvoriti u najviše istu količinu toplinske energije, dok dizalica topline može biti kao visoka čak 300%. Princip rada dizalice topline sličan je principu kućnog klima uređaja. Rashladno sredstvo struji dvosmjerno u isparivaču i kondenzatoru klima uređaja kroz četveroputni ventil, prenoseći toplinsku energiju s izvora topline niske razine na izvor topline visoke razine, čime se postiže učinak grijanja ili hlađenja. Ovaj "prijenos topline" U usporedbi s PTC načinom rada, proces bez "generiranja topline" može značajno uštedjeti električnu energiju, čime se učinkovito produžuje domet krstarenja električnih vozila i postaje važan trend primjene HVAC za električna vozila.
3. HMI
Ako motor pokreće automobil, daje mu život i prtljažnik je automobila, onda HMI daje automobilu mudrost i misao te je duša automobila. Stoga su proizvođači originalne opreme za automobile uvijek cijenili rješenja HMI sustava. Proizvođači originalne opreme moraju vozačima i putnicima pružiti sigurnu, fleksibilnu i udobnu navigaciju i zabavu. U isto vrijeme, ovo je također važan čimbenik u oblikovanju diferencijacije proizvoda. Posljednjih godina, s elektrifikacijom automobila i pogonom velikih novih proizvođača snažnih automobila, HMI se postupno razvio prema centralizaciji, ekranizaciji i inteligenciji, slično razvoju pametnih telefona. Mnogo puta HVAC više nema potpuno neovisno HMI sučelje, već se dijeli s drugim funkcijama.
