Automobiļu HVAC attīstība saskaņā ar elektrifikācijas tendencēm
Transportlīdzekļu elektrifikācijas un izlūkošanas vilnī elektriskie transportlīdzekļi ir strauji attīstījušies. Elektrisko transportlīdzekļu pārdošanas apjoms pēdējos gados ir strauji pieaudzis, taču daudzi patērētāji joprojām satrauc "trauksmes diapazonu" un "drošības bažas". Kreisēšanas diapazona problēma ir īpaši acīmredzama zemā temperatūrā. Kad elektriskais transportlīdzeklis tiek vadīts zemā temperatūrā, transportlīdzekļa kreisēšanas spēja var samazināties par vairāk nekā 40%, jo tiek izmantots sildītājs gaisa kondicionētājs un samazināta akumulatora veiktspēja. No drošības viedokļa īpaši svarīgi ir arī automašīnas akumulators un elektroierīču siltuma vadība. Šo problēmu risināšanai nepieciešama augstākas veiktspējas automobiļu siltuma pārvaldības sistēma. Vienkārši sakot, automobiļu siltuma pārvaldības sistēma galvenokārt ietver saistītās daļas, piemēram, HVAC, akumulatora siltuma vadību, motora elektronisko vadību un lieljaudas elektroierīču siltuma pārvaldību.
Tostarp transportlīdzekļa HVAC (apkure, ventilācija un gaisa kondicionēšana, HVAC) attiecas uz sistēmu vai saistīto aprīkojumu, kas ir atbildīgs par apkuri, ventilāciju un gaisa kondicionēšanu transportlīdzeklī. Konkrēti, HVAC galvenokārt ir sadalīts saistītos komponentos, piemēram, saldēšanas ierīcēs, sildīšanas ierīcēs un cilvēka un mašīnas saskarnē (HMI).
Tālāk mēs aplūkosim attiecīgi aukstumiekārtu, sildīšanas ierīci un HMI HVAC, kā arī pievērsīsimies elektrisko transportlīdzekļu HVAC tehniskajiem risinājumiem un attīstības tendencēm.
1. Saldēšanas iekārta
Automobiļu HVAC saldēšanas ierīce ir līdzīga mūsu parastajam gaisa kondicionētājam, kas izmanto aukstumaģenta saspiešanas, kondensācijas, izplešanās un iztvaikošanas stāvokļa ciklu, lai panāktu temperatūras kontroli. Siltuma pārnese galvenokārt notiek, mainoties aukstumaģenta stāvoklim. Saldēšanas iekārtas galvenās sastāvdaļas, kas ir atbildīgas par iepriekš minētajām funkcijām, ir kompresors, kondensators, izplešanās vārsts, uztvērējs/žāvētājs un iztvaicētājs.
Kā parādīts attēlā, šķidrais aukstumaģents absorbē siltumu no pasažieru salona un iztvaicētājā iztvaiko gāzveida stāvoklī. Pēc tam tvaikus no iztvaicētāja izvelk ar kompresoru, kas saspiež tvaiku, lai palielinātu spiedienu. Kompresora radītais augstspiediena augstas temperatūras tvaiks pēc tam tiek atdzesēts ar ārējo gaisu kondensatorā un kondensēts augstspiediena šķidrumā. Pirms nonākšanas iztvaicētājā šķidrums izplešas un dekompresijas izplešanās vārstā. Iepriekš minētais process veido nepārtrauktu ciklu. Iztvaikošanas process absorbē siltumu no apkārtējā gaisa, lai panāktu dzesēšanas efektu, un aukstais gaiss caur ventilatoru tiek iepūsts pasažieru salonā.
2. Apkures iekārta
Transportlīdzekļiem ar iekšdedzes dzinēju transportlīdzekli ir vieglāk uzsildīt nekā atdzesēt. Iekšdedzes dzinēja konversijas efektivitāte ir zema (apmēram 30%), un darbības laikā tas rada vairāk siltuma. Šis siltums caur dzesēšanas šķidrumu ieplūst sildītāja kodolā, un pēc tam ar vienkāršu vadību caur ventilatoru salonā var iepūst vadāmu karsto gaisu. , saglabājot nemainīgu temperatūru salonā. Process ir ļoti ekonomisks un vienkāršs, un to var veikt, kamēr darbojas iekšdedzes dzinējs. Tas neprasa papildu degvielu un nepalielinās degvielas patēriņu. Taču elektriskajiem transportlīdzekļiem apkure ir samērā sarežģīta darbība. Pašlaik populārākie apkures risinājumi ir PTC un siltumsūkņi.
PTC (Positive Temperature Coefficient, Positive Temperature Coefficient Resistor) ir tipisks pusvadītāju rezistors ar pozitīvu temperatūras jutību. Kad tas ir ieslēgts, tas radīs siltumu, ko var izmantot gaisa kondicionēšanas apkurei. Pirmoreiz ieslēdzot PTC, tā pretestība uzrādīs lēnas samazināšanās tendenci, paaugstinoties temperatūrai, tas ir, tā siltumspēja istabas temperatūrā ir zema; kad temperatūra pārsniedz Kirī temperatūru, tās pretestības vērtība samazināsies līdz ar temperatūru. Palielinājums ir pakāpenisks pieaugums, un faktiskā veiktspēja ir tāda, ka tas automātiski pārstāj darboties. Kā PTC elements apkurei, tā automātiskā nemainīgas temperatūras funkcija var novērst vajadzību pēc sarežģītas temperatūras kontroles ķēdes. Elektriskajos transportlīdzekļos PTC tieši darbina augstsprieguma akumulators, un pēc tam tā sildīšanas statuss tiek kontrolēts ar vienkāršu PWM slēdzi, lai izveidotu ļoti vienkāršu un uzticamu apkures sistēmu.
Lai gan PTC ir vienkārša struktūra, izturīgi materiāli un labs sildīšanas efekts, sistēmas struktūra, ko darbina augstsprieguma akumulators, liek sildīšanas procesam ietekmēt elektrisko transportlīdzekļu pārvietošanās diapazonu. Pētījumi liecina, ka PTC izmantošana samazinās elektrisko transportlīdzekļu akumulatora darbības laiku par aptuveni 24%.
Vēl viens risinājums ir siltumsūknis. Kā pretestības elementa veidam PTC COP (veiktspējas koeficients, apkures efektivitāte) robeža ir 100%, tas ir, elektrisko enerģiju var pārvērst tikai tādā pašā siltumenerģijas daudzumā, savukārt siltumsūknis var būt augsts līdz 300%. Siltumsūkņa darbības princips ir līdzīgs sadzīves gaisa kondicionētāja principam. Aukstumaģents plūst divvirzienu gaisa kondicionētāja iztvaicētājā un kondensatorā caur četrvirzienu vārstu, pārnesot siltumenerģiju no zema līmeņa siltuma avota uz augsta līmeņa siltuma avotu, tādējādi panākot sildīšanas vai dzesēšanas efektu. Šī "siltuma pārnese" Salīdzinājumā ar PTC režīmu, process, kas neražo siltumu, var ievērojami ietaupīt elektroenerģiju, tādējādi efektīvi paplašinot elektrisko transportlīdzekļu darbības diapazonu un kļūstot par svarīgu HVAC pielietojuma tendenci elektriskajiem transportlīdzekļiem.
3. HMI
Ja dzinējs liek automašīnai kustēties, piešķir automašīnai dzīvību un ir automašīnas bagāžnieks, tad HMI dod automašīnai gudrību un domas, un tā ir automašīnas dvēsele. Tāpēc automobiļu oriģinālo iekārtu ražotāji vienmēr ir novērtējuši HMI sistēmu risinājumus. OEM ir jānodrošina vadītājiem un pasažieriem droša, elastīga un ērta navigācijas un izklaides pieredze. Tajā pašā laikā tas ir arī svarīgs faktors produktu diferenciācijas veidošanā. Pēdējos gados līdz ar automobiļu elektrifikāciju un lielāko jauno elektrisko automobiļu ražotāju virzību HMI ir pakāpeniski attīstījies centralizācijas, ekrāna un inteliģences virzienā, līdzīgi kā viedtālruņu attīstībā. Daudzas reizes HVAC vairs nav pilnīgi neatkarīga HMI saskarne, bet tā tiek koplietota ar citām funkcijām.