Analýza tepelného manažmentu automobilov -
Analýza princípu a funkcie ohrievača vody PTC
Jedna výhoda zPTC ohrievač vodyvykurovací systém spočíva v tom, že zdedí vykurovací systém benzínových vozidiel, čím sa eliminuje potreba upravovať existujúcu zostavu HVAC, čím sa výrazne znižujú náklady na úpravy pre výrobcov automobilov vyrábajúcich elektrické vozidlá. Hlavné komponenty vykurovacieho systému ohrievača vody PTC zahŕňajú: ohrievač vody PTC, elektrické vodné čerpadlo, odplyňovaciu komoru, vodovodné potrubia a radiátor ohrievača. Odplyňovacia komora v systéme má dve funkcie:
(1) Zníženie tlaku v systéme: Počas procesu zahrievania chladiaca kvapalina produkuje vodnú paru, čo spôsobuje zvýšenie tlaku v systéme. Keď tento tlak prekročí určitú prahovú hodnotu, otvorí sa výfukový ventil v odplyňovacej komore, čím sa vodná para uvoľní do atmosféry, čím sa zníži tlak v systéme.
(2) Počas procesu cirkulácie vody v systéme môže dôjsť k úniku chladiacej kvapaliny, ktorú je možné doplniť chladiacou kvapalinou uloženou v odplyňovacej komore.
I. Analýza zloženia systému
Vykurovacím prvkom ohrievača vody PTC je termistor PTC. PTC termistory sú vyrobené z polovodičového materiálu s kladným teplotným koeficientom. Možno ich rozdeliť na keramické -termistory PTC a polymérové- termistory PTC [20]. PTC termistory na báze keramiky- sú polovodičové materiály s určitou vodivosťou, s BaTiO3 alebo V3O3 ako hlavnými komponentmi a malým množstvom pridaných donorových prvkov, ktoré sú zmiešané a spekané. PTC termistory na báze polyméru{11}} sú polymérne materiály vytvorené kombináciou organických polymérov (ako je polyetylén) ako matrice a zabudovaním vodivých plnív, ako sú sadze, grafit alebo kovový prášok, a oxidy kovov. Tento systém využíva keramický PTC, ktorý má výhody ohrevu na konštantnú teplotu, bez otvoreného plameňa, vysokej tepelnej účinnosti a dlhej životnosti. Odpor termistorov PTC sa zvyšuje so zvyšujúcou sa teplotou. Keď teplota prekročí Curieho teplotu, rezistivita sa náhle zvýši, čo vedie k zníženiu vykurovacieho výkonu, čím sa dosiahne funkcia konštantnej teploty.
II. Analýza funkcií systému
1) Technológia mäkkého štartu
Na začiatku spustenia- pracuje ohrievač s nízkym výkonom a potom sa pracovný cyklus PWM postupne zvyšuje, aby sa výkon pomaly zvyšoval. Účelom je účinne znížiť poškodenie spôsobené nábehovým prúdom do obvodu a batérie, čím sa zníži počet porúch ovládača a predĺži sa životnosť batérie.
2) Široké prevádzkové napätie
Napätie batérie elektrického vozidla nie je konštantné; výstupné napätie klesá s vybitím batérie. Ohrievač vody navrhnutý v tomto dokumente má za cieľ normálne fungovať v širokom rozsahu napätia (DC400V-DC600V) a jeho vykurovací účinok nie je ovplyvnený zmenami napätia, čo zabezpečuje stabilné zahrievanie počas prevádzky.
3) Lineárna regulácia výkonu
Spínanie vykurovacieho telesa PTC v ohrievači je riadené IGBT (Inductively Coupled Device). Výstup obvodu pohonu IGBT je pripojený k záťažovému ohrievaču vody a vstup je pripojený k signálu PWM. Výkon ohrievača vody sa nastavuje zmenou pracovného cyklu signálu PWM. Ovládač nepretržite upravuje výkon ohrievača tak, aby rýchlo a stabilne zvyšoval vnútornú teplotu na základe spätnej väzby-v reálnom čase od teplotných snímačov teploty vody a teploty interiéru vozidla. Táto lineárna regulácia výkonu je podobná regulácii klimatizácie s premenlivou frekvenciou, vďaka čomu je energeticky-účinnejšia.
4) Diagnostika poruchy CAN
Keď dôjde k poruche ohrievača, ako je napríklad poškodené vykurovacie teleso, nefunkčné elektrické vodné čerpadlo alebo porucha komunikačného modulu CAN, riadiaci systém môže zobraziť informácie o poruche na paneli displeja, aby upozornil používateľa a odpojil vysoké napätie ohrievača, čím sa vykurovanie zastaví.
5) Riadenie ochrany skupiny vykurovacích telies
Keď jeden výhrevný článok zlyhá, tento článok sa odpojí, zatiaľ čo ostatné výhrevné články pokračujú v normálnej prevádzke, čím sa zabráni zastaveniu celého ohrievača a zvýši sa účinnosť.
