Phân tích quản lý nhiệt ô tô -
Phân tích nguyên lý và chức năng của máy nước nóng PTC
Một lợi thế củaMáy nước nóng PTCHệ thống sưởi là nó kế thừa hệ thống sưởi của xe chạy xăng, loại bỏ nhu cầu sửa đổi cụm HVAC hiện có, do đó giảm đáng kể chi phí sửa đổi cho các nhà sản xuất ô tô sản xuất xe điện. Các bộ phận chính của hệ thống làm nóng máy nước nóng PTC bao gồm: Máy nước nóng PTC, máy bơm nước điện, buồng khử khí, ống nước và bộ tản nhiệt của máy sưởi. Buồng khử khí trong hệ thống có hai chức năng:
(1) Giảm áp suất hệ thống: Trong quá trình gia nhiệt, chất làm mát sinh ra hơi nước khiến áp suất hệ thống tăng lên. Khi áp suất này vượt quá một ngưỡng nhất định, van xả trong buồng khử khí sẽ mở ra, giải phóng hơi nước vào khí quyển, từ đó làm giảm áp suất của hệ thống.
(2) Trong quá trình tuần hoàn nước của hệ thống, chất làm mát có thể bị rò rỉ, chất làm mát này có thể được bổ sung bằng cách sử dụng chất làm mát được lưu trữ trong buồng khử khí.
I. Phân tích thành phần hệ thống
Bộ phận làm nóng của máy nước nóng PTC là nhiệt điện trở PTC. Điện trở nhiệt PTC được làm bằng vật liệu bán dẫn có hệ số nhiệt độ dương. Chúng có thể được chia thành điện trở nhiệt PTC dựa trên gốm-và điện trở nhiệt PTC dựa trên polymer- [20]. Điện trở nhiệt PTC dựa trên gốm-là vật liệu bán dẫn có độ dẫn điện nhất định, với BaTiO3 hoặc V3O3 là thành phần chính và một lượng nhỏ nguyên tố cho được thêm vào, sau đó được trộn và thiêu kết. Điện trở nhiệt PTC dựa trên polyme-là vật liệu polyme được hình thành bằng cách kết hợp các polyme hữu cơ (chẳng hạn như polyetylen) làm ma trận và kết hợp các chất độn dẫn điện như muội than, than chì hoặc bột kim loại và oxit kim loại. Hệ thống này sử dụng PTC gốm, có ưu điểm là gia nhiệt ở nhiệt độ không đổi, không có ngọn lửa, hiệu suất nhiệt cao và tuổi thọ cao. Điện trở suất của nhiệt điện trở PTC tăng khi nhiệt độ tăng. Khi nhiệt độ vượt quá nhiệt độ Curie, điện trở suất tăng đột ngột, dẫn đến công suất gia nhiệt giảm, từ đó đạt được hàm nhiệt độ không đổi.
II. Phân tích chức năng hệ thống
1) Công nghệ khởi động mềm
Khi bắt đầu{0}}khởi động, bộ sưởi hoạt động ở mức công suất thấp, sau đó chu kỳ hoạt động của chế độ điều khiển tốc độ cao (PWM) tăng dần để tăng công suất từ từ. Mục đích là để giảm thiểu hư hỏng một cách hiệu quả do dòng điện khởi động vào mạch và pin, từ đó giảm lỗi bộ điều khiển và kéo dài tuổi thọ pin.
2) Điện áp hoạt động rộng
Điện áp của ắc quy xe điện không cố định; điện áp đầu ra giảm khi pin cạn kiệt. Máy nước nóng được thiết kế trong bài viết này nhằm mục đích hoạt động bình thường trong dải điện áp rộng (DC400V-DC600V) và hiệu ứng làm nóng của nó không bị ảnh hưởng bởi sự thay đổi điện áp, đảm bảo sưởi ấm ổn định trong quá trình hoạt động.
3) Điều chỉnh công suất tuyến tính
Việc chuyển đổi bộ phận làm nóng PTC trong bộ sưởi được điều khiển bởi IGBT (Thiết bị ghép nối cảm ứng). Đầu ra của mạch điều khiển IGBT được kết nối với máy nước nóng tải và đầu vào được kết nối với tín hiệuPWM. Công suất của máy nước nóng được điều chỉnh bằng cách thay đổi chu kỳ làm việc của tín hiệuPWM. Bộ điều khiển liên tục điều chỉnh công suất của bộ sưởi để tăng nhiệt độ bên trong xe một cách nhanh chóng và ổn định dựa trên-phản hồi theo thời gian thực từ các cảm biến nhiệt độ của nhiệt độ nước và nhiệt độ bên trong xe. Quy định công suất tuyến tính này tương tự như quy định của máy điều hòa không khí có tần số thay đổi, giúp máy điều hòa-tiết kiệm năng lượng hơn.
4) Chẩn đoán lỗi CAN
Khi máy sưởi gặp trục trặc, chẳng hạn như bộ phận làm nóng bị hỏng, máy bơm nước điện không hoạt động{0}} hoặc mô-đun giao tiếp CAN bị hỏng, hệ thống điều khiển có thể hiển thị thông tin lỗi trên bảng hiển thị để cảnh báo người dùng và ngắt kết nối điện áp cao với máy sưởi, ngừng làm nóng.
5) Kiểm soát bảo vệ nhóm phần tử làm nóng
Khi một bộ phận làm nóng bị hỏng, bộ phận đó sẽ bị ngắt kết nối, trong khi các bộ phận làm nóng khác vẫn tiếp tục hoạt động bình thường, ngăn không cho toàn bộ bộ phận làm nóng dừng lại và nâng cao hiệu suất.
