مبدأ العمل لمكيف هواء السيارة الكهربائية
مبدأ عمل مكيف هواء السيارة الكهربائية: نظام التدفئة
يتم توفير مصدر الهواء الساخن لنظام تكييف الهواء في مركبات الوقود بشكل أساسي عن طريق مبرد المحرك. يختلف نظام الهواء الساخن في المركبات الكهربائية عن نظام المركبات الأخرى. حلول التدفئة الشائعة لأنظمة تكييف الهواء في المركبات الكهربائية هي كما يلي:
(1) مضخة الحرارة. يوضح الشكل مبدأ العمل لنظام تكييف الهواء بمضخة حرارية للسيارة الكهربائية، والذي يتم تشغيله بواسطة حزام قيادة مع محرك DC بدون فرش. يتم تغيير وضع التبريد/التدفئة لنظام تكييف الهواء من صمام عكسي رباعي الاتجاهات إلى صمام عكسي رباعي الاتجاهات. تشير الأسهم الصلبة إلى ظروف التبريد، وتشير الأسهم المتقطعة إلى ظروف التدفئة. من حيث المبدأ، لا يختلف هذا النظام عن نظام تكييف الهواء العادي الذي يعمل بمضخة حرارية، ولكنه يستخدم بشكل أساسي في السيارات الكهربائية. ضاغط منزلق ثنائي التجويف تم تطويره خصيصًا، ومحرك DC بدون فرش، ونظام تحكم عاكس. عندما يتغير النظام من وضع إزالة الجليد إلى وضع التسخين في ظل ظروف تشغيل المضخة الحرارية، فإن الماء المتكثف الموجود على المبادل الحراري في مجرى الهواء سوف يتبخر بسرعة ويشكل صقيعًا على زجاج النافذة، مما يؤثر على سلامة القيادة.
(2) سخان كهربائي PTC. سخان كهربائي PTC هو سخان يستخدم الثرمستور PTC كمصدر للحرارة. عادة ما تكون الثرمستورات PTC مصنوعة من مواد شبه موصلة. تختلف مقاومتها بشكل كبير مع الرطوبة. عندما تنخفض درجة الحرارة الخارجية، تقل مقاومة PTC وتزداد القيمة الحرارية وفقًا لذلك. وفقًا للمواد، يمكن تقسيمها إلى ثرمستورات PTC سيراميكية وثرمستورات PTC بوليمرية عضوية. تُستخدم الثرمستورات الخزفية PTC في السخانات الكهربائية المساعدة لمكيف الهواء. نظرًا لأن قيمة مقاومته تزيد أو تقل مع التغيرات في درجة الحرارة المحيطة، فإن الثرمستور PTC يتميز بخصائص توفير الطاقة ودرجة الحرارة الثابتة والسلامة وعمر الخدمة الطويل.
مبدأ عمل مكيف هواء السيارة الكهربائية: نظام التبريد
تبريد أشباه الموصلات هو التبريد الحراري، وهو تكنولوجيا التبريد الحالة الصلبة. لا يتطلب أي مبرد. تعمل النوافير الحرارية كضاغط تبريد للضغط. الطرف البارد ومبادله الحراري مكافئان لمبخر التبريد المضغوط، والطرف الساخن ومبادله الحراري مكافئان للمكثف. بعد التنشيط، تنتقل الإلكترونات والثقوب الحرة من الطرف البارد للنابعة الحرارية إلى الطرف الساخن تحت تأثير مجال كهربائي خارجي، وهو ما يعادل عملية ضغط مادة التبريد في الضاغط. في الطرف البارد للمفاعل الكهروحراري، يمتص المبادل الحراري الحرارة ويولد أزواج ثقب الإلكترون في نفس الوقت، وهو ما يعادل امتصاص الحرارة وتبخر مادة التبريد في المبخر. في الطرف الساخن من المفاعل الكهروحراري، تتحد أزواج الثقوب الإلكترونية، وتتبدد الحرارة من خلال المبادل الحراري، وهو ما يعادل تسخين وتكثيف مادة التبريد في المكثف.
تتميز مكيفات الهواء الحرارية بالخصائص التالية: تتطلب العناصر الحرارية طاقة التيار المستمر؛ فتغيير اتجاه التيار يمكن أن يؤدي إلى التأثير العكسي للتبريد والتدفئة؛ تتميز قطع التبريد الحرارية بقصور حراري صغير ووقت تبريد قصير. عندما يكون الطرف الساخن لديه تبديد جيد للحرارة والطرف البارد لا يحمل أي حمل، يمكن لرقاقة التبريد أن تصل إلى الحد الأقصى لفرق درجة الحرارة خلال دقيقة واحدة من التشغيل. من خلال ضبط تيار العمل للوحدة، يمكن تعديل سرعة التبريد ودرجة الحرارة، ويمكن أن تصل دقة التحكم في درجة الحرارة إلى 0.001 درجة مئوية، ويمكن تعديل الطاقة بشكل مستمر. في ظل ظروف التصميم والاستخدام الصحيحة، يمكن أن تصل كفاءة التبريد إلى أكثر من 90%. لا تحتوي على أجزاء دوارة، وبالتالي لا تحتوي على مقاومة للاهتزاز والاحتكاك والضوضاء والصدمات.
مبدأ العمل لتكييف هواء السيارة الكهربائية: مبدأ نظام تكييف الهواء بمضخة الحرارة
يمكن تقسيم السخانات الكهربائية المساعدة لتكييف الهواء إلى سخانات PTC من السيراميك المستعبدين وسخانات أنبوبية PTC معدنية. سخان PTC الخزفي المستعبد عبارة عن سخان مصنوع من راتينج مقاوم للحرارة العالية مرتبط بالعديد من رقائق PTC الخزفية ومشتت الحرارة المموج من الألومنيوم. لديها أداء جيد لتبديد الحرارة وأداء كهربائي مستقر. يمكن تقسيم سخانات PTC الخزفية المستعبدة إلى نوعين: سطح سخان مشحون وسطح سخان غير مشحون.
يستخدم سخان الأنبوب المعدني PTC سلك سبائك الحديد والنيكل المستورد كمواد تسخين، وأنبوب الحرارة مجهز بمبرد ألومنيوم. تأثير تبديد الحرارة جيد جدًا. تم تجهيز السخان بجهاز تحكم في درجة الحرارة والصمام الحراري، مما يجعل المنتج أكثر أمانًا وموثوقية. يتمتع هذا السخان بخصائص جيدة لمواد PTC. تستخدم بعض مكيفات الهواء هذا السخان كتدفئة إضافية.
(3) تساعد حرارة النفايات PTC. يتم استخدام الحرارة الناتجة عن المعدات عالية الطاقة (تحويل الطاقة، محركات القيادة، وحدات التحكم في المحركات، وما إلى ذلك) للتبادل الحراري مع البيئة الداخلية للمركبة. عندما تكون الحرارة غير كافية، يبدأ سخان PTC المساعد في العمل.
