การวิเคราะห์การจัดการความร้อนของยานยนต์ -
หลักการและการวิเคราะห์ฟังก์ชันเครื่องทำน้ำอุ่น PTC
ข้อดีประการหนึ่งของเครื่องทำน้ำอุ่นพีทีซีระบบทำความร้อนคือการสืบทอดระบบทำความร้อนของรถยนต์ที่ใช้น้ำมัน ทำให้ไม่จำเป็นต้องแก้ไขชุดประกอบ HVAC ที่มีอยู่ ซึ่งช่วยลดค่าใช้จ่ายในการดัดแปลงสำหรับผู้ผลิตรถยนต์ที่ผลิตรถยนต์ไฟฟ้าได้อย่างมาก ส่วนประกอบหลักของระบบทำความร้อนเครื่องทำน้ำอุ่น PTC ได้แก่ เครื่องทำน้ำอุ่น PTC ปั๊มน้ำไฟฟ้า ห้องกำจัดก๊าซ ท่อน้ำ และหม้อน้ำเครื่องทำความร้อน ห้องกำจัดแก๊สในระบบมีสองหน้าที่:
(1) การลดแรงดันของระบบ: ในระหว่างกระบวนการทำความร้อน สารหล่อเย็นจะผลิตไอน้ำ ทำให้แรงดันของระบบเพิ่มขึ้น เมื่อความดันนี้เกินเกณฑ์ที่กำหนด วาล์วไอเสียในห้องกำจัดก๊าซจะเปิดขึ้น เพื่อปล่อยไอน้ำออกสู่บรรยากาศ ซึ่งจะทำให้แรงดันของระบบลดลง
(2) ในระหว่างกระบวนการหมุนเวียนน้ำของระบบ สารหล่อเย็นอาจรั่วไหล ซึ่งสามารถเติมได้โดยใช้สารหล่อเย็นที่เก็บไว้ในห้องกำจัดก๊าซ
I. การวิเคราะห์องค์ประกอบของระบบ
องค์ประกอบความร้อนของเครื่องทำน้ำอุ่น PTC คือเทอร์มิสเตอร์ PTC เทอร์มิสเตอร์ PTC ทำจากวัสดุเซมิคอนดักเตอร์ที่มีค่าสัมประสิทธิ์อุณหภูมิเป็นบวก พวกมันสามารถแบ่งออกเป็นเทอร์มิสเตอร์ PTC ที่ใช้เซรามิก-และเทอร์มิสเตอร์ PTC ที่ใช้โพลีเมอร์- [20] เทอร์มิสเตอร์ PTC แบบเซรามิก-เป็นวัสดุเซมิคอนดักเตอร์ที่มีค่าการนำไฟฟ้าระดับหนึ่ง โดยมี BaTiO3 หรือ V3O3 เป็นส่วนประกอบหลักและมีองค์ประกอบผู้บริจาคจำนวนเล็กน้อยเพิ่มเข้าไป ซึ่งจะถูกผสมและเผาผนึก เทอร์มิสเตอร์ PTC แบบโพลีเมอร์-เป็นวัสดุโพลีเมอร์ที่เกิดขึ้นจากการรวมโพลีเมอร์อินทรีย์ (เช่น โพลีเอทิลีน) เป็นเมทริกซ์ และรวมสารตัวเติมที่เป็นสื่อกระแสไฟฟ้า เช่น คาร์บอนแบล็ก กราไฟต์หรือผงโลหะ และออกไซด์ของโลหะ ระบบนี้ใช้เซรามิก PTC ซึ่งมีข้อดีคือให้ความร้อนที่อุณหภูมิคงที่ ไม่มีเปลวไฟ ประสิทธิภาพเชิงความร้อนสูง และอายุการใช้งานยาวนาน ความต้านทานของเทอร์มิสเตอร์ PTC จะเพิ่มขึ้นตามอุณหภูมิที่เพิ่มขึ้น เมื่ออุณหภูมิสูงกว่าอุณหภูมิกูรี ความต้านทานจะเพิ่มขึ้นอย่างกะทันหัน ส่งผลให้พลังงานความร้อนลดลง ส่งผลให้ฟังก์ชันอุณหภูมิคงที่
ครั้งที่สอง การวิเคราะห์ฟังก์ชั่นระบบ
1) เทคโนโลยีซอฟต์สตาร์ท
ที่จุดเริ่มต้นของการสตาร์ท- เครื่องทำความร้อนจะทำงานโดยใช้พลังงานต่ำ จากนั้นรอบการทำงานของ PWM จะค่อยๆ เพิ่มขึ้นเพื่อเพิ่มกำลังอย่างช้าๆ จุดประสงค์คือเพื่อลดความเสียหายที่เกิดจากกระแสพุ่งเข้าวงจรและแบตเตอรี่อย่างมีประสิทธิภาพ ซึ่งช่วยลดความล้มเหลวของตัวควบคุมและยืดอายุการใช้งานแบตเตอรี่
2) แรงดันไฟฟ้าที่ใช้งานกว้าง
แรงดันไฟฟ้าของแบตเตอรี่รถยนต์ไฟฟ้าไม่คงที่ แรงดันไฟขาออกจะลดลงเมื่อแบตเตอรี่หมด เครื่องทำน้ำอุ่นที่ออกแบบในเอกสารนี้มีจุดมุ่งหมายเพื่อให้ทำงานได้ตามปกติภายในช่วงแรงดันไฟฟ้ากว้าง (DC400V-DC600V) และผลการให้ความร้อนจะไม่ได้รับผลกระทบจากการเปลี่ยนแปลงแรงดันไฟฟ้า ทำให้มั่นใจได้ว่าความร้อนจะคงที่ระหว่างการทำงาน
3) การควบคุมกำลังเชิงเส้น
การสลับองค์ประกอบความร้อน PTC ในฮีตเตอร์ถูกควบคุมโดย IGBT (อุปกรณ์เชื่อมต่อแบบเหนี่ยวนำ) เอาต์พุตของวงจรขับเคลื่อน IGBT เชื่อมต่อกับเครื่องทำน้ำอุ่นโหลด และอินพุตเชื่อมต่อกับสัญญาณ PWM กำลังของเครื่องทำน้ำอุ่นจะถูกปรับโดยการเปลี่ยนรอบการทำงานของสัญญาณ PWM ตัวควบคุมจะปรับกำลังเครื่องทำความร้อนอย่างต่อเนื่องเพื่อเพิ่มอุณหภูมิภายในอย่างรวดเร็วและเสถียรโดยอิงตามการตอบสนองแบบเรียลไทม์-จากเซ็นเซอร์อุณหภูมิของอุณหภูมิของน้ำและอุณหภูมิภายในของยานพาหนะ การควบคุมกำลังไฟฟ้าเชิงเส้นนี้คล้ายคลึงกับการควบคุมกำลังไฟฟ้าแบบความถี่แปรผัน ทำให้ประหยัดพลังงานมากขึ้น-
4) สามารถวินิจฉัยข้อผิดพลาดได้
เมื่อเครื่องทำความร้อนทำงานผิดปกติ เช่น องค์ประกอบความร้อนเสียหาย ปั๊มน้ำไฟฟ้าไม่ทำงาน- หรือโมดูลสื่อสาร CAN ขัดข้อง ระบบควบคุมสามารถแสดงข้อมูลความผิดปกติบนแผงจอแสดงผลเพื่อแจ้งเตือนผู้ใช้และตัดการเชื่อมต่อไฟฟ้าแรงสูงไปยังเครื่องทำความร้อน และหยุดการให้ความร้อน
5) การควบคุมการป้องกันกลุ่มองค์ประกอบความร้อน
เมื่อองค์ประกอบความร้อนตัวหนึ่งทำงานล้มเหลว องค์ประกอบนั้นจะถูกตัดการเชื่อมต่อ ในขณะที่องค์ประกอบความร้อนอื่นๆ ยังคงทำงานตามปกติ เพื่อป้องกันไม่ให้เครื่องทำความร้อนทั้งหมดหยุดทำงานและปรับปรุงประสิทธิภาพ
