เทคโนโลยีการจัดการความร้อนสำหรับรถยนต์ไฟฟ้า
ระบบจัดการความร้อน (Thermal Management System: TMS) ของรถยนต์ถือเป็นส่วนสำคัญของระบบยานพาหนะ วัตถุประสงค์ในการพัฒนาระบบจัดการความร้อน ได้แก่ ความปลอดภัย ความสะดวกสบาย การประหยัดพลังงาน ความประหยัด และความทนทาน
การจัดการความร้อนของรถยนต์คือการประสานงานการจับคู่ การเพิ่มประสิทธิภาพ และการควบคุมเครื่องยนต์ของรถยนต์ เครื่องปรับอากาศ แบตเตอรี่ มอเตอร์ และส่วนประกอบและระบบย่อยอื่นๆ ที่เกี่ยวข้องจากมุมมองของรถยนต์ทั้งหมด แก้ไขปัญหาความร้อนของรถยนต์ทั้งหมดได้อย่างมีประสิทธิภาพ ทำให้แต่ละโมดูลการทำงานอยู่ในช่วงอุณหภูมิที่ดีที่สุด ปรับปรุงเศรษฐกิจและพลังงานของรถยนต์ทั้งหมด และทำให้แน่ใจถึงการขับขี่รถยนต์อย่างปลอดภัย
ระบบจัดการความร้อนของยานยนต์พลังงานใหม่ได้มาจากระบบจัดการความร้อนของยานยนต์เชื้อเพลิงแบบดั้งเดิม โดยมีชิ้นส่วนทั่วไปของระบบจัดการความร้อนของยานยนต์เชื้อเพลิงแบบดั้งเดิม เช่น ระบบระบายความร้อนของเครื่องยนต์ ระบบปรับอากาศ เป็นต้น และมีระบบระบายความร้อนเพิ่มเติมสำหรับชิ้นส่วนใหม่ เช่น แบตเตอรี่ มอเตอร์ และระบบควบคุมอิเล็กทรอนิกส์ การใช้ระบบไฟฟ้าสามระบบเพื่อทดแทนเครื่องยนต์และกระปุกเกียร์ถือเป็นการเปลี่ยนแปลงหลักในระบบจัดการความร้อนเมื่อเทียบกับยานยนต์เชื้อเพลิงแบบดั้งเดิม นอกจากนี้ อาจมีคอมเพรสเซอร์ไฟฟ้าเพื่อทดแทนคอมเพรสเซอร์ทั่วไป และส่วนประกอบใหม่ เช่น แผ่นระบายความร้อนของแบตเตอรี่ เครื่องทำความเย็นแบตเตอรี่ เครื่องทำความร้อน PTC หรือปั๊มความร้อน
ส่วนประกอบทั่วไปของการจัดการความร้อน:
ในระบบบริหารจัดการความร้อนของรถยนต์ ประกอบด้วยปั๊มน้ำอิเล็กทรอนิกส์ วาล์วแม่เหล็กไฟฟ้า คอมเพรสเซอร์ เครื่องทำความร้อน PTC พัดลมอิเล็กทรอนิกส์ กาต้มน้ำขยายตัว เครื่องระเหย และคอนเดนเซอร์
ปั๊มน้ำไฟฟ้า :เป็นอุปกรณ์กลไกสำหรับส่งผ่านของเหลวหรือของเหลวที่มีแรงดัน โดยจะถ่ายโอนพลังงานกลของตัวขับเคลื่อนหลักหรือพลังงานภายนอกอื่นๆ ไปยังของเหลว เพิ่มพลังงานของของเหลว และส่งต่อของเหลว หลักการทำงานคือตัดสินตามสถานะปัจจุบันของพลังงานหรือส่วนประกอบอื่นๆ และควบคุมอัตราการไหลโดยควบคุมการไหลผ่านปั๊มน้ำ ตามอัตราการไหลที่แตกต่างกัน ความร้อนสามารถถูกดึงออกเพื่อรักษาอุณหภูมิให้คงที่
โซลินอยด์วาล์ว:นั่นคือวาล์วควบคุมอิเล็กทรอนิกส์ที่มีวาล์วสองทางและสามทาง สารทำความเย็นที่ไหลออกจากทางออกของคอนเดนเซอร์อยู่ในสถานะของเหลวที่มีอุณหภูมิสูงและแรงดันสูง เพื่อลดอุณหภูมิความอิ่มตัวของสารทำความเย็นเหลว จำเป็นต้องลดความดัน ในขณะเดียวกัน เพื่อให้อัตราการไหลอยู่ในช่วงที่เหมาะสม ก่อนที่สารทำความเย็นจะเข้าสู่เครื่องระเหย จำเป็นต้องควบคุมการเปิดวาล์วเพื่อควบคุมปริมาณสารทำความเย็น
คอมเพรสเซอร์:ก๊าซสารทำความเย็นที่มีแรงดันต่ำและอุณหภูมิต่ำจะถูกผลักและบีบอัดเพื่อให้สารทำความเย็นที่เป็นก๊าซทำงาน ดังนั้นจึงสามารถสร้างการเปลี่ยนแปลงของความดันและอุณหภูมิได้ จึงกลายเป็นสารทำความเย็นที่เป็นก๊าซที่มีอุณหภูมิสูงและแรงดันสูง
คอนเดนเซอร์ :ทำความเย็นสารทำความเย็นอุณหภูมิสูง หลังจากสารทำความเย็นถูกระบายออกจากคอมเพรสเซอร์แล้ว สารทำความเย็นจะอยู่ในสถานะอุณหภูมิสูงและแรงดันสูง ในเวลานี้ จำเป็นต้องทำความเย็นและกระบวนการเปลี่ยนสารทำความเย็นจากก๊าซเป็นของเหลวก็เสร็จสมบูรณ์
เครื่องทำความร้อน PTC:เป็นอุปกรณ์ทำความร้อนแบบต้านทาน โดยปกติจะมีแรงดันไฟฟ้าทำงานที่กำหนดไว้ระหว่าง 350v-550v เมื่อเครื่องทำความร้อนไฟฟ้า PTC เปิดอยู่ ความต้านทานเริ่มต้นจะต่ำ และกำลังทำความร้อนจะสูงในเวลานี้ หลังจากอุณหภูมิของเครื่องทำความร้อน PTC สูงขึ้นกว่าอุณหภูมิ Curie ความต้านทานของ PTC จะเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็วเพื่อสร้างความร้อน และความร้อนจะถูกถ่ายโอนไปยังส่วนประกอบต่างๆ ผ่านตัวกลางน้ำในปั๊มน้ำ
ระบบทำความร้อน:ในระบบทำความร้อน หากเป็นรถยนต์ไฮบริดหรือรถยนต์ระบบเซลล์เชื้อเพลิง ความร้อนที่เกิดขึ้นระหว่างการทำงานของเครื่องยนต์หรือระบบเซลล์เชื้อเพลิงเองสามารถนำมาใช้เพื่อตอบสนองความต้องการความร้อนได้ ระบบเซลล์เชื้อเพลิงอาจต้องใช้เครื่องทำความร้อน PTC เพื่อช่วยในการทำความร้อนภายใต้สภาวะอุณหภูมิต่ำ เพื่อให้ระบบทำความร้อนได้อย่างรวดเร็ว หากเป็นรถยนต์ที่ใช้แบตเตอรี่พลังงานบริสุทธิ์ อาจต้องใช้เครื่องทำความร้อน PTC เพื่อตอบสนองความต้องการความร้อน
ระบบทำความเย็น :หากเป็นระบบระบายความร้อน จำเป็นต้องขับของเหลวระบายความร้อนในส่วนประกอบให้ไหลผ่านการทำงานของปั๊มน้ำเพื่อระบายความร้อนในพื้นที่ และใช้พัดลมเพื่อช่วยระบายความร้อนอย่างรวดเร็ว
ระบบปรับอากาศและทำความเย็น:โดยหลักการแล้ว ผลการถ่ายเทความร้อนเกิดขึ้นได้จากคุณสมบัติพิเศษของสารทำความเย็น (สารทำความเย็นทั่วไป ได้แก่ R134-tetrafluoroethane, R12 difluorodichloromethane เป็นต้น) โดยใช้การดูดซับและปล่อยความร้อนที่เกิดขึ้นพร้อมกับการระเหยและการควบแน่น กระบวนการถ่ายเทความร้อนที่ดูเหมือนเรียบง่ายนั้น แท้จริงแล้วประกอบด้วยกระบวนการเปลี่ยนเฟสที่ซับซ้อนของสารทำความเย็น เพื่อให้เกิดการเปลี่ยนแปลงสถานะของสารทำความเย็นและทำให้ส่งความร้อนซ้ำๆ กัน ระบบปรับอากาศประกอบด้วยส่วนหลัก 4 ส่วน ได้แก่ คอมเพรสเซอร์ คอนเดนเซอร์ เครื่องระเหย และวาล์วขยายตัว ในโครงสร้างของระบบวงจรทำความเย็นของเครื่องปรับอากาศ สารทำความเย็นจะออกมาจากคอมเพรสเซอร์และผ่านคอนเดนเซอร์ วาล์วขยายตัว เครื่องระเหย จากนั้นจึงกลับไปที่คอมเพรสเซอร์เพื่อดำเนินวงจรทำความเย็นให้เสร็จสมบูรณ์
เครื่องระเหย:หลักการทำงานของเครื่องระเหยตรงข้ามกับคอนเดนเซอร์โดยสิ้นเชิง เครื่องระเหยจะดูดซับความร้อนจากอากาศและถ่ายเทความร้อนไปยังระบบทำความเย็น ทำให้กระบวนการเปลี่ยนก๊าซเสร็จสมบูรณ์ได้ หลังจากที่สารทำความเย็นถูกควบคุมโดยอุปกรณ์ควบคุมปริมาณสารทำความเย็นแล้ว สารทำความเย็นจะอยู่ในสถานะที่มีไอและของเหลวอยู่ร่วมกัน ซึ่งเรียกอีกอย่างว่าไอน้ำเปียก เมื่อไอน้ำเปียกเข้าไปในเครื่องระเหยแล้ว สารทำความเย็นจะเริ่มดูดซับความร้อนและระเหยเป็นไอน้ำอิ่มตัว หากสารทำความเย็นยังคงดูดซับความร้อนต่อไป สารทำความเย็นจะกลายเป็นไอน้ำร้อนจัด
พัดลมไฟฟ้า:ส่วนประกอบเดียวที่สามารถจ่ายอากาศได้อย่างแข็งขันเพื่อปรับปรุงประสิทธิภาพการแลกเปลี่ยนความร้อนของหม้อน้ำ ปัจจุบันยานพาหนะส่วนใหญ่ใช้พัดลมระบายความร้อนแบบไหลตามแนวแกน ซึ่งมีข้อดีคือมีประสิทธิภาพสูง ขนาดเล็ก และจัดวางได้ง่าย และมักจะติดตั้งไว้ด้านหลังหม้อน้ำ