Cómo funciona el sistema de aire acondicionado de los vehículos eléctricos puros
En cuanto al sistema de aire acondicionado, existen diferencias en la composición del sistema entre los vehículos eléctricos y los vehículos tradicionales, y los diferentes tipos de vehículos eléctricos tienen diferentes características. Este artículo presenta principalmente el principio de funcionamiento del sistema de aire acondicionado de vehículos eléctricos puros.
Los vehículos puramente eléctricos no tienen un motor como fuente de energía para el compresor de aire acondicionado y no hay calor residual del motor que pueda usarse para lograr efectos de calentamiento y descongelación. Los vehículos eléctricos de pila de combustible no tienen un motor como fuente de energía para el compresor del aire acondicionado, pero el motor de pila de combustible puede generar calor residual relativamente estable.
Para los vehículos eléctricos híbridos, el motor no puede utilizarse como fuente de energía para refrigeración y compresión en ningún momento debido a su estrategia de control. Lo primero que hace el aire acondicionado de un automóvil para regular el aire dentro de la cabina es ajustar la temperatura del aire y reducirla mediante enfriamiento.
Según las características de los vehículos eléctricos, los principales métodos de refrigeración y aire acondicionado disponibles actualmente para vehículos eléctricos incluyen la refrigeración termoeléctrica, la refrigeración por compresor eléctrico y la refrigeración por calor residual. Entre ellos, se puede considerar la refrigeración por calor residual para su uso en vehículos eléctricos de pila de combustible.
Sistema de aire acondicionado para vehículos eléctricos: sistema de refrigeración.
La refrigeración por semiconductores, también conocida como refrigeración termoeléctrica, es una tecnología de refrigeración de estado sólido que no utiliza refrigerantes y no tiene piezas en funcionamiento. La termopila funciona como un compresor de refrigeración por compresión, el extremo frío y su intercambiador de calor equivalen a un evaporador de refrigeración por compresión, y el extremo caliente y su intercambiador de calor equivalen a un condensador. Cuando se aplica electricidad, los electrones y huecos libres abandonan el extremo frío de la termopila y se mueven hacia el extremo caliente bajo la acción del campo eléctrico externo, lo que equivale al proceso de compresión del refrigerante en el compresor. En el extremo frío de la pila de calefacción eléctrica, los pares de huecos de electrones se generan simultáneamente a través de la absorción de calor del intercambiador de calor, lo que equivale a la absorción de calor y la evaporación del refrigerante en el evaporador. En el extremo caliente de la pila de calefacción eléctrica, se produce la recombinación de pares de huecos de electrones y, al mismo tiempo, el calor se disipa a través del intercambiador de calor, lo que equivale al calentamiento y condensación del refrigerante en el condensador.
El aire acondicionado termoeléctrico tiene las siguientes características: el elemento termoeléctrico requiere una fuente de alimentación CC para funcionar; cambiar la dirección de la corriente puede producir el efecto inverso de enfriamiento y calentamiento; la inercia térmica de la pieza de refrigeración termoeléctrica es muy pequeña, el tiempo de enfriamiento es muy corto, la disipación de calor es buena en el extremo caliente y el extremo frío está vacío. En condiciones de carga, el chip de refrigeración puede alcanzar la diferencia máxima de temperatura en menos de 1 minuto después del encendido; ajustar la corriente de trabajo del componente puede ajustar la velocidad y la temperatura de refrigeración, la precisión del control de temperatura puede alcanzar 0.001 grados y es fácil realizar un ajuste continuo de energía; en las condiciones correctas de diseño y aplicación, su eficiencia de enfriamiento puede alcanzar más del 90%, mientras que su eficiencia de calentamiento es mucho mayor que 1; es de tamaño pequeño, liviano y de estructura compacta, lo que favorece la reducción de la calidad del mantenimiento de los vehículos eléctricos; tiene alta confiabilidad, larga vida útil y fácil mantenimiento; sin piezas giratorias, no tiene vibraciones, fricción, ruido y es resistente a impactos.
Sistema de aire acondicionado para vehículos eléctricos: sistema de calefacción.
La fuente de calor del sistema de aire acondicionado de un vehículo de combustible la proporciona principalmente el refrigerante del motor, pero el sistema de calefacción de un vehículo eléctrico es diferente. Las soluciones habituales para calentar aire en sistemas de aire acondicionado de vehículos eléctricos son las siguientes:
①Bomba de calor. En la figura se muestra el principio de funcionamiento del sistema de aire acondicionado con bomba de calor para vehículos eléctricos impulsado por una correa de transmisión impulsada por un motor de CC sin escobillas. El modo refrigeración/calefacción del sistema de aire acondicionado se conmuta mediante la válvula inversora de cuatro vías. La flecha sólida indica la condición de enfriamiento y la flecha punteada indica la condición de calefacción. En principio, este sistema no es diferente de un aire acondicionado con bomba de calor común, pero para su uso en vehículos eléctricos, ha desarrollado especialmente un compresor de paletas deslizantes de doble cámara de trabajo, un motor CC sin escobillas y un sistema de control inversor. En condiciones de funcionamiento de la bomba de calor, cuando el sistema cambia del modo de descongelación al modo de calefacción, el agua condensada en el intercambiador de calor en el conducto de aire se evaporará rápidamente y se formará escarcha en el parabrisas, lo que afectará la seguridad de la conducción.
②Calentador eléctrico PTC. El calentador eléctrico PTC es un calentador que utiliza un elemento termistor PTC como fuente de calor. Los termistores PTC suelen estar hechos de materiales semiconductores y su resistencia cambia drásticamente con los cambios de humedad. Cuando la temperatura exterior disminuye, el valor de resistencia del PTC disminuye y la generación de calor aumenta en consecuencia. Según el material, se puede dividir en termistor PTC cerámico y termistor PTC de polímero orgánico. Los termistores PTC cerámicos se utilizan en calentadores eléctricos auxiliares de aire acondicionado. Debido a que el elemento termistor PTC tiene las características cambiantes de aumentar o disminuir su valor de resistencia a medida que cambia la temperatura ambiente, el calentador PTC tiene las características de ahorro de energía, temperatura constante, seguridad y larga vida útil.
Sistema de aire acondicionado de vehículos eléctricos: Principio del sistema de aire acondicionado con bomba de calor.
Los calentadores eléctricos auxiliares de aire acondicionado se pueden dividir en calentadores PTC cerámicos adheridos y calentadores tubulares PTC metálicos. El calentador PTC cerámico adherido es un calentador en el que se unen múltiples chips PTC cerámicos y disipadores de calor corrugados de aluminio con pegamento de resina resistente a altas temperaturas. Tiene buena disipación de calor y rendimiento eléctrico estable. Entre ellos, los calentadores PTC cerámicos adheridos se dividen en tipos de calentador con carga superficial y tipos de calentador sin carga superficial.
El calentador tubular metálico PTC utiliza alambre de aleación de níquel-hierro importado como material calefactor. El tubo calefactor tiene incrustaciones de disipadores de calor de aluminio y su efecto de disipación de calor es muy bueno. El calentador está equipado con un controlador de temperatura y un fusible térmico, lo que hace que el producto sea más seguro y confiable de usar. Este tipo de calentador tiene buenas características del material PTC y algunos acondicionadores de aire utilizan este tipo de calentador como calefacción auxiliar.
③Calor residual + PTC auxiliar. Utilice el calor generado cuando los dispositivos de alta potencia (conversión de energía, motores de accionamiento, controladores de motor, etc.) están funcionando para realizar el intercambio de calor en el ambiente interior del vehículo. Cuando el calor es insuficiente, se habilita el calentador PTC auxiliar.
Los vehículos eléctricos se han convertido en un importante medio de transporte, y el aire acondicionado, la refrigeración y la calefacción también son aspectos importantes a la hora de elegir un coche. Al fin y al cabo, la refrigeración y la calefacción también consumen electricidad.
