Análise de gerenciamento térmico automotivo -
Princípio do aquecedor de água PTC e análise de função
Uma vantagem doAquecedor de água PTCsistema de aquecimento é que herda o sistema de aquecimento dos veículos a gasolina, eliminando a necessidade de modificar o conjunto HVAC existente, reduzindo significativamente os custos de modificação para as montadoras que produzem veículos elétricos. Os principais componentes do sistema de aquecimento do aquecedor de água PTC incluem: aquecedor de água PTC, bomba elétrica de água, câmara de desgaseificação, tubulações de água e radiador do aquecedor. A câmara de desgaseificação do sistema tem duas funções:
(1) Redução da pressão do sistema: Durante o processo de aquecimento, o refrigerante produz vapor de água, fazendo com que a pressão do sistema aumente. Quando esta pressão ultrapassa um determinado limite, a válvula de escape da câmara de desgaseificação é aberta, liberando o vapor d'água na atmosfera, reduzindo assim a pressão do sistema.
(2) Durante o processo de circulação de água do sistema, pode ocorrer vazamento de líquido refrigerante, que pode ser reabastecido com o líquido refrigerante armazenado na câmara de desgaseificação.
I. Análise da Composição do Sistema
O elemento de aquecimento do aquecedor de água PTC é um termistor PTC. Os termistores PTC são feitos de um material semicondutor com coeficiente de temperatura positivo. Eles podem ser divididos em termistores PTC baseados em cerâmica-e termistores PTC baseados em polímero-[20]. Termistores PTC baseados em cerâmica são materiais semicondutores com certa condutividade, com BaTiO3 ou V3O3 como componentes principais e uma pequena quantidade de elementos doadores adicionados, que são misturados e sinterizados. Termistores PTC baseados em polímero são materiais poliméricos formados pela combinação de polímeros orgânicos (como polietileno) como matriz e incorporando cargas condutoras, como negro de fumo, grafite ou pó metálico e óxidos metálicos. Este sistema utiliza PTC cerâmico, que tem as vantagens de aquecimento a temperatura constante, sem chama aberta, alta eficiência térmica e longa vida útil. A resistividade dos termistores PTC aumenta com o aumento da temperatura. Quando a temperatura excede a temperatura Curie, a resistividade aumenta repentinamente, resultando numa diminuição da potência de aquecimento, atingindo assim a função de temperatura constante.
II. Análise de Função do Sistema
1) Tecnologia de partida suave
No início da inicialização-, o aquecedor funciona com baixa potência e, em seguida, o ciclo de trabalho do PWM é aumentado gradualmente para aumentar lentamente a potência. O objetivo é reduzir efetivamente os danos causados pela corrente de partida ao circuito e à bateria, reduzindo assim as falhas do controlador e prolongando a vida útil da bateria.
2) Ampla tensão operacional
A voltagem da bateria de um veículo elétrico não é constante; a tensão de saída diminui à medida que a bateria se esgota. O aquecedor de água projetado neste artigo tem como objetivo operar normalmente dentro de uma ampla faixa de tensão (DC400V-DC600V), e seu efeito de aquecimento não é afetado por mudanças de tensão, garantindo um aquecimento estável durante a operação.
3) Regulação de potência linear
A comutação do elemento de aquecimento PTC no aquecedor é controlada por um IGBT (Dispositivo Acoplado Indutivamente). A saída do circuito de acionamento IGBT é conectada ao aquecedor de água de carga e a entrada é conectada a um sinal PWM. A potência do aquecedor de água é ajustada alterando o ciclo de trabalho do sinal PWM. O controlador ajusta continuamente a potência do aquecedor para aumentar de forma rápida e estável a temperatura interna com base no feedback-em tempo real dos sensores de temperatura da água e da temperatura interna do veículo. Esta regulação de potência linear é semelhante à de um ar condicionado de frequência variável, tornando-o mais-eficiente em termos energéticos.
4) Diagnóstico de falha CAN
Quando o aquecedor apresenta mau funcionamento, como um elemento de aquecimento danificado, uma bomba d'água elétrica não{0}}funcional ou uma falha no módulo de comunicação CAN, o sistema de controle pode exibir as informações de falha no painel de exibição para alertar o usuário e desconectar a alta tensão do aquecedor, interrompendo o aquecimento.
5) Controle de proteção do grupo de elementos de aquecimento
Quando um elemento de aquecimento falha, esse elemento é desconectado, enquanto os outros elementos de aquecimento continuam a operar normalmente, evitando que todo o aquecedor pare e melhorando a eficiência.
