Como funciona o sistema de ar condicionado de veículos puramente elétricos
Em relação ao sistema de ar condicionado, existem diferenças na composição do sistema entre os veículos elétricos e os veículos tradicionais, e diferentes tipos de veículos elétricos apresentam características diferentes. Este artigo apresenta principalmente o princípio de funcionamento do sistema de ar condicionado de veículos elétricos puros.
Os veículos elétricos puros não possuem um motor como fonte de energia para o compressor do ar condicionado e não há calor residual do motor que possa ser usado para obter efeitos de aquecimento e degelo. Os veículos elétricos com célula de combustível não possuem um motor como fonte de energia para o compressor do ar condicionado, mas o motor com célula de combustível pode gerar calor residual relativamente estável.
Para veículos elétricos híbridos, o motor não pode ser utilizado como fonte de energia para refrigeração e compressão em nenhum momento devido à sua estratégia de controle. A primeira coisa que um ar condicionado de carro faz para regular o ar dentro da cabine é ajustar a temperatura do ar e reduzir a temperatura do ar por meio do resfriamento.
De acordo com as características dos veículos elétricos, os principais métodos de refrigeração e ar condicionado atualmente disponíveis para veículos elétricos incluem refrigeração termoelétrica, refrigeração por compressor elétrico e refrigeração por calor residual. Entre eles, a refrigeração de calor residual pode ser considerada para uso em veículos elétricos com célula de combustível.
Sistema de ar condicionado para veículos elétricos: sistema de refrigeração
A refrigeração semicondutora, também conhecida como refrigeração termoelétrica, é uma tecnologia de refrigeração de estado sólido que não utiliza refrigerantes e não possui peças em funcionamento. A termopilha funciona como um compressor de refrigeração por compressão, a extremidade fria e seu trocador de calor são equivalentes a um evaporador de refrigeração por compressão, e a extremidade quente e seu trocador de calor são equivalentes a um condensador. Quando a eletricidade é aplicada, elétrons livres e buracos deixam a extremidade fria da termopilha e se movem em direção à extremidade quente sob a ação do campo elétrico externo, o que equivale ao processo de compressão do refrigerante no compressor. Na extremidade fria da pilha de aquecimento elétrico, pares elétron-buraco são gerados simultaneamente através da absorção de calor do trocador de calor, o que equivale à absorção de calor e à evaporação do refrigerante no evaporador. Na extremidade quente da pilha de aquecimento elétrico ocorre a recombinação dos pares elétron-buraco e, ao mesmo tempo, o calor é dissipado pelo trocador de calor, o que equivale ao aquecimento e condensação do refrigerante no condensador.
O ar condicionado termoelétrico possui as seguintes características: o elemento termoelétrico necessita de alimentação CC para funcionar; mudar a direção da corrente pode produzir o efeito reverso de resfriamento e aquecimento; a inércia térmica da peça de refrigeração termoelétrica é muito pequena, o tempo de resfriamento é muito curto, a dissipação de calor é boa na extremidade quente e a extremidade fria está vazia. Sob condição de carga, o chip de refrigeração pode atingir a diferença máxima de temperatura em menos de 1 minuto após ser ligado; ajustar a corrente de trabalho do componente pode ajustar a velocidade e a temperatura de refrigeração, a precisão do controle de temperatura pode atingir 0 0,001 grau e é fácil realizar o ajuste contínuo de energia; nas condições corretas de projeto e aplicação, sua eficiência de resfriamento pode chegar a mais de 90%, enquanto sua eficiência de aquecimento é muito maior que 1; é pequeno em tamanho, leve e de estrutura compacta, o que contribui para reduzir a qualidade da manutenção dos veículos elétricos; possui alta confiabilidade, longa vida útil e fácil manutenção; sem peças rotativas, é livre de vibrações, fricção, ruído e resistente a impactos.
Sistema de ar condicionado para veículos elétricos: sistema de aquecimento
A fonte de aquecimento do sistema de ar condicionado de um veículo a combustível é fornecida principalmente pelo líquido de arrefecimento do motor, mas o sistema de aquecimento de um veículo elétrico é diferente deste. As soluções comuns para aquecimento de ar em sistemas de ar condicionado de veículos elétricos são as seguintes:
①Bomba de calor. O princípio de funcionamento do sistema de ar condicionado com bomba de calor de veículo elétrico acionado por uma correia de transmissão acionada por um motor CC sem escovas é mostrado na figura. O modo de refrigeração/aquecimento do sistema de ar condicionado é alternado pela válvula reversora de quatro vias. A seta sólida indica a condição de resfriamento e a seta pontilhada indica a condição de aquecimento. Em princípio, este sistema não é diferente de um ar condicionado com bomba de calor comum, mas para uso em veículos elétricos, desenvolveu especialmente um compressor de palhetas deslizantes de câmara de trabalho dupla, motor DC sem escova e sistema de controle do inversor. Nas condições de funcionamento da bomba de calor, quando o sistema muda do modo de descongelação para o modo de aquecimento, a água condensada no permutador de calor na conduta de ar evapora rapidamente e forma-se gelo no pára-brisas, afetando a segurança de condução.
② Aquecedor elétrico PTC. O aquecedor elétrico PTC é um aquecedor que usa o elemento termistor PTC como fonte de calor. Os termistores PTC são geralmente feitos de materiais semicondutores e sua resistência muda drasticamente com as mudanças na umidade. Quando a temperatura externa diminui, o valor da resistência PTC diminui e a geração de calor aumenta proporcionalmente. De acordo com o material, ele pode ser dividido em termistor PTC cerâmico e termistor PTC de polímero orgânico. Termistores cerâmicos PTC são usados em aquecedores elétricos auxiliares de ar condicionado. Como o elemento termistor PTC tem as características variáveis de aumentar ou diminuir seu valor de resistência conforme a temperatura ambiente muda, o aquecedor PTC tem as características de economia de energia, temperatura constante, segurança e longa vida útil.
Sistema de ar condicionado para veículos elétricos: Princípio do sistema de ar condicionado com bomba de calor.
Os aquecedores elétricos auxiliares de ar condicionado podem ser divididos em aquecedores PTC de cerâmica colada e aquecedores tubulares PTC metálicos. O aquecedor PTC de cerâmica colada é um aquecedor no qual vários chips PTC de cerâmica e dissipadores de calor corrugados de alumínio são unidos com cola de resina resistente a altas temperaturas. Possui boa dissipação de calor e desempenho elétrico estável. Entre eles, os aquecedores PTC de cerâmica colada são divididos em tipos de aquecedores com carga superficial e tipos de aquecedores sem carga superficial.
O aquecedor tubular de metal PTC usa fio de liga de níquel-ferro importado como material de aquecimento. O tubo de aquecimento é incrustado com dissipadores de calor de alumínio e seu efeito de dissipação de calor é muito bom. O aquecedor é equipado com controlador de temperatura e fusível térmico, tornando o uso do produto mais seguro e confiável. Este tipo de aquecedor possui boas características de material PTC, e alguns aparelhos de ar condicionado utilizam esse tipo de aquecedor como aquecimento auxiliar.
③Calor residual + PTC auxiliar. Utilize o calor gerado quando dispositivos de alta potência (conversão de energia, motores de acionamento, controladores de motor, etc.) estão funcionando para realizar a troca de calor no ambiente interno do veículo. Quando o calor é insuficiente, o aquecedor PTC auxiliar é ativado.
Os veículos elétricos tornaram-se um importante meio de transporte, e o ar condicionado, a refrigeração e o aquecimento também são aspectos importantes na nossa seleção de automóveis ao comprar um carro. Afinal, o arrefecimento e o aquecimento também consomem eletricidade.
