「優能工程師」給你介紹新能源汽車暖風系統的結構與功能

2020-12-25 妄言0102

一、新能源汽車暖風系統的功能

汽車暖風系統是將冷空氣送入熱交換器,吸收某種熱源的熱量,提高空氣的溫度,並將熱空氣送入車內。汽車暖風系統的功能如下:

1、與蒸發器一起共同將空氣調節到使人感到舒適的溫度。

2、在寒冷的冬季向車內供暖,提高車內空氣的溫度。

3、當車窗結霜,影響駕駛人和乘客的視線,不利於行車安全時,可通過採暖裝置吹出熱風來除霜。

二、新能源汽車暖風系統的組成

新能源汽車暖風系統由電子開關模塊、空氣淨化風扇(鼓風機)、蒸發器、PTC加熱器(熱交換器)、溫度傳感器、出風風道、出風口等元件構成。PTC加熱器作為加熱元件,通過動力電池為其供電,由電子開關模塊控制其通電發熱。如圖1所示。多新能源乾貨知識,在「優能工程師」,由易到難,由淺入深,全方位學習,維信館主。

三、新能源汽車的暖風系統的加熱方式

新能源汽車暖風系統與傳統汽車主要區別在於加熱方式不同,以下介紹新能源汽車暖風的加熱方式。

1、PTC加熱器的加熱方式

純電動汽車沒有傳統汽車的發動機,沒有了熱源,因此需要靠PTC加熱器的熱能來採暖。

PTC是正溫度係數(Positive Temperature Coefficient)」的英文縮寫。

1950年荷蘭人Haayman偶然首次發現了BaTiO3陶瓷的PTC鐵電效應後,探索這種的機理一直是引人矚目的研究課題。PTC自理論問世至工業化生產走過了20餘年的歷程,而PTC產品的大量使用是在近40年的事情。目前,PTC技術已成為現代化工業的重要組成部分。作為一種新型熱敏電阻材料,其主要用途可分為開關和發熱兩大類別。

利用PTC材料具有熱敏特性,製成熱敏開關類產品。利用發熱類PTC性能穩定、升溫迅速、受電源電壓波動影響小等特性,製成的各種加熱器產品,已成為金屬電阻絲類發熱材料最理想的替代產品。目前已大量應用於電動汽車暖風系統,電動汽車除霜機等。

PTC加熱器(如圖2)採用熱敏陶瓷元件,由若干單片組合後與波紋散熱鋁條經高溫膠粘結成,具有熱阻小、換熱效率高的顯著優點。它的最大特點在於其安全性,即遇風機故障堵轉時,PTC加熱器因得不到充分散熱,功率會自動急劇下降,此時加熱器的表面溫度維持限定溫度(一般為240℃左右),從而不致產生電熱管類加熱器表面的「發紅」現象,排除了發生事故的隱患。

PTC加熱器的結構與參數如圖3所示:

(1)加熱器:有2組電熱阻絲並聯組成,單獨控制。

(2)溫度傳感器:檢測加熱器本體的溫度,控制加熱器導通和切斷。

(3)熔斷器:防止加熱器失控發生火災。

PTC加熱器的控制原理圖如圖4所示(以北汽EV系列電動汽車為例)。

點火開關打開後,空調繼電器為壓縮機控制器、PTC控制器和PTC提供電源。PTC控制器根據來自空調面板的暖風請求信號(CAN-H和CAN-L)以及溫度傳感器信號,控制PTC加熱器工作。

2、加熱絲加熱冷卻液的方式

新能源汽車冷卻液的作用一方面是給汽車上的容易發熱的元件(如電機等)散熱,另一方面在溫度較低的情況下需要提供熱能來供駕駛室採暖。純電動汽車沒有傳統汽車的發動機,沒有了足夠的熱源,這樣一來在溫度較低的情況下僅靠電動汽車上的電器元件工作的熱量來加熱冷卻液是遠遠不夠的,無法給駕駛室提供足夠的熱源。

為保證在溫度較低的情況下,給車內提供足夠的熱源,在冷卻液循環系統上安裝一個加熱裝置,如圖5所示,串聯在冷卻液循環系統中,來加熱冷卻液,使冷卻液的溫度達到合適的溫度給車內提供足夠的熱源,加熱器有控溫器和限溫器來完成。控溫器一般都設置在插入水中的金屬管內,其最高控制溫度一般都設定合適的溫度區域,這樣就可保證加熱器有較大的蓄熱量,為了確保控溫器失靈時加熱冷卻液溫度過高,影響車輛的工作性能,還在熱水器上安裝了限溫器,其限溫值設定在略高於控溫器的最高控制溫度,一旦加熱溫度達到設定值時,限溫器便立即切斷電源,避免了加熱失控,影響整車性能。

加熱裝置的工作狀態如下:

(1)冷卻液溫度較低時的工作狀態

如圖6所示,加熱絲導通。

(2)冷卻液溫度較高時工作狀態

如圖7所示,加熱絲斷開。

3、暖風系統的熱泵實現方式

暖風加熱系統的另一種實現方式是熱泵。由傳動帶驅動的直流無刷電動機的電動汽車熱泵,空調系統的製冷/制熱模式由四通換向閥轉換,實線箭頭表示製冷工況,虛線箭頭表示制熱工況。從原理上講,該系統與普通的熱泵空調並無區別,但是用於電動汽車上,其專門開發了雙工作腔滑片壓縮機、直流無刷電動機和逆變器控制系統。在熱泵工況下,系統從融霜模式轉為制熱模式時,風道內換熱器上的冷凝水將迅速蒸發,在風窗玻璃上結霜,影響駕駛的安全性。如圖8所示。

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