Automotive Thermal Management Analyse -
PTC Vandvarmer princip og funktionsanalyse
En fordel vedPTC vandvarmervarmesystem er, at det arver benzinkøretøjers varmesystem, hvilket eliminerer behovet for at ændre den eksisterende HVAC-enhed, hvilket reducerer modifikationsomkostningerne betydeligt for bilproducenter, der producerer elektriske køretøjer. Hovedkomponenterne i PTC-vandvarmervarmesystemet inkluderer: PTC-vandvarmer, elektrisk vandpumpe, afgasningskammer, vandrør og radiator. Afgasningskammeret i systemet har to funktioner:
(1) Reduktion af systemtrykket: Under opvarmningsprocessen producerer kølevæsken vanddamp, hvilket får systemtrykket til at stige. Når dette tryk overstiger en vis tærskel, åbnes udstødningsventilen i afgasningskammeret, hvorved vanddampen frigives til atmosfæren og derved reduceres systemtrykket.
(2) Under systemets vandcirkulationsproces kan kølevæske lække, som kan efterfyldes ved hjælp af kølevæsken, der er opbevaret i afgasningskammeret.
I. Systemsammensætningsanalyse
PTC-vandvarmerens varmeelement er en PTC-termistor. PTC termistorer er lavet af et halvledermateriale med en positiv temperaturkoefficient. De kan opdeles i keramiske-baserede PTC-termistorer og polymer--baserede PTC-termistorer [20]. Keramiske -baserede PTC-termistorer er halvledermaterialer med en vis ledningsevne, med BaTiO3 eller V3O3 som hovedkomponenter og en lille mængde donorelementer tilføjet, som blandes og sintres. Polymer-baserede PTC-termistorer er polymermaterialer dannet ved at kombinere organiske polymerer (såsom polyethylen) som matrix og inkorporere ledende fyldstoffer såsom kønrøg, grafit eller metalpulver og metaloxider. Dette system bruger keramisk PTC, som har fordelene ved konstant temperaturopvarmning, ingen åben ild, høj termisk effektivitet og lang levetid. PTC-termistors resistivitet stiger med stigningen i temperaturen. Når temperaturen overstiger Curie-temperaturen, øges modstandsevnen pludselig, hvilket resulterer i et fald i varmeeffekten, hvorved konstant temperatur-funktionen opnås.
II. Systemfunktionsanalyse
1) Soft Start-teknologi
I begyndelsen af opstarten- arbejder varmeren med lav effekt, og derefter øges arbejdscyklussen for PWM gradvist for langsomt at øge effekten. Formålet er effektivt at reducere skader forårsaget af startstrøm til kredsløbet og batteriet, og derved reducere controllerfejl og forlænge batteriets levetid.
2) Bred driftsspænding
Spændingen på et elektrisk køretøjs batteri er ikke konstant; udgangsspændingen falder, når batteriet er afladet. Vandvarmeren designet i dette papir har til formål at fungere normalt inden for et bredt spændingsområde (DC400V-DC600V), og dens varmeeffekt er upåvirket af spændingsændringer, hvilket sikrer stabil opvarmning under drift.
3) Lineær effektregulering
Skiftet af PTC-varmeelementet i varmeren styres af en IGBT (Inductively Coupled Device). Udgangen af IGBT-drevkredsløbet er forbundet til belastningsvandvarmeren, og indgangen er forbundet til et PWM-signal. Vandvarmerens effekt justeres ved at ændre driftscyklussen for PWM-signalet. Controlleren justerer løbende varmelegemets effekt for hurtigt og stabilt at hæve den indvendige temperatur baseret på realtidsfeedback fra temperatursensorer om vandtemperaturen og køretøjets indvendige temperatur. Denne lineære effektregulering ligner den for et klimaanlæg med variabel frekvens, hvilket gør det mere energieffektivt-.
4) CAN-fejldiagnose
Når varmelegemet fejler, såsom et beskadiget varmeelement, en ikke-funktionel elektrisk vandpumpe eller en fejl i CAN-kommunikationsmodulet, kan kontrolsystemet vise fejlinformationen på displaypanelet for at advare brugeren og afbryde højspændingen til varmeren og stoppe opvarmningen.
5) Varmeelementgruppe Beskyttelseskontrol
Når et varmeelement svigter, afbrydes det element, mens de andre varmeelementer fortsætter med at fungere normalt, hvilket forhindrer hele varmelegemet i at stoppe og forbedrer effektiviteten.
