Аналіз керування температурним режимом автомобіля -
Аналіз принципу та функції водонагрівача PTC
Одна перевагаВодонагрівач PTCсистема опалення полягає в тому, що вона успадковує систему опалення бензинових транспортних засобів, усуваючи необхідність модифікувати існуючу систему опалення, вентиляції та кондиціонування повітря, таким чином значно знижуючи витрати на модифікацію для автовиробників, які виробляють електромобілі. Основні компоненти системи опалення водонагрівача PTC включають: водонагрівач PTC, електричний водяний насос, камеру дегазації, водопровідні труби та радіатор нагрівача. Камера дегазації в системі виконує дві функції:
(1) Зменшення тиску в системі: під час процесу нагрівання теплоносій утворює водяну пару, що спричиняє підвищення тиску в системі. Коли цей тиск перевищує певний поріг, відкривається випускний клапан у камері дегазації, випускаючи водяну пару в атмосферу, тим самим знижуючи тиск у системі.
(2) Під час процесу циркуляції води в системі можливий витік охолоджуючої рідини, який можна поповнити за допомогою охолоджувальної рідини, що зберігається в камері дегазації.
I. Аналіз складу системи
Нагрівальним елементом водонагрівача PTC є термістор PTC. PTC термістори виготовлені з напівпровідникового матеріалу з позитивним температурним коефіцієнтом. Їх можна розділити на керамічні-термістори PTC і полімерні-термістори PTC [20]. Керамічні-термістори PTC є напівпровідниковими матеріалами з певною провідністю, з BaTiO3 або V3O3 як основними компонентами та невеликою кількістю донорних елементів, які змішуються та спікаються. Полімерні -термістори з PTC – це полімерні матеріали, утворені шляхом поєднання органічних полімерів (наприклад, поліетилену) як матриці та додавання провідних наповнювачів, таких як сажа, графіт або металевий порошок, і оксидів металів. У цій системі використовується керамічний PTC, який має такі переваги, як постійний температурний нагрів, відсутність відкритого вогню, висока термічна ефективність і тривалий термін служби. Питомий опір термісторів PTC зростає зі збільшенням температури. Коли температура перевищує температуру Кюрі, питомий опір раптово зростає, що призводить до зменшення потужності нагріву, завдяки чому досягається функція постійної температури.
II. System Function Analysis
1) Технологія плавного пуску
На початку-запуску нагрівач працює з низькою потужністю, а потім робочий цикл ШІМ поступово збільшується, щоб повільно збільшити потужність. Мета полягає в тому, щоб ефективно зменшити пошкодження, викликані пусковим струмом у ланцюзі та акумуляторі, тим самим зменшуючи збої контролера та подовжуючи термін служби акумулятора.
2) Широка робоча напруга
Напруга акумулятора електромобіля непостійна; вихідна напруга зменшується, коли акумулятор розряджається. Водонагрівач, розроблений у цій статті, призначений для нормальної роботи в широкому діапазоні напруг (DC400V-DC600V), і на його ефект нагріву не впливають зміни напруги, що забезпечує стабільне нагрівання під час роботи.
3) Лінійне регулювання потужності
Перемикання нагрівального елемента PTC в нагрівачі контролюється IGBT (пристроєм з індуктивним зв'язком). Вихід схеми приводу IGBT підключений до водонагрівача навантаження, а вхід підключений до сигналу ШІМ. Потужність водонагрівача регулюється зміною шпаруватості сигналу ШІМ. Контролер безперервно регулює потужність обігрівача, щоб швидко й стабільно підвищувати температуру в салоні на основі зворотного-часу зворотного зв’язку від датчиків температури води та температури в салоні автомобіля. Це лінійне регулювання потужності подібне до регулювання частоти змінної частоти, що робить його більш-енергоефективним.
4) Діагностика несправностей CAN
У разі несправності обігрівача, наприклад пошкодження нагрівального елемента, не-функціонуючого електричного водяного насоса або збою модуля зв’язку CAN, система керування може відобразити інформацію про несправність на панелі дисплея, щоб попередити користувача та від’єднати високу напругу до нагрівача, зупиняючи нагрівання.
5) Контроль захисту групи нагрівальних елементів
Коли один нагрівальний елемент виходить з ладу, цей елемент від’єднується, а інші нагрівальні елементи продовжують працювати в нормальному режимі, запобігаючи зупинці всього нагрівача та підвищуючи ефективність.
