Struttura, circuito, controllo elettronico, sistema di controllo e principio di funzionamento del sistema di climatizzazione per veicoli elettrici.
1. Composizione strutturale del sistema di climatizzazione dei veicoli elettrici puri a nuova energia
Il sistema di climatizzazione dei veicoli elettrici a nuova energia è sostanzialmente identico a quello dei veicoli tradizionali a carburante, ed è composto da compressori, condensatori, evaporatori, ventole di raffreddamento, soffianti, valvole di espansione e tubazioni ad alta e bassa pressione. La differenza sta nel fatto che le componenti principali del sistema di climatizzazione dei veicoli elettrici a nuova energia funzionano in modo diverso: il compressore non ha una fonte di alimentazione come nei veicoli tradizionali a carburante, quindi può essere azionato solo dalla batteria del veicolo elettrico stesso. Ciò richiede l'aggiunta di un motore elettrico al compressore, ovvero la combinazione di motore elettrico, compressore e centralina di controllo, in quello che comunemente chiamiamo compressore elettrico a spirale.
2. Principio di controllo del sistema di climatizzazione dei veicoli elettrici di nuova generazione
L'unità di controllo del veicolo ∨CU raccoglie il segnale dell'interruttore CA del climatizzatore, il segnale del pressostato del climatizzatore, il segnale della temperatura dell'evaporatore, il segnale della velocità del vento e il segnale della temperatura ambiente, quindi genera il segnale di controllo tramite il bus CAN e lo trasmette al controller del climatizzatore. Successivamente, il controller del climatizzatore controlla l'accensione e lo spegnimento del circuito ad alta tensione del compressore del climatizzatore.
3. Principio di funzionamento del sistema di climatizzazione per veicoli elettrici di nuova generazione
Il compressore per l'aria condizionata elettrica di nuova generazione è la fonte di energia del sistema di climatizzazione per veicoli elettrici di nuova generazione; qui separiamo la refrigerazione e il riscaldamento del sistema di climatizzazione di nuova generazione:
(1) Il principio di funzionamento della refrigerazione del sistema di condizionamento dell'aria dei veicoli elettrici puri a nuova energia
Quando il sistema di climatizzazione è in funzione, il compressore elettrico fa circolare normalmente il refrigerante nel sistema di refrigerazione. Il compressore comprime continuamente il refrigerante e lo trasmette alla camera di evaporazione, dove il refrigerante assorbe calore e si espande, raffreddando così la camera stessa. Di conseguenza, l'aria soffiata dalla ventola è fredda.
(2) Il principio di riscaldamento del sistema di condizionamento dell'aria dei veicoli elettrici puri a nuova energia
Il sistema di climatizzazione dei veicoli tradizionali a combustione si basa sul liquido di raffreddamento ad alta temperatura presente nel motore. Dopo l'immissione di aria calda, il liquido di raffreddamento fluisce attraverso un serbatoio di accumulo, e l'aria proveniente dalla ventola passa anch'essa attraverso il serbatoio, in modo che l'aria condizionata possa essere espulsa dalle bocchette. Tuttavia, nei veicoli elettrici, non essendoci un motore, il sistema di climatizzazione funziona tramite pompa di calore o termocoppia. Attualmente, la maggior parte dei veicoli a nuova energia sul mercato realizza il riscaldamento tramite pompa di calore o termocoppia.
(3) Il principio di funzionamento della pompa di calore è il seguente: nel processo sopra descritto, il liquido a basso punto di ebollizione (come il freon nel condizionatore d'aria) evapora dopo la decompressione tramite la valvola di laminazione, assorbe calore da una temperatura inferiore (come l'esterno dell'auto), quindi comprime il vapore tramite il compressore, facendo aumentare la temperatura, rilascia il calore assorbito attraverso il condensatore e lo liquefà, per poi tornare alla valvola di laminazione. Questo ciclo trasferisce continuamente calore dall'area più fredda a quella più calda (che necessita di calore). La tecnologia della pompa di calore può utilizzare 1 joule di energia e trasferire più di 1 joule (o anche 2 joule) di energia da luoghi più freddi, con conseguente notevole risparmio nel consumo di energia.
(4) PTC è l'abbreviazione di Positive Temperature Coefficient (coefficiente di temperatura positivo), che generalmente si riferisce a materiali o componenti semiconduttori con un elevato coefficiente di temperatura positivo. Caricando il termistore, la resistenza si riscalda per aumentarne la temperatura. Il PTC, nel caso estremo, può raggiungere solo il 100% di conversione energetica. Occorrono 1 joule di energia per produrre al massimo 1 joule di calore. Il ferro da stiro elettrico e il ferro arricciacapelli utilizzati nella nostra vita quotidiana si basano tutti su questo principio. Tuttavia, il problema principale del riscaldamento PTC è il consumo energetico, che influisce sull'autonomia dei veicoli elettrici. Prendendo come esempio un PTC da 2 kW, un'ora di funzionamento a piena potenza consuma 2 kWh di elettricità. Se un'auto percorre 100 chilometri e consuma 15 kWh, 2 kWh di consumo in meno si traducono in una perdita di 13 chilometri di autonomia. Molti automobilisti del nord lamentano che l'autonomia dei veicoli elettrici si sia ridotta eccessivamente, in parte a causa del consumo energetico del riscaldamento PTC. Inoltre, con il freddo invernale, l'attività dei materiali nella batteria diminuisce, l'efficienza di scarica non è elevata e l'autonomia risulterà ridotta.
La differenza tra il riscaldamento PTC e il riscaldamento a pompa di calore per la climatizzazione dei veicoli a energia alternativa è la seguente: il riscaldamento PTC utilizza il calore prodotto, mentre il riscaldamento a pompa di calore utilizza il calore di trattamento.
