تحليل أنماط التسخين الجديدة للمركبات الكهربائية الهجينة والمركبات الكهربائية

نظرًا لأن محركات المركبات الكهربائية الهجينة والكهربائية تحتاج إلى العمل بشكل متكرر في نطاق الكفاءة العالية، فعندما يتعذر استخدام المحرك كمصدر للحرارة في حالة القيادة الكهربائية الخالصة، ستفتقر المركبة إلى مصدر حرارة. لذا، ولضمان الراحة والسلامة، لا سيما فيما يتعلق بتنظيم درجة حرارة المقصورة، يلزم وجود مصادر حرارة إضافية. ولتحقيق أقصى مدى قيادة ممكن في حالة القيادة الكهربائية وتحسين كفاءة استهلاك الوقود، من الضروري توليد الحرارة بسرعة وكفاءة وأمان مع أقل استهلاك ممكن لبطارية الجر. وقد طورت شركتنا نوعًا جديدًا من السخانات عالية الجهد يعتمد على تقنية الغلاف الحراري الحديثة.
1- وظيفة وغرض تدفئة المركبات
يُعدّ تدفئة مقصورة القيادة وظيفةً أساسيةً لضمان قيادة آمنة ومريحة للمركبة. فبالإضافة إلى راحة المقصورة ودرجة الحرارة داخلها، يجب أن يضمن نظام التكييف (HVAC) وظائفَ أخرى، بما في ذلك تلبية المتطلبات التنظيمية. على سبيل المثال، وفقًا للائحة الأوروبية 672/2010 ومعيار السلامة الفيدرالي الأمريكي للمركبات الآلية FMVSS103، يجب إزالة أكثر من 80% من الجليد المتراكم على الزجاج الأمامي خلال 20 دقيقة. كما يُعدّ إزالة الصقيع والرطوبة وظيفتين أخريين مطلوبتين بموجب القوانين واللوائح. ويُشكّل تنظيم درجة حرارة المقصورة بشكلٍ جيد أساس الراحة والسلامة، وهو عاملٌ مهمٌ لضمان عدم تأثر القيادة.
2 مؤشر الأداء
تعتمد المتطلبات الرئيسية للسخان على استخدام المركبة. وفيما يلي ملخص للعوامل:
(1) أعلى كفاءة؛
(2) تكلفة منخفضة أو معقولة؛
(3) سرعة رد الفعل وإمكانية التحكم الجيدة؛
(4) يجب تقليل حجم العبوة إلى الحد الأدنى وأن يكون وزنها خفيفًا؛
(5) موثوقية جيدة؛
(6) الاستدامة الجيدة وحماية البيئة.
مفهوم التدفئة 3
بشكل عام، يمكن تقسيم مفهوم الحرارة إلى مصدر حرارة رئيسي ومصدر حرارة ثانوي. المصدر الرئيسي هو الذي يُولّد أكثر من 2 كيلوواط من الحرارة اللازمة لتنظيم درجة حرارة المقصورة. أما الحرارة المُولّدة من المصدر الثانوي فهي أقل من 2 كيلوواط، وتُوجّه عادةً إلى أجزاء مُحدّدة، مثل مُدفّئات المقاعد.
4 سخان هواء ونظام تسخين المياه
يمكن تقسيم نظام التدفئة إلى فئتين رئيسيتين، تعتمدان على التدفئة التي يتم تحقيقها بواسطة سخانات الوقود أو السخانات الكهربائية:
(1) يقوم سخان الهواء بتسخين الهواء مباشرة، مما يمكن أن يرفع درجة حرارة الكابينة بسرعة؛
(2) سخانات المياه التي تستخدم سائل التبريد كوسيط لنقل الحرارة يمكنها توزيع الحرارة بشكل أفضل والاندماج في أنظمة التدفئة والتهوية وتكييف الهواء.
في الماضي، تم إدخال سخانات تعمل بالوقود في السيارات الهجينة والكهربائية، حيث يسمح استهلاكها المنخفض للطاقة باستخدام الطاقة الكهربائية لتشغيل السيارة بدلاً من التدفئة. ولأن استخدام السخانات الكهربائية في الشتاء يقلل من مدى القيادة الكهربائية بنحو 50%، فإن الناس عادةً ما يختارون طريقة التدفئة بالوقود.
مفهوم المدفأة الكهربائية 5
قبل البدء بالتطوير، تم تحليل العديد من التقنيات الحالية والمحتملة، مثل التسخين المقاوم بالأسلاك أو التسخين بمعامل درجة الحرارة الموجب. وتم تقييم أربعة أهداف رئيسية للتطوير، ومقارنة العديد من التقنيات المحتملة بهذه الأهداف.
(1) من حيث الكفاءة، يجب أن يكون السخان الجديد فعالاً، ويجب أن يكون قادراً على توفير ناتج الحرارة المطلوب ضمن نطاق واسع من درجة حرارة سائل التبريد وتحت جميع الفولتيات؛
(2) من حيث الجودة والحجم، يجب أن يكون السخان الجديد صغيرًا وخفيفًا قدر الإمكان؛
(3) من حيث سهولة الاستخدام والتكلفة، يجب تجنب استخدام المواد الأرضية النادرة والرصاص، ويجب أن تكون تكلفة المنتجات الجديدة تنافسية؛
(4) من حيث السلامة، يجب منع أي خطر صدمة كهربائية أو حادث حروق تحت جميع الظروف.
في المفهوم الحالي للسخانات الكهربائية للسيارات، يُعد سخان PTC الأكثر شيوعًا، حيث يستخدم مقاومًا مصنوعًا من تيتانات الباريوم (BaTiO3) ذي معامل حراري موجب. ولهذا السبب، يتم شرح العديد من تفاصيل مبدأ عمله ومقارنتها بالسخان الطبقي المُطور وفقًا لـسخان عالي الجهد HVH.
تتميز عناصر PTC بخصائص غير خطية واضحة للغاية. تنخفض المقاومة عند درجات الحرارة المنخفضة، ثم ترتفع بشكل حاد عند ارتفاع درجة الحرارة. وتؤدي هذه الخاصية إلى تحديد ذاتي للتيار عند تطبيق الجهد.
تستطيع شركة خبي نانفنغ لمعدات السيارات المحدودة إنتاج ما بين 1.2 كيلوواط و32 كيلوواطسخانات كهربائية عالية الجهد (HVCH، PTC HEATER)باستخدام تقنيات جديدة لتلبية احتياجات المركبات المختلفة.