أظهرت الدراسات أن أنظمة التدفئة والتكييف في المركبات تستهلك معظم الطاقة، لذا يلزم استخدام أنظمة تكييف هواء كهربائية أكثر كفاءة لتحسين كفاءة الطاقة في أنظمة المركبات الكهربائية وتحسين استراتيجيات إدارة الحالة الحرارية للمركبة. يؤثر نمط التدفئة في نظام التكييف بشكل حاسم على مدى سير المركبات الكهربائية في فصل الشتاء. في الوقت الحالي، تستخدم المركبات الكهربائية بشكل أساسي سخانات PTC كمكملات نظرًا لعدم وجود مصادر حرارة للمحرك بدون تكلفة. وفقًا لأجسام نقل الحرارة المختلفة، يمكن تقسيم سخانات PTC إلى تسخين بالهواء (سخان هواء PTC) وتسخين بالماء (سخان سائل التبريد PTCومن بين هذه الأنظمة، أصبح نظام تسخين المياه هو الاتجاه السائد تدريجياً. فمن جهة، لا ينطوي نظام تسخين المياه على أي خطر خفي يتمثل في انصهار مجرى الهواء، ومن جهة أخرى، يمكن دمج هذا الحل بسهولة في نظام التبريد السائل للمركبة بأكملها.
أشارت أبحاث آي جيهوا أيضًا إلى أن نظام تكييف الهواء بمضخة الحرارة في المركبات الكهربائية بالكامل يتكون أساسًا من ضواغط كهربائية، ومبادلات حرارية خارجية، ومبادلات حرارية داخلية، وصمامات عكسية رباعية الاتجاه، وصمامات تمدد إلكترونية، ومكونات أخرى. وقد يتطلب أداء نظام مضخة الحرارة إضافة مكونات مساعدة مثل مجففات الاستقبال ومراوح المبادلات الحرارية. يُعد الضاغط الكهربائي مصدر الطاقة لمكيف الهواء بمضخة الحرارة، حيث يقوم بتدوير سائل التبريد، ويؤثر أداؤه بشكل مباشر على استهلاك الطاقة وكفاءة التبريد أو التدفئة في نظام تكييف الهواء بمضخة الحرارة.
ضاغط لوحة التذبذب هو ضاغط مكبسي محوري ترددي. ونظرًا لمزاياه المتمثلة في انخفاض التكلفة وكفاءته العالية، فإنه يُستخدم على نطاق واسع في مجال المركبات التقليدية. فعلى سبيل المثال، تستخدم سيارات مثل أودي وجيتا وفوكانج ضواغط لوحة التذبذب كضواغط تبريد لمكيفات الهواء الخاصة بها.
على غرار الضاغط الترددي، يعتمد ضاغط الريش الدوار بشكل أساسي على تغيير حجم الأسطوانة للتبريد، إلا أن حجم تشغيله لا يتغير دوريًا بالتمدد والانكماش فحسب، بل يتغير موضعه المكاني باستمرار مع دوران العمود الرئيسي. وأشار تشاو باوبينغ في بحثه إلى أن عملية تشغيل ضاغط الريش الدوار تتضمن عادةً ثلاث مراحل فقط: السحب والضغط والطرد، ولا يوجد حجم فراغ تقريبًا، لذا تصل كفاءته الحجمية إلى 80% إلى 95%.
يُعدّ الضاغط الحلزوني نوعًا جديدًا من الضواغط، وهو مناسب بشكل أساسي لمكيفات هواء السيارات. يتميز بكفاءة عالية، وضوضاء منخفضة، واهتزازات قليلة، ووزن خفيف، وبنية بسيطة. إنه ضاغط متطور. كما أشار تشاو باوبينغ إلى أن الضواغط الحلزونية أصبحت الخيار الأمثل للضواغط الكهربائية نظرًا لمزاياها من حيث الكفاءة العالية والتوافق الكبير مع المحركات الكهربائية.
يُعدّ جهاز التحكم الإلكتروني بصمام التمدد جزءًا أساسيًا من نظام التكييف والتبريد. وقد أشار لي جون في بحثه إلى أن بعض مصنعي السيارات الكهربائية المحليين قد زادوا استثماراتهم في تطوير أجهزة التحكم الإلكترونية بصمامات التمدد. كما كثّفت بعض المؤسسات المستقلة والشركات المتخصصة جهودها في هذا المجال. وباعتباره جهازًا للتحكم في التدفق، يُمكن لصمام التمدد الإلكتروني التحكم في درجة حرارة وضغط سائل التبريد المتداول، مما يضمن بقاء مكيف الهواء ضمن نطاق محدد من التبريد أو التسخين الزائد، ويُهيئ الظروف اللازمة لتغيير طور سائل التبريد. إضافةً إلى ذلك، تُساهم المكونات المساعدة، مثل مجفف تخزين السائل ومروحة المبادل الحراري، في إزالة الشوائب والرطوبة التي قد تدخل إلى سائل التبريد عبر الأنابيب، مما يُحسّن من كفاءة التبادل الحراري ونقل الحرارة في المبادل الحراري، وبالتالي يُحسّن أداء نظام التكييف بمضخة الحرارة.
كما ذكرنا سابقاً، ونظراً للاختلاف الجوهري بين مركبات الطاقة الجديدة والمركبات التقليدية، تُضاف أنظمة نقل الحركة، وبطاريات الطاقة، والمكونات الكهربائية، وما إلى ذلك، وتُستخدم محركات الدفع بدلاً من محركات الاحتراق الداخلي. وقد أدى ذلك إلى تغيير كبير في طريقة عمل مضخة الماء، وهي أحد ملحقات محرك السيارة التقليدية.مضخات المياه الكهربائيةتستخدم معظم مركبات الطاقة الجديدة مضخات مياه كهربائية بدلاً من مضخات المياه الميكانيكية التقليدية. وأشارت دراسة أجراها لو فينغ وآخرون إلى أن مضخات المياه الكهربائية تُستخدم حاليًا بشكل أساسي لتبريد محركات القيادة والمكونات الكهربائية وبطاريات الطاقة، ويمكنها أيضًا أن تؤدي دورًا في التدفئة وتدوير المياه في ظروف التشغيل الشتوية. كما ذكر لو مينغياو وآخرون كيفية التحكم في درجة حرارة البطارية أثناء تشغيل مركبات الطاقة الجديدة، وخاصة مسألة تبريد البطارية التي تُعد بالغة الأهمية. فتقنية التبريد المناسبة لا تُحسّن كفاءة بطارية الطاقة فحسب، بل تُقلل أيضًا من سرعة تلفها وتُطيل عمرها.
تاريخ النشر: 7 يوليو 2023
