Analyse des Kfz-Wärmemanagements -
Prinzip und Funktionsanalyse des PTC-Warmwasserbereiters
Ein Vorteil derPTC-WarmwasserbereiterDer Vorteil des Heizsystems besteht darin, dass es das Heizsystem von Benzinfahrzeugen übernimmt, wodurch eine Änderung der vorhandenen HVAC-Baugruppe nicht mehr erforderlich ist, wodurch die Änderungskosten für Automobilhersteller, die Elektrofahrzeuge herstellen, erheblich gesenkt werden. Zu den Hauptkomponenten des PTC-Warmwasserbereiter-Heizsystems gehören: PTC-Warmwasserbereiter, elektrische Wasserpumpe, Entgasungskammer, Wasserleitungen und Heizkörper. Die Entgasungskammer im System hat zwei Funktionen:
(1) Reduzierung des Systemdrucks: Während des Aufheizvorgangs erzeugt das Kühlmittel Wasserdampf, wodurch der Systemdruck ansteigt. Wenn dieser Druck einen bestimmten Schwellenwert überschreitet, wird das Auslassventil in der Entgasungskammer geöffnet, wodurch der Wasserdampf in die Atmosphäre abgegeben wird und dadurch der Systemdruck reduziert wird.
(2) Während des Wasserzirkulationsprozesses des Systems kann Kühlmittel austreten, das mit dem in der Entgasungskammer gespeicherten Kühlmittel wieder aufgefüllt werden kann.
I. Analyse der Systemzusammensetzung
Das Heizelement des PTC-Warmwasserbereiters ist ein PTC-Thermistor. PTC-Thermistoren bestehen aus einem Halbleitermaterial mit positivem Temperaturkoeffizienten. Sie können in PTC-Thermistoren auf Keramikbasis und PTC-Thermistoren auf Polymerbasis unterteilt werden [20]. PTC-Thermistoren auf Keramik--Basis sind Halbleitermaterialien mit einer bestimmten Leitfähigkeit, wobei BaTiO3 oder V3O3 die Hauptbestandteile sind und eine kleine Menge an Donorelementen hinzugefügt wird, die gemischt und gesintert werden. PTC-Thermistoren auf Polymer--Basis sind Polymermaterialien, die durch die Kombination organischer Polymere (z. B. Polyethylen) als Matrix und die Einbeziehung leitfähiger Füllstoffe wie Ruß, Graphit oder Metallpulver und Metalloxide entstehen. Dieses System verwendet keramisches PTC, das die Vorteile einer Erwärmung bei konstanter Temperatur, ohne offene Flamme, eines hohen thermischen Wirkungsgrads und einer langen Lebensdauer bietet. Der spezifische Widerstand von PTC-Thermistoren steigt mit steigender Temperatur. Wenn die Temperatur die Curie-Temperatur überschreitet, steigt der spezifische Widerstand plötzlich an, was zu einer Verringerung der Heizleistung führt und dadurch die Funktion konstanter Temperatur erreicht.
II. Systemfunktionsanalyse
1) Softstart-Technologie
Zu Beginn des Startvorgangs-arbeitet die Heizung mit geringer Leistung, anschließend wird der Arbeitszyklus der PWM schrittweise erhöht, um die Leistung langsam zu erhöhen. Der Zweck besteht darin, die durch Einschaltströme im Stromkreis und in der Batterie verursachten Schäden wirksam zu reduzieren, wodurch Controller-Ausfälle reduziert und die Batterielebensdauer verlängert werden.
2) Breite Betriebsspannung
Die Spannung einer Batterie eines Elektrofahrzeugs ist nicht konstant; Die Ausgangsspannung nimmt ab, wenn die Batterie leer ist. Der in diesem Artikel entworfene Warmwasserbereiter soll innerhalb eines weiten Spannungsbereichs (DC400V-DC600V) normal funktionieren und seine Heizwirkung wird durch Spannungsänderungen nicht beeinflusst, wodurch eine stabile Erwärmung während des Betriebs gewährleistet wird.
3) Lineare Leistungsregelung
Das Schalten des PTC-Heizelements im Heizgerät wird durch einen IGBT (Induktiv gekoppeltes Gerät) gesteuert. Der Ausgang der IGBT-Antriebsschaltung ist mit dem Warmwasserbereiter verbunden und der Eingang ist mit einem PWM-Signal verbunden. Die Leistung des Warmwasserbereiters wird durch Ändern des Arbeitszyklus des PWM-Signals angepasst. Der Controller passt die Heizleistung kontinuierlich an, um die Innentemperatur schnell und stabil zu erhöhen, basierend auf Echtzeit-Feedback von Temperatursensoren zur Wassertemperatur und der Innentemperatur des Fahrzeugs. Diese lineare Leistungsregelung ähnelt der einer Klimaanlage mit variabler Frequenz und macht sie dadurch energieeffizienter.
4) CAN-Fehlerdiagnose
Bei einer Fehlfunktion des Heizgeräts, beispielsweise aufgrund eines beschädigten Heizelements, einer nicht-funktionsfähigen elektrischen Wasserpumpe oder eines Ausfalls des CAN-Kommunikationsmoduls, kann das Steuerungssystem die Fehlerinformationen auf dem Anzeigefeld anzeigen, um den Benutzer zu warnen und die Hochspannung zum Heizgerät zu unterbrechen und so die Heizung zu stoppen.
5) Schutzsteuerung der Heizelementgruppe
Wenn ein Heizelement ausfällt, wird dieses Element abgeschaltet, während die anderen Heizelemente normal weiterarbeiten. Dadurch wird verhindert, dass die gesamte Heizung stoppt, und die Effizienz verbessert sich.
