자동차 열 관리 분석 -
PTC 온수기 원리 및 기능 분석
한 가지 장점은PTC 온수기난방 시스템은 휘발유 자동차의 난방 시스템을 계승해 기존 HVAC 어셈블리를 수정할 필요가 없어 전기 자동차를 생산하는 자동차 제조업체의 수정 비용을 크게 절감할 수 있다는 점입니다. PTC 온수기 가열 시스템의 주요 구성 요소로는 PTC 온수기, 전기 워터 펌프, 탈기실, 수도관 및 히터 라디에이터가 있습니다. 시스템의 탈기 챔버에는 두 가지 기능이 있습니다.
(1) 시스템 압력 감소: 가열 과정에서 냉각수에서 수증기가 생성되어 시스템 압력이 증가합니다. 이 압력이 특정 임계값을 초과하면 탈기실의 배기 밸브가 열리고 수증기가 대기로 방출되어 시스템 압력이 감소합니다.
(2) 시스템의 물 순환 과정에서 냉각수 누출이 발생할 수 있으며, 이는 탈기실에 저장된 냉각수를 사용하여 보충할 수 있습니다.
I. 시스템 구성 분석
PTC 온수기의 발열체는 PTC 서미스터입니다. PTC 서미스터는 양의 온도 계수를 갖는 반도체 재료로 만들어집니다. 이는 세라믹- 기반 PTC 서미스터와 폴리머- 기반 PTC 서미스터로 나눌 수 있습니다[20]. 세라믹- 기반의 PTC 서미스터는 BaTiO3 또는 V3O3를 주성분으로 하고 소량의 도너 원소를 첨가하여 혼합 소결한 일정 전도성을 갖는 반도체 소재입니다. 폴리머- 기반 PTC 서미스터는 유기 폴리머(예: 폴리에틸렌)를 매트릭스로 결합하고 카본 블랙, 흑연 또는 금속 분말 및 금속 산화물과 같은 전도성 필러를 통합하여 형성된 폴리머 재료입니다. 이 시스템은 세라믹 PTC를 사용하는데, 이는 항온 가열, 화염 없음, 높은 열효율, 긴 수명 등의 장점을 가지고 있습니다. PTC 서미스터의 저항은 온도가 증가함에 따라 증가합니다. 온도가 퀴리 온도를 초과하면 저항률이 갑자기 증가하여 가열 전력이 감소하여 항온 기능을 달성합니다.
II. 시스템 기능 분석
1) 소프트 스타트 기술
시동 초기에는-히터가 낮은 전력으로 작동하다가, 이후에는 PWM의 듀티 사이클이 점차 증가하여 전력이 서서히 증가합니다. 그 목적은 돌입 전류로 인해 회로와 배터리에 발생하는 손상을 효과적으로 줄여 컨트롤러 오류를 줄이고 배터리 수명을 연장하는 것입니다.
2) 넓은 작동 전압
전기차 배터리의 전압은 일정하지 않습니다. 배터리가 고갈되면 출력 전압이 감소합니다. 본 논문에서 설계한 온수기는 넓은 전압 범위(DC400V-DC600V) 내에서 정상적으로 작동하는 것을 목표로 하며, 가열 효과는 전압 변화에 영향을 받지 않아 작동 중 안정적인 가열을 보장한다.
3) 선형 전력 조절
히터 내 PTC 가열 요소의 스위칭은 IGBT(유도 결합 장치)에 의해 제어됩니다. IGBT 구동 회로의 출력은 부하 온수기에 연결되고 입력은 PWM 신호에 연결됩니다. 온수기의 전력은 PWM 신호의 듀티 사이클을 변경하여 조정됩니다. 컨트롤러는 수온과 차량 실내 온도에 대한 온도 센서의 실시간 피드백을 바탕으로{3}}실내 온도를 빠르고 안정적으로 올릴 수 있도록 히터 출력을 지속적으로 조정합니다. 이 선형 전력 조절은 가변 주파수 에어컨의 조절과 유사하여 에너지 효율이-더 높습니다.
4) CAN 결함 진단
가열 요소 손상, -작동하지 않는 전기 워터 펌프 또는 CAN 통신 모듈 고장 등 히터 오작동이 발생하는 경우 제어 시스템은 디스플레이 패널에 결함 정보를 표시하여 사용자에게 경고하고 히터에 대한 고전압을 차단하여 가열을 중지할 수 있습니다.
5) 발열체 그룹 보호 제어
하나의 발열체에 장애가 발생하면 해당 발열체의 연결이 끊어지는 반면, 다른 발열체는 계속 정상적으로 작동하여 히터 전체가 정지되는 것을 방지하고 효율을 향상시킵니다.
