순수 전기 자동차의 에어컨 시스템 작동 방식
에어컨 시스템과 관련하여 전기 자동차와 기존 자동차의 시스템 구성에는 차이가 있으며, 전기 자동차의 종류에 따라 특성도 다릅니다. 이 기사에서는 주로 순수 전기 자동차의 에어컨 시스템의 작동 원리를 소개합니다.
순수 전기 자동차에는 에어컨 압축기의 동력원인 엔진이 없으며, 난방 및 성에 제거 효과를 얻기 위해 사용할 수 있는 엔진 폐열도 없습니다. 연료전지 자동차는 공조 압축기의 동력원인 엔진을 갖고 있지 않으나, 연료전지 엔진은 비교적 안정적인 폐열을 발생시킬 수 있다.
하이브리드 전기 자동차의 경우 엔진은 제어 전략으로 인해 언제든지 냉동 및 압축을 위한 동력원으로 사용할 수 없습니다. 자동차 에어컨이 실내 공기를 조절하기 위해 가장 먼저 하는 일은 공기의 온도를 조절하고 냉각을 통해 공기 온도를 낮추는 것입니다.
전기자동차의 특성에 따라 현재 전기자동차에 사용 가능한 주요 냉동공조방식으로는 열전냉동, 전동압축기 냉동, 폐열냉동 등이 있다. 그 중 폐열냉동을 연료전지 전기자동차에 활용하는 방안이 고려될 수 있다.
전기 자동차 공조 시스템: 냉동 시스템
열전냉동이라고도 불리는 반도체 냉동은 냉매를 사용하지 않고 구동부도 없는 고체 냉동 기술이다. 서모파일은 압축 냉동 압축기로 기능하고, 차가운 쪽과 열교환기는 압축 냉동 증발기와 동일하며, 뜨거운 쪽과 열교환기는 응축기와 동일합니다. 전기가 가해지면 자유 전자와 정공은 서모파일의 차가운 쪽을 떠나 외부 전기장의 작용에 따라 뜨거운 쪽을 향해 이동합니다. 이는 압축기 내 냉매의 압축 과정과 동일합니다. 전열파일의 Cold end에서는 열교환기의 열흡수를 통해 전자-정공쌍이 동시에 생성되는데, 이는 증발기에서 냉매의 열흡수 및 증발과 동일합니다. 전열파일의 뜨거운 끝에서는 전자-정공 쌍의 재결합이 일어나고 동시에 열교환기를 통해 열이 소산되는데, 이는 응축기에서 냉매가 가열되어 응축되는 것과 같습니다.
열전 에어컨은 다음과 같은 특징을 가지고 있습니다: 열전 요소가 작동하려면 DC 전원 공급 장치가 필요합니다. 전류의 방향을 바꾸면 냉각 및 가열의 역효과가 발생할 수 있습니다. 열전 냉동 부품의 열 관성은 매우 작고 냉각 시간은 매우 짧으며 뜨거운 쪽에서는 열 방출이 좋고 차가운 쪽은 비어 있습니다. 부하 상태에서 냉동 칩은 전원을 켠 후 1분 이내에 최대 온도 차이에 도달할 수 있습니다. 부품의 작동 전류를 조정하면 냉동 속도와 온도를 조정할 수 있고 온도 제어 정확도는 0.001도에 도달할 수 있으며 에너지의 지속적인 조정을 쉽게 실현할 수 있습니다. 올바른 설계 및 적용 조건 하에서 냉각 효율은 90% 이상에 도달할 수 있으며 가열 효율은 1보다 훨씬 큽니다. 크기가 작고, 무게가 가벼우며, 구조가 콤팩트하여 전기 자동차의 유지 관리 품질을 낮추는 데 도움이 됩니다. 높은 신뢰성, 긴 수명 및 유지 관리가 용이합니다. 회전 부품이 없어 진동, 마찰, 소음 및 충격에 강합니다.
전기 자동차 에어컨 시스템: 난방 시스템
연료자동차의 공조시스템의 열원은 주로 엔진 냉각수에 의해 제공되지만, 전기자동차의 난방시스템은 이와 다르다. 전기 자동차 에어컨 시스템의 공기 가열을 위한 일반적인 솔루션은 다음과 같습니다.
①히트펌프. 브러시리스 DC 모터로 구동되는 변속기 벨트로 구동되는 전기 자동차 히트 펌프 에어컨 시스템의 작동 원리가 그림에 나와 있습니다. 에어컨 시스템의 냉방/난방 모드는 4방향 역전 밸브에 의해 전환됩니다. 실선 화살표는 냉각 상태를 나타내고 점선 화살표는 가열 상태를 나타냅니다. 원칙적으로 이 시스템은 일반 히트펌프 에어컨과 다르지 않지만 전기 자동차에 사용하기 위해 이중 작업실 슬라이딩 베인 압축기, DC 브러시리스 모터 및 인버터 제어 시스템을 특별히 개발했습니다. 히트펌프 작동 조건에서 시스템이 제상 모드에서 난방 모드로 전환되면 공기 덕트 내 열교환기의 응축수가 빠르게 증발하고 앞 유리에 성에가 형성되어 운전 안전에 영향을 미칩니다.
②PTC 전기히터. PTC 전기히터는 PTC 서미스터 소자를 열원으로 사용하는 히터입니다. PTC 서미스터는 일반적으로 반도체 소재로 만들어지며, 습도 변화에 따라 저항이 급격하게 변합니다. 외부 온도가 낮아지면 PTC 저항값이 감소하고 이에 따라 발열량이 증가합니다. 재료에 따라 세라믹 PTC 서미스터와 유기 폴리머 PTC 서미스터로 나눌 수 있습니다. 세라믹 PTC 서미스터는 에어컨 보조 전기 히터에 사용됩니다. PTC 서미스터 소자는 주변 온도 변화에 따라 저항 값이 증가하거나 감소하는 변화하는 특성을 가지므로 PTC 히터는 에너지 절약, 일정한 온도, 안전성 및 긴 수명의 특성을 갖습니다.
전기 자동차 공조 시스템: 히트펌프 공조 시스템의 원리.
공조 보조 전기 히터는 접착 세라믹 PTC 히터와 금속 PTC 관형 히터로 나눌 수 있습니다. 본디드 세라믹 PTC 히터는 여러 개의 세라믹 PTC 칩과 알루미늄 골판형 방열판을 내열성 수지 접착제로 접착한 히터입니다. 열 방출이 좋고 전기적 성능이 안정적입니다. 그 중 접착 세라믹 PTC 히터는 히터 표면 충전형과 히터 표면 비충전형으로 구분됩니다.
금속 PTC 관형 히터는 수입 니켈-철 합금 와이어를 가열 재료로 사용합니다. 가열 튜브에는 알루미늄 방열판이 내장되어 있으며 방열 효과가 매우 좋습니다. 히터에는 온도 조절기와 온도 퓨즈가 장착되어 있어 제품을 더욱 안전하고 안정적으로 사용할 수 있습니다. 이러한 종류의 히터는 PTC 소재의 좋은 특성을 가지고 있으며 일부 에어컨에서는 이러한 유형의 히터를 보조 난방 장치로 사용합니다.
③폐열 + 보조 PTC. 고출력 장치(전력 변환, 구동 모터, 모터 컨트롤러 등) 작동 시 발생하는 열을 활용하여 차량 내부 환경에 열교환을 수행합니다. 열이 부족하면 보조 PTC 히터가 활성화됩니다.
전기차는 중요한 교통수단이 되었고, 에어컨, 냉방, 난방 역시 우리가 자동차를 구입할 때 자동차 선택에 있어 중요한 요소입니다. 결국 냉방과 난방에도 전기가 소모됩니다.
