Analisis Manajemen Termal Otomotif -
Analisis Prinsip dan Fungsi Pemanas Air PTC
Salah satu keuntungan dariPemanas air PTCsistem pemanasnya mewarisi sistem pemanas kendaraan berbahan bakar bensin, sehingga menghilangkan kebutuhan untuk memodifikasi rakitan HVAC yang ada, sehingga secara signifikan mengurangi biaya modifikasi bagi pembuat mobil yang memproduksi kendaraan listrik. Komponen utama sistem pemanas water heater PTC antara lain: water heater PTC, pompa air listrik, ruang degassing, pipa air, dan radiator heater. Ruang degassing dalam sistem memiliki dua fungsi:
(1) Mengurangi tekanan sistem: Selama proses pemanasan, cairan pendingin menghasilkan uap air, menyebabkan tekanan sistem meningkat. Ketika tekanan ini melebihi ambang batas tertentu, katup buang di ruang degassing terbuka, melepaskan uap air ke atmosfer, sehingga mengurangi tekanan sistem.
(2) Selama proses sirkulasi air sistem, cairan pendingin dapat bocor, yang dapat diisi ulang menggunakan cairan pendingin yang disimpan di ruang degassing.
I. Analisis Komposisi Sistem
Elemen pemanas pemanas air PTC adalah termistor PTC. Termistor PTC terbuat dari bahan semikonduktor dengan koefisien suhu positif. Mereka dapat dibagi menjadi termistor PTC berbasis keramik-dan termistor PTC berbasis polimer-[20]. Termistor PTC berbasis keramik-adalah bahan semikonduktor dengan konduktivitas tertentu, dengan komponen utama BaTiO3 atau V3O3 dan ditambahkan sedikit elemen donor, yang dicampur dan disinter. Termistor PTC berbasis polimer adalah bahan polimer yang dibentuk dengan menggabungkan polimer organik (seperti polietilen) sebagai matriks dan menggabungkan bahan pengisi konduktif seperti karbon hitam, grafit atau bubuk logam, dan oksida logam. Sistem ini menggunakan keramik PTC yang memiliki keunggulan pemanasan suhu konstan, tidak ada nyala api terbuka, efisiensi termal tinggi, dan umur panjang. Resistivitas termistor PTC meningkat seiring dengan peningkatan suhu. Ketika suhu melebihi suhu Curie, resistivitas tiba-tiba meningkat, mengakibatkan penurunan daya pemanasan, sehingga mencapai fungsi suhu konstan.
II. Analisis Fungsi Sistem
1) Teknologi Mulai Lunak
Pada awal penyalaan-up, pemanas bekerja dengan daya rendah, lalu siklus kerja PWM ditingkatkan secara bertahap untuk meningkatkan daya secara perlahan. Tujuannya adalah untuk secara efektif mengurangi kerusakan yang disebabkan oleh arus masuk ke sirkuit dan baterai, sehingga mengurangi kegagalan pengontrol dan memperpanjang masa pakai baterai.
2) Tegangan Operasional Lebar
Tegangan baterai kendaraan listrik tidak konstan; tegangan keluaran berkurang saat baterai habis. Pemanas air yang dirancang dalam makalah ini bertujuan untuk beroperasi secara normal dalam rentang tegangan yang lebar (DC400V-DC600V), dan efek pemanasannya tidak terpengaruh oleh perubahan tegangan, sehingga memastikan pemanasan yang stabil selama pengoperasian.
3) Regulasi Daya Linier
Peralihan elemen pemanas PTC pada pemanas dikendalikan oleh IGBT (Induktif Coupled Device). Keluaran rangkaian penggerak IGBT dihubungkan ke pemanas air beban, dan masukan dihubungkan ke sinyal PWM. Kekuatan pemanas air diatur dengan mengubah siklus kerja sinyal PWM. Pengontrol terus-menerus menyesuaikan daya pemanas untuk menaikkan suhu interior dengan cepat dan stabil berdasarkan masukan-waktu nyata dari sensor suhu suhu air dan suhu interior kendaraan. Peraturan daya linier ini mirip dengan AC frekuensi variabel, sehingga lebih-efisien energi.
4) BISA Diagnosis Kesalahan
Jika pemanas tidak berfungsi, misalnya elemen pemanas rusak, pompa air listrik tidak berfungsi, atau modul komunikasi CAN mengalami kegagalan, sistem kontrol dapat menampilkan informasi kesalahan pada panel tampilan untuk mengingatkan pengguna dan memutus tegangan tinggi ke pemanas, sehingga menghentikan pemanasan.
5) Kontrol Perlindungan Kelompok Elemen Pemanas
Ketika salah satu elemen pemanas gagal, elemen tersebut terputus, sementara elemen pemanas lainnya terus beroperasi secara normal, mencegah seluruh pemanas berhenti dan meningkatkan efisiensi.
