इलेक्ट्रिक वाहन पीटीसी हीटरचे (ईव्ही पीटीसी हीटर) कार्य तत्त्व

गाभाईव्ही पीटीसी हीटरहे तंत्रज्ञान, इलेक्ट्रिक वाहनांच्या उच्च-व्होल्टेज वीज पुरवठा प्रणाली आणि औष्णिक व्यवस्थापन सर्किटसह, पीटीसी (पॉझिटिव्ह टेंपरेचर कोएफिशिएंट) थर्मिस्टरच्या भौतिक वैशिष्ट्यांवर अवलंबून उष्णता निर्माण करते. मूलतः, विद्युत ऊर्जेचे थेट उष्णता ऊर्जेमध्ये रूपांतर केले जाते आणि नंतर माध्यमाद्वारे (कूलंट/हवा) ती केबिन किंवा बॅटरीमध्ये हस्तांतरित केली जाते. या संपूर्ण प्रक्रियेदरम्यान यात स्व-मर्यादित आणि स्व-नियंत्रित वैशिष्ट्ये आहेत, ज्यामुळे अतिरिक्त गुंतागुंतीच्या तापमान नियंत्रण उपकरणांची आवश्यकता नसते. यामुळे हे नवीन ऊर्जा वाहनांसाठी एक कार्यक्षम आणि सुरक्षित उष्णता उपाय ठरते.
एकूण प्रक्रिया दोन स्तरांमध्ये विभागलेली आहे: मूळ सामग्रीची तत्त्वे आणि ऑटोमोटिव्ह वापरासाठी प्रत्यक्ष कार्यप्रवाह. वापराच्या परिस्थितीनुसार (केबिन गरम करणे/बॅटरी गरम करणे) दुसऱ्या स्तरामध्ये किंचित फरक असू शकतो. ऑटोमोटिव्ह वापरासाठी मुख्य प्रवाह खालीलप्रमाणे आहे:द्रव शीतित पीटीसी हीटर(कूलंट उष्णता विनिमय), तर केबिन थोड्या प्रमाणात गरम करण्यासाठी हवेने गरम होणारे पीटीसी हीटर्स (थेट हवा उष्णता विनिमय) वापरले जातात. त्यांचे अनुक्रमे स्पष्टीकरण खालीलप्रमाणे आहे:
१、 मूलभूत गाभा: पीटीसी थर्मिस्टरचे तापवण्याचे आणि तापमान स्व-नियंत्रित करण्याचे तत्त्व
कोर हीटिंग एलिमेंटचापीटीसी हीटरपीटीसी सिरेमिक शीट (बेरियम टायटनेट आधारित सेमीकंडक्टर सिरेमिक, ज्यामध्ये अल्प प्रमाणात दुर्मिळ मूलद्रव्ये मिसळलेली असतात) हे त्याच्या सर्व वैशिष्ट्यांचे मूळ आहे:
उष्णता: PTC सिरेमिक चिप्स रेटेड व्होल्टेजवर (ऑटोमोटिव्ह वापरासाठी उच्च व्होल्टेज DC, जसे की 300V+/400V+) अंतर्गत प्रवाहकीय कणांसह प्रवाहकीय मार्ग तयार करतात, त्यातून विद्युत प्रवाह गेल्यावर जूल उष्णता निर्माण होते, ज्यामुळे उच्च उष्णता कार्यक्षमतेसह (जवळजवळ 100%, ऊर्जा रूपांतरणाची कोणतीही हानी नाही) विद्युत ऊर्जेचे औष्णिक ऊर्जेमध्ये थेट रूपांतरण साधले जाते;
स्व-मर्यादित तापमान (गाभ्याचे वैशिष्ट्य): जेव्हा PTC सिरेमिक चिप्सचे तापमान क्युरी तापमानापर्यंत (पदार्थांचे क्रांतिक तापमान, साधारणपणे ऑटोमोटिव्ह वापरासाठी 120-180 ℃) पोहोचत नाही, तेव्हा रोध मूल्य खूप कमी असते, आणि सतत उच्च प्रवाह आणि उच्च शक्तीमुळे उष्णता निर्माण होते, ज्यामुळे तापमान झपाट्याने वाढते;
एकदा तापमान क्युरी तापमानापेक्षा जास्त झाले की, अंतर्गत प्रवाहकीय मार्ग वेगाने तुटतो आणि रोध घातांकी पद्धतीने वाढतो (सामान्य तापमानातील रोधाच्या १०³~१०⁶ पटींपर्यंत). ओहमच्या नियमानुसार (P=U²/R), स्थिर व्होल्टेजखाली, उष्णता निर्माण करण्याची शक्ती झपाट्याने कमी होते आणि उष्णता बाहेर पडण्याचा दर हा उष्णता उत्सर्जनाच्या दरापेक्षा कमी असतो. तापमान नैसर्गिकरित्या क्युरी तापमानाजवळ स्थिर होते आणि पुढे वाढत नाही, ज्यामुळे कोरडे जळणे आणि अतिउष्णता मुळापासून टळते;
स्व-पुनर्प्राप्ती: जेव्हा उष्णता उत्सर्जनामुळे (जसे की शीतलक/हवेचा प्रवाह) तापमान क्युरी तापमानापेक्षा कमी होते, तेव्हा प्रतिरोध त्वरीत कमी प्रतिरोध स्थितीत परत येतो, उच्च-शक्तीचे तापन पुन्हा सुरू करतो आणि तापमान शक्तीचे गतिशील स्व-नियमन साध्य करतो.
२、 वाहनांमधील वापरासाठी मुख्य प्रवाहातील उपाय: द्रव-शीतित पीटीसी हीटरची कार्यप्रक्रिया (कॅबिन/बॅटरी गरम करण्यासाठी सार्वत्रिक)
९०% पेक्षा जास्त इलेक्ट्रिक वाहनांमध्ये उच्च-दाब द्रव-शीतित PTC हीटर्स (संक्षिप्त रचना, एकसमान उष्णता विनिमय, केबिनमधील गरम हवेच्या सर्किटसाठी आणि बॅटरी तापमान नियंत्रण सर्किटसाठी उपयुक्त) वापरले जातात, जे नवीन ऊर्जा वाहनांच्या कूलंट अभिसरण सर्किटमध्ये एकात्मिक केलेले असतात. केबिन आणि बॅटरी गरम करणे हे केवळ त्याच PTC हीटिंग सिस्टीमच्या वेगवेगळ्या सर्किट्समध्ये स्विच करून साध्य केले जाते. मूळ प्रक्रिया सारखीच असून, ती चार टप्प्यांमध्ये विभागलेली आहे:
वीज पुरवठा सुरू करणे: वाहनाचे VCU (व्हेईकल कंट्रोल युनिट) केबिन एअर कंडिशनिंग कमांड/बॅटरी तापमान सेन्सर सिग्नलच्या आधारावर (जर बॅटरी 5 ℃ पेक्षा कमी तापमानापर्यंत गरम करायची असेल तर) PTC हीटरला स्टार्टअप सिग्नल पाठवते आणि त्याच वेळी वाहनाच्या हाय-व्होल्टेज बॅटरीच्या वीज पुरवठा सर्किटला जोडते. हाय-व्होल्टेज DC पॉवर PTC हीटिंग एलिमेंटला इनपुट केली जाते;
विजेचे उष्णतेत रूपांतर: पीटीसी सिरेमिक प्लेट्स उच्च व्होल्टेज प्रवाहाखाली वेगाने उष्णता निर्माण करतात, काही सेकंदातच कार्यकारी तापमानापर्यंत पोहोचतात आणि ही उष्णता पीटीसी हीटरच्या उष्णता विसर्जन कक्ष/उष्णता विनिमय नळीमध्ये हस्तांतरित केली जाते;
कूलंट उष्णता विनिमय: वाहनाच्या थर्मल मॅनेजमेंट सिस्टमचा इलेक्ट्रॉनिक वॉटर पंप PTC हीटरच्या उष्णता विनिमय नळ्यांमध्ये कूलंटला फिरवतो. PTC हीटिंग एलिमेंटमधून उष्णता शोषून घेतल्यानंतर, कूलंट उच्च-तापमानाचे कूलंट बनते (सामान्यतः 40-60 ℃, मागणीनुसार समायोजित केले जाते);
उष्णता हस्तांतरण
केबिन हीटिंग: उच्च तापमानाचे कूलंट गाडीच्या आतील गरम हवेच्या गाभ्यामध्ये (वॉर्म एअर कोअर) प्रवेश करते आणि गाडीच्या एअर कंडिशनिंगचा ब्लोअर त्या गरम हवेच्या गाभ्यामधून थंड हवा ढकलतो. थंड हवा कूलंटची उष्णता शोषून घेते आणि गरम हवा बनते, जी नंतर एअर आउटलेटद्वारे गाडीमध्ये पाठवली जाते आणि त्यामुळे केबिन गरम होते;
बॅटरी गरम करणे: उच्च तापमानाचे शीतलक थेट पॉवर बॅटरी पॅकच्या पाण्याने थंड होणाऱ्या प्लेट/उष्णता विनिमय सर्किटमध्ये प्रवाहित होते आणि उष्णता वहनाद्वारे बॅटरी मॉड्यूलला एकसमानपणे गरम करते, ज्यामुळे बॅटरीचे तापमान चार्जिंग आणि डिस्चार्जिंगसाठी योग्य मर्यादेपर्यंत (साधारणपणे १०-३५ ℃) वाढते, आणि कमी तापमानामुळे होणारा सहनशक्तीचा ऱ्हास व मर्यादित चार्जिंग आणि डिस्चार्जिंगच्या समस्या सुटतात.
पुरवणी: कूलंटची उष्णता विनिमय प्रक्रिया पूर्ण झाल्यावर, त्याचे तापमान कमी होते आणि नंतर ते पुन्हा उष्णता शोषण्यासाठी पाईपलाईनद्वारे PTC हीटरकडे परत वाहते, ज्यामुळे एक बंद चक्र तयार होते आणि सतत उष्णता देण्याची प्रक्रिया सुरू राहते; जेव्हा केबिन/बॅटरी लक्ष्यित तापमानाला पोहोचते, तेव्हा VCU PTC चा उच्च-व्होल्टेज वीजपुरवठा बंद करते आणि उष्णता देण्याची प्रक्रिया थांबवते.
३. लघु उपाय: पवन ऊर्जेवर चालणाऱ्या पीटीसी हीटरची कार्यप्रणाली (केवळ केबिनचा काही भाग गरम करण्यासाठी वापरला जातो)
काही मायक्रो इलेक्ट्रिक वाहनांच्या आणि कमी किमतीच्या मॉडेल्सच्या केबिन गरम करण्यासाठी एअर-कूल्ड पीटीसी हीटर्सचा (कूलंट उष्णता विनिमयाशिवाय, थेट हवा गरम करणारे) वापर केला जाईल, ज्याची रचना सोपी असून मुख्य प्रक्रिया खालीलप्रमाणे आहे:
उच्च व्होल्टेज इनपुट पीटीसी सिरेमिक हीटिंग एलिमेंट थेट औष्णिक ऊर्जा निर्माण करतो;
एअर कंडिशनिंग ब्लोअर पीटीसी हीटिंग एलिमेंटच्या पृष्ठभागावरून थंड हवा वाहवतो, आणि थंड हवा उच्च-तापमानाच्या पीटीसी सिरेमिक प्लेटशी थेट उष्णतेची देवाणघेवाण करून गरम हवा बनते;
जलद तापन साधण्यासाठी, गरम हवा थेट एअर आउटलेटमधून केबिनमध्ये पाठवली जाते.
तोटे: उष्णतेचे असमान हस्तांतरण, स्थानिक पातळीवर गरम हवा निर्माण होण्याची शक्यता, आणि PTC हीटिंग एलिमेंट थेट हवेच्या संपर्कात येत असल्यामुळे, त्याला जास्त धूळ आणि पाणी प्रतिरोधकतेची आवश्यकता असते. त्यामुळे, याचा वापर फक्त कमी किमतीच्या लहान कार मॉडेल्समध्ये केला जातो, आणि मध्यम ते उच्च श्रेणीतील नवीन ऊर्जा वाहनांसाठी लिक्विड कूलिंगचा वापर केला जातो.