ઇલેક્ટ્રિક વાહન પીટીસી હીટર (ઇવી પીટીસી હીટર) ના કાર્ય સિદ્ધાંત

નું મૂળઇવી પીટીસી હીટરગરમી પ્રાપ્ત કરવા માટે PTC પોઝિટિવ તાપમાન ગુણાંક થર્મિસ્ટરની સામગ્રી લાક્ષણિકતાઓ પર આધાર રાખે છે, જે ઉચ્ચ-વોલ્ટેજ પાવર સપ્લાય સિસ્ટમ અને ઇલેક્ટ્રિક વાહનોના થર્મલ મેનેજમેન્ટ સર્કિટ સાથે જોડાયેલી છે. મૂળભૂત રીતે, વિદ્યુત ઉર્જાને સીધી ગરમી ઉર્જામાં રૂપાંતરિત કરવામાં આવે છે, અને પછી માધ્યમ (શીતક/હવા) દ્વારા કેબિન અથવા બેટરીમાં સ્થાનાંતરિત કરવામાં આવે છે. તેમાં વધારાના જટિલ તાપમાન નિયંત્રણ ઉપકરણોની જરૂર વગર, સમગ્ર પ્રક્રિયા દરમિયાન સ્વ-મર્યાદિત અને સ્વ-નિયમનકારી લાક્ષણિકતાઓ છે, જે તેને નવા ઉર્જા વાહનો માટે કાર્યક્ષમ અને સલામત ગરમી ઉકેલ બનાવે છે.
એકંદર પ્રક્રિયાને બે સ્તરોમાં વહેંચવામાં આવી છે: મુખ્ય સામગ્રી સિદ્ધાંતો અને ઓટોમોટિવ ઉપયોગ માટે વાસ્તવિક કાર્યપ્રવાહ. બાદમાં એપ્લિકેશન દૃશ્ય (કેબિન હીટિંગ/બેટરી હીટિંગ) ના આધારે થોડો બદલાઈ શકે છે. ઓટોમોટિવ ઉપયોગ માટે મુખ્ય પ્રવાહ છેલિક્વિડ કૂલ્ડ પીટીસી હીટર(શીતક ગરમી વિનિમય), જ્યારે કેબિન ગરમીમાં થોડી માત્રામાં હવા ગરમ કરેલા PTC હીટર (ડાયરેક્ટ એર હીટ એક્સચેન્જ) નો ઉપયોગ થાય છે. નીચે મુજબ સમજાવાયેલ છે:
1, મૂળભૂત કોર: પીટીસી થર્મિસ્ટરનો ગરમી અને સ્વ-મર્યાદિત તાપમાન સિદ્ધાંત
મુખ્ય ગરમી તત્વપીટીસી હીટરપીટીસી સિરામિક શીટ (બેરિયમ ટાઇટેનેટ આધારિત સેમિકન્ડક્ટર સિરામિક, ટ્રેસ રેર અર્થ તત્વો સાથે ડોપેડ) છે, જે તેની બધી લાક્ષણિકતાઓનું મૂળ છે:
ગરમી: પીટીસી સિરામિક ચિપ્સ રેટેડ વોલ્ટેજ (ઓટોમોટિવ ઉપયોગ માટે ઉચ્ચ વોલ્ટેજ ડીસી, જેમ કે 300V+/400V+) પર આંતરિક વાહક અનાજ સાથે વાહક માર્ગ બનાવે છે, જ્યારે પ્રવાહ પસાર થાય છે ત્યારે જુલ ગરમી ઉત્પન્ન કરે છે, ઉચ્ચ ગરમી કાર્યક્ષમતા સાથે વિદ્યુત ઊર્જાનું થર્મલ ઊર્જામાં સીધું રૂપાંતર પ્રાપ્ત કરે છે (લગભગ 100%, કોઈ ઊર્જા રૂપાંતર નુકશાન નહીં);
સ્વ-મર્યાદિત તાપમાન (મુખ્ય લાક્ષણિકતા): જ્યારે પીટીસી સિરામિક ચિપ્સનું તાપમાન ક્યુરી તાપમાન (સામગ્રીનું નિર્ણાયક તાપમાન, સામાન્ય રીતે ઓટોમોટિવ ઉપયોગ માટે 120-180 ℃) સુધી પહોંચતું નથી, ત્યારે પ્રતિકાર મૂલ્ય ખૂબ જ નાનું હોય છે, અને સતત ઉચ્ચ પ્રવાહ અને ઉચ્ચ શક્તિ ગરમી થાય છે, જેના કારણે તાપમાન ઝડપથી વધે છે;
એકવાર તાપમાન ક્યુરી તાપમાન કરતાં વધી જાય, પછી આંતરિક વાહક માર્ગ ઝડપથી તૂટી જશે, અને પ્રતિકાર ઘાતાંકીય રીતે વધશે (ઓરડાના તાપમાને પ્રતિકાર કરતાં 10 ³~10 ⁶ ગણો). ઓહ્મના નિયમ (P=U ²/R) અનુસાર, સતત વોલ્ટેજ હેઠળ, ગરમી શક્તિમાં તીવ્ર ઘટાડો થશે, અને ગરમીનો દર ગરમીના વિસર્જન દર કરતા ઓછો હશે. તાપમાન કુદરતી રીતે ક્યુરી તાપમાનની નજીક સ્થિર થશે અને વધતું રહેશે નહીં, મૂળમાંથી શુષ્ક બર્નિંગ અને ઓવરહિટીંગ ટાળશે;
સ્વ-પુનઃપ્રાપ્તિ: જ્યારે ગરમીના વિસર્જન (જેમ કે શીતક/હવાના પ્રવાહ) ને કારણે તાપમાન ક્યુરી તાપમાનથી નીચે જાય છે, ત્યારે પ્રતિકાર ઝડપથી ઓછી પ્રતિકાર સ્થિતિમાં પાછો આવશે, ઉચ્ચ-શક્તિ ગરમી ફરી શરૂ કરશે અને તાપમાન શક્તિનું ગતિશીલ સ્વ-નિયમન પ્રાપ્ત કરશે.
2, ઓટોમોટિવ ઉપયોગ માટે મુખ્ય પ્રવાહનો ઉકેલ: લિક્વિડ કૂલ્ડ પીટીસી હીટરની કાર્ય પ્રક્રિયા (કેબિન/બેટરી હીટિંગ માટે સાર્વત્રિક)
90% થી વધુ ઇલેક્ટ્રિક વાહનો ઉચ્ચ-દબાણવાળા પ્રવાહી કૂલ્ડ પીટીસી હીટર (કોમ્પેક્ટ માળખું, સમાન ગરમી વિનિમય, કેબિન ગરમ હવા સર્કિટ અને બેટરી તાપમાન નિયંત્રણ સર્કિટ માટે યોગ્ય) નો ઉપયોગ કરે છે, જે નવા ઉર્જા વાહનોના શીતક પરિભ્રમણ સર્કિટમાં સંકલિત છે. કેબિન અને બેટરીનું ગરમી ફક્ત એક જ પીટીસી હીટિંગ સિસ્ટમના વિવિધ સર્કિટ વચ્ચે સ્વિચ કરીને પ્રાપ્ત થાય છે. મુખ્ય પ્રક્રિયા સમાન છે, ચાર પગલાંમાં વિભાજિત:
પાવર સપ્લાય સ્ટાર્ટઅપ: વાહન VCU (વ્હીકલ કંટ્રોલ યુનિટ) કેબિન એર કન્ડીશનીંગ કમાન્ડ/બેટરી ટેમ્પરેચર સેન્સર સિગ્નલ (જો બેટરીને 5 ℃ થી નીચે ગરમ કરવાની જરૂર હોય તો) ના આધારે PTC હીટરને સ્ટાર્ટઅપ સિગ્નલ મોકલે છે, અને તે જ સમયે વાહનની હાઇ-વોલ્ટેજ બેટરીના પાવર સપ્લાય સર્કિટને જોડે છે. હાઇ-વોલ્ટેજ DC પાવર PTC હીટિંગ એલિમેન્ટમાં ઇનપુટ છે;
વીજળીથી ગરમીનું રૂપાંતર: પીટીસી સિરામિક પ્લેટો ઉચ્ચ વોલ્ટેજ પ્રવાહ હેઠળ ઝડપથી ગરમી ઉત્પન્ન કરે છે, થોડીક સેકન્ડોમાં કાર્યકારી તાપમાને પહોંચે છે, અને ગરમી પીટીસી હીટરના ગરમી વિસર્જન ચેમ્બર/હીટ એક્સચેન્જ ટ્યુબમાં સ્થાનાંતરિત થાય છે;
શીતક ગરમી વિનિમય: વાહનની થર્મલ મેનેજમેન્ટ સિસ્ટમનો ઇલેક્ટ્રોનિક વોટર પંપ શીતકને PTC હીટરની ગરમી વિનિમય ટ્યુબમાં પરિભ્રમણ કરવા માટે ચલાવે છે. PTC હીટિંગ એલિમેન્ટમાંથી ગરમી શોષ્યા પછી, શીતક ઉચ્ચ-તાપમાન શીતક બને છે (સામાન્ય રીતે 40-60 ℃, માંગ અનુસાર ગોઠવાય છે);
ગરમીનું ટ્રાન્સફર
કેબિન હીટિંગ: ઉચ્ચ તાપમાનવાળા શીતક કારની અંદરના ગરમ હવાના કોરમાં વહે છે, અને વાહનના એર કન્ડીશનીંગનો બ્લોઅર ગરમ હવાના કોર દ્વારા ઠંડી હવાને ધકેલે છે. ઠંડી હવા શીતકની ગરમીને શોષી લે છે અને ગરમ હવામાં ફેરવાય છે, જે પછી કેબિન હીટિંગ પ્રાપ્ત કરવા માટે એર આઉટલેટ દ્વારા કારમાં મોકલવામાં આવે છે;
બેટરી હીટિંગ: ઉચ્ચ તાપમાનનું શીતક સીધા પાવર બેટરી પેકના વોટર-કૂલ્ડ પ્લેટ/હીટ એક્સચેન્જ સર્કિટમાં વહે છે, અને ગરમી વહન દ્વારા બેટરી મોડ્યુલને સમાન રીતે ગરમ કરે છે, બેટરીનું તાપમાન યોગ્ય ચાર્જિંગ અને ડિસ્ચાર્જિંગ રેન્જ (સામાન્ય રીતે 10-35 ℃) સુધી વધે છે, જે નીચા-તાપમાન સહનશક્તિ ઘટાડા અને મર્યાદિત ચાર્જિંગ અને ડિસ્ચાર્જિંગની સમસ્યાઓનું નિરાકરણ લાવે છે.
પુરવણી: શીતક ગરમીનું વિનિમય પૂર્ણ કરે તે પછી, તાપમાન ઘટે છે અને પછી ગરમીને ફરીથી શોષવા માટે પાઇપલાઇન દ્વારા PTC હીટરમાં પાછું વહે છે, એક બંધ ચક્ર બનાવે છે અને સતત ગરમ થાય છે; જ્યારે કેબિન/બેટરી લક્ષ્ય તાપમાન પર પહોંચે છે, ત્યારે VCU PTC હાઇ-વોલ્ટેજ પાવર સપ્લાયને કાપી નાખે છે અને ગરમ થવાનું બંધ કરે છે.
3, નાના પાયે ઉકેલ: પવનથી ગરમ થયેલા PTC હીટરનો વર્કફ્લો (ફક્ત આંશિક કેબિન ગરમી માટે વપરાય છે)
કેટલાક માઇક્રો ઇલેક્ટ્રિક વાહનો અને લો-એન્ડ મોડેલોના કેબિન હીટિંગમાં એર-કૂલ્ડ પીટીસી હીટર (કૂલન્ટ હીટ એક્સચેન્જ વિના, હવાને સીધી ગરમ કરવા)નો ઉપયોગ કરવામાં આવશે, જેની રચના સરળ અને મુખ્ય પ્રક્રિયા નીચે મુજબ હશે:
ઉચ્ચ વોલ્ટેજ ઇનપુટ પીટીસી સિરામિક હીટિંગ તત્વ સીધા થર્મલ ઉર્જા ઉત્પન્ન કરે છે;
એર કન્ડીશનીંગ બ્લોઅર પીટીસી હીટિંગ એલિમેન્ટની સપાટી પર ઠંડી હવા ફૂંકે છે, અને ઠંડી હવા સીધી ગરમીનું ઉચ્ચ-તાપમાન પીટીસી સિરામિક પ્લેટ સાથે વિનિમય કરે છે, જે ગરમ હવામાં ફેરવાય છે;
ઝડપી ગરમી પ્રાપ્ત કરવા માટે ગરમ હવા સીધી એર આઉટલેટ દ્વારા કેબિનમાં મોકલવામાં આવે છે.
ગેરફાયદા: અસમાન ગરમીનું સ્થાનાંતરણ, સ્થાનિક ગરમ હવા માટે સંવેદનશીલ, અને PTC હીટિંગ તત્વ હવા સાથે સીધો સંપર્ક કરે છે, જેના માટે વધુ ધૂળ અને પાણી પ્રતિકારની જરૂર પડે છે. તેથી, તેનો ઉપયોગ ફક્ત ઓછી કિંમતના નાના કાર મોડેલો માટે થાય છે, અને પ્રવાહી ઠંડકનો ઉપયોગ મધ્યમથી ઉચ્ચ સ્તરના નવા ઉર્જા વાહનો માટે થાય છે.