विद्युतीकरण की प्रवृत्ति के तहत ऑटोमोटिव एचवीएसी का विकास
वाहन विद्युतीकरण और बुद्धिमत्ता की लहर के तहत, इलेक्ट्रिक वाहन तेजी से विकसित हुए हैं। पिछले कुछ वर्षों में इलेक्ट्रिक वाहनों की बिक्री तेजी से बढ़ी है, लेकिन "रेंज चिंता" और "सुरक्षा चिंता" से अभी भी कई उपभोक्ता परेशान हैं। क्रूज़िंग रेंज की समस्या विशेष रूप से कम तापमान पर स्पष्ट होती है। जब एक इलेक्ट्रिक वाहन को कम तापमान पर चलाया जाता है, तो हीटर एयर कंडीशनिंग के उपयोग और बैटरी के प्रदर्शन में कमी के कारण वाहन की क्रूज़िंग क्षमता 40% से अधिक कम हो सकती है। सुरक्षा के दृष्टिकोण से, कार में बिजली उपकरणों की बैटरी और थर्मल प्रबंधन भी विशेष रूप से महत्वपूर्ण है। इन समस्याओं को हल करने के लिए उच्च-प्रदर्शन वाले ऑटोमोटिव थर्मल प्रबंधन प्रणाली की आवश्यकता होती है। सीधे शब्दों में कहें तो ऑटोमोटिव थर्मल प्रबंधन प्रणाली में मुख्य रूप से एचवीएसी, बैटरी थर्मल प्रबंधन, मोटर इलेक्ट्रॉनिक नियंत्रण और उच्च-शक्ति विद्युत उपकरण थर्मल प्रबंधन जैसे संबंधित भाग शामिल हैं।
उनमें से, वाहन एचवीएसी (हीटिंग, वेंटिलेशन और एयर कंडीशनिंग, एचवीएसी) वाहन में हीटिंग, वेंटिलेशन और एयर कंडीशनिंग के लिए जिम्मेदार सिस्टम या संबंधित उपकरण को संदर्भित करता है। विशेष रूप से, एचवीएसी को मुख्य रूप से प्रशीतन उपकरण, हीटिंग उपकरण और मानव मशीन इंटरफ़ेस (एचएमआई) जैसे संबंधित घटकों में विभाजित किया गया है।
इसके बाद, हम एचवीएसी में क्रमशः प्रशीतन उपकरण, हीटिंग डिवाइस और एचएमआई को देखेंगे, और इलेक्ट्रिक वाहनों के लिए एचवीएसी के तकनीकी समाधान और विकास के रुझान पर ध्यान केंद्रित करेंगे।
1. प्रशीतन उपकरण
ऑटोमोबाइल एचवीएसी का प्रशीतन उपकरण हमारे सामान्य एयर कंडीशनर के समान है, जो तापमान नियंत्रण प्राप्त करने के लिए रेफ्रिजरेंट संपीड़न, संक्षेपण, विस्तार और वाष्पीकरण के राज्य चक्र का उपयोग करता है। ऊष्मा स्थानांतरण मुख्य रूप से रेफ्रिजरेंट की स्थिति में परिवर्तन के माध्यम से होता है। उपरोक्त कार्यों के लिए जिम्मेदार प्रशीतन इकाई के मुख्य घटक कंप्रेसर, कंडेनसर, विस्तार वाल्व, रिसीवर/ड्रायर और बाष्पीकरणकर्ता हैं।
जैसा कि चित्र में दिखाया गया है, तरल रेफ्रिजरेंट यात्री डिब्बे से गर्मी को अवशोषित करता है और बाष्पीकरणकर्ता में गैसीय अवस्था में वाष्पित हो जाता है। फिर वाष्प को एक कंप्रेसर द्वारा बाष्पीकरणकर्ता से बाहर निकाला जाता है, जो अपना दबाव बढ़ाने के लिए वाष्प को संपीड़ित करता है। कंप्रेसर द्वारा उत्पन्न उच्च दबाव, उच्च तापमान वाली भाप को कंडेनसर में बाहरी हवा द्वारा ठंडा किया जाता है और उच्च दबाव वाले तरल में संघनित किया जाता है। बाष्पीकरणकर्ता में प्रवेश करने से पहले तरल विस्तार वाल्व में फैलता है और विघटित होता है। उपरोक्त प्रक्रिया एक सतत चक्र का गठन करती है। वाष्पीकरण प्रक्रिया शीतलन प्रभाव प्राप्त करने के लिए आसपास की हवा से गर्मी को अवशोषित करती है, और ठंडी हवा को पंखे के माध्यम से यात्री डिब्बे में प्रवाहित किया जाता है।
2. तापन उपकरण
आंतरिक दहन इंजन वाले वाहनों के लिए, वाहन को ठंडा करने की तुलना में गर्म करना आसान है। आंतरिक दहन इंजन की रूपांतरण दक्षता कम (लगभग 30%) है, और यह ऑपरेशन के दौरान अधिक गर्मी उत्पन्न करता है। यह ऊष्मा शीतलक के माध्यम से हीटर कोर में प्रवाहित होती है, और फिर साधारण नियंत्रण के माध्यम से, नियंत्रित गर्म हवा को पंखे के माध्यम से केबिन में प्रवाहित किया जा सकता है। , केबिन का तापमान स्थिर रखना। यह प्रक्रिया बहुत किफायती और सरल है और इसे तब तक चलाया जा सकता है जब तक आंतरिक दहन इंजन काम कर रहा है। इसमें अतिरिक्त ईंधन की आवश्यकता नहीं है और इससे ईंधन की खपत भी नहीं बढ़ेगी। लेकिन इलेक्ट्रिक वाहनों के लिए, हीटिंग एक अपेक्षाकृत जटिल ऑपरेशन है। वर्तमान में, अधिक मुख्यधारा हीटिंग समाधान पीटीसी और हीट पंप हैं।
पीटीसी (सकारात्मक तापमान गुणांक, सकारात्मक तापमान गुणांक प्रतिरोधी) सकारात्मक तापमान संवेदनशीलता के साथ एक विशिष्ट अर्धचालक अवरोधक है। ऊर्जावान होने पर, यह गर्मी उत्पन्न करेगा, जिसका उपयोग एयर कंडीशनिंग हीटिंग के लिए किया जा सकता है। जब पीटीसी को पहली बार चालू किया जाता है, तो तापमान बढ़ने के साथ इसका प्रतिरोध धीरे-धीरे कम होने की प्रवृत्ति दिखाएगा, यानी, कमरे के तापमान पर इसका कैलोरी मान कम है; जब तापमान क्यूरी तापमान से अधिक हो जाता है, तो तापमान के साथ इसका प्रतिरोध मान कम हो जाएगा। वृद्धि एक चरणबद्ध वृद्धि है, और वास्तविक प्रदर्शन यह है कि यह स्वचालित रूप से काम करना बंद कर देता है। हीटिंग के लिए पीटीसी तत्व के रूप में, इसकी स्वचालित स्थिर तापमान सुविधा एक जटिल तापमान नियंत्रण सर्किट की आवश्यकता को खत्म कर सकती है। इलेक्ट्रिक वाहनों में, पीटीसी को सीधे हाई-वोल्टेज बैटरी पैक द्वारा संचालित किया जाता है, और फिर एक बहुत ही सरल और विश्वसनीय हीटिंग सिस्टम प्राप्त करने के लिए इसकी हीटिंग स्थिति को एक साधारण पीडब्लूएम स्विच द्वारा नियंत्रित किया जाता है।
यद्यपि पीटीसी में सरल संरचना, टिकाऊ सामग्री और अच्छे हीटिंग प्रभाव की विशेषताएं हैं, उच्च वोल्टेज बैटरी पैक द्वारा सीधे संचालित होने की प्रणाली संरचना हीटिंग प्रक्रिया को इलेक्ट्रिक वाहनों की क्रूज़िंग रेंज को प्रभावित करने का कारण बनती है। शोध से पता चलता है कि पीटीसी के उपयोग से इलेक्ट्रिक वाहनों की बैटरी लाइफ लगभग 24% कम हो जाएगी।
एक अन्य समाधान हीट पंप है। एक प्रकार के प्रतिरोधक तत्व के रूप में, पीटीसी की सीओपी (प्रदर्शन का गुणांक, ताप दक्षता) की सीमा 100% है, अर्थात, विद्युत ऊर्जा को अधिकतम उतनी ही मात्रा में ऊष्मा ऊर्जा में परिवर्तित किया जा सकता है, जबकि एक ऊष्मा पंप इस प्रकार हो सकता है 300% तक ऊँचा। हीट पंप का सिद्धांत घरेलू एयर कंडीशनर के समान है। रेफ्रिजरेंट चार-तरफा वाल्व के माध्यम से एयर कंडीशनर के बाष्पीकरणकर्ता और कंडेनसर में द्विदिश रूप से प्रवाहित होता है, ताप ऊर्जा को निम्न-स्तरीय ताप स्रोत से उच्च-स्तरीय ताप स्रोत में स्थानांतरित करता है, जिससे हीटिंग या शीतलन का प्रभाव प्राप्त होता है। यह "गर्मी का हस्तांतरण" पीटीसी मोड की तुलना में, गैर-"गर्मी पैदा करने वाली" प्रक्रिया विद्युत ऊर्जा को महत्वपूर्ण रूप से बचा सकती है, जिससे इलेक्ट्रिक वाहनों की क्रूज़िंग रेंज को प्रभावी ढंग से बढ़ाया जा सकता है और इलेक्ट्रिक वाहनों के लिए एचवीएसी का एक महत्वपूर्ण अनुप्रयोग प्रवृत्ति बन सकती है।
3. एचएमआई
यदि इंजन कार को चलाता है, कार को जीवन देता है, और कार का ट्रंक है, तो एचएमआई कार को ज्ञान और विचार देता है, और कार की आत्मा है। इसलिए, ऑटोमोटिव ओईएम द्वारा एचएमआई सिस्टम समाधानों को हमेशा महत्व दिया गया है। ओईएम को ड्राइवरों और यात्रियों को सुरक्षित, लचीला और आरामदायक नेविगेशन और मनोरंजन अनुभव प्रदान करना चाहिए। साथ ही, यह उत्पाद विभेदीकरण को आकार देने में भी एक महत्वपूर्ण कारक है। हाल के वर्षों में, ऑटोमोबाइल के विद्युतीकरण और प्रमुख नए पावर कार निर्माताओं के अभियान के साथ, एचएमआई धीरे-धीरे स्मार्टफोन के विकास के समान, केंद्रीकरण, स्क्रीनीकरण और इंटेलिजेंस की ओर विकसित हुआ है। कई बार एचवीएसी में अब पूरी तरह से स्वतंत्र एचएमआई इंटरफ़ेस नहीं है, लेकिन इसे अन्य कार्यों के साथ साझा किया जाता है।