コックピットの熱管理の概要
エアコンシステムは自動車の熱管理の鍵です。 ドライバーも同乗者もクルマの快適性を追求したい。 カーエアコンの重要な機能は、車室内の温度、湿度、風速を調整し、快適な運転環境を実現することです。 そして走行環境。 主流の自動車空調の原理は、蒸発、吸熱、凝縮という熱物理原理によって車室内の温度を冷却または加熱することです。 外気温が低いときは、車内に暖められた空気を送り込むことができるため、ドライバーや同乗者は寒さを感じません。 外気温が高いときは、低温の空気を車内に送り込み、ドライバーと同乗者を涼しく感じさせます。 そのため、カーエアコンは車室内の空調や乗員の快適性において非常に重要な役割を果たしています。
1.1 従来の燃料自動車用空調システムと動作原理
従来の燃料車用エアコンは、主に蒸発器、凝縮器、コンプレッサー、膨張弁の 4 つのコンポーネントで構成されています。 コンプレッサーは、低温・低圧のガス状冷媒を圧縮して高温・高圧のガス状冷媒にすることができる動力装置です。 一般に燃料自動車のエンジンにはコンプレッサーが搭載されており、エンジンによってコンプレッサーが駆動されて動作します。
エバポレーターは車室内に設置される熱交換装置です。 エバポレーターの動作原理は、蒸発を利用して熱を吸収し、それによって温度を下げることです。 低温・低圧の液冷媒が蒸発器を通過する際に、液冷媒が気化して車室内の熱を吸収し、車室内を急速に冷却する。
コンデンサーも車室外に設置される熱交換装置です。 コンデンサーの動作原理は、凝縮によって熱を吸収し、それによって温度を上昇させることです。 高温高圧のガス状冷媒は凝縮器を通過する際にファンにより強制冷却され、熱を外気に放出します。 、高温高圧のガス状冷媒を中温高圧の液体冷媒に変換します。
膨張弁は中温高圧の液体を膨張させて低温低圧の液体にする装置です。 膨張弁は通常、蒸発ボックスの入口に設置されます。 中温高圧の液冷媒を低温低圧の液冷媒に膨張させ、蒸発箱に冷媒を流入させます。 車内の熱を吸収します。
カーエアコンは冷凍システム、暖房システム、換気システムで構成されています。 これら3つのシステムがカーエアコンアセンブリを構成します。 従来の燃料自動車の冷凍原理は、図 1 に示すように、圧縮、凝縮、膨張、蒸発の 4 つのステップです。これら 4 つのステップを繰り返すことで、冷凍システムの動作が保証されます。 その後、蒸発器ボックスが車内を冷却し続けます。
図1
従来の燃料自動車の暖房原理は、自動車エンジンの廃熱を利用して車室内を暖房することです。 まず、エンジン冷却水ジャケットから出た高温の冷却水が暖気コアに入り、温風に混じってファンから冷気が吹き込まれます。 コアでは、加熱された空気をキャビン内に吹き込んで、キャビンの暖房や窓の霜取りを行うことができます。 冷却水はヒーターを出た後、エンジンに戻ってサイクルを完了します。
1.2 新エネルギー車両用空調システムと動作原理
新エネルギー車と従来の燃料車は駆動装置が異なるため、燃料車のエアコンコンプレッサーはエンジンで駆動され、新エネルギー車のエアコンコンプレッサーはモーターで駆動されます。 そのため、新エネルギー車のエアコン用コンプレッサーはエンジンで駆動することができず、冷媒の圧縮には電動コンプレッサーが使用されます。 新エネルギー車の基本原理は従来の燃料車と同じです。 凝縮熱の放出と蒸発熱の吸収を利用して車室内を冷却します。 ただし、コンプレッサーは電動コンプレッサーに変更されています。 現在、冷媒の圧縮にはスクロール構造の圧縮機が主に使用されています。
新エネルギー車の暖房モードは、従来の燃料車の暖房モードとは大きく異なります。 なぜなら、従来の燃料自動車の暖房モードは、エンジンの廃熱を冷却水を通じて車室内に伝えて車室内を暖房することですが、新エネルギー車はエンジンなしでは存在しません。 エンジンが車内を暖めます。 したがって、新エネルギー車は他の暖房モードを使用して車室内を暖房します。 新エネルギー車の空調と暖房のいくつかの方法を次に示します。
(1) 半導体加熱システム: 半導体ヒーターは、冷却および加熱機能を実行する半導体コンポーネントと端子で構成されています。 このシステムでは、熱電対が冷却と加熱の基本コンポーネントです。 その構造を図2に示します。2つの半導体素子を接続して熱電対を形成し、直流電流を流すと界面に熱と温度差が発生して車室内を加熱します。 半導体暖房の主な利点は、車室内を素早く暖めることができることです。 主な欠点は、半導体加熱が大量の電力を消費することです。 燃費を追求する新エネルギー車にとって、その欠点は致命的だ。 このため、新エネルギー車の空調省エネの要求に応えることができない。 また、半導体の加熱方法を研究し、効率的かつ省エネルギーな半導体加熱方法を設計することも一層必要である。
図2
1 - 電気絶縁層。 2 - 冷却される物体。 3 - 金属シート。 4 - N型半導体。5 - 金属シート。 6 - 加熱された物体。 7 - 電気絶縁層。 8 - P型半導体
(2) 正温度係数 (PTC) 空気加熱: PTC の主なコンポーネントはサーミスタであり、電熱線によって加熱され、電気エネルギーを熱エネルギーに直接変換するデバイスです。 PTC エア ヒーティング システムは、従来の燃料車両の暖気コアを PTC エア ヒーターに変えます。 ファンを駆動して外気をPTCヒーターで温め、その暖められた空気を車室内に送り込んで車室内を暖房します。 電気を直接消費するため、ヒーターをオンにすると、新エネルギー車のエネルギー消費量も比較的多くなります。
(3) PTC クーラントヒーター：PTC クーラントヒーターと PTC エアヒーターはどちらも電力を消費して発熱しますが、給湯システムではまず PTC を使用してクーラントを加熱します。 冷却水が一定の温度に加熱された後、冷却水がポンプで注入され、ヒーターコアが周囲の空気と熱交換し、ファンがその暖められた空気を車室内に送り込み、車室内を暖房します。 冷却水は PTC を通して加熱され、前後に循環します。 この加熱システムは、PTC 空冷よりも信頼性が高く、安全です。
(4) ヒートポンプ空調システム: ヒートポンプ空調システムの原理は従来の自動車空調システムと同じですが、ヒートポンプ空調システムは車室内の冷暖房の変換を実現できます。 四方切換弁を使用してシステム内の冷媒の流れの方向を変更し、冷却を実現します。 熱交換のプロセス。 ヒートポンプエアコンは直接電力を消費して熱を発生させないため、PTCヒーターに比べて省エネです。 現在、ヒートポンプエアコンは一部の車両に量産されています。
