Estrutura, circuito, controle eletrônico, sistema de controle e princípio de funcionamento do sistema de ar condicionado de veículos elétricos.
1. Composição estrutural do sistema de ar condicionado de veículos elétricos de nova energia.
O sistema de ar condicionado de veículos elétricos de nova energia é basicamente o mesmo que o de veículos a combustão tradicionais, consistindo em compressores, condensadores, evaporadores, ventiladores, sopradores, válvulas de expansão e acessórios de tubulação de alta e baixa pressão. A diferença reside no funcionamento dos componentes principais do sistema de ar condicionado de veículos elétricos de nova energia – o compressor, por exemplo – que não possui a fonte de energia de um veículo a combustão tradicional, sendo acionado exclusivamente pela bateria do próprio veículo. Isso exige a adição de um motor de acionamento ao compressor, a combinação do motor de acionamento com o compressor e o controlador, ou seja, o que costumamos chamar de compressor scroll elétrico.
2. Princípio de controle do sistema de ar condicionado de veículos elétricos de nova energia
O controlador do veículo completo (∨CU) coleta o sinal do interruptor do ar condicionado, o sinal do pressostato do ar condicionado, o sinal da temperatura do evaporador, o sinal da velocidade do vento e o sinal da temperatura ambiente, e então forma o sinal de controle através do barramento CAN e o transmite para o controlador do ar condicionado. Em seguida, o controlador do ar condicionado controla o liga/desliga do circuito de alta tensão do compressor do ar condicionado.
3. Princípio de funcionamento do sistema de ar condicionado para veículos elétricos de nova energia
O compressor de ar condicionado elétrico de nova energia é a fonte de energia do sistema de ar condicionado de veículos totalmente elétricos de nova energia. Aqui, separamos a refrigeração do aquecimento no sistema de ar condicionado de nova energia:
(1) O princípio de funcionamento da refrigeração do sistema de ar condicionado de veículos elétricos de nova energia
Quando o sistema de ar condicionado está funcionando, o compressor elétrico faz o fluido refrigerante circular normalmente no sistema de refrigeração. O compressor comprime continuamente o fluido refrigerante e o envia para a caixa do evaporador, onde absorve calor e se expande, resfriando-a e produzindo ar frio.
(2) O princípio de aquecimento do sistema de ar condicionado de veículos elétricos de nova energia
O sistema de aquecimento por ar condicionado de veículos a combustão tradicionais depende do líquido refrigerante em alta temperatura no motor. Após a entrada de ar quente, o líquido refrigerante em alta temperatura circula pelo reservatório de ar quente, e o ar expelido pelo ventilador também passa por esse reservatório, permitindo que o ar quente seja expelido pela saída do ar condicionado. Já nos veículos elétricos, o ar condicionado não possui motor. Atualmente, a maioria dos veículos de nova energia no mercado utiliza bombas de calor ou sistemas de aquecimento PTC para o aquecimento.
(3) O princípio de funcionamento da bomba de calor é o seguinte: no processo acima, o líquido de baixo ponto de ebulição (como o freon no ar condicionado) evapora após a descompressão pela válvula de expansão, absorve calor de uma temperatura mais baixa (como o exterior do carro) e, em seguida, comprime o vapor pelo compressor, fazendo com que a temperatura suba, libera o calor absorvido através do condensador e se liquefaz, retornando então à válvula de expansão. Este ciclo transfere continuamente calor da área mais fria para a área mais quente (onde há necessidade de calor). A tecnologia de bomba de calor pode utilizar 1 joule de energia e transferir mais de 1 joule (ou até 2 joules) de energia de locais mais frios, resultando em economia significativa no consumo de energia.
(4) PTC é a abreviação de Positive Temperature Coefficient (coeficiente de temperatura positivo), que geralmente se refere a materiais ou componentes semicondutores com um grande coeficiente de temperatura positivo. Ao carregar o termistor, a resistência aquece, elevando a temperatura. O PTC, no caso extremo, só consegue atingir 100% de conversão de energia. É necessário 1 joule de energia para produzir, no máximo, 1 joule de calor. O ferro de passar roupa e o modelador de cachos que usamos no nosso dia a dia são todos baseados nesse princípio. No entanto, o principal problema do aquecimento por PTC é o consumo de energia, que afeta a autonomia dos veículos elétricos. Tomando como exemplo um PTC de 2 kW, funcionando em potência máxima durante uma hora, consome 2 kWh de eletricidade. Se um carro percorrer 100 quilômetros e consumir 15 kWh, esses 2 kWh representam uma perda de 13 quilômetros de autonomia. Muitos proprietários de carros elétricos reclamam que a autonomia dos veículos diminuiu muito, em parte devido ao consumo de energia do aquecimento por PTC. Além disso, no clima frio do inverno, a atividade do material na bateria diminui, a eficiência de descarga não é alta e a autonomia é reduzida.
A diferença entre o aquecimento por PTC e o aquecimento por bomba de calor para o ar condicionado de veículos de novas energias é a seguinte: o aquecimento por PTC gera calor durante o processo de fabricação, enquanto o aquecimento por bomba de calor gera calor durante o manuseio do material.
