전기 자동차 에어컨 시스템의 구조, 회로, 전자 제어, 제어 시스템 및 작동 원리
1. 신에너지 순수 전기 자동차의 에어컨 시스템 구조 구성
신에너지 순수 전기차의 에어컨 시스템은 기본적으로 기존 내연기관 차량과 동일하며, 컴프레서, 콘덴서, 증발기, 냉각 팬, 블로어, 팽창 밸브 및 고압/저압 배관 등의 부품으로 구성됩니다. 차이점은 신에너지 순수 전기차 에어컨 시스템의 핵심 부품인 컴프레서가 기존 내연기관 차량처럼 동력을 공급받지 못하고 전기차 자체 배터리로만 구동된다는 점입니다. 따라서 컴프레서에 구동 모터를 추가해야 하며, 이 구동 모터와 컴프레서, 그리고 컨트롤러를 결합한 장치를 흔히 '전기 스크롤 컴프레서'라고 부릅니다.
2. 신에너지 순수 전기차 에어컨 시스템의 제어 원리
전체 차량 제어기(∨CU)는 에어컨의 AC 스위치 신호, 에어컨의 압력 스위치 신호, 증발기 온도 신호, 풍속 신호 및 주변 온도 신호를 수집하여 CAN 버스를 통해 제어 신호를 생성하고 에어컨 컨트롤러로 전송합니다. 그러면 에어컨 컨트롤러가 에어컨 컴프레서의 고전압 회로를 온/오프합니다.
3. 신에너지 순수 전기차 에어컨 시스템의 작동 원리
신에너지 전기 에어컨 컴프레서는 신에너지 순수 전기 자동차 에어컨 시스템의 동력원이며, 여기서는 신에너지 에어컨의 냉방과 난방 기능을 분리하여 설명합니다.
(1) 신에너지 순수전기 자동차의 에어컨 시스템의 냉각 작동 원리
에어컨 시스템이 작동하면 전기 에어컨 압축기가 냉매를 냉동 시스템 내에서 정상적으로 순환시킵니다. 전기 에어컨 압축기는 냉매를 지속적으로 압축하여 증발기로 보내고, 냉매는 증발기에서 열을 흡수하여 팽창합니다. 이로 인해 증발기가 냉각되고, 송풍기에서 나오는 바람이 차가운 바람이 됩니다.
(2) 신에너지 순수전기 자동차의 에어컨 시스템 난방 원리
기존 내연기관 차량의 에어컨 난방은 엔진 내부의 고온 냉각수를 이용합니다. 따뜻한 바람 기능을 켜면 엔진 내부의 고온 냉각수가 온풍 탱크를 통과하고, 송풍기에서 나오는 바람 또한 온풍 탱크를 통과하여 에어컨 송풍구에서 따뜻한 바람이 나오게 됩니다. 하지만 전기차는 엔진이 없기 때문에 현재 시판되는 대부분의 신에너지 차량은 히트펌프나 PTC 히터를 이용하여 난방을 하고 있습니다.
(3) 열펌프의 작동 원리는 다음과 같습니다. 위의 과정에서 저비점 액체(예: 에어컨의 프레온)는 스로틀 밸브에 의해 감압된 후 증발하여 낮은 온도(예: 차량 외부)에서 열을 흡수하고, 압축기에 의해 증기를 압축하여 온도를 상승시킨 후, 응축기를 통해 흡수한 열을 방출하고 액화되어 스로틀 밸브로 되돌아갑니다. 이 사이클은 차가운 곳에서 따뜻한(열이 필요한) 곳으로 열을 지속적으로 전달합니다. 열펌프 기술은 1줄의 에너지를 사용하여 1줄 이상(또는 2줄 이상)의 에너지를 차가운 곳에서 따뜻한 곳으로 이동시킬 수 있어 전력 소비를 크게 절감할 수 있습니다.
(4) PTC는 양의 온도 계수(Positive Temperature Coefficient)의 약자로, 일반적으로 양의 온도 계수가 큰 반도체 재료 또는 부품을 의미합니다. 서미스터에 전하가 충전되면 저항이 가열되어 온도가 상승합니다. PTC는 극단적인 경우 100% 에너지 변환만 달성할 수 있습니다. 1줄의 에너지가 최대 1줄의 열을 발생시킵니다. 우리가 일상생활에서 사용하는 전기 다리미와 고데기는 모두 이 원리를 기반으로 합니다. 그러나 PTC 가열의 주요 문제는 전력 소비로, 이는 전기 자동차의 주행 거리에 영향을 미칩니다. 2kW PTC를 예로 들면, 최대 출력으로 1시간 동안 작동하면 2kWh의 전력을 소비합니다. 자동차가 100km를 주행하고 15kWh를 소비한다면, 2kWh만큼 주행 거리가 13km 줄어듭니다. 많은 북부 지역 자동차 소유자들이 전기 자동차의 주행 거리가 너무 많이 줄었다고 불평하는데, 이는 부분적으로 PTC 가열의 전력 소비 때문입니다. 또한 겨울철 추운 날씨에는 배터리 내부 물질의 활성도가 감소하여 방전 효율이 낮아지고 주행 거리가 줄어듭니다.
신에너지 자동차 에어컨에 사용되는 PTC 난방과 히트펌프 난방의 차이점은 PTC 난방은 제조열을 발생시키는 것이고, 히트펌프 난방은 열을 처리하는 것이라는 점입니다.
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