Durante la guida in inverno, l'esperienza calda in macchina nasconde una serie di sofisticati sistemi di ingegneria. Questo articolo analizzerà profondamente i principi di lavoro dei sistemi di riscaldamento dei tradizionali veicoli a combustibile e veicoli elettrici e rivelerà la logica scientifica e l'innovazione tecnologica dietro la fonte di calore.
1. "Economia del calore dei rifiuti" dei motori a combustione interna: analisi dei tradizionali sistemi di aria calda
Quando il motore viene avviato, il liquido di raffreddamento circola nell'intervallo ad alta temperatura di 88-105 ℃ e il 30% -40% del calore che trasporta verrebbero scaricati nell'atmosfera attraverso il radiatore. Gli ingegneri automobilistici hanno utilizzato abilmente questa risorsa di calore dei rifiuti e hanno installato un dispositivo di scambio di calore in miniatura dietro il cruscotto: il Riscaldatore di auto nucleo.
Questo componente, che consiste in pinne a nido d'ape in alluminio e tubi di rame, controlla il flusso del refrigerante attraverso una valvola a tre vie. Quando il conducente avvia il riscaldatore:
Il refrigerante scorre attraverso la superficie del nucleo del riscaldatore
Il soffiatore soffia aria fredda sul nucleo ad alta temperatura
L'aria è riscaldata di 15-25 ℃ attraverso la conduzione del calore
L'ammortizzatore di miscelazione regola il rapporto tra circolazione interna ed esterna. L'intero processo impiega solo 3-5 minuti alla produzione di aria calda stabile e il consumo di energia proviene solo dal motore del soffiatore (circa 150-300 W), che è un modello di recupero del calore.
2. La rivoluzione del riscaldamento nell'era elettrica: dalle sfide del consumo di energia all'innovazione tecnologica
Il sistema di riscaldamento dei veicoli elettrici deve affrontare gravi sfide a causa della mancanza di calore dei rifiuti del motore. Le soluzioni tradizionali presentano tre principali percorsi tecnici:
Riscaldatore di resistenza PTC: si riscalda attraverso elementi in ceramica, si riscalda rapidamente ma consuma molta potenza (potenza da 5 kW), il che può ridurre la durata della batteria del 20%-30%
Sistema della pompa di calore: utilizzando il principio del ciclo Carnot inverso, il rapporto di efficienza energetica (COP) raggiunge il 2-3, che è il 60% in più efficiente dal punto di vista energetico rispetto al riscaldamento della resistenza
Recupero di calore dei rifiuti della batteria: il brevetto di Tesla mostra che il calore dei rifiuti può essere recuperato tramite controller del motore e refrigeranti della batteria
Il sistema di pompe di calore CO₂ recentemente sviluppato da CATL può ancora mantenere un poliziotto di oltre 2,0 a -30 ℃ e con la tecnologia di controllo della temperatura di zonizzazione intelligente, sta riscrivendo le regole della durata della batteria invernale dei veicoli elettrici.
L'evoluzione del sistema di riscaldamento automobilistico è essenzialmente una ricerca incessante dell'efficienza energetica. La saggezza dei veicoli tradizionali per ottenere un tasso di conversione del calore dei rifiuti dell'85%e l'innovazione dei sistemi di pompe di calore per veicoli elettrici che sfondano i limiti fisici, interpretano congiuntamente la filosofia principale dell'ingegneria automobilistica "per ottenere benefici da ogni joule di energia". Con la svolta di batterie a stato solido e materiali superconduttori, il futuro sistema di gestione termica a bordo può ridefinire il contratto energetico tra umani e macchine.
