1. ภาพรวมของการจัดการความร้อนในห้องนักบิน (ระบบปรับอากาศในรถยนต์)
ระบบปรับอากาศเป็นกุญแจสำคัญในการจัดการความร้อนภายในรถยนต์ ทั้งคนขับและผู้โดยสารต่างต้องการความสะดวกสบายภายในรถ หน้าที่สำคัญของเครื่องปรับอากาศรถยนต์คือการทำให้ห้องโดยสารมีความสะดวกสบายในการขับขี่โดยการปรับอุณหภูมิ ความชื้น และความเร็วลมภายในห้องโดยสารและสภาพแวดล้อมการขับขี่ หลักการทำงานของเครื่องปรับอากาศรถยนต์ทั่วไปคือการทำความเย็นหรือทำความร้อนอุณหภูมิภายในรถผ่านหลักการทางเทอร์โมฟิสิกส์ของการดูดซับความร้อนจากการระเหยและการปล่อยความร้อนจากการควบแน่น เมื่ออุณหภูมิภายนอกต่ำ อากาศร้อนจะถูกส่งเข้าไปในห้องโดยสารเพื่อให้คนขับและผู้โดยสารไม่รู้สึกหนาว เมื่ออุณหภูมิภายนอกสูง อากาศอุณหภูมิต่ำจะถูกส่งเข้าไปในห้องโดยสารเพื่อให้คนขับและผู้โดยสารรู้สึกเย็นสบาย ดังนั้น เครื่องปรับอากาศรถยนต์จึงมีบทบาทสำคัญมากในการปรับอากาศภายในรถและความสะดวกสบายของผู้โดยสาร
1.1 ระบบปรับอากาศและหลักการทำงานของรถยนต์พลังงานใหม่
เนื่องจากระบบขับเคลื่อนของรถยนต์พลังงานใหม่และรถยนต์เชื้อเพลิงแบบดั้งเดิมแตกต่างกัน คอมเพรสเซอร์แอร์ของรถยนต์เชื้อเพลิงจึงขับเคลื่อนด้วยเครื่องยนต์ ในขณะที่คอมเพรสเซอร์แอร์ของรถยนต์พลังงานใหม่ขับเคลื่อนด้วยมอเตอร์ไฟฟ้า ดังนั้นคอมเพรสเซอร์แอร์ในรถยนต์พลังงานใหม่จึงไม่สามารถใช้เครื่องยนต์ในการขับเคลื่อนได้ แต่ใช้คอมเพรสเซอร์ไฟฟ้าในการอัดสารทำความเย็น หลักการพื้นฐานของรถยนต์พลังงานใหม่นั้นเหมือนกับรถยนต์เชื้อเพลิงแบบดั้งเดิม คือใช้การควบแน่นเพื่อระบายความร้อนและระเหยเพื่อดูดซับความร้อนเพื่อทำความเย็นภายในห้องโดยสาร ความแตกต่างเพียงอย่างเดียวคือคอมเพรสเซอร์เปลี่ยนเป็นคอมเพรสเซอร์ไฟฟ้า ปัจจุบันส่วนใหญ่ใช้คอมเพรสเซอร์แบบสกรอลในการอัดสารทำความเย็น
1) ระบบทำความร้อนแบบเซมิคอนดักเตอร์: ระบบทำความร้อนแบบเซมิคอนดักเตอร์ใช้สำหรับการทำความเย็นและความร้อนโดยใช้ส่วนประกอบและขั้วต่อเซมิคอนดักเตอร์ ในระบบนี้ เทอร์โมคัปเปิลเป็นส่วนประกอบพื้นฐานสำหรับการทำความเย็นและความร้อน โดยการเชื่อมต่ออุปกรณ์เซมิคอนดักเตอร์สองตัวเข้าด้วยกันเพื่อสร้างเทอร์โมคัปเปิล และหลังจากจ่ายกระแสตรงแล้ว ความร้อนและความแตกต่างของอุณหภูมิจะเกิดขึ้นที่จุดเชื่อมต่อเพื่อทำความร้อนภายในห้องโดยสาร ข้อดีหลักของการทำความร้อนแบบเซมิคอนดักเตอร์คือสามารถทำความร้อนภายในห้องโดยสารได้อย่างรวดเร็ว ข้อเสียหลักคือการทำความร้อนแบบเซมิคอนดักเตอร์ใช้ไฟฟ้ามาก สำหรับรถยนต์พลังงานใหม่ที่ต้องการระยะทางการวิ่งที่ไกล ข้อเสียนี้ถือเป็นเรื่องร้ายแรง ดังนั้นจึงไม่สามารถตอบสนองความต้องการด้านการประหยัดพลังงานของเครื่องปรับอากาศสำหรับรถยนต์พลังงานใหม่ได้ จึงมีความจำเป็นอย่างยิ่งที่จะต้องมีการวิจัยเกี่ยวกับวิธีการทำความร้อนแบบเซมิคอนดักเตอร์และออกแบบวิธีการทำความร้อนแบบเซมิคอนดักเตอร์ที่มีประสิทธิภาพและประหยัดพลังงานต่อไป
2) สัมประสิทธิ์อุณหภูมิบวกเครื่องทำความร้อนอากาศ (PTC)ส่วนประกอบหลักของ PTC คือเทอร์มิสเตอร์ ซึ่งได้รับความร้อนจากลวดความร้อนไฟฟ้า และเป็นอุปกรณ์ที่แปลงพลังงานไฟฟ้าเป็นพลังงานความร้อนโดยตรง ระบบทำความร้อนด้วยอากาศ PTC คือการเปลี่ยนแกนอากาศร้อนของรถยนต์ที่ใช้เชื้อเพลิงแบบดั้งเดิมให้เป็นเครื่องทำความร้อนด้วยอากาศ PTC โดยใช้พัดลมเป่าอากาศภายนอกให้ร้อนผ่านเครื่องทำความร้อน PTC และส่งอากาศร้อนเข้าไปในห้องโดยสารเพื่อทำความร้อนภายในห้องโดยสาร ระบบนี้ใช้ไฟฟ้าโดยตรง ดังนั้นการใช้พลังงานของรถยนต์พลังงานใหม่จึงค่อนข้างสูงเมื่อเปิดเครื่องทำความร้อน
3) ระบบทำน้ำร้อน PTC:เครื่องทำความร้อนสารหล่อเย็น PTCเช่นเดียวกับระบบทำความร้อนด้วยอากาศแบบ PTC ระบบทำความร้อนด้วยสารหล่อเย็นจะสร้างความร้อนโดยการใช้ไฟฟ้า แต่ระบบทำความร้อนด้วยสารหล่อเย็นจะให้ความร้อนแก่สารหล่อเย็นด้วย PTC ก่อน จนถึงอุณหภูมิที่กำหนด แล้วจึงปั๊มสารหล่อเย็นเข้าไปในแกนอากาศอุ่น เพื่อแลกเปลี่ยนความร้อนกับอากาศโดยรอบ และพัดลมจะส่งอากาศร้อนเข้าไปในห้องโดยสารเพื่อทำความร้อน จากนั้นน้ำหล่อเย็นจะถูกให้ความร้อนด้วย PTC และไหลเวียนกลับ ระบบทำความร้อนนี้มีความน่าเชื่อถือและปลอดภัยกว่าระบบทำความเย็นด้วยอากาศแบบ PTC
4) ระบบปรับอากาศแบบปั๊มความร้อน: หลักการทำงานของระบบปรับอากาศแบบปั๊มความร้อนนั้นเหมือนกับระบบปรับอากาศรถยนต์แบบดั้งเดิม แต่ระบบปรับอากาศแบบปั๊มความร้อนสามารถเปลี่ยนอุณหภูมิภายในห้องโดยสารให้ร้อนหรือเย็นได้
2. ภาพรวมของการจัดการความร้อนในระบบไฟฟ้า
เดอะบีเอ็มเอสการจัดการความร้อนของระบบกำลังรถยนต์แบ่งออกเป็น การจัดการความร้อนของระบบกำลังรถยนต์ที่ใช้เชื้อเพลิงแบบดั้งเดิม และการจัดการความร้อนของระบบกำลังรถยนต์พลังงานใหม่ ปัจจุบัน การจัดการความร้อนของระบบกำลังรถยนต์ที่ใช้เชื้อเพลิงแบบดั้งเดิมนั้นมีความก้าวหน้ามากแล้ว รถยนต์ที่ใช้เชื้อเพลิงแบบดั้งเดิมขับเคลื่อนด้วยเครื่องยนต์ ดังนั้น การจัดการความร้อนของเครื่องยนต์จึงเป็นจุดสนใจของการจัดการความร้อนในรถยนต์แบบดั้งเดิม การจัดการความร้อนของเครื่องยนต์ส่วนใหญ่รวมถึงระบบระบายความร้อนของเครื่องยนต์ ความร้อนมากกว่า 30% ในระบบรถยนต์จำเป็นต้องระบายออกทางวงจรระบายความร้อนของเครื่องยนต์เพื่อป้องกันไม่ให้เครื่องยนต์ร้อนเกินไปภายใต้สภาวะการทำงานหนัก น้ำหล่อเย็นของเครื่องยนต์ถูกนำไปใช้ในการให้ความร้อนแก่ห้องโดยสาร
ระบบขับเคลื่อนของรถยนต์ที่ใช้เชื้อเพลิงแบบดั้งเดิมประกอบด้วยเครื่องยนต์และระบบส่งกำลัง ในขณะที่รถยนต์พลังงานใหม่ประกอบด้วยแบตเตอรี่ มอเตอร์ และระบบควบคุมอิเล็กทรอนิกส์ วิธีการจัดการความร้อนของทั้งสองประเภทจึงมีการเปลี่ยนแปลงอย่างมาก แบตเตอรี่ของรถยนต์พลังงานใหม่มีช่วงอุณหภูมิการทำงานปกติอยู่ที่ 25-40 องศาเซลเซียส ดังนั้น การจัดการความร้อนของแบตเตอรี่จึงต้องทั้งรักษาอุณหภูมิให้เหมาะสมและระบายความร้อนออกไป ในขณะเดียวกัน อุณหภูมิของมอเตอร์ก็ไม่ควรสูงเกินไป หากอุณหภูมิของมอเตอร์สูงเกินไป จะส่งผลต่ออายุการใช้งานของมอเตอร์ ดังนั้น มอเตอร์จึงจำเป็นต้องมีมาตรการระบายความร้อนที่เหมาะสมในระหว่างการใช้งานด้วย
วันที่เผยแพร่: 9 สิงหาคม 2567
