خودروهای برقی پیشرفته، از بخاری هیت پمپ (Heat Pump) بهعنوان جایگزین کارآمد بخاریهای المنتی سنتی استفاده میکنند. این سیستم با راندمان بالا گرما را از هوای بیرون جذب میکند و مصرف باتری برای گرمایش کابین را تا ۵۰ درصد کاهش میدهد. هیت پمپ در زمستان برد خودرو را حفظ میکند و یکی از مهمترین فناوریها برای مقابله با کاهش برد در سرما است.
فهرست مطالب
به گزارش پایگاه خبری اسب بخار، خودروهای برقی در فصل زمستان با چالش کاهش برد مواجه هستند؛ زیرا گرمایش کابین انرژی زیادی از باتری میگیرد. بخاریهای المنتی سنتی (PTC) مستقیماً انرژی الکتریکی را به گرما تبدیل میکنند و راندمان آنها حدود ۱۰۰ درصد است، اما هیت پمپ رویکرد متفاوتی دارد و با جذب گرما از محیط بیرون، انرژی کمتری مصرف میکند. این سیستم در خودروهایی مثل تسلا مدل Y، پورشه تایکان، هیوندای آیونیک ۵، کیا EV6 و بسیاری مدلهای جدید اروپایی و چینی استفاده میشود و به یکی از استانداردهای خودروهای برقی پیشرفته تبدیل شده است.
نحوه کار هیت پمپ چگونه است؟
هیت پمپ دقیقاً مانند سیستم کولر گازی عمل میکند، اما برعکس. این سیستم از چرخه ترمودینامیکی تبرید استفاده میکند تا گرما را از یک مکان به مکان دیگر منتقل کند. اجزای اصلی آن شامل کمپرسور الکتریکی، اواپراتور (جذب گرما)، کندانسور (آزادسازی گرما)، شیر انبساط و مبرد (گاز خنککننده مثل R-134a یا R-1234yf) است.
در حالت گرمایش، مبرد در اواپراتور که بیرون خودرو قرار دارد، گرما را حتا از هوای سرد محیط (تا دمای -۱۵ درجه سانتیگراد) جذب میکند و تبخیر میشود. کمپرسور الکتریکی مبرد را فشرده میکند و دما و فشار آن را بالا میبرد. مبرد داغ در کندانسور داخل کابین گرما را آزاد و هوا را گرم میکند. سپس مبرد از شیر انبساط عبور میکند، فشارش کاهش مییابد و چرخه تکرار میشود.
کلید کارایی هیت پمپ در ضریب عملکرد (COP) است. COP معمولاً بین ۳ تا ۴ است؛ یعنی به ازای هر ۱ کیلووات انرژی الکتریکی که کمپرسور مصرف میکند، ۳ تا ۴ کیلووات گرما تولید میشود. این در مقایسه با بخاری PTC که COP آن ۱ است، مصرف باتری را بهطور چشمگیری کاهش میدهد.
مزایای فنی هیت پمپ در خودروهای برقی
هیت پمپ مصرف انرژی برای گرمایش را تا ۵۰ درصد کمتر و برد خودرو در زمستان را حفظ میکند. برای مثال، یک خودرو با باتری ۷۰ کیلوواتساعتی که با بخاری PTC در سرما ۳۰ درصد برد از دست میدهد، با هیت پمپ ممکن است فقط ۱۰-۱۵ درصد کاهش برد داشته باشد. این سیستم گرمای اضافی از موتورهای الکتریکی و اینورتر را هم جذب میکند و راندمان کلی را افزایش میدهد. هیت پمپ در دماهای معتدل (بالای -۱۰ درجه) بهترین عملکرد را دارد و خودروهای مجهز به آن در تستهای واقعی زمستانی، برد نزدیک به شرایط تابستانی نشان میدهند.
محدودیتها و چالشهای هیت پمپ
هیت پمپ در دماهای خیلی پایین (زیر -۱۵ تا -۲۰ درجه) کارایی خود را از دست میدهد، زیرا هوای بیرون گرمای کافی ندارد. در این شرایط، خودرو بهطور خودکار به بخاری PTC سوییچ میکند تا گرمایش تضمین شود. این سیستم پیچیدهتر و گرانتر از بخاری PTC است و هزینه تولید را افزایش میدهد، به همین دلیل بیشتر در مدلهای میانرده به بالا دیده میشود. همچنین، هیت پمپ نیاز به عایقبندی بهتر کابین و مدیریت حرارتی پیشرفته دارد تا حداکثر کارایی را داشته باشد.
کاربرد هیت پمپ در خودروهای امروزی
هیت پمپ ابتدا در تسلا مدل Y معرفی شد و حالا در بسیاری خودروهای برقی پیشرفته استاندارد است. پورشه تایکان با هیت پمپ پیشرفته، حتا در سرمای شدید برد خود را حفظ میکند. هیوندای و کیا در سری E-GMP (آیونیک ۵ و EV6) از هیت پمپ با COP بالا استفاده کردهاند. خودروسازان چینی مثل BYD و NIO نیز در مدلهای جدید خود هیت پمپ را اضافه کردهاند تا در بازارهای سردسیر رقابتیتر باشند.
آینده هیت پمپ در خودروهای برقی
با پیشرفت مواد مبرد و کمپرسورهای کارآمدتر، هیت پمپ حتا در دماهای پایینتر عملکرد بهتری خواهد داشت. نسل جدید مبردها مثل R-744 (CO2) که در برخی خودروهای اروپایی تست شده، کارایی را در سرما افزایش میدهد. خودروسازان هدف دارند تا سال ۲۰۳۰، هیت پمپ را در تمام مدلهای برقی استاندارد کنند تا کاهش برد زمستانی به حداقل برسد.
نوشته بخاری هیت پمپ در خودروهای برقی؛ گرمایش کارآمد و مصرف باتری کمتر در زمستان اولین بار در اسب بخار. پدیدار شد.
نظر بدهید