گرمایش کابین در خودرو برقی؛ بخاری برقی یا پمپ حرارتی؟

گرمایش کابین در خودرو برقی؛ بخاری برقی یا پمپ حرارتی؟ این موضوع یکی از داغ‌ترین بحث‌ها در صنعت خودروهای برقی است. در خودروهای بنزینی یا دیزلی، گرمایش کابین به‌سادگی با استفاده از گرمای حاصل از موتور احتراق داخلی انجام می‌شود، اما خودروهای برقی فاقد این منبع گرمایی هستند. در نتیجه، برای ایجاد دمای مناسب در کابین باید از سیستم‌های اختصاصی مانند بخاری برقی یا پمپ حرارتی استفاده شود.

مسئله مهم این است که تأمین گرمایش در خودروهای برقی مستقیماً بر راندمان باتری و پیمایش تأثیر می‌گذارد. به همین دلیل انتخاب فناوری مناسب برای گرمایش، اهمیت زیادی دارد. در این مقاله، به بررسی کامل دو روش اصلی یعنی بخاری برقی و پمپ حرارتی می‌پردازیم، تفاوت‌های آن‌ها را تحلیل می‌کنیم و می‌بینیم کدام گزینه برای شرایط مختلف مناسب‌تر است.

ضمن اینکه در بخش ‌آموزش برق خودرو به توضیح مدارها، قطعات گرمایشی و نحوه اتصال آن‌ها هم خواهیم پرداخت تا درک فنی موضوع برای علاقه‌مندان به برق خودرو کامل‌تر شود.

بخاری برقی در خودروهای برقی؛ سادگی و محدودیت‌ها

بخاری برقی یکی از اولین و ساده‌ترین روش‌ها برای تأمین گرمایش کابین در خودرو برقی است.

• در این سیستم، انرژی الکتریکی مستقیماً از باتری گرفته شده و توسط المنت‌های مقاومتی به گرما تبدیل می‌شود.
• این روش از نظر طراحی بسیار ساده است و هزینه ساخت و نگهداری کمتری دارد. اما مشکل اصلی بخاری برقی، مصرف بالای انرژی است.
• به‌طور متوسط، بخاری برقی در خودروهای برقی می‌تواند بین ۲ تا ۵ کیلووات برق مصرف کند. این میزان مصرف باعث کاهش چشمگیر برد خودرو در فصل زمستان می‌شود.

به‌عنوان مثال، خودرویی که در شرایط عادی ۳۰۰ کیلومتر پیمایش دارد، با استفاده مداوم از بخاری برقی ممکن است تنها ۲۲۰ تا ۲۴۰ کیلومتر مسافت طی کند. علاوه بر این، بخاری برقی معمولاً دمای کابین را به‌صورت یکنواخت تنظیم نمی‌کند و ممکن است در شرایط آب‌وهوایی بسیار سرد پاسخگوی نیاز سرنشینان نباشد. با این حال، به دلیل هزینه کمتر، هنوز در برخی مدل‌های اقتصادی از این سیستم استفاده می‌شود.

با آموزش دوره باتری سازی آموزشگاه دارلفنون یک مهارت پولساز یاد بگیرید.

پمپ حرارتی؛ فناوری کارآمد برای گرمایش کابین

در مقابل بخاری برقی، پمپ حرارتی یک فناوری پیشرفته‌تر و بهینه‌تر برای گرمایش کابین در خودروهای برقی است. مزیت اصلی پمپ حرارتی، مصرف بسیار کمتر انرژی در مقایسه با بخاری برقی است. در شرایط دمای متوسط، پمپ حرارتی می‌تواند با مصرف تنها ۱ تا ۲ کیلووات برق، همان سطح گرمایش بخاری برقی را تأمین کند. این موضوع .باعث می‌شود که برد خودرو در زمستان کمتر تحت تأثیر قرار گیرد

به‌عنوان مثال، خودرویی با برد ۳۰۰ کیلومتر، هنگام استفاده از پمپ حرارتی تنها حدود ۱۰ تا ۱۵ درصد افت پیمایش خواهد داشت. البته پمپ حرارتی محدودیت‌هایی نیز دارد؛ در دماهای بسیار پایین (مثلاً زیر منفی ۱۵ درجه)، کارایی آن کاهش می‌یابد و ممکن است نیاز به بخاری کمکی وجود داشته باشد.

با این وجود، بیشتر خودروسازان بزرگ جهان مانند تسلا، هیوندای و تویوتا به سمت استفاده از پمپ حرارتی حرکت کرده‌اند تا ضمن افزایش بهره‌وری انرژی، تجربه رانندگی راحت‌تری برای کاربران فراهم کنند. پایین (مثلاً زیر منفی ۱۵ درجه)، کارایی آن کاهش می‌یابد و ممکن است نیاز به بخاری کمکی وجود داشته باشد. با این وجود، بیشتر خودروسازان بزرگ جهان مانند تسلا، هیوندای و تویوتا به سمت استفاده از پمپ حرارتی حرکت کرده‌اند.

آموزش برق خودرو و درک سیستم‌های گرمایشی برقی

یکی از موضوعات مهم برای تعمیرکاران و هنرجویان حوزه خودروهای برقی، درک تفاوت‌های سیستم‌های گرمایشی است. آموزش برق خودرو نقش کلیدی در یادگیری نحوه کار با بخاری برقی و پمپ حرارتی دارد. در دوره‌های تخصصی آموزشگاه فنی حرفه‌ای دارالفنون، هنرجویان با ساختار داخلی این سیستم‌ها، نحوه عملکرد مدارهای قدرت و روش‌های عیب‌یابی آشنا می‌شوند.

در این میان، ایسیو (ECU) نقش مهمی در کنترل دقیق عملکرد بخاری برقی و پمپ حرارتی دارد. به همین دلیل، گذراندن دوره‌های آموزش تعمیر ایسیو خودرو برای درک ارتباط بین مدارهای الکترونیکی و سیستم‌های گرمایشی بسیار ضروری است. هنرجویان در این دوره‌ها یاد می‌گیرند که چگونه داده‌های سنسورها، فرمان‌های کنترلی و خطاهای سیستم گرمایشی را از طریق ایسیو تحلیل کنند.

به‌طور مثال، بررسی مصرف انرژی بخاری برقی و تست عملکرد کمپرسور پمپ حرارتی از جمله مباحثی است که در این دوره‌ها آموزش داده می‌شود. همچنین هنرجویان می‌آموزند که چگونه مشکلاتی مانند افت راندمان در دمای پایین یا کاهش بازده باتری را با استفاده از سیستم‌های بهینه‌سازی مدیریت کنند. با توجه به رشد روزافزون خودروهای برقی در ایران و جهان، این آموزش‌ها می‌تواند فرصت‌های شغلی جدیدی را برای علاقه‌مندان ایجاد کند.

جدول مقایسه‌ای بخاری برقی و پمپ حرارتی

این جدول نشان می‌دهد که پمپ حرارتی به‌طور کلی انتخاب بهتری برای خودروهای برقی است، اما هزینه ساخت و پیچیدگی بیشتری دارد. در مقابل، بخاری برقی به دلیل سادگی همچنان در خودروهای اقتصادی مورد استفاده قرار می‌گیرد.

مقایسه عملکرد گرمایش خودروهای برقی با خودروهای بنزینی در فصل سرما

در خودروهای بنزینی، گرمایش کابین تقریباً بدون هزینه اضافه انجام می‌شود. زیرا موتور احتراقی در هنگام کار، گرمای زیادی تولید می‌کند و بخشی از این گرما از طریق رادیاتور به کابین هدایت می‌شود.

اما در خودروهای برقی، خبری از موتور داغ و گازهای خروجی نیست؛ بنابراین سیستم گرمایشی باید کاملاً مستقل و الکتریکی باشد.
در نتیجه، وقتی راننده بخاری خودرو برقی را روشن می‌کند، باتری باید علاوه بر حرکت خودرو، انرژی مورد نیاز برای گرم کردن هوا را نیز تأمین کند. این تفاوت اساسی باعث می‌شود در هوای سرد، خودروهای برقی نسبت به خودروهای بنزینی برد کمتری داشته باشند.
از سوی دیگر، خودروهای برقی مزایایی هم دارند. سیستم گرمایشی در آنها سریع‌تر عمل می‌کند، چون نیازی به گرم شدن موتور نیست. راننده تنها با فشردن یک دکمه می‌تواند در چند ثانیه شاهد گرم شدن کابین باشد.

علاوه بر این، گرمایش در خودروهای برقی بسیار بی‌صدا و بدون آلودگی است، چون هیچ احتراقی در کار نیست.
در خودروهای لوکس و نسل‌های جدیدتر، فناوری پمپ حرارتی و سیستم تهویه مطبوع خودرو باعث شده اختلاف بین گرمایش خودروهای بنزینی و برقی تا حد زیادی کاهش یابد.

در آینده نزدیک، با بهبود راندمان باتری‌ها و سیستم‌های گرمایشی، پیش‌بینی می‌شود خودروهای برقی بتوانند حتی در سرمای شدید هم عملکردی پایدار، کم‌مصرف و راحت ارائه دهن

تأثیر سیستم گرمایش بر مصرف باتری و برد خودروهای برقی

یکی از چالش‌های اصلی خودروهای برقی در فصول سرد، افزایش مصرف باتری در زمان استفاده از بخاری یا سیستم‌های گرمایشی است. در خودروهای برقی، برخلاف خودروهای بنزینی، گرما به‌صورت طبیعی از موتور تولید نمی‌شود؛ بنابراین برای گرم کردن کابین باید از انرژی ذخیره‌شده در باتری استفاده شود. این مسئله باعث می‌شود در روزهای سرد سال، برد خودرو تا ۲۰ تا ۴۰ درصد کاهش یابد.

بخاری‌های برقی ساده‌ترین راه برای تأمین گرما هستند اما بیشترین مصرف انرژی را هم دارند. چون مقاومت‌های الکتریکی موجود در بخاری، مستقیماً برق باتری را به گرما تبدیل می‌کنند. در مقابل، خودروهایی که به پمپ حرارتی مجهز هستند، عملکرد بسیار بهینه‌تری دارند و تا حدود ۵۰٪ مصرف انرژی کمتر را تجربه می‌کنند.

یکی از راهکارهای مؤثر برای کاهش مصرف باتری، پیش‌گرمایش خودرو قبل از رانندگی است. اگر خودرو به شارژر متصل باشد، می‌توان با استفاده از انرژی برق شهری، کابین را گرم کرد تا در زمان حرکت، نیاز به مصرف زیاد از باتری نباشد. همچنین، صندلی‌ها و فرمان‌های گرم‌کننده نیز گزینه‌های مؤثر و کم‌مصرفی هستند، چون گرما را مستقیماً به بدن راننده و سرنشین منتقل می‌کنند.

در مجموع، انتخاب نوع سیستم گرمایشی و نحوه استفاده از آن، تأثیر مستقیم بر برد و عملکرد خودرو برقی دارد. رانندگانی که از پمپ حرارتی استفاده می‌کنند و پیش‌گرمایش را در برنامه روزانه خود قرار می‌دهند، می‌توانند در فصل زمستان حدود ۱۵ تا ۲۵ درصد برد بیشتری نسبت به کاربران بخاری‌های معمولی تجربه کنند.

برای آشنایی بیشتر با عملکرد و بررسی انواع رله‌ها و فیوزهای خودرو کلیک کنید.

سؤالات متداول درباره گرمایش کابین در خودرو برقی

۱. بخاری برقی در خودرو برقی چه مزایایی دارد؟
سادگی طراحی، هزینه کمتر و تعمیر آسان از مزایای اصلی بخاری برقی است.

۲. پمپ حرارتی چه تفاوتی با بخاری برقی دارد؟
پمپ حرارتی با مصرف کمتر انرژی، گرمایش بیشتری ایجاد می‌کند و تأثیر کمتری بر برد خودرو دارد.

۳. آیا پمپ حرارتی در همه شرایط آب‌وهوایی کارآمد است؟
خیر. در دماهای بسیار پایین، کارایی آن کاهش می‌یابد و نیاز به بخاری کمکی وجود دارد.

۴. کدام گزینه برای خودروهای برقی مناسب‌تر است؟
برای خودروهای اقتصادی، بخاری برقی گزینه‌ای مقرون‌به‌صرفه است. اما برای خودروهای مدرن و پیشرفته، پمپ حرارتی بهترین انتخاب محسوب می‌شود.

جمع‌بندی: انتخاب بهترین سیستم برای گرمایش کابین در خودرو برقی

گرمایش کابین در خودرو برقی؛ بخاری برقی یا پمپ حرارتی؟ پاسخ این پرسش بستگی به نیاز راننده، شرایط آب‌وهوایی و نوع خودرو دارد. بخاری برقی اگرچه ساده و ارزان است، اما مصرف انرژی بالایی دارد و باعث افت شدید پیمایش خودرو می‌شود. در مقابل، پمپ حرارتی با مصرف کمتر انرژی و راندمان بالاتر، انتخابی هوشمندانه‌تر برای خودروهای پیشرفته است. با این حال، هزینه ساخت و تعمیر آن بالاتر است.

رانندگان باید با توجه به شرایط استفاده، یکی از این دو سیستم را انتخاب کنند. آموزشگاه دارالفنون با دوره‌های تخصصی آموزش فنی وحرفه ای برق خودرو، به علاقه‌مندان کمک می‌کند تا با شناخت دقیق این سیستم‌ها، بهترین راهکارها را برای نگهداری و تعمیر خودروهای برقی بیاموزند. در نهایت، توجه به راندمان گرمایش و تأثیر آن بر باتری، کلید انتخاب سیستم گرمایشی مناسب در خودروهای برقی است.