Phương thức hoạt động của điều hòa nóng trên xe điện

Theo LifeWire, hệ thống điều hòa trên ô tô trang bị động cơ đốt trong chỉ có chức năng duy nhất là làm mát không khí. Khi người điều khiển phương tiện bật chế độ ấm, cabin trong ô tô sẽ được làm nóng từ nguồn nhiệt khác. Theo đó, nước làm mát sau khi rời động cơ với nhiệt độ khoảng 80-100^oC sẽ được dẫn vào dàn tản nhiệt (két sưởi). Tại đây, quạt gió sẽ thổi thẳng vào két để đẩy khí nóng vào cabin. Như vậy, hệ thống sưởi của ô tô chạy xăng/dầu phụ thuộc vào điều kiện vận hành của động cơ. Điều đó cũng có nghĩa khi ô tô mới nổ máy, động cơ chưa nóng, hệ thống sưởi cabin chưa mang lại hiệu quả tức thì.

Trong khi đó, xe thuần điện không áp dụng phương pháp này vì môtơ điện không sinh nhiệt cao như động cơ đốt trong. Do đó, hệ thống sưởi ấm sẽ hoạt động theo nguyên lý khác và có sự khác nhua giữa các xe điện. Dù vậy, về cơ bản, xe điện sẽ dùng năng lượng từ pin để tạo không khí nóng trước khi đưa vào cabin theo dạng sưởi bằng điện trở và bơm nhiệt.

Sưởi bằng điện trở/Resistive Heaters

Đây là hệ thống sưởi đơn giản nhất mà các xe điện thời kỳ đầu thường áp dụng. Theo đó, một điện trở sẽ được đốt nóng bằng nguồn từ pin, sau đó thổi khí nóng vào cabin. Điện trở này thường dùng gốm do rất nhanh nóng, lại không bị oxy hóa ở nhiệt độ cao. Hệ thống này tương tự như máy sấy tóc.

Ưu điểm là tác dụng rất nhanh, thiết kế đơn giản, chi phí sản xuất thấp, dễ bảo trì. Nhược điểm lớn nhất là tiêu hao điện năng. Vì vậy, ở các quốc gia xứ lạnh, phạm vi di chuyển của xe điện thường ít hơn thông số mà nhà sản xuất công bố do một phần năng lượng đã phải dùng cho sưởi ấm, làn tan tuyết trên xe.

Bơm nhiệt (Heat Pump)

Do đó, hiện nay, hệ thống sưởi phổ biến trên xe điện hoạt động bằng bơm nhiệt. Theo đó, máy bơm nhiệt có cấu tạo tương tự máy lạnh, song hoạt động theo hướng ngược lại. Không khí bên ngoài sẽ truyền năng lượng khiến môi chất sôi, chuyển thành khí, đi qua máy nén. Máy nén tăng áp suất làm tăng nhiệt độ của môi chất, dẫn vào dàn ngưng tụ. Ở đây, khí nóng sẽ được quạt thổi từ dàn ngưng tụ vào cabin. Ở giai đoạn này, chất làm lạnh ở dạng khí nguội lại, trở thành dạng lỏng và truyền về dàn bay hơi.

Nguồn: Huyndai và Kia

Ở hệ thống sưởi bơm nhiệt, pin sẽ cung cấp điện năng cho máy nén và các bộ phận khác có liên quan. Trên ô tô điện hiện đại, hệ thống bơm nhiệt này thường kết hợp để thực hiện nhiệm vụ làm mát hoặc sưởi pin tùy vào nhiệt độ thực tế. Pin hoạt động ổn định nhất ở hơn 20 độ C. Do đó, pin cần làm lạnh vào ngày nóng và sưởi vào ngày lạnh để nhanh đạt nhiệt độ ổn định.

Ưu điểm của hệ thống này là hiệu suất cao hơn, tiết kiệm điện năng. Nhờ đó, chủ xe không phải hy sinh quãng đường di chuyển của phương tiện. Tuy vậy, thiết kế, cấu tạo lại phức tạp, cồng kềnh, nên chi phí cũng đắt hơn.

Theo nghiên cứu của Cơ quan An toàn Giao thông Cao tốc Quốc gia Hoa Kỳ (NHTSA), phạm vi hoạt động sau mỗi lần sạc đầy của xe điện trang bị sưởi bơm nhiệt cao hơn khoảng 30% so với xe điện không có bộ sưởi này, khi hoạt động ở môi trường lạnh.