1. Sumber Pembangkitan Panas dan Pentingnya Pembuangan Panas
Sebagai perangkat dengan beban tinggi dan beroperasi sebentar-sebentar, a pompa udara listrik mobil (CEV) menghasilkan panas yang signifikan selama pengoperasian karena komponen intinya. Sumber panas utama meliputi:
Panas Motor: Ketika arus mengalir melalui belitan motor, pemanasan Joule dihasilkan karena adanya hambatan. Ini adalah sumber panas utama.
Gesekan Piston: Gerakan bolak-balik berkecepatan tinggi antara piston dan dinding silinder di dalam silinder menghasilkan panas gesekan.
Panas Kompresi Gas: Menurut prinsip termodinamika, suhu gas meningkat tajam ketika dikompresi. Udara panas dan terkompresi memanaskan silinder dan pipa udara.
Pembuangan panas yang efektif sangat penting untuk memastikan kinerja yang stabil dan memperpanjang umur CEV. Akumulasi panas dapat menyebabkan berkurangnya efisiensi motor, penuaan isolasi koil, dan bahkan memicu penghentian panas berlebih, yang sangat berdampak pada pengalaman pengguna dan keandalan produk.
2. Teknologi Pembuangan Panas Inti
Teknologi pembuangan panas untuk pompa udara CEV terutama berfokus pada perpindahan panas secara efisien dari komponen internal ke lingkungan eksternal.
1. Optimasi Struktural
Silinder Logam dan Kepala Silinder: Silinder dan kepala silinder dibuat dari bahan logam yang sangat konduktif terhadap panas, seperti paduan aluminium atau paduan tembaga. Logam memiliki konduktivitas termal yang jauh lebih tinggi dibandingkan plastik rekayasa, sehingga memungkinkan logam dengan cepat menghilangkan panas yang dihasilkan oleh piston dan kompresi.
Desain Pendingin: Sirip diintegrasikan ke permukaan luar silinder atau area penghasil panas utama pada bodi mesin. Sirip ini secara signifikan meningkatkan efisiensi konveksi panas dengan meningkatkan area kontak dengan udara luar. Jumlah, tinggi, dan jarak sirip dirancang secara cermat untuk mencapai pembuangan panas konveksi yang optimal.
Desain Kembar/Multi-Silinder: Dibandingkan dengan pompa satu silinder, pompa dua silinder mendistribusikan total konsumsi daya pada dua silinder, sehingga mengurangi beban panas seketika pada satu silinder. Selain itu, ruang antara dua silinder memfasilitasi aliran udara dan menyebarkan sumber panas.
2. Sistem Pendingin Udara Aktif
Kipas Pendingin Terintegrasi: Sebagian besar pompa udara listrik kelas menengah hingga atas untuk mobil dilengkapi satu atau lebih kipas berkecepatan tinggi. Kipas ini biasanya ditempatkan di dekat motor atau silinder, secara paksa menarik udara dingin dari luar, meniupkannya ke komponen penghasil panas, dan kemudian membuang udara panas tersebut. Ini adalah metode pendinginan yang paling langsung dan efektif.
Desain Saluran Udara dan Aliran Udara: Saluran udara khusus dipasang di rumah pompa. Insinyur menggunakan simulasi CFD (Computational Fluid Dynamics) untuk mengoptimalkan jalur aliran udara kipas, memastikan aliran yang tepat melintasi belitan motor, bantalan, dan dinding silinder, menghindari zona mati kehilangan panas.
3. Manajemen dan Perlindungan Termal yang Cerdas
Selain pembuangan panas murni secara fisik, pompa udara listrik modern untuk mobil juga mengandalkan teknologi elektronik cerdas untuk manajemen termal.
Termistor/Sensor Suhu: Termistor PTC/NTC atau sensor suhu digital dipasang di lokasi utama pada belitan motor, PCBA, atau silinder. Sensor ini memantau suhu internal pompa udara secara real time.
Perlindungan Overheat: Ketika suhu internal mencapai ambang batas yang telah ditentukan (misalnya, 105°C atau 120°C), chip kontrol cerdas (MCU) segera memutus aliran listrik ke motor, memicu pematian otomatis. Hal ini mencegah kerusakan akibat panas berlebih dan memastikan keamanan pengguna serta daya tahan produk.
Modulasi Lebar Pulsa PWM: Pada beberapa pompa udara motor tanpa sikat berkinerja tinggi, pengontrol secara dinamis menyesuaikan siklus kerja PWM motor berdasarkan umpan balik sensor suhu. Sambil mempertahankan efisiensi inflasi dasar, hal ini secara tepat mengurangi tenaga motor, sehingga menekan akumulasi panas yang cepat dan memperpanjang waktu pengoperasian berkelanjutan.
IV. Optimasi Material dan Antarmuka
Bahan Insulasi Tahan Panas Tinggi: Menggunakan kawat enamel tahan suhu tinggi dan bahan insulasi Kelas H atau Kelas F (ketahanan suhu maksimum 180°C atau 155°C) memastikan motor tidak mengalami kerusakan insulasi atau korsleting di lingkungan bersuhu tinggi, sehingga meningkatkan keandalan pompa udara.
Bahan Antarmuka Termal (TIM): Pelumas termal atau bantalan termal dapat digunakan di antara komponen tertentu (seperti antarmuka antara transistor daya dan unit pendingin pada PCBA) untuk meminimalkan ketahanan termal kontak dan memastikan perpindahan panas yang efisien ke struktur pembuangan panas.
Rumah Polimer: Sekalipun wadah terbuat dari plastik rekayasa, bahan komposit PA atau PC/ABS yang sangat tahan api dengan Tg (suhu transisi kaca) tinggi dipilih untuk memastikan wadah tidak berubah bentuk atau melunak dalam pengoperasian suhu tinggi yang berkepanjangan.
