Решение за отопление за чисто електрически превозни средства
Енергоспестяването и опазването на околната среда са обща тема, застъпвана от света днес, а чисто електрическите превозни средства ще се превърнат в неизбежна тенденция в развитието на автомобилната индустрия в бъдеще. Като удобно транспортно средство комфортът на возене на автомобила също е ключов фактор. Чисто електрическите превозни средства отменят работата на двигателя и не използват отпадъчната топлина на охлаждащата течност на двигателя като източник на топлина. Това е голямо предизвикателство за чисто електрическо отопление на кабината на превозното средство и също така носи възможности за развитие на други методи за отопление. Понастоящем отоплението с гориво, електрическото отопление и отоплението с термопомпа могат да се считат за решаване на проблема с отоплението на кабината на чисто електрически превозни средства.
Повечето методи за електрическо отопление използват PTC отопление. PTC е съкращението на PositiveTemperature Coefficient, което означава положителен температурен коефициент и обикновено се отнася до полупроводникови материали или компоненти с голям положителен температурен коефициент. Обикновено PTC, за който говорим, се отнася до термистор с положителен температурен коефициент или за кратко PTC термистор. PTC термисторът е типичен температурно-чувствителен полупроводников резистор. Когато превиши определена температура (температура на Кюри), нейната стойност на съпротивление се увеличава рязко с повишаване на температурата. Това означава, че мощността на PTC нагревателя внезапно ще бъде намалена до минимална стойност, което ще доведе до връщане на температурата под температурата на Кюри. Поради тази характеристика PTC нагревателите имат предимствата на нагряване с постоянна температура, без открит пламък и дълъг експлоатационен живот.
Въздушно отопление с ниско напрежение
Водна помпа, водопроводна тръба, трипътен вентил, нагревателно ядро, двигател и резервоар за вода на радиатора се добавят към машинното отделение, за да образуват затворена система за циркулация на вода, а към HVAC структурата се добавя въздушен нагревател с ниско напрежение. Когато превключвателят за отопление на контролера на климатика е включен, трипътният вентил B променя посоката на охлаждащата течност, така че охлаждащата течност да преминава през сърцевината на нагревателя. Според контролната температура на сензора за вътрешна температура на автомобила, вътрешната температура на автомобила, температурата на отваряне на водната помпа и контрола на температурата на трипътния вентил А и температурата на охлаждащата течност за контрол на работното състояние на PTC и ядрото на нагревателя. Когато превключвателят за отопление на контролера на климатика е изключен, трипътният вентил B отново променя посоката на охлаждащата течност, така че охлаждащата течност да не преминава през сърцевината на нагревателя.
Предимства
Тъй като сърцевината на нагревателя използва отпадъчната топлина на охлаждащата течност, тя може да спести изходната мощност на въздушния нагревател с ниско напрежение и да сподели част от функцията за охлаждане на двигателя, намалявайки изходната мощност на водния резервоар на радиатора.
Недостатъци
1) Размерът на модификациите на наследените части е относително голям и цената на модификацията е висока.
2) Използването на нагревател за въздух с ниско напрежение изисква известно пространство за коригиране в долната част на оригиналния нагревател на климатика на превозното средство. Въпреки това, добавянето на допълнително отоплително устройство с PTC ще доведе до промени в корпуса на модула на вентилатора на нагревателя. Ако искате да добавите PTC спомагателно устройство под нагревателната сърцевина, въздуховодът и каналът за издухване на краката в долната част на корпуса трябва да бъдат преместени надолу.
3) Контролната верига трябва да се промени отново и трябва да се добавят контролни компоненти и някои тръбопроводи, така че контролерът да може да управлява водната помпа и трипътния вентил. Контролът е сложен и цената се увеличава много.
4) PTC е разположен в пилотската кабина, което крие определени рискове за безопасността.
Въздушно отопление с високо напрежение
Отстранете оригиналните входни и изходни тръби на превозното средство и сърцевината на нагревателя, заменете сърцевината на нагревателя с PTC въздушен нагревател със същия размер и метод на инсталиране като оригиналното ядро на нагревателя на превозното средство, след това променете съответните управляващи вериги и изолирайте мярката на сърцевината на PTC.
Предимства
1) Не са необходими промени в структурата на HVAC.
2) За разлика от нагревателите за отопление с въздух с ниско напрежение, които са ограничени от много фактори, като капацитет на изходна мощност, нагревателите за отопление с високо напрежение могат да осигурят много силна мощност и високоефективно отопление.
3) Директно нагряване на въздуха, температурата в помещението за шофиране се повишава бързо.
Недостатъци
1) За да може климатичната и отоплителната система да отговарят на разпоредбите за размразяване и обезмъгляване и изискванията за отопление, топлинната мощност на PTC трябва да бъде най-малко 3000 W или повече. Тази мощност е много голям консуматор в сравнение с общия капацитет на батерията, което сериозно засяга обхвата на шофиране на чисто електрически превозни средства.
2) PTC с топлинна мощност над 3 000 W са разположени в HVAC, което може да причини опасност за безопасността. Диапазонът на работното напрежение на PTC за високо напрежение на въздуха обикновено е 250~450 V (DC) и трябва да се вземат мерки за изолация с високо напрежение. EN60335 изисква нивото на изолация на продуктите с високо напрежение да бъде по-голямо или равно на 2 000 V. При проектирането на продукти е необходимо да се вземат предвид мерките за безопасност на многослойната изолация (Фигура 8), което значително увеличава цената на самия продукт и затруднява приложението на продукта.
3) Нагревателят за високо напрежение на въздуха е разположен в HVAC. Необходими са изолационни мерки за високоволтовия въздушен нагревател. В противен случай, когато температурата на високоволтовия въздушен нагревател е висока, HVAC корпусът ще произведе миризма и ще повлияе на качеството на въздуха в кабината.
Отопление на вода с високо напрежение
Високоволтов нагревател за вода, резервоар за вода, водна помпа и водопроводни тръби се добавят към машинното отделение, за да образуват затворена система за циркулация на вода с оригиналното ядро на нагревателя на автомобила.
Предимства
1) Устройствата за високо напрежение са разположени в машинното отделение, за да осигурят безопасност при високо напрежение и да осигурят оптимизирано решение с най-висока степен на безопасност, като същевременно гарантират неговата производителност.
2) Отопление на водата, без миризма при работа.
3) Не са необходими промени в HVAC структурата.
4) Когато мощността на батерията е прекомерна поради възстановяване на спирачната енергия или други фактори, високоволтовият бойлер може да преобразува излишната електрическа енергия в топлинна енергия и да я съхранява в системата за циркулация на водата, за да предотврати опасността, причинена от презареждане на батерията.
5) За разлика от 12V системата, която е обект на много ограничения по отношение на възможностите за изходна мощност, системите с високо напрежение могат да осигурят много силна изходна мощност и възможности за високоефективно отопление.
6) В чисто електронна HVAC система мощността не се влияе от други фактори, но се регулира лесно от системата за управление на температурата, което позволява прецизен контрол на вътрешната температура.
Недостатъци
1) Структурата е сложна и се добавят много допълнителни части, което създава трудности при оформлението на машинното отделение.
2) Скоростта на загряване на водата е бавна.
3) Електрическата мощност на водогрейния PTC нагревател е около 5,5 kW. Тази мощност е много голяма консумация в сравнение с общия капацитет на батерията, което сериозно засяга обхвата на движение на електрическите превозни средства.
