Система опалення для чисто електричних транспортних засобів
Енергозбереження та захист навколишнього середовища є загальною темою, яку підтримує сьогодні світ, і чисто електричні транспортні засоби стануть неминучим трендом у розвитку автомобільної промисловості в майбутньому. Як зручний засіб пересування, комфорт їзди автомобіля також є ключовим фактором. Чисто електричні транспортні засоби відключають двигун і не мають відпрацьованого тепла охолоджувальної рідини двигуна як джерело тепла. Це великий виклик для чисто електричного опалення кабіни транспортного засобу, а також відкриває можливості для розвитку інших методів опалення. В даний час підігрів палива, електричний підігрів і обігрів тепловим насосом можна вважати вирішенням проблеми опалення кабіни чисто електричних транспортних засобів.
Більшість методів електричного нагріву використовують нагрівання PTC. PTC — це абревіатура від PositiveTemperature Coefficient, що означає позитивний температурний коефіцієнт і, як правило, стосується напівпровідникових матеріалів або компонентів із великим позитивним температурним коефіцієнтом. Зазвичай PTC, який ми називаємо, відноситься до позитивного температурного коефіцієнта термістора або скорочено PTC термістора. PTC термістор є типовим чутливим до температури напівпровідниковим резистором. Коли він перевищує певну температуру (температуру Кюрі), значення його опору різко зростає разом із підвищенням температури. Тобто потужність PTC-нагрівача раптово зменшиться до мінімального значення, що призведе до повернення температури нижче температури Кюрі. Завдяки цій характеристиці обігрівачі PTC мають такі переваги, як постійне нагрівання температури, відсутність відкритого вогню та тривалий термін служби.
Низькова напруга повітряного опалення
Водяний насос, водопровідна труба, триходовий клапан, сердечник нагрівача, двигун і водяний резервуар радіатора додано до машинного відділення, щоб сформувати замкнуту систему циркуляції води, а низьковольтний повітронагрівач додано до конструкції HVAC. Коли перемикач опалення на контролері кондиціонера увімкнено, триходовий клапан B змінює напрямок охолоджуючої рідини таким чином, щоб охолоджуюча рідина проходила через сердечник нагрівача. Відповідно до контрольної температури датчика температури в салоні автомобіля, температури в салоні автомобіля, температури відкриття водяного насоса та контролю температури триходового клапана А та температури охолоджуючої рідини для контролю робочого стану PTC і сердечника нагрівача. Коли перемикач опалення регулятора кондиціонера вимкнено, триходовий клапан B знову змінює напрямок охолоджуючої рідини, щоб охолоджуюча рідина не проходила через сердечник нагрівача.
Переваги
Оскільки серцевина нагрівача використовує відпрацьоване тепло охолоджуючої рідини, вона може заощадити вихідну потужність низьковольтного повітронагрівача та розділити частину функції охолодження двигуна, зменшивши вихідну потужність водяного бака радіатора.
Недоліки
1) Обсяг модифікацій успадкованих частин відносно великий, а вартість модифікації висока.
2) Використання низьковольтного нагрівача повітря вимагає певного простору для випрямлення в нижній частині оригінального нагрівача кондиціонера автомобіля. Однак додавання допоміжного нагрівального пристрою PTC спричинить зміни в корпусі вузла повітродувки нагрівача. Якщо ви хочете додати допоміжний пристрій PTC під нагрівальним сердечником, повітропровід і продувний повітропровід у нижній частині корпусу повинні бути переміщені вниз.
3) Необхідно знову змінити схему керування, а також додати компоненти керування та деякі трубопроводи, щоб контролер міг керувати водяним насосом і триходовим клапаном. Контроль ускладнюється, а вартість значно зростає.
4) ПТК розташований у кабіні, що створює певні ризики для безпеки.
Високовольтне повітряне опалення
Зніміть оригінальні вхідні та випускні труби автомобіля та серцевину нагрівача, замініть серцевину нагрівача PTC повітронагрівача такого ж розміру та методу встановлення, що й оригінальний сердечник нагрівача автомобіля, потім змініть відповідні схеми керування та ізолюйте вимірювання сердечника PTC.
Переваги
1) Не потрібно змінювати структуру HVAC.
2) На відміну від низьковольтних нагрівачів повітря, які обмежені багатьма факторами, такими як вихідна потужність, високовольтні нагрівачі повітря можуть забезпечити дуже потужну вихідну потужність і високоефективне опалення.
3) Безпосереднє нагрівання повітря призводить до швидкого підвищення температури повітря в приміщенні.
Недоліки
1) Для того, щоб система кондиціонування повітря та опалення відповідала нормам щодо розморожування та усунення запотівання та вимогам до опалення, потужність нагріву PTC має становити щонайменше 3000 Вт або більше. Ця потужність є дуже великим споживачем порівняно із загальною ємністю батареї, що серйозно впливає на запас ходу чисто електричних транспортних засобів.
2) PTC з потужністю нагріву понад 3 000 Вт розташовані в HVAC, що може становити загрозу безпеці. Діапазон робочої напруги високовольтного повітряного опалення PTC зазвичай становить 250~450 В (постійного струму), тому необхідно вжити заходів ізоляції високої напруги. EN60335 вимагає, щоб рівень ізоляції високовольтних виробів був більшим або дорівнював 2 000 В. При проектуванні виробів необхідно враховувати заходи безпеки багатошарової ізоляції (рис. 8), що значно підвищує вартість самого продукту та ускладнює застосування продукту.
3) Високовольтний повітронагрівач влаштований в ОВК. Для високовольтного повітряного опалювального нагрівача необхідні заходи ізоляції. В іншому випадку, коли температура високовольтного нагрівача повітря висока, кожух HVAC вироблятиме запах і впливатиме на якість повітря в кабіні.
Нагрівання води високою напругою
Високовольтний нагрівач води, резервуар для води, водяний насос і водопровідні труби додано до машинного відділення, щоб утворити закриту систему циркуляції води з оригінальним сердечником автомобільного нагрівача.
Переваги
1) Високовольтні пристрої розташовані в машинному відділенні, щоб забезпечити безпеку високої напруги та забезпечити оптимізоване рішення з найвищим ступенем безпеки, забезпечуючи при цьому його продуктивність.
2) Підігрів води, відсутність запаху при роботі.
3) Не потрібно змінювати структуру HVAC.
4) Коли заряд батареї надмірний через рекуперацію енергії гальмування або інші фактори, високовольтний водонагрівач може перетворювати надлишкову електричну енергію в теплову енергію та зберігати її в системі циркуляції води, щоб запобігти небезпеці, спричиненій перезарядкою батареї.
5) На відміну від системи 12 В, яка підлягає численним обмеженням на вихідну потужність, високовольтні системи можуть забезпечити дуже потужну вихідну потужність і високоефективне нагрівання.
6) У чисто електронній системі HVAC на потужність не впливають інші фактори, але вона легко регулюється системою керування температурою, що дозволяє точно контролювати температуру всередині.
Недоліки
1) Конструкція є складною, і додається багато додаткових частин, що створює труднощі для компонування машинного відділення.
2) Швидкість нагрівання води низька.
3) Електрична потужність водогрійного PTC нагрівача становить близько 5,5 кВт. Ця потужність є дуже великим споживанням порівняно із загальною ємністю акумулятора, що серйозно впливає на запас ходу електромобілів.
