Analýza řešení vytápění elektrických vozidel
Vysokonapěťový ohřev vzduchu
Plán implementace
Obrázek 7 ukazuje strukturu systému vysokonapěťového systému ohřevu vzduchu. Demontujte původní vstupní a výstupní potrubí vozidla a jádro topení, vyměňte jádro topení za vzduchový ohřívač PTC stejné velikosti a způsobu instalace jako původní jádro topení vozidla, poté vyměňte příslušné řídicí obvody a izolujte rozměr jádra PTC.
Výhody
1) Nevyžadují se žádné změny ve struktuře HVAC.
2) Na rozdíl od nízkonapěťových ohřívačů ohřevu vzduchu, které jsou omezeny mnoha faktory, jako je výkonová kapacita, mohou vysokonapěťové ohřívače vzduchu poskytovat velmi silný výkon a vysoce účinné vytápění.
3) Přímý ohřev vzduchu, teplota v kabině rychle stoupá.
Nevýhody
1) Aby systém klimatizace a topení splňoval předpisy pro odmrazování a odmlžování a požadavky na vytápění, musí být topný výkon PTC alespoň 3000 W nebo vyšší. Tento výkon je ve srovnání s celkovou kapacitou baterie velmi velký spotřebitel, což vážně ovlivňuje dojezd čistě elektrických vozidel.
2) PTC s topným výkonem vyšším než 3 000 W jsou uspořádány v HVAC, což může způsobit bezpečnostní rizika. Rozsah pracovního napětí vysokonapěťového ohřevu vzduchu PTC je obecně 250~450 V (DC) a je třeba provést opatření pro vysokonapěťovou izolaci. EN60335 vyžaduje, aby úroveň izolace vysokonapěťových výrobků byla větší nebo rovna 2 000 V. Při navrhování výrobků je nutné zvážit bezpečnostní opatření vícevrstvé izolace (obrázek 8), která značně zvyšuje náklady na samotný produkt a znesnadňují aplikaci produktu.
3) Vysokonapěťový ohřívač vzduchu je umístěn v HVAC. U vysokonapěťového ohřívače vzduchu jsou nutná izolační opatření. V opačném případě, když je teplota vysokonapěťového ohřívače vzduchu vysoká, bude plášť HVAC produkovat zápach a ovlivňovat kvalitu vzduchu v kabině.
Vysokonapěťový ohřev vody
Plán implementace
Do strojovny je přistavěn vysokonapěťový ohřívač vody, nádrž na vodu, vodní čerpadlo a vodovodní potrubí, které tvoří uzavřený oběhový systém vody s původním jádrem autotopu.
Výhody
Systém je vysoce účinný. Podle současné technologie elektrického kompresoru je COP systému tepelného čerpadla 2,5 při 0 stupních a 2.0 při -5 stupních. Proto za předpokladu generování stejného tepla je použití vytápění tepelným čerpadlem lepší než použití elektrického vytápění. Způsob vytápění spotřebuje méně elektřiny a může zvýšit dojezd vozidla.
Potíže
1) Technologie klíčových komponent je nevyzrálá: základní komponenty, jako jsou elektrické kompresory, vnitřní kondenzátory, odpařovací kondenzátory a solenoidové ventily pro chladicí potrubí, jsou stále ve výzkumu a vývoji. U odpařovacích kondenzátorů je snížení vnitřního tlaku klíčovým faktorem pro zlepšení maximální kapacity přenosu tepla produktu; přiměřená velikost žeber může snížit riziko námrazy v odpařovacím kondenzátoru.
2) Nevyzrálá řídicí technologie: Technologie řízení klimatizace tepelného čerpadla, zejména algoritmus proměnných otáček elektrického spirálového kompresoru vozidla a řídicí algoritmus elektromagnetického ventilu (přeměna mezi režimem klimatizace a režimem tepelného čerpadla) jsou nezralé.
3) Systém tepelného čerpadla má složitou strukturu, velký počet dílů a složité uspořádání kabiny.
4) Náklady se hodně zvyšují a vývojový cyklus je dlouhý.
5) S klesající okolní teplotou se bude snižovat hodnota COP systému tepelného čerpadla. Když je okolní teplota nižší než -10 stupňů, musí otáčky elektrického kompresoru dosáhnout více než 8 000 ot/min, aby byla zachována tepelná rovnováha. Když otáčky elektrického kompresoru překročí 8 000 ot./min., je hluk velmi hlasitý a je obtížné splnit požadavky příslušných norem. Proto je způsob vytápění tepelným čerpadlem značně omezen teplotním rozsahem.
