Proč je technologie tlustého{0}}filmového ohřevu
v současnosti optimální volba?
Hlavní způsoby vytápění se rozdělily do dvou technologických cest-PTC ohřívače a systémy tepelných čerpadel. Jejich vztah se však vzájemně nevylučuje; je to spíš taková doplňková dvojice. Proč?
Nejprve se podíváme na PTC ohřívače.
PTC je zkratka pro Positive Temperature Coefficient Thermistor. Když se okolní teplota sníží, sníží se také odpor PTC. V tomto okamžiku, když je proud aplikován pod konstantním napětím, vede snížený odpor ke zvýšenému proudu a generované teplo se odpovídajícím způsobem zvyšuje, čímž se dosahuje zahřívacího účinku.
Existují dva způsoby vytápění PTC: vodní-topení a vzduchové-topení. První ohřívá chladicí kapalinu přes PTC, která si pak vyměňuje teplo s chladičem; ten si přímo vyměňuje teplo s PTC a nakonec vyfukuje teplý vzduch.
Technologie je vyspělá, ale problém spočívá ve vysoké spotřebě energie PTC topení, což výrazně snižuje dojezd elektromobilů. Například 2kW PTC ohřívač spotřebuje 2 kWh elektřiny na provoz na plný výkon po dobu jedné hodiny. Pokud bychom počítali se spotřebou 15 kWh na 100 kilometrů, 2 kWh by zhruba odpovídaly dojezdu 13 kilometrů. Ve skutečnosti systém také řídí výkon jednotky PTC (Power Transmission Control): odmrazování čelního skla vyžaduje přibližně 2-3 kW výkonu PTC; ohřev chladicí kapaliny může vyžadovat přibližně 6 kW.
Proto přichází ke slovu „plastový protějšek PTC“, tepelné čerpadlo.
Tepelné čerpadlo funguje jako „přenašeč tepla“-absorbuje teplo z „předmětu“ s nízkou-teplotou, jako je studený vzduch mimo automobil, přenáší ho do pracovní kapaliny a poté stlačuje pracovní kapalinu, aby se zvýšila její teplota. A konečně, vysokoteplotní pracovní kapalina vyměňuje teplo se vzduchem uvnitř vozu přes kondenzátor, čímž dosahuje funkce teplého vzduchu.
K měření výkonu klimatizace obvykle používáme COP (Coefficient of Performance). Vyšší hodnota COP znamená vyšší účinnost konverze a větší úspory energie. Teoreticky se hodnota topného COP tepelného čerpadla pohybuje mezi 2 a 4. To znamená, že při stejné spotřebě energie vyrobí tepelné čerpadlo 2-4krát více tepla než PTC.
Pokud jsou tepelná čerpadla tak vynikající, proč je stále potřeba PTC? Problém spočívá v "teoretických" aspektech.
V prostředí s nízkou teplotou- jsou tepelná čerpadla náchylná k selhání-při -20 stupních, COP (Coefficient of Performance) tepelného čerpadla klesne na 1, takže je téměř neaktivní; při -10 stupních až 0 stupních je COP 1-2, o něco lepší než tepelná čerpadla PTC (potenciálně přenášený chrom). Proto Tesla aktivuje pomocný PTC při -10 až 0 stupňů, aby pomohl s ohřevem; jakmile teplota stoupne nad 0 stupňů, přepne se zpět na tepelné čerpadlo. HiPhi X využívá nepřímé tepelné čerpadlo, které také vyžaduje PTC jako pomocný zdroj tepla pro rychlý ohřev při nízkých teplotách.
Technologie PTC je jednoduchá, ale její inherentní omezení zahrnují omezenou kapacitu, nestabilitu a vysokou spotřebu energie; tepelná čerpadla mají vysoký strop, ale jejich vysoká cena a nevyspělá technologie znamenají, že budoucí technologie, jako jsou tepelná čerpadla CO₂, se stále vyvíjejí a vyžadují další doplňková řešení.
Jedná se o řešení, které může rychle nahradit PTC a dobře fungovat s tepelnými čerpadly s technologií -silnovrstvého{1}}topení.
Vyhřívání tlustého-filmutechnologie využívá vzácné-tloušťky-vrstvy elektrotepelných materiálů, natištěné na různé substráty (nerezová ocel, oxid hlinitý, nitrid hliníku, sklo, keramika atd.) pomocí sítotiskového procesu, k přeměně elektrické energie na tepelnou energii.
Rozdíl ve vodivých materiálech a technických principech přímo určuje inherentní výkonnostní výhody a nevýhody těchto dvou technologií.
Větší synergie: Silnovrstvá topná tělesa překonávají technologii PTC, pokud jde o startovací proud, zvlnění napětí a zvlnění proudu, mají menší dopad na elektrický systém vozidla, zajišťují stabilitu a spolehlivost výkonu vozidla a zachovávají vynikající topné účinky za různých teplotních podmínek.
Účinnější: Tepelná účinnost tlustovrstvých ohřívačů je o celých 7 % vyšší než u technologie PTC, což šetří energii a výrazně zlepšuje dojezd elektrických vozidel.
Rychlejší: Úplný start-zahřívače s tlustou vrstvou{1}}je pouze 30 milisekund, zatímco "rychlo{3}}rychlý" zahřívač PTC potřebuje k dosažení plného výkonu přibližně 28 sekund.
Očekává se, že s rostoucí penetrací 800V vysokonapěťových platforem-nahradí technologie ohřevu tlustého- filmu, která je schopna odolat vysokému napětí 1500 V, nahrazení „650V-omezené“ PTC technologie a stane se hlavní volbou v budoucím odvětví. Silnovrstvá topidla se navíc dokážou dokonale přizpůsobit různým specifikacím napájecího napětí a poskytují možnosti pro různé modely vozidel.
