Onko ptc-lämmitin uusi lämmitysmenetelmä hybridi- ja sähköautoille?
Hybridi- ja sähköajoneuvoissa moottorin on usein toimittava korkean hyötysuhteen alueella. Kun moottoria ei voida käyttää lämmönlähteenä puhtaalla sähkökäytöllä, ajoneuvossa ei ole lämmönlähdettä. Erityisesti ohjaamon lämpötilan säätöön tarvitaan lisälämmönlähde mukavuuden ja turvallisuuden takaamiseksi. Sähköisen ajomatkan maksimoimiseksi ja polttoainetehokkuuden parantamiseksi lämpöä on tuotettava nopeasti, tehokkaasti ja turvallisesti ja ajoakku kuluu mahdollisimman vähän. Webasto on kehittänyt uuden suurjännitelämmittimen, joka perustuu uuteen patentoituun lämpökerrosteknologiaan. Esitellään suunnittelukonsepti ja tutkimus- ja kehitystulokset hankkeen tavoitteen saavuttamiseksi.
1. Ajoneuvon lämmityksen toiminta ja tarkoitus
Ohjaamon lämmitys on tärkeä toiminto ajoneuvon turvallisen ja mukavan ajon varmistamiseksi. Ohjaamon mukavuuden ja auton lämpötilan lisäksi ilmastointijärjestelmän (HVAC) on myös varmistettava tietyt toiminnot, mukaan lukien säädösten noudattaminen, kuten eurooppalaisen asetuksen 672/2010 ja Yhdysvaltain liittovaltion moottoriajoneuvojen turvallisuusstandardin mukaisesti. FMVSS103, Yli 80 prosenttia tuulilasin jäästä on poistettava 20 minuutin kuluttua. Sulatus ja kosteudenpoisto ovat kaksi muuta säädösten edellyttämää toimintoa. Ohjaamon hyvä ilmastointi on perusta mukavuudelle ja turvallisuudelle, mikä on myös tärkeä tekijä häiriöttömän ajon varmistamiseksi.
2. Suorituskyky
Lämmittimen tärkeimmät vaatimukset riippuvat auton käyttötarkoituksesta, ja ne voidaan tiivistää seuraavasti: (1) Korkein hyötysuhde; (2) alhaiset tai kohtuulliset kustannukset; (3) nopea vasteaika ja hyvä ohjattavuus; (4) Pakkauskoko mahdollisimman pieni ja kevyt; (5) hyvä luotettavuus; (6) hyvä kestävyys ja ympäristönsuojelu.
3. Lämmityskonsepti
Yleisesti lämpökäsitteet voidaan jakaa primaarisiin lämmönlähteisiin ja toissijaisiin lämmönlähteisiin. Päälämmönlähde on lämmönlähde, joka voi tuottaa yli 2 kW lämpöä, joka tarvitaan ohjaamon lämpötilan säätämiseen. Toissijaisen lämmönlähteen tuottama lämpö on alle 2 kW ja se ohjaa yleensä lämpönsä tiettyyn paikkaan, kuten istuinlämmittimeen.
3.1 Ilmanlämmittimet ja vedenlämmitysjärjestelmät
Lämmitysjärjestelmät voidaan jakaa kahteen pääluokkaan sen mukaan, saadaanko lämmitys polttoainekäyttöisellä lämmittimellä vai sähkölämmittimellä: (1) ilmanlämmittimet, jotka lämmittävät ilmaa suoraan, mikä lämmittää ohjaamon nopeasti; (2) käytä jäähdytystä Nestettä sisältävä vedenlämmitin keskilämmönsiirtoaineena, joka jakaa lämpöä paremmin ja on integroitu LVI-järjestelmään.
Polttoainekäyttöiset lämmittimet on otettu käyttöön hybridi- ja sähköajoneuvoissa aiemmin, ja niiden alhaisempi sähkönkulutus mahdollistaa sähkön käyttämisen ajoneuvon ajamiseen sen lämmittämisen sijaan. Koska sähkölämmittimen käyttö talvella vähentää sähkökäytön kantamaa noin 50 prosenttia, polttoainelämmitys on usein valintatapa.
Päästöttömien ajoneuvojärjestelmien tarve edellyttää kuitenkin muiden lämmitysratkaisujen etsimistä, joihin sähkölämmitinkonsepti on varteenotettava ratkaisu.
3.2 Sähkölämmittimen konsepti
Useita olemassa olevia ja potentiaalisia teknologioita, kuten lankaresistanssi tai positiivinen lämpötilakerroin (PTC) lämmitys, analysoitiin ennen kehitystä. Neljää pääkehitystavoitetta arvioitiin ja useita mahdollisia teknologioita verrattiin näihin tavoitteisiin:
(1) Tehokkuuden kannalta uuden lämmittimen on oltava tehokas ja sen on kyettävä tarjoamaan vaadittu lämpöteho laajalla jäähdytysnesteen lämpötilojen alueella ja kaikilla jännitteillä;
(2) Laadun ja koon suhteen uuden lämmittimen on oltava mahdollisimman pieni ja mahdollisimman kevyt;
(3) Käytettävyyden ja kustannusten kannalta harvinaisten maametallien ja Pb:n käyttöä on vältettävä, ja samalla uusien tuotteiden kustannusten on oltava kilpailukykyisiä.
(4) Turvallisuuden kannalta sähköiskun vaara tai palovamma on estettävä kaikissa olosuhteissa.
