Anàlisi de solucions de calefacció de vehicles elèctrics
Calefacció d'aire d'alta tensió
Pla d'execució
La figura 7 mostra l'estructura del sistema de calefacció d'aire d'alta tensió. Traieu les canonades d'entrada i sortida del vehicle originals i el nucli de l'escalfador, substituïu el nucli de l'escalfador per un escalfador d'aire PTC de la mateixa mida i mètode d'instal·lació que el nucli original de l'escalfador del vehicle, després canvieu els circuits de control pertinents i aïlleu la mesura del nucli PTC.
Avantatges
1) No es requereix cap canvi a l'estructura de climatització.
2) A diferència dels escalfadors d'aire de baixa tensió, que estan limitats per molts factors, com ara la capacitat de sortida de potència, els escalfadors d'aire d'alta tensió poden proporcionar una potència molt forta i una calefacció d'alta eficiència.
3) Escalfant l'aire directament, la temperatura de la sala de conducció augmenta ràpidament.
Desavantatges
1) Per tal que el sistema d'aire condicionat i calefacció compleixi amb les normatives de descongelació i desbobinada i els requisits de calefacció, la potència de calefacció del PTC ha de ser almenys de 3000 W o més. Aquesta potència és un consumidor molt gran en comparació amb la capacitat total de la bateria, que afecta greument l'autonomia dels vehicles elèctrics purs.
2) Els PTC amb una potència de calefacció de més de 3 000 W estan instal·lats en HVAC, cosa que pot provocar perills per a la seguretat. El rang de tensió de treball de la calefacció d'aire d'alta tensió PTC és generalment de 250 ~ 450 V (DC) i s'han de prendre mesures d'aïllament d'alta tensió. EN60335 requereix que el nivell d'aïllament dels productes d'alta tensió sigui superior o igual a 2 000 V. Quan es dissenyen productes, cal tenir en compte les mesures de seguretat de l'aïllament multicapa (figura 8), cosa que augmenta considerablement el cost del propi producte i dificulta l'aplicació del producte.
3) L'escalfador d'aire d'alta tensió està disposat a l'HVAC. Es requereixen mesures d'aïllament per a l'escalfador d'aire d'alta tensió. En cas contrari, quan la temperatura de l'escalfador d'aire d'alta tensió és alta, la carcassa HVAC produirà olor i afectarà la qualitat de l'aire a la cabina.
Calefacció d'aigua d'alta tensió
Pla d'execució
S'afegeix un escalfador d'aigua d'alta tensió, un dipòsit d'aigua, una bomba d'aigua i canonades d'aigua a la sala de màquines per formar un sistema de circulació d'aigua tancat amb el nucli original de l'escalfador del cotxe.
Avantatges
El sistema és altament eficient. Segons la tecnologia actual del compressor elèctric, el COP del sistema de bomba de calor és de 2,5 a 0 graus i 2,0 a -5 graus. Per tant, sota la premissa de generar la mateixa calor, utilitzar la calefacció amb bomba de calor és millor que utilitzar la calefacció elèctrica. El mètode de calefacció consumeix menys electricitat i pot augmentar l'autonomia del vehicle.
Dificultats
1) La tecnologia dels components clau és immadura: els components bàsics com ara compressors elèctrics, condensadors interns, condensadors evaporatius i vàlvules solenoides per a canonades de refrigeració encara estan en recerca i desenvolupament. Per als condensadors evaporatius, la reducció de la pressió interna és un factor clau per millorar la capacitat màxima de transferència de calor del producte; una mida d'aleta raonable pot reduir el risc de gelades al condensador evaporatiu.
2) Tecnologia de control immadura: la tecnologia de control de l'aire condicionat de la bomba de calor, especialment l'algoritme de control de velocitat variable del compressor de desplaçament elèctric del vehicle i l'algoritme de control de la vàlvula solenoide (conversió entre el mode d'aire condicionat i el mode de bomba de calor) són immadurs.
3) El sistema de bomba de calor té una estructura complexa, un gran nombre de peces i un disseny de cabina difícil.
4) El cost augmenta molt i el cicle de desenvolupament és llarg.
5) A mesura que disminueix la temperatura ambient, disminuirà el valor COP del sistema de bomba de calor. Quan la temperatura ambient és inferior a -10 graus, la velocitat del compressor elèctric ha d'arribar a més de 8 000 r/min per mantenir l'equilibri tèrmic. Quan la velocitat del compressor elèctric arriba a més de 8 000 r/min, el soroll és molt fort i és difícil complir els requisits de les normes rellevants. Per tant, el mètode de calefacció de la bomba de calor està molt limitat pel rang de temperatura.
