Analisi delle soluzioni di riscaldamento dei veicoli elettrici
Riscaldamento dell'aria ad alta tensione
Piano di attuazione
La Figura 7 mostra la struttura del sistema di riscaldamento dell'aria ad alta tensione. Rimuovere i tubi di ingresso e uscita originali del veicolo e il nucleo del riscaldatore, sostituire il nucleo del riscaldatore con un riscaldatore ad aria PTC delle stesse dimensioni e metodo di installazione del nucleo del riscaldatore del veicolo originale, quindi modificare i relativi circuiti di controllo e isolare la misura del nucleo PTC.
Vantaggi
1) Non sono necessarie modifiche alla struttura HVAC.
2) A differenza dei riscaldatori ad aria a bassa tensione, che sono limitati da molti fattori come la capacità di potenza in uscita, i riscaldatori ad aria ad alta tensione possono fornire una potenza molto elevata e un riscaldamento ad alta efficienza.
3) Riscaldando direttamente l'aria, la temperatura della stanza di guida aumenta rapidamente.
Svantaggi
1) Affinché il sistema di condizionamento e riscaldamento soddisfi le normative sullo sbrinamento e disappannamento e i requisiti di riscaldamento, la potenza di riscaldamento del PTC deve essere almeno pari a 3000 W o superiore. Questa potenza consuma molto rispetto alla capacità totale della batteria, il che influisce seriamente sull’autonomia dei veicoli elettrici puri.
2) I PTC con una potenza di riscaldamento superiore a 3 000 W sono disposti in HVAC, il che può causare rischi per la sicurezza. L'intervallo di tensione di funzionamento del PTC per il riscaldamento dell'aria ad alta tensione è generalmente 250~450 V (CC) ed è necessario adottare misure di isolamento dall'alta tensione. La norma EN60335 richiede che il livello di isolamento dei prodotti ad alta tensione sia maggiore o uguale a 2 000 V. Quando si progettano i prodotti, è necessario considerare le misure di sicurezza dell'isolamento multistrato (Figura 8), che aumenta notevolmente il costo del prodotto stesso e ne rende difficile l’applicazione.
3) Il riscaldatore dell'aria ad alta tensione è disposto nell'HVAC. Sono necessarie misure di isolamento per il riscaldatore ad aria ad alta tensione. Altrimenti, quando la temperatura del riscaldatore dell'aria ad alta tensione è elevata, l'involucro dell'HVAC produrrà odori e influenzerà la qualità dell'aria nella cabina.
Riscaldamento dell'acqua ad alta tensione
Piano di attuazione
Uno scaldabagno ad alta tensione, un serbatoio dell'acqua, una pompa dell'acqua e tubi dell'acqua vengono aggiunti alla sala macchine per formare un sistema di circolazione dell'acqua chiuso con il nucleo del riscaldatore originale dell'auto.
Vantaggi
Il sistema è altamente efficiente. Secondo l'attuale tecnologia dei compressori elettrici, il COP del sistema a pompa di calore è 2,5 a 0 gradi e 2,0 a -5 gradi. Pertanto, con la premessa di generare lo stesso calore, l’utilizzo del riscaldamento a pompa di calore è migliore rispetto all’utilizzo del riscaldamento elettrico. Il metodo di riscaldamento consuma meno elettricità e può aumentare l'autonomia del veicolo.
Le difficoltà
1) La tecnologia dei componenti chiave è immatura: componenti fondamentali come compressori elettrici, condensatori interni, condensatori evaporativi ed elettrovalvole per condotte di refrigerazione sono ancora in fase di ricerca e sviluppo. Per i condensatori evaporativi la riduzione della pressione interna è un fattore chiave per migliorare la capacità massima di scambio termico del prodotto; dimensioni ragionevoli delle alette possono ridurre il rischio di gelo nel condensatore evaporativo.
2) Tecnologia di controllo immatura: la tecnologia di controllo dell'aria condizionata a pompa di calore, in particolare l'algoritmo di controllo della velocità variabile del compressore scroll elettrico del veicolo e l'algoritmo di controllo dell'elettrovalvola (conversione tra la modalità di condizionamento dell'aria e la modalità pompa di calore) sono immaturi.
3) Il sistema a pompa di calore ha una struttura complessa, un gran numero di parti e una disposizione difficile della cabina.
4) Il costo aumenta molto e il ciclo di sviluppo è lungo.
5) Al diminuire della temperatura ambiente, il valore COP del sistema a pompa di calore diminuirà. Quando la temperatura ambiente è inferiore a -10 gradi, la velocità del compressore elettrico deve raggiungere più di 8 000 giri/min per mantenere l'equilibrio termico. Quando la velocità del compressore elettrico supera i 8 000 giri/min, il rumore è molto forte ed è difficile soddisfare i requisiti degli standard pertinenti. Pertanto, il metodo di riscaldamento con pompa di calore è fortemente limitato dall'intervallo di temperatura.
