Почему технология толстопленочного отопления является оптимальным выбором в настоящее время?
Давайте сначала посмотрим на обогреватели PTC.
PTC означает термистор с положительным температурным коэффициентом. Когда температура окружающей среды снижается, сопротивление PTC также уменьшается. В это время, когда ток подается под постоянным напряжением, уменьшенное сопротивление приводит к увеличению тока, и соответственно увеличивается выделяемое тепло, таким образом достигается эффект нагрева.
Существует два метода нагрева PTC: нагрев на водной основе и нагрев на основе воздуха. Первый нагревает охлаждающую жидкость через ПТК, который затем обменивается теплом с радиатором; последний напрямую обменивается теплом с ПТК, в конечном итоге выдувая теплый воздух.
Технология уже отработана, но проблема заключается в высоком энергопотреблении PTC-нагрева, что серьезно сокращает запас хода электромобилей. Например, обогреватель PTC мощностью 2 кВт потребляет 2 кВтч электроэнергии для работы на полной мощности в течение одного часа. Если мы посчитаем, исходя из энергопотребления 15 кВтч на 100 километров, 2 кВтч примерно будут соответствовать запасу хода в 13 километров. Реально система контролирует и мощность блока PTC (Power Transmission Control): для оттаивания лобового стекла требуется примерно 2-3 кВт мощности PTC; на нагрев теплоносителя может потребоваться около 6 кВт.
Поэтому в игру вступает «пластмассовый аналог» PTC – тепловой насос.
Тепловой насос действует как «переносчик» тепла — он поглощает тепло от низкотемпературного «объекта», такого как холодный воздух снаружи автомобиля, передает его рабочей жидкости, а затем сжимает рабочую жидкость для повышения ее температуры. Наконец, высокотемпературная рабочая жидкость обменивается теплом с воздухом внутри автомобиля через конденсатор, выполняя функцию теплого воздуха.
Обычно мы используем COP (коэффициент производительности) для измерения производительности кондиционера. Более высокое значение COP указывает на более высокую эффективность преобразования и большую экономию энергии. Теоретически значение COP теплового насоса достигает значения от 2 до 4. То есть при одинаковом энергопотреблении тепловой насос производит в 2-4 раза больше тепла, чем PTC.
Если тепловые насосы настолько хороши, почему PTC все еще нужен? Проблема кроется в «теоретических» аспектах.
В условиях низких температур тепловые насосы склонны к выходу из строя: при температуре -20°C COP (коэффициент производительности) теплового насоса падает до 1, что практически делает его неактивным; при температуре от -10°C до 0°C COP составляет 1-2, что немного лучше, чем у тепловых насосов PTC (потенциально передаваемый хром). Поэтому Тесла активирует вспомогательный PTC при температуре от -10°C до 0°C, чтобы помочь с нагревом; как только температура поднимается выше 0°C, он снова переключается на тепловой насос. В HiPhi X используется непрямой тепловой насос, которому также требуется PTC в качестве вспомогательного источника тепла для быстрого нагрева при низких температурах.
Технология PTC проста, но присущие ей ограничения включают ограниченную емкость, нестабильность и высокое энергопотребление; тепловые насосы имеют высокий потолок, но их высокая стоимость и неразвитая технология означают, что будущие технологии, такие как тепловые насосы на CO₂, все еще развиваются, требуя других дополнительных решений.
Это решение, которое может быстро заменить ПТК и хорошо работать с технологией толстопленочного отопления с помощью тепловых насосов.
Толстопленочный нагревВ технологии используются редкоземельные толстопленочные электротермические материалы, напечатанные на различных подложках (нержавеющая сталь, глинозем, нитрид алюминия, стекло, керамика и т. д.) методом трафаретной печати для преобразования электрической энергии в тепловую.
Разница в проводящих материалах и технических принципах напрямую определяет преимущества и недостатки, присущие двум технологиям.
Более синергетический эффект: толстопленочные нагреватели превосходят технологию PTC по пусковому току, пульсирующему напряжению и пульсирующему току, оказывая меньшее влияние на электрическую систему автомобиля, обеспечивая стабильность и надежность работы автомобиля, а также сохраняя превосходные нагревательные эффекты при различных температурных условиях.
Более эффективен: тепловой КПД толстопленочных обогревателей на целых 7% выше, чем у технологии PTC, что позволяет экономить энергию и значительно увеличивать запас хода электромобилей.
Быстрее: полное время запуска толстопленочного нагревателя составляет всего 30 миллисекунд, тогда как «быстродействующему» нагревателю PTC требуется примерно 28 секунд для достижения полной выходной мощности.
Ожидается, что с ростом проникновения высоковольтных платформ на 800 В технология толстопленочного нагрева, способная выдерживать высокое напряжение 1500 В, заменит технологию PTC с ограничением 650 В и станет основным выбором в будущей отрасли. Кроме того, толстопленочные нагреватели могут идеально адаптироваться к различным характеристикам напряжения питания, обеспечивая возможность выбора для различных моделей автомобилей.
Что такое система терморегулирования?
Связанная статья
