Ist der PTC-Heizer ein neues Heizverfahren für Hybrid- und Elektrofahrzeuge?
Bei Hybridfahrzeugen und Elektrofahrzeugen muss der Motor häufig in einem Hocheffizienzbereich arbeiten. Wenn der Motor bei reinem Elektroantrieb nicht als Wärmequelle verwendet werden kann, hat das Fahrzeug keine Wärmequelle. Gerade für die Temperierung der Kabine wird eine zusätzliche Wärmequelle benötigt, um Komfort und Sicherheit zu gewährleisten. Um die elektrische Reichweite zu maximieren und die Kraftstoffeffizienz zu verbessern, muss Wärme schnell, effizient und sicher mit minimaler Belastung der Traktionsbatterie erzeugt werden. Webasto hat eine neue Hochvoltheizung entwickelt, die auf einer neuen patentierten Thermolayer-Technologie basiert. Das Designkonzept sowie Forschungs- und Entwicklungsergebnisse zur Erreichung des Projektziels werden vorgestellt.
1. Funktion und Zweck der Fahrzeugheizung
Die Kabinenheizung ist eine wichtige Funktion, um ein sicheres und komfortables Fahren des Fahrzeugs zu gewährleisten. Neben dem Komfort der Kabine und der Temperatur im Auto muss die Klimaanlage (HVAC) auch bestimmte Funktionen sicherstellen, einschließlich der Einhaltung gesetzlicher Anforderungen, wie z. B. gemäß der europäischen Verordnung 672/2010 und dem US-amerikanischen Federal Motor Vehicle Safety Standard FMVSS103, Mehr als 80 Prozent des Eises auf der Windschutzscheibe müssen nach 20 Minuten entfernt werden. Abtauen und Entfeuchten sind zwei weitere gesetzlich vorgeschriebene Funktionen. Eine gute Klimatisierung der Kabine ist die Basis für Komfort und Sicherheit, was auch ein wichtiger Faktor für unbeeinträchtigtes Fahren ist.
2. Leistung
Die Hauptanforderungen an die Heizung hängen von der Anwendung des Autos ab und können wie folgt zusammengefasst werden: (1) Höchste Effizienz; (2) niedrige oder angemessene Kosten; (3) Schnelle Reaktionszeit und gute Steuerbarkeit; (4) Verpackungsgröße Minimiert und leicht wie möglich; (5) gute Zuverlässigkeit; (6) gute Nachhaltigkeit und Umweltschutz.
3. Heizkonzept
Generell lassen sich Wärmekonzepte in primäre Wärmequellen und sekundäre Wärmequellen einteilen. Die Hauptwärmequelle ist eine Wärmequelle, die mehr als 2 kW Wärme erzeugen kann, die für die Temperatureinstellung der Kabine erforderlich ist. Die von der sekundären Wärmequelle erzeugte Wärme liegt unter 2 kW und leitet ihre Wärme normalerweise an einen bestimmten Ort, wie z. B. eine Sitzheizung.
3.1 Lufterhitzer und Warmwasserbereiter
Heizsysteme können in 2 Hauptkategorien eingeteilt werden, je nachdem, ob die Beheizung durch eine kraftstoffbasierte Heizung oder eine elektrische Heizung erreicht wird: (1) Luftheizungen, die die Luft direkt erwärmen, wodurch die Kabine schnell erwärmt wird; (2) Kühlung nutzen Ein Warmwasserbereiter mit Flüssigkeit als mittlerem Wärmeträger, der die Wärme besser verteilt und in HLK integriert ist.
Kraftstoffbetriebene Heizungen wurden in der Vergangenheit in Hybrid- und Elektrofahrzeugen eingeführt, und ihr geringerer Stromverbrauch ermöglicht es, den Strom für den Antrieb des Fahrzeugs zu verwenden, anstatt es zu heizen. Weil der Einsatz einer Elektroheizung im Winter die Reichweite eines Elektroantriebs um etwa 50 Prozent reduziert, ist die Kraftstoffheizung oft das Mittel der Wahl.
Der Bedarf an emissionsfreien Fahrzeugsystemen erfordert jedoch die Suche nach anderen Heizlösungen, von denen das Elektroheizungskonzept eine praktikable Lösung darstellt.
3.2 Elektroerhitzerkonzept
Vor der Entwicklung wurden mehrere bestehende und potenzielle Technologien wie drahtgewickelter Widerstand oder Heizen mit positivem Temperaturkoeffizienten (PTC) analysiert. Es wurden vier Hauptentwicklungsziele bewertet und mehrere potenzielle Technologien mit diesen Zielen verglichen:
(1) In Bezug auf die Effizienz muss das neue Heizgerät effizient sein und in der Lage sein, die erforderliche Heizleistung über einen weiten Bereich von Kühlmitteltemperaturen und bei allen Spannungen bereitzustellen;
(2) Das neue Heizgerät muss hinsichtlich Qualität und Größe so klein wie möglich und so leicht wie möglich sein;
(3) Im Hinblick auf Verwendbarkeit und Kosten muss die Verwendung von Seltenerdmaterialien und Pb vermieden werden, und gleichzeitig müssen die Kosten für neue Produkte wettbewerbsfähig sein;
(4) In Bezug auf die Sicherheit muss die Gefahr eines Stromschlags oder eines Brandunfalls unter allen Bedingungen verhindert werden.
