האם מחמם ptc הוא שיטת חימום חדשה לרכבים היברידיים וחשמליים?
בכלי רכב היברידיים ובכלי רכב חשמליים, המנוע חייב לפעול לעיתים קרובות באזור בעל יעילות גבוהה. כאשר המנוע אינו יכול לשמש כמקור חום בהנעה חשמלית טהורה, לרכב לא יהיה מקור חום. במיוחד עבור ויסות הטמפרטורה של הקבינה, נדרש מקור חום נוסף כדי להבטיח נוחות ובטיחות. כדי למקסם את טווח הנסיעה החשמלי ולשפר את יעילות הדלק, חום צריך להיווצר במהירות, ביעילות ובבטחה עם ניקוז מינימלי של סוללת המתיחה. Webasto פיתחה מחמם מתח גבוה חדש המבוסס על טכנולוגיית תרמו שכבת פטנט חדשה. מוצגים קונספט העיצוב ותוצאות המחקר והפיתוח להשגת מטרת הפרויקט.
1. תפקוד ומטרת חימום הרכב
חימום תא הנוסעים הוא פונקציה חשובה כדי להבטיח נהיגה בטוחה ונוחה של הרכב. בנוסף לנוחות תא הנוסעים והטמפרטורה במכונית, מערכת מיזוג האוויר (HVAC) חייבת להבטיח גם פונקציות מסוימות כולל עמידה בדרישות הרגולטוריות, כגון על פי תקנה 672/2010 האירופית והתקן הפדרלי לבטיחות רכבים מנועי ארה"ב. FMVSS103, יש להסיר יותר מ-80 אחוז מהקרח על השמשה הקדמית לאחר 20 דקות. הפשרה והסרת לחות הן 2 פונקציות נוספות הנדרשות בתקנות. בקרת אקלים טובה בתא הנוסעים היא הבסיס לנוחות ובטיחות, שהיא גם גורם חשוב להבטחת נהיגה בלתי מושפעת.
2. ביצועים
הדרישות העיקריות למחמם תלויות ביישום המכונית, וניתן לסכם אותן כך: (1) היעילות הגבוהה ביותר; (2) עלות נמוכה או סבירה; (3) זמן תגובה מהיר ויכולת שליטה טובה; (4) גודל החבילה ממוזער וקליל ככל האפשר; (5) אמינות טובה; (6) קיימות טובה והגנה על הסביבה.
3. קונספט חימום
באופן כללי, ניתן לחלק מושגי חום למקורות חום ראשוניים ומקורות חום משניים. מקור החום העיקרי הוא מקור חום שיכול לייצר יותר מ-2kW של חום הנדרש להתאמת הטמפרטורה של הקבינה. החום שנוצר על ידי מקור החום המשני הוא מתחת ל-2kW ובדרך כלל מפנה את החום שלו למיקום מסוים, כגון מחמם מושב.
3.1 מחממי אוויר ומערכות חימום מים
ניתן לחלק את מערכות החימום ל-2 קטגוריות עיקריות, תלוי אם החימום מתבצע על ידי תנור חימום מבוסס דלק או דוד חשמלי: (1) מחממי אוויר המחממים את האוויר באופן ישיר, אשר מחממים את הקבינה במהירות; (2) השתמש בקירור מחמם מים עם נוזל כמוביל חום בינוני, המפיץ חום טוב יותר ומשולב ב-HVAC.
תנורי חימום המופעלים בדלק הוכנסו בעבר לרכבים היברידיים וחשמליים, וצריכת החשמל הנמוכה שלהם מאפשרת להשתמש בחשמל להנעת הרכב במקום לחמם אותו. מכיוון ששימוש בתנור חימום חשמלי בחורף מקטין את טווח ההנעה החשמלית בכ-50 אחוזים, חימום דלק הוא לרוב השיטה הנבחרת.
עם זאת, הצורך במערכות רכב ללא פליטות מחייב חיפוש אחר פתרונות חימום אחרים, אשר תפיסת המחמם החשמלי מהווה פתרון בר-קיימא שלהם.
3.2 קונספט דוד חשמלי
מספר טכנולוגיות קיימות ופוטנציאליות, כגון התנגדות מפותלת תיל או חימום מקדם טמפרטורה חיובי (PTC), נותחו לפני הפיתוח. ארבעה יעדי פיתוח עיקריים הוערכו, והושוו מספר טכנולוגיות פוטנציאליות מול יעדים אלה:
(1) מבחינת יעילות, המחמם החדש חייב להיות יעיל והוא אמור להיות מסוגל לספק את תפוקת החום הנדרשת בטווח רחב של טמפרטורות נוזל קירור ובכל המתחים;
(2) מבחינת האיכות והגודל, על המחמם החדש להיות קטן ככל האפשר וקליל ככל האפשר;
(3) מבחינת השימושיות והעלות, יש להימנע משימוש בחומרי אדמה נדירים וב-Pb, ובמקביל, עלותם של מוצרים חדשים חייבת להיות תחרותית;
(4) מבחינת בטיחות, יש למנוע כל סכנת התחשמלות או תאונת כוויה בכל תנאי.
