純粋な電気自動車用の暖房ソリューション
今日、省エネと環境保護は世界共通のテーマであり、純粋な電気自動車は将来の自動車産業の発展において避けられないトレンドとなるでしょう。 便利な移動手段であるクルマは、乗り心地も重要な要素です。 純粋な電気自動車はエンジンをキャンセルし、エンジン冷却液の廃熱を熱源として使用しません。 これは純粋な電気自動車のキャブ暖房にとって大きな課題であり、他の暖房方法にも開発の機会をもたらします。 現在、純粋な電気自動車のキャブ加熱の問題を解決するには、燃料加熱、電気加熱、ヒートポンプ加熱が考えられます。
ほとんどの電気加熱方式は PTC 加熱を使用します。 PTCとは、PositiveTemperature Coefficientの略で、正の温度係数を意味し、一般に正の温度係数が大きい半導体材料や部品を指します。 通常、私たちが指す PTC は、正温度係数サーミスタ、または略して PTC サーミスタを指します。 PTC サーミスタは、代表的な温度に敏感な半導体抵抗器です。 ある温度（キュリー温度）を超えると、温度の上昇とともに抵抗値が急激に増加します。 つまり、PTC ヒーターの出力が突然最小値まで低下し、温度がキュリー温度未満に戻ります。 この特性により、PTC ヒーターには、一定の温度で加熱できる、裸火がない、耐用年数が長いという利点があります。
低電圧空気加熱
エンジンルームにウォーターポンプ、ウォーターパイプ、三方弁、ヒーターコア、モーター、ラジエーター水タンクを追加して密閉水循環システムを形成し、HVAC構造に低圧エアヒーターを追加しました。 エアコンコントローラーの暖房スイッチをオンにすると、三方弁Bが冷却水の方向を変え、冷却水がヒーターコアを通過します。 車内温度センサーの制御温度に応じて、車内温度、ウォーターポンプ開度温度、三方弁A温度と冷却水温度を制御し、PTCとヒーターコアの作動状態を制御します。 エアコンコントローラーの暖房スイッチがオフになると、三方弁Bが再び冷却水の方向を変え、冷却水がヒーターコアを通過しないようにします。
利点
ヒーターコアは冷却水の廃熱を利用するため、低圧エアヒーターの出力を節約し、モーター冷却機能の一部を共用し、ラジエーター水タンクの出力を低減します。
短所
１）継承部品の改造量が比較的多く、改造費用が高額である。
2) 低圧エアヒータを使用する場合、純正車両用エアコンヒータ下部にある程度の整流スペースが必要となります。 ただし、PTC 補助加熱装置を追加すると、ヒーター ブロワー アセンブリのケーシングに変更が生じます。 加熱コアの下に PTC 補助装置を追加する場合は、ケーシング下部のエアダクトとフット吹き出しダクトを下方に移動する必要があります。
3) コントローラがウォーターポンプと三方弁を制御できるように、制御回路を再度変更し、制御コンポーネントといくつかのパイプラインを追加する必要があります。 制御が複雑になり、コストが大幅に増加します。
4) PTC はコックピット内に配置されており、安全上のリスクが伴います。
高電圧空気加熱
純正車両のインレットパイプ、アウトレットパイプ、ヒーターコアを取り外し、純正車両ヒーターコアと同じサイズ、取付方法のエアヒーターPTCに交換し、関連する制御回路を変更し、PTCコアの絶縁対策を施します。
利点
1) HVAC 構造を変更する必要はありません。
2) 出力容量などの多くの要因によって制限される低電圧空気加熱ヒーターとは異なり、高電圧空気加熱ヒーターは非常に強力な出力と高効率の加熱を提供できます。
3) 空気を直接加熱するため、運転室内温度が急速に上昇します。
短所
1) 空調および暖房システムが霜取りおよび防曇に関する規制および暖房要件を満たすためには、PTC の暖房能力は少なくとも 3000 W 以上である必要があります。 この電力はバッテリーの総容量と比較して非常に大きな消費量であり、純粋な電気自動車の航続距離に重大な影響を与えます。
2) 3 000 W を超える加熱能力を持つ PTC が HVAC 内に配置されているため、安全上の危険が生じる可能性があります。 高圧空気加熱用PTCの使用電圧範囲は一般的に250～450V(DC)であり、高電圧絶縁対策が必要です。 EN60335 では、高電圧製品の絶縁レベルは 2 000 V 以上であることが求められています。製品を設計する際には、多層絶縁による安全対策を考慮する必要があります (図 8)。製品自体のコストが高くなり、製品の適用が困難になります。
3) 高圧空気加熱ヒーターは HVAC 内に配置されています。 高圧空気加熱ヒータは絶縁対策が必要です。 そうしないと、高電圧空気加熱ヒーターの温度が高いと、HVAC シェルが臭気を発生し、キャブ内の空気の質に影響を与えます。
高電圧給湯
エンジンルーム内に高圧温水ヒーター、水タンク、ウォーターポンプ、給水パイプを追加し、純正カーヒーターコアとの密閉水循環システムを構築。
利点
1) エンジンルームには高電圧機器を配置し、高電圧の安全性を確保し、性能を確保しながら最高の安全性を備えた最適なソリューションを提供します。
2）水加熱、作業中に臭いがありません。
3) HVAC 構造を変更する必要はありません。
4) 制動エネルギー回収などによりバッテリー電力が過剰になった場合、高圧温水器が余剰の電気エネルギーを熱エネルギーに変換して水循環系に蓄え、バッテリーの過充電による危険を防止します。
5) 出力能力に多くの制限がある 12V システムとは異なり、高電圧システムは非常に強力な出力と高効率の加熱能力を提供できます。
6) 純粋に電子的な HVAC システムでは、電力は他の要因の影響を受けませんが、温度管理システムによって簡単に調整できるため、室内温度を正確に制御できます。
短所
１）構造が複雑で追加部品も多く、エンジンルームのレイアウトが難しくなる。
2) お湯の加熱速度が遅い。
3) 給湯用PTCヒーターの電力は約5.5kWです。 この電力はバッテリーの総容量に比べて非常に膨大な電力を消費し、電気自動車の航続距離に重大な影響を与えます。
