Tamamen Elektrikli Araçlar için Isıtma Çözümü
Enerji tasarrufu ve çevrenin korunması, bugün dünyanın savunduğu ortak bir temadır ve saf elektrikli araçlar, gelecekte otomobil endüstrisinin gelişiminde kaçınılmaz bir trend haline gelecektir. Uygun bir ulaşım aracı olarak otomobilin sürüş konforu da önemli bir faktördür. Saf elektrikli araçlar motoru iptal eder ve motor soğutucusunun atık ısısını bir ısı kaynağı olarak kullanmaz. Bu, saf elektrikli araç kabini ısıtması için büyük bir zorluktur ve aynı zamanda diğer ısıtma yöntemleri için geliştirme fırsatlarını da beraberinde getirir. Şu anda, saf elektrikli araçların kabin ısıtma problemini çözmek için yakıt ısıtma, elektrikli ısıtma ve ısı pompası ısıtması düşünülebilir.
Çoğu elektrikli ısıtma yöntemi PTC ısıtmayı kullanır. PTC, pozitif sıcaklık katsayısı anlamına gelen Pozitif Sıcaklık Katsayısı'nın kısaltmasıdır ve genel olarak büyük pozitif sıcaklık katsayısına sahip yarı iletken malzemeleri veya bileşenleri ifade eder. Genellikle bahsettiğimiz PTC, pozitif sıcaklık katsayılı termistöre veya kısaca PTC termistörüne atıfta bulunur. PTC termistörü tipik bir sıcaklığa duyarlı yarı iletken dirençtir. Belirli bir sıcaklığın (Curie sıcaklığı) üzerine çıktığında sıcaklık arttıkça direnç değeri keskin bir şekilde artar. Yani, PTC ısıtıcısının gücü aniden minimum değere düşecek ve sıcaklığın Curie sıcaklığının altına düşmesine neden olacaktır. Bu özelliğinden dolayı PTC ısıtıcılar sabit sıcaklıkta ısıtma, açık alev olmaması ve uzun servis ömrü avantajlarına sahiptir.
Alçak gerilim hava ısıtma
Makine dairesine kapalı su sirkülasyon sistemi oluşturacak şekilde su pompası, su borusu, üç yollu vana, ısıtıcı petek, motor ve radyatör su deposu eklenmiş, HVAC yapısına ise alçak gerilim hava ısıtıcısı eklenmiştir. Klima kumandasının ısıtma anahtarı açıldığında, üç yollu vana B soğutucunun yönünü değiştirerek soğutucunun ısıtıcı petek içinden geçmesini sağlar. Araç içi sıcaklık sensörünün kontrol sıcaklığına, araç içi sıcaklığına, su pompası açılma sıcaklığına ve PTC ve ısıtıcı göbeğinin çalışma durumunu kontrol etmek için üç yollu vana A sıcaklığı ve soğutma suyu sıcaklığının kontrolüne göre. Klima kumandasının ısıtma anahtarı kapatıldığında üç yollu B vanası soğutucunun yönünü tekrar değiştirerek soğutucunun ısıtıcı petekten geçmemesini sağlar.
Avantajları
Isıtıcı göbeği soğutucunun atık ısısını kullandığından, düşük voltajlı hava ısıtıcısının güç çıkışından tasarruf edebilir ve motor soğutma fonksiyonunun bir kısmını paylaşarak radyatör su deposunun güç çıkışını azaltabilir.
Dezavantajları
1) Miras alınan parçalarda yapılan değişiklik miktarı nispeten büyüktür ve değişiklik maliyeti yüksektir.
2) Düşük voltajlı hava ısıtıcısının kullanılması, orijinal araç klima ısıtıcısının alt kısmında belirli miktarda düzeltme alanı gerektirir. Bununla birlikte, bir PTC yardımcı ısıtma cihazının eklenmesi, ısıtıcı üfleyici grubunun muhafazasında değişikliklere neden olacaktır. Isıtma peteği altına PTC yardımcı cihazı eklemek isterseniz kasanın alt kısmında bulunan hava kanalı ve ayak üfleme kanalının aşağıya doğru kaydırılması gerekmektedir.
3) Kontrol devresinin tekrar değiştirilmesi gerekiyor ve kontrolörün su pompasını ve üç yollu vanayı kontrol edebilmesi için kontrol bileşenleri ve bazı boru hatlarının eklenmesi gerekiyor. Kontrol karmaşıktır ve maliyet çok artar.
4) PTC kokpitte yerleştirilmiştir ve bu durum belirli güvenlik risklerini beraberinde getirir.
Yüksek voltajlı hava ısıtma
Orijinal araç giriş ve çıkış borularını ve ısıtıcı çekirdeğini çıkarın, ısıtıcı çekirdeğini orijinal araç ısıtıcı çekirdeği ile aynı boyuta ve montaj yöntemine sahip bir hava ısıtıcı PTC ile değiştirin, ardından ilgili kontrol devrelerini değiştirin ve PTC çekirdek ölçüsünü yalıtın.
Avantajları
1) HVAC yapısında herhangi bir değişiklik yapılmasına gerek yoktur.
2) Güç çıkış kapasitesi gibi birçok faktörle sınırlanan düşük voltajlı hava ısıtma ısıtıcılarının aksine, yüksek voltajlı hava ısıtma ısıtıcıları çok güçlü güç çıkışı ve yüksek verimli ısıtma sağlayabilir.
3) Havanın doğrudan ısıtılması sayesinde sürüş odası sıcaklığı hızla yükselir.
Dezavantajları
1) Klima ve ısıtma sisteminin buz çözme ve buğu giderme düzenlemeleri ve ısıtma gereksinimlerini karşılayabilmesi için PTC'nin ısıtma gücünün en az 3000 W veya daha fazla olması gerekir. Bu güç, toplam akü kapasitesiyle karşılaştırıldığında çok büyük bir tüketicidir ve saf elektrikli araçların sürüş menzilini ciddi şekilde etkiler.
2) Isıtma gücü 3 000 W'tan fazla olan PTC'ler HVAC'de düzenlenmiştir ve bu durum güvenlik tehlikelerine neden olabilir. Yüksek voltajlı hava ısıtma PTC'nin çalışma voltajı aralığı genellikle 250~450 V (DC)'dir ve yüksek voltaj yalıtım önlemlerinin alınması gerekir. EN60335, yüksek gerilim ürünlerinin yalıtım seviyesinin 2 000 V'ye eşit veya daha büyük olmasını gerektirir. Ürünleri tasarlarken, çok katmanlı yalıtımın güvenlik önlemlerini (Şekil 8) dikkate almak gerekir; ürünün maliyetinin yüksek olması ürünün uygulanmasını zorlaştırmaktadır.
3) Yüksek voltajlı hava ısıtma ısıtıcısı HVAC'de düzenlenmiştir. Yüksek gerilim hava ısıtmalı ısıtıcı için izolasyon önlemleri gereklidir. Aksi takdirde, yüksek voltajlı hava ısıtma ısıtıcısının sıcaklığı yüksek olduğunda HVAC kabuğu koku üretecek ve kabindeki hava kalitesini etkileyecektir.
Yüksek voltajlı su ısıtma
Orijinal araç kaloriferi çekirdeği ile kapalı bir su sirkülasyon sistemi oluşturmak için makine dairesine yüksek voltajlı su ısıtma ısıtıcısı, su deposu, su pompası ve su boruları eklenmiştir.
Avantajları
1) Yüksek voltaj cihazları, yüksek voltaj güvenliğini sağlayacak ve performansını sağlarken en yüksek güvenlik derecesine sahip optimize edilmiş bir çözüm sağlayacak şekilde makine dairesine yerleştirilmiştir.
2) Su ısıtma, çalışırken koku yok.
3) HVAC yapısında herhangi bir değişiklik yapılmasına gerek yoktur.
4) Fren enerjisi geri kazanımı veya diğer faktörler nedeniyle akü gücü aşırı olduğunda, yüksek voltajlı su ısıtıcısı, akünün aşırı şarj edilmesinden kaynaklanan tehlikeyi önlemek için fazla elektrik enerjisini ısı enerjisine dönüştürebilir ve su sirkülasyon sisteminde depolayabilir.
5) Güç çıkışı özelliklerinde birçok kısıtlamaya tabi olan 12V sistemin aksine, yüksek voltajlı sistemler çok güçlü güç çıkışı ve yüksek verimli ısıtma yetenekleri sağlayabilir.
6) Tamamen elektronik bir HVAC sisteminde, güç diğer faktörlerden etkilenmez ancak sıcaklık yönetim sistemi tarafından kolayca ayarlanabilir ve iç sıcaklığın hassas kontrolüne olanak tanır.
Dezavantajları
1) Yapının karmaşık olması ve birçok ilave parçanın eklenmesi, makine dairesinin yerleşimine zorluklar getirmektedir.
2) Suyun ısıtma hızı yavaş.
3) Su ısıtma PTC ısıtıcısının elektrik gücü yaklaşık 5,5 kW'tır. Bu güç, toplam akü kapasitesine kıyasla çok büyük bir tüketim olup, elektrikli araçların sürüş menzilini ciddi şekilde etkilemektedir.
