Hvorfor er Thick-Film Heating Technology
det optimale valg i øjeblikket?
Almindelige opvarmningsmetoder er adskilt i to teknologiske ruter-PTC-varmere og varmepumpesystemer. Men deres forhold udelukker ikke hinanden; det er mere som et komplementært par. Hvorfor?
Lad os først se på PTC-varmere.
PTC står for Positive Temperature Coefficient Thermistor. Når den omgivende temperatur falder, falder modstanden af en PTC også. På dette tidspunkt, når der påføres strøm under en konstant spænding, fører den reducerede modstand til en øget strøm, og den genererede varme stiger tilsvarende, hvilket opnår en opvarmningseffekt.
Der er to PTC-opvarmningsmetoder: vand-baseret opvarmning og luft-baseret opvarmning. Førstnævnte opvarmer kølevæsken gennem PTC, som derefter udveksler varme med radiatoren; sidstnævnte udveksler direkte varme med PTC og blæser i sidste ende varm luft ud.
Teknologien er moden, men problemet ligger i det høje energiforbrug ved PTC-opvarmning, som kraftigt reducerer elbilers rækkevidde. For eksempel bruger en 2kW PTC-varmer 2 kWh elektricitet for at køre med fuld effekt i en time. Hvis vi regner ud fra et strømforbrug på 15 kWh pr. 100 kilometer, vil 2 kWh groft svare til en rækkevidde på 13 kilometer. I virkeligheden styrer systemet også effekten af PTC-enheden (Power Transmission Control): Afrimning af forruden kræver ca. 2-3 kW PTC-effekt; opvarmning af kølevæsken kan kræve omkring 6 kW.
Derfor kommer PTC's "plastik-modstykke", varmepumpen, i spil.
En varmepumpe fungerer som en "varmetransportør"-den absorberer varme fra en lav-temperatur "genstand", såsom kold luft uden for bilen, overfører den til arbejdsvæsken og komprimerer derefter arbejdsvæsken for at hæve dens temperatur. Til sidst udveksler arbejdsvæsken med høj-temperatur varme med luften inde i bilen gennem kondensatoren og opnår funktionen som varm luft.
Vi bruger normalt COP (Coefficient of Performance) til at måle et klimaanlægs ydeevne. En højere COP-værdi indikerer højere konverteringseffektivitet og større energibesparelser. Teoretisk set når en varmepumpes varme-COP-værdi mellem 2 og 4. Det vil sige, at en varmepumpe med samme energiforbrug producerer 2-4 gange mere varme end en PTC.
Hvis varmepumper er så fremragende, hvorfor er der så stadig brug for en PTC? Problemet ligger i de "teoretiske" aspekter.
I miljøer med lav-temperatur er varmepumper tilbøjelige til at fejle-ved -20 grader falder en varmepumpes COP (ydelseskoefficient) til 1, hvilket næsten gør den inaktiv; ved -10 grader til 0 grader er COP 1-2, lidt bedre end PTC (Potentially Transmitted Chromium) varmepumper. Derfor aktiverer Tesla en ekstra PTC ved -10 grader til 0 grader for at hjælpe med opvarmning; når temperaturen stiger over 0 grader, skifter den tilbage til varmepumpen. HiPhi X bruger en indirekte varmepumpe, der også kræver en PTC som en hjælpevarmekilde til hurtig opvarmning ved lave temperaturer.
PTC-teknologien er enkel, men dens iboende begrænsninger omfatter begrænset kapacitet, ustabilitet og højt strømforbrug; varmepumper har højt til loftet, men deres høje omkostninger og umodne teknologi betyder, at fremtidige teknologier som CO₂-varmepumper stadig er under udvikling og kræver andre komplementære løsninger.
Dette er en løsning, der hurtigt kan erstatte PTC og fungerer godt med varmepumper-tyk-filmvarmeteknologi.
Opvarmning af tyk-filmteknologien anvender sjældne-jordtykke-films elektrotermiske materialer, trykt på forskellige substrater (rustfrit stål, aluminiumoxid, aluminiumnitrid, glas, keramik osv.) ved hjælp af en serigrafiproces til at omdanne elektrisk energi til varmeenergi.
Forskellen i ledende materialer og tekniske principper bestemmer direkte de iboende ydeevne fordele og ulemper ved de to teknologier.
Mere synergistisk: Tykke-filmvarmere overgår PTC-teknologien med hensyn til startstrøm, krusningsspænding og krusningsstrøm, hvilket har mindre indflydelse på køretøjets elektriske system, sikrer stabiliteten og pålideligheden af køretøjets ydeevne og opretholder fremragende varmeeffekter under forskellige temperaturforhold.
Mere effektiv: Den termiske effektivitet af tykke-filmvarmere er hele 7 % højere end PTC-teknologiens, hvilket sparer energi og forbedrer elektriske køretøjers rækkevidde markant.
Hurtigere: Den fulde opstartstid- af en tyk-filmvarmer er kun 30 millisekunder, mens den "hurtige-tempo" PTC-varmer tager cirka 28 sekunder for at nå fuld effekt.
Med den stigende udbredelse af 800V høj-højspændingsplatforme forventes tyk-filmopvarmningsteknologi, der er i stand til at modstå 1500V højspænding, at erstatte den "650V-begrænsede" PTC-teknologi og blive det almindelige valg i fremtidens industri. Ydermere kan varmelegemer med tyk-film perfekt tilpasse sig forskellige strømforsyningsspændingsspecifikationer, hvilket giver muligheder for forskellige køretøjsmodeller.
