Análisis de nuevos modos de calefacción para vehículos eléctricos híbridos y eléctricos

Dado que los motores de los vehículos eléctricos híbridos y eléctricos requieren un funcionamiento frecuente en el rango de alta eficiencia, cuando el motor no puede utilizarse como fuente de calor con la propulsión eléctrica pura, el vehículo se queda sin fuente de calor. Especialmente para la regulación de la temperatura de la cabina, se requieren fuentes de calor adicionales para garantizar la comodidad y la seguridad. Para maximizar la autonomía de la propulsión eléctrica y mejorar la eficiencia del combustible, es necesario generar calor de forma rápida, eficiente y segura, minimizando el consumo de energía de la batería de tracción. Nuestra empresa ha desarrollado un nuevo tipo de calentador de alto voltaje basado en la nueva tecnología de termosferas.
1 Función y finalidad de la calefacción del vehículo
La calefacción de la cabina es una función importante para garantizar una conducción segura y cómoda. Además de la comodidad de la cabina y la temperatura interior, el sistema de aire acondicionado (HVAC) también debe garantizar ciertas funciones, como el cumplimiento de los requisitos normativos. Por ejemplo, según el Reglamento Europeo 672/2010 y la Norma Federal de Seguridad de Vehículos Motorizados de EE. UU. FMVSS103, más del 80 % del hielo del parabrisas debe eliminarse después de 20 minutos. La descongelación y la deshumidificación son otras dos funciones exigidas por la legislación. Una buena regulación de la temperatura de la cabina es fundamental para la comodidad y la seguridad, lo cual también es un factor importante para garantizar que la conducción no se vea afectada.
2 Índice de rendimiento
Los principales requisitos del calefactor dependen del uso del vehículo. Se resumen los siguientes factores:
(1) La máxima eficiencia;
(2) Costo bajo o razonable;
(3) Tiempo de reacción rápido y buena controlabilidad;
(4) El tamaño del paquete deberá ser mínimo y el peso deberá ser ligero;
(5) Buena confiabilidad;
(6) Buena sostenibilidad y protección del medio ambiente.
3 Concepto de calefacción
En general, el concepto de calor se puede dividir en fuente de calor primaria y fuente de calor secundaria. La fuente de calor principal es la que puede generar más de 2 kW de calor, necesario para regular la temperatura de la cabina. El calor generado por la fuente de calor secundaria es inferior a 2 kW y suele dirigirse a componentes específicos, como la calefacción de los asientos.
4 Calentador de aire ysistema de calentamiento de agua
El sistema de calefacción se puede dividir en dos categorías principales, que dependen del calentamiento realizado mediante calentadores de combustible o calentadores eléctricos:
(1) El calentador de aire calienta directamente el aire, lo que puede elevar rápidamente la temperatura de la cabina;
(2) Los calentadores de agua que utilizan refrigerante como portador de calor medio pueden distribuir mejor el calor e integrarse en el sistema HVAC.
Anteriormente, se introdujeron calentadores de combustible en los vehículos eléctricos híbridos y eléctricos, cuyo menor consumo permite utilizar la energía eléctrica para la conducción, en lugar de para la calefacción. Dado que el uso de calentadores eléctricos en invierno reduce la autonomía eléctrica en aproximadamente un 50%, se suele optar por el método de calefacción de combustible.
5 Concepto de calentador eléctrico
Previo al desarrollo, se analizaron diversas tecnologías existentes y potenciales, como la resistencia al bobinado de alambre o el calentamiento por coeficiente de temperatura positivo (PTC). Se evaluaron cuatro objetivos principales de desarrollo y se compararon diversas tecnologías potenciales con respecto a estos objetivos:
(1) En términos de eficiencia, el nuevo calentador debe ser eficiente y debe ser capaz de proporcionar la salida de calor requerida dentro de un amplio rango de temperatura del refrigerante y bajo todos los voltajes;
(2) En términos de calidad y tamaño, el nuevo calentador debe ser lo más pequeño y ligero posible;
(3) En términos de usabilidad y costo, se debe evitar el uso de materiales de tierras raras y Pb, y el costo de los nuevos productos debe ser competitivo;
(4) En términos de seguridad, se debe evitar cualquier riesgo de descarga eléctrica o accidente por quemaduras bajo todas las condiciones.
Dentro del concepto actual de calentadores eléctricos para automóviles, el más popular es el calentador PTC, que utiliza una resistencia de titanato de bario (BaTiO₃) con un coeficiente de temperatura positivo. Por ello, se explican varios detalles de su principio de funcionamiento y se comparan con el calentador de capas desarrollado según el...calentador de alto voltaje HVH.
Los elementos PTC presentan características no lineales muy evidentes. La resistencia disminuye a baja temperatura y aumenta bruscamente al aumentar la temperatura. Esta característica provoca una autolimitación de la corriente al aplicar tensión.
Hebei Nanfeng Automobile Equipment Group Co., Ltd. puede producir entre 1,2 kW y 32 kW.Calentadores eléctricos de alto voltaje (HVCH, CALENTADOR PTC)con nueva tecnología para satisfacer las necesidades de diversos vehículos.