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干货 电动汽车加热方案

  本文介绍燃油加热、 电加热、 热泵加热几种针对纯电动汽车的加热方案, 并对几种方案进行对比分析。

  节能环保是当今世界共同倡导的主题, 纯电动汽车将成为未来汽车行业发展的必然趋势。 汽车作为一种便捷的代步工具, 其乘坐舒适性也是关键因素。 纯电动汽车取消了发动机, 没有发动机冷却液的余热作为热源, 这对纯电动汽车驾驶室采暖来说是一项很大的挑战, 同时也为其他加热方式带来了发展机遇。 目前, 可以考虑燃油加热方式、 电加热方式和热泵加热方式来解决纯电动汽车驾驶室采暖的问题。

  启动燃油加热器后, 油泵开始从燃油箱取油,并将燃油输送到加热器中, 燃油通过雾化装置被雾化成可燃的油气混合体由火花塞点燃。 水循环系统中的冷却液在流经加热器时被加热, 然后流入暖风芯体, 从而为驾驶室提供充足的热源, 为乘员提供舒适的环境, 满足除霜除雾法规的要求。

  增加燃油加热器、 燃油箱、 油泵、 油管、 进气消声器、 进气管、 排气消声器、 排气管、 水泵、 水管,使燃油加热器、 水泵、 水管与原车暖风芯体形成封闭的水循环系统。 燃油加热系统结构如图1所示。

  1) 显著提高纯电动汽车续驶里程。 在环境温度-10℃, 城市路况下行驶1h, 使用燃油加热比使用电加热大大提高了纯电动汽车的续驶里程, 对比结果见图2。

  2) 可延长电池的使用寿命。 采用燃油加热方式对驾驶室加热不消耗电池的电能, 因此在相同的行驶里程下, 使用燃油加热方式比使用电加热方式电池的放电深度低。 根据锂电池的特性, 电池寿命取决于放电深度, 放电深度越低, 可使电池的充放电次数增加, 从而延长电池的使用寿命。 图3为电池使用寿命与放电深度之间的关系。

  1) 燃油加热系统消耗燃油 , 产生尾气排放 ,与纯电动汽车零排放的理念相违背。

  2) 燃油加热系统结构复杂, 零部件数量较多,增加成本较高, 降低了电动汽车的实用性。

  3) 为了满足纯电动汽车碰撞法规的要求 , 燃油加热系统需要突破以下课题: ①燃油箱的布置位置和防护措施 (制定纯电动汽车整车布置方案时,会优先考虑电池包的布置, 这对燃油箱的布置带来了更大的挑战。 燃油箱布置在前机舱不满足前碰法规要求, 且燃油加注不方便; 燃油箱布置在行李舱下方, 很难满足后碰法规的要求); ②燃油管路走向, 应确保燃油管路远离高压线束; ③做好燃油管路的防护及碰撞断油措施, 防止因碰撞引起燃油泄漏。

  电加热方式多为使用PTC加热。 PTC是PositiveTemperature Coefficient的缩写, 意思是正的温度系数, 泛指正温度系数很大的半导体材料或元器件。通常我们提到的PTC是指正温度系数热敏电阻, 简称PTC热敏电阻。 PTC热敏电阻是一种典型具有温度敏感性的半导体电阻, 超过一定的温度 (居里温度) 时, 它的电阻值随着温度的升高而陡增。 也就是PTC加热器的功率将突然降低到最小值, 使温度回到其居里温度以下。 就因为这个特性, PTC加热器具有恒温发热、 无明火、 使用寿命长等优点。

  图4为低电压风暖加热方式系统结构。 机舱增加水泵、 水管、 三通阀与暖风芯体、 电机、 散热器水箱形成封闭的水循环系统, HVAC结构中增加低电压风暖加热器。 低电压风暖加热器在空调HVAC中的布置示意图见图5, 安装位置实物图见图6。

  当开启空调控制器采暖开关时, 三通阀B改变冷却液走向, 使冷却液通过暖风芯体, 根据车内温度传感器的控制温度、 车内温度、 水泵开启温度、三通阀A的控制温度、 冷却液温度来控制PTC与暖风芯体的工作状态。 当断开空调控制器采暖开关时, 三通阀B再次改变冷却液走向, 使冷却液不通过暖风芯体。

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