Zakaj je tehnologija segrevanja debelega{0}}filma
trenutno optimalna izbira?
Glavne metode ogrevanja so se razdelile na dve tehnološki poti-grelniki PTC in sistemi toplotnih črpalk. Vendar se njun odnos ne izključuje; je bolj kot komplementarni par. Zakaj?
Poglejmo si najprej PTC grelnike.
PTC pomeni termistor s pozitivnim temperaturnim koeficientom. Ko se temperatura okolice zniža, se zmanjša tudi odpornost PTC. V tem času, ko se tok uporablja pod konstantno napetostjo, zmanjšan upor povzroči povečan tok, proizvedena toplota pa se ustrezno poveča, s čimer se doseže učinek segrevanja.
Obstajata dva načina ogrevanja s PTC: ogrevanje-na vodi in ogrevanje-na zraku. Prvi ogreva hladilno tekočino skozi PTC, ki nato izmenjuje toploto z radiatorjem; slednji neposredno izmenjuje toploto s PTC in na koncu izpihuje topel zrak.
Tehnologija je zrela, a težava je v visoki porabi energije PTC ogrevanja, ki močno zmanjša doseg električnih vozil. Na primer, 2 kW PTC grelnik porabi 2 kWh električne energije za enourno delovanje s polno močjo. Če izračunamo na podlagi porabe energije 15 kWh na 100 kilometrov, bi 2 kWh približno ustrezalo dosegu 13 kilometrov. V resnici sistem nadzoruje tudi moč enote PTC (Power Transmission Control): odmrzovanje vetrobranskega stekla zahteva približno 2-3 kW moči PTC; ogrevanje hladilne tekočine lahko zahteva približno 6 kW.
Zato pride v poštev »plastični dvojnik« PTC, toplotna črpalka.
Toplotna črpalka deluje kot »prenašalec« toplote-vsrka toploto iz »predmeta« z nizko-temperaturo, kot je hladen zrak zunaj avtomobila, jo prenese na delovno tekočino in nato stisne delovno tekočino, da zviša njeno temperaturo. Končno delovna tekočina z visoko-temperaturo izmenjuje toploto z zrakom v avtomobilu skozi kondenzator in tako doseže funkcijo toplega zraka.
Za merjenje delovanja klimatske naprave običajno uporabljamo COP (koeficient učinkovitosti). Višja vrednost COP pomeni večjo učinkovitost pretvorbe in večje prihranke energije. Teoretično je vrednost ogrevalnega COP toplotne črpalke med 2 in 4. To pomeni, da ob enaki porabi energije toplotna črpalka proizvede 2-4 krat več toplote kot PTC.
Če so toplotne črpalke tako odlične, zakaj je PTC še potreben? Problem je v "teoretičnih" vidikih.
V okoljih z nizko-temperaturo so toplotne črpalke nagnjene k okvaram-pri -20 stopinjah COP (koeficient učinkovitosti) toplotne črpalke pade na 1, zaradi česar je skoraj nedejavna; pri -10 stopinj do 0 stopinj je COP 1-2, nekoliko boljši od toplotnih črpalk PTC (potencialno prepuščen krom). Zato Tesla aktivira pomožni PTC pri -10 stopinjah do 0 stopinj za pomoč pri ogrevanju; ko se temperatura dvigne nad 0 stopinj, preklopi nazaj na toplotno črpalko. HiPhi X uporablja indirektno toplotno črpalko, ki zahteva tudi PTC kot pomožni vir toplote za hitro ogrevanje pri nizkih temperaturah.
Tehnologija PTC je preprosta, vendar njene inherentne omejitve vključujejo omejeno zmogljivost, nestabilnost in visoko porabo energije; toplotne črpalke imajo visoko zgornjo mejo, vendar njihova visoka cena in nezrela tehnologija pomenita, da se bodoče tehnologije, kot so toplotne črpalke CO₂, še razvijajo in zahtevajo druge dopolnilne rešitve.
To je rešitev, ki lahko hitro nadomesti PTC in dobro deluje s-debelo{1}}tehnologijo ogrevanja toplotnih črpalk.
Debel{0}}ogrevanjeTehnologija uporablja elektrotermične materiale z debelim-slojem redkih zemelj, natisnjene na različne podlage (nerjaveče jeklo, aluminijev oksid, aluminijev nitrid, steklo, keramika itd.) s postopkom sitotiska za pretvorbo električne energije v toplotno.
Razlika v prevodnih materialih in tehničnih načelih neposredno določa inherentne prednosti in slabosti obeh tehnologij.
Več sinergije: Debel{0}}grelniki prekašajo tehnologijo PTC v smislu zagonskega toka, valovite napetosti in valovitega toka, imajo manjši vpliv na električni sistem vozila, zagotavljajo stabilnost in zanesljivost delovanja vozila ter ohranjajo odlične učinke ogrevanja pri različnih temperaturnih pogojih.
Učinkovitejši: Toplotni izkoristek debeloslojnih-grelnikov je za celih 7 % višji kot pri tehnologiji PTC, kar prihrani energijo in bistveno izboljša doseg električnih vozil.
Hitrejši: čas polnega zagona-grelnika z debelo-plastjo je samo 30 milisekund, medtem ko "hiter-grelnik PTC potrebuje približno 28 sekund, da doseže polno izhodno moč.
Z vse večjim prodorom visokonapetostnih platform 800 V- naj bi tehnologija ogrevanja z debelim- filmom, ki lahko prenese visoko napetost 1500 V, nadomestila "650 V- omejeno" PTC tehnologijo in postala glavna izbira v industriji prihodnosti. Poleg tega se lahko debelo{7}}slojni grelniki popolnoma prilagodijo različnim specifikacijam napajalne napetosti, kar zagotavlja možnosti za različne modele vozil.
