Проблемы с обогревом BEV

Большинство покупателей новых автомобилей, вероятно, не проявляют большого интереса к системе отопления автомобиля перед покупкой. Это просто что-то, что, как ожидается, будет полезным и не рассматривается как точка дифференциации.

Однако с ростом популярности аккумуляторных электромобилей (BEV) эта ситуация может измениться, поскольку традиционная система отопления в том виде, в каком мы ее знаем, больше не существует в BEV. А то, что существует, может оказать гораздо большее влияние на общий уровень удовлетворенности покупателя, чем он ожидает.

Почему такая разница? Потому что источник тепла в обычном автомобиле — отходящее тепло двигателя — в BEV просто не существует.

В традиционной системе отопления, которая используется с момента появления Cadillac в 1926 году, тепло передается от двигателя к жидкости (воде/антифризу). Эта жидкость циркулирует через закрытую систему, включающую сердечник отопителя (небольшой радиатор), через который воздух подается в салон, получая тепло от сердечника.

Вентилятор помогает нагнетать нагретый воздух в салон и вокруг него, чтобы согреть пассажиров, а также предотвращает запотевание/размораживание окон.

Ключевой момент заключается в том, что без двигателя у BEV просто не будет такого большого источника «бесплатного» тепла.

Некоторое количество тепла выделяется батареями, а также силовой электроникой, и некоторые автопроизводители передают это тепло воздушному потоку — каждая мелочь помогает. Но этого недостаточно для замены того, что обычно имеется в двигателе.

Очевидное решение, принятое многими, — заменить сердечник нагревателя резистивным электрическим нагревательным элементом, например, в старом электронагревателе.

Однако вместо просто катушки резистивного провода в современной системе используется саморегулирующийся нагревательный элемент PTC (положительный температурный коэффициент) со встроенной защитой от перегрева.

Остальная часть системы обогрева может остаться практически такой же, а мгновенное тепло от электрического нагревательного элемента означает, что салон может прогреться даже быстрее, чем при постепенном прогреве двигателя.

Проблема с этим решением заключается в том, что единственным источником питания для электрообогревателя является тот же источник питания, который используется для привода автомобиля, — аккумуляторная батарея. Таким образом, каждый ватт мощности, использованный для обогрева, не доступен для вождения. Это одна из причин, по которой запас хода BEV имеет тенденцию резко сокращаться при низких температурах окружающей среды.

Другая альтернатива, представленная Nissan в Leaf 2012 года и теперь используемая в нескольких BEV и PHEV, — это использование реверсивного теплового насоса — по сути, системы кондиционирования воздуха, которая может работать в обратном направлении.

Проще говоря, тепловой насос передает энергию наружного воздуха в хладагент через внешний испаритель — даже когда на улице холодно — затем сжимает хладагент, который нагревает его, и передает это тепло в пассажирский салон через внутренний конденсатор. .

Сложность создания реверсивной системы отопления, вентиляции и кондиционирования, работающей как в качестве кондиционера, так и в качестве теплового насоса, значительна и, следовательно, дорога. Но множество опубликованных испытаний подтверждают, что он по крайней мере так же эффективен, как и резистивный нагрев, и снижает негативное влияние на запас хода.

Однако есть ограничение. Эффективность теплового насоса снижается при падении наружной температуры. Хотя он может быть очень эффективным при температуре 0°C, он значительно менее эффективен при -20°C и достигает своего практического предела около -30°C. К сожалению, такая температура не является редкостью на большей части территории Канады. Таким образом, даже тепловому насосу в крайнем случае необходим дополнительный источник тепла.

Какая бы базовая система ни использовалась, конечной цели достижения комфорта пассажиров можно способствовать с помощью альтернативных средств, таких как фокусировка тепла на определенных участках тела. С этой целью уже широко используются подогревы сидений и рулевых колес.

Идя еще дальше, Toyota стала первым автопроизводителем, применившим в серийных автомобилях лучистый обогрев, направленный на голени и ступни водителя и переднего пассажира в моделях bZ4x более высокого уровня.