두꺼운-필름 가열 기술이 필요한 이유
현재 최적의 선택은?
주류 난방 방식은 -PTC 히터와 히트펌프 시스템의 두 가지 기술 경로로 나누어졌습니다. 그러나 이들의 관계는 상호 배타적이지 않습니다. 그것은 보완적인 쌍에 가깝습니다. 왜?
먼저 PTC 히터를 살펴보겠습니다.
PTC는 포지티브 온도 계수 서미스터(Positive Temp Coefficient Thermistor)를 나타냅니다. 주변 온도가 낮아지면 PTC의 저항도 감소합니다. 이때, 일정한 전압으로 전류를 인가하면 저항이 감소하여 전류가 증가하고, 그에 따라 발생되는 열도 증가하여 발열 효과를 얻게 된다.
PTC 가열 방법에는 물-기반 가열과 공기-기반 가열의 두 가지가 있습니다. 전자는 PTC를 통해 냉각수를 가열한 다음 라디에이터와 열을 교환합니다. 후자는 PTC와 직접 열을 교환하여 궁극적으로 따뜻한 공기를 불어냅니다.
기술은 성숙해졌지만 문제는 PTC 히팅의 에너지 소모가 높아 전기차의 주행거리가 심각하게 줄어든다는 점이다. 예를 들어, 2kW PTC 히터는 1시간 동안 최대 전력으로 작동하는 데 2kWh의 전기를 소비합니다. 100km당 15kWh의 전력 소비를 기준으로 계산하면 2kWh는 대략 13km의 주행 거리에 해당합니다. 실제로 시스템은 PTC(전력 전송 제어) 장치의 전력도 제어합니다. 앞유리 성에 제거에는 약 2-3kW의 PTC 전력이 필요합니다. 냉각수를 가열하려면 약 6kW가 필요할 수 있습니다.
따라서 PTC의 "플라스틱 대응 제품"인 열 펌프가 작동하게 됩니다.
열 펌프는 열 '수송체' 역할을 합니다.-자동차 외부의 차가운 공기와 같은 저온의 '물체'로부터 열을 흡수하여{1}}이를 작동 유체로 전달한 다음 작동 유체를 압축하여 온도를 높입니다. 마지막으로 고온-온도의 작동유체는 응축기를 통해 자동차 내부 공기와 열교환을 하여 따뜻한 공기의 기능을 하게 됩니다.
우리는 일반적으로 에어컨의 성능을 측정할 때 COP(성능계수)를 사용합니다. COP 값이 높을수록 변환 효율이 높고 에너지 절감 효과가 크다는 것을 의미합니다. 이론적으로 히트펌프의 난방 COP 값은 2~4에 이릅니다. 즉, 동일한 에너지 소비로 히트펌프는 PTC보다 2~4배 더 많은 열을 생산합니다.
히트펌프가 이렇게 뛰어난데 왜 PTC가 여전히 필요할까요? 문제는 '이론적' 측면에 있다.
저온-온도 환경에서 열 펌프는 고장이 나기 쉽습니다.-영하 20도에서는 열 펌프의 COP(성능 계수)가 1로 떨어져 거의 비활성 상태가 됩니다. -10도에서 0도 사이에서 COP는 1-2로, PTC(잠재적으로 투과되는 크롬) 열 펌프보다 약간 더 좋습니다. 따라서 Tesla는 난방을 돕기 위해 -10도에서 0도까지 보조 PTC를 활성화합니다. 온도가 0도 이상으로 올라가면 다시 히트펌프로 전환됩니다. HiPhi X는 간접 열 펌프를 사용하며 저온에서 급속 가열을 위한 보조 열원으로 PTC도 필요합니다.
PTC 기술은 간단하지만 본질적인 한계에는 제한된 용량, 불안정성, 높은 전력 소비 등이 포함됩니다. 히트펌프는 천장이 높지만 비용이 높고 기술이 미숙하여 CO2 히트펌프와 같은 미래 기술이 여전히 개발 중이므로 다른 보완 솔루션이 필요합니다.
PTC를 빠르게 대체할 수 있으며 히트펌프-후막-필름 가열 기술과 잘 어울리는 솔루션입니다.
후막-필름 가열기술은 스크린 인쇄 공정을 통해 다양한 기판(스테인리스강, 알루미나, 질화알루미늄, 유리, 세라믹 등)에 인쇄된 희토류 후막-필름 전열 재료를 활용하여 전기 에너지를 열 에너지로 변환합니다.
전도성 재료와 기술 원리의 차이는 두 기술의 고유한 성능 장점과 단점을 직접적으로 결정합니다.
시너지 효과: 후막-필름 히터는 시동 전류, 리플 전압, 리플 전류 측면에서 PTC 기술을 능가하며 차량 전기 시스템에 미치는 영향이 적고 차량 성능의 안정성과 신뢰성을 보장하며 다양한 온도 조건에서 우수한 발열 효과를 유지합니다.
효율성 향상: 후막-필름 히터의 열 효율은 PTC 기술보다 7% 더 높아 에너지를 절약하고 전기 자동차의 주행 범위를 크게 향상시킵니다.
더 빠름: 후막{0}}필름 히터의 전체 시작 시간은 30밀리초에 불과한 반면, "빠른-속도" PTC 히터는 최대 전력 출력에 도달하는 데 약 28초가 필요합니다.
800V 고전압 플랫폼의 보급이 증가함에 따라 1500V 고전압을 견딜 수 있는 후막{2}}필름 가열 기술이 "650V-제한된" PTC 기술을 대체하고 미래 산업의 주류 선택이 될 것으로 예상됩니다. 또한 후막-필름 히터는 다양한 전원 공급 장치 전압 사양에 완벽하게 적응할 수 있어 다양한 차량 모델에 대한 옵션을 제공합니다.
