电动车冬季采暖,除了炙手可热的热泵技术,主流还是在使用电加热方案,即使是热泵车型,为了保证极低温环境下的制热通常还会配置辅助电加热,比如前段时间分析的《比亚迪海豚热泵系统》依然保留了一个风PTC。
电加热器在大量的媒体文章里面都称之为PTC,实际这个名称不一定准确,PTC是「Positive Temperature Coefficient 」的缩写,即「正温度系数」,但电动车用电加热方案并非全都是PTC,还有一些使用了膜加热技术。
PTC加热方案的原件是由陶瓷材质的半导体构成,其电阻会随温度上升而增加,加热元件的结构形态通常如下,也可以根据用户的需求烧结成圆柱形状,通常车用的还是以方形为主。
一种典型的车用风PTC的结构图纸如下,这是一种档位控制的PTC,其中R1~R5对应了加热铝管,每条加热铝管内部封装了12个PTC元件,通过外部的散热翅片增加与空气的换热面积。
PTC的电阻与温度的关系曲线如下,PTC的电阻随温度升高先下降到最低电阻值Rmin,然后电阻非线性增加最大终温Te,这个温度下电阻成千上万倍的增加,电流基本为零,从而可以自动控制最高温度。由于Rmin位置的电流会非常大,导致PTC每次接通时都会有短时间的浪涌电流。
PTC加热器只是定义了加热元件的类型,在具体的产品形态上又产生了风PTC和水PTC两种具体的产品类型,而这两种类型目前基本上各占一半的PTC应用市场。而PTC在电加热方案里面大概又占到80%左右的市场份额。
市面上除了主流的PTC加热方案,还有一种以伟巴斯特、博格华纳等国外供应商为代表提供的膜加热方案,目前国内也有海姆霍兹提供相关产品。
膜加热技术通过将绝缘介质、加热电阻、导体材料、保护介质等材料,通过高温烧结到特定基底金属上而成,膜厚度0.2mm~3mm,膜加热技术在饮水机、热水器领域早已有相关应用。膜加热方案可以将基底的机构制作成平板、圆管形状。
由于膜加热方案的如上特点,理论上膜加热方案可以更好匹配整车上的布置,同时,膜加热方案相对PTC方案重量更轻,体积更小。但难点在膜本身材料特性、膜的均匀性、与基底的粘接强度及膨胀系数匹配、绝缘等。
威马采用了比较特别的电动车冬季加热方案,既不是PTC也不是热泵,而是使用柴油加热。这个方案在电动车上很少见,但其实威马使用的伟巴斯特的柴油加热器在商用车、房车上已经得到了大量的应用。
这套加热器通过在燃烧室6将雾化柴油点燃加热从进气口1进入的空气并从热空气出口8排出,从而达到电池加热与乘客舱加热的目的。按照威马的说法,该系统预计耗油量约会在0.1-0.2L/h之间,以威马6L的油箱计算,可以使用30-60小时,相当于一台威马EX5使用1-2个月。
燃油加热在一辆纯电车上看起来有点不伦不类,但它不损失电池续航,而且柴油能量密度极高,也算是一种大胆的选择。