BEV の加熱に関する課題

新車購入者のほとんどは、おそらく購入前に車の暖房システムにあまり関心を示しません。 それは単にそこに存在し、役立つことが期待されているものであり、差別化点とは見なされません。

しかし、バッテリー電気自動車 (BEV) の人気が高まるにつれ、その状況は変わる可能性があります。私たちが知るようになった従来の暖房システムは、BEV にはもはや存在しないからです。 そして、実際に存在するものは、購入者の全体的な満足度に、購入者が予想するよりもはるかに大きな影響を与える可能性があります。

なぜ違いがあるのでしょうか? なぜなら、従来の車両の熱源であるエンジンからの廃熱はBEVには存在しないからです。

1926 年にキャデラックが導入して以来使用されている従来の加熱システムでは、熱がエンジンから液体 (水/不凍液) に伝達されます。 この液体は、ヒーター コア (小型ラジエーター) を含む密閉システムを循環し、そこを通って空気が車室内に送られ、コアから熱が得られます。

ファンは、暖められた空気を室内やその周囲に強制的に送り込んで乗員を暖めるだけでなく、窓の曇り止め/霜取りにも役立ちます。

重要な点は、エンジンがなければ、BEV には利用できる大きな「無料」熱源がないということです。

バッテリーによって発生する熱に加え、パワーエレクトロニクスによって発生する熱もあり、いくつかの自動車メーカーはその熱を空気流に伝達しており、少しでも役に立ちます。 しかし、通常エンジンから得られるものを置き換えるには十分ではありません。

多くの人が採用している明白な解決策は、ヒーター コアを古い電気ヒーターのような抵抗電気発熱体に置き換えることです。

ただし、最新のシステムでは、単なる抵抗線のコイルではなく、過熱に対する固有の保護機能を備えた自己調整型の PTC (正の温度係数) 発熱体が使用されています。

ヒーターシステムの残りの部分はほとんど同じままでよく、電気発熱体からの瞬間的な熱により、エンジンの徐々に暖機運転する場合よりもさらに早く内部が暖まる可能性があります。

このソリューションの問題は、電気ヒーターの唯一の電源が、車両の駆動に使用されるものと同じもの、つまりバッテリー パックであることです。 つまり、暖房に使用される電力はすべて、運転には利用できない電力になります。 これが、BEV の航続距離が周囲温度が低い場合に大幅に減少する傾向がある理由の 1 つです。

日産が 2012 年のリーフで導入し、現在いくつかの BEV および PHEV で採用されているもう 1 つの代替手段は、可逆ヒート ポンプの使用です。これは、事実上、逆方向に動作できる空調システムです。

簡単に言うと、ヒートポンプは、たとえ外気が寒い場合であっても、外部蒸発器を介して外気から冷媒にエネルギーを伝達し、冷媒を圧縮して加熱し、その熱を内部凝縮器を介して車室内に放出します。 。

HVAC システムを可逆的に AC とヒート ポンプの両方として機能させるのは非常に複雑であり、その結果、高価になります。 しかし、公表されている多数のテストでは、抵抗加熱と少なくとも同程度の効果があり、航続距離への悪影響が軽減されることが確認されています。

ただし、制限があります。 ヒートポンプの効率は、外気温が低下すると低下します。 0℃では非常に効果的ですが、-20℃では効果が大幅に低下し、約-30℃で実際の限界に達します。 残念ながら、これはカナダの大部分では珍しい気温ではありません。 したがって、ヒートポンプであっても、極端な場合には追加の熱源が必要になります。

どのようなコア システムが使用される場合でも、乗客の快適性を達成するという最終目標は、特定の身体領域に熱を集中させるなどの代替手段によって支援できます。 この目的のために、シートヒーターとステアリングホイールはすでに広く使用されています。

さらに一歩進んで、トヨタは、上級モデルの bZ4x において、運転席と助手席の下肢と足の部分に向けた輻射暖房を量産車に採用した最初の自動車メーカーです。