Webasto 电动汽车暖风系统解决方案-Update

Webasto电动汽车暖风系统解决方案Webasto舒乘系统业务部1BerndKueblerJoeZhouWebastoAG26May2009环境条件:•四名乘客•60%新鲜空气•鼓风机流速:200m³/h•室内温度:22°C汽车厂家对Webasto电动汽车暖风系统的要求保持驾驶室恒温温度所需热量-20°C2,69kW-10°C2,03kW0°C1,37kW10°C0,71kW环境条件:•78/317/EWG:20分钟内挡风玻璃除霜率达80%•鼓风机流速:200m³/h•室内温度:22°C温度所需热量-20°C4,63kW-10°C3,93kW0°C3,23kW挡风玻璃除霜及驾驶室暖风数据来源:Webasto对驾驶室空调系统的试验数据来源:驾驶室温度仿真试验2无驾驶室暖风系统驾驶耗电264Wh(马达和动力电器件)蓄电池放电损失81Wh充电后610Wh可用总耗电量2,35kWh行驶中2,0kWh灯132Wh其他设备330Wh(收音机,雨刮器…)后窗加热,座椅加热,空调150WhWebasto假设:空调舒适度与柴油车相似80%驾驶周期低于20km车辆类型小型(4位乘员)城市路况行驶距离150km车总重量1100kg电机持续输出功率50kW电机峰值功率90kW蓄电池类型Li-Ionen(120Wh/kg)电池容量24kWh利用电池的程度80%内部电阻1,5mOhm电池电压381,6V元件数量424系统效率88%(η_E-Motor:90..96%;η_Elektronik:92..97%)电荷损失12%(fromthepowersupplytobattery)Ø车辆的驱动性能2,0kW(Base:NEDCPhase1withconsumersswitchedon)城市路况下电动车的耗电情况-无暖风器3PTC车辆荷载:1kgPTC行驶中2,0kWh2,03kWh电加热器总耗电量4,45kWh30Wh燃料加热器Driving2,0kWh蓄电池放电失83WhTotalconsumption2,38kWh采用燃料加热器暖风可减少耗电47%城市路况下电动车的耗电情况-有暖风器驾驶室保温(运行1小时,开始工作温度-10°C)FOH车辆荷载:4,6kg燃料加热器+5升乙醇+燃料箱450Wh燃料加热器总耗电量2,40kWh行驶中2,0kWh蓄电池放电损失84Wh行驶中2,0kWh2,66kWh电加热器总耗电量5,10kWh城市路况下电动车的耗电情况-有暖风器并进行除霜和预热除霜和预热(20分钟除霜,40分钟驾驶室暖风,工作起始温度=-10°C)PTC车辆荷载:3kgPTCFOH车辆荷载:4,6kg燃料加热器+10升乙醇+燃料箱采用燃料加热器暖风可减少耗电53%5安装Webasto加热器或PTC加热器的电动汽车行驶距离的对比PTC加热器Webasto燃料(乙醇）加热器无暖风155,8km(100%)保暖82,1km(53%)153,2km(98%)除霜及加热(20分钟）而后保暖(40分钟）71,5km(46%)151,6km(97%)6假定车辆的暖风功率采用Ø1.0kWh暖风方式PTC加热器Webasto燃料加热器暖风能量来源电池中的电燃料(C02中性)暖风效率80%(从电源插座)85%CO2-EncumbranceinGermany650g/kWh0g/kWhCO2-encumbranceinFrance113g/kWh0g/kWh能源成本inGermany26,4Cent/kWh26,6Cent/kWh(1€/l乙醇)能源成本inFrance白天:11,7Cent/kWh晚上:6,9Cent/kWh电池容量(80%of24kWh)19,2kWh城市路况下7,89hfor150km(el.DrivingRange,Øspeed19km/h)在所需时间内的能源消耗量7,89kWh所需的电源7,89kWh0,32kWh导致减少的行驶里程31%(1kgPTC)2%(4,6kgFOH+8,4kgtank)车辆额外载荷(forconstantrange)82kg(Battery)13kg(Tank+FOH)成本1000(Present)–300(Goal)€/kWh75–50€/kWh缩减使用寿命75%6%LifecycleWebasto加热器与PTC加热器的综合对比7DriveChainE-Vehicle电动车动力系统ScopeofHeatingSystemE-Vehicle电动车暖风系统OverallViewScopeofHeatingSystemandDriveChainE-Vehicle电动车暖风系统与动力系统的布局TypicalInstallationPositionsofaFOH驻车加热器的常用安装位置A1A2CEB加热器安装位置A1:前端框架前部A2:前端框架后部B:发动机前部C:发动机后部D:挡水板E:地板下部DExampleforHeaterPackage加热器安装实例加热器排气冷却剂软管Webasto燃料(乙醇）加热器的优点延长电池使用寿命最佳系统功效驻车加热功能减少充电时间Webasto燃料加热器的优点延长行驶里程驾驶时温度舒适挡风玻璃除霜、除雾功能对蓄电池加热保证系统正常运行13加热器的选用电动汽车暖风系统预热发动机？气暖加热器水暖加热器是否AirTop2000或AirTop3500燃料:汽油或柴油ThermoTopEVOThermoTopEVOLT燃料:乙醇是否Attachments参考资料乙醇与汽油对比的优势参数汽油(冬季专用)E85(15%汽油,85%乙醇)乙醇(95%乙醇)密度0,715–0,78kg/l(15°C)0,788kg/l(15°C)0,79kg/l(15°C)热值43MJ/kg32MJ/kg27MJ/kg沸点35°C–215°C35°C–172°C78,5°C闪点-40°C-21°C12°C燃点325°C385°C425°C燃烧范围0,8–8Vol.%2–25Vol.%3–28Vol.%辛烷值86–94104104乙醇的优点:可再生燃料(CO2-中性燃料)减少燃烧排放(CO,HC)乙醇的缺点：耗氧热值低氢脆一些塑料件(油管)16日用车量核算例1:(上班用车)早上:7:00晚上:17:00例2:(临时用车)10:0012:00日交通量下班后的用车量17城市路况下开启除霜和加热功能，环境温度–10°C(Ø2,23kW加热能量)电加热器燃料加热器能量来源电(蓄电池)燃料热效率80%(abSteckdose)ηFOH=85%启动加热时所需能量11,15kWh10,49kWh(1,8l)加热中产生二氧化碳76gCO2/km0gCO2/kmBase:ØC02EmissionofGermanPowerPlants热能转换成本2,06€(0,185€/kWh)1,8€(1€/lEthanll)额外增重1kg13kg(Tankfilledup+FOH)所需电能8,92kWh0,16kWh电池容量(DOD80%)19,2kWh延长续航里程-3km74km可减少电池重量090kg系统成本1000(实际)–300(目标)€/kWh75–50€/kWh电池寿命15%100%电加热器与燃料加热器生命周期系统对比MarkusRennerSystemEngineeringGCSOE12.02.0918乡村路况下开启除霜和加热功能，环境温度–10°C(Ø3kW加热能量)电加热器燃料加热器能量来源电(蓄电池)燃料热效率80%(abSteckdose)ηFOH=85%启动加热时所需能量5.25kWh4.95kWh(1,8l)加热中产生二氧化碳27gCO2/km0gCO2/kmBase:ØC02EmissionofGermanPowerPlants热能转换成本0.97€(0,185€/kWh)0.85€(1€/lEthanll)额外增重1kg13kg(Tankfilledup+FOH)所需电能4.2kWh0,07kWh电池容量(DOD80%)19,2kWh延长续航里程-3km24km可减少电池重量035kg系统成本1000(实际)–300(目标)€/kWh75–50€/kWh电池寿命50%100%电加热器与燃料加热器生命周期系统对比MarkusRennerSystemEngineeringGCSOE12.02.0919冬日的温度曲线例1:(上班)7:00起始工作温度:-5°C17:00起始工作温度:0°C例2:(临时用车)10:00起始工作温度:0°C12:00起始工作温度:2,5°C20平均行车时间核算平均行车时间,速度和距离例1:(上班)7:00平均行车时间20,7分钟17:00平均行车时间20,7分钟例2:(临时用车)购物:14,8分钟交通:19,1分钟平均行车时间21Webasto电动车暖风解决方案电动汽车城市路况下用电峰值demandedpeaksofpowerintheNED-urbancycleduringdrivingwithelectricvehicle-10000-5000050001000015000020406080100120140160180200timeinspowerinW01020304050speedinkm/hSumofresistancesofdrivinginWavailablethroughrecuperationspeedinkm/h22假设行驶距离为9公里，各种电器件的耗电量Webasto电动车暖风解决方案城市路况下各种电器件的耗电量蓄电池放电损失10%行驶耗电74%灯3%其他设备9%舒乘系统4%城市路况下各种电器件的耗电量假设行驶距离为9公里，各种电器件的耗电量Webasto电动车暖风解决方案城市路况下各种电器件的耗电量用电设备平均耗电量（W）行驶中的使用率所需用电(Wh)备注-车灯220131,74停车灯70,574%0,0410秒/9km近光灯90100,00%90,00天黑后使用率100%牌照灯,尾灯25100,00%25,00天黑后使用率100%控制灯100,574%0,0610秒/9km仪表灯10100,00%10,00天黑后使用率100%刹车灯1149,23%5,42刹车时转向灯520,00%1,00估算值阅读灯200,574%0,1110秒/9km后备厢照明灯200,574%0,1110秒/9km前雾灯200,00%0,00城市中不使用后雾灯20,00%0,00城市中不使用其他设备342327,00动力电器件200100,00%200,00所用时间收音机/导航仪10095,00%95,0095%使用率雨刮器100,00%0,00下雨时100%使用转向系统32100,00%32,00所有时间舒乘系统240150,66后窗加热6034,44%20,66寒冷季节10分钟/9km空调风扇5060,00%30,00制冷空调300,00%0,00座椅加热100100,00%100,00只在寒冷季节使用电动汽车暖风系统锂离子电池寿命110100100010000100000100000010000000020406080100DOD/%Cycles电池寿命取决于深度放电!Li-IonNiMHDLC电动汽车:80公里无暖风的消耗量12,4kWh(DOD:52%)80公里PTC暖风的消耗量16,6kWh(DOD:69%)80公里燃料暖风的消耗量12,6kWh(DOD:53%)无暖风的使用寿命8000(100%)PTC暖风的使用寿命2000(25%)燃料暖风的使用寿命7500(94%)TT-EVO/TT-EVOLTTT-EVO/TT-EVOLT加热器TT-EVO/TT-EVOLT尺寸TT-EVO/TT-EVOLT尺寸TT-EVOLT技术规格燃料类型：E85和酒精(94%乙醇)加热中介：水全负荷运转加热功率4kW半负荷0,8kW安装垂直,水平,水平90°运转中环境温度-20°C至+60°C额定电压12V工作电压10,2–16V耗电量待机0,1mA启动5A全负荷1A半负