Elektrofahrzeuge induktiv heizen

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Der HV-Induktionsheizer

Funktionsweise: Nach dem Induktionsprinzip arbeiten schon viele elektrische Geräte, etwa induktive Ladeschalen für Mobiltelefone. Diese Produkte nutzen den Vorteil, dass die Energieübertragung ohne Kontaktierung erfolgt. Für den Induktionsheizer bedeutet das: Die Heizenergie wird direkt im Wärmeübertrager erzeugt. Ein hochfrequenter Wechselstrom fließt dabei durch eine Induktionsspule und erzeugt ein magnetisches Wechselfeld. Dieses induziert in Heizblechen, die die Spule umgeben, elektrische Wirbelströme. Diese Wirbelströme erhitzen aufgrund des ohmschen Widerstands die Heizbleche, die sich direkt im Kühlmittelstrom des Heizers befinden. Dadurch heizt sich auch das Kühlmittel auf.

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Heizbleche und Spule vollständig umströmt

Die zylindrischen Heizbleche und die Spule sind so angeordnet, dass sie komplett umströmt werden und dabei nur einen sehr geringen Druckabfall erzeugen. Der Druckabfall ist ein sehr wichtiges Merkmal eines Kühlmittelheizers, weil er die Größe und damit die Kosten der verwendeten Kühlmittelpumpe direkt beeinflusst. Ein geringer Druckabfall bedeutet somit niedrigere Systemkosten für den Anwender. Da das komplette Blech induktiv aufgeheizt wird und die Wärme direkt das Medium erreicht, lässt sich auf einem kleinen Bauraum eine große Wärmeübertragerfläche realisieren. Dies ermöglicht eine sehr kompakte Bauform auch bei größeren Heizleistungen.

Aufbau und Abmessungen: Der Heizer besteht aus einem metallischen Gehäuse mit zwei vollständig getrennten Teilen. Ein Teil bildet den vom Medium durchströmten Wärmeübertragerbereich, der die vollständig gekapselte Spule und die Heizbleche enthält. Der zweite Teil des Gehäuses enthält die Leistungselektronik des Heizers. Die Verlustleistung der elektronischen Komponenten gelangt so direkt in den Wärmeübertrager. Die Wärme der Elektronik wird somit ebenfalls dem Kühlmittelkreislauf zugeführt und so der optimale Wirkungsgrad erreicht. Die Elektronik ist für einen Spannungsbereich von 200 bis 450 Volt ausgelegt und ermöglicht eine stufenlose Heizleistung von bis zu sieben Kilowatt. Die elektrische Kontaktierung und der wassertechnische Anschluss des Heizers erfolgen gleichseitig – nach dem Einbau des Heizers muss nur eine Seite zugänglich bleiben. Das Gerät kann stehend oder liegend ausgeführt werden, was seine Unterbringung im Motorraum erleichtert. Der Induktionsheizer hat bei Abmessungen von 200 x 84 x 137 Millimeter ein Volumen von 2.300 Kubikzentimeter.

Funktions- und Betriebssicherheit: Die Elektronik und der Wasserkreis sind vollständig entkoppelt und haben keine direkte Durchführung. Die Induktionsspule ist komplett gekapselt. Zum Anschluss des Potentialausgleichsleiters dient ein Gehäuse ganz aus Metall. Die Heizbleche haben durch die induktive Energieübertragung keinen Kontakt mit der Hochspannung. Die Elektronik ist durch einen Schwingkreis eigensicher, und bei einem Ausfall der Elektronik findet keine Energieübertragung statt.

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