Kernen iPTC-varmer til elbilerDen er afhængig af materialegenskaberne ved en PTC-termistor med positiv temperaturkoefficient kombineret med højspændingsstrømforsyningssystemet og termisk styringskredsløbet i elektriske køretøjer for at opnå opvarmning. I bund og grund omdannes elektrisk energi direkte til varmeenergi og overføres derefter til kabinen eller batteriet gennem mediet (kølevæske/luft). Den har selvbegrænsende og selvregulerende egenskaber gennem hele processen uden behov for yderligere komplekse temperaturstyringsenheder, hvilket gør den til en effektiv og sikker opvarmningsløsning til nye energikøretøjer.
Den overordnede proces er opdelt i to lag: kernematerialeprincipper og den faktiske arbejdsgang til brug i biler. Sidstnævnte kan variere en smule afhængigt af anvendelsesscenariet (kabineopvarmning/batteriopvarmning). Hovedtrinnet til brug i biler erVæskekølede PTC-varmere(kølevæskevarmeveksling), mens en lille mængde kabineopvarmning bruger luftopvarmede PTC-varmere (direkte luftvarmeveksling). Følgende forklares henholdsvis:
1. Grundkerne: Opvarmnings- og selvbegrænsende temperaturprincip for PTC-termistor
Kernevarmeelementet iPTC-varmerer PTC-keramisk plade (bariumtitanatbaseret halvlederkeramik doteret med spor af sjældne jordarter), hvilket er roden til alle dens egenskaber:
Opvarmning: PTC-keramiske chips danner ledende baner med interne ledende korn ved nominel spænding (højspændingsjævnstrøm til bilbrug, såsom 300V+/400V+), hvilket genererer Joule-varme, når strømmen passerer igennem, hvilket opnår direkte omdannelse af elektrisk energi til termisk energi med høj opvarmningseffektivitet (tæt på 100%, intet energiomdannelsestab);
Selvbegrænsende temperatur (kerneegenskab): Når temperaturen på PTC-keramiske chips ikke når Curie-temperaturen (kritisk materialetemperatur, generelt 120-180 ℃ til bilbrug), er modstandsværdien meget lille, og der opstår kontinuerlig høj strøm og høj effektopvarmning, hvilket får temperaturen til at stige hurtigt;
Når temperaturen overstiger Curie-temperaturen, vil den indre ledende bane hurtigt bryde, og modstanden vil stige eksponentielt (op til 10³~10⁶ gange modstanden ved stuetemperatur). Ifølge Ohms lov (P=U²/R) vil varmeeffekten falde kraftigt under konstant spænding, og opvarmningshastigheden vil være lavere end varmeafledningshastigheden. Temperaturen vil naturligt stabilisere sig nær Curie-temperaturen og vil ikke fortsætte med at stige, hvilket undgår tørforbrænding og overophedning fra roden;
Selvgenopretning: Når temperaturen falder til under Curie-temperaturen på grund af varmeafledning (f.eks. kølevæske/luftstrøm), vil modstanden hurtigt genoprettes til en lav modstandstilstand, genoptage højeffektopvarmning og opnå dynamisk selvregulering af temperatureffekten.
2. Mainstream-løsning til brug i biler: Arbejdsproces for væskekølet PTC-varmer (universel til kabine-/batteriopvarmning)
Mere end 90 % af elbiler bruger højtryksvæskekølede PTC-varmere (kompakt struktur, ensartet varmeveksling, egnet til kabinens varmluftkredsløb og batteritemperaturstyringskredsløb), der er integreret i kølevæskecirkulationskredsløbet i nye energibiler. Opvarmning af kabine og batteri opnås kun ved at skifte mellem forskellige kredsløb i det samme PTC-varmesystem. Kerneprocessen er den samme og opdelt i fire trin:
Opstart af strømforsyning: Køretøjets VCU (Vehicle Control Unit) sender et opstartssignal til PTC-varmeren baseret på signalet fra kabinens klimaanlæg/batteritemperaturføleren (hvis batteriet skal opvarmes til under 5 ℃), og forbinder samtidig strømforsyningskredsløbet til køretøjets højspændingsbatteri. Højspændings-jævnstrømmen sendes til PTC-varmeelementet;
Omdannelse af elektricitet til varme: PTC-keramiske plader genererer hurtigt varme under højspændingsstrøm og når driftstemperaturen inden for få sekunder, hvorefter varmen overføres til PTC-varmerens varmeafledningskammer/varmevekslingsrør.
Kølevæskevarmeudveksling: Den elektroniske vandpumpe i køretøjets termiske styringssystem driver kølevæsken til at cirkulere i PTC-varmerens varmeudvekslingsrør. Efter at have absorberet varmen fra PTC-varmeelementet bliver kølevæsken til et højtemperaturkølevæske (normalt 40-60 ℃, justeret efter behov);
Varmeoverførsel
Kabineopvarmning: Kølevæske med høj temperatur strømmer ind i den varme luftkerne i bilen, og blæseren i køretøjets airconditionanlæg skubber kold luft gennem den varme luftkerne. Den kolde luft absorberer varmen fra kølevæsken og bliver til varm luft, som derefter sendes ind i bilen gennem luftudløbet for at opnå kabineopvarmning;
Batteriopvarmning: Kølevæske ved høj temperatur strømmer direkte ind i den vandkølede plade/varmevekslerkreds i batteripakken og opvarmer batterimodulet ensartet gennem varmeledning, hvilket hæver batteritemperaturen til et passende opladnings- og afladningsområde (generelt 10-35 ℃), hvilket løser problemerne med forringelse af udholdenheden ved lav temperatur og begrænset opladning og afladning.
Tillæg: Når kølevæsken har gennemført varmeudvekslingen, falder temperaturen og strømmer derefter tilbage til PTC-varmeren gennem rørledningen for at absorbere varme igen, danne en lukket cyklus og kontinuerlig opvarmning; Når kabinen/batteriet når måltemperaturen, afbryder VCU'en PTC'ens højspændingsstrømforsyning og stopper opvarmningen.
3. Lilleskalaløsning: Arbejdsgang for vindopvarmet PTC-varmer (bruges kun til delvis kabineopvarmning)
Kabineopvarmningen i nogle mikroelektriske køretøjer og billigere modeller vil bruge luftkølede PTC-varmere (uden kølevæskevarmeveksling, der opvarmer luften direkte) med en enklere struktur og en kerneproces af:
PTC keramisk varmeelement med høj spænding genererer direkte termisk energi;
Klimaanlæggets blæser blæser kold luft hen over overfladen af PTC-varmeelementet, og den kolde luft udveksler varme direkte med den højtemperatur PTC-keramiske plade og bliver til varm luft;
Varm luft sendes direkte ind i kabinen gennem luftudløbet for at opnå hurtig opvarmning.
Ulemper: Ujævn varmeoverførsel, tilbøjelighed til lokal varm luft, og PTC-varmeelementet er i direkte kontakt med luften, hvilket kræver højere støv- og vandmodstand. Derfor bruges det kun til billige små bilmodeller, og væskekøling bruges til mellemstore til dyre nye energikøretøjer.
Opslagstidspunkt: 30. januar 2026
