Ядрото наPTC нагревател за електрически автомобилиРазчита на материалните характеристики на PTC термистор с положителен температурен коефициент, комбиниран с високоволтовата система за захранване и веригата за управление на температурата на електрическите превозни средства, за да се постигне нагряване. По същество електрическата енергия се преобразува директно в топлинна енергия и след това се прехвърля към кабината или батерията чрез средата (охлаждаща течност/въздух). Той има самоограничаващи се и саморегулиращи се характеристики по време на целия процес, без да са необходими допълнителни сложни устройства за контрол на температурата, което го прави ефикасно и безопасно решение за отопление за превозни средства с нова енергия.
Цялостният процес е разделен на два слоя: принципи на основните материали и действителен работен процес за автомобилна употреба. Последният може леко да варира в зависимост от сценария на приложение (отопление на кабината/отопление на батерията). Основният поток за автомобилна употреба еPTC нагреватели с течно охлаждане(топлообмен на охлаждащата течност), докато малка част от отоплението на кабината използва въздушно нагрявани PTC нагреватели (директен въздушен топлообмен). Следното е обяснено съответно:
1. Основно ядро: Принцип на нагряване и самоограничаване на температурата на PTC термистор
Основният нагревателен елементPTC нагревателе PTC керамичен лист (полупроводникова керамика на базата на бариев титанат, легирана със следи от редкоземни елементи), който е в основата на всички негови характеристики:
Нагряване: PTC керамичните чипове образуват проводими пътища с вътрешни проводими зърна при номинално напрежение (високоволтов постоянен ток за автомобилна употреба, като например 300V+/400V+), генерирайки джаулова топлина при преминаване на ток, постигайки директно преобразуване на електрическата енергия в топлинна енергия с висока ефективност на нагряване (близо 100%, без загуба на енергия);
Самоограничаваща се температура (характеристика на сърцевината): Когато температурата на PTC керамичните чипове не достигне температурата на Кюри (критична температура на материалите, обикновено 120-180 ℃ за автомобилна употреба), стойността на съпротивлението е много малка и възниква непрекъснато нагряване с висок ток и висока мощност, което води до бързо повишаване на температурата;
След като температурата надвиши температурата на Кюри, вътрешният проводим път бързо ще се прекъсне и съпротивлението ще се увеличи експоненциално (до 10³~10⁶ пъти съпротивлението при стайна температура). Съгласно закона на Ом (P=U²/R), при постоянно напрежение, мощността на нагряване ще намалее рязко и скоростта на нагряване ще бъде по-ниска от скоростта на разсейване на топлината. Температурата естествено ще се стабилизира близо до температурата на Кюри и няма да продължи да се повишава, като по този начин се избягва сухо изгаряне и прегряване от самото начало;
Самовъзстановяване: Когато температурата падне под температурата на Кюри поради разсейване на топлината (като например поток на охлаждаща течност/въздух), съпротивлението бързо ще се възстанови до състояние на ниско съпротивление, ще възобнови нагряването с висока мощност и ще постигне динамично саморегулиране на температурната мощност.
2、 Основно решение за автомобилна употреба: Работен процес на течно охлаждан PTC нагревател (универсален за отопление на кабина/батерия)
Повече от 90% от електрическите превозни средства използват PTC нагреватели с течно охлаждане под високо налягане (компактна структура, равномерен топлообмен, подходящи за верига за топъл въздух в кабината и верига за контрол на температурата на батерията), интегрирани в веригата за циркулация на охлаждащата течност на превозни средства с нова енергия. Отоплението на кабината и батерията се постига само чрез превключване между различните вериги на една и съща PTC отоплителна система. Основният процес е един и същ, разделен на четири стъпки:
Стартиране на захранването: VCU (Управление на превозното средство) на превозното средство изпраща сигнал за стартиране към PTC нагревателя въз основа на командата от климатика в кабината/сигнала от сензора за температура на батерията (ако батерията трябва да се загрее под 5 ℃) и едновременно с това свързва веригата за захранване на високоволтовата батерия на превозното средство. Високоволтовият постоянен ток се подава към PTC нагревателния елемент;
Преобразуване на електричество в топлина: PTC керамичните плочи бързо генерират топлина под високо напрежение, достигайки работна температура за секунди, и топлината се пренася към камерата за разсейване на топлината/топлообменната тръба на PTC нагревателя;
Топлообмен на охлаждащата течност: Електронната водна помпа на системата за управление на температурата на автомобила задвижва охлаждащата течност да циркулира в топлообменните тръби на PTC нагревателя. След като абсорбира топлината от PTC нагревателния елемент, охлаждащата течност се превръща във високотемпературна охлаждаща течност (обикновено 40-60 ℃, регулирана според нуждите);
Топлопренос
Отопление на кабината: Високотемпературната охлаждаща течност се влива в топловъздушното ядро вътре в автомобила, а вентилаторът на климатика на автомобила изтласква студен въздух през топловъздушното ядро. Студеният въздух абсорбира топлината на охлаждащата течност и се превръща в горещ въздух, който след това се изпраща в автомобила през изхода за въздух, за да се постигне отопление на кабината;
Загряване на батерията: Високотемпературната охлаждаща течност се влива директно във водоохлажданата пластинчата/топлообменната верига на батерията и равномерно нагрява батерийния модул чрез топлопроводимост, повишавайки температурата на батерията до подходящ диапазон за зареждане и разреждане (обикновено 10-35 ℃), решавайки проблемите с влошаването на издръжливостта при ниски температури и ограниченото зареждане и разреждане.
Допълнение: След като охлаждащата течност завърши топлообмена, температурата ѝ намалява и след това се връща обратно към PTC нагревателя през тръбопровода, за да абсорбира отново топлината, образувайки затворен цикъл и непрекъснато нагряване; Когато кабината/батерията достигне целевата температура, VCU прекъсва високоволтовото захранване на PTC и спира отоплението.
3. Малкомащабно решение: Работен процес на PTC нагревател, нагряван от вятър (използва се само за частично отопление на кабината)
Отоплението на кабината на някои микроелектрически превозни средства и модели от нисък клас ще използва въздушно охлаждани PTC нагреватели (без топлообмен на охлаждащата течност, директно нагряване на въздуха), с по-проста структура и основен процес на:
Керамичен нагревателен елемент PTC с високо напрежение директно генерира топлинна енергия;
Вентилаторът на климатика духа студен въздух върху повърхността на PTC нагревателния елемент, а студеният въздух директно обменя топлина с високотемпературната PTC керамична плоча, превръщайки се в горещ въздух;
Горещият въздух се подава директно в кабината през отвора за въздух, за да се постигне бързо нагряване.
Недостатъци: Неравномерен топлопренос, склонност към локално нагряване на въздуха и PTC нагревателен елемент, който е в директен контакт с въздуха, което изисква по-висока устойчивост на прах и вода. Поради това се използва само за евтини модели малки автомобили, а течното охлаждане се използва за среден до висок клас автомобили с нова енергия.
Време на публикуване: 30 януари 2026 г.
