هسته اصلیبخاری برقی PTCاین سیستم برای دستیابی به گرمایش، به ویژگیهای مادهی ترمیستور با ضریب دمایی مثبت PTC، همراه با سیستم منبع تغذیه ولتاژ بالا و مدار مدیریت حرارتی خودروهای الکتریکی متکی است. اساساً، انرژی الکتریکی مستقیماً به انرژی گرمایی تبدیل میشود و سپس از طریق واسطه (مایع خنککننده/هوا) به کابین یا باتری منتقل میشود. این سیستم در طول فرآیند، بدون نیاز به دستگاههای کنترل دمای پیچیدهی اضافی، دارای ویژگیهای خود محدودکننده و خود تنظیمکننده است که آن را به یک راهحل گرمایشی کارآمد و ایمن برای خودروهای انرژی جدید تبدیل میکند.
فرآیند کلی به دو لایه تقسیم میشود: اصول مواد اصلی و گردش کار واقعی برای استفاده در خودرو. مورد دوم ممکن است بسته به سناریوی کاربرد (گرمایش کابین/گرمایش باتری) کمی متفاوت باشد. جریان اصلی برای استفاده در خودرو عبارت است ازبخاریهای PTC با خنککننده مایع(تبادل حرارتی مایع خنککننده)، در حالی که مقدار کمی از گرمایش کابین از بخاریهای PTC با گرمایش هوا (تبادل حرارتی مستقیم هوا) استفاده میکند. موارد زیر به ترتیب توضیح داده میشوند:
۱، هسته اصلی: اصل گرمایش و محدود کردن دمای ترمیستور PTC
عنصر گرمایش هستهبخاری PTCورق سرامیکی PTC (سرامیک نیمههادی مبتنی بر تیتانات باریم آلاییده شده با عناصر کمیاب خاکی) است که ریشه تمام ویژگیهای آن است:
گرمایش: تراشههای سرامیکی PTC با دانههای رسانای داخلی در ولتاژ نامی (ولتاژ DC بالا برای استفاده در خودرو، مانند 300 ولت+/400 ولت+) مسیرهای رسانا تشکیل میدهند و هنگام عبور جریان، گرمای ژول تولید میکنند و تبدیل مستقیم انرژی الکتریکی به انرژی حرارتی را با راندمان گرمایشی بالا (نزدیک به 100٪، بدون اتلاف تبدیل انرژی) محقق میکنند.
دمای خود محدود کننده (مشخصه هسته): هنگامی که دمای تراشههای سرامیکی PTC به دمای کوری (دمای بحرانی مواد، عموماً 120 تا 180 درجه سانتیگراد برای استفاده در خودرو) نرسد، مقدار مقاومت بسیار کم است و گرمایش مداوم با جریان بالا و توان بالا رخ میدهد که باعث افزایش سریع دما میشود.
هنگامی که دما از دمای کوری فراتر رود، مسیر رسانای داخلی به سرعت میشکند و مقاومت به صورت نمایی افزایش مییابد (تا 10 ³~10 ⁶ برابر مقاومت در دمای اتاق). طبق قانون اهم (P=U²/R)، تحت ولتاژ ثابت، توان گرمایش به شدت کاهش مییابد و نرخ گرمایش کمتر از نرخ اتلاف گرما خواهد بود. دما به طور طبیعی در نزدیکی دمای کوری تثبیت میشود و دیگر افزایش نمییابد و از سوختن خشک و گرمای بیش از حد از ریشه جلوگیری میشود.
خود بازیابی: هنگامی که دما به دلیل اتلاف گرما (مانند جریان مایع خنککننده/هوا) به زیر دمای کوری کاهش مییابد، مقاومت به سرعت به حالت مقاومت کم برمیگردد، گرمایش با توان بالا از سر گرفته میشود و به خود تنظیمی پویای توان دما دست مییابد.
۲، راهکار اصلی برای استفاده در خودرو: فرآیند کار بخاری PTC با خنککننده مایع (جهانی برای گرمایش کابین/باتری)
بیش از ۹۰٪ خودروهای الکتریکی از بخاریهای PTC با خنککننده مایع فشار بالا (ساختار جمعوجور، تبادل حرارت یکنواخت، مناسب برای مدار هوای گرم کابین و مدار کنترل دمای باتری) استفاده میکنند که در مدار گردش مایع خنککننده خودروهای انرژی نو ادغام شدهاند. گرمایش کابین و باتری تنها با جابجایی بین مدارهای مختلف یک سیستم گرمایش PTC واحد حاصل میشود. فرآیند اصلی یکسان است و به چهار مرحله تقسیم میشود:
راه اندازی منبع تغذیه: واحد کنترل خودرو (VCU) بر اساس سیگنال فرمان تهویه مطبوع کابین/سنسور دمای باتری (در صورت نیاز به گرم شدن باتری زیر 5 درجه سانتیگراد) یک سیگنال راه اندازی به بخاری PTC ارسال میکند و همزمان مدار منبع تغذیه باتری ولتاژ بالای خودرو را متصل میکند. برق DC ولتاژ بالا به المنت گرمایشی PTC وارد میشود.
تبدیل برق به گرما: صفحات سرامیکی PTC به سرعت تحت جریان ولتاژ بالا گرما تولید میکنند و در عرض چند ثانیه به دمای عملیاتی میرسند و گرما به محفظه اتلاف گرما/لوله تبادل حرارت بخاری PTC منتقل میشود.
تبادل حرارت مایع خنککننده: پمپ آب الکترونیکی سیستم مدیریت حرارتی خودرو، مایع خنککننده را به گردش در لولههای تبادل حرارت بخاری PTC هدایت میکند. پس از جذب گرما از عنصر گرمایش PTC، مایع خنککننده به یک مایع خنککننده با دمای بالا (معمولاً ۴۰-۶۰ درجه سانتیگراد، که بسته به نیاز تنظیم میشود) تبدیل میشود.
انتقال حرارت
گرمایش کابین: مایع خنککننده با دمای بالا به داخل هسته هوای گرم داخل خودرو جریان مییابد و دمنده تهویه مطبوع خودرو، هوای سرد را از طریق هسته هوای گرم به بیرون میراند. هوای سرد، گرمای مایع خنککننده را جذب کرده و به هوای گرم تبدیل میشود که سپس از طریق خروجی هوا به داخل خودرو فرستاده میشود تا گرمایش کابین را فراهم کند.
گرمایش باتری: مایع خنککننده با دمای بالا مستقیماً به داخل صفحه خنکشده با آب/مدار تبادل گرما در باتری جریان مییابد و ماژول باتری را از طریق هدایت گرما به طور یکنواخت گرم میکند و دمای باتری را به محدوده شارژ و دشارژ مناسب (عموماً 10 تا 35 درجه سانتیگراد) میرساند و مشکلات تخریب استقامت در دمای پایین و شارژ و دشارژ محدود را حل میکند.
ضمیمه: پس از اینکه مایع خنککننده تبادل گرما را کامل کرد، دما کاهش مییابد و سپس از طریق خط لوله به بخاری PTC برمیگردد تا دوباره گرما را جذب کند، یک چرخه بسته تشکیل میدهد و به طور مداوم گرم میکند؛ هنگامی که کابین/باتری به دمای هدف میرسد، VCU منبع تغذیه ولتاژ بالای PTC را قطع میکند و گرمایش را متوقف میکند.
۳، راه حل در مقیاس کوچک: گردش کار بخاری PTC با گرمایش بادی (فقط برای گرمایش جزئی کابین استفاده میشود)
گرمایش کابین برخی از خودروهای میکروالکتریک و مدلهای ارزانقیمت از بخاریهای PTC خنکشونده با هوا (بدون تبادل حرارت مایع خنککننده، گرمایش مستقیم هوا) با ساختار سادهتر و فرآیند اصلی زیر استفاده خواهد کرد:
المنت حرارتی سرامیکی PTC با ورودی ولتاژ بالا مستقیماً انرژی حرارتی تولید میکند.
دمنده تهویه مطبوع، هوای سرد را روی سطح عنصر گرمایشی PTC میدمد و هوای سرد مستقیماً با صفحه سرامیکی PTC با دمای بالا تبادل گرما میکند و به هوای گرم تبدیل میشود.
هوای گرم مستقیماً از طریق دریچه هوا به داخل کابین فرستاده میشود تا گرمایش سریع حاصل شود.
معایب: انتقال حرارت ناهموار، مستعد هوای گرم موضعی، و المنت گرمایشی PTC مستقیماً با هوا در تماس است که نیاز به مقاومت بیشتر در برابر گرد و غبار و آب دارد. بنابراین، فقط برای مدلهای کوچک خودروهای ارزان قیمت استفاده میشود و خنککننده مایع برای خودروهای انرژی نو متوسط تا گران قیمت استفاده میشود.
زمان ارسال: 30 ژانویه 2026
