El nucli deEscalfador PTC Eves basa en les característiques del material del termistor de coeficient de temperatura positiu PTC, combinat amb el sistema d'alimentació d'alta tensió i el circuit de gestió tèrmica dels vehicles elèctrics per aconseguir la calefacció. Essencialment, l'energia elèctrica es converteix directament en energia calorífica i després es transfereix a la cabina o a la bateria a través del medi (refrigerant/aire). Té característiques d'autolimitació i autorregulació durant tot el procés, sense necessitat de dispositius complexos de control de temperatura addicionals, cosa que el converteix en una solució de calefacció eficient i segura per a vehicles de nova energia.
El procés general es divideix en dues capes: els principis bàsics dels materials i el flux de treball real per a ús en automoció. Aquest últim pot variar lleugerament segons l'escenari d'aplicació (calefacció de la cabina/calefacció de la bateria). El principal ús en automoció ésescalfadors PTC refrigerats per líquid(intercanvi de calor del refrigerant), mentre que una petita quantitat de calefacció de la cabina utilitza escalfadors PTC escalfats per aire (intercanvi de calor directe per aire). S'expliquen respectivament els següents:
1. Nucli bàsic: principi d'escalfament i autolimitació de temperatura del termistor PTC
L'element calefactor central deEscalfador PTCés una làmina ceràmica PTC (ceràmica semiconductora a base de titanat de bari dopada amb oligoelements de terres rares), que és l'arrel de totes les seves característiques:
Escalfament: les encenalls ceràmiques PTC formen camins conductors amb grans conductors interns a tensió nominal (alta tensió de CC per a ús en automoció, com ara 300V+/400V+), generant calor Joule quan passa el corrent, aconseguint la conversió directa d'energia elèctrica en energia tèrmica amb una alta eficiència de calefacció (propera al 100%, sense pèrdues de conversió d'energia);
Temperatura autolimitant (característica del nucli): Quan la temperatura dels xips ceràmics PTC no arriba a la temperatura de Curie (temperatura crítica dels materials, generalment de 120 a 180 ℃ per a ús en automoció), el valor de la resistència és molt petit i es produeix un escalfament continu d'alta intensitat i alta potència, cosa que fa que la temperatura augmenti ràpidament;
Un cop la temperatura superi la temperatura de Curie, la via conductora interna es trencarà ràpidament i la resistència augmentarà exponencialment (fins a 10³~10⁶ vegades la resistència a temperatura ambient). Segons la llei d'Ohm (P=U²/R), sota voltatge constant, la potència de calefacció disminuirà bruscament i la velocitat de calefacció serà inferior a la velocitat de dissipació de calor. La temperatura s'estabilitzarà naturalment prop de la temperatura de Curie i no continuarà augmentant, evitant la combustió en sec i el sobreescalfament des de l'arrel;
Autorecuperació: Quan la temperatura baixa per sota de la temperatura de Curie a causa de la dissipació de calor (com ara el flux de refrigerant/aire), la resistència es recuperarà ràpidament a un estat de baixa resistència, reprendrà l'escalfament d'alta potència i aconseguirà l'autoregulació dinàmica de la potència de la temperatura.
2. Solució convencional per a ús en automoció: procés de funcionament de l'escalfador PTC refrigerat per líquid (universal per a calefacció de cabina/bateria)
Més del 90% dels vehicles elèctrics utilitzen escalfadors PTC refrigerats per líquid d'alta pressió (estructura compacta, intercanvi de calor uniforme, adequats per al circuit d'aire calent de la cabina i el circuit de control de la temperatura de la bateria), integrats al circuit de circulació del refrigerant dels vehicles de nova energia. L'escalfament de la cabina i la bateria només s'aconsegueix commutant entre diferents circuits del mateix sistema de calefacció PTC. El procés principal és el mateix, dividit en quatre passos:
Arrencada de l'alimentació: La VCU (unitat de control del vehicle) del vehicle envia un senyal d'arrencada a l'escalfador PTC basat en el senyal del sensor de temperatura de la bateria/ordre de l'aire condicionat de la cabina (si cal escalfar la bateria per sota dels 5 ℃), i alhora connecta el circuit d'alimentació de la bateria d'alt voltatge del vehicle. L'alimentació de CC d'alt voltatge s'introdueix a l'element calefactor PTC;
Conversió d'electricitat a calor: les plaques ceràmiques PTC generen ràpidament calor sota corrent d'alt voltatge, assolint la temperatura de funcionament en qüestió de segons, i la calor es transfereix a la cambra de dissipació de calor/tub d'intercanvi de calor de l'escalfador PTC;
Intercanvi de calor del refrigerant: La bomba d'aigua electrònica del sistema de gestió tèrmica del vehicle fa circular el refrigerant pels tubs d'intercanvi de calor de l'escalfador PTC. Després d'absorbir la calor de l'element calefactor PTC, el refrigerant es converteix en un refrigerant d'alta temperatura (normalment 40-60 ℃, ajustat segons la demanda);
Transferència de calor
Calefacció de l'habitacle: el refrigerant a alta temperatura flueix cap al nucli d'aire calent de l'interior del cotxe i el ventilador de l'aire condicionat del vehicle empeny aire fred a través del nucli d'aire calent. L'aire fred absorbeix la calor del refrigerant i es converteix en aire calent, que després s'envia al cotxe a través de la sortida d'aire per aconseguir la calefacció de l'habitacle;
Escalfament de la bateria: el refrigerant a alta temperatura flueix directament al circuit d'intercanvi de calor/plaques refrigerades per aigua del paquet de bateries d'alimentació i escalfa uniformement el mòdul de bateria mitjançant la conducció de calor, augmentant la temperatura de la bateria a un rang de càrrega i descàrrega adequat (generalment de 10 a 35 ℃), solucionant els problemes de degradació de la resistència a baixa temperatura i càrrega i descàrrega limitades.
Addenda: Després que el refrigerant completi l'intercanvi de calor, la temperatura disminueix i després torna a l'escalfador PTC a través de la canonada per absorbir calor de nou, formant un cicle tancat i escalfant-se contínuament; Quan la cabina/bateria arriba a la temperatura objectiu, la VCU talla l'alimentació d'alt voltatge PTC i atura l'escalfament.
3. Solució a petita escala: flux de treball d'un escalfador PTC escalfat pel vent (només s'utilitza per a la calefacció parcial de la cabina)
La calefacció de la cabina d'alguns microvehicles elèctrics i models de gamma baixa utilitzarà calefactors PTC refrigerats per aire (sense intercanvi de calor de refrigerant, escalfant directament l'aire), amb una estructura més senzilla i un procés central de:
L'element calefactor ceràmic PTC d'entrada d'alta tensió genera directament energia tèrmica;
El ventilador de l'aire condicionat bufa aire fred sobre la superfície de l'element calefactor PTC, i l'aire fred intercanvia directament calor amb la placa ceràmica PTC d'alta temperatura, convertint-se en aire calent;
L'aire calent s'envia directament a la cabina a través de la sortida d'aire per aconseguir un escalfament ràpid.
Desavantatges: Transferència de calor desigual, propens a l'aire calent local i l'element calefactor PTC entra en contacte directe amb l'aire, cosa que requereix una major resistència a la pols i a l'aigua. Per tant, només s'utilitza per a models de cotxes petits de baix cost i la refrigeració líquida s'utilitza per a vehicles de nova energia de gamma mitjana-alta.
Data de publicació: 30 de gener de 2026
