Il nucleo diRiscaldatore Ev PTCIl sistema si basa sulle caratteristiche del materiale del termistore PTC a coefficiente di temperatura positivo, in combinazione con il sistema di alimentazione ad alta tensione e il circuito di gestione termica dei veicoli elettrici, per generare calore. In sostanza, l'energia elettrica viene convertita direttamente in energia termica e quindi trasferita all'abitacolo o alla batteria attraverso un fluido (liquido refrigerante/aria). Il sistema presenta caratteristiche di autolimitazione e autoregolazione durante tutto il processo, senza la necessità di complessi dispositivi di controllo della temperatura aggiuntivi, il che lo rende una soluzione di riscaldamento efficiente e sicura per i veicoli a energia alternativa.
Il processo complessivo è suddiviso in due livelli: principi dei materiali di base e flusso di lavoro effettivo per l'uso automobilistico. Quest'ultimo può variare leggermente a seconda dello scenario applicativo (riscaldamento dell'abitacolo/riscaldamento della batteria). Il principale per l'uso automobilistico èRiscaldatori PTC raffreddati a liquido(scambio di calore del refrigerante), mentre una piccola parte del riscaldamento della cabina utilizza riscaldatori PTC ad aria (scambio di calore diretto dell'aria). Di seguito vengono fornite le relative spiegazioni:
1. Nucleo fondamentale: Principio di riscaldamento e di autolimitazione della temperatura del termistore PTC
L'elemento riscaldante centrale diRiscaldatore PTCè la lamina ceramica PTC (ceramica semiconduttrice a base di titanato di bario drogata con tracce di elementi delle terre rare), che è alla base di tutte le sue caratteristiche:
Riscaldamento: i chip ceramici PTC formano percorsi conduttivi con grani conduttivi interni alla tensione nominale (alta tensione CC per uso automobilistico, come 300V+/400V+), generando calore Joule quando la corrente li attraversa, ottenendo una conversione diretta dell'energia elettrica in energia termica con un'elevata efficienza di riscaldamento (vicina al 100%, senza perdite di conversione energetica);
Temperatura autolimitante (caratteristica principale): quando la temperatura dei chip ceramici PTC non raggiunge la temperatura di Curie (temperatura critica dei materiali, generalmente 120-180 ℃ per l'uso automobilistico), il valore della resistenza è molto basso e si verifica un riscaldamento continuo ad alta corrente e alta potenza, causando un rapido aumento della temperatura;
Una volta superata la temperatura di Curie, il percorso conduttivo interno si interrompe rapidamente e la resistenza aumenta esponenzialmente (fino a 10³~10⁶ volte la resistenza a temperatura ambiente). Secondo la legge di Ohm (P=U²/R), a tensione costante, la potenza di riscaldamento diminuisce bruscamente e la velocità di riscaldamento è inferiore alla velocità di dissipazione del calore. La temperatura si stabilizza naturalmente vicino alla temperatura di Curie e non continua ad aumentare, evitando la combustione a secco e il surriscaldamento alla radice;
Autoripristino: Quando la temperatura scende al di sotto della temperatura di Curie a causa della dissipazione del calore (ad esempio, dovuta al flusso di refrigerante/aria), la resistenza si ripristinerà rapidamente a uno stato di bassa resistenza, riprenderà il riscaldamento ad alta potenza e realizzerà un'autoregolazione dinamica della potenza termica.
2. Soluzione standard per uso automobilistico: processo di funzionamento del riscaldatore PTC raffreddato a liquido (universale per il riscaldamento dell'abitacolo/batteria)
Oltre il 90% dei veicoli elettrici utilizza riscaldatori PTC raffreddati a liquido ad alta pressione (struttura compatta, scambio termico uniforme, adatti al circuito dell'aria calda dell'abitacolo e al circuito di controllo della temperatura della batteria), integrati nel circuito di circolazione del liquido di raffreddamento dei veicoli a nuova energia. Il riscaldamento dell'abitacolo e della batteria si ottiene semplicemente commutando tra diversi circuiti dello stesso sistema di riscaldamento PTC. Il processo principale è lo stesso, suddiviso in quattro fasi:
Avvio dell'alimentazione: la centralina di controllo del veicolo (VCU) invia un segnale di avvio al riscaldatore PTC in base al comando del climatizzatore dell'abitacolo/segnale del sensore di temperatura della batteria (se la batteria deve essere riscaldata al di sotto di 5 °C) e, allo stesso tempo, collega il circuito di alimentazione della batteria ad alta tensione del veicolo. L'alimentazione CC ad alta tensione viene immessa nell'elemento riscaldante PTC;
Conversione da elettricità a calore: le piastre ceramiche PTC generano rapidamente calore sotto corrente ad alta tensione, raggiungendo la temperatura di esercizio in pochi secondi, e il calore viene trasferito alla camera di dissipazione del calore/tubo di scambio termico del riscaldatore PTC;
Scambiatore di calore del liquido di raffreddamento: la pompa dell'acqua elettronica del sistema di gestione termica del veicolo fa circolare il liquido di raffreddamento nei tubi di scambio termico del riscaldatore PTC. Dopo aver assorbito il calore dall'elemento riscaldante PTC, il liquido di raffreddamento diventa un liquido di raffreddamento ad alta temperatura (generalmente 40-60 °C, regolabile in base alle esigenze);
Trasferimento di calore
Riscaldamento dell'abitacolo: un liquido refrigerante ad alta temperatura fluisce nello scambiatore di calore all'interno dell'auto, e la ventola del climatizzatore spinge aria fredda attraverso lo scambiatore di calore. L'aria fredda assorbe il calore del liquido refrigerante e si riscalda, per poi essere immessa nell'abitacolo attraverso le bocchette di ventilazione, riscaldando così l'abitacolo.
Riscaldamento della batteria: il liquido di raffreddamento ad alta temperatura fluisce direttamente nella piastra di raffreddamento ad acqua/circuito di scambio termico del pacco batterie e riscalda uniformemente il modulo batteria per conduzione termica, portando la temperatura della batteria a un intervallo di carica e scarica adeguato (generalmente 10-35 °C), risolvendo i problemi di degrado della durata a basse temperature e di limitazione dei cicli di carica e scarica.
Nota aggiuntiva: Dopo che il liquido di raffreddamento ha completato lo scambio termico, la sua temperatura diminuisce e quindi ritorna al riscaldatore PTC attraverso la tubazione per assorbire nuovamente calore, formando un ciclo chiuso e riscaldando continuamente; quando la cabina/batteria raggiunge la temperatura target, l'unità di controllo del veicolo (VCU) interrompe l'alimentazione ad alta tensione del PTC e arresta il riscaldamento.
3. Soluzione su piccola scala: Flusso di lavoro del riscaldatore PTC a energia eolica (utilizzato solo per il riscaldamento parziale della cabina)
Il riscaldamento dell'abitacolo di alcuni micro veicoli elettrici e modelli di fascia bassa utilizzerà riscaldatori PTC raffreddati ad aria (senza scambio termico con il refrigerante, riscaldando direttamente l'aria), con una struttura più semplice e un processo fondamentale di:
L'elemento riscaldante ceramico PTC ad alta tensione in ingresso genera direttamente energia termica;
Il ventilatore del condizionatore d'aria soffia aria fredda sulla superficie dell'elemento riscaldante PTC, e l'aria fredda scambia direttamente calore con la piastra ceramica PTC ad alta temperatura, trasformandosi in aria calda;
L'aria calda viene immessa direttamente nell'abitacolo attraverso la bocchetta di ventilazione per ottenere un riscaldamento rapido.
Svantaggi: Trasferimento di calore non uniforme, soggetto ad accumulo di aria calda localizzata e l'elemento riscaldante PTC è a diretto contatto con l'aria, il che richiede una maggiore resistenza alla polvere e all'acqua. Pertanto, viene utilizzato solo per modelli di auto piccole ed economiche, mentre il raffreddamento a liquido è impiegato per veicoli a energia alternativa di fascia medio-alta.
Data di pubblicazione: 30 gennaio 2026
