هیترهای فیلم ضخیم در مقابل هیترهای PTC:
اصول،تفاوت ها و راهنمای انتخاب
در مدیریت حرارتی خودروهای انرژی نو،بخاری های فیلم ضخیموبخاری های PTCدو راه حل اصلی گرمایش الکتریکی هستند. هر کدام مزایا و معایب خود را دارند و برای سناریوهای مختلف مناسب هستند. این مقاله به طور جامع اصول، تفاوتها و توصیههای انتخاب آنها را تحلیل میکند.
1. بخاری PTC چیست؟
PTC مخفف Positive Temperature Coefficient است. بخاری های PTC از سرامیک تیتانات باریم به عنوان عنصر گرمایش استفاده می کنند. ویژگی اصلی آن این است که مقاومت با دما افزایش می یابد.
اصل کار
بخاریهای PTC بر اساس ویژگیهای دمایی خود محدود{0} کار میکنند:
راهاندازی در دمای پایین-: در دماهای پایین، سرامیک PTC مقاومت کم، جریان بالا و گرمایش سریع دارد.
گرم شدن سریع: مقدار زیادی گرما تولید می شود و دما به سرعت افزایش می یابد.
خود{0}}دمای محدودکننده: وقتی دما به نقطه کوری (تقریباً 80-150 درجه) میرسد، مقاومت به شدت افزایش مییابد، جریان به طور خودکار کاهش مییابد و توان کاهش مییابد.
حالت ثابت: دما به طور خودکار در نزدیکی نقطه کوری تثبیت می شود و نیازی به کنترل دمای اضافی ندارد.
این ویژگی باعث میشود بخاریهای PTC ذاتاً ایمن باشند-حتی در حالت خشک-سوختن بیش از حد گرم نمیشوند یا آتش نمیگیرند.
دو نوع بخاری PTC
هوا-نوع PTC:به طور مستقیم هوا را گرم می کند؛ هوای گرم توسط یک فن خارج می شود.
ساختار ساده، پاسخ سریع:عمدتا برای گرمایش کابین کمکی استفاده می شود.
آب-نوع PTC:خنک کننده را گرم می کند؛ گرما از طریق گردش مایع منتقل می شود.
قدرت بالا؛ می تواند باتری و کابین را به طور همزمان گرم کند. منبع اصلی گرما برای وسایل نقلیه با انرژی جدید.
2.هیترهای فیلم ضخیم چیست؟
یک بخاری فیلم ضخیم از فناوری چاپ روی صفحه برای چاپ یک خمیر مقاومتی (مانند مواد خاکی کمیاب مانند RuO2) روی سطح یک بستر فلزی (فولاد ضد زنگ یا سرامیک) استفاده می کند. پس از- تف جوشی در دمای بالا، یک مدار گرمایش سطح میکرونی تشکیل می شود.
به عبارت ساده، سیمهای مقاومت سیمپیچ روی زیرلایه را شامل نمیشود، بلکه شامل «چاپ» مدار گرمایش مستقیماً روی سطح بخاری، مانند «برد مدار چاپی» میشود.
اصل کار: بخاری فیلم ضخیم- بر اساس اثر گرمایش ژول کار میکند. فرآیند اصلی به شرح زیر است:
الکتریسیته: جریان از لایه ضخیم-لایه مقاوم چاپ شده عبور می کند.
گرمایش: لایه مقاومتی گرمای ژول (Q=I²Rt) تولید میکند.
هدایت: گرما به سرعت از طریق لایه زیرلایه به کانال مایع هدایت می شود.
تبادل گرما: خنک کننده جریان گرما را جذب می کند و دمای آن افزایش می یابد.
با توجه به فاصله بسیار کوتاه بین لایه مقاومتی و کانال مایع (فقط ضخامت زیرلایه)، مقاومت حرارتی حداقل است و در نتیجه سرعت پاسخ بسیار سریعی دارد.
ویژگی های کلیدی
بخاری فیلم ضخیم-عملکرد محدودکننده دما ندارد. برای دستیابی به کنترل دمای حلقه بسته (معمولاً با دقت 1± درجه) به سنسور دما و سیستم کنترل نیاز دارد. این امر کنترل دمای آن را دقیق تر می کند، اما سیستم نیز نسبتاً پیچیده است.
3. سناریوهای توصیه شده برای استفاده از بخاری های PTC
| سناریو | دلیل |
| Economy Pure Electric Vehicles (پلتفرم 400 ولت) | هزینه کم، تکنولوژی بالغ، نیاز به توان متوسط |
| خودروهای الکتریکی هیبریدی | برق مورد نیاز کم (2-3 کیلووات)، PTC کافی است |
| سیستم های ذخیره انرژی | هزینه{0}}حساس، توان متوسط، PTC قابل اعتماد |
| وسایل نقلیه الکتریکی دو-چرخدار/کم{1}} | در سناریوهای کم مصرف{0}}، PTC مزیت هزینه آشکاری دارد |
| سناریوهایی با الزامات پیچیدگی کم سیستم | PTC نیازی به کنترل دمای اضافی، ساده و قابل اعتماد ندارد |
4. سناریوهای توصیه شده برای استفاده از گرمکن های فیلم ضخیم
| سناریو | دلیل |
| وسایل نقلیه پلت فرم ولتاژ بالا 800 ولت | PTC خطر خرابی تحت ولتاژ بالا را به همراه دارد. فیلم ضخیم یک تناسب طبیعی است. |
| وسایل نقلیه الکتریکی خالص-بالا | به دنبال گرمایش سریع، کنترل دقیق دما، و طول عمر طولانی. |
| High Power Requirements (>5 کیلو وات) | فیلم ضخیم مزایای هزینه قابل توجهی را ارائه می دهد. هرچه قدرت بیشتر باشد، مقرون به صرفهتر میشود. |
| وسایل نقلیه در مناطق سرد زمستان | پاسخ سریع، هوای گرم بلافاصله پس از ورود به خودرو، ارائه تجربه کاربری بهتر. |
| وسایل نقلیه فشرده | تقریباً 30٪ از نظر اندازه کوچکتر، نصب را تسهیل می کند. |
| به گرمایش همزمان چندین مدار نیاز دارد | لایه ضخیم صفحه دوگانه-میتواند به طور همزمان باتری و کابین را گرم کند. |
| در ارتباط با سیستم های پمپ حرارتی | فیلم ضخیم پاسخ سریع را ارائه می دهد و به عنوان منبع گرمای کمکی در شرایط بسیار سرد مناسب است. |
