PTC加熱技術(shù)是目前較為成熟且優(yōu)勢較多的技術(shù)，面對市場的巨大需求，針對電動汽車與PTC加熱系統(tǒng)的應(yīng)用研究就格外重要。本文將針對于PTC加熱系統(tǒng)在當(dāng)前研究的背景，以及我們研究的實(shí)際應(yīng)用和未來的研究方向作闡述，望對相關(guān)的研究人員有一定的幫助作用。

關(guān)鍵詞：電動汽車；PTC 水暖加熱；能源環(huán)保

作者：馬相銀

河北宏業(yè)永盛汽車加熱器股份有限公司，泊頭

隨著人類社會的高速發(fā)展，資源的消耗和環(huán)境污染，帶給人們的是一次次慘痛的教訓(xùn)。對于全世界范圍來講，資源變得越來越重要。節(jié)能環(huán)保成為人類社會的主題，面對這樣一個大環(huán)境的趨勢下，電動汽車應(yīng)運(yùn)而生。電動汽車一方面減少了石油這些化石燃料的消耗，另一方面，尾氣的減少使得環(huán)境在逐步的改善，但是電動汽車沒有原來汽車所擁有的強(qiáng)有力的發(fā)動機(jī)一類的設(shè)施，在寒冷環(huán)境下，對于駕駛員車艙的加熱問題就變得尤為棘手，同時電動汽車在溫度過高或溫度過低的情況下，特別容易導(dǎo)致續(xù)航能力不足，充電的過程時間變得比原來要長好多。面對這些問題，在電動汽車內(nèi)部的加熱調(diào)節(jié)系統(tǒng)就變得分外重要。

01、電動汽車 PTC 加熱系統(tǒng)的研究背景和意義

研究背景

面對世界范圍內(nèi)資源短缺和污染環(huán)境問題，節(jié)能減排，保護(hù)環(huán)境成為人類共同的口號和目標(biāo)。由于全球現(xiàn)在機(jī)動車每天燃燒化石燃料所放出的尾氣對于環(huán)境污染起到了推波助瀾的作用，電動汽車應(yīng)運(yùn)而生。但是由于電動汽車，在過冷或過熱的環(huán)境下工作，情況并不太好，同時，在寒冬季節(jié)對于駕駛員的駕駛艙進(jìn)行加熱，也成為電動汽車研發(fā)過程中的一個需求。急需通過對汽車內(nèi)部加熱系統(tǒng)的調(diào)配和創(chuàng)新設(shè)置進(jìn)行工作。但是目前我們在電動汽車的發(fā)展過程中，能夠應(yīng)用的加熱技術(shù)只有僅僅幾種PTC加熱技術(shù)、傳統(tǒng)的燃油加熱技術(shù)以及熱泵的應(yīng)用加熱技術(shù)。

傳統(tǒng)的燃油加熱技術(shù)就是燃燒一些化石燃料來獲得熱量進(jìn)行加熱，它和傳統(tǒng)的加熱方式一樣，雖然它產(chǎn)生的熱量和效率十分穩(wěn)定有效，但是在這個過程中需要釋放一定量的有害氣體，那么這個過程就違背了我們對于環(huán)境保護(hù)的初衷。而熱泵技術(shù)在目前尚未完全應(yīng)用到電動汽車加熱系統(tǒng)中，雖然科研人員對于油泵加熱技術(shù)持有相對樂觀的期望，但是這個技術(shù)到目前為止仍然有很多困擾，人們應(yīng)用到實(shí)際當(dāng)中來仍有很多問題。而剩下的PTC加熱技術(shù)，則相對于其他兩種技術(shù)有更好的優(yōu)勢，比如體積小，恒溫自控等等優(yōu)勢，而且它的工作效率也相對來說較好。同時PTC加熱技術(shù)在加熱過程中并不燃燒化石燃料、產(chǎn)生有害廢氣。所以面對目前的大趨勢，相對穩(wěn)定的PTC加熱系統(tǒng)和電動汽車的加熱系統(tǒng)就緊密相連，是我們研究的重點(diǎn)。

PTC 加熱系統(tǒng)目前主要研究的應(yīng)用

對汽車駕駛員倉進(jìn)行加熱

利用PTC加熱系統(tǒng)對乘員艙進(jìn)行加熱的過程中需要的工具十分簡單，只需要一個電子水泵，一個暖風(fēng)芯體和一個儲液室，還有PTC連接的一些裝置就足夠了。在加熱過程中，PTC加熱裝置提供熱源，通過電子水泵抽出一部分水進(jìn)入儲液室，接受PTC裝置所傳遞過來的熱量，儲液室內(nèi)的水再進(jìn)入暖風(fēng)芯體，通過暖風(fēng)芯體和電子水泵的共同作用，將熱量傳遞到駕駛員的汽車艙當(dāng)中。同時輸液室當(dāng)中的水流經(jīng)駕駛員艙之后，這些液體再重新流回到儲液室當(dāng)中，從而形成了一個完整的工作循環(huán)。同時由于PTC加熱系統(tǒng)是水加熱的系統(tǒng)類型，并不會產(chǎn)生過多的有害氣體，同時也不會燃燒過多的能源，只需要一點(diǎn)電能即可，所以這也極大地符合我們對于環(huán)境保護(hù)的要求。

對電池進(jìn)行預(yù)熱

由于汽車的電池是在一定的工作環(huán)境下運(yùn)行，才能夠發(fā)揮出它最大的工作效率，所以在過冷或者過熱的情況下，對于現(xiàn)有的電動汽車來說，都將很大程度上降低了汽車的工作效率，是一個極難解決的問題。所以面對這個問題，我們特別需要的是在啟動汽車之前對電池進(jìn)行預(yù)熱，同時保證整個汽車的工作系統(tǒng)能夠正常的進(jìn)行工作。而通過一系列的實(shí)驗數(shù)據(jù)表明，大多數(shù)電動汽車的電池活性值保持最高的時候，溫度在10攝氏度到30攝氏度之間。一旦偏離這個溫度范圍，汽車的電池內(nèi)的活性就會急劇的下降，嚴(yán)重的影響工作效率。這時候，PTC加熱系統(tǒng)能夠利用水熱系統(tǒng)所產(chǎn)生的熱量對電池進(jìn)行預(yù)熱。同時我們也可以通過在PTC加熱系統(tǒng)過程中的循環(huán)控制，以達(dá)到在電池處于低溫環(huán)境時能夠在啟動之前進(jìn)行有效的預(yù)熱，提高它的工作效率。

與汽車的熱泵系統(tǒng)聯(lián)合使用

在冬季對于電動汽車內(nèi)部駕駛艙以及各部位的功能過程中，相當(dāng)一部分汽車采用的是熱泵加熱系統(tǒng)進(jìn)行供暖。但是在熱泵供熱系統(tǒng)工作的時候，有很大的弊端，這也是一直以來科研人員想要解決的問題，當(dāng)溫度低于4攝氏度以下時，熱泵供暖系統(tǒng)的工作效率就會急劇下降。也就是說它完全不能夠保證在低溫狀態(tài)下汽車駕駛艙內(nèi)的溫度，這樣一來，如果將PTC加熱系統(tǒng)和熱泵供熱系統(tǒng)進(jìn)行緊密的工作聯(lián)系，那么將很大程度上緩解熱泵系統(tǒng)不能在低溫環(huán)境下對汽車駕駛艙進(jìn)行有效的供暖工作的問題。所以說在供暖過程中，我們可以將PTC技術(shù)和汽車的熱泵系統(tǒng)進(jìn)行結(jié)合使用，提高汽車的使用效率和工作性能。

02、世界上目前對 PTC 加熱系統(tǒng)的兩個研究方向

PTC 陶瓷電阻材料的研究

PTC加熱技術(shù)的原理是根據(jù)上個世紀(jì)50年代科學(xué)家們，基于對鈦酸鋇陶瓷材料的研究發(fā)現(xiàn)，科學(xué)家在研究過程中發(fā)現(xiàn)了PTC效應(yīng)，這種效應(yīng)表現(xiàn)為以鈦酸鋇陶瓷材料為基礎(chǔ)而制成的電阻在交流過程中具有與其他電阻完全不同的性能，科學(xué)家在做實(shí)驗的過程中發(fā)現(xiàn)這種電阻是根據(jù)溫度的變化而有所變化，也就是現(xiàn)在大家所說的熱敏性電阻，當(dāng)溫度達(dá)到它的一個臨界點(diǎn)的時候，電阻的加熱效應(yīng)就會隨著溫度的提高而有一個質(zhì)的飛躍。在以后的研究里，科學(xué)家還通過多種元素混合對電阻的效應(yīng)研究方法對該種半導(dǎo)體材料的電阻在不同溫度下的不同影響進(jìn)行了深入的探究。發(fā)現(xiàn)了，以PTC原理為基礎(chǔ)而進(jìn)行探究的PTC熱敏型電阻具有類型小、加熱速度快、升溫高等其他熱敏材料所不具有的特點(diǎn)。這一研究的發(fā)現(xiàn)，也為該種技術(shù)推廣到電動汽車以及其他領(lǐng)域的加熱技術(shù)的研究中奠定了基礎(chǔ)。同時，在未來，如何有效地進(jìn)一步提高PTC陶瓷電阻的產(chǎn)熱性能是我們?nèi)w科研人員共同追尋的目標(biāo)。如果在未來的研究過程中，可以通過提高PTC陶瓷電阻的熱效應(yīng)性能進(jìn)一步提高加熱效能，那將是電動汽車加熱系統(tǒng)的又一大突破。

PTC 加熱系統(tǒng)方面的有關(guān)研究

在最早的研究和應(yīng)用過程中，PTC的加熱技術(shù)只是起到一個相對的輔助者作用，人們在各種領(lǐng)域當(dāng)中更愿意去以空調(diào)方面的技術(shù)為代表，進(jìn)行有關(guān)加熱技術(shù)的研究。但是隨著加熱技術(shù)應(yīng)用到更加惡劣，溫度更加低的環(huán)境當(dāng)中，空調(diào)技術(shù)已經(jīng)不能滿足原有的需求，而PTC加熱的技術(shù)在進(jìn)行輔助過程中早已有了自己的體系，但是卻沒有自己的加熱系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)。面對這一情況，各種科學(xué)家通過大量的實(shí)驗為PTC加熱技術(shù)進(jìn)行有關(guān)加熱系統(tǒng)的構(gòu)造，希望通過自己的努力，將PTC加熱技術(shù)應(yīng)用到更加廣泛，環(huán)境更加惡劣的環(huán)境當(dāng)中。從最開始的風(fēng)暖加熱技術(shù)，到現(xiàn)在比較成熟的水加熱技術(shù)，PTC加熱技術(shù)一直在尋找著適合自己的相關(guān)加熱系統(tǒng)。雖然現(xiàn)在已有的水加熱的技術(shù)已經(jīng)相對成熟，但是它仍有一些弊端，所以需要我們在未來的研究當(dāng)中，不斷更新升級現(xiàn)有的PTC加熱系統(tǒng)，從而有更一步的發(fā)展進(jìn)步。

03、總結(jié)

綜上所述，在面對當(dāng)前世界對于環(huán)境保護(hù)，可持續(xù)發(fā)展的共同追求，電動汽車PTC加熱系統(tǒng)的研究應(yīng)在現(xiàn)有的基礎(chǔ)上進(jìn)行更深入的研究，面對電動汽車加熱系統(tǒng)研究，不斷突破原有的設(shè)計思路，利用已有的實(shí)驗成果更新提高PTC加熱系統(tǒng)的工作效率和使用性能。

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