电动汽车 PTC 加热系统研究

PTC加热技术是目前较为成熟且优势较多的技术，面对市场的巨大需求，针对电动汽车与PTC加热系统的应用研究就格外重要。本文将针对于PTC加热系统在当前研究的背景，以及我们研究的实际应用和未来的研究方向作阐述，望对相关的研究人员有一定的帮助作用。

关键词：电动汽车；PTC 水暖加热；能源环保

作者：马相银

河北宏业永盛汽车加热器股份有限公司，泊头

随着人类社会的高速发展，资源的消耗和环境污染，带给人们的是一次次惨痛的教训。对于全世界范围来讲，资源变得越来越重要。节能环保成为人类社会的主题，面对这样一个大环境的趋势下，电动汽车应运而生。电动汽车一方面减少了石油这些化石燃料的消耗，另一方面，尾气的减少使得环境在逐步的改善，但是电动汽车没有原来汽车所拥有的强有力的发动机一类的设施，在寒冷环境下，对于驾驶员车舱的加热问题就变得尤为棘手，同时电动汽车在温度过高或温度过低的情况下，特别容易导致续航能力不足，充电的过程时间变得比原来要长好多。面对这些问题，在电动汽车内部的加热调节系统就变得分外重要。

01、电动汽车 PTC 加热系统的研究背景和意义

研究背景

面对世界范围内资源短缺和污染环境问题，节能减排，保护环境成为人类共同的口号和目标。由于全球现在机动车每天燃烧化石燃料所放出的尾气对于环境污染起到了推波助澜的作用，电动汽车应运而生。但是由于电动汽车，在过冷或过热的环境下工作，情况并不太好，同时，在寒冬季节对于驾驶员的驾驶舱进行加热，也成为电动汽车研发过程中的一个需求。急需通过对汽车内部加热系统的调配和创新设置进行工作。但是目前我们在电动汽车的发展过程中，能够应用的加热技术只有仅仅几种PTC加热技术、传统的燃油加热技术以及热泵的应用加热技术。

传统的燃油加热技术就是燃烧一些化石燃料来获得热量进行加热，它和传统的加热方式一样，虽然它产生的热量和效率十分稳定有效，但是在这个过程中需要释放一定量的有害气体，那么这个过程就违背了我们对于环境保护的初衷。而热泵技术在目前尚未完全应用到电动汽车加热系统中，虽然科研人员对于油泵加热技术持有相对乐观的期望，但是这个技术到目前为止仍然有很多困扰，人们应用到实际当中来仍有很多问题。而剩下的PTC加热技术，则相对于其他两种技术有更好的优势，比如体积小，恒温自控等等优势，而且它的工作效率也相对来说较好。同时PTC加热技术在加热过程中并不燃烧化石燃料、产生有害废气。所以面对目前的大趋势，相对稳定的PTC加热系统和电动汽车的加热系统就紧密相连，是我们研究的重点。

PTC 加热系统目前主要研究的应用

对汽车驾驶员仓进行加热

利用PTC加热系统对乘员舱进行加热的过程中需要的工具十分简单，只需要一个电子水泵，一个暖风芯体和一个储液室，还有PTC连接的一些装置就足够了。在加热过程中，PTC加热装置提供热源，通过电子水泵抽出一部分水进入储液室，接受PTC装置所传递过来的热量，储液室内的水再进入暖风芯体，通过暖风芯体和电子水泵的共同作用，将热量传递到驾驶员的汽车舱当中。同时输液室当中的水流经驾驶员舱之后，这些液体再重新流回到储液室当中，从而形成了一个完整的工作循环。同时由于PTC加热系统是水加热的系统类型，并不会产生过多的有害气体，同时也不会燃烧过多的能源，只需要一点电能即可，所以这也极大地符合我们对于环境保护的要求。

对电池进行预热

由于汽车的电池是在一定的工作环境下运行，才能够发挥出它最大的工作效率，所以在过冷或者过热的情况下，对于现有的电动汽车来说，都将很大程度上降低了汽车的工作效率，是一个极难解决的问题。所以面对这个问题，我们特别需要的是在启动汽车之前对电池进行预热，同时保证整个汽车的工作系统能够正常的进行工作。而通过一系列的实验数据表明，大多数电动汽车的电池活性值保持最高的时候，温度在10摄氏度到30摄氏度之间。一旦偏离这个温度范围，汽车的电池内的活性就会急剧的下降，严重的影响工作效率。这时候，PTC加热系统能够利用水热系统所产生的热量对电池进行预热。同时我们也可以通过在PTC加热系统过程中的循环控制，以达到在电池处于低温环境时能够在启动之前进行有效的预热，提高它的工作效率。

与汽车的热泵系统联合使用

在冬季对于电动汽车内部驾驶舱以及各部位的功能过程中，相当一部分汽车采用的是热泵加热系统进行供暖。但是在热泵供热系统工作的时候，有很大的弊端，这也是一直以来科研人员想要解决的问题，当温度低于4摄氏度以下时，热泵供暖系统的工作效率就会急剧下降。也就是说它完全不能够保证在低温状态下汽车驾驶舱内的温度，这样一来，如果将PTC加热系统和热泵供热系统进行紧密的工作联系，那么将很大程度上缓解热泵系统不能在低温环境下对汽车驾驶舱进行有效的供暖工作的问题。所以说在供暖过程中，我们可以将PTC技术和汽车的热泵系统进行结合使用，提高汽车的使用效率和工作性能。

02、世界上目前对 PTC 加热系统的两个研究方向

PTC 陶瓷电阻材料的研究

PTC加热技术的原理是根据上个世纪50年代科学家们，基于对钛酸钡陶瓷材料的研究发现，科学家在研究过程中发现了PTC效应，这种效应表现为以钛酸钡陶瓷材料为基础而制成的电阻在交流过程中具有与其他电阻完全不同的性能，科学家在做实验的过程中发现这种电阻是根据温度的变化而有所变化，也就是现在大家所说的热敏性电阻，当温度达到它的一个临界点的时候，电阻的加热效应就会随着温度的提高而有一个质的飞跃。在以后的研究里，科学家还通过多种元素混合对电阻的效应研究方法对该种半导体材料的电阻在不同温度下的不同影响进行了深入的探究。发现了，以PTC原理为基础而进行探究的PTC热敏型电阻具有类型小、加热速度快、升温高等其他热敏材料所不具有的特点。这一研究的发现，也为该种技术推广到电动汽车以及其他领域的加热技术的研究中奠定了基础。同时，在未来，如何有效地进一步提高PTC陶瓷电阻的产热性能是我们全体科研人员共同追寻的目标。如果在未来的研究过程中，可以通过提高PTC陶瓷电阻的热效应性能进一步提高加热效能，那将是电动汽车加热系统的又一大突破。

PTC 加热系统方面的有关研究

在最早的研究和应用过程中，PTC的加热技术只是起到一个相对的辅助者作用，人们在各种领域当中更愿意去以空调方面的技术为代表，进行有关加热技术的研究。但是随着加热技术应用到更加恶劣，温度更加低的环境当中，空调技术已经不能满足原有的需求，而PTC加热的技术在进行辅助过程中早已有了自己的体系，但是却没有自己的加热系统的结构。面对这一情况，各种科学家通过大量的实验为PTC加热技术进行有关加热系统的构造，希望通过自己的努力，将PTC加热技术应用到更加广泛，环境更加恶劣的环境当中。从最开始的风暖加热技术，到现在比较成熟的水加热技术，PTC加热技术一直在寻找着适合自己的相关加热系统。虽然现在已有的水加热的技术已经相对成熟，但是它仍有一些弊端，所以需要我们在未来的研究当中，不断更新升级现有的PTC加热系统，从而有更一步的发展进步。

03、总结

综上所述，在面对当前世界对于环境保护，可持续发展的共同追求，电动汽车PTC加热系统的研究应在现有的基础上进行更深入的研究，面对电动汽车加热系统研究，不断突破原有的设计思路，利用已有的实验成果更新提高PTC加热系统的工作效率和使用性能。

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