Elektrikli Isıtıcı Konsepti
Geliştirmeden önce, çeşitli mevcut ve potansiyel teknolojiler (örn. tel sargı direnci veya pozitif sıcaklık katsayılı (PTC) ısıtma) analiz edildi. Dört ana geliştirme hedefi değerlendirildi ve birkaç potansiyel teknoloji bu hedeflere göre karşılaştırıldı:
(1) Verimlilik açısından, yeni ısıtıcı, geniş bir soğutma sıvısı sıcaklıkları aralığında ve tüm voltajlarda gerekli ısı çıkışını sağlayabilmesi açısından oldukça verimli olmalıdır;
(2) Kütle ve boyut olarak, yeni ısıtıcı mümkün olduğu kadar küçük ve hafif olmalıdır;
(3) Kullanılabilirlik ve maliyet açısından, nadir toprak malzemeleri ve Pb kullanımından kaçınılmalı, yeni ürünün maliyeti rekabetçi olmalıdır;
(4) Güvenlik açısından her türlü elektrik çarpması veya haşlanma kazası riski her koşulda önlenmelidir.
Otomobiller için mevcut elektrikli ısıtıcı konseptleri arasında en popüler olanı, pozitif sıcaklık katsayılı baryum titanattan (BaTiO3) dirençli PTC ısıtıcılardır. Bu nedenle çalışma prensibinin birkaç detayı açıklanmış ve yüksek gerilim ısıtıcıları için HVH'ye göre geliştirilmiş bir laminer ısıtıcı ile karşılaştırılmıştır.
PTC öğesinin kendi kendini sınırlayan özellikleri, bazı açılardan, özellikle arıza modları için, sistemin tasarımını daha kolay hale getirebilse de, başlıcaları aşağıdakileri içeren bazı doğal dezavantajlara sahiptir:
(1) PTC sıcaklığı 120 dereceyi aştığında Pb katkılama ihtiyacı. Küçük bir paket boyutunda hızlı ısı transferini sağlamak için, PTC elemanlarının, otomotiv soğutma sıvısı ısıtıcıları uygulanırken Pb katkısının gerekli olduğu sıcaklık aralığında çalışması gerekir;
(2) Nadir toprak metali La'nın uygulanması, PTC'ler için çok yaygındır;
(3) PTC elemanının yüksek termal direnci ile birleştiğinde, enerji verildiğinde yüksek bir başlatma akımı ile sonuçlanan doğrusal olmayan direnç/sıcaklık profili, PTC ısıtıcısının tepki süresini nispeten yavaşlatır;
(4) Daha düşük PTC sıcaklığı, soğutma sıvısına daha az ısı aktarılmasına neden olur, dolayısıyla soğutma sıvısı sıcaklığı arttıkça termal performans düşer;
(5) PTC sıcaklığı düştükçe, voltaj düştükçe termal performans düşer ve böylece ısı transferi sınırlanır. (6) PTC elemanının sıcaklığı uygulanan gerilimle doğrudan ilişkili olduğundan, kısmi yükte kontrol edilmesi zordur.
