De kern vanEv PTC-verwarmingselementHet systeem maakt gebruik van de materiaaleigenschappen van de PTC-thermistor (Positive Temperature Coefficient), in combinatie met het hoogspanningsvoedingssysteem en het thermische beheersysteem van elektrische voertuigen, om verwarming te realiseren. In essentie wordt elektrische energie direct omgezet in warmte-energie, die vervolgens via een medium (koelvloeistof/lucht) naar de cabine of accu wordt overgebracht. Het systeem heeft zelfregulerende en zelfbegrenzende eigenschappen gedurende het hele proces, zonder dat er extra complexe temperatuurregelingsapparaten nodig zijn. Dit maakt het een efficiënte en veilige verwarmingsoplossing voor elektrische voertuigen.
Het gehele proces is verdeeld in twee lagen: de kernprincipes van het materiaal en de daadwerkelijke workflow voor gebruik in de automobielindustrie. Deze laatste kan enigszins variëren afhankelijk van het toepassingsscenario (cabineverwarming/accuverwarming). De gangbare methode voor gebruik in de automobielindustrie is...vloeistofgekoelde PTC-verwarmers(warmtewisseling met koelvloeistof), terwijl een klein deel van de cabineverwarming gebruikmaakt van luchtverwarmde PTC-verwarmers (directe warmtewisseling met lucht). De volgende zaken worden respectievelijk toegelicht:
1. Basisprincipe: Het verwarmings- en zelfbegrenzende temperatuurprincipe van de PTC-thermistor
Het centrale verwarmingselement vanPTC-verwarmingselementHet is een PTC-keramisch vel (een op bariumtitanaat gebaseerd halfgeleiderkeramiek, gedoteerd met sporen van zeldzame aardmetalen), wat de basis vormt van al zijn eigenschappen:
Verwarming: PTC-keramische chips vormen geleidende paden met interne geleidende korrels bij de nominale spanning (hoogspanning DC voor automobieltoepassingen, zoals 300V+/400V+), waardoor Joule-warmte wordt gegenereerd wanneer er stroom doorheen loopt. Dit zorgt voor een directe omzetting van elektrische energie in thermische energie met een hoog verwarmingsrendement (bijna 100%, geen energieverlies).
Zelfbegrenzende temperatuur (kernkenmerk): Wanneer de temperatuur van PTC-keramische chips de Curie-temperatuur (kritische temperatuur van materialen, over het algemeen 120-180 ℃ voor automobieltoepassingen) niet bereikt, is de weerstandswaarde zeer laag en treedt continue verhitting met hoge stroom en hoog vermogen op, waardoor de temperatuur snel stijgt;
Zodra de temperatuur de Curie-temperatuur overschrijdt, zal het interne geleidingspad snel breken en zal de weerstand exponentieel toenemen (tot wel 10³ à 10⁶ keer de weerstand bij kamertemperatuur). Volgens de wet van Ohm (P = U²/R) zal het verwarmingsvermogen bij constante spanning sterk afnemen en zal de verwarmingssnelheid lager zijn dan de warmteafvoer. De temperatuur zal zich vanzelf stabiliseren rond de Curie-temperatuur en niet verder stijgen, waardoor droogkoken en oververhitting vanaf het begin worden voorkomen.
Zelfherstel: Wanneer de temperatuur door warmteafvoer (zoals koelvloeistof/luchtstroom) onder de Curie-temperatuur daalt, zal de weerstand snel terugkeren naar een lage weerstandstoestand, de verwarming op hoog vermogen hervatten en een dynamische zelfregulering van het temperatuurvermogen bereiken.
2. Gangbare oplossing voor automobielgebruik: Werkingsprincipe van vloeistofgekoelde PTC-verwarming (universeel voor cabine-/accuverwarming)
Meer dan 90% van de elektrische voertuigen maakt gebruik van hogedruk vloeistofgekoelde PTC-verwarmers (compacte structuur, gelijkmatige warmteoverdracht, geschikt voor het circuit voor de warme lucht in de cabine en het circuit voor de temperatuurregeling van de accu), geïntegreerd in het koelvloeistofcircuit van de voertuigen. De verwarming van de cabine en de accu wordt uitsluitend gerealiseerd door te schakelen tussen verschillende circuits van hetzelfde PTC-verwarmingssysteem. Het kernproces is hetzelfde en bestaat uit vier stappen:
Stroomvoorziening inschakelen: De voertuigregeleenheid (VCU) stuurt een inschakelsignaal naar de PTC-verwarming op basis van het commando van de airconditioning in de cabine/het signaal van de accutemperatuursensor (als de accu moet worden verwarmd tot onder 5 ℃) en schakelt tegelijkertijd het voedingscircuit van de hoogspanningsaccu van het voertuig in. De hoogspanningsgelijkstroom wordt vervolgens naar het PTC-verwarmingselement geleid.
Omzetting van elektriciteit in warmte: PTC-keramische platen genereren snel warmte onder hoge spanning, bereiken binnen enkele seconden de bedrijfstemperatuur en de warmte wordt overgedragen aan de warmteafvoerkamer/warmtewisselaarbuis van de PTC-verwarming;
Koelvloeistofwarmtewisselaar: De elektronische waterpomp van het thermische beheersysteem van het voertuig zorgt ervoor dat de koelvloeistof door de warmtewisselaarbuizen van de PTC-verwarming circuleert. Nadat de koelvloeistof de warmte van het PTC-verwarmingselement heeft opgenomen, wordt deze een hete koelvloeistof (meestal 40-60 ℃, afhankelijk van de behoefte).
Warmteoverdracht
Interieurverwarming: Hete koelvloeistof stroomt in de warmeluchtkern in de auto, waarna de ventilator van de airconditioning koude lucht door de warmeluchtkern blaast. De koude lucht absorbeert de warmte van de koelvloeistof en wordt warme lucht, die vervolgens via de luchtuitlaat de auto in wordt geblazen om het interieur te verwarmen.
Batterijverwarming: Koelvloeistof met een hoge temperatuur stroomt rechtstreeks in de watergekoelde plaat/warmtewisselaar van het accupakket en verwarmt de accumodule gelijkmatig door warmtegeleiding. Hierdoor stijgt de accutemperatuur tot een geschikt laad- en ontlaadbereik (doorgaans 10-35 ℃), wat de problemen van verminderde duurzaamheid bij lage temperaturen en beperkte laad- en ontlaadtijden oplost.
Aanvulling: Nadat de koelvloeistof de warmte-uitwisseling heeft voltooid, daalt de temperatuur en stroomt deze via de leiding terug naar de PTC-verwarming om opnieuw warmte te absorberen. Zo ontstaat een gesloten circuit en blijft de verwarming continu werken. Wanneer de cabine/accu de gewenste temperatuur bereikt, schakelt de VCU de hoogspanningsvoeding van de PTC uit en stopt de verwarming.
3. Kleinschalige oplossing: Werkproces van een door wind verwarmde PTC-verwarming (alleen gebruikt voor gedeeltelijke cabineverwarming)
De cabineverwarming van sommige micro-elektrische voertuigen en instapmodellen maakt gebruik van luchtgekoelde PTC-verwarmers (zonder warmtewisselaar voor koelvloeistof, die de lucht direct verwarmen), met een eenvoudigere structuur en een kernproces dat als volgt werkt:
Hoogspanningsingang PTC-keramisch verwarmingselement genereert direct thermische energie;
De ventilator van de airconditioning blaast koude lucht over het oppervlak van het PTC-verwarmingselement, waarna de koude lucht direct warmte uitwisselt met de hete PTC-keramische plaat en zo warme lucht wordt.
Warme lucht wordt via de luchtuitlaat direct de cabine ingeblazen voor snelle verwarming.
Nadelen: Ongelijkmatige warmteoverdracht, gevoeligheid voor plaatselijke hete lucht en het PTC-verwarmingselement komt direct in contact met de lucht, waardoor een hogere stof- en waterbestendigheid vereist is. Daarom wordt het alleen gebruikt voor goedkope, kleine automodellen, terwijl vloeistofkoeling wordt toegepast in midden- tot hoogwaardige elektrische voertuigen.
Geplaatst op: 30 januari 2026
