汽車空調產品中PTC電加熱器可行性研究

摘 要：現如今，電加熱器是汽車內部的重要設備之一，需要長時間的保持工作。傳統的空調產品中所采用的電加熱器一般為不銹鋼電加熱管，它的主要結構是在金屬管內部放置電熱絲，然后在其空隙中加入有導熱性及絕緣性質的氧化鎂粉，它的主要優點是不銹鋼電加熱管采用的是純電阻性負載，工作時功率非常穩定，缺點是在工作過程中只能夠實現開關操作，不能夠根據溫度來自動調節功率，并且在高溫干燒的狀態下，易于發生燒毀等質量問題，進而無法保證使用過程中的安全性及穩定性。本文闡述了PTC電加熱器的相關概念，系統分析了其在汽車空調產品中的可行性，具有一定的參考借鑒價值。

關鍵詞：空調產品；PTC電加熱器；可行性

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.12.023

目前，應用于汽車空調產品中的電加熱器主要是PTC電加熱器與電熱管加熱器兩種。現階段PTC電加熱器的普及是非常快的，并已經逐漸取代了電熱管加熱器。PTC加熱器最主要的特點就是能夠改變發熱量，進而恰到好處的調節車內的溫度，達到迅速制熱的效果，同時還可以讓空調在一些較為寒冷的區域正常運行使用。

1 PTC電加熱器的概述

上述分析了金屬電加熱管的主要性質，其存在著一定的安全隱患，在汽車內部有限的結構空間中，因功率有限，額定功率常規狀態下最高不會保持太高，但是若處于干燒狀態下是極易出現發紅危險。因此為了提高汽車空調產品的制熱效果，可以采用陶瓷性質的PTC電加熱器，PTC電加熱器主要是將PTC熱敏電阻元件作為發熱源的方式進行加熱。PTC電加熱器中的熱敏電阻通常是以半導體材料制作而成的，它的電阻能夠隨著溫度迅速發生變化，同時當外界的溫度逐漸降低時，PTC的電阻也會減小，發熱量隨之也會增加，其中陶瓷PTC電加熱器的具有著較高的功率。根據以上所講的特性變化可知，PTC電加熱器具有著節能、安全、穩定及壽命長的特點，在汽車空調產品中具有著很強的適應性，現已廣泛應用到家用電器及工業電熱電器方面。目前PTC電加熱器在汽車空調中的應用，國外已經處于推廣階段，國內則處于研發制作階段。對于純電動車而言，所使用現階段純電動車所使用的為PTC風加熱，這種方式只需要將傳統汽車空調暖風芯體替換為PTC風加熱器，再加上相應的輔助設備就可以使用了。若當我們在汽車空調產品中將PTC電加熱器換位金屬電加熱器，因為內部結構的變化，勢必會改變原來的空氣流場。

2 空調產品中PTC電加熱器的可行性探究

（1）發熱功率測試分析。常規的汽車空調中PTC電加熱器，一般是會安裝在進風口換熱器的下方，有些甚至會直接安裝在空調底座上，或者直接裹在換熱器內部。無論如何進行安裝，都需要確保其散熱面與進風向保持一定的角度，也就是說當通過PTC電加熱器的進風量達到最大，其可以讓PTC電加熱器發揮出最大的功率，相對產熱效果也會最好。例如：在某型號的汽車空調安裝PTC電加熱器，當保證汽車空調內環境溫度，汽車空調處于非制熱狀態時，處于通過狀態下的測試功率達到設計功率后，當空調內環境溫度達到53℃時，功率則會下降，測試值基本為平均升高一度，功率則會降低。之后再將風速調制低速，再進行測試后，這個階段比假設標準功率會有所減少，因此功率會隨著溫度的變化發生一定的損失。這對于汽車空調產品的效果而言具有著重要的意義，尤其是對溫度的控制能力將會得到極大的提升。

（2）發熱量可自動調節。通過對PTC電加熱器的概述我們可知，它的發熱量會根據環境溫度而發生著改變，即當環境溫度之間升高后，發熱功率會降低，反之亦然。這樣不僅可以有效實現車內溫度的自動調節，還可以使得出風溫度適中保持穩定，有利于汽車空調產品恒溫效果的實現，對溫度能夠實現精準控制。同時，PTC電加熱器在汽車空調產品中的應用，還可以有效節約能源，在溫度較高的狀態下自動降低功率，而金屬電加熱器則是固定熱量進行輸出的，它的發熱量不會隨著溫度的變化而發生改變，因此容易出現資源浪費或者加熱器溫度過高的現象，所輸出的溫度波動也較大，不利于車內恒溫的實現，同時也難以實現對汽車室內溫度的精準調控。

（3）安全性分析。PTC電加熱器在汽車空調產品中運行時，經測試當風速為零時，發熱體的表面溫度會變高，同時因為PTC具有著自限溫度的作用，溫度升高后電阻會下降，在干燒狀態下其表面溫度也不易達到周圍易燃物體的燃燒點，因此難以產生明火，可以有效避免火災問題的出現，具有較高的安全性能。而金屬電加熱管則因為內部采用鎳鉻絲作為發熱體，在通風狀態下，金屬電加熱管的表面溫度較高，但是若處于風速為零的狀態下，則會變得更高，同時若金屬電發熱管周圍具有橡膠、塑料性質的物體，則是很容易引發火災，安全是無法得到有效保證。由此可知，PTC電加熱器在汽車空調產品中的使用是具有較高的安全性能。

（4）穩定性方面分析。PTC電加熱器在汽車空調產品中的應用，因為具有自限溫度的作用，在干燒狀態下表面溫度為200多℃，能夠有效避免因加熱體燒毀及損壞現象，具有很高的使用穩定性，不易損壞，使用壽命較長。但是若使用的為金屬電加熱管，則較高的干燒溫度非常容易造成熱絲燒毀的現象發生，穩定性較低，長期使用的話容易發生損壞，同時維修成本也較高。

（5）制熱速度方面分析。汽車空調產品中PTC電加熱器在啟動時有著比額定功率更高的沖擊功率，能夠迅速進行制熱，同時在環溫狀態下，因為PTC的發熱功率會隨著溫度的降低而提高，因此在處于環境溫度較低的狀態下，也可以達到迅速制熱的效果。而金屬電加熱器則只能固定輸出加熱量，制熱的啟動速度也比PTC電加熱器慢許多。

3 結束語

綜上所述，在汽車空調產品中PTC電加熱器與金屬加熱器相比較，無論是在功率、安全、穩定、制熱速度、使用壽命等方面均具有著巨大的優勢。汽車空調產品中使用PTC電加熱器不僅可以讓空調迅速制熱，保持恒溫，還具有熱量輸出自動調節功能，這對于汽車空調產品而言具有著重要的意義及價值。

參考文獻：

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作者簡介：楊英松（1983-），男，浙江臨海人，本科，助理工程師，從事工作：汽車電子研發。