Elektrisk opvarmningskoncept
Forud for udviklingen blev flere eksisterende og potentielle teknologier (f.eks. wire-wound modstand eller positiv temperaturkoefficient (PTC) opvarmning) analyseret. Fire hovedudviklingsmål blev evalueret, og flere potentielle teknologier blev sammenlignet med hensyn til disse mål:
(1) Med hensyn til effektivitet skal det nye varmelegeme være yderst effektivt, idet det skal være i stand til at levere den nødvendige varmeydelse over et bredt område af kølevæsketemperaturer og ved alle spændinger;
(2) Med hensyn til masse og størrelse skal det nye varmelegeme være så lille og let som muligt;
(3) Med hensyn til anvendelighed og omkostninger skal brugen af sjældne jordarters materialer og Pb undgås, mens omkostningerne ved det nye produkt skal være konkurrencedygtige;
(4) Med hensyn til sikkerhed skal enhver risiko for elektrisk stød eller skoldningsulykker forhindres under alle forhold.
Blandt de eksisterende koncepter for elektriske varmeapparater til biler er de mest populære PTC-varmere med modstande lavet af bariumtitanat (BaTiO3) med en positiv temperaturkoefficient. Af denne grund forklares flere detaljer om dets funktionsprincip, og det sammenlignes med et laminært varmelegeme udviklet i henhold til HVH for højspændingsvarmere.
Selvom de selvbegrænsende egenskaber ved PTC-elementet i nogle henseender kan gøre designet af systemet, især for fejltilstande, lettere, har det visse iboende ulemper, hvoraf de vigtigste omfatter:
(1) Behovet for Pb-doping, når PTC-temperaturen overstiger 120 grader. For at sikre hurtig varmeoverførsel i en lille pakkestørrelse skal PTC-elementer fungere i det temperaturområde, hvor Pb-doping er nødvendig, når der påføres kølevæskevarmere til biler;
(2) Anvendelsen af sjældne jordarters metal La er meget almindelig for PTC'er;
(3) Den ikke-lineære modstands-/temperaturprofil, der resulterer i en høj startstrøm, når den aktiveres, kombineret med den høje termiske modstand af PTC-elementet, gør PTC-varmerens responstid relativt langsom;
(4) Den lavere PTC-temperatur resulterer i, at mindre varme overføres til kølevæsken, hvilket reducerer den termiske ydeevne, når kølevæsketemperaturen stiger;
(5) Efterhånden som PTC-temperaturen bliver lavere, falder den termiske ydeevne, når spændingen falder, hvilket begrænser varmeoverførslen. (6) Da temperaturen på PTC-elementet er direkte relateret til den påførte spænding, er det vanskeligt at kontrollere ved delbelastning.
