הליבה שלתנור PTC לרכבי שטחמסתמך על מאפייני החומר של תרמיסטור PTC בעל מקדם טמפרטורה חיובי, בשילוב עם מערכת אספקת חשמל במתח גבוה ומעגל ניהול תרמי של כלי רכב חשמליים כדי להשיג חימום. בעיקרו של דבר, אנרגיה חשמלית מומרת ישירות לאנרגיית חום, ולאחר מכן מועברת לתא הנוסעים או לסוללה דרך המדיום (נוזל קירור/אוויר). יש לו מאפייני הגבלה עצמית וויסות עצמי לאורך כל התהליך, ללא צורך במכשירי בקרת טמפרטורה מורכבים נוספים, מה שהופך אותו לפתרון חימום יעיל ובטוח עבור כלי רכב בעלי אנרגיה חדשה.
התהליך הכולל מחולק לשתי שכבות: עקרונות חומרי הליבה ותהליך עבודה בפועל לשימוש ברכב. האחרון עשוי להשתנות מעט בהתאם לתרחיש היישום (חימום תא הנוסעים/חימום מצברים). המיינסטרים לשימוש ברכב הואמחממי PTC מקוררים בנוזל(החלפת חום נוזל קירור), בעוד שכמות קטנה של חימום תא הנוסעים משתמשת בתנורי PTC המחוממים באוויר (החלפת חום ישירה באוויר). להלן הסברים בהתאמה:
1. ליבה בסיסית: עקרון החימום והגבלת הטמפרטורה העצמית של תרמיסטור PTC
גוף החימום הליבה שלתנור PTCהוא יריעת קרמיקה PTC (קרמיקה מוליך למחצה מבוססת בריום טיטנאט מסוממת בעקבות יסודות אדמה נדירים), שהיא שורש כל מאפייניה:
חימום: שבבי קרמיקה PTC יוצרים נתיבים מוליכים עם גרגירים מוליכים פנימיים במתח מדורג (מתח ישר גבוה לשימוש ברכב, כגון 300V+/400V+), ומייצרים חום ג'אול כאשר הזרם עובר דרכם, ומשיגים המרה ישירה של אנרגיה חשמלית לאנרגיה תרמית עם יעילות חימום גבוהה (קרוב ל-100%, ללא אובדן המרת אנרגיה);
טמפרטורת הגבלה עצמית (מאפיין ליבה): כאשר הטמפרטורה של שבבי קרמיקה PTC אינה מגיעה לטמפרטורת קירי (טמפרטורה קריטית של חומרים, בדרך כלל 120-180 ℃ לשימוש ברכב), ערך ההתנגדות קטן מאוד, ומתרחש חימום מתמשך של זרם גבוה והספק גבוה, מה שגורם לטמפרטורה לעלות במהירות;
ברגע שהטמפרטורה עולה על טמפרטורת קירי, נתיב המוליך הפנימי ייקרע במהירות, וההתנגדות תגדל באופן אקספוננציאלי (עד פי 10³~10⁶ מההתנגדות בטמפרטורת החדר). על פי חוק אוהם (P=U²/R), תחת מתח קבוע, עוצמת החימום תפחת בחדות, וקצב החימום יהיה נמוך מקצב פיזור החום. הטמפרטורה תתייצב באופן טבעי ליד טמפרטורת קירי ולא תמשיך לעלות, תוך הימנעות משריפה יבשה וחימום יתר מהשורש;
התאוששות עצמית: כאשר הטמפרטורה יורדת מתחת לטמפרטורת קירי עקב פיזור חום (כגון נוזל קירור/זרימת אוויר), ההתנגדות תתאושש במהירות למצב התנגדות נמוך, תחזור לחימום בהספק גבוה ותשיג ויסות עצמי דינמי של הספק הטמפרטורה.
2. פתרון מרכזי לשימוש ברכב: תהליך עבודה של תנור PTC מקורר נוזלי (אוניברסלי לחימום תא נוסעים/סוללות)
יותר מ-90% מכלי הרכב החשמליים משתמשים בתנורי PTC מקוררים בלחץ גבוה (מבנה קומפקטי, חילופי חום אחידים, מתאימים למעגל אוויר חם בתא הנוסעים ולמעגל בקרת טמפרטורת הסוללה), המשולבים במעגל זרימת נוזל הקירור של כלי רכב בעלי אנרגיה חדשה. חימום תא הנוסעים והסוללה מושג רק על ידי מעבר בין מעגלים שונים של אותה מערכת חימום PTC. התהליך המרכזי זהה, ומחולק לארבעה שלבים:
הפעלת ספק כוח: יחידת בקרת הרכב (VCU) של הרכב שולחת אות הפעלה לגוף החימום PTC בהתבסס על אות פקודת מיזוג האוויר/חיישן טמפרטורת הסוללה (אם יש לחמם את הסוללה מתחת ל-5 מעלות צלזיוס), ובמקביל מחברת את מעגל אספקת החשמל של סוללת המתח הגבוה של הרכב. זרם ישר במתח הגבוה מוכנס לגוף החימום PTC;
המרת חשמל לחום: לוחות קרמיקה PTC מייצרים חום במהירות תחת זרם מתח גבוה, מגיעים לטמפרטורת פעולה תוך שניות, והחום מועבר לתא פיזור החום/צינור חילופי החום של תנור ה-PTC;
החלפת חום נוזל קירור: משאבת המים האלקטרונית של מערכת ניהול התרמי של הרכב מניעה את נוזל הקירור להסתובב בצינורות החלפת החום של מחמם ה-PTC. לאחר ספיגת החום מגוף החימום PTC, נוזל הקירור הופך לנוזל קירור בטמפרטורה גבוהה (בדרך כלל 40-60 ℃, מותאם לפי דרישה);
העברת חום
חימום תא הנוסעים: נוזל קירור בטמפרטורה גבוהה זורם לתוך ליבת האוויר החם בתוך המכונית, ומפוח המיזוג של הרכב דוחף אוויר קר דרך ליבת האוויר החם. האוויר הקר סופג את חום נוזל הקירור והופך לאוויר חם, אשר לאחר מכן נשלח לתוך המכונית דרך פתח יציאת האוויר כדי להשיג חימום תא הנוסעים;
חימום סוללה: נוזל קירור בטמפרטורה גבוהה זורם ישירות לתוך מעגל לוחית/חילוף חום מקורר מים של חבילת הסוללה, ומחמם את מודול הסוללה באופן אחיד באמצעות הולכת חום, ומעלה את טמפרטורת הסוללה לטווח טעינה ופריקה מתאים (בדרך כלל 10-35 ℃), ופותר את בעיות הפגיעה בסיבולת בטמפרטורה נמוכה וטעינה ופריקה מוגבלות.
נספח: לאחר שנוזל הקירור משלים את חילופי החום, הטמפרטורה יורדת ואז זורמת חזרה לתנור ה-PTC דרך הצינור כדי לספוג חום שוב, וליצור מעגל סגור ולחמם ברציפות; כאשר תא הנוסעים/הסוללה מגיעים לטמפרטורת היעד, ה-VCU מנתק את אספקת החשמל במתח גבוה של ה-PTC ומפסיק את החימום.
3、 פתרון בקנה מידה קטן: תהליך עבודה של תנור PTC המחמם ברוח (משמש רק לחימום חלקי של תא הנוסעים)
חימום תא הנוסעים של חלק מכלי הרכב החשמליים הזעירים והדגמים הנמוכים ישתמש בתנורי PTC מקוררי אוויר (ללא חילופי חום נוזל קירור, המחממים את האוויר ישירות), עם מבנה פשוט יותר ותהליך ליבה של:
גוף חימום קרמי PTC במתח גבוה מייצר ישירות אנרגיה תרמית;
מפוח המזגן נושף אוויר קר על פני גוף החימום PTC, והאוויר הקר מחליף חום ישירות עם לוח הקרמיקה PTC בטמפרטורה גבוהה, והופך לאוויר חם;
אוויר חם נשלח ישירות לתא הנוסעים דרך פתח יציאת האוויר כדי להשיג חימום מהיר.
חסרונות: העברת חום לא אחידה, נטייה לאוויר חם מקומי, וגוף חימום PTC במגע ישיר עם האוויר, מה שמצריך עמידות גבוהה יותר לאבק ומים. לכן, הוא משמש רק עבור דגמי מכוניות קטנות בעלות נמוכה, וקירור נוזלי משמש עבור כלי רכב חדשים בעלי אנרגיה בינונית עד יוקרתית.
זמן פרסום: 30 בינואר 2026
