汽车空调产品中PTC电加热器可行性研究

摘 要：现如今，电加热器是汽车内部的重要设备之一，需要长时间的保持工作。传统的空调产品中所采用的电加热器一般为不锈钢电加热管，它的主要结构是在金属管内部放置电热丝，然后在其空隙中加入有导热性及绝缘性质的氧化镁粉，它的主要优点是不锈钢电加热管采用的是纯电阻性负载，工作时功率非常稳定，缺点是在工作过程中只能够实现开关操作，不能够根据温度来自动调节功率，并且在高温干烧的状态下，易于发生烧毁等质量问题，进而无法保证使用过程中的安全性及稳定性。本文阐述了PTC电加热器的相关概念，系统分析了其在汽车空调产品中的可行性，具有一定的参考借鉴价值。

关键词：空调产品；PTC电加热器；可行性

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

目前，应用于汽车空调产品中的电加热器主要是PTC电加热器与电热管加热器两种。现阶段PTC电加热器的普及是非常快的，并已经逐渐取代了电热管加热器。PTC加热器最主要的特点就是能够改变发热量，进而恰到好处的调节车内的温度，达到迅速制热的效果，同时还可以让空调在一些较为寒冷的区域正常运行使用。

1 PTC电加热器的概述

上述分析了金属电加热管的主要性质，其存在着一定的安全隐患，在汽车内部有限的结构空间中，因功率有限，额定功率常规状态下最高不会保持太高，但是若处于干烧状态下是极易出现发红危险。因此为了提高汽车空调产品的制热效果，可以采用陶瓷性质的PTC电加热器，PTC电加热器主要是将PTC热敏电阻元件作为发热源的方式进行加热。PTC电加热器中的热敏电阻通常是以半导体材料制作而成的，它的电阻能够随着温度迅速发生变化，同时当外界的温度逐渐降低时，PTC的电阻也会减小，发热量随之也会增加，其中陶瓷PTC电加热器的具有着较高的功率。根据以上所讲的特性变化可知，PTC电加热器具有着节能、安全、稳定及寿命长的特点，在汽车空调产品中具有着很强的适应性，现已广泛应用到家用电器及工业电热电器方面。目前PTC电加热器在汽车空调中的应用，国外已经处于推广阶段，国内则处于研发制作阶段。对于纯电动车而言，所使用现阶段纯电动车所使用的为PTC风加热，这种方式只需要将传统汽车空调暖风芯体替换为PTC风加热器，再加上相应的辅助设备就可以使用了。若当我们在汽车空调产品中将PTC电加热器换位金属电加热器，因为内部结构的变化，势必会改变原来的空气流场。

2 空调产品中PTC电加热器的可行性探究

（1）发热功率测试分析。常规的汽车空调中PTC电加热器，一般是会安装在进风口换热器的下方，有些甚至会直接安装在空调底座上，或者直接裹在换热器内部。无论如何进行安装，都需要确保其散热面与进风向保持一定的角度，也就是说当通过PTC电加热器的进风量达到最大，其可以让PTC电加热器发挥出最大的功率，相对产热效果也会最好。例如：在某型号的汽车空调安装PTC电加热器，当保证汽车空调内环境温度，汽车空调处于非制热状态时，处于通过状态下的测试功率达到设计功率后，当空调内环境温度达到53℃时，功率则会下降，测试值基本为平均升高一度，功率则会降低。之后再将风速调制低速，再进行测试后，这个阶段比假设标准功率会有所减少，因此功率会随着温度的变化发生一定的损失。这对于汽车空调产品的效果而言具有着重要的意义，尤其是对温度的控制能力将会得到极大的提升。

（2）发热量可自动调节。通过对PTC电加热器的概述我们可知，它的发热量会根据环境温度而发生着改变，即当环境温度之间升高后，发热功率会降低，反之亦然。这样不仅可以有效实现车内温度的自动调节，还可以使得出风温度适中保持稳定，有利于汽车空调产品恒温效果的实现，对温度能够实现精准控制。同时，PTC电加热器在汽车空调产品中的应用，还可以有效节约能源，在温度较高的状态下自动降低功率，而金属电加热器则是固定热量进行输出的，它的发热量不会随着温度的变化而发生改变，因此容易出现资源浪费或者加热器温度过高的现象，所输出的温度波动也较大，不利于车内恒温的实现，同时也难以实现对汽车室内温度的精准调控。

（3）安全性分析。PTC电加热器在汽车空调产品中运行时，经测试当风速为零时，发热体的表面温度会变高，同时因为PTC具有着自限温度的作用，温度升高后电阻会下降，在干烧状态下其表面温度也不易达到周围易燃物体的燃烧点，因此难以产生明火，可以有效避免火灾问题的出现，具有较高的安全性能。而金属电加热管则因为内部采用镍铬丝作为发热体，在通风状态下，金属电加热管的表面温度较高，但是若处于风速为零的状态下，则会变得更高，同时若金属电发热管周围具有橡胶、塑料性质的物体，则是很容易引发火灾，安全是无法得到有效保证。由此可知，PTC电加热器在汽车空调产品中的使用是具有较高的安全性能。

（4）稳定性方面分析。PTC电加热器在汽车空调产品中的应用，因为具有自限温度的作用，在干烧状态下表面温度为200多℃，能够有效避免因加热体烧毁及损坏现象，具有很高的使用稳定性，不易损坏，使用寿命较长。但是若使用的为金属电加热管，则较高的干烧温度非常容易造成热丝烧毁的现象发生，稳定性较低，长期使用的话容易发生损坏，同时维修成本也较高。

（5）制热速度方面分析。汽车空调产品中PTC电加热器在启动时有着比额定功率更高的冲击功率，能够迅速进行制热，同时在环温状态下，因为PTC的发热功率会随着温度的降低而提高，因此在处于环境温度较低的状态下，也可以达到迅速制热的效果。而金属电加热器则只能固定输出加热量，制热的启动速度也比PTC电加热器慢许多。

3 结束语

综上所述，在汽车空调产品中PTC电加热器与金属加热器相比较，无论是在功率、安全、稳定、制热速度、使用寿命等方面均具有着巨大的优势。汽车空调产品中使用PTC电加热器不仅可以让空调迅速制热，保持恒温，还具有热量输出自动调节功能，这对于汽车空调产品而言具有着重要的意义及价值。

参考文献：

[1]冯雪丽，臧竞之.汽车空调PTC加热器控制器方案设计[J/OL].机电工程技术，2018（12）：99-101.

[2]翟端正.PTC功率及环境温度对电动汽车空调除霜性能影响的研究[J].汽车实用技术，2018（23）：24-25.

作者簡介：杨英松（1983-），男，浙江临海人，本科，助理工程师，从事工作：汽车电子研发。