Koncepcia elektrického ohrievača
Pred vývojom bolo analyzovaných niekoľko existujúcich a potenciálnych technológií (napr. odpor vinutia drôtu alebo ohrev s kladným teplotným koeficientom (PTC). Hodnotili sa štyri hlavné rozvojové ciele a porovnávalo sa niekoľko potenciálnych technológií s ohľadom na tieto ciele:
(1) Z hľadiska účinnosti musí byť nový ohrievač vysoko účinný v tom, že by mal byť schopný poskytnúť požadovaný tepelný výkon v širokom rozsahu teplôt chladiacej kvapaliny a pri všetkých napätiach;
(2) Z hľadiska hmotnosti a veľkosti musí byť nový ohrievač čo najmenší a najľahší;
(3) Pokiaľ ide o použiteľnosť a náklady, treba sa vyhnúť používaniu materiálov vzácnych zemín a Pb, pričom náklady na nový výrobok musia byť konkurencieschopné;
(4) Z hľadiska bezpečnosti sa musí za každých podmienok zabrániť nebezpečenstvu úrazu elektrickým prúdom alebo obarenia.
Spomedzi existujúcich konceptov elektrických ohrievačov pre automobily sú najobľúbenejšie PTC ohrievače s rezistormi vyrobenými z titaničitanu bárnatého (BaTiO3) s kladným teplotným koeficientom. Z tohto dôvodu je vysvetlených niekoľko detailov princípu jeho činnosti a je porovnaný s laminárnym ohrievačom vyvinutým podľa HVH pre vysokonapäťové ohrievače.
Aj keď samoobmedzujúce vlastnosti prvku PTC môžu v niektorých ohľadoch uľahčiť návrh systému, najmä v prípade porúch, má určité vlastné nevýhody, z ktorých hlavné zahŕňajú:
(1) Potreba dopovania Pb, keď teplota PTC prekročí 120 stupňov. Aby sa zabezpečil rýchly prenos tepla v malom balení, prvky PTC musia pracovať v rozsahu teplôt, kde je pri použití ohrievačov chladiacej kvapaliny pre automobily nevyhnutné dopovanie Pb;
(2) Aplikácia kovu vzácnych zemín La je veľmi bežná pre PTC;
(3) Nelineárny profil odporu/teploty, ktorý má za následok vysoký štartovací prúd, keď je napájaný, v kombinácii s vysokým tepelným odporom prvku PTC spôsobuje, že čas odozvy ohrievača PTC je relatívne pomalý;
(4) Nižšia teplota PTC vedie k menšiemu prenosu tepla do chladiacej kvapaliny, čím sa znižuje tepelný výkon so zvyšujúcou sa teplotou chladiacej kvapaliny;
(5) Keď sa teplota PTC zníži, tepelný výkon sa zníži so znížením napätia, čím sa obmedzí prenos tepla. (6) Keďže teplota prvku PTC priamo súvisí s aplikovaným napätím, je ťažké ho regulovať pri čiastočnom zaťažení.
