周斌

摘要：PTC加熱技術(shù)是目前較為成熟且優(yōu)勢(shì)較多的技術(shù)，面對(duì)市場(chǎng)的巨大需求，針對(duì)電動(dòng)汽車(chē)與PTC加熱系統(tǒng)的應(yīng)用研究就格外重要。所以，本文針對(duì)現(xiàn)有機(jī)械拉絲式面板控制的電動(dòng)汽車(chē)PTC加熱器存在的問(wèn)題，進(jìn)行分析、改進(jìn)、試驗(yàn)，提出的增加保護(hù)控制器改進(jìn)措施較好地解決了問(wèn)題。

關(guān)鍵詞：PTC;加熱器;電動(dòng)汽車(chē);保護(hù)

一、電動(dòng)汽車(chē)PTC加熱系統(tǒng)的研究背景

面對(duì)世界范圍內(nèi)資源短缺和污染環(huán)境問(wèn)題，節(jié)能減排，保護(hù)環(huán)境成為人類(lèi)共同的口號(hào)和目標(biāo)。由于全球現(xiàn)在機(jī)動(dòng)車(chē)每天燃燒化石燃料所放出的尾氣對(duì)于環(huán)境污染起到了推波助瀾的作用，電動(dòng)汽車(chē)應(yīng)運(yùn)而生。但是由于電動(dòng)汽車(chē)，在過(guò)冷或過(guò)熱的環(huán)境下工作，情況并不太好，同時(shí)，在寒冬季節(jié)對(duì)于駕駛員的駕駛艙進(jìn)行加熱，也成為電動(dòng)汽車(chē)研發(fā)過(guò)程中的一個(gè)需求。急需通過(guò)對(duì)汽車(chē)內(nèi)部加熱系統(tǒng)的調(diào)配和創(chuàng)新設(shè)置進(jìn)行工作。但是目前我們?cè)陔妱?dòng)汽車(chē)的發(fā)展過(guò)程中，能夠應(yīng)用的加熱技術(shù)只有僅僅幾種PTC加熱技術(shù)、傳統(tǒng)的燃油加熱技術(shù)以及熱泵的應(yīng)用加熱技術(shù)。傳統(tǒng)的燃油加熱技術(shù)就是燃燒一些化石燃料來(lái)獲得熱量進(jìn)行加熱，它和傳統(tǒng)的加熱方式一樣，雖然它產(chǎn)生的熱量和效率十分穩(wěn)定有效，但是在這個(gè)過(guò)程中需要釋放一定量的有害氣體，那么這個(gè)過(guò)程就違背了我們對(duì)于環(huán)境保護(hù)的初衷。而熱泵技術(shù)在目前尚未完全應(yīng)用到電動(dòng)汽車(chē)加熱系統(tǒng)中，雖然科研人員對(duì)于油泵加熱技術(shù)持有相對(duì)樂(lè)觀的期望，但是這個(gè)技術(shù)到目前為止仍然有很多困擾，人們應(yīng)用到實(shí)際當(dāng)中來(lái)仍有很多問(wèn)題。而剩下的PTC加熱技術(shù)，則相對(duì)于其他兩種技術(shù)有更好的優(yōu)勢(shì)，比如體積小，恒溫自控等等優(yōu)勢(shì)，而且它的工作效率也相對(duì)來(lái)說(shuō)較好。同時(shí)PTC加熱技術(shù)在加熱過(guò)程中并不燃燒化石燃料、產(chǎn)生有害廢氣。所以面對(duì)目前的大趨勢(shì)，相對(duì)穩(wěn)定的PTC加熱系統(tǒng)和電動(dòng)汽車(chē)的加熱系統(tǒng)就緊密相連，是我們研究的重點(diǎn)。

二、電動(dòng)汽車(chē)與燃油汽車(chē)暖風(fēng)的結(jié)構(gòu)區(qū)別

為了減少開(kāi)發(fā)成本，提高開(kāi)發(fā)速度，充分利用社會(huì)資源，現(xiàn)在市場(chǎng)上的很多電動(dòng)物流車(chē)是在市場(chǎng)上原已淘汰的燃油車(chē)型上改型而來(lái)的，如利用原車(chē)型的車(chē)架、車(chē)身、懸架等，加上“三電”（電池、電機(jī)、電控）就變成了電動(dòng)汽車(chē)。傳統(tǒng)汽車(chē)暖風(fēng)系統(tǒng)是將冷卻發(fā)動(dòng)機(jī)缸體后的熱水通過(guò)管道引入駕駛室內(nèi)的暖風(fēng)機(jī)散熱器內(nèi)部，熱水流過(guò)散熱器時(shí)將散熱片附近的空氣加熱，再利用鼓風(fēng)電機(jī)將加熱后的空氣吹出，通過(guò)風(fēng)道送到駕駛室各相應(yīng)部位來(lái)給駕駛室內(nèi)人員取暖、玻璃除霜或除霧。因純電動(dòng)汽車(chē)上沒(méi)有了發(fā)動(dòng)機(jī)，改由電機(jī)驅(qū)動(dòng)，也就沒(méi)有了冷卻發(fā)動(dòng)機(jī)的熱水來(lái)給駕駛室采暖。為降低開(kāi)發(fā)成本，這些電動(dòng)汽車(chē)暖風(fēng)控制系統(tǒng)將原暖風(fēng)機(jī)中的水暖散熱器用PTC加熱器來(lái)代替，而原車(chē)型中的機(jī)械式暖風(fēng)空調(diào)控制面板、風(fēng)道、空調(diào)制冷芯體及暖風(fēng)機(jī)結(jié)構(gòu)等均不變，從而組成電動(dòng)汽車(chē)的冷暖空調(diào)系統(tǒng)。某公司的電動(dòng)汽車(chē)PTC暖風(fēng)機(jī)處于暖風(fēng)狀態(tài)的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖。此時(shí)冷暖轉(zhuǎn)換風(fēng)門(mén)旋到了最上方，鼓風(fēng)電機(jī)吹出的風(fēng)全部吹過(guò)PTC加熱器，因此為暖風(fēng)狀態(tài)。若操作暖風(fēng)空調(diào)控制面板將冷暖轉(zhuǎn)換風(fēng)門(mén)旋到最下方，此時(shí)冷暖轉(zhuǎn)換風(fēng)門(mén)將PTC加熱器的進(jìn)風(fēng)口完全堵死，熱風(fēng)吹不出，暖風(fēng)機(jī)吹出的為冷風(fēng)（或空調(diào)狀態(tài)）?？梢钥吹?，吹冷風(fēng)時(shí)冷暖轉(zhuǎn)換風(fēng)門(mén)離PTC加熱器表面距離較近（不足10mm）。這種結(jié)構(gòu)的暖風(fēng)機(jī)在國(guó)內(nèi)輕型載貨汽車(chē)和電動(dòng)物流車(chē)中有一定的使用量。

三、改進(jìn)前電動(dòng)汽車(chē)PTC暖風(fēng)缺陷分析及存在的隱患

經(jīng)分析、試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)：因冷風(fēng)狀態(tài)時(shí)冷暖轉(zhuǎn)換風(fēng)門(mén)離PTC加熱器表面距離較近，在正常采暖狀態(tài)時(shí)，PTC加熱器正常工作，鼓風(fēng)電機(jī)持續(xù)散熱，暖風(fēng)機(jī)工作正常;但在PTC加熱器電路處于加熱接通狀態(tài)而冷暖轉(zhuǎn)換風(fēng)門(mén)旋至制冷或靠近制冷位置（例如用戶(hù)嫌駕駛室暖氣過(guò)熱而將暖風(fēng)空調(diào)面板由采暖位置旋至制冷位置，此時(shí)冷暖轉(zhuǎn)換風(fēng)門(mén)旋到了最下位置，而忘了關(guān)掉暖風(fēng)加熱開(kāi)關(guān)或風(fēng)速開(kāi)關(guān)等），此時(shí)鼓風(fēng)電機(jī)雖然仍在工作，但鼓風(fēng)電機(jī)吹出的風(fēng)未穿過(guò)還在工作的PTC加熱器而直接從冷暖轉(zhuǎn)換風(fēng)門(mén)上部吹走，此時(shí)PTC加熱器表面并沒(méi)有風(fēng)或吹過(guò)的散熱風(fēng)量較小，因此PTC加熱器溫度較高（試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)此時(shí)PTC加熱器溫度可達(dá)135℃以上）;或在使用暖風(fēng)時(shí)，駕駛員突然下車(chē)拔鑰匙斷電，雖然PTC加熱器已停止工作但其產(chǎn)生余熱使其表面溫度仍然較高，而熱風(fēng)又不能吹走，超過(guò)了塑料冷暖轉(zhuǎn)換風(fēng)門(mén)的承受溫度，工作一段時(shí)間后會(huì)導(dǎo)致塑料冷暖轉(zhuǎn)換風(fēng)門(mén)逐漸熔化變軟、再變形的情況發(fā)生。且因供應(yīng)商提供的PTC雙金屬片溫控開(kāi)關(guān)使用壽命僅為6000次左右，一旦超過(guò)使用壽命，溫控開(kāi)關(guān)觸點(diǎn)發(fā)生粘連，在上述無(wú)風(fēng)狀態(tài)時(shí)，PTC加熱器的表面溫度會(huì)達(dá)到250℃左右的居里溫度，成為電動(dòng)汽車(chē)的一種火災(zāi)隱患。

四、PTC加熱系統(tǒng)目前主要研究的應(yīng)用

1.對(duì)汽車(chē)駕駛員倉(cāng)進(jìn)行加熱

利用PTC加熱系統(tǒng)對(duì)乘員艙進(jìn)行加熱的過(guò)程中需要的工具十分簡(jiǎn)單，只需要一個(gè)電子水泵，一個(gè)暖風(fēng)芯體和一個(gè)儲(chǔ)液室，還有PTC連接的一些裝置就足夠了。在加熱過(guò)程中，PTC加熱裝置提供熱源，通過(guò)電子水泵抽出一部分水進(jìn)入儲(chǔ)液室，接受PTC裝置所傳遞過(guò)來(lái)的熱量，儲(chǔ)液室內(nèi)的水再進(jìn)入暖風(fēng)芯體，通過(guò)暖風(fēng)芯體和電子水泵的共同作用，將熱量傳遞到駕駛員的汽車(chē)艙當(dāng)中。同時(shí)輸液室當(dāng)中的水流經(jīng)駕駛員艙之后，這些液體再重新流回到儲(chǔ)液室當(dāng)中，從而形成了一個(gè)完整的工作循環(huán)。同時(shí)由于PTC加熱系統(tǒng)是水加熱的系統(tǒng)類(lèi)型，并不會(huì)產(chǎn)生過(guò)多的有害氣體，同時(shí)也不會(huì)燃燒過(guò)多的能源，只需要一點(diǎn)電能即可，所以這也極大地符合我們對(duì)于環(huán)境保護(hù)的要求。

2.對(duì)電池進(jìn)行預(yù)熱

由于汽車(chē)的電池是在一定的工作環(huán)境下運(yùn)行，才能夠發(fā)揮出它最大的工作效率，所以在過(guò)冷或者過(guò)熱的情況下，對(duì)于現(xiàn)有的電動(dòng)汽車(chē)來(lái)說(shuō)，都將很大程度上降低了汽車(chē)的工作效率，是一個(gè)極難解決的問(wèn)題。所以面對(duì)這個(gè)問(wèn)題，我們特別需要的是在啟動(dòng)汽車(chē)之前對(duì)電池進(jìn)行預(yù)熱，同時(shí)保證整個(gè)汽車(chē)的工作系統(tǒng)能夠正常的進(jìn)行工作。而通過(guò)一系列的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表明，大多數(shù)電動(dòng)汽車(chē)的電池活性值保持最高的時(shí)候，溫度在10攝氏度到30攝氏度之間。一旦偏離這個(gè)溫度范圍，汽車(chē)的電池內(nèi)的活性就會(huì)急劇的下降，嚴(yán)重的影響工作效率。這時(shí)候，PTC加熱系統(tǒng)能夠利用水熱系統(tǒng)所產(chǎn)生的熱量對(duì)電池進(jìn)行預(yù)熱。同時(shí)我們也可以通過(guò)在PTC加熱系統(tǒng)過(guò)程中的循環(huán)控制，以達(dá)到在電池處于低溫環(huán)境時(shí)能夠在啟動(dòng)之前進(jìn)行有效的預(yù)熱，提高它的工作效率。

3.與汽車(chē)的熱泵系統(tǒng)聯(lián)合

使用在冬季對(duì)于電動(dòng)汽車(chē)內(nèi)部駕駛艙以及各部位的功能過(guò)程中，相當(dāng)一部分汽車(chē)采用的是熱泵加熱系統(tǒng)進(jìn)行供暖。但是在熱泵供熱系統(tǒng)工作的時(shí)候，有很大的弊端，這也是一直以來(lái)科研人員想要解決的問(wèn)題，當(dāng)溫度低于4攝氏度以下時(shí)，熱泵供暖系統(tǒng)的工作效率就會(huì)急劇下降。也就是說(shuō)它完全不能夠保證在低溫狀態(tài)下汽車(chē)駕駛艙內(nèi)的溫度，這樣一來(lái)，如果將PTC加熱系統(tǒng)和熱泵供熱系統(tǒng)進(jìn)行緊密的工作聯(lián)系，那么將很大程度上緩解熱泵系統(tǒng)不能在低溫環(huán)境下對(duì)汽車(chē)駕駛艙進(jìn)行有效的供暖工作的問(wèn)題。所以說(shuō)在供暖過(guò)程中，我們可以將PTC技術(shù)和汽車(chē)的熱泵系統(tǒng)進(jìn)行結(jié)合使用，提高汽車(chē)的使用效率和工作性能。

總結(jié)

綜上所述，在面對(duì)當(dāng)前世界對(duì)于環(huán)境保護(hù)，可持續(xù)發(fā)展的共同追求，電動(dòng)汽車(chē)PTC加熱系統(tǒng)的研究應(yīng)在現(xiàn)有的基礎(chǔ)上進(jìn)行更深入的研究，但在電動(dòng)汽車(chē)上使用卻出現(xiàn)問(wèn)題，原因?yàn)樵谌加推?chē)和電動(dòng)汽車(chē)上的暖風(fēng)工作溫度不一樣。因此，同一產(chǎn)品在不同車(chē)型上借用前應(yīng)充分分析、考慮清楚，希望該案例能對(duì)大家有所啟示。

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