Koncept električnog grijača
Prije razvoja, analizirano je nekoliko postojećih i potencijalnih tehnologija (npr. otpornost na žicu ili zagrijavanje pozitivnim temperaturnim koeficijentom (PTC)). Procijenjena su četiri glavna razvojna cilja i upoređeno je nekoliko potencijalnih tehnologija s obzirom na ove ciljeve:
(1) U smislu efikasnosti, novi grijač mora biti visoko efikasan u smislu da mora biti u stanju da obezbijedi potrebnu toplinsku snagu u širokom rasponu temperatura rashladnog sredstva i pri svim naponima;
(2) U smislu mase i veličine, novi grijač mora biti što manji i lakši;
(3) U pogledu upotrebljivosti i cijene, korištenje rijetkih zemnih materijala i Pb mora se izbjegavati, a cijena novog proizvoda mora biti konkurentna;
(4) U smislu sigurnosti, svaki rizik od strujnog udara ili nesreća od opekotina mora biti spriječen pod svim uvjetima.
Među postojećim konceptima električnih grijača za automobile, najpopularniji su PTC grijači s otpornicima od barij titanata (BaTiO3) s pozitivnim temperaturnim koeficijentom. Zbog toga je objašnjeno nekoliko detalja njegovog principa rada i upoređeno je s laminarnim grijačem razvijenim prema HVH za visokonaponske grijače.
Iako samoograničavajuće karakteristike PTC elementa mogu u nekim aspektima učiniti dizajn sistema, posebno za načine kvara, lakšim, on ima određene inherentne nedostatke, od kojih su glavni:
(1) Potreba za dopingom Pb kada temperatura PTC prelazi 120 stepeni. Kako bi se osigurao brz prijenos topline u maloj veličini pakovanja, PTC elementi moraju raditi u temperaturnom opsegu u kojem je dopiranje Pb neophodno kada se primjenjuju grijači rashladne tekućine automobila;
(2) Primena retkih zemnih metala La je vrlo uobičajena za PTC;
(3) Nelinearni profil otpora/temperature koji rezultira visokom startnom strujom kada je pod naponom, u kombinaciji sa visokim termičkim otporom PTC elementa, čini vrijeme odziva PTC grijača relativno sporim;
(4) Niža PTC temperatura dovodi do manje toplote koja se prenosi na rashladnu tečnost, čime se smanjuju toplotne performanse kako se temperatura rashladne tečnosti povećava;
(5) Kako temperatura PTC postaje niža, toplinske performanse se smanjuju kako napon opada, čime se ograničava prijenos topline. (6) Kako je temperatura PTC elementa direktno povezana s primijenjenim naponom, teško ju je kontrolisati pri djelomičnom opterećenju.
