Das warme Baby der Elektrofahrzeuge – elektrische Heizung
Je nach Heizmedium kann es in PTC-Lufterhitzer und PTC-Kühlmittelerhitzer unterteilt werden. Der PTC-Lufterhitzer ist im Klimakasten verteilt und seine Heizeinheit ist in der Regel direkt der Luft ausgesetzt. Wenn es eingeschaltet ist, erwärmt es direkt die Luft in der Nähe und versorgt so die Klimaanlage mit Wärme.
Der PTC-Kühlmittelheizer ist im Kühlwasserkreislauf des Thermomanagements verteilt, seine Heizeinheit und sein Kühlwasserkreislauf sind separat am Heizgerät untergebracht. Im eingeschalteten Zustand werden Heizeinheit und Kühlwasser durch Wärmeaustausch erwärmt. Durch die Erwärmung des Kühlwassers kann der Zweck der Erwärmung der Batterie und der Wärmeversorgung des Klimakastens erreicht werden.
Je nach Heizeinheit kann in PTC-Typ und Konstantwiderstandstyp unterteilt werden.
Unter ihnen wird PTC (Positive Temperature Coefficient) wörtlich als positiver Temperaturkoeffizient übersetzt, d. h. der Widerstand wird mit steigender Temperatur größer, was eine positive Korrelation zeigt. Das Material besteht aus hochreinem Bariumtitanat, gemischt mit Niob, Wismut, Antimon, Blei, Mangan, Silizium und anderen Oxiden und bei 1300-1500 Grad gesintert. Diese Art von Heizeinheit hat die Vorteile eines geringen Wärmewiderstands und einer hohen Wärmeaustauscheffizienz. Darüber hinaus erzeugt dieser Gerätetyp unter keinen Umständen Rötungen auf der Oberfläche wie eine Widerstandsdrahtheizung. Die Betriebstemperatur der Heizeinheit beträgt im Allgemeinen 200-300 Grad. Da es sich bei PTC jedoch um einen Halbleiter handelt, lässt er sich nur schwer in Hochspannungsumgebungen einsetzen und kann leicht kaputt gehen. Darüber hinaus sind Gewicht und Größe des Produkts ebenfalls problematisch.
Konstantstromgruppentypen werden in Widerstandsdraht, Dickschichtwiderstand und Dünnschichtwiderstand unterteilt.
Die Widerstandsdraht-Heizeinheit besteht aus einem Metallrohr als Außenhülle, einem elektrischen Heizdraht aus Legierung als Heizelement und dichtem Magnesiumoxidpulver oder einem ähnlichen Isoliermaterial als Isoliermedium zwischen beiden. Dieser Gerätetyp bietet die Vorteile einer einfachen Struktur und einer 360-Grad-Wärmeableitung. Allerdings erzeugen solche Geräte beim Heizvorgang nicht nur Wärme, sondern geben auch Licht ab, was zu einer verringerten Heizeffizienz und hohen Anforderungen an temperaturbeständige Materialien führt. Daher beträgt die Einsatztemperatur von Widerstandsdrahtheizgeräten im Allgemeinen 300-1200 Grad.
Bei Dickschichtwiderständen werden mithilfe der Siebdrucktechnologie isolierende dielektrische Widerstände, Leiterschutzglasuren und andere Materialien auf das Substrat gedruckt und anschließend bei hohen Temperaturen gesintert. Die Dicke der Heizeinheit beträgt 1-2mm. Im Vergleich zu PTC- und Widerstandsdrahtgeräten haben Dickschichtgeräte das geringste Gewicht und optimales Volumen bei gleichem Wärmebedarf. Aufgrund der einseitigen Wärmeableitung besteht jedoch die Gefahr einer Überhitzung in Teilen der Heizbahn. Die Betriebstemperatur der Heizeinheit liegt nahe an der des PTC und liegt im Allgemeinen bei 200-300 Grad.
Anders als beim Sinterprozess von Dickschichtwiderständen nutzen Dünnschichtwiderstände einen Plasmaabscheidungsprozess, der die Dicke des Produkts weiter reduziert. Die Dicke der Heizeinheit des Dünnschichtwiderstands wird auf weniger als 1 mm reduziert. Auch die Betriebstemperatur der Heizeinheit wird auf unter 200 Grad gesenkt. Daher sind Dünnschichtwiderstände auch die energieeffizienteste verfügbare Lösung.