Conceito de Aquecedor Elétrico
Antes do desenvolvimento, várias tecnologias existentes e potenciais (por exemplo, resistência de fio enrolado ou aquecimento de coeficiente de temperatura positivo (PTC)) foram analisadas. Quatro principais objetivos de desenvolvimento foram avaliados e várias tecnologias potenciais foram comparadas com relação a esses objetivos:
(1) Em termos de eficiência, o novo aquecedor deve ser altamente eficiente, pois deve ser capaz de fornecer a saída de calor necessária em uma ampla faixa de temperaturas do líquido refrigerante e em todas as tensões;
(2) Em termos de massa e tamanho, o novo aquecedor deve ser o mais pequeno e leve possível;
(3) Em termos de usabilidade e custo, o uso de materiais de terras raras e Pb deve ser evitado, enquanto o custo do novo produto deve ser competitivo;
(4) Em termos de segurança, qualquer risco de choque elétrico ou acidentes escaldantes deve ser evitado em todas as condições.
Dentre os conceitos existentes de aquecedores elétricos para automóveis, os mais populares são os aquecedores PTC com resistores de titanato de bário (BaTiO3) com coeficiente de temperatura positivo. Por esta razão, vários detalhes de seu princípio de funcionamento são explicados e ele é comparado com um aquecedor laminar desenvolvido de acordo com o HVH para aquecedores de alta tensão.
Embora as características autolimitadas do elemento PTC possam, em alguns aspectos, facilitar o projeto do sistema, particularmente para modos de falha, ele tem algumas desvantagens inerentes, as principais das quais incluem:
(1) A necessidade de dopagem com Pb quando a temperatura do PTC excede 120 graus. A fim de garantir a rápida transferência de calor em um pacote de tamanho pequeno, os elementos PTC precisam operar na faixa de temperatura em que a dopagem de Pb é necessária ao aplicar aquecedores de refrigerante automotivo;
(2) A aplicação do metal de terras raras La é muito comum para PTCs;
(3) O perfil não linear de resistência/temperatura que resulta em uma alta corrente de partida quando energizado, combinado com a alta resistência térmica do elemento PTC, torna o tempo de resposta do aquecedor PTC relativamente lento;
(4) A temperatura mais baixa do PTC resulta em menos calor sendo transferido para o refrigerante, reduzindo assim o desempenho térmico à medida que a temperatura do refrigerante aumenta;
(5) À medida que a temperatura do PTC diminui, o desempenho térmico diminui à medida que a tensão diminui, limitando assim a transferência de calor. (6) Como a temperatura do elemento PTC está diretamente relacionada à tensão aplicada, é difícil de controlar em carga parcial.
