Koncept električnega grelnika
Pred razvojem je bilo analiziranih več obstoječih in potencialnih tehnologij (npr. odpornost na navito žico ali ogrevanje s pozitivnim temperaturnim koeficientom (PTC). Ocenjeni so bili štirje glavni razvojni cilji in glede na te cilje je bilo primerjanih več potencialnih tehnologij:
(1) Z vidika učinkovitosti mora biti novi grelnik visoko učinkovit, saj mora biti sposoben zagotoviti zahtevano toplotno moč v širokem razponu temperatur hladilne tekočine in pri vseh napetostih;
(2) Nov grelec mora biti glede na maso in velikost čim manjši in lažji;
(3) Kar zadeva uporabnost in stroške, se je treba izogibati uporabi redkih zemeljskih materialov in Pb, medtem ko mora biti cena novega izdelka konkurenčna;
(4) Kar zadeva varnost, je treba v vseh pogojih preprečiti vsako nevarnost električnega udara ali opeklin.
Med obstoječimi koncepti električnih grelnikov za avtomobile so najbolj priljubljeni PTC grelci z upori iz barijevega titanata (BaTiO3) s pozitivnim temperaturnim koeficientom. Zaradi tega je pojasnjenih več podrobnosti njegovega načela delovanja in primerjana z laminarnim grelnikom, razvitim v skladu s HVH za visokonapetostne grelnike.
Čeprav lahko samoomejevalne značilnosti elementa PTC v nekaterih pogledih olajšajo zasnovo sistema, zlasti za načine odpovedi, ima nekatere inherentne pomanjkljivosti, med katerimi so glavne:
(1) Potreba po dopiranju Pb, ko temperatura PTC preseže 120 stopinj. Da bi zagotovili hiter prenos toplote v majhni velikosti paketa, morajo elementi PTC delovati v temperaturnem območju, kjer je pri uporabi avtomobilskih grelnikov hladilne tekočine potreben doping Pb;
(2) Uporaba redke zemeljske kovine La je zelo pogosta za PTC;
(3) Nelinearni profil upora/temperature, ki ima za posledico visok začetni tok, ko je pod napetostjo, v kombinaciji z visoko toplotno upornostjo elementa PTC povzroči razmeroma počasen odzivni čas grelnika PTC;
(4) Nižja temperatura PTC povzroči, da se na hladilno tekočino prenese manj toplote, s čimer se zmanjša toplotna učinkovitost, ko se temperatura hladilne tekočine poveča;
(5) Ko temperatura PTC postane nižja, se toplotna zmogljivost zmanjša, ko se napetost zmanjša, kar omejuje prenos toplote. (6) Ker je temperatura elementa PTC neposredno povezana z uporabljeno napetostjo, jo je težko nadzorovati pri delni obremenitvi.
