一簡介

PTC加熱器（熱交換器）作為新能源汽車暖風(fēng)系統(tǒng)核心部件，在新能源汽車上已經(jīng)大批量應(yīng)用。純電動汽車因為沒有傳統(tǒng)汽車的發(fā)動機，沒有了熱源，因此需要靠PTC加熱器的熱能來采暖。在新能源汽車領(lǐng)域，PTC加熱技術(shù)也是汽車熱管理重要組成部分。

二PTC加熱系統(tǒng)分類

1.水暖

水暖PTC原理是，利用PTC的熱量加熱冷卻液，冷卻液會流經(jīng)駕駛室內(nèi)的暖風(fēng)熱芯。在鼓風(fēng)機的作用下將駕駛室內(nèi)的空氣循環(huán)起來，流經(jīng)熱芯被加熱。

2.風(fēng)暖

風(fēng)暖PTC原理是直接將PTC安裝在駕駛室的暖風(fēng)芯體處，通過鼓風(fēng)機將車內(nèi)空氣循環(huán)起來并通過PTC加熱器，PCT可以直接加熱駕駛室內(nèi)的空氣。

3.按功率分類

從3KW-15KW不等

4.按應(yīng)用分類

三實物PCB圖

整改過程中遇到的兩款機器PCB圖，采用目前比較通用的布局和設(shè)計，結(jié)合原理圖分析排查問題。

四架構(gòu)

主要包含低壓模塊和高壓模塊，其中又細分通訊端口、電源、電源隔離升壓模塊、MCU控制。

五EMC問題點和解決方案

1.三大噪聲源->通訊端口

PTC加熱器與外部通訊接口:

（1）CAN/LIN等本身的低頻噪聲向外輻射；

（2）CAN/LIN等接口耦合其他部分噪聲導(dǎo)致超標，由于位置關(guān)系，通訊一般與低壓供電設(shè)計在同一連接器內(nèi)，較容易耦合電源和主控噪聲。

2.解決方案-低壓部分(通訊端口)

（1）靜電防護：遵循先防護后濾波的原則，設(shè)計滿足電性能測試的靜電防護器件，TEVG15R0V24B2X （行業(yè)通用方案），滿足30KV靜電防護等級的同時還需要滿足雙倍電壓測試的需求；

（2）濾波設(shè)計：設(shè)計使用滿足通訊的CANCANFD共模濾波器

CAN：TLCMI4532-2-510TF（行業(yè)通用方案）

CAN-FD TLCMI3225-2-510TF （行業(yè)通用方案）

CAN-FD TLCMI3225-2-101TF （行業(yè)高濾波等級方案）

預(yù)留濾波電容等

（3）Layout設(shè)計：注意濾波前后地的設(shè)計，靜電管位置是否合理放置在濾波路徑上。

通訊端口實物圖

3.三大噪聲源->電源

PTC加熱器控制板電源噪聲，行業(yè)一般選用兩種架構(gòu)的DC-DC:

（1）內(nèi)置MOS的集成式BUCK電路(需要增加升壓電路驅(qū)動IGBT)；

（2）非隔離的反激架構(gòu)DCDC電路（一個電路可輸出多路電源，滿足IGBT驅(qū)動需求）。

以上兩種架構(gòu)的電源在整個測試項目中都會導(dǎo)致測試FAIL，所以需要重點選型和設(shè)計，由于PTC加熱器還存在高壓線束，所以要避免低壓噪聲耦合到高壓線束上。

4.解決方案-低壓部分(電源)

（1）7637防護：遵循先防護后濾波的原則，設(shè)計滿足車廠設(shè)計要求，6.8KP36CA（行業(yè)通用方案）可滿足76375A波形測試350ms內(nèi)阻4歐，最高可過2歐（宇通）；

（2）濾波設(shè)計：設(shè)計使用滿足通流余量的電源線共模濾波器，（不同阻抗?jié)M足不同車廠等級方案），預(yù)留濾波電容等；

（3）Layout設(shè)計：注意共模濾波器前后地的設(shè)計，濾波前后是否做到高阻抗隔離，避免濾波失效。

電源解決方案實物圖

5.三大噪聲源->電源隔離升壓電源

（1）一般為外購成品模塊，在設(shè)計初建議做好評估；

（2）若判定為此模塊引起超標，做相應(yīng)濾波措施即可。

6.三大噪聲源->MCU控制

（1）PTC加熱器MCU一般選用32位單片機，其主要問題是控制板尺寸較小，若布局不合理會導(dǎo)致時鐘超標；

（2）由于需要放置溫度探頭，所以由線束造成的天線效應(yīng)會有比較大的放大效應(yīng)，盡可能避免線束靠近噪聲源（DCDC、晶振等）。

六總結(jié)

針對不同的測試標準和應(yīng)用場景，要選擇合適的元器件，以此達到事半功倍的效果，特別是針對EMC問題，有專器專用的說法，本文通過對PCT加熱部件的問題分析，給廣大工程師提供了多一種解決方案，希望對大家有所幫助。

審核編輯：劉清