摘要：PTC加热器总成是新能源电动汽车高压部件之一，其电磁兼容（EMC）特性要求是基本性能指标之外不可或缺的。PTC加热器总成是否满足EMC技术指标要求，必需通过EMC试验来验证，对PTC加热器总成的EMC试验装置进行优化设计，是确保试验结果准确性的重要环节。
关键词：电磁兼容；新能源汽车；PTC加热器总成；试验装置
一. 新能源汽车PTC加热器总成概述
PTC加热器是一种以PTC热敏陶瓷元件为发热源，以铝合金制成的波纹片为散热器，用耐高温树脂粘接在一起的发热器。这种PTC热敏元件的电阻值随环境温度降低而减小，发热量随之增加，具有恒温、节能、安全、耐用等特点，被广泛用于新能源汽车的采暖系统。
PTC加热器总成是新能源汽车采暖系统的核心，一般包括处理器、DC/DC、功率模块、PTC发热器、温度传感器、电流传感器等，具有直流高压和低压两种接口，高压大于300V，低压为12V，通讯总线采用LIN，通过LIN收发器与汽车主控单元进行信息传递，实现对车内温度
的控制。
二. 新能源汽车PTC加热器总成的EMC技术要求分析
新能源汽车的高压部件主要包含电机及控制器系统、电池包及BMS、OBC、DC/DC、电动空调系统等，这些高压部件的电磁兼容（EMC）特性的好坏，对整车的EMC特性起了决定作用。从目前的行业情况看，传统车辆的电磁兼容特性符合率在80%以上，新能源车辆的电磁兼容特性符合率仅50%左右，所以，亟需提高新能源车辆的EMC性能，但这个问题的关键是必需提高高压部件的EMC特性。正因为如此，国内外汽车领域的相关标准逐步增加了汽车高压部件的EMC性能要求。下表是目前国际标准、国家标准、行业标准、企业标准所涉及的有关汽车高压部件的电磁兼容性技术指标，这些技术指标都是通过EMC型式试验进行验证。
测试项目 | 技术要求 | 基础标准 |
辐射抗扰度新能源汽车有哪些 | 80MHz～6000MHz 100V/m | ISO 11452-2 |
大电流注入 | 1MHz～400MHz 200mA | ISO 11452-4 |
磁场抗扰度 | 15Hz～150kHz: 1000A/m DC: 3000A/m | ISO 11452-8 |
手持发射机抗扰度 | 20MHz～6GHz 10W(max) | ISO 11452-9 |
磁场发射（近场） | 20Hz～200kHz | MIL-STD-461 |
磁场发射（远场） | 0.009～30MHz | SAE J551-5 |
电场发射 | 0.15MHz～2.5GHz | CISPR 25 |
传导发射电流 | 0.15MHz～245MHz | CISPR 25 |
传导发射电压 | 0.15MHz～108MHz | CISPR 25 |
瞬态发射 | 快脉冲、慢脉冲 | ISO 7637-2 |
电源线瞬态抗扰 | 脉冲1、2a、2b、3a、3b、4、5a、5b | ISO 7637-2 |
信号线瞬态抗扰 | CCC、DCC、ICC注入（快脉冲、慢脉冲） | ISO 7637-3 |
屏蔽高压电源线的瞬态抗扰 | 脉冲A、脉冲B | ISO 7637-4 |
静电放电 | 25kV（max） | ISO 10605 |
谐波电流 | 50Hz～2kHz | IEC 61000-3-2 |
交流电源线传导发射 | 0.15MHz～30MHz | CISPR 22 |
电快速瞬变脉冲抗扰度 | 4kV(max) | IEC 61000-4-4 |
浪涌抗扰度 | 4kV(max) | IEC 61000-4-5 |
PTC加热器总成作为新能源汽车高压部件之一，必然要满足上述EMC技术指标要求。但是，上述技术指标中，瞬态发射主要针对包含或控制感性器件的情形，谐波电流、交流电源线传导发射、电快速瞬变脉冲抗扰度、浪涌抗扰度，主要针对与电网相连接的模块，对于PTC加热器总成，由于其本身的功能及控制原理，这些技术指标不适用。另一方面，PTC加热器总成的低压DC/DC模块，由于开关频率较高（约500kHz~2MHz），会在数百kHz至数十MHz频率范围产生较强的射频干扰；而PTC加热器总成的高压驱动电路和IGBT的工作频率虽然不高（一般为数十Hz），但因为电压高、电流大，导致在开关切换的瞬间会产生较强的瞬态脉冲信号，这些瞬态脉冲的上升时间一般为数十纳秒，所以必然会产生辐射场效应，从而使加热器总成的电磁干扰情况变得更加严重。还有一点，加热器总成采用共地、单线传输的LIN总线进行通讯和控制，也不利于射频共模干扰信号的抑制和抗静电放电特性，一般情况下，在实验室现场进行型式试验时，PTC加热器总成的传导发射、辐射发射和静电放电测试项目，往往达不到技术指标要求。所以，在产品设计过程中必需充分考虑抑制电磁干扰信号和抗静电敏感性措施，以免后期在试验过程中反复整改，事倍功半。
三. 新能源汽车PTC加热器总成EMC试验装置及其优化
PTC加热器总成的EMC试验主要是在屏蔽室和电波暗室进行，其试验结果受很多因素的影响，除测量仪器本身的特性之外，测量场地的性能、受试部件的安装方式、辅助设备及负载的选择、线束的长度及相对位置、各单元之间的相对位置及整体布局、系统接地特性、供电电源特性等等，都会在不同程度上影响EMC试验结果。为了尽可能减少EMC试验结果的不确定性，相关的EMC试验标准对所有可预期的条件都有非常严格的规定，以基础标准CISPR 25为例，对汽车高压部件辐射发射的试验布置要求如下：
1——被测高压部件；2——参考接地平面；3——低相对介电常数材料支撑（εr≤1.4）厚度50mm；4——接地带；5——LV（低压）线束；6——HV（高压）线束（HV+、HV-）；7——LV 负载模拟器；8——阻抗匹配网络；9——LV AN（人工网络）；10——HV AN；11——LV电源线；12——HV 电源线；13——LV 电源；14——附加屏蔽盒；15——HV电源；16——电源线滤波器；17——光纤馈通；18——壁板连接器；19——激励和监测系统；20——接收机；21——同轴电缆（50Ω）；22——光纤；23——双锥天线；24——RF吸波材料；25——50Ω负载。
从上面的布置图例可以看出，所有与试验相关的硬件单元及其互连线束的相对位置都是确定的，另一方面，这些硬件单元中的关键装置如低压网络、高压网络、低压电源、高压电源以及测量天线、接收机等，都有性能非常优异的型号产品，所以，严格按照标准规范执行EMC测试，基本上可以保证试验结果的可重复性、可比性和准确性。但是，对于每一个具体的被测部件，在实验室现场如何安装、使用怎样的模拟负载和监控手段以及需要哪些辅助设施等等，都是标准规范之外的不确定的因素，这些因素会直接影响试验结果的准确性，这种情况在高压部件的EMC辐射发射试验中尤为突出，PTC加热器总成就是一个例证。
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