■____________Industry Focus 丄
电动汽车PTC 加热器双重保护装置及方法
王景松，喻道顺，孙李墦，孙强
(郑州比克新能源汽车有限公司，河南郑州451450 )
摘要：介绍一种电动汽车PTC 加热器双重保护装置及方法，极大地改善了 PTC 加热器因加热过度而引起损坏等 安全问题。
关键词：电动汽车；加热器；双重保护中图分类号：U 469.72
文献标志码：A
文章编号：1003-8639 (2018) 01-0004-02
Double Protection Devices and Working Principles for Electric Vehicle PTC Heaters
WANG Jing -song , YU Dao -shun , SUN Li -fan , SUN Qiang
(Zhengzhou BAK New Energy Vehicle Co ., Ltd ., Zhengzhou 451450, China )
Abstract ： In the field of new energy automotive control technology , a kind of electric motor PTC heater double protection device and its method , improved PTC heater greatly due to damage caused by the excessive heating and other security issues .
Key words ： EV ; PTC ; Double protection
因电动汽车取消了传统的发动机，故全新开发了整车 PTC 加热系统，以实现驾驶室、乘员舱取暖及整车除霜、除雾 的需求。现有的PTC 加热器，一般采用低压控制回路中串联温 控开关，当温度达到预设温度后，温控开关常闭触点断开， 则低压回路断开，然后高压输出回路随之断开的控制模式。 但是这种控制模式有一个弊端，当温控开关触点粘连的情况 下，会出现无法切断高压的现象，导致PTC 加热器一直工作， 轻则损坏PTC 加热器及车辆部件，重则会引发汽车自燃。
鉴于此，本技术方案提供一种汽车PTC 加热器双重保 护装置及方法，解决现有的PTC 加热器控制模式中的技术问 题，有力地保障车辆及人身安全。
1
组成结构
如图1所示，电动汽车PTC 加热器双重保护装置包含动 力电池、高压分配单元、控制模块及PTC 加热模块，PTC 加 热模块通过回路与控制模块信号连接，PTC 加热模块通过高 压分配单元与动力电池连接。PTC 加热模块包含温控开关 1、温控开关2及加热部件，温控开关1、温控开关2并联在 回路中。温控开关1通过低压控制回路1串接在控制模块与
图1
装置示意图
收稿日期：2017-06-20
加热器电源控制模块之间，然后接至12V 低压电源；温控开 关2通过低压控制回路2串接在控制模块与搭铁之间。加热 部件两端分别与高压分配单元2个高压电源端连接，通过串 联在回路中的2个温控开关，实现PTC 加热器的双重保护。
高压分配单元包含预充继电器、主正继电器、主负继 电器、PTC 高压继电器。PTC 高压继电器线圈两端分别接 12V 电源、温控开关1。
其中，加热部件一端通过主负继电器与动力电池连 接，另一端通过与PTC 高压继电器常开触点连接，PTC 高压 继电器常开触点通过主正继电器与动力电池连接。
2
工作流程
具体工作流程如图2所示。
图2工作流程图
《淳5电羞》2018年第
1期
首先，预先设定温控开关1工作参数A、温度开关2工 作参数B，工作参数A、B设置为阶梯状数值，其中工作参数A包含用于温控开关1断开的参数a及用于温控开关1闭合 的参数a'，工作参数B包含用于温控开关2断开的参数b及用 于温控开关2闭合的参数b'。
根据经验及实际测试，参数a范围可设置为85 ±5^，参数a'范围可设置为60±15T：，参数b范围为115±5T：，参 数1/范围为90±15t。
然后，低压回路导通，PTC加热模块工作。
接着，判断当前温度是否达到工作参数A。若是，则 温控开关1断开，PTC加热模块停止工作，并进入下一步骤；否则，PTC加热模块正常工作，并进入下一步骤。
最后，判断当前温度是否达到工作参数B。若是，则 温控开关2断开，温控开关1所在回路断开，判定PTC加热模 块工作异常，控制模块强制PTC加热模块停止工作，对PTC 加热模块进行故障检修；否则，保持PTC加热模块工作状态。
通过以上设置，能够有效避免因PTC加热器温控开关触点粘连导致的PTC加热器一直工作的情况，从而有效保障 PTC加热器及车辆部件的使用寿命，避免了因加热过度而引 起的汽车自燃等安全事故。
3实例验证
为进一步验证本技术方案的有效性，下面结合具体实例进一步解释说明。
图3为原理示意图，包括整车控制器V C U、高压箱PDU、PTC加热器。
图3原理示意图
高压箱PDU内部包含预充继电器、主正继电器、主负 继电器、PTC高压继电器。所有的指令要经过PDU中各继电 器动作来实现PTC加热器上电与下电，由于预充继电器、主 正继电器、主负继电器不是本实用新型重点关注对象，在 此不予讨论。
整车控制器VCU中A针脚、B针脚均为低电平有效。当B针脚釆集不到低电平时，通过VCU内部控制逻辑，使A针 脚停止输出低电平。
PTC加热器内部包含2个温控开关：温控开关1和温控 开关2。温控开关1串联在低压控制回路中，一端接低压电源正，另一端接VCU中A针脚（低有效），温控开关1常闭 触点在85±5T：断开，在60±15T：
时闭合；温控开关2，一 端接整车控制器VCU中B针脚，另一端直接搭铁，温控开关2常闭触点在115±5t断开，在90±15t时闭合。
PTC加热器内部还包含一组电阻丝R，电阻丝R—端经 PTC高压继电器接高压主正，另一端接高压主负。正常情况 下，在温控开关1所在回路导通后，PTC高压继电器吸合，经高压箱PDU输出的主正、主负给PTC加热器上电，当温 度达到温控开关1预设温度时，低压回路断开，进而高压下 电。在此过程中存在一定的安全隐患，就是温控开关1触点 粘连而无法断开的情况，此时PTC加热器一直工作，温度会 一直上升，当温度上升到温控开关2预设的温度时，温控开 关2触点断开，整车控制器VCU中B针脚采集不到低电平，通过VCU内部控制逻辑分析，使VCU中A针脚停止输出低电 平，这时温控开关1所在回路断开，进而PTC高压继电器断开来完成下局压指令。
车辆正常上高压后，按下PTC加热器电源开关，当PTC 加热器中温控开关1所在回路（即低压回路）接通后，PTC 高压继电器触点端闭合，则高压回路闭合：动力电池正— 高压主正—PTC高压继电器触点—PTC加热器电阻丝R—高 压主负—动力电池负。此时PTC加热器正常工作，当温度达 到85 ±5T：时，温控开关1常闭触点断开，低压回路断开，则PTC高压继电器触点断开，进而高压回路断开，PTC加热 器停止工作。
在上述过程中，整车控制器V C U B针脚处在搭铁状态，具体回路为：V C U B针脚—温控开关2常闭触
点—GND。如果在上述的PTC加热过程中，温控开关1因常闭 触点粘连而无法断开，PTC—直工作，温度一直上升，当温度达到115 ±5T：时，温控开关2常闭触点断开，整车控制 器VCU中B针脚采集不到低电平，通过VCU内部控制逻辑分 析，使VCU中A针脚停止输出低电平，这时温控开关1所在 回路断开，进而PTC高压继电器断开来完成下高压指令，PTC加热器停止工作。此时，可对PTC加热器故障进行排查、修复或更换。
作者简介：王景松（ 1985-)，男，河南开封人，主要从事 电气系统设计工作。
(编辑杨景）
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2018年第1期
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