新型电动汽车暖风系统专用PTCR的设计

刘冬梅，杨杭旭，方谊茂

（金华职业技术学院，浙江 金华 321017）

新型电动汽车暖风系统专用PTCR的设计

刘冬梅，杨杭旭，方谊茂

（金华职业技术学院，浙江 金华 321017）

文章通过对市场上常用PTCR出现的暖风故障进行分析，总结出三个方面的主要原因，并对每个问题逐一解决，从而设计出一种新型电动汽车暖风系统专用PTCR。经过对老款及新型PTCR进行性能对比及实验验证，发现新型PTCR启动电流小，对接触器冲击损伤较小，加热效果明显好于老款，且可有效防水防潮、抗氧化，同时大幅度降低了价格，更能满足使用要求。

暖风系统；专用PTCR；实验

CLC NO.: U463.6 Document Code: A Article ID: 1671-7988(2014)10-37-03

引言

根据笔者所在企业的新能源售后服务部的调查数据统计，2012年当中，电动汽车的暖风故障居高不下，主要反映在性能老化、内部短路、暖风继电器损坏等方面，如图1所示。究其原因主要是老型PTCR产品设计方案不合理，造成其使用寿命短、故障率高、不能有效防水防潮、工作一段时间容易因受潮氧化损坏且价格较高。为提高PTCR质量和安全性、延长其使用寿命、改善其工艺性能，需重新开发新型PTCR，以更大的满足使用要求。

1、新型电动汽车暖风系统专用PTCR设计分析

根据分析暖风故障的原因，发现主要有3个方面的原因，一是PTCR表面进水引起内部短路；二是PTCR接触器失效，不工作；三是PTCR温控故障。解决了上述三个问题，则新型PTCR理论上就设计出来。根据不断的实验，最后对上述3个方面的问题作如下改进设计：对于问题一需改善工艺性能，将原金属框架更改为耐高温的PPS塑料件，降低车身塑

料与PTC的温度接触。将原先直接固定密封材料胶改为用铝条压紧密封；对于问题二需更改温控开关的安装位置，优化其结构性能，具体设计上就是原PTC温控直接装在PTCR本体上，导致其频繁的启动，从而导致暖风继电器间接的损坏，现改为安装在侧面耐高温、耐绝缘PPS上，改善安装结构，防止其脱落；对于问题三则要提高温控开关质量。

为进行试验对比，制造出一批新型PTCR，如下图2、图3所示。

2、老款及新型电动汽车暖风系统专用PTCR性能分析

传统3500WPTCR的试验参数如表1、表2、表3、表4所示：

表1 1档（风速4.5m/s）工作时间

表2 2档（风速6m/s）工作时间

表3 3档（风速9m/s）工作时间

表4 4档（风速12m/s）工作时间

可用占空比表示为下图4所示。

实验记录表明在一档时，稳定后平均工作周期是54s,二档时平均工作周期是44s,三档时平均工作周期是43s,四档时平均工作周期是45s。总体而算，一天工作16个小时，也就是说整个暖风系统（包括暖风继电器、温控开关和PTCR本身）平均一天得工作1300次左右，而暖风继电器、温控开关和PTCR自身的寿命均在10万次左右，基本上寿命已到期限，现都已超期服役，有很大的风险存在，存在后期安全隐患。

在同等条件（室内环境温度18℃，室外环境温度13℃）下，对于原3500W的PTCR和新型2000W的PTCR进行对比如下表5、表6所示。

表5 原3500W的PTCR温度调节数据

表6 新型2000W的PTCR温度调节数据

由表中对比分析可知：

（1）现2000W的PTCR所表现出来的车内温度比3500W 的PTCR所表现出来的车内温度高，暖风效果更佳，可以更好的达到客户所需要求。由于3500W的PTCR不停的开停，实际的输出功率只有一半左右，明显低于连续工作状态下2000W的PTC。

（2） 原3500W的PTCR在正常工作时，启动电流过大，最大可达到18A，甚至20A以上,频繁启动时会对加热器进行寿命衰减，影响其正常工作。

（3）性价比较高，新型PTCR单价230元/套，原来3500W 的PTCR价格385元/套，降低成本155元/套。

3、新型电动汽车暖风系统专用PTCR效果验证

对样品PTCR进行装车试验，试验其对整车造成的影响以及可靠性。对市场上出现有PTC故障的车辆进行新款PTCR更换，小批量试装，并对试装新款PTCR的车辆进行跟踪报告。

表7 可靠性耐久性第一阶段数据

表7是可靠性耐久试验第一阶段：常温常湿，无风条件下，连续工作100±2h。

根据试制部的试验记录，充分验证了其耐久可靠性试验，试验如下：

(a)常温常湿，无风条件下，连续工作100±2h；

(b)常温常湿，风速5.5M/s（车辆二档6M/s）下，连续工作1000±24h；

(c)通电1min，断电1min为一个循环，持续10000次循环。

表8 可靠性耐久性第二阶段数据

表8是可靠性耐久试验第二阶段：风速5.5M/s（车辆二档6M/s）下，连续工作1000±24h，以上数据进一步验证了新型PTCR的可靠性及耐久性。

4、结论

设计的新型PTCR启动电流8A，远低于原3500WPTCR 的21A的启动电流，对接触器冲击损伤较小，加热效果明显好于老款3500W的PTCR。由此可见，新型PTCR使产品寿命显著提高，并可有效防水防潮、抗氧化，同时大幅度降低了价格、提高了其安全使用性和性价比，极大的满足了使用要求。

[1]谢卓,陈江平,陈芝久.电动车空调系统及其控制方法的研究[A].上海市制冷学会2005年学术年会论文集[C], 2005.

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Design of a New Type Electric Car Heater System Dedicated PTCR

Liu Dongmei, Yang Hangxu, Fang Yimao
(Jinhua College of Profession & Technology, Zhejiang Jinhua 321017)

By analyzing the heater fault appeared on market commonly used PTCR, summed up the main three reasons, and for each of the problems one by one to solve, in order to design a new electric car heater system PTCR. Through the old and new PTCR performance comparison and experimental validation, found that the new PTCR small starting current, contactor less damage on impact, the heating effect is better than the old section, and can effectively waterproofing and moisture-proof, anti-oxidation, also reduce the price, more can satisfy the use requirement.

Heater System; Dedicated PTCR; Experiment

U463.6

A

1671-7988(2014)10-37-03

刘冬梅，工学硕士，就职于金华职业技术学院机电学院，从事机械设计方面教学和科研工作。