新型電動汽車暖風系統專用PTCR的設計

劉冬梅，楊杭旭，方誼茂

（金華職業技術學院，浙江 金華 321017）

新型電動汽車暖風系統專用PTCR的設計

劉冬梅，楊杭旭，方誼茂

（金華職業技術學院，浙江 金華 321017）

文章通過對市場上常用PTCR出現的暖風故障進行分析，總結出三個方面的主要原因，并對每個問題逐一解決，從而設計出一種新型電動汽車暖風系統專用PTCR。經過對老款及新型PTCR進行性能對比及實驗驗證，發現新型PTCR啟動電流小，對接觸器沖擊損傷較小，加熱效果明顯好于老款，且可有效防水防潮、抗氧化，同時大幅度降低了價格，更能滿足使用要求。

暖風系統；專用PTCR；實驗

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

引言

根據筆者所在企業的新能源售后服務部的調查數據統計，2012年當中，電動汽車的暖風故障居高不下，主要反映在性能老化、內部短路、暖風繼電器損壞等方面，如圖1所示。究其原因主要是老型PTCR產品設計方案不合理，造成其使用壽命短、故障率高、不能有效防水防潮、工作一段時間容易因受潮氧化損壞且價格較高。為提高PTCR質量和安全性、延長其使用壽命、改善其工藝性能，需重新開發新型PTCR，以更大的滿足使用要求。

1、新型電動汽車暖風系統專用PTCR設計分析

根據分析暖風故障的原因，發現主要有3個方面的原因，一是PTCR表面進水引起內部短路；二是PTCR接觸器失效，不工作；三是PTCR溫控故障。解決了上述三個問題，則新型PTCR理論上就設計出來。根據不斷的實驗，最后對上述3個方面的問題作如下改進設計：對于問題一需改善工藝性能，將原金屬框架更改為耐高溫的PPS塑料件，降低車身塑

料與PTC的溫度接觸。將原先直接固定密封材料膠改為用鋁條壓緊密封；對于問題二需更改溫控開關的安裝位置，優化其結構性能，具體設計上就是原PTC溫控直接裝在PTCR本體上，導致其頻繁的啟動，從而導致暖風繼電器間接的損壞，現改為安裝在側面耐高溫、耐絕緣PPS上，改善安裝結構，防止其脫落；對于問題三則要提高溫控開關質量。

為進行試驗對比，制造出一批新型PTCR，如下圖2、圖3所示。

2、老款及新型電動汽車暖風系統專用PTCR性能分析

傳統3500WPTCR的試驗參數如表1、表2、表3、表4所示：

表1 1檔（風速4.5m/s）工作時間

表2 2檔（風速6m/s）工作時間

表3 3檔（風速9m/s）工作時間

表4 4檔（風速12m/s）工作時間

可用占空比表示為下圖4所示。

實驗記錄表明在一檔時，穩定后平均工作周期是54s,二檔時平均工作周期是44s,三檔時平均工作周期是43s,四檔時平均工作周期是45s。總體而算，一天工作16個小時，也就是說整個暖風系統（包括暖風繼電器、溫控開關和PTCR本身）平均一天得工作1300次左右，而暖風繼電器、溫控開關和PTCR自身的壽命均在10萬次左右，基本上壽命已到期限，現都已超期服役，有很大的風險存在，存在后期安全隱患。

在同等條件（室內環境溫度18℃，室外環境溫度13℃）下，對于原3500W的PTCR和新型2000W的PTCR進行對比如下表5、表6所示。

表5 原3500W的PTCR溫度調節數據

表6 新型2000W的PTCR溫度調節數據

由表中對比分析可知：

（1）現2000W的PTCR所表現出來的車內溫度比3500W 的PTCR所表現出來的車內溫度高，暖風效果更佳，可以更好的達到客戶所需要求。由于3500W的PTCR不停的開停，實際的輸出功率只有一半左右，明顯低于連續工作狀態下2000W的PTC。

（2） 原3500W的PTCR在正常工作時，啟動電流過大，最大可達到18A，甚至20A以上,頻繁啟動時會對加熱器進行壽命衰減，影響其正常工作。

（3）性價比較高，新型PTCR單價230元/套，原來3500W 的PTCR價格385元/套，降低成本155元/套。

3、新型電動汽車暖風系統專用PTCR效果驗證

對樣品PTCR進行裝車試驗，試驗其對整車造成的影響以及可靠性。對市場上出現有PTC故障的車輛進行新款PTCR更換，小批量試裝，并對試裝新款PTCR的車輛進行跟蹤報告。

表7 可靠性耐久性第一階段數據

表7是可靠性耐久試驗第一階段：常溫常濕，無風條件下，連續工作100±2h。

根據試制部的試驗記錄，充分驗證了其耐久可靠性試驗，試驗如下：

(a)常溫常濕，無風條件下，連續工作100±2h；

(b)常溫常濕，風速5.5M/s（車輛二檔6M/s）下，連續工作1000±24h；

(c)通電1min，斷電1min為一個循環，持續10000次循環。

表8 可靠性耐久性第二階段數據

表8是可靠性耐久試驗第二階段：風速5.5M/s（車輛二檔6M/s）下，連續工作1000±24h，以上數據進一步驗證了新型PTCR的可靠性及耐久性。

4、結論

設計的新型PTCR啟動電流8A，遠低于原3500WPTCR 的21A的啟動電流，對接觸器沖擊損傷較小，加熱效果明顯好于老款3500W的PTCR。由此可見，新型PTCR使產品壽命顯著提高，并可有效防水防潮、抗氧化，同時大幅度降低了價格、提高了其安全使用性和性價比，極大的滿足了使用要求。

[1]謝卓,陳江平,陳芝久.電動車空調系統及其控制方法的研究[A].上海市制冷學會2005年學術年會論文集[C], 2005.

[2]曹中義. 電動汽車電動空調系統分析研究[D]. 武漢理工大學, 2008.

[3]吳劍鋒,李建清,胡志坤. PTCR綜合性能測試系統的研制[J]. 傳感技術學報, 2004,(02).

[4]謝俊淋,陳子晃,鐘華龍.一種電動汽車暖風系統.中國，201220055421[P]. 2012-11-21.

[5]楊正元,曹秉剛,鄒忠月等.一種混合制熱的電動汽車暖風裝置.中國，201120496770[P]. 2012-07-11.

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

劉冬梅，工學碩士，就職于金華職業技術學院機電學院，從事機械設計方面教學和科研工作。