新能源汽车PTC加热器EMC问题解决方案

时间： 2024-04-13 来源：韬略科技EMC公众号

技术问答

一、简介

PTC加热器（热交换器）作为新能源汽车暖风系统核心部件，在新能源汽车上已经大批量应用。纯电动汽车因为没有传统汽车的发动机，没有了热源，因此需要靠PTC加热器的热能来采暖。在新能源汽车领域，PTC加热技术也是汽车热管理重要组成部分。

二、PTC加热系统分类

1.水暖

水暖PTC原理是，利用PTC的热量加热冷却液，冷却液会流经驾驶室内的暖风热芯。在鼓风机的作用下将驾驶室内的空气循环起来，流经热芯被加热。

2.风暖

风暖PTC原理是直接将PTC安装在驾驶室的暖风芯体处，通过鼓风机将车内空气循环起来并通过PTC加热器，PCT可以直接加热驾驶室内的空气。

3.按功率分类从3KW-15KW不等

4.按应用分类

三、实物PCB图

整改过程中遇到的两款机器PCB图，采用目前比较通用的布局和设计，结合原理图分析排查问题。

四、架构

主要包含低压模块和高压模块，其中又细分通讯端口、电源、电源隔离升压模块、MCU控制。

五、EMC问题点和解决方案

1.三大噪声源->通讯端口

PTC加热器与外部通讯接口:

（1）CAN/LIN等本身的低频噪声向外辐射；

（2）CAN/LIN等接口耦合其他部分噪声导致超标，由于位置关系，通讯一般与低压供电设计在同一连接器内，较容易耦合电源和主控噪声。

2.解决方案-低压部分(通讯端口)

（1）静电防护：遵循先防护后滤波的原则，设计满足电性能测试的静电防护器件，TEVG15R0V24B2X （行业通用方案），满足30KV静电防护等级的同时还需要满足双倍电压测试的需求；

（2）滤波设计：设计使用满足通讯的CAN\CANFD共模滤波器

CAN：TLCMI4532-2-510TF（行业通用方案）
CAN-FD：TLCMI3225-2-510TF （行业通用方案）
CAN-FD：TLCMI3225-2-101TF （行业高滤波等级方案）

预留滤波电容等

（3）Layout设计：注意滤波前后地的设计，静电管位置是否合理放置在滤波路径上。

通讯端口实物图

3.三大噪声源->电源

PTC加热器控制板电源噪声，行业一般选用两种架构的DC-DC:

（1）内置MOS的集成式BUCK电路（需要增加升压电路驱动IGBT）；

（2）非隔离的反激架构DCDC电路（一个电路可输出多路电源，满足IGBT驱动需求）。

以上两种架构的电源在整个测试项目中都会导致测试FAIL，所以需要重点选型和设计，由于PTC加热器还存在高压线束，所以要避免低压噪声耦合到高压线束上。

4.解决方案-低压部分（电源）

（1）7637防护：遵循先防护后滤波的原则，设计满足车厂设计要求，6.8KP36CA（行业通用方案）可满足76375A波形测试350ms内阻4欧，最高可过2欧（宇通）；

（2）滤波设计：设计使用满足通流余量的电源线共模滤波器，（不同阻抗满足不同车厂等级方案），预留滤波电容等；

（3）Layout设计：注意共模滤波器前后地的设计，滤波前后是否做到高阻抗隔离，避免滤波失效。

电源解决方案实物图

5.三大噪声源->电源隔离升压电源

（1）一般为外购成品模块，在设计初建议做好评估；

（2）若判定为此模块引起超标，做相应滤波措施即可。

6.三大噪声源->MCU控制

（1）PTC加热器MCU一般选用32位单片机，其主要问题是控制板尺寸较小，若布局不合理会导致时钟超标；

（2）由于需要放置温度探头，所以由线束造成的天线效应会有比较大的放大效应，尽可能避免线束靠近噪声源（DCDC、晶振等）。

六、总结

针对不同的测试标准和应用场景，要选择合适的元器件，以此达到事半功倍的效果，特别是针对EMC问题，有专器专用的说法，本文通过对PCT加热部件的问题分析，给广大工程师提供了多一种解决方案，希望对大家有所帮助。

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