来源 | 南京汽车集团有限公司汽车工程研究院 来源 | 电动学堂 1、引言 电动卡车的空调采暖系统为卡车提供驾驶舱的取暖及除霜除雾作用，与传统能源车相比，电动卡车无发动机余热可以利用，其暖通其实是通过暖风装置将动力电池的电能转化为热能的过程，目前市场上电动卡车大多是在传统卡车基础上做适应性的更改开发，故主流都以PTC（Positive Temperature Coefficient）热敏电阻制热为主。PTC加热器能否正常工作，不仅直接影响车辆的舒适性，更有甚者会影响其安全性。 文中针对一款电动卡车在开发过程中遇到的PTC一直工作不能关闭的问题，在深入分析故障产生根本原因的基础上提出了解决方案，并在整车上得到验证。 2、纯电动卡车空调采暖系统工作原理 2.1 PTC加热系统部件组成 空调采暖系统采用的是PTC发热条，直接将冷空气加热为热空气，再用风机吹出热气的方式。
系统组成如图1所示，包含动力电池、高压配电箱、控制模块和PTC加热模块，PTC加热模块通过回路与控制模块信号连接，PTC加热模块通过高压配电箱与动力电池连接。 2.2 PTC控制策略原理 如图2所示，风机工作&除霜开关按下&温度低于温控器起效点，以上三个条件同时满足，VCU检测到的PTC开关为工作状态，否则，VCU检测到的PTC开关为关闭状态。
3、某纯电动轻卡采暖系统故障分析 3.1 故障现象 某款纯电动轻卡开发过程中，PTC加热器运行3-4小时后空调出风口出现冒烟现象,拆解后发现冷暖风门扭曲变形;外壳局部变形，如图3所示。
3.2 故障分析 利用FMEA形成如图4所示的鱼骨图，深入分析了各种潜在原因并进行逐条排查，在实车上确认为导致出风口冒烟的直接原因是PTC断不了电一直工作，为进一步查找其根本原因，重点核查PTC控制电路和PTC温控传感器是否失效。 1）PTC控制电路核查 PTC控制电路设计如图5所示，VCU的开关采集电路外部未接12V驱动供电，导致除霜开关按下一次后，因无有效上拉导致检测电路失效，VCU检测的PTC开关状态始终是按下的状态，此为PTC一直工作的根本原因。
2）PTC温控器起效温度核查 为确认PTC一直工作的情况下温控器未能发挥作用及时断开电路的原因，设计了表1所示的交叉试验在图6所示的台架进行故障模拟。图7为风门位置及PTC进气与出风侧的温度点布置，表2为系统关联件的参数。
试验结果显示（:1）无风（全冷模式）+PTC正常工作（温控器110℃起效），持续四小时，故障未复现，但风门附近温度145℃，风门未变形。（2）一档风（全冷模式）+PTC一直工作（温控器强行短路），持续四小时，故障未复现，风门附近温度115℃，风门未变形。（3）无风（全冷或全热模式）+PTC一直工作（温控器强行短路），持续四小时，故障复现，风门被烤化，风门附近温度达到175℃。 综合以上分析，得出结论（:1）VCU对PTC开关检测失效，致使PTC继电器无法断开，一直处于加热状态。（2）PTC工作温度及温控器起效温度过高，会导致空调箱周边温度过高，存在安全隐患。 4、解决措施 针对以上两个原因，制订相应的措施如下： 1）VCU的PTC开关检测电路中，低压线束端增加MSD，取电位置更改为常电，优化后的检测电路原理如图8所示。
2）PTC更改：（1）PTC工作温度从245℃降低 至180℃；（2）温控器起效温度从110℃降到95℃； （3）PTC高压互锁回路增加温控器，实现对PTC的高低压两路双保护；（4）PTC内部增加冷暖风门位置开关,当冷暖风门开启至暖风侧时接通开关，避免没有气流经过PTC时产生高温，同时取消除霜开关。 3）VCU更改策略：检测到PTC互锁失效，则断开PTC继电器；AC优先，AC工作时禁止PTC工作。 根据以上措施对VCU及PTC的硬件和控制策略改进后，制作试制样件并进行实车验证，未再出现故障。 5、结论 通过鱼骨图对PTC控制原理进行深入分析，对温控器工作温度是否合理进行了大量的台架试验，最终分析出故障根本原因，并制订相应措施对设计进行优化，整车试验表明该设计优化措施能对PTC加热器起到双重保护作用，可有效避免PTC加热器一直工作，且温控器能在周边件老化温度以下及时断开PTC电路，避免因PTC过渡加热对车辆造成损伤。 |
