ZHCAEV2 December 2024 UCC21551-Q1
在設計 PTC 加熱器系統時,必須考慮的一個基本因素是應用需要多少個加熱元件或“負載”。如果單純從成本角度出發,使用一個大 PTC 負載可能比使用多個小負載更簡便。但是,如果設計目標是提升功能性和靈活性,則使用多個 PTC 負載可能更合理。多個 PTC 負載使得系統在不需要全功率時可以關閉一部分功率。此外,多個 PTC 負載還能實現“區域加熱”,從而將熱量分散到車廂的不同區域。這也可以為車廂和電池提供專門的 PTC 加熱元件。接下來的幾節將介紹控制電流通過 PTC 負載的不同選項。
如果系統的目標是盡可能降低成本,可以考慮在每個負載下使用一個單獨的低側開關,并將該開關接地,如圖 2-5 所示。這樣做的主要缺點是沒有低側保護。低側開關能夠處理高側短路問題,但在發生低側短路時,無法阻止電池/直流鏈路電容器通過 PTC 負載提供電流。因此,如果系統特意設計為由配電單元 (PDU) 提供短路保護,可以使用此拓撲。
一種實現短路保護的方法是采用雙低側拓撲。該拓撲通過與低側開關串聯短路 (SC) 保護電路,以便在電源開關或任一橋臂的開關驅動器發生短路故障時能夠斷開連接,如圖 2-6 所示。由于無需通常較為昂貴的高側驅動器,因此這種方法成本相對較低。該方法可以在每個橋臂上提供多個故障保護和斷開點,但如果負載和接地之間直接發生短路,則系統無法得到保護。
一種實現從高壓電池斷開的方法是在高側提供單點 SC 保護,并在低側的每個橋臂上提供一個用于調節的開關,如圖 2-7 所示。因此,高側具有接地短路保護功能,而低側開關提供高側短路保護。這種拓撲的缺點是,當某一橋臂的 PTC 發生故障時,兩個橋臂都會斷開連接,因此無法單獨控制或保護這些橋臂。
最后,通過在兩個橋臂上都設置短路保護點,可以為系統增加靈活性,如圖 2-8 所示。這樣,每個橋臂都可以單獨控制。這對于控制輸出功率或在某個 PTC 負載發生故障的情況下非常有用。