CN102843790A

CN102843790A - 一种电加热器及其制作方法、以及一种汽车

Info

Publication number: CN102843790A
Application number: CN2011101699679A
Authority: CN
Inventors: 任茂林; 邱红梅; 李晓芳; 林信平
Original assignee: BYD Co Ltd
Current assignee: BYD Co Ltd
Priority date: 2011-06-23
Filing date: 2011-06-23
Publication date: 2012-12-26

Abstract

本发明提供了一种电加热器，包括：框架，所述框架内并排放置有数个散热条和数个发热元件，所述数个散热条与数个发热元件间隔设置，其中，所述数个发热元件包括铝方通及安装于铝方通内的PTC热敏电阻，所述铝方通用于与散热条相连接的表面形成有第一喷砂面，所述铝方通的第一喷砂面与相邻的散热条之间设有导热硅胶，所述铝方通与所述散热条通过所述导热硅胶相粘结。本发明同时提供了电加热器的制作方法。本发明的电加热器的铝方通和散热条之间的粘结强度高、粘结效果好，使得发热元件与散热条之间导热性能佳，散热条的散热效果好，能满足汽车在颠簸的路况下长时间使用也不影响其除霜、除雾和取暖效果。

Description

一种电加热器及其制作方法、以及一种汽车

技术领域

本发明涉及加热器领域，更具体地说，涉及一种电加热器及其制作方法、以及一种汽车。

背景技术

在燃油汽车中，冬天汽车的除霜和取暖是采用独立热源式（燃油）加热系统或余热式（利用发动机冷却水或废气余热）加热系统。这两种汽车加热取暖系统都需要依赖于汽车的发动机，也就是说要在发动机工作的状态下，才能实施汽车内的除霜、除雾和取暖，一旦发动机停止工作，除霜、除雾和取暖也就无法实现。另外，这种取暖系统的取暖效率很低，其结构也较为复杂，在冬季时启动发动机后需要6-10分钟才能供热，尤其是除霜，汽车前挡风玻璃完成除霜需要发动机工作一段的时间后才能供热，这不仅浪费燃油，也影响安全驾驶。

近年来，由于节能和减排的要求，电动汽车和混合动力车成为汽车领域的发展方向。混合动力车在发动机停转时也会需要除霜、除雾和取暖，纯电动车由于没有发动机，不能采取传统方式除霜、除雾和取暖，而且目前的电动车的电池储电量不多，用其放电取暖，会消耗过多的电量，缩短其行驶里程。因而制作适合电动汽车和混合动力车使用的加热系统成为本领域技术人员的研究课题。

现有一种适合电动汽车或混合动力汽车除霜和取暖的电加热器，包括：与汽车空调系统出风口相适配的框架，在框架内排列有多个铝散热条，多个具有扁平壳体的PTC（Positive Temperature Coefficient，正温度系数）电加热管被夹持在各个铝散热条之间，所述铝散热条以钎焊的方式与PTC电加热管的壳体连接固定，这种电加热器能够满足电动汽车或混合动力汽车的使用要求，安全可靠、发热效率高，能够有效节约电量。但是由于PTC电加热管和铝散热条是以钎焊的方式连接固定，存在虚焊、焊接不牢等问题，不能适应汽车在颠簸的路况下长时间使用，并且，PTC电加热管和铝散热条不能形成良好的接触，PTC电加热管和铝散热条之间的导热性能差，铝散热条的散热效果差。

发明内容

本发明要解决的技术问题是现有的用于燃油车的加热系统不适合用在电动车和混合动力车中进行除霜、除雾和取暖，而现有的用于电动车和混合动力车的电加热器以钎焊的方式进行连接固定，不能适应汽车在颠簸的路况下长时间使用，并且导热和散热效果差的技术问题。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种电加热器，包括：框架，所述框架内并排放置有数个散热条和数个发热元件，所述数个散热条与数个发热元件间隔设置，其中，所述数个发热元件包括铝方通及安装于铝方通内的PTC热敏电阻，所述铝方通用于与散热条相连接的表面形成有第一喷砂面，所述铝方通的第一喷砂面与相邻的散热条之间设有导热硅胶，所述铝方通与所述散热条通过所述导热硅胶相粘结。

在所述的电加热器中，所述散热条用于与铝方通相连接的表面形成有第二喷砂面，所述铝方通的第一喷砂面与相邻的散热条的第二喷砂面之间设有导热硅胶。

在所述的电加热器中，所述铝方通的第一喷砂面的表面粗糙度Ra为4-5微米，Rz为17-23微米。

在所述的电加热器中，所述散热条包括两连接片及设于两连接片之间的散热片，所述散热片为呈波纹状的铝片，在所述连接片与铝方通相连接的表面形成有第二喷砂面。

在所述的电加热器中，相邻的两个发热元件之间设有至少一条散热条，并且最外侧的发热元件与框架之间设有至少二条散热条。

本发明还提供了上述电加热器的制作方法，包括下述步骤：

步骤1、提供框架、数个散热条，同时提供数个铝方通以及数个PTC热敏电阻，将所述数个PTC热敏电阻分别安装于所述数个铝方通中形成数个发热元件；

步骤2、采用喷砂工艺对铝方通用于与散热条相连接的表面进行喷砂处理形成第一喷砂面；

步骤3、将所述数个发热元件与所述数个散热条间隔设置，在所述铝方通的第一喷砂面与相邻的散热条之间设置导热硅胶，使所述数个铝方通与所述数个散热条通过所述导热硅胶相粘结，然后放置于框架中得到所述加热器。

在所述的制作方法中，步骤2还包括采用喷砂工艺对散热条用于与铝方通相连接的表面进行喷砂处理形成第二喷砂面，步骤3在所述铝方通的第一喷砂面与相邻的散热条的第二喷砂面之间设置导热硅胶。

在所述的制作方法中，喷砂处理形成的喷砂面的表面粗糙度Ra为4-5微米，Rz为17-23微米。

在所述的制作方法中，所述喷砂工艺采用压缩空气为动力将喷料高速喷射到待处理的表面，所述压缩空气的气压为2-7Kg/m²，所述喷料采用石英砂，所述石英砂的粒径为30-50微米，纯度高于99%，石英砂的流量为0.8-1.2m³/min。

本发明进一步提供了一种汽车，所述汽车中安装有电加热器，所述电加热器为如上所述的本发明的电加热器。

本发明的电加热器的制作方法通过将PTC热敏电阻安装于铝方通中，然后采用喷砂工艺对铝方通用于与散热条相连接的表面进行喷砂处理形成第一喷砂面，并在所述铝方通的第一喷砂面与相邻的散热条之间设置导热硅胶进行粘结固定，粘结强度高、粘结效果好，使得发热元件与散热条之间导热性能佳，散热条的散热效果好，提升了整个加热器的连接强度、安全性能和导热性能；因而采用本发明的电加热器作为电动汽车或混合动力汽车的热源，取暖效率高、除霜、除雾速度快，并且能满足汽车在颠簸的路况下长时间使用、以及汽车在高温高湿的情况下长时间使用而也不影响其除霜、除雾和取暖效果。

附图说明

图1是本发明的优选实施例的电加热器的示意图。

图2是图1中所示的发热元件的剖视示意图。

图3是图1中所示的散热条的示意图。

具体实施方式

为了使本发明所解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明提供一种用于电动汽车和混合动力汽车的除霜、除雾和取暖的电加热器。如图1及图2所示，本发明的电加热器，包括：框架1，所述框架1内并排放置有数个散热条3和数个发热元件2，所述数个散热条3与数个发热元件2间隔设置，所述数个发热元件2包括铝方通21及安装于铝方通21内的PTC热敏电阻22，所述铝方通21用于与散热条3相连接的表面形成有第一喷砂面，所述铝方通21的第一喷砂面与相邻的散热条3之间设有导热硅胶，所述铝方通21与所述散热条3通过所述导热硅胶相粘结。

本发明的电加热器安装于汽车，尤其是电动汽车或混合动力汽车中，所述框架1与汽车的空调系统的出风口（未图示）相适配，或者与汽车的风机的出风口相适配；夏天高温时，电加热器不启动，通过电加热器的风依然是冷风，冬天低温时，电加热器启动后会恒温发热，出风口出来的冷风经过加热器后会变成热风，可以取暖、除霜以及除雾。

在本发明的电加热器中，所述铝方通的第一喷砂面通过喷砂工艺（见后续的制作方法详述）形成，喷砂处理前，铝方通用于形成第一喷砂面的表面的表面粗糙度Ra为0.3，Rz为1.5；喷砂处理后，铝方通的第一喷砂面粗糙度Ra为4-5微米，Rz为17-23微米，优选地，Ra为3.5微米，Rz为18。通过将铝方通的表面进行喷砂粗化，在铝方通的第一喷砂面与散热条之间设置导热硅胶，铝方通与散热条之间的粘结强度佳，有利于提高导热性能。

在本发明的电加热器中，所述PTC热敏电阻可选择本领域技术人员所公知的PTC热敏电阻，本发明要求选择升温速率快、功率高、耗电量低的PTC热敏电阻。一般来说，所述PTC热敏电阻22包括导电基体、正温度系数材料和导电电极，所述正温度系数材料位于两片导电基体中间并附着在导电基体上，所述导电电极分别位于两片导电基体上，并连接至接线端子4，所述接线端子4汇成线束，用于外接电源。在本发明中，所述PTC热敏电阻22安装于铝方通21中形成发热元件2，PTC热敏电阻22和铝方通21的内壁无间隙配合，并且在PTC热敏电阻22的表面包覆一层绝缘膜23，所述绝缘膜23具有良好的绝缘性能和导热性能；使得PTC热敏电阻22与铝方通21绝缘，并能使PTC热敏电阻产生的热量能够有效地通过铝方通21传导到散热条。

在本发明的电加热器中，由于PTC热敏电阻的升温速率快，功率高，为了使散热面积大，如图1所示，在相邻的两个发热元件之间设有二条散热条，并且最外侧的发热元件与框架之间设有二条散热条。值得一提的是，在本发明的其它实施例中，还可以在相邻的两个发热元件之间设置一条、或三条以上的散热条，并且最外侧的发热元件与框架之间设置一条、或三条以上的散热条，具体根据PTC热敏电阻的功率和散热条的散热效率进行设置，优选地，相邻的两个发热元件之间设置一条或二条散热条，而在最外侧的发热元件与框架之间设置二条散热条，以使PTC热敏电阻能够更快地将热量传导到散热条，并通过散热条高效地散发。

在本发明的电加热器中，如图3所示，所述散热条3包括两连接片31及设于两连接片31之间的散热片32，所述散热片32为呈波纹状的散热片，所述连接片31及散热片32均为铝片，例如：可将厚0.8mm的铝片制成连接片，再将后0.2mm的铝片弯折呈波纹状，通过钎焊将散热片固定在两个连接片之间，形成散热条。这种材质和形状的散热条的散热面积更大，散热效率更佳。

在本发明的电加热器中，还可使所述散热条用于与铝方通相连接的连接片31的表面形成第二喷砂面，相应地，在铝方通的第一喷砂面与相邻的散热条的第二喷砂面之间设置导热硅胶，使铝方通与散热条之间的粘结强度更佳，进一步提高铝方通与散热条之间的导热性能。

本发明进一步提供了上述电加热器的制作方法，包括下述步骤：

步骤1、提供框架、数个散热条，同时提供数个铝方通以及数个PTC热敏电阻，将所述数个PTC热敏电阻分别安装于所述数个铝方通中形成数个发热元件；在本步骤中，所述框架和散热条可选择现有的常规框架和散热条，优选地，所述框架为与汽车空调系统出风口相适配的方形框架，所述散热条为呈波纹状的铝散热条。所述铝方通可选择市售的铝方通，或者可以自己制作，用于安装PTC热敏电阻。所述PTC热敏电阻可选择本领域技术人员所公知的PTC热敏电阻，要求其升温速率快、功率高、耗电量低，一般来说，所述PTC热敏电阻包括导电基体、正温度系数材料和导电电极，所述正温度系数材料位于两片导电基体中间并附着在导电基体上，所述导电电极分别位于两片导电基体上，并连接至接线端子，用于外接电源。安装PTC热敏电阻时，在PTC热敏电阻的表面包覆一层绝缘膜23（参阅图2），然后塞入铝方通21中，通过使铝方通21变形，使PTC热敏电阻22和铝方通21的内壁无间隙配合，使得PTC热敏电阻产生的热量能够有效地通过铝方通21传导到散热条。

步骤2、采用喷砂工艺对铝方通用于与散热条相连接的表面进行喷砂处理形成第一喷砂面；在本步骤中，所述喷砂工艺采用压缩空气为动力将喷料高速喷射到铝方通的表面，所述压缩空气的气压为2-7Kg/m²，所述喷料采用石英砂，石英砂的流量为0.8-1.2m³/min。优选地，所述石英砂的粒径为30-50微米，纯度高于99%，可使铝方通的表面粗糙度均匀。铝方通在喷砂处理前的表面粗糙度Ra为0.3，Rz为1.5；经过喷砂处理使铝方通的表面粗化，铝方通在喷砂处理后的表面粗糙度Ra为4-5微米，Rz为17-23微米，优选地，Ra为3.5，Rz为18，通过使铝方通的表面具有一定的粗糙度，然后再在铝方通和散热条之间设置导热硅胶，可以大大提高铝方通和散热条之间粘结强度和导热性能。进一步优选地，步骤2还包括采用喷砂工艺对散热条用于与铝方通相连接的表面进行喷砂处理形成第二喷砂面，可以理解的是，对散热条也进行喷砂处理，可以进一步提高铝方通和散热条之间粘结强度和导热性能。通过本步骤的喷砂工艺对铝方通，优选地同时对铝方通和散热条进行处理，以加强铝方通与散热条的粘结强度，这不仅有利于整个加热器的散热性能，而且能够保证汽车在颠簸路况长时间使用时不影响整个加热器的功率，延长加热器的使用寿命。

步骤3、将所述数个散热条与所述数个发热元件间隔设置，在所述铝方通的第一喷砂面与相邻的散热条之间设置导热硅胶，使所述数个铝方通与所述数个散热条通过所述导热硅胶相粘结，然后放置于框架中得到所述加热器。在本步骤中，将所述数个散热条与所述数个发热元件间隔设置，使得铝方通内安装的PTC热敏电阻产生的热量可以通过铝方通传导到散热条，并通过散热条散发。根据具体情况，兼顾PTC热敏电阻的传热效率和散热条的散热面积，可以在相邻的两个发热元件之间设置一条或二条以上的散热条，在最外侧的发热元件与框架之间设置一条或二条以上的散热条。优选地，相邻的两个发热元件之间设置一条或二条散热条，在最外侧的发热元件与框架之间设置一条或二条散热条，以使PTC热敏电阻能够更快地将热量传导到散热条，并通过散热条高效地散发。通过在所述铝方通的第一喷砂面与相邻的散热条之间设置导热硅胶，然后使所述数个铝方通与所述数个散热条通过所述导热硅胶相粘结，然后放置于框架中即得到所述加热器。由于通过步骤2的喷砂处理，铝方通用于与散热条相连接的表面形成第一喷砂面，该第一喷砂面具有一定的粗糙度，因而在所述铝方通的第一喷砂面与相邻的散热条之间设置导热硅胶，导热硅胶的粘结强度佳，能够将铝方通与散热条较好的粘结在一起；尤其是，散热条用于与铝方通相连接的表面也经过喷砂处理形成第二喷砂面时，在所述铝方通的第一喷砂面与散热条的第二喷砂面之间设置导热硅胶，铝方通与散热条的粘结强度更佳。所述导热硅胶可采用本领域技术人员公知的导热硅胶，可通过丝印的方法设置于铝方通与散热条之间，具有较佳的导热和填充作用；本发明通过在铝方通与散热条之间设置导热硅胶，不仅能够将铝方通与散热条有效地粘接在一起，而且置导热硅胶会填充铝方通与散热条界面之间的间隙，有利于热量的传导和散发。

综上所述，本发明的电加热器的制作方法通过将PTC热敏电阻安装于铝方通中，然后采用喷砂工艺对铝方通用于与散热条相连接的表面进行喷砂处理形成第一喷砂面，并在所述铝方通的第一喷砂面与相邻的散热条之间设置导热硅胶进行粘结固定，粘结强度高、粘结效果好，使得发热元件与散热条之间导热性能佳，散热条的散热效果好，提升了整个加热器的连接强度、安全性能和导热性能；因而采用本发明的电加热器作为电动汽车或混合动力汽车的热源，取暖效率高、除霜和除雾速度快，并且能满足汽车在颠簸的路况下长时间使用、以及汽车在高温高湿的情况下长时间使用而也不影响其除霜、除雾和取暖效果。

以下将通过具体实施例对本发明进行详细说明。

实施例1

本实施例结合图1用于说明本发明的电加热器的制作：

步骤1、提供1个方形框架、7个呈波纹状的铝散热条，同时提供6个铝方通以及多个PTC热敏电阻，将所述多个PTC热敏电阻分别安装于所述6个铝方通中形成6个发热元件；

步骤2、采用喷砂工艺对铝方通用于与散热条相连接的表面进行喷砂处理形成第一喷砂面；所述喷砂工艺采用压缩空气为动力将喷料高速喷射到待处理的表面，所述压缩空气的气压为4Kg/m²，所述喷料采用石英砂，所述石英砂的粒径为40微米，纯度高于99.5%，石英砂的流量为1.0m³/min；

步骤3、将所述6发热元件与所述14个散热条间隔设置，其中，相邻的两个发热元件之间设有2个散热条，并且最外侧的发热元件与框架之间设有2个散热条。在铝方通的第一喷砂面与相邻的散热条之间设置导热硅胶，使所述6个铝方通与所述14个散热条通过所述导热硅胶相粘结，然后放置于框架中，得到电加热器A1。

实施例2

实施例2与实施例1的电加热器的制作方法基本相同，区别在于：步骤2还包括采用喷砂工艺对散热条用于与铝方通相连接的表面进行喷砂处理形成第二喷砂面；步骤3在所述铝方通的第一喷砂面与相邻的散热条的第二喷砂面之间设置导热硅胶，通过实施例2的制作方法制得电加热器A2。

实施例3

实施例3与实施例1的电加热器的制作方法基本相同，区别在于：步骤1中提供的呈波纹状的铝散热条的数量为7个，步骤3中相邻的两个发热元件之间设置1个散热条，并且最外侧的发热元件与框架之间设置1个散热条，通过实施例3的制作方法制得电加热器A3。

实施例4

实施例4与实施例1的电加热器的制作方法基本相同，区别在于：步骤2中，所述压缩空气的气压为7Kg/m²，所述喷料采用石英砂，所述石英砂的粒径为50微米，纯度仅为90%，石英砂的流量为1.2m³/min，通过实施例4的制作方法制得电加热器A4。

对比例1

制作背景技术中的电加热器B1，所述电加热器B1包括：与汽车空调系统出风口相适配的框架，在框架内排列有与实施例1中的规格和数量相同的铝散热条、PCT电加热管，不同之处在于所述铝散热条以钎焊的方式与PTC电加热管的壳体连接固定。

性能测试： 对实施例1-4制作的电加热器A1-A4，和对比例1制作的电加热器B1进行下述测试，结果见表1。

1、振动测试：

按照汽车行业标准，振动测试要求如下：分别将实施例1-4制作的电加热器A1-A4，和对比例1制作的电加热器B1装车固定后，施加3N/kg的加速度，频率33.3H_Z的振动，前后、左右、上下方向各振动8h，测试振动测试前和振动测试后的功率，结果见表1。

2、盐雾试验：

盐雾试验用于检测电加热器长时间在高温高湿下的绝缘耐压性能、功率变化情况，即模拟电动车冬天长时间在下雨天开空调时的使用情况，潮湿状况会影响PTC电加热器的寿命，使得功率衰减，耗电量增加，会减少续航里程；电加热器的性能佳，则功率衰减少；

盐雾试验要求如下：在不通电的状态下，40±3℃温度下，用10%的氯化钠溶液连续喷雾168h，测试盐雾试验前和盐雾试验后的功率，测试结果见表1。

上述振动测试和盐雾试验均是模拟汽车的极限使用环境，两种试验后加热器的功率变化不超过5%即为合格。

表1

编号	振动测试前	振动测试后	功率变化率	盐雾试验前	盐雾试验后	功率变化率
							A1	3500W	3450W	1.4%	3480	3440	1.1%
A2	3550W	3510W	1.1%	3530	3500	0.8%
							A3	3520	3480	1.1%	3500W	3400W	2.9%
A4	3500	3400	2.9%	3460W	3340W	3.5%
							B1	3300W	3000W	9%	3225W	2850 W	11.5%

从表1中可以看出，实施例1-4制得的电加热器A1-A4相较于对比例B1,具有较好的粘结强度和散热效果，经过振动测试和盐雾测试，均为合格，能够保证汽车在颠簸路况下长时间使用电加热器以及在高温高湿的情况下长时间使用电加热器，而不影响整个电加热器的功率，安全可靠、使用寿命长。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种电加热器，包括：框架，所述框架内并排放置有数个散热条和数个发热元件，所述数个散热条与数个发热元件间隔设置，其特征在于，所述数个发热元件包括铝方通及安装于铝方通内的PTC热敏电阻，所述铝方通用于与散热条相连接的表面形成有第一喷砂面，所述铝方通的第一喷砂面与相邻的散热条之间设有导热硅胶，所述铝方通与所述散热条通过所述导热硅胶相粘结。

2.如权利要求1所述的电加热器，其特征在于：所述散热条用于与铝方通相连接的表面形成有第二喷砂面，所述铝方通的第一喷砂面与相邻的散热条的第二喷砂面之间设有导热硅胶。

3.如权利要求1所述的电加热器，其特征在于：所述铝方通的第一喷砂面的表面粗糙度Ra为4-5微米，Rz为17-23微米。

4.如权利要求1所述的电加热器，其特征在于：所述散热条包括两连接片及设于两连接片之间的散热片，所述散热片为呈波纹状的铝片，在所述连接片与铝方通相连接的表面形成有第二喷砂面。

5.如权利要求1所述的电加热器，其特征在于：相邻的两个发热元件之间设有至少一条散热条，并且最外侧的发热元件与框架之间设有至少二条散热条。

6.一种电加热器的制作方法，其特征在于：包括下述步骤：

7.如权利要求6所述的制作方法，其特征在于：步骤2还包括采用喷砂工艺对散热条用于与铝方通相连接的表面进行喷砂处理形成第二喷砂面，步骤3在所述铝方通的第一喷砂面与相邻的散热条的第二喷砂面之间设置导热硅胶。

8.如权利要求6或7所述的制作方法，其特征在于：喷砂处理形成的喷砂面的表面粗糙度Ra为4-5微米，Rz为17-23微米。

9.如权利要求6或7所述的制作方法，其特征在于：所述喷砂工艺采用压缩空气为动力将喷料高速喷射到待处理的表面，所述压缩空气的气压为2-7Kg/m²，所述喷料采用石英砂，所述石英砂的粒径为30-50微米，纯度高于99%，石英砂的流量为0.8-1.2m³/min。

10.一种汽车，其特征在于，所述汽车中安装有电加热器，所述电加热器为如权利要求1-5任意一项所述的电加热器。