CN103542525A - 一种隔热模块、电加热装置以及电动车 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种用于电加热装置的隔热模块，其特征在于，所述隔热模块包括导热胶块、设于导热胶块上方的隔热泡棉块，以及粘结于导热胶块和隔热泡棉块之间的隔热胶块。本发明还涉及采用这种隔热模块的电加热装置和电动车。本发明的电加热装置在所述数个PTC电热元件与电路板之间设置隔热模块，所述隔热模块能够使电加热装置的内部环境温度明显降低，长时间工作时环境温度约为60℃，低于电路板上电子元器件的正常工作温度（约为80℃），有效地保护电路板上的电子元器件，使得电加热装置的使用寿命长、性能稳定。

Description

一种隔热模块、电加热装置以及电动车

技术领域

本发明涉及加热装置领域，尤其涉及一种用于电动车的隔热模块以及电加热装置。

背景技术

传统燃油汽车的空调供暖系统通常以尾气余热或发动机冷却循环水的余热作为热源并引入热交换器，将送风机送来的空气与热交换器进行热交换，加热后的空气送入车内，达到供暖、除雾、除霜以及为其他需要热源的部件加热的目的。然而，随着纯电动车和混合动力车的应用，特别是对于纯电动车来说，其工作时没有足够的余热供汽车内部采暖，此外，冬天极冷的环境下，汽车启动前需要除霜以及除雾同样需要热源，因此需在电动压缩机制冷的基础上增加电辅助加热装置。

现有的电加热装置包括壳体、以及放置于所述壳体中的数个PTC电热元件，PTC（正温度系数）电热元件的特点是，其电阻率在某个一定的温度范围内时基部保持不变，而当温度达到PTC元件的居里温度附近时，其电阻率会在较窄的温度范围内迅速增大，接近绝缘体。目前PTC元件分为陶瓷PTC和聚合物PTC，通常使用陶瓷PTC作为加热元件，其具有自控温发热、安全无明火，不易燃烧，无安全隐患等特点，并且在环境温度提高后可自动降低发热功率，达到自动节能的效果，是一种较为理想的电加热材料。

CN100567843C公开了一种电热装置，所述电热装置具有壳体，其中电热装置的至少一个电热元件牢固地保持在该壳体中并通过分隔壁与保持在循环腔中的介质完全隔开，该分隔壁将壳体分成为加热室和循环腔。循环腔具有分别用于引入和排出介质的进口和出口。加热元件优选为PTC电热元件并通过夹紧力被保持在分隔壁形成的凹部中；参阅该公开文献的附图5-7，所述电热装置还包括安装于壳体上的绝缘板、第一印刷电路板和第二印刷电路板，所述绝缘板由电绝缘材料制成；所述第一印刷电路板用于将独立的电热元件组合成组，目的在于以组的方式控制电热元件；所述第二印刷电路板电连接外部的电源端子和信号端子，从而控制PTC电热元件工作。然而，这种电热装置存在下述问题：PTC电热元件和印刷电路板之间通过空气隔热，虽然空气的导热性很差，但是不能完全的阻止PTC电热元件的热量向上传递，造成电热装置内部的环境温度很高，甚至超过印刷电路板上的电子元器件的工作上限温度；尤其是当这种PTC电热装置用于电动车时，电动车需要的热量多，对应的PTC电热装置的功率就较大，当高功率PTC电热装置工作时，PTC电热元件产生的热量会向上下左右方向传递，其中，向左右以及下方向传递的热量可通过热传递被冷却液带走，但是热量向上传递不可避免，功率超过5000W时，向上传递的热量很大，温度很高，超过印刷电路板上电子元器件能够正常工作的温度，导致印刷电路板上的电子元器件损坏。

发明内容

本发明为了解决现有的电加热装置的PTC电热元件和印刷电路板之间通过空气隔热，不能完全的阻止PTC电热元件的热量向上传递，造成PTC电加热装置内部的环境温度很高，甚至超过印刷电路板上的电子元器件的工作上限温度的技术问题。

为达到上述目的，本发明提供一种用于电加热装置的隔热模块，所述隔热模块包括导热胶块、设于导热胶块上方的隔热泡棉块，以及粘结于导热胶块和隔热泡棉块之间的隔热胶块。

在所述的隔热模块，优选地，所述隔热模块的厚度为10mm±1 mm，其中，所述导热胶块的厚度为2mm±0.5 mm，导热系数为1.5W/（m·K）~3.0W/（m·K），耐受280℃~300℃的温度；所述隔热泡棉块的厚度为6mm±1 mm，导热系数为0.05 W/（m·K）~0.15W/（m·K），耐受200℃~300℃的温度；所述隔热胶块的厚度为2mm±0.5mm，导热系数为0.05 W/（m·K）~0.15W/（m·K），耐受200℃~300℃的温度。

在所述的隔热模块，优选地，所述导热胶块由硅橡胶或者环氧树脂材料制成；所述隔热泡棉块由聚氨酯发泡材料或者硅橡胶发泡材料制成；所述隔热胶块由硅凝胶制成。

本发明进一步提供一种电加热装置，包括壳体、数个PTC电热元件、以及电路板，所述壳体形成有数个导热槽、用于容纳介质并供介质流通的循环腔、以及与循环腔连通的用于将介质供给到所述循环腔内的进口以及用于将介质引导到所述循环腔外的出口，所述循环腔相对于所述导热槽密封设置，所述数个PTC电热元件安装于所述导热槽中，所述电路板安装于所述壳体的上方并与所述数个PTC电热元件电连接，所述电路板上设有用于控制电加热装置工作的电子元器件；其中，所述电加热装置还包括隔热模块，所述隔热模块安装于所述壳体上，并且位于所述数个PTC电热元件与电路板之间，所述隔热模块包括导热胶块、设于导热胶块上方的隔热泡棉块，以及粘结于导热胶块和隔热泡棉块之间的隔热胶块。

在所述的电加热装置中，优选地，所述隔热模块的厚度为10mm±1 mm，其中，所述导热胶块的厚度为2mm±0.5 mm，导热系数为1.5W/（m·K）~3.0W/（m·K），耐受280℃~300℃的温度；所述隔热泡棉块的厚度为6mm±1 mm，导热系数为0.05 W/（m·K）~0.15W/（m·K），耐受200℃~300℃的温度；所述隔热胶块的厚度为2mm±0.5mm，导热系数为0.05 W/（m·K）~0.15W/（m·K），耐受200℃~300℃的温度。

在所述的电加热装置中，优选地，所述导热胶块由硅橡胶或者环氧树脂材料制成；所述隔热泡棉块由聚氨酯发泡材料或者硅橡胶发泡材料制成；所述隔热胶块由硅凝胶制成。

在所述的电加热装置中，优选地，所述电加热装置还包括上盖，所述上盖与所述隔热胶块之间形成有控制舱，所述电路板位于所述控制舱中；所述电路板包括控制板，所述电子元器件安装于所述控制板上。

在所述的电加热装置中，优选地，所述壳体包括第一壳体、安装于第一壳体上的第二壳体，所述第二壳体上设置所述数个导热槽，所述数个导热槽伸入到所述第一壳体中，所述数个导热槽与第一壳体之间形成循环腔，所述进口和出口设于第一壳体上。

在所述的电加热装置中，优选地，所述第二壳体包括连接壁和分隔壁，所述分隔壁分隔形成所述数个导热槽，所述数个导热槽的开口端与所述连接壁相连接；所述循环腔包括数个循环单元，所述数个循环单元形成于分隔壁与第一壳体之间；所述第一壳体包括第一侧壁和第二侧壁，所述数个导热槽分别与所述第一侧壁或第二侧壁之间形成有通道，所述数个循环单元通过所述通道相连通。

在所述的电加热装置中，优选地，所述第一壳体和第二壳体的连接处设有密封圈。

在所述的电加热装置中，优选地，所述PTC电热元件包括PTC加热组件，设于PTC加热组件两侧的第一、第二电极组件，以及设于第一、第二电极组件外侧的绝缘层；所述第一、第二电极组件包括固定电极，所述固定电极的上端部延伸有引出端子，所述引出端子与所述电路板电连接。

在所述的电加热装置中，优选地，所述第一电极组件和/或第二电极组件的固定电极为梯形电极，所述梯形电极朝向PTC加热组件的内侧面为竖直面，朝向绝缘层的外侧面为斜面。

在所述的电加热装置中，优选地，所述第一、第二电极组件还包括接触电极，所述接触电极与PTC加热组件相接触，所述固定电极位于接触电极和绝缘层之间。

本发明进一步提供了一种电动车，包括空调供暖系统，所述空调供暖系统包括如上所述的电加热装置。

本发明的电加热装置在所述数个PTC电热元件与电路板之间设置隔热模块，所述隔热模块包括导热胶块、设于导热胶块上方的隔热泡棉块，以及粘结于导热胶块和隔热泡棉块之间的隔热胶块；其中，所述导热胶块能够将PTC电热元件向上传递的热量再传递到PTC电热元件上，然后热量通过冷却液带走；所述隔热泡棉块能够阻止PTC电热元件产生的热量向上传递；所述隔热胶块用于粘结导热胶块和隔热泡棉块，能够有效地固定隔热泡棉块，并且能够阻止通过导热胶块传递上来的热量进一步向上传递。通过在所述数个PTC电热元件与电路板之间设置隔热模块，能够使电加热装置的内部环境温度明显降低，长时间工作时环境温度约为60℃，低于电路板上电子元器件的正常工作温度（约为80℃），有效地保护电路板上的电子元器件，使得电加热装置的使用寿命长、性能稳定，能够更好地用于为电动车供暖、除霜、除雾以及为其他需要热源的部件加热。

附图说明

图1是本发明优选实施例的电加热装置的组合示意图。

图2是本发明优选实施例的电加热装置的部分分解示意图。

图3是本发明优选实施例的电加热装置的完全分解示意图。

图4是本发明优选实施例的壳体和PTC电热元件的剖视图。

图5是图4中所示的PTC电热元件的剖视图。

图6是图5所示的PTC电热元件安装于壳体的导热槽中的局部剖视图。

图7是本发明优选实施例的壳体的组合示意图。

图8是本发明优选实施例的壳体的分解示意图。

图9是图7所示的壳体的俯视图。

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，以下结合附图及实施例，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。

参阅图1-3，本发明提供一种用于电动车的电加热装置，包括壳体1、安装于壳体1中的数个PTC电热元件2、以及安装于壳体1上方的电路板3。参阅图4，与背景技术中的壳体相似地，所述壳体1包括：用于容纳PTC电热元件2的加热室11、用于容纳介质并供介质流动通过的循环腔12、与循环腔12连通的用于将介质供给到所述循环腔12内的进口13以及用于将介质（例如：冷却液）引导到所述循环腔12外的出口14；所述加热室11包括数个导热槽160，所述PTC电热元件2安装在所述导热槽160中，所述循环腔12相对于所述导热槽160密封设置；所述电路板3安装于壳体1上方并且与所述数个PTC电热元件2电连接，所述电路板3上设有用于控制电加热装置工作的电子元器件，例如：IGBT模块。

在优选实施例中，所述电加热装置还包括上盖5，所述上盖5内形成有控制舱，所述电路板3位于所述控制舱中；所述电路板3包括控制板，控制板用于安装电子元器件，所述电子元器件（例如：IGBT模块）安装于所述控制板上，所述电子元器件是电路控制的核心部件，温度越低就越安全；所述控制舱内还可以进一步设置支撑板，支撑板位于控制板和隔热模块之间，是用于支持控制板的支持部件，防止电路板在汽车行驶过程中颠簸，引起控制板的电子元器件脱落或者松动。本发明的电路板可采用现有技术中的电路板，其控制板、电子元器件及电路控制部分均可通过现有技术实现。

本发明的主要改进在于：所述电加热装置还包括隔热模块4，所述隔热模块4安装于所述壳体上，并且位于所述数个PTC电热元件2与电路板3之间，所述隔热模块4包括导热胶块41、设于导热胶块41上方的隔热泡棉块43，以及粘结于导热胶块41和隔热泡棉块43之间的隔热胶块42。本发明的电加热装置通过在所述数个PTC电热元件2与电路板3之间设置隔热模块4，所述隔热模块4包括导热胶块41、设于导热胶块41上方的隔热泡棉块43，以及粘结于导热胶块41和隔热泡棉块43之间的隔热胶块42；其中，所述导热胶块41能够将PTC电热元件2向上传递的热量再传递到PTC电热元件2上，然后热量通过冷却液带走；所述隔热泡棉块43能够阻止PTC电热元件2产生的热量向上传递；所述隔热胶块42用于粘结导热胶块41和隔热泡棉块43，能够有效地固定隔热泡棉块43，并且能够阻止通过导热胶块41传递上来的热量进一步向上传递。通过在所述数个PTC电热元件2与电路板3之间设置隔热模块4，能够使电加热装置的内部环境温度明显降低，长时间工作时环境温度约为60℃，低于电路板3上电子元器件的正常工作温度（约为80℃），有效地保护电路板。

具体来说，所述隔热模块4包括三层结构，厚度为10mm±1 mm。其中，第一层为导热胶块41，所述导热胶块41的厚度为2mm±0.5 mm，采用导热系数至少为1.5W/m.k、耐温280℃以上的导热胶制成，所述导热胶的导热系数优选为1.5W/（m·K）~3.0W/（m·K），耐受280℃~300℃的温度；例如：所述导热胶块41可以由高温硅橡胶或环氧树脂材料制成；所述导热胶块41能够将PTC电热元件2向上传递的热量再传递到PTC电热元件，然后热量通过壳体1的循环腔12内的冷却液带走；第三层为隔热泡棉块43，所述隔热泡棉块43厚度为6mm±1 mm，采用导热性能很差的绝热泡棉制成，优选采用导热系数最高为0.15W/m.k、耐温至少200℃的绝热泡棉制成，更优选绝热泡棉的导热系数为0.05 W/（m·K）~0.15W/（m·K），耐受200℃~300℃的温度；所述绝热泡棉可以由闭孔发泡材料，例如：聚氨酯发泡材料或者硅橡胶发泡材料等制成，用于阻止PTC电热元件的热量向上传递到电路板3。第二层设置于第一层和第三层之间，为隔热胶块42，所述隔热胶块42的厚度为2mm±0.5mm，采用导热性能很差、弹性较好的胶体材料制成，优选采用导热系数最高为0.15W/m.k、耐温至少200℃的胶体材料制成，更优选隔热胶块42的导热系数为0.05 W/（m·K）~0.15W/（m·K），耐受200℃~300℃的温度；例如：所述胶体可以为硅凝胶，所述隔热胶块42具有三种作用：一、用于粘结导热胶块41和隔热泡棉块43，以固定隔热泡棉；二、阻止通过第一层导热胶块41传上来的热量进一步向上传递到电路板3；三、具有一定的减震作用，由于电动车在较差路况下行驶时，振动比较强烈，该层隔热胶块42弹性较好，弹性变形量大，能够有效降低PTC电热元件以及隔热泡棉块43损坏的可能性。

可以理解的是，本发明的电加热装置与现有的电加热装置的主要区别在于通过设置隔热模块4，使本发明的电加热装置不同于现有技术中的电加热装置，能够使电加热装置的内部环境温度明显降低，长时间工作时环境温度约为60℃，低于电路板3上的电子元器件的正常工作温度（约为80℃），有效地保护电路板3上的电子元器件。而电加热装置的PTC电热元件2则可采用现有的PTC电热元件2。但是在本发明的优选实施例中，为了进一步提高PTC电热元件2传递给循环腔中的介质的热量，优选采用本发明的PTC电热元件2。

参阅图5-6，本发明优选实施例的PTC电热元件2，包括PTC加热组件20、设于PTC加热组件20两侧的第一、第二电极组件、以及设于第一、第二电极组件外侧的绝缘层23；PTC加热组件20包括至少一个PTC元件24，所述第一、第二电极组件包括接触电极21和固定电极22，所述接触电极21与PTC加热组件20相接触，所述固定电极22位于接触电极21和绝缘层23之间；所述第一电极组件和/或第二电极组件的固定电极22为梯形电极，在本实施例中，所述第一电极组件和第二电极组件的固定电极22均为梯形电极，所述梯形电极朝向PTC加热组件20的内侧面为竖直面，朝向绝缘层23的外侧面为斜面。本发明不采用单独的压力元件，而是将至少一个固定电极22制作成梯形电极，起到压力元件的作用，能够有效节约空间、减轻质量同时又起到固定作用；尤其是，PTC电热元件2产生的热量可直接通过导热槽160传递给循环腔中的介质，不经过压力元件，热量损失较小；并且使得热量较多的向下传递给循环腔中的介质，减少向上传递的热量。

在本发明的优选实施例中，所述导热槽160为两侧面均为斜面的梯形槽，将第一电极组件和第二电极组件的固定电极22制作成梯形电极，用于适应具有梯形横截面的导热槽160，具有这种结构的PTC电热元件2能够方便的嵌入导热槽160，嵌入导热槽160时所受到的导热槽160两侧的压力能够使PTC电热元件2与导热槽160形成良好的接触，并且，PTC电热元件2嵌入导热槽160越深，PTC电热元件2受到的垂直压力越大，越不容易被取出，无需压力元件，即可实现其固定作用。可以理解的是，所述导热槽160也可以是一侧面为竖直面，另一侧面为斜面的梯形槽，此时，根据导热槽160的形状，仅将第一电极组件或第二电极组件的固定电极22制作成梯形电极，同样能够使PTC电热元件2与导热槽160形成良好的接触。

如图3所示，所述固定电极22的作用在于连接电源同时起到压力元件的作用，通过将固定电极22制作成梯形电极，适应具有梯形横截面的导热槽160，无需压力元件，即可以将PTC电热元件2固定在导热槽160中并与导热槽160形成良好的接触。所述固定电极22由导电材料制成，优选采用硬度大的金属制成，例如：可以为铝、金、不锈钢、铝合金等。固定电极22的上端部延伸有用于连接电源的引出端子221，引出端子221可通过焊接或铆接方式固定在固定电极22上，用于与所述电路板3电连接，以通过电路板3控制PTC电热元件2工作。另外，为保证PTC加热组件20与固定电极22之间有更好的接触，固定电极22的侧面积大于或等于PTC加热组件20的侧面积。在本发明的其它实施例中，优选情况下固定电极22的面积大于PTC加热组件20的侧面积，并向上和/或向下延伸形成延伸部，在两个固定电极22的延伸部之间处填充导热灌封胶块25，所述导热灌封胶块25可采用有机硅灌封胶、聚氨酯灌封胶、环氧树脂灌封胶等制成，起到将两个固定电极22绝缘的作用，避免短路。

所述接触电极21采用具有较大压缩弹性形变的导电导热材料制成；在受到外界压力时会发生弹性压缩形变，可以补充PTC元件24的厚度公差，保证PTC元件24和第一、第二电极组件之间形成良好的接触。所述接触电极21采用具有较大压缩弹性形变的导电导热材料制成，可以是导电高分子聚合物，例如：导电橡胶。所述接触电极21还可以由弹性压缩变形量较大的金属及合金制成，例如：金属锡及其合金、铜及其合金等；还可以采用较为柔软的导电石墨片制成，简而言之，具有较大压缩弹性形变的导电导热材料均可用于制作接触电极21。在所述PTC加热组件20与固定电极22之间设置接触电极21，相对于刚性的PTC元件直接与固定电极22接触而言，可以降低接触电阻；并且不影响界面传热，使得PTC元件产生的热量能够充分地传导至固定电极22；并且保证PTC元件在高压系统中能够长时间安全地使用。总之，通过设置所述接触电极21，提升PTC元件与第一、第二电极组件之间的导电性能，降低接触电阻，使得PTC电热元件2在长时间、高电压工作环境下具有较佳的安全性、可靠性，可以理解的是，采用包括接触电极21的电极组件结构适合于在较高电压下使用，在低于400V（DC）的电压下，可以不设置接触电极而仅设置固定电极（梯形电极）。

如图2及图3所示，所述PTC电热元件2进一步包括设于固定电极22外侧的绝缘层23，绝缘层23的横截面成U型，包覆所述两个固定电极22的外侧面和底面，以电绝缘固定电极22与导热槽160。并且绝缘层23为绝缘导热膜，采用绝缘并且导热性好的材料制成，不至于损失传递的热量，例如：采用有机硅橡胶、丁腈橡胶、陶瓷绝缘材料等制成。

本发明优选实施例的电加热装置的PTC电热元件的电极组件的固定电极为梯形电极，所述导热槽为梯形槽，其两侧面为斜面，所述PTC电热元件安装在所述梯形槽中并与所述梯形槽相适配；使得所述PTC电热元件不需要借助固定件（压力元件）即可稳固地安装于导热槽中，PTC电热元件产生的热量均可直接通过导热槽传递到循环腔中的介质，热量损失较小，并且使得PTC电热元件产生的热量能够较好的向下传递到循环腔中的介质，减少向上传递的热量，使得采用这种PTC电热元件的电加热装置的热效率得到有效的提高，同时有效地保护电路板上的电子元器件。

本发明还提供了一种电加热装置，所述电加热装置包括壳体1、安装于壳体1中的数个PTC电热元件2、以及安装于壳体1上方的电路板3。所述壳体1包括：用于容纳PTC电热元件2的加热室11、用于容纳介质并供介质流动通过的循环腔12、与循环腔12连通的用于将介质供给到所述循环腔12内的进口13以及用于将介质引导到所述循环腔12外的出口14；所述加热室11包括数个导热槽160，所述PTC电热元件2安装在所述导热槽160中，所述循环腔12相对于所述导热槽160密封设置；所述电路板3安装于壳体1上方并且与所述数个PTC电热元件2电连接，所述电路板3上设有用于控制电加热装置工作的电子元器件。并且，所述电加热装置还包括如上所述的隔热模块4，所述隔热模块4安装于所述壳体1上，并且位于所述数个PTC电热元件2与电路板3之间，所述隔热模块4包括导热胶块41、设于导热胶块41上方的隔热泡棉块43，以及粘结于导热胶块41和隔热泡棉块43之间的隔热胶块42。所述隔热模块4能够有效地保护电路板3上的电子元器件，使得电加热装置的使用寿命长、性能稳定，能够更好地用于为电动车供暖、除霜、除雾以及为其他需要热源的部件加热。

在优选实施例中，本发明的电加热装置还包括上盖5，所述上盖5内形成有控制舱，所述电路板3位于所述控制舱中；所述电路板3包括控制板，所述电子元器件安装于所述控制板上；本发明的电路板可采用现有技术中的电路板，其控制板、电子元器件及电路控制部分均可通过现有技术实现。

本发明优选实施例的电加热装置的安装及使用过程，将隔热胶块42粘结于导热胶块41与隔热泡棉块43之间，得到隔热模块4；然后将数个PTC电热元件2依次通过夹具嵌入壳体1的导热槽160中，再将隔热模块4安装于壳体1的上方，再在隔热模块4上安装电路板3，其中，隔热模块4的导热胶块41靠近PTC电热元件2放置，隔热模块4的隔热泡棉块43靠近电路板3放置；然后再在电路板3的上方安装上盖5，将上盖5固定于壳体1上，完成电加热装置的安装。使用时，从壳体15的进口13处通入介质，并将PTC电热元件2接通电源，PTC电热元件2开始发热，热量向上、下、左、右方向传递，其中，向左、右以及下方向传递的热量通过流经壳体1的循环腔12内的介质（冷却液）带走，向上方向传递的热量由于隔热模块4的设置，通过隔热泡棉块43、隔热胶块42阻止通过第一层导热胶块41传上来的热量进一步向上传递到电路板3，使得其难以向上方向传递，并通过导热胶块41将PTC电热元件2向上传递的热量再传递到PTC电热元件2，然后热量再次通过壳体1的循环腔12内的冷却液带走，既能够有效地保护电路板3上的电子元器件，使得电加热装置的使用寿命长、性能稳定，又能够使介质（冷却液）带走更多的热量，减少热量损失，使得电加热装置的热效率得到提高。

另外，本发明的壳体可采用与现有电加热装置的壳体相似的壳体的结构。但是在本发明的优选实施例中，为了进一步提高电加热装置的热效率，本发明的另一主要改进在于壳体1的结构与背景技术中提及的电热装置的壳体的结构有所不同，使得介质在循环腔12中的流通路径不同于现有技术中的循环腔的流通路径，流通路径更长，能够有效地带走PTC电热元件2产生的热量。

进一步地，参阅图4、图7-9，所述壳体1包括第一壳体15、安装于第一壳体15上的第二壳体16。所述第一壳体15为顶面开口的中空长方体，采用绝缘材质制作而成，包括底板150以及围绕所述底板150设置的四个侧壁，并于第一壳体15内形成有容置腔155，所述四个侧壁垂直或者大致垂直于所述底板150设置，所述四个侧壁包括第一侧壁151、第二侧壁152、第三侧壁153以及第四侧壁154，其中，所述第一侧壁151与第二侧壁152为沿第一壳体15的长度方向相对设置的两个侧壁，第三侧壁153和第四侧壁154为沿第一壳体15的宽度方向相对设置的两个侧壁。所述第一壳体15上还设有用于将介质供给到壳体内的进口13、以及用于将介质引导到所述壳体外的出口14。

所述第二壳体16安装于第一壳体15上，第二壳体16包括大致呈平板状的连接壁161、由连接壁161向第一壳体15的容置腔155内凹设的分隔壁162，以及由分隔壁162分隔形成并连接于所述连接壁161上的数个导热槽160，所述导热槽160用于安装PTC电热元件2，如上所述，所述导热槽160为梯形槽，其至少一侧面为斜面，在本实施例中，其两侧面为斜面，所述PTC电热元件2安装在所述梯形槽160中并与所述梯形槽160相适配。导热槽160不仅起到将介质与PTC电热元件2隔离开的作用，同时也起到传导热量的作用，因此导热槽160由具有良好导热性能的材料制成，如金属，在本实施例中优选为铝或铝合金。所述导热槽160的开口端与所述连接壁161相连接，并且导热槽160伸入到所述第一壳体15的容置腔155中。如图4所示，所述数个导热槽160由分隔壁162分隔形成，所述数个导热槽160共同组成用于加热介质的加热室11。所述连接壁161、分隔壁162优选为一体成型，均采用良好导热性能的材料制成，以形成结构可靠、导热性能良好的导热槽160。

可以理解的是，所述分隔壁162将第一壳体15的容置腔155分隔为用于放置PTC电热元件2的加热室11以及用于容纳介质并供介质流动通过的循环腔12。参阅图4，在本发明中，所述循环腔12包括数个循环单元120，所述数个循环单元120形成于分隔壁162与第一壳体15之间，并位于连接壁161的下方。其中，最外侧的循环单元120形成于最外侧的导热槽160与第一壳体15之间；中间的循环单元120形成于相邻的两个导热槽160与第一壳体15之间。所述导热槽160相对于所述循环单元120为密封设置，以避免介质对PTC电热元件2造成损坏。

在本发明中，为了使所述数个循环单元120相连通，更重要的是，为了形成使较长的介质流通路径，本发明通过使数个导热槽160分别与第一壳体15的第一侧壁151或第二侧壁152之间形成有通道17（参阅图9，图9的标号标出的仅是通道17的位置，可以理解的是，通道17位于壳体内部），使得数个循环单元120通过所述通道17相连通并形成曲线路径的循环腔12，介质从进口13流入后在循环腔12以环流的方式流过循环腔12，流通路径比直线流通路径长，介质在上述循环腔12以曲线路径流过，并且介质围绕导热槽160在其周围流动，能够有效吸收导热槽160内PTC电热元件2产生的热量，吸收热量的时间长，吸热效率高。在优选的情况下，所述数个导热槽160包括数个第一导热槽1601和数个第二导热槽1602，所述数个第一导热槽1601和数个第二导热槽1602交替设置，其中，第一导热槽1601与第一侧壁151相连接，并与第二侧壁152之间形成有通道17，第二导热槽1602与第二侧壁152相连接，并与第一侧壁151之间形成有通道17；使得所述数个循环单元120通过所述通道17相连通并形成S型循环腔12。介质从进口13流入后以环流的方式流过S型循环腔12然后从出口14流出，S型循环腔12呈S形的流通路径是进口13和出口14之间最长的流通路径；因而，本实施例的电加热装置采用具有S型循环腔12的壳体，介质在上述循环腔12以环流的方式流过，流通路径长，并且介质围绕导热槽160在其周围流动，能够有效吸收导热槽160内PTC电热元件2产生的热量，吸收热量的时间长，吸热效率高，使得采用这种壳体的电加热装置的热效率得到有效的提高。

另外，参阅图8，在所述第一壳体15和第二壳体16的连接处设有密封圈17，以使进入第一壳体15的介质不会从第一壳体15和第二壳体16的连接处泄漏。

下面介绍本发明优选实施例的电加热装置的安装及使用过程，将PTC电热元件2通过夹具嵌入导热槽160中，然后再将第二壳体16安装到第一壳体15中，数个导热槽160插入到第一壳体15的容置腔155中，形成循环腔12，使用时，从第一壳体15的进口13处通入介质，并将PTC电热元件2接通电源，PTC电热元件2开始发热，热量通过导热槽160传递至介质，在循环腔12内得到加热后的介质从第一壳体16的出口14流出，将热量带走用于车内的供暖、除霜、除雾等。

由上可知，本发明优选实施例的电加热装置的壳体包括第一壳体、安装于第一壳体内的第二壳体，加热室包括由第二壳体的分隔壁分隔形成的数个导热槽，循环腔包括形成于分隔壁与第一壳体之间的数个循环单元；数个导热槽分别与第一壳体的第一侧壁或第二侧壁之间形成有通道，数个循环单元通过所述通道相连通形成曲线路径的循环腔（优选形成S型循环腔），介质在上述循环腔以环流的方式流过，流通路径较长，接触面积大，并且介质围绕导热槽在其周围流动，能够有效吸收导热槽内PTC电热元件产生的热量，吸收热量的时间长，吸热效率高，进一步提高电加热装置的热效率，同时还能够减少PTC电热元件产生的热量向上传递到电路板，有效地保护电路板上的电子元器件，使得电加热装置的使用寿命长、性能稳定。

本发明还提供一种电动车，包括空调供暖系统，所述空调供暖系统包括本发明所提供的电加热装置，及与电加热装置连接的热交换器，介质流经电加热装置进行热量采集，吸收热量后的介质进入热交换器，通过热交换器将热量释放进行车内供暖、除霜、除雾以及为电池预热等；所述热交换器和空调供暖系统的其它部件均可通过现有技术实现，在此不做赘述。

性能测试

一、功率测试

1、测试系统原理：高压电源提供给PTC电加热装置额定电压，显示实时电流值。额定电压下的PTC电加热装置产生热量，加热PTC电加热装置内部流通的介质（循环冷却液）；然后循环冷却液在通过热交换器（风机）时被风机产生的风带走热量，空气温度升高，冷却液温度降低。降低温度的冷却液又通过循环管道回到PTC电加热装置内部。各个流体（冷却液及被加热的空气）的温度通过数据采集系统采集；

2、测试参数：电压：400VDC；循环冷却液流量：10L/min；风量：450m³/h(实验室使用的风机型号对应电压值为12VDC) ；系统温度：23±5℃；

3、测试步骤：1）、安装PTC电加热装置实验样件于冷却液循环系统中；2）、开启数据采集系统，采集流体及环境实时温度；3）、开启风机电源，控制风机流量为450m3/h；4）、开启水泵电源，控制冷却液循环流量为10L/min；5）、待循环冷却液的温度稳定在室温（23±5℃）；6）、温度稳定后，开启PTC电加热装置高压电源，设定电压输入为400VDC；7）、读取高压电源实时电流值，记录突入电流值（电源开启10s左右电流达到的最大值，即突入电流值）；8）、当电流值5min内变化之小于0.05A时，记录稳定电流值，停止测试。通断测试时，PTC电加热装置的电压为600VDC，通过电源控制箱控制高压线路的开路和闭合，其它参数不变。

二、温度参数测试

温度参数测试配合功率检测以及老化测试同步进行，将J型温度传感器分别布置在控制舱内的控制板、控制板的上方2mm、PTC电热元件的电极引出端、以及用于固定控制板的支撑板等部件上，通过数据采集器，随时采集各部分的温度变化，测试结果见表2。

三、测试样品和测试结果

实施例1

根据本发明的优选实施例制作电加热装置样品A1，样品A1的结构如图1-9所示，其中，所述电加热装置样品A1的隔热模块4的导热胶块41采用导热系数为1.5W/m.k、耐温280℃的导热胶制成；隔热泡棉块43采用导热系数为0.15W/m.k、耐温200℃的隔热泡棉制成；隔热胶块42采用导热系数为0.15W/m.k、耐温200℃的硅凝胶制成。

对比例1

采用与实施例1相同的PTC电加热元件、壳体及电路板，区别仅在于未设置隔热模块，制作成对比例1的电加热装置样品B1。

对比例2

将现有技术中的埃贝赫加热器作为对比例2的电加热装置样品B2。

采用上述功率测试和温度参数测试的测试方法和测试条件对实施例1的电加热装置A1和对比例1、2的电加热装置样品B1、B2进行测试，测试结果见表1和表2。

表1

测试项目	实施例1	对比例1	对比例2
				最大电流Imax/A	16.8 A	17.9 A	19A
稳定电流I稳定/A	10.9 A	10.6 A	9.8A
				功率P/W	4360W	4240W	3920W

 表2 

加热器	IGBT温度	控制舱温度	支撑板温度	控制板温度	PTC电热元件的电极引出端温度
						实施例1	71.5℃	50.1℃	65.7℃	51.8℃	95.1℃
对比例1	77.8℃	60.1℃	67.3℃	62.9℃	101.6℃
						对比例2	74.7℃	60.8℃	70.8℃	82.9℃	115.6℃

 从表1的测试结果可以看出，实施例1的电加热装置样品A1相较于对比例1、2的电加热装置样品B1、B2具有更高的功率值，充分说明本发明的电加热装置具有更高的热功率。由表2的测试结果可以知道，同样的工作条件下，实施例1的电加热装置样品A1的各部分的温度均低于对比例1、2的电加热装置样品B1、B2，温度越低，电加热装置的安全系数越高，尤其是控制舱的环境温度尤为重要，环境温度越低，控制板上的电子元器件的温度就越低，电子元器件的寿命就越长。结合表1和表2的测试结果可以看出，本发明的电加热装置的内部环境温度明显降低，长时间工作时，环境温度约60℃，远远低于电路板3上的电子元器件的正常工作温度80℃，能够有效地保护电路板3上的电子元器件，使得电加热装置的使用寿命长、性能稳定，并且本发明优选实施例的电加热装置的功率得到有效提升，能够更好地用于为电动车供暖、除霜、除雾以及为其他需要热源的部件加热。

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 (14)

1.一种用于电加热装置的隔热模块，其特征在于，所述隔热模块包括导热胶块、设于导热胶块上方的隔热泡棉块，以及粘结于导热胶块和隔热泡棉块之间的隔热胶块。

2.如权利要求1所述的隔热模块，其特征在于，所述隔热模块的厚度为10mm±1 mm，其中，所述导热胶块的厚度为2mm±0.5 mm，导热系数为1.5W/（m·K）~3.0W/（m·K），耐受280℃~300℃的温度；所述隔热泡棉块的厚度为6mm±1 mm，导热系数为0.05 W/（m·K）~0.15W/（m·K），耐受200℃~300℃的温度；所述隔热胶块的厚度为2mm±0.5mm，导热系数为0.05 W/（m·K）~0.15W/（m·K），耐受200℃~300℃的温度。

3.如权利要求1或2所述的隔热模块，其特征在于，所述导热胶块由硅橡胶或者环氧树脂材料制成；所述隔热泡棉块由聚氨酯发泡材料或者硅橡胶发泡材料制成；所述隔热胶块由硅凝胶制成。

4.一种电加热装置，包括壳体、数个PTC电热元件、以及电路板，所述壳体形成有数个导热槽、用于容纳介质并供介质流通的循环腔、以及与循环腔连通的用于将介质供给到所述循环腔内的进口以及用于将介质引导到所述循环腔外的出口，所述循环腔相对于所述导热槽密封设置，所述数个PTC电热元件安装于所述导热槽中，所述电路板安装于所述壳体的上方并与所述数个PTC电热元件电连接，所述电路板上设有用于控制电加热装置工作的电子元器件；其特征在于，所述电加热装置还包括隔热模块，所述隔热模块安装于所述壳体上，并且位于所述数个PTC电热元件与电路板之间，所述隔热模块包括导热胶块、设于导热胶块上方的隔热泡棉块，以及粘结于导热胶块和隔热泡棉块之间的隔热胶块。

5.如权利要求4所述的电加热装置，其特征在于，所述隔热模块的厚度为10mm±1 mm，其中，所述导热胶块的厚度为2mm±0.5 mm，导热系数为1.5W/（m·K）~3.0W/（m·K），耐受280℃~300℃的温度；所述隔热泡棉块的厚度为6mm±1 mm，导热系数为0.05 W/（m·K）~0.15W/（m·K），耐受200℃~300℃的温度；所述隔热胶块的厚度为2mm±0.5mm，导热系数为0.05 W/（m·K）~0.15W/（m·K），耐受200℃~300℃的温度。

6.如权利要求4或5所述的电加热装置，其特征在于，所述导热胶块由硅橡胶或者环氧树脂材料制成；所述隔热泡棉块由聚氨酯发泡材料或者硅橡胶发泡材料制成；所述隔热胶块由硅凝胶制成。

7.如权利要求4所述的电加热装置，其特征在于，所述电加热装置还包括上盖，所述上盖与所述隔热胶块之间形成有控制舱，所述电路板位于所述控制舱中；所述电路板包括控制板，所述电子元器件安装于所述控制板上。

8.如权利要求4所述的电加热装置，其特征在于，所述壳体包括第一壳体、安装于第一壳体上的第二壳体，所述第二壳体上设置所述数个导热槽，所述数个导热槽伸入到所述第一壳体中，所述数个导热槽与第一壳体之间形成循环腔，所述进口和出口设于第一壳体上。

9.如权利要求8所述的电加热装置，其特征在于，所述第二壳体包括连接壁和分隔壁，所述分隔壁分隔形成所述数个导热槽，所述数个导热槽的开口端与所述连接壁相连接；所述循环腔包括数个循环单元，所述数个循环单元形成于分隔壁与第一壳体之间；所述第一壳体包括第一侧壁和第二侧壁，所述数个导热槽分别与所述第一侧壁或第二侧壁之间形成有通道，所述数个循环单元通过所述通道相连通。

10.如权利要求8所述的电加热装置，其特征在于，所述第一壳体和第二壳体的连接处设有密封圈。

11.如权利要求4所述的电加热装置，其特征在于，所述PTC电热元件包括PTC加热组件，设于PTC加热组件两侧的第一、第二电极组件，以及设于第一、第二电极组件外侧的绝缘层；所述第一、第二电极组件包括固定电极，所述固定电极的上端部延伸有引出端子，所述引出端子与所述电路板电连接。

12.如权利要求11所述的电加热装置，其特征在于，所述第一电极组件和/或第二电极组件的固定电极为梯形电极，所述梯形电极朝向PTC加热组件的内侧面为竖直面，朝向绝缘层的外侧面为斜面。

13.如权利要求11所述的电加热装置，其特征在于，所述第一、第二电极组件还包括接触电极，所述接触电极与PTC加热组件相接触，所述固定电极位于接触电极和绝缘层之间。

14.一种电动车，包括空调供暖系统，其特征在于，所述空调供暖系统包括如权利要求4-13任意一项所述的电加热装置。

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