CN104044433A - 一种用于燃料电池汽车的独立采暖系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于燃料电池汽车的独立采暖系统，包括暖通空调、与暖通空调出口连通的蓄水壶、与该蓄水壶连通的循环水泵，其特征是：一水暖式PTC加热器的进水口与所述循环水泵连通，该水暖式PTC加热器的出水口与所述暖通空调的进口连通，在所述暖通空调的出口与蓄水壶连通的管路上设有水温传感器；还包括一控制器，该控制器与所述水暖式PTC加热器、水温传感器和循环水泵电连接；所述水暖式PTC加热器、暖通空调、循环水泵和控制器与车载电源连接。本发明通过加热循环水的方式为暖通空调供热，为乘员舱供暖，热交换效率高，暖通空调自身结构无需任何调整，除霜、除雾功能也能得到保证。

Description

一种用于燃料电池汽车的独立采暖系统

技术领域

本发明涉及的是一种用于燃料电池汽车的独立采暖系统。

背景技术

    相对于传统燃油发动机驱动的车辆，氢燃料电池汽车无法利用发动机冷却水的热量为乘员舱供暖。部分同类车型在暖通空调的风道中直接内置热敏电阻，通过加热空气提供热风。如CN 201633497 U公开的“一种电动汽车空调采暖装置”，其包括鼓风机、蒸发器和暖风机，在暖风机壳体内安装有电加热装置，电加热装置的电源线穿过暖风机壳体与整车电源线相接，由整车电源提供加热电源，加热装置的控制线为低压线，与车内的空调控制器相连接，由空调控制器进行控制。所述暖风机的电加热装置是电加热芯体安装在加热装置外壳中组成，在电加热芯体的控制线路上安装有温控器和熔断开关。在电动汽车上通过设置本装置，可以弥补由电动汽车冷却系统的冷却水提供热量存在的不足，能够有效满足车室内的采暖要求，保证电动车乘坐的舒适性。但该方案有一定的不足，热交换效率较低，造成热风强度不足，除霜、除雾功能有一定的影响。因此，需要开发一种外置的独立采暖系统。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于燃料电池汽车的独立采暖系统，其通过加热循环水的方式为暖通空调供热，，为乘员舱供暖，热交换效率高，暖通空调自身结构无需任何调整，除霜、除雾功能也能得到保证。

本发明所述的一种用于燃料电池汽车的独立采暖系统，包括暖通空调、与暖通空调出口连通的蓄水壶、与该蓄水壶连通的循环水泵，其特征是：一水暖式PTC加热器的进水口与所述循环水泵连通，该水暖式PTC加热器的出水口与所述暖通空调的进口连通，在所述暖通空调的出口与蓄水壶连通的管路上设有水温传感器；还包括一控制器，该控制器与所述水暖式PTC加热器、水温传感器和循环水泵电连接；所述水暖式PTC加热器、暖通空调、循环水泵和控制器与车载电源连接。

进一步，所述水暖式PTC加热器包括底座、连接在该底座上的上盖，在所述底座与上盖从下至上依次设有水套、PTC加热芯体；所述进水口设在底座的一端，所述出水口设在底座的另一端。

   进一步，所述PTC加热芯体由导热基板、设在该导热基板上面的多组热敏电阻和设在该导热基板下面边缘的密封圈构成。

进一步，所述水套内设有多条竖直的细纹管路。

    所述水暖式PTC加热器（PTC是Positive Temperature Coefficient 的缩写，意思是正的温度系数， 泛指正温度系数很大的半导体材料或元器件），为高电压水暖式PTC加热器，最大功率可以达到5.5KW，额定电压380V，布置在车身前舱，通过PTC加热芯体加热防冻液。该水暖式PTC加热器具有高压断路、短路、电流、温度等自保护功能。

    所述循环水泵为电动离心泵，为整个系统回路提供流动动力，水泵流量设计为7.5L/m（每分钟多少升），压力为7kpa，额定电压为12V。

    所述水温传感器，可以检测暖通空调【暖通空调的主要功能包括：采暖、通风和空气调节这三个方面，缩写HVAC(Heating,Ventilating and Air Conditioning)】，取这三个功能的综合简称，即为暖通空调）出水口防冻液的水温。

    所述控制器，可以根据电池电量、出水口温度、乘员舱温度、环境温度等参数控制水暖式PTC加热器功率。

    本发明的有益效果是，由于采用水暖式PTC加热器构成独立的采暖系统，利用PTC加热芯体对防冻液进行加热，利用循环水泵将防冻液送入暖通空调，对乘员舱进行加热，从而实现了除霜、除雾，采暖功能。该系统结构简单、安全可靠，满足了低温工况下燃料电池汽车的采暖需求，可以推广应用到纯电动汽车、插电式混合动力车等新能源汽车。

附图说明

图1 为本发明的结构示意图；

    图2 为水暖式PTC加热芯结构示意图；

    图3为PTC加热芯体结构示意图；

图4 为图3的后视图；

图5为水套的结构示意图；

图6为图5的A－A断面图；

图7为控制器与水暖式PTC加热器、水温传感器和循环水泵电连接示意图。

    图中：1－出水口，2－底座，3－水套，4－上盖，5－PTC加热芯体，6－进水口，7－导热基板，8－热敏电阻，9－密封圈，10－细纹管路；13－水暖式PTC加热器，14－暖通空调，15－水温传感器，16－蓄水壶，17－循环水泵，18－控制器。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步的描述。

参见图1至图7，所述的一种用于燃料电池汽车的独立采暖系统，包括暖通空调14、与暖通空调出口连通的蓄水壶16、与该蓄水壶连通的循环水泵17，其特征是：一水暖式PTC加热器13的进水口6与所述循环水泵17连通，该水暖式PTC加热器13的出水口1与所述暖通空调14的进口连通，在所述暖通空调14的出口与蓄水壶16连通的管路（橡胶水管）上设有水温传感器15；还包括一控制器18，该控制器与所述水暖式PTC加热器13、水温传感器15和循环水泵17电连接；所述水暖式PTC加热器13、暖通空调14、循环水泵17和控制器18与车载电源连接。

进一步，所述水暖式PTC加热器13包括底座2、连接在该底座上的上盖4，在所述底座与上盖从下至上依次设有水套3、PTC加热芯体5；所述进水口6设在底座2的一端，所述出水口1设在底座2的另一端。上盖4将PTC加热芯体5和水套3叠加压入底座2中形成密封腔体。防冻液从进水口6中进入PTC加热芯体,防冻液加热后从出水口1输送至暖通空调中。

    进一步，所述PTC加热芯体5由导热基板7、设在该导热基板上面的多组热敏电阻8和设在该导热基板下面边缘的密封圈9构成。在导热基板7上表面中共嵌入三组热敏电阻8，热敏电阻表面覆盖绝缘层，防止其直接与空气接触。三组热敏电阻通过导线并联，由控制器根据电池电量、水温、车内温度决定三组热敏电阻的工作功率，形成一个完整的带有温控功能的PTC加热芯体。

    进一步，所述水套3内设有多条竖直的细纹管路10。水套3由铝合金铸造，其外形与底座2的内腔相同，可直接套入底座2中，便于防冻液的流动和充分受热。

    在安装过程中，PTC加热芯体5在上盖4的压力下将水套3压入底座2的内腔中，PTC加热芯体5下表面与底座2上表面间设计了密封圈9，防止防冻液流入PTC热敏电阻中，造成电路系统的短路。

    所述水暖式PTC加热器13、循环水泵17、水温传感器15、蓄水壶16、暖通空调14之间均通过橡胶水管连接。

当PTC加热芯体工作时，产生的热量通过导热基板7传递到水套3，将流经水套内的防冻液进行加热。所述循环水泵17将蓄水壶16中的防冻液泵入水暖式PTC加热器13，水暖式PTC加热器13利用热敏电阻的热量加热防冻液，被加热的防冻液通过管路输送至暖通空调14中，由鼓风机将热量输送至乘员舱，完成采暖功能。放热后的防冻液再通过管路回流至蓄水壶16中。控制器18根据水温传感器15测量的暖通出水口温度，控制水暖式PTC加热器的工作功率及循环水泵的流量，实时为乘员舱精确提供合适的采暖温度。

Claims (4)

1.一种用于燃料电池汽车的独立采暖系统，包括暖通空调（14）、与暖通空调出口连通的蓄水壶（16）、与该蓄水壶连通的循环水泵（17），其特征是：一水暖式PTC加热器（13）的进水口（6）与所述循环水泵（17）连通，该水暖式PTC加热器（13）的出水口（1）与所述暖通空调（14）的进口连通，在所述暖通空调（14）的出口与蓄水壶（16）连通的管路上设有水温传感器（15）；还包括一控制器（18），该控制器与所述水暖式PTC加热器（13）、水温传感器（15）和循环水泵（17）电连接；所述水暖式PTC加热器（13）、暖通空调（14）、循环水泵（17）和控制器（18）与车载电源连接。

2.根据权利要求1所述的一种用于燃料电池汽车的独立采暖系统，其特征是：所述水暖式PTC加热器（13）包括底座（2）、连接在该底座上的上盖（4），在所述底座与上盖从下至上依次设有水套（3）、PTC加热芯体（5）；所述进水口（6）设在底座（2）的一端，所述出水口（1）设在底座（2）的另一端。

3.根据权利要求1或2所述的一种用于燃料电池汽车的独立采暖系统，其特征是：所述PTC加热芯体（5）由导热基板（7）、设在该导热基板上面的多组热敏电阻（8）和设在该导热基板下面边缘的密封圈（9）构成。

4.根据权利要求2所述的一种用于燃料电池汽车的独立采暖系统，其特征是：所述水套（3）内设有多条竖直的细纹管路（10）。