CN107953745B - 一种车载电气加热装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提出了一种车载电气加热装置，包括加热芯组件、加热管壳体、加热水套、防护组件、压片法兰、固定件、第一连接件和第二连接件，其中加热芯组件通过压片法兰和固定件固定在加热管壳体内部，加热管壳体与防护组件通过第一连接件密封连接，加热管壳体插入加热水套内并与加热水套通过第二连接件密封连接，在工作过程中加热芯组件发热，热量通过自身的辐射以及加热芯体组件与加热管壳体内壁之间的空气对流，将热量传导至加热管壳体，再由加热管壳体对流经其表面的防冻液加热。本发明加热管壳体表面设置有用于提高整体支撑刚度的支撑环，且电气接口采用密封一体式连接方法。因此具有结构简单、密封可靠且耐振动与冲击的优点。
Description
技术领域
本发明涉及新能源汽车领域，尤其涉及一种车载电气加热装置。
背景技术
目前新能源汽车领域飞速发展，为保证车辆在使用周期内符合国家法律法规规定的节能、环保性能与指标，整车对车上使用的采暖、预加热设备等提出了全电气化或电气化替代的要求。作为对比，传统燃油车可使用发动机余热或燃油加热系统解决车上设备的预加热与采暖，随之带来了排放与能耗的问题。目前在部分新能源汽车中，存在冬季使用燃油加热器提供车上采暖的现象，随着法规的收紧，上述应用将被禁止。
新能源汽车车载电气加热装置，主要用于车用环境下的加热对象或流体介质的加热。出于电气安全、液体泄漏以及车载使用方面的考虑，要求加热装置满足以下五条要求：(1)大功率快速制热需求，(2)加热装置体对流体的密封性，(3)高压电气加热装置的电气接口对外界环境绝缘且保持电气密封，(4)具有能够应对车载振动、冲击等情况的结构强度与可靠性，(5)满足车载电气高压系统的电压波动。
目前部分新能源汽车采用燃油加热器解决采暖、预加热问题，但此方法直接引入了温室气体、尾气的排放，与新能源汽车节能环保的理念相悖。另有部分新能源汽车采用PTC加热装置，主要用于暖风、动力电池低温冷启动、燃料电池系统低温冷启动，该装置适用于小功率的加热或动力电池在零下20℃以上、燃料电池在零下10℃以上的快速冷启动需求，若有更高更迅速的功率输出需求，PTC加热装置的成本与尺寸均受限制。这两种方法均存在一定的弊端，不能够同时满足对新能源汽车车载电气加热装置的上述五项要求。
因此，本申请提出一种新型车载电气加热装置，该装置结构简单、密封可靠且可以实现反复拆装，便于生产及后期维护。同时该装置针对车载应用特点增加了耐振动与冲击的结构，增加了结构强度与可靠性。还可以根据使用需求变更输出功率与使用电压，能够同时满足对新能源汽车车载电气加热装置的五项要求。
发明内容
本申请提供一种车载电气加热装置，解决了现有技术产生温室气体、不能满足高功率输出需求、结构复杂密封性差等问题，可以根据使用需求变更输出功率和使用电压，同时还增加了耐震动与冲击的结构。本申请目的通过以下技术方案实现：
本申请的一个实施方式提供了一种车载电气加热装置，包括加热芯组件、加热管壳体、加热水套、防护组件、压片法兰、固定件、第一连接件和第二连接件，其中加热芯组件通过压片法兰和固定件固定在加热管壳体内，加热管壳体与防护组件通过第一连接件密封连接，加热管壳体与加热水套通过第二连接件密封连接，在工作过程中加热芯组件发热，热量通过自身的辐射以及加热芯体组件与加热管壳体内壁之间的空气对流，将热量传导至加热管壳体，再由加热管壳体对流经其表面的防冻液加热。
本申请的一个实施方式提供了一种车载电气加热装置，包括加热芯组件、加热管壳体、加热水套、防护组件、压片法兰、固定件、第一连接件和第二连接件，其中加热芯组件通过压片法兰和固定件固定在加热管壳体内，加热管壳体与防护组件通过第一连接件密封连接，加热管壳体插入加热水套内并与加热水套通过第二连接件密封连接，在工作过程中加热芯组件发热，热量通过自身的辐射以及加热芯体组件与加热管壳体内壁之间的空气对流，将热量传导至加热管壳体，再由加热管壳体对流经其表面的防冻液加热。
根据本申请的上述一个实施方式提供的车载电气加热装置，其中：所述加热芯组件包括头部、芯体和拉杆，芯体内部设有孔，头部的直径大于芯体的直径且设置有第一接线柱、第二接线柱、第一安装孔和第二安装孔，头部连接在芯体上，拉杆穿过头部的第一安装孔安装在芯体内。
根据本申请的上述一个实施方式提供的车载电气加热装置，其中：所述加热管壳体呈筒状且一侧开口，开口端设置有间隔排列的第一卡盘法兰接口和第二卡盘法兰接口，加热管壳体表面的中部和与开口端相对的一端分别设有第一支撑环和第二支撑环。
根据本申请的上述一个实施方式提供的车载电气加热装置，其中：加热芯组件插入加热管壳体内部，固定件穿过压片法兰和加热芯组件头部的第二安装孔，将加热芯组件的头部固定在第一卡盘法兰接口上，进而将加热芯组件固定在加热管壳体的内部。
根据本申请的上述一个实施方式提供的车载电气加热装置，其中：所述第一连接件包括第一环卡和第一卡盘密封垫，所述第二连接件包括第二环卡和第二卡盘密封垫。
根据本申请的上述一个实施方式提供的车载电气加热装置，其中：所述防护组件包括防水PG接头和电缆护套，防水PG接头的一侧设置有第三卡盘法兰接口，另一侧外部设置有环绕防水PG接头的电缆护套。
根据本申请的上述一个实施方式提供的车载电气加热装置，其中：所述加热芯组件的第一接线柱、第二接线柱以及拉杆伸出加热芯组件头部的部分放置在防水PG接头的内部，第一环卡将所述加热管壳体上的第一卡盘法兰接口和所述防水PG接头的第三卡盘法兰接口连接在一起，第一卡盘密封垫设置在第一卡盘法兰接口和第三卡盘法兰接口之间，达到密封连接的效果。
根据本申请的上述一个实施方式提供的车载电气加热装置，其中：所述加热水套为内部设有内孔的柱体，一端设有第四卡盘法兰接口，另一端设有出水口，侧面设有进水口。
根据本申请的上述一个实施方式提供的车载电气加热装置，其中：所述加热管壳体插入加热水套的内孔，第二环卡将所述加热管壳体的第二卡盘法兰接口和所述加热水套的第四卡盘法兰接口连接在一起，第二卡盘密封垫设置在第二卡盘法兰接口和第四卡盘法兰接口之间，达到密封连接的效果。
根据本申请的上述一个实施方式提供的车载电气加热装置，其中：所述第一支撑环和第二支撑环与加热水套内孔尺寸配合，与第二卡盘法兰接口一起对加热水套起到支撑作用，在加热水套和加热内胆组件中间形成一个用于加热防冻液等流体的腔体。
根据本申请的上述一个实施方式提供的车载电气加热装置，其中：所述第一支撑环和第二支撑环为齿轮状缺口结构，保证了流体的通过性与流量需求。
根据本申请的上述一个实施方式提供的车载电气加热装置，其中：所述加热芯组件的芯体采用陶瓷加热芯体。
根据本申请的上述一个实施方式提供的车载电气加热装置，其中：在工作状态下，防冻液等液体通过加热水套的进水口进入加热水套和加热管壳体之间的腔体，加热芯体组件发热，热量通过自身的辐射以及加热芯体组件与加热管壳体内壁之间的空气对流，将热量传导至加热管壳体，再由加热管壳体对流经其表面的防冻液加热，随后加热后的防冻液由加热水套的出水口流出。
本申请上述实施方式提供的车载电气加热装置结构简单、密封可靠、便于拆装且耐振动冲击，同时可以根据需求变更输出功率与使用电压，满足了目前新能源汽车对车载电气加热装置的需求。
本申请提供的一种车载电气加热装置的具体结构由以下实施例及其附图详细给出。
附图说明
图1为根据本申请一个实施方式的一种车载电气加热装置的爆炸图。
图2为根据本申请一个实施方式的一种车载电气加热装置结构剖面图。
图3为根据本申请一个实施方式的一种车载电气加热装置结构剖面图的局部放大图。
图4为根据本申请一个实施方式的一种车载电气加热装置的安装图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明具体实施例及相应的附图对本申请技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。以下结合附图，详细说明本申请各实施例提供的技术方案。
图1为根据本申请一个实施方式的一种车载电气加热装置的爆炸图，如图1所示所述车载电气加热装置包括加热芯组件4、加热管壳体3、加热水套1、防护组件8、压片法兰5、固定件6、第一连接件7和第二连接件2。其中加热芯组件4通过压片法兰5和固定件6固定在加热管壳体3内，加热管壳体3与防护组件8通过第一连接件7密封连接，加热管壳体3与加热水套1通过第二连接件2密封连接，在工作过程中加热芯组件4发热，热量通过自身的辐射以及加热芯体组件4与加热管壳体3内壁之间的空气对流，将热量传导至加热管壳体3，再由加热管壳体3对流经其表面的防冻液加热。防护组件8包括防水PG接头8a和设置在其外部的电缆护套8b，防水PG接头8a的一侧设置有第四卡盘法兰接口8c。
具体而言，所述加热芯组件4包括拉杆4a、头部4d和芯体4e，芯体4e内部设有孔(未示出)，头部4d连接在芯体4e上，头部4d的直径大于芯体4e的直径且右侧设置有第一接线柱4b、第二接线柱4c第一安装孔4g和第二安装孔4f，拉杆4a穿过头部4d的第一安装孔4g安装在芯体4e内部的孔内，起到固定的作用。加热管壳体3呈一端开口的筒状，开口端设置有第一卡盘法兰接口3d和第二卡盘法兰接口3c，表面的中部以及与开口端相对的另一端设置有齿轮缺口型结构的第一支撑环3a和第二支撑环3b。加热水套1为内部设有内孔1d的柱体，加热水套1的一端设有第四卡盘法兰接口1c，另一端设有出水口1b，侧面设有进水口1a。防护组件8包括防水PG接头8a和设置在电缆护套8b，防水PG接头8a的一侧设置有第三卡盘法兰接口8c，另一侧设置有环绕防水PG接头的环状电缆护套8b，防止其与金属外壳搭接。第一连接组件7包括第一环卡7a和第一卡盘密封垫7b。第二连接件2包括第二环卡2a和第二卡盘密封垫2b。加热芯组件4的芯体4e插入加热管壳体3内部，固定件6穿过压片法兰5和加热芯组件4头部的第二安装孔4f，将加热芯组件4的头部4d固定在第三卡盘法兰接口3d上，进而将加热芯组件4固定在加热管壳体3的内部。加热芯组件4头部4d右端设置的第一接线柱4b、第二接线柱4c和穿过头部4d的拉杆4a放置在防水PG接头8a的内部，第一环卡7a将第一卡盘法兰接口3d和第三卡盘法兰接口8c连接在一起，第一卡盘密封垫7b设置在第一卡盘法兰接口3d和第三卡盘法兰接口8c之间，达到密封连接的效果。加热管壳体3插入加热水套1的内孔1d内，第二环卡2a将第四卡盘法兰接口1c和第二卡盘法兰接口3c连接在一起，第二卡盘密封垫2b设置在第二卡盘法兰接口3c和第四卡盘法兰接口1c之间，达到密封连接的效果。其中加热管壳体3表面设置的第一支撑环3a和第二支撑环3b与加热水套1内孔1d尺寸配合，与第二卡盘法兰接口3c一起对加热水套1起到支撑作用，在加热水套1和加热管壳体3中间形成一个用于加热防冻液等流体的腔体。
在工作状态下，防冻液等液体通过加热水套1的进水口1a进入加热水套1和加热管壳体3之间的腔体，加热管壳体3的第一支撑环3a和第二支撑环3b为齿轮缺口结构，在此过程中保证了液体顺利流动，不发生限流和节流的情况。加热芯体组件4发热，热量通过自身的辐射以及加热芯体组件4与加热管壳体3内壁之间的空气对流，将热量传导至加热管壳体3，再由加热管壳体3对流经其表面的防冻液加热。随后加热后的防冻液由加热水套1的出水口1b流出，进入新能源汽车循环管路的其他结构，进而对其他结构进行加热。
在本申请的一个实施方式中，加热芯组件4采用陶瓷加热芯体，能够应对300VDC到700VDC的电气直流高压，实现从几千瓦到几十千瓦的不同功率输出。
本申请上述实施方式提供了一种加热管壳体3与加热芯组件4利用压盘法兰5与固定件6连接的连接方式，此连接方式结构简单、稳定且便于反复拆装，利于检测与维修。同时本申请上述实施方式提供的第一支撑环3a、第二支撑环3b和第二卡盘法兰接口3c三点支撑结构避免了由于第二卡盘法兰接口3c单点支撑造成的悬臂简支梁结构，提高了整体的连接及支撑刚度，使所述车载电气加热装置满足车载要求的振动与冲击需求。
图2为根据本申请一个实施方式的一种车载电气加热装置结构剖面图，图3为根据本申请一个实施方式的一种车载电气加热装置结构剖面图的局部放大图。如图2及图3所示，本申请一个实施方式的一种车载电气加热装置包括加热芯组件4、加热管壳体3、和加热水套1三层结构，其中热芯组件4通过压片法兰5和固定件6与加热管壳体3连接，第一连接组件7将加热管壳体3和防护组件8密封连接，第二连接组件2将加热内胆组件B与加热水套1密封连接。
本申请上述实施方式中加热芯组件4与加热管壳体3的连接方式简单可靠，便于拆装。防护组件8和加热管壳体3以及加热水套1和加热管壳体采用的密封连接方式为“卡盘法兰式”连接，对循环水路接口和电气接口都实现了单点装夹，单点密封，解决了内部循环水路与对外电气高压接口的密封与绝缘防护。
图4为根据本申请一个实施方式的一种车载电气加热装置的安装图，如图4所示，所述车载电气加热装置通过对应管径的第一绝缘管夹9a和第二绝缘管夹9b与外部车体结构连接，该安装方式简单且稳固。
综上所述，本申请上述实施方式提供的车载电气加热装置结构简单、密封可靠、便于拆装且耐振动冲击，同时可以根据需求变更输出功率与使用电压，满足了目前新能源汽车对车载电气加热装置的需求。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明,任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的方法及技术内容作出些许的更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。
Claims (4)
1.一种车载电气加热装置，其特征在于，包括加热芯组件、加热管壳体、加热水套、防护组件、压片法兰、固定件、第一连接件和第二连接件，其中加热芯组件通过压片法兰和固定件固定在加热管壳体内，加热管壳体与防护组件通过第一连接件密封连接，加热管壳体插入加热水套内并与加热水套通过第二连接件密封连接，在工作过程中加热芯组件发热，热量通过自身的辐射以及加热芯体组件与加热管壳体内壁之间的空气对流，将热量传导至加热管壳体，再由加热管壳体对流经其表面的防冻液加热，在工作状态下，防冻液通过加热水套的进水口进入加热水套和加热管壳体之间的腔体，加热芯体组件发热，热量通过自身的辐射以及加热芯体组件与加热管壳体内壁之间的空气对流，将热量传导至加热管壳体，再由加热管壳体对流经其表面的防冻液加热，随后加热后的防冻液由加热水套的出水口流出；
所述加热芯组件包括头部、芯体和拉杆，芯体内部设有孔，头部的直径大于芯体的直径且设置有第一接线柱、第二接线柱、第一安装孔和第二安装孔，头部连接在芯体上，拉杆穿过头部的第一安装孔安装在芯体内；所述加热管壳体呈筒状且一侧开口，开口端设置有间隔排列的第一卡盘法兰接口和第二卡盘法兰接口，加热管壳体表面的中部和与开口端相对的一端分别设有第一支撑环和第二支撑环；
加热芯组件插入加热管壳体内部，固定件穿过压片法兰和加热芯组件头部的第二安装孔，将加热芯组件的头部固定在第一卡盘法兰接口上，进而将加热芯组件固定在加热管壳体的内部；所述第一连接件包括第一环卡和第一卡盘密封垫，所述第二连接件包括第二环卡和第二卡盘密封垫；
所述防护组件包括防水PG接头和电缆护套，防水PG接头的一侧设置有第三卡盘法兰接口，另一侧外部设置有环绕防水PG接头的电缆护套；所述加热芯组件的第一接线柱、第二接线柱以及拉杆伸出加热芯组件头部的部分放置在防水PG接头的内部，第一环卡将所述加热管壳体上的第一卡盘法兰接口和所述防水PG接头的第三卡盘法兰接口连接在一起，第一卡盘密封垫设置在第一卡盘法兰接口和第三卡盘法兰接口之间，达到密封连接的效果；
所述加热水套为内部设有内孔的柱体，一端设有第四卡盘法兰接口，另一端设有出水口，侧面设有进水口；所述加热管壳体插入加热水套的内孔，第二环卡将所述加热管壳体的第二卡盘法兰接口和所述加热水套的第四卡盘法兰接口连接在一起，第二卡盘密封垫设置在第二卡盘法兰接口和第四卡盘法兰接口之间，达到密封连接的效果。
2.根据权利要求1所述的车载电气加热装置，其特征在于，所述第一支撑环和第二支撑环与加热水套内孔尺寸配合，与第二卡盘法兰接口一起对加热水套起到支撑作用，在加热水套和加热管壳体中间形成一个用于加热防冻液的腔体。
3.根据权利要求2所述的车载电气加热装置，其特征在于，所述第一支撑环和第二支撑环为齿轮状缺口结构，保证了流体的通过性与流量需求。
4.根据权利要求1所述的车载电气加热装置，其特征在于，所述加热芯组件的芯体采用陶瓷加热芯体。
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