CN110758061B - Ptc加热器 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种PTC加热器，该PTC加热器包括：PTC加热器部件，被形成为使得设置在空调壳体内部的加热器杆和散热翅片彼此交替地排列；框架，沿PTC加热器部件的周围形成，以支撑PTC加热器部件；多个IGBT元件，设置在框架上并选择性地将电池电流施加到各加热器杆，以调节加热器杆的发热量；控制模块，设置在框架上并控制多个IGBT元件，以根据目标温度值调节加热器杆的发热量；以及散热片，设置在框架上，与多个IGBT元件连接以进行热交换，并且被形成为在水平方向上穿过PTC加热器部件，以通过空调壳体内的流动空气散发多个IGBT元件的热。

Description

PTC加热器

技术领域

本公开涉及一种PTC加热器，该PTC加热器最大化双空调系统的效率，在双空调系统中，驾驶席和乘客席的空调系统被设定为彼此不同。

背景技术

通常，车辆配备有空调系统以控制车辆的内部温度。

在内燃发动机车辆的情况下，空调系统设置有设置在冷却剂的循环管道上的热交换器。通过将空气移动到热交换器来控制车辆内部的温度。

在一般的车辆中，加热系统被设计为主要使用发动机的废热。由于混合动力车辆或电动车辆有限使用发动机或不使用发动机，不能获得加热所需的废热或发动机冷却剂。

因此，正温度系数(Positive Temperature Coefficient Heater，PTC)加热器作为即使在没有发动机冷却剂的情况下也能够加热车辆的内部的电加热器，已经被用在混合动力车辆和电动车辆的空调系统中。

对于一般空调系统，上述PTC加热器使用小型低压PTC加热器，对于电动车辆和混合动力车辆，上述PTC加热器使用大型高压PTC加热器。

具体地，PTC加热器包括多个发热杆和设置在多个发热杆之间的散热翅片。特别地，发热杆配备有PTC装置，并且PTC装置产生的热量通过施加到PTC装置的电信号控制来控制。

此外，包括微计算机和多个绝缘栅双极晶体管(Insulated Gate BipolarTransistor，IGBT)元件的控制模块设置在PTC元件的壳体的侧面。微计算机输出用于控制PTC加热器的发热量的“占空比”。IGBT元件对应于各发热杆，以根据微计算机的“占空比”控制施加到各发热杆的电池电流。

特别地，IGBT元件基于微计算机的“占空比”周期性地接通/断开发热杆的施加电流以执行脉冲宽度调制(PWM)切换控制，在此过程中元件中产生热。

为了散热，传统上，提供散热片(Heat Sink)结构，该散热片结构与IGBT元件接触以进行热交换并且延伸到空调壳体的内部，以便通过排出空气流过空调壳体来散发IGBT元件的热。这降低了IGBT元件的温度，以防止元件发生故障。

通常，PTC加热器被分成用于加热驾驶席的一侧区域和用于加热乘客席的另一侧区域。设置在PTC加热器上游侧的管道门选择性地阻挡空气流动到PTC加热器的一侧区域或另一侧区域，从而可以不同地控制驾驶席和乘客席的空气调节方式。

例如，当驾驶席被冷却控制并且乘客席被加热控制时，管道门操作以阻挡PTC加热器的一侧区域的上游部分，使得空气仅通过PTC加热器的另一侧区域以仅加热乘客席。

此时，由于散热片的空气流动被管道门阻挡而不散热，因此IGBT元件过热。为了冷却IGBT元件，管道门再次恢复到其原始状态，并且停止驾驶席的冷却控制。因此，存在不能执行驾驶席和乘客席的适当的空气调节控制的问题。

以上内容仅旨在帮助理解本公开的背景。以上内容并不旨在被理解为本公开落入本领域技术人员已知的相关技术的范围。

发明内容

因此，为了解决相关技术中出现的上述问题，提供了本公开。本公开旨在提出一种PTC加热器，该PTC加热器被形成为即使驾驶席和乘客席需要不同的空调系统，也能平稳地散发IGBT元件的热，从而能够通过防止PTC的过热来平稳地执行双空气调节。

为了实现上述目的，根据本公开的PTC加热器可以包括PTC加热器部件，该PTC加热器部件被形成为使得在空调壳体内部在水平方向上设置的加热器杆和散热翅片彼此交替地排列。PTC加热器还可以包括：框架，沿PTC加热器部件的周围形成，以支撑PTC加热器部件；以及多个IGBT元件，设置在框架上并选择性地将电池电流施加到PTC加热器部件的各加热器杆，以调节加热器杆的发热量。PTC加热器还可以包括控制模块，该控制模块设置在框架上并控制多个IGBT元件，以根据目标温度值调节PTC加热器部件的加热器杆的发热量。PTC加热器还可以包括散热片，该散热片设置在框架上，与多个IGBT元件连接以进行热交换，并且被形成为在水平方向上穿过PTC加热器部件，以通过空调壳体内部的流动空气散发多个IGBT元件的热。

多个IGBT元件可以与散热片一起设置在框架的上部或下部，并且控制模块可以设置在框架的一侧部分处。

控制模块可以包括容纳部，该容纳部设置在框架的一侧部分处并设置有内部空间。控制模块还可以包括微计算机，该微计算机容纳在容纳部的内部空间中，以将用于调节加热器杆的发热量的信号输出到多个IGBT元件。

PTC加热器部件可以包括第一PTC加热器部件和第二PTC加热器部件，第一PTC加热器部件和第二PTC加热器部件在空调壳体内部在水平方向上平行地布置在彼此间隔的位置处。

散热片的一侧部分可以设置在框架的上部或下部，以与多个IGBT元件联接，从而进行热交换。散热片的另一侧部分可以设置在框架的一侧部分处，以与控制模块联接，从而进行热交换。

散热片的一侧部分可以被形成为面对第一PTC加热器部件的区域的面积和面对第二PTC加热器部件的区域的面积相同。

控制模块可以根据驾驶席目标温度值调节第一PTC加热器部件的加热器杆的发热量，并且可以根据乘客席目标温度值调节第二PTC加热器部件的加热器杆的发热量。

第一PTC加热器部件的水平方向截面积和第二PTC加热器部件的水平方向截面积相同。

PTC加热器可以进一步包括绝缘材料的分隔壁，该分隔壁填充第一PTC加热器部件和第二PTC加热器部件之间的空间以分隔第一PTC加热器部件和第二PTC加热器部件。

分隔壁可以与框架一体形成。

根据具有上述结构的PTC加热器，即使执行驾驶席冷却和乘客席加热双空气调节，也可以通过散热片平稳地散发多个IGBT元件的热，从而提供了与乘客的需求对应的空气调节。这最终改善了车辆的商业性。

此外，通过将加热器杆设置成相对于空调壳体在垂直方向上延伸，可以区分驾驶席和乘客席控制的加热区域。

因此，可以单独控制驾驶席和乘客席的PTC操作与否和温度，从而减少了不必要的能量消耗来降低功耗并增加电动车辆的行驶距离。

此外，散热片被设置成面对第一PTC加热器部件和第二PTC加热器部件的面积彼此相同。因此，可以防止由于散热面积的差异导致驾驶席和乘客席的加热不均衡。

附图说明

从以下结合附图的详细描述中，将更清楚地理解本公开的上述和其他目的、特征及其他优点，其中：

图1是示出根据本公开的实施例的PTC加热器的组装图；

图2是根据本公开的实施例的图1的PTC加热器的截面图；

图3是示出包括图1和图2的PTC加热器的空调系统中的空气流动的图；以及

图4是示出设置在图1和图2的PTC加热器上的散热片的立体图。

具体实施方式

在下文中，参照附图描述根据本公开的实施例的PTC加热器。

图1是示出根据本公开的实施例的PTC加热器的组装图。图2是根据本公开的实施例的PTC加热器的截面图。图3是示出包括PTC加热器的空调系统中的空气流动的图。

参照图1至图3，本公开的PTC加热器可以包括PTC加热器部件10和20，在PTC加热器部件10和20中，加热器杆12和22以及散热翅片14和24在垂直方向上延伸。加热器杆12和22以及散热翅片14和24在水平方向上交替地布置在空调壳体1内。PTC加热器可以包括沿周围形成的框架30，以支撑PTC加热器部件10和20。PTC加热器可以包括多个IGBT元件16和26，多个IGBT元件16和26设置在框架30上并选择性地将电池电流施加到PTC加热器部件10和20的各加热器杆12和22，以调节加热器杆12和22的发热量。PTC加热器可以包括控制模块50，控制模块50设置在框架30上并控制多个IGBT元件16和26，以根据目标温度值调节PTC加热器部件10和20的加热器杆的发热量。PTC加热器可以包括设置在框架30的上部或下部的散热片40。散热片40可以与多个IGBT元件16和26连接以进行热交换，即用于热传递或交换热，并且被形成为在水平方向上穿过PTC加热器部件10和20，以通过空调壳体1内部的流动空气散发多个IGBT元件16和26的热。

空调壳体1被设置成在入口侧形成有空气入口，在出口侧形成有多个通风口，并且在内部设置有蒸发器和PTC加热器，以执行车辆的冷却和加热。

流入空调壳体1中的内部空气和外部空气可以在通过蒸发器时变成冷却空气，并且可以在选择性地通过PTC加热器时被加热。热交换的内部空气和外部空气可以通过通风口排出到车辆内部，以冷却和加热车辆内部。

在本公开中，加热器杆12和22以及散热翅片14和24构成PTC加热器，并且可以被设置成相对于空调壳体1在垂直方向上延伸。

传统上，加热器杆12和22形成为相对于空调壳体1在水平方向上延伸并且在左右区域中被控制在相同的温度。然而，在本公开中，加热器杆被形成为在垂直方向上延伸，使得可以容易地在左右区域中单独控制加热器杆12和22的发热量。这用于降低执行驾驶席和乘客席的单独空气调节时的功耗。

PTC加热器部件10和20可以被框架30包围并支撑。多个IGBT元件16和26可以设置在框架30上并且将电池电流施加到加热器杆12和22。控制模块50可以设置在框架30上，并根据目标温度值将控制信号传送到IGBT元件16和26。

控制模块50可以输出用于调节PTC加热器的发热量的占空比。多个IGBT元件16和26分别对应于加热器杆12和22中的每一个，并且可以用于根据控制模块50输出的占空比来控制施加到加热器杆12和22中的每一个的电池电流。

在本公开中，散热片40被提供以散发多个IGBT元件16和26执行PWM切换控制时产生的热。散热片40沿框架30的上部或下部设置，与多个IGBT元件16和26连接以交换热，即热交换或热传递，并被形成为在水平方向上穿过PTC加热器部件10和20。

也就是说，传统上，散热片40仅形成在框架30的一侧部分处，从而当朝向框架30的一侧部分的空气流动被管道门60阻挡时，不能实现散热，使得多个IGBT元件16和26过热，这导致单独空气调节停止的现象。

然而，在本公开中，散热片40沿框架30的上部或下部形成以在水平方向上延伸。因此，即使在PTC加热器的上游侧一些区域中的空气流动被管道门60阻挡，散热片40也暴露在剩余区域中。因此，继续实现通过散热片40的多个IGBT元件16和26的散热，从而能够防止单独空气调节由于过热现象而停止。

因此，即使在驾驶席和乘客席执行彼此不同的冷却和加热空气调节中需要双调节或单独空气调节，也能够稳定地保持单独空气调节。这提高了车辆的稳定性和商业性。

在本公开中，多个IGBT元件16和26可以与散热片40一起设置在框架30的上部或下部。控制模块50可以设置在框架30的一侧部分处。

本公开的PTC加热器部件10和20中的加热器杆12和22在空调壳体1的垂直方向上延伸。因此，就封装体积而言，优选的是多个IGBT元件16和26与加热器杆12和22的上端部或下端部连接，以将电池电流施加到加热器杆12和22的每一个。

因此，多个IGBT元件16和26设置在框架30的上部或下部，使得IGBT元件16和26靠近加热器杆12和22配置，从而最小化PTC加热器的整个封装体积。

此外，多个IGBT元件16和26可以设置在框架30的上部或下部中设置散热片40的部分处，使得IGBT元件16和26与散热片40彼此连接以易于热交换，从而最小化封装体积。

另一方面，控制模块50可以设置在框架30的一侧部分处，这不会大幅改变传统PTC加热器的形状，从而便于设计。多个IGBT元件16和26可以与控制模块50电连接，以接收控制模块50的控制信号。

控制模块50可以包括容纳部52，容纳部52设置在框架30的一侧部分处并且可以形成有内部空间。控制模块50可以包括微计算机54，微计算机54容纳在容纳部52的内部空间中，以将用于调节加热器杆12和22的发热量的信号输出到多个IGBT元件16和26。

因此，用于将控制信号传送到IGBT元件16和26的微计算机54单元可以设置在框架30的一侧部分处。

另一方面，本公开中的PTC加热器可以包括在空调壳体1中在水平方向上彼此平行地设置在彼此间隔的位置处的第一PTC加热器部件10和第二PTC加热器部件20。

控制模块50可以根据驾驶席目标温度值调节第一PTC加热器部件10的加热器杆12的发热量。控制模块50还可以根据乘客席目标温度值调节第二PTC加热器部件20的加热器杆22的发热量。

在本公开中，PTC加热器可以被设置成将加热区域分成第一PTC加热器部件10和第二PTC加热器部件20两个部分，从而分别控制驾驶席和乘客席的PTC温度。

因此，能够在单独空气调节中关闭驾驶席或乘客席的PTC功能，从而降低功耗。在电动车辆中，这可以具有增加车辆行驶距离的效果。

此外，可以对左右进行独立的PTC温度控制，从而可以通过根据驾驶席和乘客席温度设置清楚地确保排出温度的差异来提高客户满意度。

另一方面，散热片40的一侧部分42可以设置在框架30的上部或下部，以与多个IGBT元件16和26联接，从而进行热交换或传递热。散热片40的另一侧部分44可以设置在框架30的一侧部分处，以与控制模块50联接，从而进行热交换或传递热。

图4是示出设置在PTC加热器上的散热片40的立体图。如图4所示，多个IGBT元件16和26可以设置在框架30的上部或下部。控制模块50的微计算机54可以设置在框架30的一侧部分处。优选地，形成沿框架30的上部或下部和一个侧部延伸的散热片40，以便适当地散发IGBT切换控制产生的IGBT元件16和26以及微计算机54的热。

如图1所示，多个IGBT元件16和26可以设置在散热片40内部以进行热交换或传递热。

再次参照图1至图3，散热片40的一侧部分42可以形成为面对第一PTC加热器部件10的区域的面积和面对第二PTC加热器部件20的区域的面积相同。

也就是说，散热片40被形成为面对第一PTC加热器部件10和第二PTC加热器部件20的散热面积彼此相同，从而可以实现第一PTC加热器部件10和第二PTC加热器部件20中的散热性能相同。由此可以防止驾驶席和乘客席的加热不均衡。这改善了车辆的空气调节控制性能。

此外，第一PTC加热器部件10的水平方向截面积和第二PTC加热器部件20的水平方向截面积可以彼此相同。

因此，通过以均衡的方式执行驾驶席和乘客席的加热，可以改善车辆的空气调节控制性能。

另一方面，本公开的PTC加热器可以进一步包括绝缘材料的分隔壁35，该分隔壁35填充第一PTC加热器部件10和第二PTC加热器部件20之间的空间以分隔第一PTC加热器部件10和第二PTC加热器部件20。

因此，第一PTC加热器部件10和第二PTC加热器部件20均被设置成控制加热温度。分隔壁35可以与框架30一体形成。

根据具有上述结构的PTC加热器，即使执行驾驶席冷却和乘客席加热双空气调节，也可以通过散热片平稳地散发IGBT元件的热。由此提供了与乘客的需求对应的空气调节，从而最终改善车辆的商业性。

此外，加热器杆被设置成相对于空调壳体在垂直方向上延伸。因此，可以区分驾驶席和乘客席控制的加热区域。

由于可以单独控制驾驶席和乘客席的PTC加热器的操作与否和温度，因此减少了不必要的能量消耗。因此，可以降低功耗并且可以增加电动车辆的行驶距离。

此外，由于散热片被设置成面对第一PTC加热器部件和第二PTC加热器部件中的每一个的面积彼此相同，因此可以防止由于散热面积的差异导致驾驶席和乘客席的加热不均衡。

虽然本文已经描述并示出了本公开的特定实施例，但是本领域普通技术人员将理解的是，在不脱离如所附权利要求书中所公开的本公开的技术思想的情况下，可以进行各种改变和修改。

Claims (8)

1.一种PTC加热器，包括：

PTC加热器部件，被形成为使得设置在空调壳体内部的加热器杆和散热翅片彼此交替地排列；

框架，沿所述PTC加热器部件的周围形成，以支撑所述PTC加热器部件；

多个IGBT元件，设置在所述框架的一侧部分上并选择性地将电池电流施加到所述PTC加热器部件的各所述加热器杆，以调节所述加热器杆的发热量；

控制模块，设置在所述框架的另一侧部分上并控制所述多个IGBT元件，以根据目标温度值调节所述PTC加热器部件的加热器杆的发热量；以及

散热片，包括两个侧部分，与所述多个IGBT元件连接以进行热交换，并且被形成为至少沿着所述PTC加热器部件的部分包围所述PTC加热器部件的周围的对应部分，以通过所述空调壳体内部的流动空气散发所述多个IGBT元件的热，

其中，全部所述多个IGBT元件与所述散热片的一侧部分设置在所述框架的上部或下部内，

所述控制模块设置在所述框架的一侧部分处，

所述散热片的一侧部分设置在所述框架的上部或下部，以与所述多个IGBT元件联接，从而进行热交换，并且

所述散热片的另一侧部分设置在所述框架的一侧部分处，以与所述控制模块联接，从而进行热交换。

2.根据权利要求1所述的PTC加热器，其中，

所述控制模块包括：

容纳部，设置在所述框架的一侧部分处并设置有内部空间；以及

微计算机，容纳在所述容纳部的内部空间中，以将用于调节所述加热器杆的发热量的信号输出到所述多个IGBT元件。

3.根据权利要求1所述的PTC加热器，其中，

所述PTC加热器部件包括第一PTC加热器部件和第二PTC加热器部件，所述第一PTC加热器部件和所述第二PTC加热器部件在所述空调壳体内部在水平方向上平行地设置在彼此间隔的位置处。

4.根据权利要求3所述的PTC加热器，其中，

所述散热片的一侧部分被形成为面对所述第一PTC加热器部件的区域的面积和面对所述第二PTC加热器部件的区域的面积相同。

5.根据权利要求3所述的PTC加热器，其中，

所述控制模块根据驾驶席目标温度值调节所述第一PTC加热器部件的加热器杆的发热量，并且根据乘客席目标温度值调节所述第二PTC加热器部件的加热器杆的发热量。

6.根据权利要求3所述的PTC加热器，其中，

所述第一PTC加热器部件的水平方向截面积和所述第二PTC加热器部件的水平方向截面积相同。

7.根据权利要求3所述的PTC加热器，

进一步包括绝缘材料的分隔壁，所述分隔壁填充所述第一PTC加热器部件和所述第二PTC加热器部件之间的空间以分隔所述第一PTC加热器部件和所述第二PTC加热器部件。

8.根据权利要求7所述的PTC加热器，其中，

所述分隔壁与所述框架一体形成。