CN111901912A - 包括四个独立的加热区域的电加热器 - Google Patents

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Abstract

用于车辆的电PTC加热器，包括：支撑部分(101)和控制电路(102)；以及彼此重叠的第一和第二辐射层(110、120)，每个辐射层包括多个加热棒(115、115’；125、125’)，上述加热棒从支撑部分(101)延伸并且并联地连接至控制电路(102)。每个辐射层包括可以彼此独立地被控制的第一层区段(A1、C1；A2、C2)和第二层区段(B1、D1；B2、D2)。辐射层(110、120)可以彼此独立地被控制。在第一辐射层(110)中，加热棒(115、115’)的第二部段(115b、115b’)能够生成与该加热棒(115、115’)的第一部段(115a、115a’)相比较大的热功率，并且在第二辐射层(120)中，加热棒(125、125’)的第一部段(125a、125a’)能够生成与加热棒(125、125’)的第二部段(125b、125b’)相比较大的热功率。

Description

包括四个独立的加热区域的电加热器
技术领域
本发明总体上涉及用于机动车辆的空调单元中的加热装置。
背景技术
在电动车辆中，已知的是使用电加热器，特别是使用利用正温度系数(PTC)电阻器的加热器。电动车辆的空调单元通常没有加热物质，并且可以没有混合门。
迄今为止已知的技术方案在应用单个高电压电加热器的情况下，使得可以提供单分区的空调单元或至多双分区的空调单元。
图1示出了根据现有技术的高电压PTC加热器，其总体上通过1表示。
加热器1包括支撑部分11，该支撑部分被设计成使得可以将加热器1安装在空调单元(未示出)上，使得加热器1被布置在用于分配空气的管道内，以便将待被加热的空气流拦阻。加热器1还包括控制电路12，该控制电路被容置在支撑部分11中并且在图1中由矩形示意性地示出。
加热器1还包括通过15和15’所表示的多个加热棒。加热棒15、15’从支撑部分11延伸并且并联地连接至控制电路12。每个加热棒15、15’包括并联连接的一系列正温度系数(PTC)元件或热敏电阻器(未示出)。PTC元件在单个加热棒15、15’的内部分布成使得所生成的热功率沿着加热棒15、15’的长度基本上是均匀的。
由通过15所表示的加热棒形成的子单元标识加热器的有效区域的第一区段，其在图1中由A表示。由加热棒形成并且通过15’所表示的另一子单元标识加热器的有效区域的第二区段，其在图1中由B表示。第一区段A和第二区段B可以彼此独立地通过控制电路12被控制。还可以在加热器中设置两个以上可以彼此独立地被控制的区段。
在将图1中示出的已知加热器插入到用于分配空气的管道中——这使得可以将离开加热器的空气流分成两个部分流(partial flows，分流、部分流量、局部流)——的情况下，使得可以提供双分区空调单元。
通过在单元中适当地布置上述类型的两个单独的加热器，可以形成具有两个以上分区的空调单元。但是，该方案是不可接受的，因为它使部件数量加倍，并因此使尺寸、成本和安装复杂性增大，并降低了可维护性(serviceability，操作上的可靠性、使用可靠性、适用性、耐用性)。
发明内容
本发明的一个目的是提供下述方案：该方案使得可以提供具有两个以上分区的空调单元，例如三分区或四分区单元，而无需使用两个单独的双分区加热器。
鉴于此目的，本发明涉及一种用于车辆的电PTC加热器，该电PTC加热器包括：
支撑部分以及容置在该支撑部分中的控制电路，
第一和第二辐射层，上述第一和第二辐射层彼此重叠并且被设计成使得空气流从中流过，每个辐射层包括多个加热棒，上述多个加热棒从支撑部分延伸并且并联地连接至控制电路，所述加热棒中的每个加热棒具有与支撑部分相邻的第一部段以及与支撑部分远离的第二部段，
其中，每个辐射层包括第一层区段和第二层区段，上述第一层区段和第二层区段可以彼此独立地通过控制电路被控制，
其中，辐射层并联地连接至控制电路，并且可以彼此独立地通过控制电路被控制，并且
其中，加热棒被设计成使得：在第一辐射层中，加热棒的第二部段能够生成与加热棒的第一部段相比较大的热功率，并且在第二辐射层中，加热棒的第一部段能够生成与加热棒的第二部段相比较大的热功率。
因此，根据本发明，两个辐射本体被集成在单个部件中并且通过单个电子单元并行地被控制，并且两个辐射本体中的每个辐射本体包括两个独立的加热分区。加热棒还被设计成使得在加热棒的一个部段和另一部段中生成的热功率不平衡，该不平衡在两个辐射本体或辐射层之间是颠倒的。因此，通过对每个辐射层和每个辐射层区段进行适当地控制，可以在四个分开的区域中出现不同的热功率，从而将两个辐射层的效应相结合。
根据本发明的加热器被形成为单个部件的事实允许了优于上述的其中使用了两个单独的常规加热器的替代方案的若干优点，事实上，它们更易于安装、具有较小尺寸、成本较低且可维护性较好。
附图说明
借助于以下参照附图对本发明的实施方式的详细描述，根据本发明的加热器的附加的特征和优点将变得更加清楚，上述附图仅以非限制性示例的方式提供，在附图中：
图1是根据现有技术的双分区PTC加热器的正视图；
图2是根据本发明的加热器的立体图；
图3是图2的加热器的平面图；以及
图4是图2中的加热器的正视图，其中，加热器的两个辐射层被彼此分开地示出。
具体实施方式
图2至图4示出了根据本发明的高电压PTC加热器，其总体上通过100表示。
加热器100包括支撑部分101，该支撑部分被设计成允许加热器100被安装在空调单元(未示出)上，使得加热器100被布置在用于分配空气的管道内，以便将待被加热的空气流拦阻。加热器100还包括控制电路102，该控制电路被容置在支撑部分101中并且在图2中由矩形示意性地被示出。
加热器100还包括第一和第二辐射本体或层110和120，上述第一和第二辐射本体或层重叠并且被设计成使得空气流从中流过，该空气流被定向为基本上与第一和第二辐射本体或层正交，并且该空气流的方向在图2和图3中大体上通过箭头F被示出。因此，两个辐射层110和120被布置成相对于空气流的方向一个在另一个的下游。为了方便起见，在下文中，最远的上游层将被称为“第一层”，并且最远的下游层将被称为“第二层”。但是，这些术语并非旨在进行限制性的，可替代地，最远的下游层可以被称为“第一层”，并且最远的上游层可以被称为“第二层”。
每个辐射层110、120包括多个加热棒，与第一辐射层110有关的多个加热棒通过115和115’被表示，并且与第二辐射层120有关的多个加热棒通过125和125’被表示。加热棒115、115’、125、125’从支撑部分101延伸并且并联地连接至控制电路102。每个加热棒115、115’、125、125’包括并联连接的一系列PTC元件或热敏电阻器(未示出)。PTC元件在每个加热棒115、115’、125、125’的内部被布置成使得在与支撑部分101相邻的部段以及与支撑部分101远离的部段之间的热功率不平衡，上述与支撑部分相邻的部段在下文中将被称为第一部段并且在图2中通过附图标记115a、115a’、125a、125a’被表示，上述与支撑部分远离的部段将在下文中被称为第二部段并且在图2中通过附图标记115b、115b’、125b、125b’被表示。可以通过下述来获得热功率不平衡：以对于本领域技术人员本身已知的方式不同地设计每个加热棒的两个部段。例如，第一部段和第二部段之间每单位长度的热敏电阻器的数量可以不同。或者，第一部段的热敏电阻器的电学特性可以与第二部段的热敏电阻器的电学特性不同。
由第一辐射层110的通过115所表示的加热棒形成的子单元标识第一辐射层110的有效区域的第一区段。该第一区段由两个加热分区形成，这两个加热分区如图4中通过A1和C1所表示的。分区A1和C1分别地与加热棒115的第一部段115a以及加热棒115的第二部段115b相关联。因此，分区A1和C1彼此不同，在于它们能够由于上述的不平衡而生成不同的热功率；例如，加热分区C1能够生成与加热分区A1相比较大的热功率。由通过115’所表示的加热棒形成的另一子单元标识第一辐射层110的有效区域的第二区段。该第二区段由两个加热分区形成，这两个加热分区如图4中通过B1和D1所表示的。分区B1和D1分别地与加热棒115’的第一部段115a’以及加热棒115’的第二部段115b’相关联。因此，分区B1和D1彼此不同，在于它们能够借助于上述的不平衡使而生成不同的热功率；例如，加热分区D1能够生成与加热分区B1相比较大的热功率。
由加热分区A1和C1形成的第一区段以及由加热分区B1和D1形成的第二区段可以彼此独立地通过控制电路102被控制。
由第二辐射层120的通过125所表示的加热棒形成的子单元标识第二辐射层120的有效区域的第一区段。该第一区段由两个加热分区形成，这两个加热分区如图4中通过A2和C2所表示的。分区A2和C2分别地与加热棒125的第一部段125a以及加热棒125的第二部段125b相关联。因此，分区A2和C2彼此不同，在于它们能够由于上述的不平衡而生成不同的热功率；例如，加热分区A2能够生成与加热分区C2相比较大的热功率。由通过125’所表示的加热棒形成的另一子单元标识第二辐射层120的有效区域的第二区段。该第二区段由两个加热分区形成，这两个加热分区如图4中通过B2和D2所表示的。分区B2和D2分别地与加热棒125’的第一部段125a’以及加热棒125’的第二部段125b’相关联。因此，分区B2和D2彼此不同，在于它们能够由于上述的不平衡而生成不同的热功率；例如，加热分区B2能够生成与加热分区D2相比较大的热功率。由第二辐射层120中的加热棒生成的热功率的不平衡相对于在第一辐射层110中的不平衡是颠倒的。
在第二辐射层120中，由加热分区A2和C2形成的第一区段以及由加热分区B2和D2形成的第二区段可以彼此独立地通过控制电路102被控制。
此外，辐射层110和120可以彼此独立地通过控制电路102被控制。
第一辐射层110的四个加热分区A1、B1、C1和D1分别地与第二辐射层120的四个加热分区A2、B2、C2和D2重叠，使得在加热器100中总体上限定了四个加热分区；通过使分区A1和A2重叠形成的第一分区，通过使分区B1和B2重叠形成的第二分区，通过使分区C1和C2重叠形成的第三分区，以及通过使分区D1和D2重叠形成的第四分区。
第一辐射层110中的热功率可以是不平衡的，使得在第一辐射层110的与支撑部分101相邻的分区A1和B1中，由加热棒115、115’生成的热功率较低，例如接近于零，并且在第一辐射层110的与支撑部分101远离的分区C1和D1中，由加热棒115、115’生成的热功率较高，例如数千瓦特。相反地，第二辐射层120中的热功率可以是不平衡的，使得在第二辐射层120的与支撑部分101相邻的分区A2和B2中，由加热棒125、125’生成的热功率较高，例如数千瓦特，并且在第二辐射层120的与支撑部分101远离的分区C2和D2中，由加热棒125、125’生成的热功率较低，例如接近于零。
为了给出数字示例，可以将加热器设计成使得第一辐射层110的分区A1和B1以及第二辐射层120的分区C2和D2不能生成热功率(例如，通过对它们进行配置使得它们缺乏PTC元件)，并且使得第一辐射层110的分区C1和D1以及第二辐射层120的分区A2和B2各自能够生成2000W的功率。
例如，如果第一辐射层110的第一区段(A1+C1)是有效的，该第一区段将在通过使分区C1和C2重叠形成的四分体中具有2000W的集中功率。
即使期望的是在通过使分区B1和B2重叠形成的四分体中为2000W的集中功率，将第二辐射层120的第二区段(B2+D2)打开也是足够的。
这将产生所有其他的组合。
本发明不旨在受限于本文描述和例示的实施方式，而是相反地可以根据本领域的专家将认为适当的且旨在被包括在如所附权利要求所限定的本发明的保护范围之内的许多可能的变型，在上述实施方式的形状和部分的布置方面、结构细节和功能方面进行修改。

Claims (2)

1.用于车辆的正温度系数电加热器，包括：
支撑部分(101)以及容纳在所述支撑部分(101)内的控制电路(102)，
第一和第二辐射层(110、120)，所述第一和第二辐射层彼此叠置并且配置成被空气流通过，每个辐射层(110、120)包括多个加热棒(115、115’；125、125’)，所述加热棒从所述支撑部分(101)延伸并且并联地连接至所述控制电路(102)，所述加热棒中的每个加热棒具有与所述支撑部分相邻的第一部段(115a、115a’；125a、125a’)以及与所述支撑部分(101)远离的第二部段(115b、115b’；125b、125b’)，
其中，每个辐射层(110、120)包括第一层区段(A1、C1；A2、C2)和第二层区段(B1、D1；B2、D2)，所述第一层区段和所述第二层区段能够彼此独立地通过所述控制电路(102)被控制，
其中，所述辐射层(110、120)并联地连接至所述控制电路(102)，并且所述辐射层能够彼此独立地通过所述控制电路(102)被控制，并且
其中，所述加热棒(115、115’；125、125’)被配置成使得：在所述第一辐射层(110)中，相应加热棒(115、115’)的所述第二部段(115b、115b’)能够生成与相应加热棒(115、115’)的所述第一部段(115a、115a’)相比较大的热功率，并且在所述第二辐射层(120)中，相应加热棒(125、125’)的所述第一部段(125a、125a’)能够生成与所述相应加热棒(125、125’)的所述第二部段(125b、125b’)相比较大的热功率。
2.根据权利要求1所述的加热器，其中，所述加热棒中的每个加热棒包括并联地连接的一系列热敏电阻器，其中，所述第一辐射层(110)的所述加热棒(115、115’)的所述第一部段(115a、115a’)和所述第二部段(115b、115b’)具有能够生成彼此不同的热功率的相应的热敏电阻器配置，并且其中，所述第二辐射层(120)的所述加热棒(125、125’)的所述第一部段(125a、125a’)和所述第二部段(125b、125b’)具有能够生成彼此不同的热功率的相应的热敏电阻器配置。
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