CN113803877A - 一种电加热装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种电加热装置，包含加热单元和控制室（15），所述加热单元由加热座（9）将其分为加热室（16）和循环室（17），所述加热座（9）包含至少一个加热包（7）的至少一个安装槽（20），所述安装槽（20）突出到所述循环室（17）中，所述循环室（17）包括进口（18）和出口（19），液体从进口（18）流进循环室（17），从出口（19）流出，所述控制室（15）安装在所述加热室（16）正上方，控制室（15）和加热室（16）为一体结构，该电加热装置具有防泄漏、体积小、制造成本低、耐久性好，减少飞线，减少内部干扰、优化连接线路，提高产品可靠性。

Description

一种电加热装置

技术领域

本发明属于电加热技术领域。

背景技术

面对日益突出的燃油供求矛盾和环境污染的问题，世界各国均在推进新能源汽车技术的发展。目前技术发展较为成熟的技术有电动汽车技术及氢燃料电池汽车技术。

锂电池及氢燃料电池受环境影响较大。锂电池在低温条件下放电容量会大幅减小，安全性能也会受到影响。燃料电池在0℃以下的低温条件下无法启动。所以上述两种技术路线均需要在低温条件下对电池进行加热，保证电池能正常工作。

同时由于取消发动机，纯电动汽车无法产生足够的热量对乘员舱进行加热，因此在低温条件下同样需要引入新的热源来获取热量，用以保证乘员舱的取暖。

PTC加热是目前新能源汽车主流的加热技术之一，通过PTC陶瓷通电发热，把电能转化为热能。

CN 210110992 U 公开了一种PTC加热器的发热元件，其加热铝槽的一侧安装有PTC侧座，该种结构是加热单元和控制单元为分体式结构，存在容易导致泄漏、体积较大，制造成本高、耐久性差的缺点。

发明内容

本发明解决的技术问题是提供一种防泄漏、体积小、制造成本低、耐久性好的电加热装置。

为解决上述技术问题，本发明通过以下技术方案实现：一种电加热装置，包含加热单元和控制室，所述加热单元由加热座将其分为加热室和循环室，所述加热座包含至少一个加热包的至少一个安装槽，所述安装槽突出到所述循环室中，所述循环室包括进口和出口，液体从进口流进循环室，从出口流出，所述控制室安装在所述加热室正上方，控制室和加热室为一体结构，该电加热装置与具有防泄漏、体积小、气密性好、抗电磁干扰、制造成本低、耐久性好，减少飞线，减少内部干扰、优化连接线路，提高产品可靠性。

优选的，所述加热座为铝座，该种材料加工方便，且成本低。

优选的，所述加热包为PTC加热包，PTC电热元件的电阻率在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，接近绝缘体的优点。

优选的，所述液体为乙二醇和水混合物，防止环境温度过低时液体结冰，损坏电加热装置，水的比热容较大，加热效果好。

所述控制室包含上盖、上层绝缘硅胶垫、下层绝缘硅胶垫、高压接插件、低压接插件、控制板和IGBT晶体管，上层绝缘硅胶垫安装在控制板上方，上盖和加热座密封连接，所述加热室还包含连接板，所述连接板和加热包电连接，控制板通过铜排与连接板相连，低压接插件和高压接插件分别与控制板连接，下层绝缘硅胶垫安装在连接板上方，将控制室和加热室分开，所述循环室还包括下壳体，所述下壳体通过密封圈和加热座密封连接，上层绝缘硅胶垫防止上盖和控制板绝缘不良，下层绝缘硅胶垫防止控制板绝缘不良，密封连接防止控制室由于气密不良导致控制元件失效，防止外部环境对加热室腐蚀等影响，防止循环室中的液体泄漏影响加热装置的正常工作。

优选的，所述IGBT晶体管与加热座上的IGBT散热座连接。

优选的，所述IGBT晶体管通过IGBT压板固定，保证IGBT晶体管与IGBT散热座充分接触，有利于IGBT晶体管散热。

优选的，所述IGBT压板（32）采用绝缘耐压材料。

优选的，所述绝缘耐压材料为PA66+GF30。

优选的，在所述进口和出口密封安装温度传感器，温度传感器将采集的温度信息传递给控制室，通过控制室控制加热包工作状态，实现进水口和出水口温度实时监测，密封安装可以防止温度传感器脱落，实现在有效加热的同时节约电能。

优选的，加热座上设有温度传感器安装槽，温度传感器装在温度传感器支架上，温度传感器支架安装在温度传感器安装槽上温度传感器支架安装在安装槽内起固定作用，防止脱落，温度传感器穿过温度传感器支架接触一体式铝座安装槽的固定位置，提升温度传感器检测精确度。

优选的，所述安装槽与下壳体形成一条来回弯曲的流道，有利于增强流道内液体的热效率。

优选的，所述控制室还包含与IGBT晶体管串联的热熔断器，所述热熔断器设置在加热座上，在IGBT晶体管短路后，PTC持续工作，无法关断，水温度持续上升；在硬件电路中，设计增加一个开关元器件，当其中有一个或者多个IGBT晶体管失效的时候，该开关元器件能够起到保护作用，在设计电路中，串联一个热熔断器，热熔断器具有过温保护。当IGBT晶体管击穿，不受控制室控制，持续加热时，当温度保险丝感受到异常发热并达到预定的熔断温度时，感温体熔化，从而断开电路，从而实现二重保护。

附图说明

图1是电加热装置外形图

图2是电加热装置内部结构图

图3是循环室液体流道图

图4是PTC加热包的固定框结构图

图5是PTC加热包内部结构图

图6是PTC加热包剖面图

图7是IGBT晶体管安装位置局部放大图

图8是安装槽位置图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步说明。

如图1、2所示，一种电加热装置，包含加热单元和控制室15，所述加热单元由加热座9将其分为加热室16和循环室17，所述加热座9包含至少一个加热包7的至少一个安装槽20，所述安装槽20突出到所述循环室17中，所述循环室17包括进口18和出口19，液体从进口18流进循环室17，从出口19流出，所述控制室15安装在所述加热室16正上方，控制室15和加热室16为一体结构，该电加热装置与具有防泄漏、体积小、气密性好、抗电磁干扰、制造成本低、耐久性好，减少飞线，减少内部干扰、优化连接线路，提高产品可靠性。

优选的，所述加热座9为铝座，该种材料加工方便，且成本低。

优选的，所述加热包7为PTC加热包，PTC电热元件的电阻率在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，接近绝缘体的优点。

优选的，所述液体为乙二醇和水混合物，防止环境温度过低时液体结冰，损坏电加热装置，水的比热容较大，加热效果好。

优选的，所述控制室15包含上盖1、上层绝缘硅胶垫2、下层绝缘硅胶垫33、高压接插件3、低压接插件4、控制板5和IGBT晶体管，上层绝缘硅胶垫2安装在控制板5上方，上盖1和加热座9密封连接，所述加热室16还包含连接板6，所述连接板6和加热包7电连接，控制板5通过铜排与连接板6相连，低压接插件4和高压接插件3分别与控制板5连接，下层绝缘硅胶垫33安装在连接板6上方，将控制室15和加热室16分开，所述循环室17还包括下壳体13，所述下壳体13通过密封圈12和加热座9密封连接，上层绝缘硅胶垫2防止上盖1和控制板5绝缘不良，下层绝缘硅胶垫33防止控制板5绝缘不良，密封连接防止控制室15由于气密不良导致控制元件失效，防止外部环境对加热室16腐蚀等影响，防止循环室17中的液体泄漏影响加热装置的正常工作。

优选的，所述IGBT晶体管30与加热座9上的IGBT散热座29连接。

优选的，所述IGBT晶体管30通过IGBT压板32固定，保证IGBT晶体管30与IGBT散热座29充分接触，有利于IGBT晶体管30散热。

优选的，所述IGBT压板32采用绝缘耐压材料。

优选的，所述绝缘耐压材料为PA66+GF30。

优选的，在所述进口18和出口19密封安装温度传感器10，温度传感器10将采集的温度信息传递给控制室15，通过控制室15控制加热包7工作状态，实现进水口和出水口温度实时监测，密封安装可以防止温度传感器10脱落，实现在有效加热的同时节约电能。

优选的，加热座9上设有温度传感器安装槽34，温度传感器10装在温度传感器支架11上，温度传感器支架11安装在温度传感器安装槽34上，温度传感器支架11安装在安装槽34内起固定作用，防止脱落，温度传感器10穿过温度传感器支架11接触安装槽34的固定位置，提升温度传感器检测精确度。

如图3所示，优选的，所述安装槽20与下壳体13形成一条来回弯曲的流道，有利于增强流道内液体的热效率。

优选的，所述控制室5还包含与IGBT晶体管串联的热熔断器8，所述热熔断器8设置在加热座9上，在IGBT晶体管短路后，PTC持续工作，无法关断，水温度持续上升；在硬件电路中，设计增加一个开关元器件，当其中有一个或者多个IGBT晶体管失效的时候，该开关元器件能够起到保护作用，在设计电路中，串联一个热熔断器8，热熔断器8具有过温保护。当IGBT晶体管击穿，不受控制室控制15，持续加热时，当温度保险丝感受到异常发热并达到预定的熔断温度时，感温体熔化，从而断开电路，从而实现二重保护。

一种电加热装置，通过电发热的PTC加热包7，将热量传送给液体，通过散热将热量应用于车内，PTC水加热器由上盖1、上层绝缘硅胶垫2、连接板6、加热包7、热熔断器8、加热座9、密封圈12、下壳体13、控制板5、高压插件3、低压插件4和IGBT晶体管组成；还设有加热座9与下壳体13通过密封圈12和螺栓14连接，形成一个具有进口18和出口19的循环室17，加热座9设有加热包7和热熔断器8，加热包7上设有连接板6，连接板6和控制板5相连，加热器的工作电压范围是250V~500V，下壳体13和加热座9通过固定螺栓14活动连接，可以适用于不同的安装需求，加热座9上方中部设有多个加热包安装槽20，可根据要求调整加热包7数量，安装槽20与下壳体13形成一条来回弯曲的流道，有利于增强流道内冷却液的热效率，其进口18和出口19都设有水温传感器，用于实时监测上报进水口和出水口冷却液的温度，加热座上方中部设有热熔断器8，用于防止温度过高，起到温度保护作用，IGBT晶体管与加热座9通过绝缘薄膜和导热凝胶接触，有利于IGBT晶体管散热，加热包设有PTC片，PTC片的正反面分别连有正电极片和负电极片，电极片通过铆压方式和固定框连接，其外侧有楔形铝镶件，其外侧包裹着导热硅胶垫和绝缘薄膜，通讯方式包括CAN和LIN通信，加热座9和下壳体13，加热座9和下壳体13通过螺栓固定扣合，形成循环室17，加热座9顶部设有上盖1，加热座9和下壳体13连接处内设有密封圈12，密封圈12防止液体泄露，导致PTC水加热器气密不良，加热座9上设有多个PTC加热包安装槽20，可根据要求调整加热包7数量，所有加热包7通过连接板6共同连接，形成加热包分组，PTC加热包7产生的热量首先传给安装槽20，继而传导给液体，控制板5通过铜排与连接板6相连，加热座9有低压接插件4和高压接插件3，低压接插件4和高压接插件3分别与控制板5连接，加热座9上设有温度传感器安装槽34，温度传感器10装在温度传感器支架11上，温度传感器支架11安装在温度传感器安装槽34上，灌密封胶防止水温传感器脱落，温度传感器支架11安装在安装槽34内起固定作用，防止脱落，温度传感器10穿过温度传感器支架11接触安装槽34的固定位置，提升温度传感器检测精确度，控制板上方装有上层绝缘硅胶垫2，上层绝缘硅胶垫2防止上盖1和控制板5绝缘不良，上盖1通过卡扣和加热座9的卡槽相连接，灌密封胶，保证气密性。

如图4、5、6所示，一种PTC加热包，包括固定框21、PTC片24和正负电极片25，PTC片24安装在固定框21中，正负电极片25安装在PTC片24正反两面，其特征在于，固定框21上设有圆形铆压点22和半圆形铆压点23，正负电极片25通过热铆压方式与固定框21连接，其生产成本低，结构耐久性好。

优选的，在所述正负电极片25的内表面有一层导热胶，填充正负电极片和PTC片的微观间隙，提高导热性能。

优选的，在所述正负电极片25外装有左右对称的楔形铝镶件26，对PTC加热包装配时起紧固作用。

优选的，在所述楔形铝镶件26外装有导热硅胶垫27，减少PTC加热包硬接触，提高PTC加热包导热性能。

优选的，在所述导热硅胶垫27外装有绝缘薄膜28，对PTC加热包起到绝缘作用。

优选的，所述PTC片24为四块。

优选的，固定框21的材料是绝缘耐压的塑料材料。

优选的，绝缘耐压的塑料材料是PPS和GF30。

优选的，所述固定框21两侧各有一个圆形铆压点22和六个半圆形铆压点23。

一种PTC加热包，其通过PTC片24将通过正负电极片25的电能高效率转化为热能，通过楔形铝镶件26、导热硅胶垫27和绝缘薄膜28将热能应用于PTC水加热器，用于加热冷却液，给车内提供热能。其包括正负电极片25，置于正负电极片25中间的PTC片24，印刷于正负电极片25的绝缘导热胶，正负电极片25通过高温铆压方式与固定框21连接，其外侧有楔形铝镶件26，其外侧包裹着导热硅胶垫27和绝缘薄膜28，置于正负电极片25之间的PTC片有四块，印刷于正负电极片25的绝缘导热胶，起到绝缘作用防止高压电外泄，同时又不影响热量传递，固定框21材料是PPS和GF30，其两侧各有各有一个圆形铆压点22和六个半圆形铆压点23，通过高温铆压将正负电极片25固定在固定框21上，对PTC加热包内部零件起固定、保护和绝缘作用，所述的楔形铝镶件26，对PTC加热包装配时起紧固作用，导热硅胶垫27减少PTC加热包硬接触，提高PTC加热包导热效率，绝缘薄膜28对PTC加热包起到绝缘作用。

值得指出的是，这里给出的方式只是作为本发明的一个具体实施方式，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

Claims (13)

1.一种电加热装置，包含加热单元和控制室（15），所述加热单元由加热座（9）将其分为加热室（16）和循环室（17），所述加热座（9）包含至少一个加热包（7）的至少一个安装槽（20），所述安装槽（20）突出到所述循环室（17）中，所述循环室（17）包括进口（18）和出口（19），液体从进口（18）流进循环室（17），从出口（19）流出，其特征在于，所述控制室（15）安装在所述加热室（16）正上方，控制室（15）和加热室（16）为一体结构。

2.根据权利要求1所述的一种电加热装置，其特征在于，所述加热座（9）为铝座。

3.根据权利要求1所述的一种电加热装置，其特征在于，所述加热包（7）为PTC加热包。

4.根据权利要求1、2、3或4所述的一种电加热装置，其特征在于，所述液体为乙二醇和水混合物。

5.根据权利要求1、2、3或4所述的一种电加热装置，其特征在于，所述控制室（15）包含上盖（1）、上层绝缘硅胶垫（2）、下层绝缘硅胶垫（33）、高压接插件（3）、低压接插件（4）、控制板（5）和IGBT晶体管，上层绝缘硅胶垫（2）安装在控制板（5）上方，上盖（1）和加热座（9）密封连接，所述加热室（16）还包含连接板（6），所述连接板（6）和加热包（7）电连接，控制板（5）通过铜排与连接板（6）相连，低压接插件（4）和高压接插件（3）分别与控制板（5）连接，下层绝缘硅胶垫（33）安装在连接板（6）上方，将控制室（15）和加热室（16）分开，所述循环室（17）还包括下壳体（13），所述下壳体（13）通过密封圈（12）和加热座（9）密封连接。

6.根据权利要求5所述的一种电加热装置，其特征在于，所述IGBT晶体管（30）与加热座（9）上的IGBT散热座（29）连接。

7.根据权利要求6所述的一种电加热装置，其特征在于，所述IGBT晶体管（30）通过IGBT压板（32）固定。

8.根据权利要求7所述的一种电加热装置，其特征在于，所述IGBT压板（32）采用绝缘耐压材料。

9.根据权利要求8所述的一种电加热装置，其特征在于，所述绝缘耐压材料为PA66+GF30。

10.根据权利要求1、2、3或4所述的一种电加热装置，其特征在于，在所述进口（18）和出口（19）密封安装温度传感器（10），温度传感器（10）将采集的温度信息传递给控制室（15），通过控制室（15）控制加热包（7）工作状态。

11.根据权利要求10所述的一种电加热装置，其特征在于，加热座（9）上设有温度传感器安装槽（34），温度传感器（10）装在温度传感器支架（11）上，温度传感器支架（11）安装在温度传感器安装槽（34）上。

12.根据权利要求1、2、3或4所述的一种电加热装置，其特征在于，所述安装槽（20）与下壳体（13）形成一条来回弯曲的流道。

13.根据权利要求5所述的一种电加热装置，其特征在于，所述控制室（5）还包含与IGBT晶体管串联的热熔断器（8），所述热熔断器（8）设置在加热座（9）上。

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