CN118700795A - 加热器、运输制冷单元以及系统 - Google Patents

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CN118700795A CN202310308794.7A CN202310308794A CN118700795A CN 118700795 A CN118700795 A CN 118700795A CN 202310308794 A CN202310308794 A CN 202310308794A CN 118700795 A CN118700795 A CN 118700795A
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Abstract

本申请涉及一种加热器，所述加热器包括：第一加热电阻，所述第一加热电阻为热敏电阻；与所述第一加热电阻串联的第二保护电阻，其中所述第二保护电阻具有恒定阻值；以及与所述第二保护电阻并联的温度开关，其中所述温度开关根据所述第一加热电阻的表面温度来启用或旁路所述第二保护电阻。本申请还涉及一种运输制冷单元、一种用于运输单元的制冷系统以及一种运输制冷单元TRU中加热器的控制方法。

Description

加热器、运输制冷单元以及系统
技术领域
本申请涉及一种加热控制领域，更具体地，涉及一种加热器、运输制冷单元、用于运输单元的制冷系统以及运输制冷单元TRU中加热器的控制方法。
背景技术
对于电动运输制冷机组，为了有效控制加热器的表面温度，避免烫伤、火灾等安全隐患，现有方案采用正温度系数(PTC)材料的加热器(即，PTC加热器)。具体来说，PTC加热器的电阻一般与温度成正比，温度不会超过居里点温度(约200度)，可有效避免高温的风险。
图2示出了PTC加热器的电阻-温度特性示意图。如图2所示，当PTC加热器的表面温度较低(如210所示)时，其阻值较小，冷启动该PTC加热器所产生的冲击电流可能会超过运输制冷单元TRU允许的最大电流。换言之，在冷启动PTC加热器时，产生的冲击电流可能会对运输制冷单元TRU产生不利影响。
发明内容
根据本申请的一方面，提供了一种加热器，所述加热器包括：第一加热电阻，所述第一加热电阻为热敏电阻；与所述第一加热电阻串联的第二保护电阻，其中所述第二保护电阻具有恒定阻值；以及与所述第二保护电阻并联的温度开关，其中所述温度开关根据所述第一加热电阻的表面温度来启用或旁路所述第二保护电阻。
作为上述方案的补充或替换，在上述加热器中，所述第一加热电阻为正向温度系数PTC电阻。
作为上述方案的补充或替换，在上述加热器中，所述温度开关包括：温度探头，用于感测所述第一加热电阻的表面温度；以及开关单元，用于在所述第一加热电阻的表面温度低于预设温度阈值时，使所述温度开关保持打开状态，而在所述第一加热电阻的表面温度大于或等于所述预设温度阈值时，使所述温度开关闭合。
作为上述方案的补充或替换，在上述加热器中，所述预设温度阈值根据所述第一加热电阻的电阻-温度特性来确定。
根据本申请的另一方面，提供了一种运输制冷单元TRU，所述运输制冷单元TRU包括如前所述的加热器。
作为上述方案的补充或替换，在上述运输制冷单元TRU中，所述加热器中的第二保护电阻的阻值根据所述运输制冷单元TRU的工作电压、最大允许电流以及第一加热电阻的电阻-温度特性来确定。
作为上述方案的补充或替换，在上述运输制冷单元TRU中，所述加热器中的第二保护电阻的阻值R2根据下式来确定：
其中，U为所述运输制冷单元TRU的工作电压，Imax为所述运输制冷单元TRU的最大允许电流，R1min为所述第一加热电阻的最小电阻值。
根据本申请的又一方面，提供了一种用于运输单元的制冷系统，所述制冷系统包括如前所述的运输制冷单元TRU，其中，所述运输制冷单元TRU安装在所述运输单元的侧壁上。
根据本申请的又一方面，提供了一种运输制冷单元TRU中加热器的控制方法，所述方法包括：设置第一加热电阻，所述第一加热电阻为热敏电阻；设置第二保护电阻，所述第二保护电阻与所述第一加热电阻串联并具有恒定阻值；以及设置温度开关，所述温度开关与所述第二保护电阻并联并根据所述第一加热电阻的表面温度来启用或旁路所述第二保护电阻。
作为上述方案的补充或替换，在上述方法中，所述第一加热电阻为正向温度系数PTC电阻。
附图说明
从结合附图的以下详细说明中，将会使本申请的上述和其他目的及优点更加完整清楚，其中，相同或相似的要素采用相同的标号表示。
图1示出了根据本申请的一个实施例的加热器的结构示意图；
图2示出了PTC加热器的电阻-温度特性示意图；
图3示出了根据本申请的一个实施例的加热器电路的结构示意图；
图4示出了根据本申请的一个实施例、加热器电路的工作原理示意图；以及
图5示出了根据本申请的一个实施例、运输制冷单元TRU中加热器的控制方法。
具体实施方式
下面参照其中图示了本申请示意性实施例的附图更为全面地说明本申请。但本申请可以按不同形式来实现，而不应解读为仅限于本文给出的各实施例。给出的上述各实施例旨在使本文的披露全面完整，以将本申请的保护范围更为全面地传达给本领域技术人员。
在本说明书中，诸如“包含”和“包括”之类的用语表示除了具有在说明书和权利要求书中有直接和明确表述的单元和步骤以外，本申请的技术方案也不排除具有未被直接或明确表述的其它单元和步骤的情形。
除非特别说明，诸如“第一”和“第二”之类的用语并不表示单元在时间、空间、大小等方面的顺序而仅仅是作区分各单元之用。
按照本申请的一些实施例，加热器除了包括用于进行加热的加热电阻之外，还串联有保护电阻，该保护电阻用于保护加热器，避免流经加热器电路的电流超出最大允许值。另外，在该保护电阻两端还并联有温度开关，该温度开关根据加热电阻的表面温度来启用或旁路保护电阻，这样在避免冲击电流的同时还有效提升了整个加热器的工作效率。
以下借助附图进一步描述本申请的具体实施例。需要指出的是，为了更清楚地描述与本申请相关的内容，一些非必要的特征或电路元件未在附图中示出。但是对于本领域技术人员来说，这种省略并不会对本申请说明书所描述的技术方案的实施造成困难。
图1示出了根据本申请的一个实施例的加热器1000的结构示意图。如图1所示，加热器1000包括：第一加热电阻110、第二保护电阻120以及温度开关130，其中，第一加热电阻110为热敏电阻；第二保护电阻120与第一加热电阻110串联并具有恒定阻值；温度开关130与第二保护电阻120并联，并根据第一加热电阻110的表面温度来启用或旁路第二保护电阻120。
在本申请的上下文中，术语“加热电阻”表示主要用于加热功能的电阻。例如，当加热器1000用于运输制冷单元TRU时，加热电阻主要用于对运输单元(例如拖车、集装箱、火车车皮等)的内部空间进行加热或除霜。
第一加热电阻为热敏电阻(即电阻值随温度变化而变化的电阻)。热敏电阻器按其阻抗与温度特性分为正温度系数(PTC)热敏电阻器和负温度系数(NTC)热敏电阻器。PTC是Positive Temperature Coefficient的英文首字缩写，其含义为正温度系数，NTC是Negative Temperature Coefficient的英文首字缩写，其含义为负温度系数。在一个实施例中，第一加热电阻为正向温度系数PTC电阻，其阻值的范围为5欧姆至600欧姆。
在本申请的上下文中，术语“保护电阻”表示具有保护功能的电阻，该保护电阻能够避免在启动加热器时所产生的冲击电流(流经保护电阻的电流)超过运输制冷单元TRU允许的最大电流。
在本申请的多个实施例中，第二保护电阻120与第一加热电阻110串联并具有恒定阻值。具有恒定阻值的电阻在工作时(例如电流流经该电阻时)，其表面温度较难控制，除非增加额外复杂的控制逻辑。
在图1的实施例中，在第二保护电阻120的两端并联有温度开关130，该温度开关130根据第一加热电阻110的表面温度来启用或旁路第二保护电阻120。在一个实施例中，温度开关130可包括：温度探头以及开关单元，其中温度探头用于感测所述第一加热电阻110的表面温度；开关单元用于在所述第一加热电阻110的表面温度低于预设温度阈值时，使所述温度开关130保持打开状态，而在所述第一加热电阻110的表面温度大于或等于所述预设温度阈值时，使所述温度开关130闭合。
在这里，预设温度阈值可根据所述第一加热电阻110的电阻-温度特性来确定，例如设置为略低于居里点温度。本领域技术人员可以理解，除了第一加热电阻110的电阻-温度特性之外，预设温度阈值的设置还可根据温度探头的安装位置不同而不同。
在本申请的一个或多个实施例中，上述加热器1000可包括在运输制冷单元TRU或运输制冷机组中。在该实施例中，加热器1000中的第二保护电阻120的阻值可根据运输制冷单元TRU的工作电压U、最大允许电流Imax以及第一加热电阻110的电阻-温度特性来确定。
例如，第二保护电阻120的阻值R2根据下式来确定：
其中，U为运输制冷单元TRU的工作电压，Imax为运输制冷单元TRU的最大允许电流，R1min为第一加热电阻的最小电阻值。如前所述，第一加热电阻可以为正向温度系数PTC电阻，其阻值最低为几欧姆。在冷态启动时，运输制冷单元TRU的工作电压可能会造成流经该第一加热电阻的电流超出最大允许电流，而第二保护电阻120的设置可有效避免上述问题。
运输制冷单元TRU可集成在用于运输单元(例如拖车、集装箱、火车车皮等)的制冷系统中，其中，该运输制冷单元TRU安装在所述运输单元的侧壁上。
图3示出了根据本申请的一个实施例的加热器电路的结构示意图。如图3所示，PTC加热电阻310与保护电阻320(具有恒定电阻值)串联，该保护电阻320两端并联一个温度开关330。在图3的实施例中，温度开关330的状态为常开状态，并根据PTC加热电阻310的温度进行通断控制。具体来说，温度开关330闭合的温度略低于PTC加热电阻310的居里温度点。在电加热功能开启时，PTC加热电阻310的阻值较小，通过加入具有恒定电阻值的保护电阻320可以解决电流过大的问题。当PTC加热电阻310的温度升高到预设温度阈值(例如，居里温度点)时，温度开关闭合，保护电阻320被短路。这样，在避免冲击电流的同时还有效提升了整个加热器的工作效率
图4示出了根据本申请的一个实施例、加热器电路的工作原理示意图。如图4所示，在PTC加热电阻310的表面温度较低(例如处于冷态)时，温度开关330保持打开状态，电流直接流经PTC加热电阻310以及保护电阻320。而在PTC加热电阻310的表面温度达到预设温度阈值后，由于温度开关330的闭合，保护电阻320被旁路或短路，即电流不会流经该保护电阻320，进一步提升了加热器的工作效率。
图5示出了根据本申请的一个实施例、运输制冷单元TRU中加热器的控制方法5000。该控制方法5000可包括如下步骤：
在步骤S510中，设置第一加热电阻，所述第一加热电阻为热敏电阻；
在步骤S520中，设置第二保护电阻，所述第二保护电阻与所述第一加热电阻串联并具有恒定阻值；以及
在步骤S530中，设置温度开关，所述温度开关与所述第二保护电阻并联并根据所述第一加热电阻的表面温度来启用或旁路所述第二保护电阻。
在一个实施例中，第一加热电阻为正向温度系数PTC电阻。上述实施例至少具有如下优点：(1)由于通过温度开关控制串联电加热回路，不需要额外的控制器信号，加热器电路仅通过温度开关的物理特性进行调节；(2)根据第一加热电阻的表面温度来启用或旁路第二保护电阻，不影响第一加热电阻(例如PTC电阻)的发热功率；(3)主要通过第一加热电阻(例如PTC)加热，无高温风险。
综上，本申请的实施例的加热器除了包括用于进行加热的加热电阻之外，还串联有保护电阻，该保护电阻用于保护加热器，避免流经加热器电路的电流超出最大允许值。另外，在该保护电阻两端还并联有温度开关，该温度开关根据加热电阻的表面温度来启用或旁路保护电阻，这样在避免冲击电流的同时还有效提升了整个加热器的工作效率。
以上例子主要说明了本申请的一个或多个实施例的技术方案。尽管只对其中一些本申请的实施方式进行了描述，但是本领域普通技术人员应当了解，本申请可以在不偏离其主旨与范围内以许多其他的形式实施。因此，所展示的例子与实施方式被视为示意性的而非限制性的，在不脱离如各权利要求所定义的本申请精神及范围的情况下，本申请可能涵盖各种的修改与替换。

Claims (10)

1.一种加热器，其特征在于，所述加热器包括：
第一加热电阻，所述第一加热电阻为热敏电阻；
与所述第一加热电阻串联的第二保护电阻，其中所述第二保护电阻具有恒定阻值；以及
与所述第二保护电阻并联的温度开关，其中所述温度开关根据所述第一加热电阻的表面温度来启用或旁路所述第二保护电阻。
2.如权利要求1所述的加热器，其中，所述第一加热电阻为正向温度系数PTC电阻。
3.如权利要求2所述的加热器，其中，所述温度开关包括：
温度探头，用于感测所述第一加热电阻的表面温度；以及
开关单元，用于在所述第一加热电阻的表面温度低于预设温度阈值时，使所述温度开关保持打开状态，而在所述第一加热电阻的表面温度大于或等于所述预设温度阈值时，使所述温度开关闭合。
4.如权利要求3所述的加热器，其中，所述预设温度阈值根据所述第一加热电阻的电阻-温度特性来确定。
5.一种运输制冷单元TRU，其特征在于，所述运输制冷单元TRU包括如权利要求1至4中任一项所述的加热器。
6.如权利要求5所述的运输制冷单元TRU，其中，所述加热器中的第二保护电阻的阻值根据所述运输制冷单元TRU的工作电压、最大允许电流以及第一加热电阻的电阻-温度特性来确定。
7.如权利要求6所述的运输制冷单元TRU，其中，所述加热器中的第二保护电阻的阻值R2根据下式来确定：
其中，U为所述运输制冷单元TRU的工作电压，Imax为所述运输制冷单元TRU的最大允许电流，R1min为所述第一加热电阻的最小电阻值。
8.一种用于运输单元的制冷系统，其特征在于，所述制冷系统包括如权利要求5至7中任一项所述的运输制冷单元TRU，其中，所述运输制冷单元TRU安装在所述运输单元的侧壁上。
9.一种运输制冷单元TRU中加热器的控制方法，其特征在于，所述方法包括：
设置第一加热电阻，所述第一加热电阻为热敏电阻；
设置第二保护电阻，所述第二保护电阻与所述第一加热电阻串联并具有恒定阻值；以及
设置温度开关，所述温度开关与所述第二保护电阻并联并根据所述第一加热电阻的表面温度来启用或旁路所述第二保护电阻。
10.如权利要求9所述的方法，其中，所述第一加热电阻为正向温度系数PTC电阻。
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