CN203883092U - 电加热装置和车辆 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种电加热装置和车辆，该电加热装置包括加热膜(1)和分布在所述加热膜(1)中的用于放热的电加热件，所述加热膜(1)包括多个加热区(10)，各个所述加热区(10)中所分布的所述电加热件的放热量各不相同，从而能可靠有效地控制电池组内部的温度差而优化电池的工作环境。
Description
技术领域
本实用新型涉及电加热装置。另外，本实用新型还涉及车辆。
背景技术
随着各国对环境保护的日益重视，纯电动车辆也得到了快速的发展。使用电池为动力源的纯电动车辆，能够利用风力，太阳能等洁净能源以替代内燃机动力源的传统车辆而达到改善空气质量的目的。
但是，受到现有电池技术的限制，电池组无法像传统车辆的内燃机那样广泛地适用于各种工况。特别是在低温条件下，混合动力汽车，电动车辆以及增程式电动车都需要设置电加热装置。
中国专利CN201020108953.7提供了一种利用加热膜内设置有的加热电路加热的装置。另外，中国专利CN201120180344.7则通过将加热膜设置为上下布置的两层来使加热电路的设置更为方便和制作。
上述这样的装置虽然能够在通电后起到加热的作用，但是，由于被加热物体是需要向X、Y、Z三个方向的热传递，而由于被加热物体各方向上的尺寸的不同，很容易造成被加热物体的加热不均的现象。
实用新型内容
本实用新型的目的是提供一种电加热装置，该电加热装置通过放热量不同的多个放热区对被加热物体(电池组)进行均匀地加热。
为了实现上述目的，本实用新型提供一种电加热装置，包括加热膜和分布在所述加热膜中的用于放热的电加热件，所述加热膜包括多个加热区，各个所述加热区中所分布的所述电加热件的放热量各不相同。
优选地，多个所述加热区包括位于所述加热膜的边缘部位的高温加热区和位于所述加热膜的中心部位的低温加热区，所述电加热件为电加热线，其中，所述高温加热区中所分布的所述电加热线的放热量大于所述低温加热区中所分布的所述电加热线的放热量。
优选地，所述高温加热区中所述加热膜的单位体积内的所述电加热线的长度大于所述低温加热区中所述加热膜的单位体积内的所述电加热线的长度。
优选地，所述高温加热区中所分布的所述电加热线的线径小于所述低温加热区中所分布的所述电加热线的线径。
优选地，各个所述加热区中所分布的所述电加热线由不同的材质形成，其中，所述高温加热区中所分布的所述电加热线的材质的单位长度放热量大于所述低温加热区中所分布的所述电加热线的单位长度放热量。
优选地，所述高温加热区和所述低温加热区之间设置有过渡加热区。
优选地，所述过渡加热区为一个或者多个。
优选地，所述加热膜上的未分布有所述电加热线的区域开设有透气孔。
优选地，所述透气孔的开设数量或者透气孔的孔径大小与各个所述加热区中所分布的所述电加热线的放热量相适应地设置。
本实用新型还提供一种车辆，该车辆中设置有根据上述技术方案中任意一项所述的电加热装置。
通过上述技术方案，由于在加热膜包括多个加热区，从而能够通过各个加热区中所分布的电加热线的放热量各不相同，从而能可靠有效地控制电池组内部的温度差而优化电池的工作环境。
本实用新型的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
附图说明
附图是用来提供对本实用新型的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本实用新型，但并不构成对本实用新型的限制。在附图中：
图1是本实用新型所述电加热装置的一种具体实施方式。
附图标记说明
1 加热膜 2 电源引线
3 电加热线 4 电源
5 透气孔
10 加热区 11 高温加热区
12 过渡加热区 13 低温加热区
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本实用新型，并不用于限制本实用新型。
在本实用新型中，在未作相反说明的情况下，使用的方位词如“上、下、左、右”通常是指参考附图所示的上、下、左、右；“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内、外。
在现有技术中的电加热装置仅能够通过风机配合加热棒或者加热板来均匀地加热，或者通过加热膜1来均匀地加热。其结果是，该电加热装置所形成的均匀的温度场无法有效地控制被加热物体的温度场。虽然，如果时间足够长，处于均匀温度场中的被加热物体最终是能够达到均匀温度的。
但是，在实际应用中，希望能够迅速有效地控制被加热物体的温度场。而本实用新型则能够通过提供一种电加热装置，该电加热装置包括加热膜1和分布在加热膜1中的用于放热的电加热件，加热膜1包括多个加热区10，各个加热区10中所分布的电加热件的放热量各不相同，而使被加热物体达到迅速地达到均匀温度，从而可靠有效地控制被加热物体内部的温度差而使优化被加热物体的工作环境。
发明人之所以能够提出上述技术方案，是因此发明人发现了均匀温度场无法迅速控制被加热物体的温度场的原因在于，被加热物体为立体形状，其在X、Y、Z方向上均存在热传递。同时由于被加热物体的电池组在使用时所产生的热为阶梯型分布，即中心温度最高，边缘最低。这使得现有技术中的电加热装置根本无法改变电池组内部的温度差，而使温度场分布均匀。
而本实用新型所提供的电加热装置则能够通过将加热膜1设置成为多个能够提供不同放热量的加热区10来达到控制被加热物体内部温度差的效果。该装置特别适用于电池组的加热，以提供保证电池组处于能够稳定工作的目标加热温度。
具体地，多个所述加热区10包括位于加热膜1的边缘部位的高温加热区11和位于加热膜1的中心部位的低温加热区13，电加热件为电加热线3，其中，高温加热区11中所分布的电加热线3放热量大于低温加热区13中所分布的电加热线3的放热量。这样能够根据CFD热仿真结果以及实验数据有效地设置电加热线3来使各个加热区10的放热量与热损失量匹配，不仅能够降低在温度较高的中心部位的能量消耗，而提高能源的利用效率，而且还能够可靠有效地控制电池组内部的温度差而优化电池的工作环境。
电加热线3不仅能够通过加热膜1进行绝缘，还能够通过加热膜1的支撑来使该电加热线3保持在预定的位置上。因此，本实用新型所述电加热装置在安装时，仅需要固定该加热膜1，就能够使分布在加热膜1中的电加热线布置到电池组的相应位置，因此，利用本实用新型所述电加热装置，不但能够可靠有效地控制电池组内部的温度差，而且安装简便。其中的电加热线3能够为各种材料，例如镍铬丝、铁铬铝丝、镍铁丝、镍铜丝等金属材料，或者碳化硅、硅钼棒等非金属料，只要其能够释放一定的热量即可。
优选电加热线3由同种材料组成，高温加热区11中加热膜1的单位体积内的电加热线3的长度大于低温加热区13中加热膜1的单位体积内的电加热线3的长度。也就是说，通过增加电加热线3的布置密度，或者通过在局部叠加电加热线，来使各个加热区10的放热量不同，而有效地控制电池组内部的温度差。
作为本实用新型的一种优选实施方式，如图1所示，高温加热区11中所分布的电加热线3的线径小于低温加热区13中所分布的电加热线3的线径。也就是说，通过电加热线截面积的不同而使电阻值发生变化，从而使通过相同电流的具有不同截面的电加热线13产生不同的放热量，以与电池组的不同位置的热损失量相匹配，从而有效地控制温度差。
而且，由于采用了变截面的电加热线13，所以无需增加电加热装置的结构就能够实现，从而能最大程度地利用电加热线13的性能来控制温度场分布。相比与通过增加单位体积内的电加热线3的长度来提高放热量的情况，能够节省电加热线3的使用量。
另外，如果需要控制的温度场中的温度差较大，还能够同时利用上述两种技术方案的组合来实现。
另外，各个加热区10中所分布的电加热线3由不同的材质形成，其中，高温加热区11中所分布的电加热线3的材质的单位长度放热量大于低温加热区13中所分布的电加热线3的单位长度放热量，以可靠有效地控制电池组内部的温度差而优化电池的工作环境。
更加具体地，高温加热区11和低温加热区13之间设置有过渡加热区12。也就是说过渡加热区12所产生的放热量介于高温加热区11和低温加热区13之间，以更好地控制温度场，改善电加热装置的整体功率，使在达到同样的加热效果的前提下，有效节约车内能源，间接地提高车辆冬季续驶里程数。
该过渡加热区12为一个或者多个，能够根据所覆盖电池组的面积相应地设置。
具体地，能够根据CFD仿真结果及实验数据设计各个加热区的放热量，使其与被加热物体的各部分的热损失量相匹配。具体地，在被加热物体(例如电池组电芯)确定后，其比热容c和质量m为已知一定值，并能够通过CFD模拟出被加热物体的目标加热温度与实际表面温度差为ΔT，此时能够通过公式Q＝cmΔT计算得出所需热量Q，即需要通过电加热装置进行补充的放热量。
如前所述，由于被加热物体存在阶梯型分布(温度场)，也就是，被加热物体达到目标加热温度与实际表面温度差的ΔT不同，因此，为了保证使被加热物体能够得到均匀地加热，需要电加热装置提供不同的放热量来实现。
由于对加热时间和加热功率有一定限制，且电加热装置的工作电压为定值，所以能够通过公式Q＝I2Rt(焦耳定律)和P＝UI来求得所需电阻值R，并利用电阻公式R＝ρL/S得到所需的电加热线3的横截面积S，继而得到加热线的粗细(ρ为加热线的电阻率，L为加热线长度)。
因此，通过CFD仿真完全能够得到电加热线3的分布位置及类型(所需截面积大小)。在需要加热时，只需要接通电源4即可，就能够实现在相同电流条件下主动进行温差控制，使被加热物体(电池组)能够保持在相同的温度环境中，避免由于现有技术中的等功率加热所造成的各区域温度分布不均匀，有效地消除被加热物体(电池组)的外冷内热现象。
另外，如图1所示，由于多个加热区10均通过电源引线2由电源4供给电流。因此仅需控制该电源4通断就能够实现针对不同区域提供不同放热量的加热区10来达到控制电池组内部温度差的效果，不但结构简单，而且容易控制。
作为本实用新型的一种具体实施方式，加热膜1上的未分布有电加热线3的区域开设有透气孔5，从而能够将加热后体积膨胀的空气放出。优选透气孔5的开设数量或者透气孔5的孔径大小与各个加热区10中所分布的电加热线3的放热量相适应地设置。也就说，能够将高温加热区11中的透气孔5设置地较大，以将受热膨胀的气体放出。
另外，本实用新型所述电加热装置还能够适用对温度场的平均分布有要求的其他被加热物体的加热。
另外，本实用新型还提供一种车辆，该车辆中设置有上述技术方案中任意一项所述的电加热装置。该车辆能够为纯电动车，也能够为混合动力车，或者其他需要对所使用电池进行加热的车辆。
以上结合附图详细描述了本实用新型的优选实施方式，但是，本实用新型并不限于上述实施方式中的具体细节，在本实用新型的技术构思范围内，可以对本实用新型的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本实用新型的保护范围。
另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本实用新型对各种可能的组合方式不再另行说明。
此外，本实用新型的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本实用新型的思想，其同样应当视为本实用新型所公开的内容。
Claims (10)
1.一种电加热装置，包括加热膜(1)和分布在所述加热膜(1)中的用于放热的电加热件，其特征在于，所述加热膜(1)包括多个加热区(10)，各个所述加热区(10)中所分布的所述电加热件的放热量各不相同。
2.根据权利要求1所述的电加热装置，其特征在于，多个所述加热区(10)包括位于所述加热膜(1)的边缘部位的高温加热区(11)和位于所述加热膜(1)的中心部位的低温加热区(13)，所述电加热件为电加热线(3)，其中，所述高温加热区(11)中所分布的所述电加热线(3)的放热量大于所述低温加热区(13)中所分布的所述电加热线(3)的放热量。
3.根据权利要求2所述的电加热装置，其特征在于，所述高温加热区(11)中所述加热膜(1)的单位体积内的所述电加热线(3)的长度大于所述低温加热区(13)中所述加热膜(1)的单位体积内的所述电加热线(3)的长度。
4.根据权利要求2所述的电加热装置，其特征在于，所述高温加热区(11)中所分布的所述电加热线(3)的线径小于所述低温加热区(13)中所分布的所述电加热线(3)的线径。
5.根据权利要求2所述的电加热装置，其特征在于，各个所述加热区(10)中所分布的所述电加热线(3)由不同的材质形成，
其中，所述高温加热区(11)中所分布的所述电加热线(3)的材质的单位长度放热量大于所述低温加热区(13)中所分布的所述电加热线(3)的单位长度放热量。
6.根据权利要求2所述的电加热装置，其特征在于，所述高温加热区(11)和所述低温加热区(13)之间设置有过渡加热区(12)。
7.根据权利要求6所述的电加热装置，其特征在于，所述过渡加热区(12)为一个或者多个。
8.根据权利要求1-7中任意一项所述的电加热装置，其特征在于，所述加热膜(1)上的未分布有所述电加热线(3)的区域开设有透气孔(5)。
9.根据权利要求8所述的电加热装置，其特征在于，所述透气孔(5)的开设数量或者透气孔(5)的孔径大小与各个所述加热区(10)中所分布的所述电加热线(3)的放热量相适应地设置。
10.一种车辆，其特征在于，该车辆中设置有根据权利要求1-9中任意一项所述的电加热装置。
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