CN212499780U - 一种高压空气加热器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种高压空气加热器，包括安装座，所述的安装座上设有加热器本体和控制组件；所述的加热器本体包括至少两个沿水平方向分布的加热模块Ⅰ，每个所述的加热模块Ⅰ包括至少两个沿垂直方向分布的加热模块Ⅱ；各个加热模块Ⅱ分别与控制组件电连接，以使得所述的加热器本体分成至少四个加热区，并且各个所述的加热区可以通过控制组件实现单独控制。本实用新型公开的一种高压空气加热器,具有多个加热区域，并且能够实现单独控制，驱使加热区域控制更加精准，加热区域针对性强。

Description

一种高压空气加热器

技术领域

本实用新型涉及空气加热设备技术领域，具体地说是一种高压空气加热器。

背景技术

随着纯电动汽车的节能减排的大趋势下，所有的汽车零部件都在朝着提高能源效率、节约能源方向发展，也包括我们高压空气加热器产品。而现有的高压空气加热器产品自身的热效率已经很高了，高达95％以上，节能方面可以提升的空间不是特别大。所以高压空气加热器和上一层HVAC空调的系统匹配就节能来说显得非常重要，这就是为什么越来越多的HVAC供应商从HVAC系统控制的角度要求加热器供应商研发多区加热器以配合空调系统整体控制算法实现节能目的。

然而目前市场上的大多数高压空气加热器都是单区加热器(单独一个加热区域)和垂直双区加热器(在竖直方向有两个加热区域)，单区加热器即整个加热器只有一个加热温区，在我们的加热器控制算法中，所有的加热棒都是一起控制的，对于空调系统而言热负荷的可调节性比较单一；而垂直双区加热器即在加热器的垂直方向上分为两个加热区域，并且可以单独控制，在单区加热器的基础之上有所改进，但是要求HVAC空调系统的结构做较大的调整，对空调系统的结构设计要求比较高，并且只分两个温区节能效果还是不够显著。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是：克服现有技术的缺陷，提供一种具有多个加热区域，并且能够实现单独控制，驱使加热区域控制更加精准，加热区域针对性强的高压空气加热器。

本实用新型所采取的技术方案是：提供一种高压空气加热器，包括安装座，所述的安装座上设有加热器本体和控制组件；所述的加热器本体包括至少两个沿水平方向分布的加热模块Ⅰ，每个所述的加热模块Ⅰ包括至少两个沿垂直方向分布的加热模块Ⅱ；各个加热模块Ⅱ分别与控制组件电连接，以使得所述的加热器本体分成至少四个加热区，并且各个所述的加热区可以通过控制组件实现单独控制。

本实用新型与现有技术相比具有以下优点：

本实用新型的加热器结构中，将加热器本体分成的至少四个加热区域，并且四个加热区域通过控制组件进行单独控制，在实际应用中，各个加热区域可以与汽车舱室中的各个区域进行对应加热，例如，将加热器本体分成A、B、C、D四个加热区域，四个区域分别对应空调系统的司机舱、副驾驶舱、前挡风玻璃和后排乘客舱；客户只要求司机舱加热功率1kW，假设司机舱对应于加热器的A区，那么控制组件即会单独控制A区的加热棒输出客户需求的制热功率，当客户需求各个区域是进行加热，那么控制组件就会控制A、B、C、 D四区对应的加热棒同时运行，实现各个区域的空气加热，加热区域控制精准，针对性强，加热效率高。

进一步的，所述的加热器本体包括若干沿安装座的长度方向延伸的加热棒，若干所述的加热棒在水平方向上分成至少两组以形成所述的加热模块Ⅰ；每根所述的加热棒沿其长度方向分成至少两个加热部。

作为优选的，若干所述的加热棒沿水平方向分成两个加热模块Ⅰ，每根加热棒块包括两个加热部，以使得所述的加热器本体形成四个加热区。

进一步的，所述的加热棒包括壳体，所述壳体内设有加热组件，所述的加热组件与壳体之间设有绝缘套筒，所述壳体的两侧设有散热鳍片，且所述的散热鳍片与壳体为一体式结构。

再进一步的，所述的加热组件包括框架，所述框架的两侧分别设有第一凹槽和第二凹槽，所述第一凹槽的底部沿长度方向设有多个容置槽，且多个所述容置槽贯通至第二凹槽底部以形成通孔，所述的通孔内设有PTC电阻，所述的第一凹槽和第二凹槽内分别设有第一导电片以及第二导电片，且所述的第一导电片与第二导电片沿其长度方向设有多个容屑孔。在框架上设置相应的凹槽以及通孔，分别用于相对安装导电片以及PTC电阻，增加了各个元件之间连接后的结构强度，并且与此同时，不会大幅的增加结构的体积。

再进一步的，所述的第一导电片或第二导电片包括一个正极导电片，所述正极导电片的一端穿出壳体形成正极接线端；相对应的第二导电片或者第一导电片包括两个负极导电片，所述负极导电片靠近正极接线端的一端穿出壳体形成负极接线端。此结构中，设置至少两个负极导电片与一个正极导电片，在正负极电路接通后可以形成至少两路电路导通，即，可以实现加热组件的分段式加热，并且两个连接电路可以实现单独控制，实现加热方式以及控制方式的多样化，增加应用范围。

作为改进的，所述框架上位于相邻两个通孔之间设有挡板，所述的挡板与容屑孔所在的位置相对应，且所述容屑孔的宽度大于挡板的宽度。与容屑孔对应的位置设置挡板，是为了保证导电片能够保证一定的结构强度，不会在开孔处因受力不均而发生开裂情况；另外的，PTC电阻多为陶瓷材料，在长期使用后会发生碎裂产生碎屑，而碎屑堆积容易导电组件引起正负极短接，因此，容屑孔设置用于供碎屑通过，避免碎屑堆积。

再进一步的，所述的控制组件包括安装盒，所述的安装盒内设有PCB板，所述的PCB板与所述的加热器本体电连接；所述的PCB板上设有若干通孔，若干所述的通孔内分别嵌装有IGBT模块，所述的IGBT模块的下端与安装盒底部相贴合，所述IGBT模块的下底面与安装盒底面之间设有绝缘层；所述安装盒靠近加热器本体的一侧设有第一散热翅片，用于冷却控制靠近安装盒一侧加热模块Ⅱ的IGBT模块。此结构改变了PCBA的现有的装配工艺，通过在PCB板2上设置通孔，将IGBT模块穿设在通孔中，这样的结构中在IGBT模块连接时，将IGBT的焊盘放到PCB板的背面，此结构中IGBT模块与散热机构之间省去了PCB 板本体机构，等于直接去掉了PCB的热阻，因此有效提高散热效率。

再改进的，所述安装座的至少一个侧边设有第二散热翅片，用于冷却远离安装盒一侧加热模块Ⅱ的IGBT模块。此结构进一步的提高了各个IGBT模块的散热效果。

作为优选的，所述的绝缘层为绝缘纸。采用绝缘纸作为绝缘结构，在满足绝缘效果的同时，可以有效缩小空间，减小产品的体积以及整体质量。

附图说明

图1是本发明的高压空气加热器的结构图。

图2是本发明的高压空气加热器的另一角度结构图。

图3是本发明中的加热棒的结构示意图。

图4是本发明中的加热棒的爆炸结构图。

图5是本发明中的加热棒的截面图。

图6是本发明中的框架的结构图。

图7是本发明中PCB板与IGBT模块连接结构图。

图8是本发明中的安装盒与PCB板、IGBT模块连接结构的剖视图。

图9是图中的X出放大结构图。

图10是本发明中的加热器高压回路图。

其中，01-安装座，01.1-底框，01.2-侧框，02-加热器本体，03-控制组件，04-加热模块Ⅰ，04.1-加热模块Ⅱ，05-加热棒；

1-壳体，2-绝缘套筒，3-框架，3.1-第一凹槽，3.2-第二凹槽，3.3-通孔，3.4-挡板，4-第一导电片，5-第二导电片，6-PTC电阻，7-容屑孔，8-散热鳍片，9-正极接线端，10- 负极接线端；

20-安装盒，21-PCB板，21.1-通孔，22-IGBT模块，23-绝缘层，24-第一散热翅片，25-第二散热翅片，26-导热胶泥。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步说明。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，为了相互区分，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

如图1所示，本实用新型提供了一种高压空气加热器，包括安装座01，安装座01上设有加热器本体02和控制组件03；具体的，该安装座01包括一个底框01.1和两个侧框01.2，底框01.1和侧框01.2合围形成一个U型框架，其中加热器本体02安装在U型框架的U型凹槽中，控制组件03安装在U型框架的开口端顶部。

加热器本体02包括至少两个沿水平方向分布的加热模块Ⅰ04，每个加热模块Ⅰ04包括至少两个沿垂直方向分布的加热模块Ⅱ04.1；各个加热模块Ⅱ04.1分别与控制组件03电连接，以使得加热器本体02分成至少四个加热区，并且各个加热区可以通过控制组件 03实现单独控制。

加热器本体02包括若干沿安装座01的长度方向延伸的加热棒05，若干加热棒05在水平方向上分成至少两组以形成所述的加热模块Ⅰ04；并且每根加热棒05沿其长度方向分成至少两个加热部。本实施例中，将若干加热棒05沿水平方向分成两个加热模块Ⅰ04，每根加热棒05块包括两个加热部，从而使得所加热器本体02形成四个加热区，具体如图 1中所示的A、B、C、D四个加热区域。具体的，每一根加热棒05的一端设置有连接头，并且连接头与控制组件03电连接，即，所有的加热棒05都是通过相应的连接头汇总连接至控制组件03，然后根据实际需求通过控制组件03进行划分成若干组，实现每一组的单独控制，即，实现多个加热模块Ⅰ04的单独控制。

如图1所示，该加热器本体02包括五根加热棒05，其在水平方向的两个加热模块Ⅰ04分别包括两根加热棒05和三根加热棒05，当然，这里的两根、三根的分配并不是固定不变的，具体的区域包含几根加热棒05是可以根据客户实际需求进行调整的，当需要更高的加热效率时，可以多设置几根加热棒05，相应的，当不需要大功率加热时，可以相应的减少加热棒05数量。

具体的，如图3、4、5所示，加热棒05包括壳体1，壳体1内设有加热组件，加热组件与壳体1之间设有绝缘套筒2，壳体1的两侧设有散热鳍片8，且散热鳍片8与壳体1 为一体式结构。

具体的，壳体1两侧的散热鳍片8可以与壳体1一体注塑成型也可以后期的加工成型。本实施例中，壳体1两侧的散热鳍片8通过铲片形成加工而成，具体的，壳体1为铝材制成，在根据实际所需尺寸注塑成型相应的中空的壳体1，在其两侧面上通过冷加工的铲片方式等间距的铲加工出相应的鳍片结构，并且各个鳍片之间的距离可以根据实际情况进行调整，另外的，各个鳍片与壳体1基体的角度也是多样化的，可以是倾斜角度也可以是垂直角度；本实施例中，散热鳍片8与壳体1基体表面是垂直设置的，并且各个散热鳍片8 之间的间距为0.5mm-1mm。

再一方面的，加热组件包括框架3，为了符合轻量化的要求，该框架3为塑料框；框架的两侧分别设有第一凹槽3.1和第二凹槽3.2，第一凹槽3.1的底部沿长度方向设有多个容置槽，且多个容置槽贯通至第二凹槽3.2底部以形成通孔3.3，通孔内设有PTC电阻 6，第一凹槽3.1和第二凹槽3.2内分别设有第一导电片4以及第二导电片5，PTC电阻6 的两侧分别与第一导电片4以及第二导电片5通电，通过PTC电阻6使得第一导电片4与第二导电片5实现电流导通；且第一导电片4与第二导电片5沿其长度方向设有多个容屑孔7。

具体的，第一导电片4包括一个正极导电片，正极导电片的一端穿出壳体形成正极接线端9；相应的第二导电片5包括至少两个负极导电片，负极导电片靠近正极接线端的一端穿出壳体形成负极接线端10；或者，第二导电片5包括一个正极导电片，正极导电片的一端穿出壳体形成正极接线端9；相应的第一导电片4包括至少两个负极导电片，负极导电片靠近正极接线端的一端穿出壳体形成负极接线端10；即，本结构中第一导电片4或者第二导电片5中任意一个为正极导电片，对应的另一个包括至少两个负极导电片，从而实现接线端子通电后，该加热组件中可以分成至少两个加热部分，每一个对应的负极导电片与正极导电片通过PTC电阻6导通后形成一个闭合回路，实现加热功能；因此可以更加实际需求对加热组件形成分区加热，当该机构中包括两个负极导电片时，可以选择上半部分加热而下半部分不加热，也可以只进行下半部分的加热，还可以上下两部分同时加热。本实施例中，如图4所示，每一根加热棒05包括一个正极导电片以及两个负极导电片，正极导电片上设有正极接线端9，两个负极导电片上分别设有负极接线端10，三个接线端子形成两个回路，即，每根加热棒05分成了上下两个加热区，并且每个加热区由控制组件 03进行单独控制。当然，在其他的实施例中，在加热组件中可以包括多个负极导电片和一个正极导电片，从而实现多个导电回路，使得加热棒05在竖直方向上分成多个加热区。

另外的，如图6所示，在框架3上位于相邻两个通孔3.3之间为挡板3.4结构，并且各个挡板3.4与容屑孔7所在的位置相对应，是为了保证导电片能够保证一定的结构强度，不会在开孔处因受力不均而发生开裂情况；且容屑孔7的宽度大于挡板3.4的宽度，在保证结构强度的同时，避免挡边3.4结构将容屑孔7完全遮挡，影响碎屑通过。

如图7、8、9所示，控制组件03包括安装盒20，安装盒20内设有PCB板21，PCB板 21与所述的加热器本体02电连接；PCB板21上设有若干通孔21.1，若干通孔21.1内分别嵌装有IGBT模块22，IGBT模块22的下端与安装盒底部相贴合，IGBT模块22的下底面与安装盒20底面之间设有绝缘层23；本实施例中，绝缘层23为绝缘纸，采用绝缘纸作为绝缘层，替换了现有技术中的绝缘陶瓷片，在满足了绝缘的要求的同时，还降低了整个散热结构的高度，从而能够更好的满足客户对于产品尺寸减小的要求，另一方面的，减小了产品的体积以及整体质量，符合市场的轻量化要求。

本实施例中，更加具体的，在PCB板21上集成有相应的单片机，用于控制各个加热棒05，即，每一根加热棒05都是由单片机进行控制，多根加热棒05在水平方向上的分区都是由单片机进行控制并且汇总分组。

如图9所示，具体的，在安装盒20的底部与IGBT模块22对应的位置设有凸起20.1，IGBT模块22的底部与凸起20.1的顶部相贴合，且绝缘层23设在IGBT模块22的底部与凸起1.2的顶部之间，提高散热效率。在绝缘层23的上端面与IGBT模块22底部之间以及绝缘层23的下端面与凸起20.1顶部之间均通过导热胶泥26实现连接。具体的，该导热胶泥型号为低热阻的TG6060 putty。

另外的，如图2所示，在安装盒20靠近加热器本体02的一侧设有第一散热翅片24，用于冷却控制靠近安装盒20一侧加热模块Ⅱ04.1的IGBT模块22，即如图1中所示的A、 B两个加热区。

安装座01的至少一个侧边设有第二散热翅片25，用于冷却远离安装盒20一侧加热模块Ⅱ04.1的IGBT模块22，即如图1中所示的C、D两个加热区。此结构中，第二散热翅片25可以设置在安装座01的任意一侧，也可以是在其两侧均设置；具体的情况更具实际的空间尺寸以及加热需求进行选择。此结构中，第二散热翅片25的设计，解决了当客户要求只加热C区和D区时，并且A区和B区没有风量流过的情况下IGBT模块22的散热问题。本实施例中，第一散热翅片24、第二散热翅片25与安装盒20一体成型，当然，在其他实施例中，也可以是采用其他形式进行连接，例如：螺接、插接、卡接等。

具体的，本实施例中的A、B、C、D四区，可以对应于空调系统的司机舱、副驾驶舱、前挡风玻璃和后排乘客舱，每一个区域都有独立控制的需求。例如，客户只要求司机舱加热功率1kW，假设司机舱对应于加热器的A区，那么控制组件03即会单独控制A区的加热棒05输出客户需求的制热功率，当客户需求各个区域是进行加热，那么控制组件03就会控制A、B、C、D四区对应的加热棒05同时运行，实现空气加热。

另一方面的，各个加热棒05和IGBT模块的连接拓扑结构，本实施例中，以A、B、C、 D四区的结构为例，并且加热器本体02中包含五根加热棒05，A区、D区包含两根加热棒 05，B区、C区包含三根加热棒05。即加热器高压回路如图10所示，一共有4个低边(低压端)IGBT，LSS1～4,通过LV2～5四个控制引脚分别独立控制B区、C区、A区、D区的加热棒05,采用PWM占空比控制方式；两个高边(高压端)IGBT HSS1～2，通过LV1引脚同时控制加热棒05的高边，作用是在低边IGBT发生短路失效模式时，可以通过高边IGBT 切断加热棒05和高压总线的连接，这是基于考虑产品功能安全的设计。

以上就本实用新型较佳的实施例作了说明，但不能理解为是对权利要求的限制。本实用新型不仅局限于以上实施例，其具体结构允许有变化，凡在本实用新型独立要求的保护范围内所作的各种变化均在本实用新型的保护范围内。

Claims (10)

1.一种高压空气加热器，其特征在于：包括安装座(01)，所述的安装座(01)上设有加热器本体(02)和控制组件(03)；所述的加热器本体(02)包括至少两个沿水平方向分布的加热模块Ⅰ(04)，每个所述的加热模块Ⅰ(04)包括至少两个沿垂直方向分布的加热模块Ⅱ(04.1)；各个加热模块Ⅱ(04.1)分别与控制组件(03)电连接，以使得所述的加热器本体(02)分成至少四个加热区，并且各个所述的加热区可以通过控制组件(03)实现单独控制。

2.根据权利要求1所述的高压空气加热器，其特征在于：所述的加热器本体(02)包括若干沿安装座(01)的长度方向延伸的加热棒(05)，若干所述的加热棒(05)在水平方向上分成至少两组以形成所述的加热模块Ⅰ(04)；每根所述的加热棒(05)沿其长度方向分成至少两个加热部。

3.根据权利要求2所述的高压空气加热器，其特征在于：若干所述的加热棒(05)沿水平方向分成两个加热模块Ⅰ(04)，每根加热棒(05)块包括两个加热部，以使得所述的加热器本体(02)形成四个加热区。

4.根据权利要求2所述的高压空气加热器，其特征在于：所述的加热棒(05)包括壳体(1)，所述壳体(1)内设有加热组件，所述的加热组件与壳体(1)之间设有绝缘套筒(2)，所述壳体(1)的两侧设有散热鳍片(8)，且所述的散热鳍片(8)与壳体(1)为一体式结构。

5.根据权利要求4所述的高压空气加热器，其特征在于：所述的加热组件包括框架(3)，所述框架的两侧分别设有第一凹槽(3.1)和第二凹槽(3.2)，所述第一凹槽(3.1)的底部沿长度方向设有多个容置槽，且多个所述容置槽贯通至第二凹槽(3.2)底部以形成通孔(3.3)，所述的通孔内设有PTC电阻(6)，所述的第一凹槽(3.1)和第二凹槽(3.2)内分别设有第一导电片(4)以及第二导电片(5)，且所述的第一导电片(4)与第二导电片(5)沿其长度方向设有多个容屑孔(7)。

6.根据权利要求5所述的高压空气加热器，其特征在于：所述的第一导电片(4)或第二导电片(5)包括一个正极导电片，所述正极导电片的一端穿出壳体形成正极接线端(9)；相对应的第二导电片(5)或者第一导电片(4)包括两个负极导电片，所述负极导电片靠近正极接线端的一端穿出壳体形成负极接线端(10)。

7.根据权利要求5所述的高压空气加热器，其特征在于：所述框架(3)上位于相邻两个通孔(3.3)之间设有挡板(3.4)，所述的挡板(3.4)与容屑孔(7)所在的位置相对应，且所述容屑孔(7)的宽度大于挡板(3.4)的宽度。

8.根据权利要求1所述的高压空气加热器，其特征在于：所述的控制组件(03)包括安装盒(20)，所述的安装盒(20)内设有PCB板(21)，所述的PCB板(21)与所述的加热器本体(02)电连接；所述的PCB板(21)上设有若干通孔(21.1)，若干所述的通孔(21.1)内分别嵌装有IGBT模块(22)，所述的IGBT模块(22)的下端与安装盒底部相贴合，所述IGBT模块(22)的下底面与安装盒(20)底面之间设有绝缘层(23)；所述安装盒(20)靠近加热器本体(02)的一侧设有第一散热翅片(24)，用于冷却控制靠近安装盒(20)一侧加热模块Ⅱ(04.1)的IGBT模块(22)。

9.根据权利要求8所述的高压空气加热器，其特征在于：所述安装座(01)的至少一个侧边设有第二散热翅片(25)，用于冷却远离安装盒(20)一侧加热模块Ⅱ(04.1)的IGBT模块(22)。

10.根据权利要求8所述的高压空气加热器，其特征在于：所述的绝缘层(23)为绝缘纸。

Images