CN114846281A - 特别用于车辆的流体加热装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种特别用于机动车辆的电动流体加热装置，包括：用于加热流体的至少一个电加热元件(4),用于提供流体温度信息的温度传感器(83),称为浪涌电流开关的开关(87)，用于在所述一个或多个电加热元件的电源电路(88)中产生浪涌电流，断开装置(89)，用于在发生所述涌入电流的情况下断开所述电路，温度传感器(83)和浪涌电流开关(87)彼此独立地定位，该加热装置配置成将来自温度传感器(83)的信号传输到浪涌电流开关(87)。

Description

特别用于车辆的流体加热装置

技术领域

本发明涉及一种流体加热装置，特别是用于车辆，更特别是用于对车辆内部通风、供暖和/或空气调节和/或电池热调节的设备。它特别可以是能够自主的电动或混合动力车辆。

背景技术

已知的实践是使用热交换器通过空气流和传热液体之间的热交换来加热用于车辆内部热处理的空气。在混合动力或电动车辆的情况下，形成热能源的电加热装置是已知的，电流流通通过该加热装置以升高与传热液体接触的电加热元件的温度。热能然后在电加热元件和传热液体之间交换，传热液体又在通过交换器加热汽车内部之前变热。

为了防止任何过热，文献EP2884519教导了使用用于断开电加热元件的电源电路的装置。所述装置通过与所述电加热元件接触的双金属片的变形来启动。当电加热元件的温度达到某个预定的阈值时，双金属片变形，并确保用于通过簧片断开电路的装置的启动。

这种防止过热的解决方案具有主要缺点，因为为了相对于电加热元件正确定位，双金属片必须具有昂贵结构的特定形状。此外，由双金属片和开启装置之间通过叶片的机械联接产生的体积减小了将组件安装在加热装置中的操作余地，结果特别是双金属片被定位在最大加热区域之外的风险。

因此，有必要找到一种用于防止加热装置的电加热元件过热的解决方案，该解决方案具有简单的结构并且易于安装在所述加热装置中。

发明内容

本发明旨在至少部分地提供这样的解决方案。

为此，本发明的主题是一种特别用于机动车辆的电动流体加热装置，包括用于加热流体的至少一个电加热元件，用于给出流体温度信息的温度传感器，用于在所述一个或多个电加热元件的电源电路中产生浪涌电流的开关，称为浪涌电流开关，断开装置，用于在所述涌入电流发生的情况下断开所述电路，温度传感器和涌入电流开关彼此独立地定位，加热装置配置为将信号从温度传感器传输到涌入电流开关。

因此，利用独立于浪涌电流开关安装的温度传感器，本发明通过允许这些部件中的每个定位在选定的相关位置来简化用于防止过热的解决方案的组装。

本发明还可以包括下列特征中的任何一个，单独地或者以任何技术上可能的组合形成为本发明的许多实施例：

-加热装置包括用于在温度传感器和浪涌电流开关之间传输信号的装置；

-用于传输信号的装置包括电导体；

-加热装置包括能够控制浪涌电流开关的微控制器；

-用于传输信号的装置提供温度传感器和微控制器之间的连接；

-加热装置还包括上游开关和下游开关；

-电加热元件串联连接到上游开关和下游开关；

-上游或下游开关之一配置成调节流经电加热元件的电流；

-上游开关和下游开关连接到控制电路板，用于控制流经电加热元件的电流；

-用于断开电路的装置包括至少一个保险丝；

-保险丝与电加热元件串联连接；

-用于断开电路的装置连接在上游开关的上游或下游开关的下游；

-用于断开电路的装置配置成在上游开关和下游开关同时失效的情况下保护电加热元件；

-浪涌电流开关连接在与电加热元件并联的短路线路上；

-短路线路包括第一端和第二端；

-短路线路的第一端位于电加热元件和上游开关之间，和/或短路线路的第二端位于电加热元件和下游开关之间；

-短路线路的第一端位于上游开关的上游，和/或短路线路的第二端位于下游开关的下游；

-用于断开电路的装置包括至少一个保险丝；

-保险丝连接在短路线路的第一端的上游或短路线路的第二端的下游；

-保险丝连接在浪涌电流开关的上游；

-保险丝连接在浪涌电流开关的下游；

-电路板包括相对于所述电路板的主要区域热绝缘的区域；

-温度传感器安装在电路板的绝缘区域；

-加热装置还包括在用于流体流通的室和电路板之间的散热器。

附图说明

通过阅读以非限制性示例的方式给出的以下描述并参考附图，将更好地理解本发明，并且本发明的进一步细节、特征和优点将变得显而易见，其中：

-图1是根据本发明的加热装置的纵向剖视图；

-图2示出了第一实施例中根据本发明的加热装置的电路图；

-图3示出了第二实施例中根据本发明的加热装置的电路图。

具体实施方式

首先应当注意，在所有附图中，相似的和/或执行相同功能的元件用相同的附图标记表示。

按照惯例，除非另有说明，术语“纵向”适用于电加热装置的最大尺寸延伸的方向，术语“横向”适用于基本垂直于纵向方向的方向，术语“竖直”指垂直于纵向方向和横向方向的方向。

此外，参考上面定义的方位和方向，纵向方向将由轴Ox表示，横向方向将由轴Oy表示，竖直方向将由轴Oz表示。这些不同的轴一起定义了图1所示的正交参考系Oxyz。在该参考***中，术语“顶部”或“上部”将由轴Oz的正方向表示，术语“底部”或“下部”由同一轴Oz的负方向表示。

如图1所示，本发明涉及加热装置1。所述装置用于加热流体，特别是传热液体。所述装置包括用于流体流通的壳体2、至少一个加热元件4(在这种情况下是两个)、支撑所述一个或多个加热元件的盖6以及用于控制所述一个或多个加热元件的电源电流的控制单元8。

特别地，壳体2限定了用于流体流通的第一室21，该第一室布置成容纳所述一个或多个电加热元件4，使得在所述壳体中流通的流体与所述一个或多个电加热元件接触。壳体2还限定了第二室22，其中容纳有用于控制在所述一个或多个电加热元件4中流通的电流的控制单元8。最后，壳体限定了第三室23，该第三室23通过盖6与第一室21分开。

壳体2例如通过压铸铝和/或铝合金形成。

为了使流体在室21中流通，壳体2包括与所述室21连通的至少第一入口管(未示出)和至少第二出口管25。入口管和出口管25布置在壳体2的同一侧，在这种情况下在壳体2的底部26。

出口管25通过第一孔25a直接通向室21。入口管通过形成在所述室的与底部26相对的一端的第二孔通向室21。入口管包括纵向界定室21并通向所述室的通道。

每个电加热元件4包括布置成螺旋形的屏蔽电阻器41，以及至少一个连接端子42，其用于将所述电阻器连接到电流源。所述电加热元件4穿过盖6在壳体2中纵向延伸。

为此，盖6包括开口61，电加热元件4安装在开口61中，使得对于每个所述电加热元件，电阻器41在第一室21中延伸，端子42延伸穿过盖6并通向第三室23。所述盖6和所述端子42之间的连接是密封的。

第二室22沿着第一室21位于第一室21的上方，并且具有通过上盖3封闭的上边缘。此外，第二室22包括竖直突起22a以及平台22b，它们形成在所述第二室和第一室21之间的分隔壁10上。

加热装置还包括至少一个温度传感器83，用于给出与流体和/或所述一个或多个电加热元件4的温度相关的信息。

如图2和3所示，加热装置还包括至少一个开关87，称为浪涌电流开关，用于在电加热元件4的电源电路88中产生浪涌电流，以及至少一个装置89，用于在发生所述浪涌电流时断开所述电路。电加热元件4并联连接在所述电路88中。一个或多个开关87和用于断开电流的一个或多个装置89被集成到例如控制单元8中。

根据本发明，温度传感器83和浪涌电流开关87形成彼此独立安装的两个部件。

这种分离使得可以将传感器83安装在离浪涌电流开关87一定距离处，所述传感器和所述开关每个都能够位于加热装置中的不同位置。此外，这种分离使得可以在同一个加热装置中提供多个温度传感器和多个浪涌电流开关。

具体地，浪涌电流开关87连接在与电加热元件4之一并联的短路线路881上，所述短路线路具有上游端881a和下游端881b。上游位置和下游位置在这里是相对于电流流动方向来定义的。

根据本发明的一个特征，浪涌电流开关87在热传感器83接收到与传热流体和/或电加热元件4越过阈值温度相关的信息的情况下通过闭合短路线路881做出反应，然后短路线路使所述一个或多个电加热元件4短路。然后，电源电路的电阻急剧下降，这产生了浪涌电流并启动断开装置89。这断开电路88并关闭所述一个或多个电加热元件4。

用于断开电路88的装置89包括至少一个保险丝891，其安装或连接在短路线路881的第一端881a的上游或短路线路881的第二端881b的下游。

电源电路88可以包括一组开关82，其配置为调节流经所述一个或多个电加热元件4的电流。每个电加热元件4串联连接到第一电流调节开关，称为上游开关82A，其与控制单元8的脉宽调制(PWM)发生器通信；以及称为下游开关82B的第二电流调节开关，其在上游开关82A失效的情况下确保所述电加热元件4的安全。

电流调节开关82选自绝缘栅双极晶体管(IGBT)和/或金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET),已知它们能够处理电动或混合动力车辆加热应用中所需的高电源功率。

在包括用于调节流经电加热元件4的电流的上游开关82A和下游开关82B的电路88中，根据本发明的用于断开电路88的装置89在所述上游开关和所述下游开关同时失效的情况下介入。所述装置89位于电加热元件4的上游开关82A的上游或下游开关82B的下游。

此外，如图2所示，短路线路881的第一端881a连接到上游开关82A上游的电路88，短路线路881的第二端881b连接到下游开关82B下游的电路88。

然而，如图3所示，短路线路881的第一端881a可以直接位于电加热元件4的上游，在所述电加热元件4和上游开关82A之间。短路线路的第二端881b可以直接位于电加热元件4的下游，在所述电加热元件和下游开关82B之间。

短路线路881的端部881a、881b的这种定位防止了用于在开关87不合时宜地触发的情况下启动用于断开电路88的装置89。具体而言，短路线路881不会使开关82A、82B短路，在正常操作中，开关82A、82B可以调节流过电路88的电流。

尽管图3示出了位于上游开关82A上游的保险丝891，但很有可能设想将所述保险丝定位在所述上游开关和电加热元件4之间。保险丝的这种定位仍然符合本发明的精神。

有利地，温度传感器83可以位于电路板81上，特别是位于相对于所述电路板的主要区域813热绝缘的区域812中。然后，用于断开电路88的装置89可以定位在所述主要区域813中或者形成在壳体2的第二室22中的任何其他支撑件上。

利用定位在电路板81上的温度传感器83，可以使用位于所述第一室和所述电路板之间的散热器来执行记录包含在第一室21中的流体的温度的图像。

有利地，温度传感器83和浪涌电流开关87之间的连接由选择的信号传输装置提供。例如，它是用于传输电性质的信号的装置，特别是电导体。

信号传输装置还配置成经由微控制器84提供温度传感器83和上游开关82A或下游开关82B之一之间的连接，所述微控制器允许控制浪涌电流开关87的操作。

在多个电加热元件4并联连接的情况下，用于断开电路88的同一个装置89，特别是同一个保险丝891，和/或同一个浪涌电流开关87可以用于多个或者甚至所有的电加热元件。具体地，相对于一个电加热元件的短路足以短路加热装置的所有其他电加热元件，因为电流流过最小电阻的电线。

Claims (10)

1.一种特别用于机动车辆的电动流体加热装置，包括：

-用于加热流体的至少一个电加热元件(4),

-用于提供流体温度信息的温度传感器(83),

-称为浪涌电流开关的开关(87)，用于在所述一个或多个电加热元件的电源电路(88)中产生浪涌电流，

-断开装置(89)，用于在发生所述涌入电流的情况下断开所述电路，

温度传感器(83)和浪涌电流开关(87)彼此独立地定位，

该加热装置配置成将来自温度传感器(83)的信号传输到浪涌电流开关(87)。

2.如前一权利要求所述的加热装置，包括用于在温度传感器(83)和浪涌电流开关(87)之间传输信号的装置。

3.如前一权利要求所述的加热装置，其中，用于传输信号的装置包括电导体。

4.如前一权利要求所述的加热装置，包括能够控制浪涌电流开关(87)的微控制器(84)，并且其中，用于传输信号的装置提供温度传感器(83)和所述微控制器之间的连接。

5.如前述权利要求中任一项所述的加热装置，其中，浪涌电流开关(87)连接在与电加热元件(4)并联的短路线路(881)上，所述短路线路包括第一端(881a)和第二端(881b)。

6.如前一权利要求所述的加热装置，还包括与电加热元件(4)串联连接的上游开关(82A)和下游开关(82B)，所述电加热元件位于所述上游开关(82A)和所述下游开关(82B)之间，所述上游和下游开关中的至少一个配置为调节流经所述电加热元件的电流。

7.如前一权利要求所述的加热装置，其中，短路线路(881)的第一端(881a)直接位于电加热元件(4)的上游，和/或短路线路(881)的第二端(881b)直接位于所述电加热元件(4)的下游。

8.如权利要求6所述的加热装置，其中，短路线路(881)的第一端(881a)位于上游开关(82A)的上游，和/或短路线路(881)的第二端(881b)位于下游开关(82B)的下游。

9.如权利要求6至8中任一项所述的加热装置，其中，用于断开电路(88)的装置(89)包括安装在短路线路(881)的第一端(881a)上游或短路线路(881)的第二端(881b)下游的至少一个保险丝(891)，所述保险丝配置成在上游开关(82A)和下游开关(82B)同时失效的情况下保护电加热元件(4)。

10.如前述权利要求中任一项所述的加热装置，其中，所述温度传感器(83)安装在控制电路板(81)上，用于控制流经一个或多个电加热元件(4)的电流，所述装置还包括位于用于流体流通的室(21)和所述电路板(81)之间的散热器(9)。

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