CN202641309U

CN202641309U - 一种汽车暖风装置

Info

Publication number: CN202641309U
Application number: CN 201120451838
Authority: CN
Inventors: 胡成台; 陈燕洲; 王德平; 于春涛
Original assignee: NEW ENERGY AUTOMOBILE BRANCH FAW GROUP Corp
Current assignee: NEW ENERGY AUTOMOBILE BRANCH FAW GROUP Corp
Priority date: 2011-11-15
Filing date: 2011-11-15
Publication date: 2013-01-02
Anticipated expiration: 2021-11-15

Abstract

本实用新型公开一种汽车暖风装置，包括PTC加热器、控制器、温度传感器；PTC加热器输入电压300V以上；温度传感器安装在PTC加热器表面；控制器包含控制电路、驱动电路；控制电路与驱动电路输入为弱电电压、驱动电路输出电压为强电电压；控制电路的温度信息采集电路电路与温度传感器电连接，温度采样；控制电路通过光电耦合强弱电隔离电路与PTC加热器强电电路连接，电压、电流采样；控制电路与空调控制器CAN总线连接，控制电路与驱动电路电连接；控制电路对驱动电路脉宽调制控制，通过驱动电路控制PTC加热器导通或截止。起积极效果在于功率无极调整，温度控制平滑；有效避免PTC加热器表面温度过高，无风险隐患；成本低。

Description

一种汽车暖风装置

技术领域

本实用新型属于汽车空气调节设备技术领域，涉及一种汽车暖风装置；特别适用于电动汽车驾驶舱内除雾、除霜、采暖的暖风控制。

背景技术

传统乘用车在冬季采暖、除雾、除霜采用发动机装置冷却水循环对驾驶舱内进行供热，而纯电动汽车由于不采用传统发动机作动力源，因此不能由发动机冷却水进行循环采暖、除雾、除霜；所以整车的采暖、除雾、除霜需要依靠其他的技术手段来实现。

已知现有的电动汽车解决方案包括PTC加热器、温度传感器；PTC加热元器工作在300V以上的强电电压下； PTC加热器的热风输出管与空调入风口管路连接；温度传感器安装在PTC加热器表面；温度传感器与空调控制器电连接；PTC加热器有多组组成，在每组 PTC加热器与空调控制器之间电连接有高压继电器，每组 PTC通过外接相应高压继电器的开关实现PTC功率的调节；高压继电器由空调控制器控制动作；高压继电器根据需要控制分组的PTC的通电和导通，以产生功率分段输出；此种解决方案存在以下一些缺点：

一个缺点是；在300V以上的高压下单纯的PTC加热，当PTC表面温度过高，将导致周围塑料软化甚至燃烧，可靠性较低，存在风险与隐患。

另一个缺点是；每组 PTC通过高压继电器的开关实现PTC功率的调节，功率分段输出，高压继电器的开关次数寿命有限，不具备占空比控制的条件；没有功率的无极调整，温度控制的平滑性不好，容易产生过温或者过冷。

第三个缺点是；大功率继电器价格昂贵,导致总体成本很高。

发明内容

本实用新型公开了一种汽车暖风装置，解决了现有技术在300V以上的高压下单纯的PTC加热，易导致周围塑料软化甚至燃烧的风险；也解决了因没有功率无极调整，温度控制平滑性不好，容易产生过温或者过冷的现象发生。

本实用新型提供的汽车暖风装置，包括PTC加热器、PTC控制器、温度传感器；PTC加热器输入电压为300V以上； PTC加热器的热风管与空调风口管路连接；温度传感器安装在PTC加热器表面；PTC控制器包含控制电路、驱动电路；控制电路还包括强电电压与电流信息采集电路、光电耦合强弱电隔离电路、温度信息采集电路；控制电路输入电压为弱电电压；驱动电路输入电压为弱电电压、输出电压为强电电压；控制电路与温度传感器电连接，对PTC加热器表面温度、线路板温度进行采样；控制电路通过光电耦合强弱电隔离电路与PTC加热器强电电路电连接，对PTC加热器强电电路的电压、电流进行采样；控制电路并与空调控制器CAN总线连接，控制电路接受空调控制器的总线型（CAN）信号；控制电路与驱动电路电连接；控制电路控制驱动电路，通过驱动电路控制PTC加热器工作；其特征在于控制电路对驱动电路采取脉宽调制控制，控制电路控制驱动电路，通过驱动电路控制PTC加热器导通或截止；控制电路监控整个***的控制状态，给出短路、超压、欠压、过流、超温、断路等故障判断；一旦发生故障立即切断高压***并发出报警。

本实用新型汽车暖风控制装置的控制电路输入电压为12V；驱动电路输入电压为300V以上。

本实用新型汽车暖风控制装置的控制电路采用带CAN通讯的单片机，驱动电路采用绝缘栅双极型晶体管（IGBT）；绝缘栅双极型晶体管（IGBT）包括门极、集电极、发射极；绝缘栅双极型晶体管（IGBT）的集电极与强电电源正极电连接；绝缘栅双极型晶体管（IGBT）的发射极与PTC加热器的一根管脚电连接；绝缘栅双极型晶体管（IGBT）的门极与单片机的输出控制管脚电连接，PTC加热器的另一根管脚电连接强电电源负极；绝缘栅双极型晶体管（IGBT）的导通和断开接受控制器电路的控制，接收控制电路输出的占空比脉宽调制信号，使集电极、发射极导通或截止；这样强电电源经过绝缘栅双极型晶体管（IGBT）施加于PTC加热器，由绝缘栅双极型晶体管（IGBT）控制接通或断开PTC加热器的强电电压，达到控制目的。

绝缘栅双极型晶体管解决了高压继电器分段控制平滑性较差的弊端，而且控制方式非常灵活。占空比调节采用固定周期的脉冲信号中高电平（导通）占整个脉冲周期的比例方式调节，当脉冲周期足够短时，对于PTC加热器而言等效于线性的电压调节。

绝缘栅双极型晶体管耐压600V，导通电流可达20A，开关速度可达到0.1微秒级。绝缘栅双极型晶体管的寿命、可靠性、控制方式、价格都比高压继电器有较大的优势。

本实用新型PTC加热器表面安装3组NTC的温度传感器，用于给控制器组件提供PTC的表面温度。PTC加热器采用独立的PTC加热器组并联结构，可减少风阻，提高功率效率；保持功率的一致性和稳定性；减少制造过程的损耗成本，组装工时； 3组温度传感器的分布安装方便，便于电路控制。

本实用新型PTC加热器采用6个独立的PTC加热器组并联。

本实用新型控制器的外框材料为塑料，控制盒壳体表面材料为铝；PTC加热器外框材料为塑料；绝缘栅双极型晶体管（IGBT）通过导热硅胶直接和铝制壳体连接；汽车暖风装置控制器和PTC加热器通过螺栓连接成一体化整体；由于绝缘栅双极型晶体管（IGBT）耗散功率较大，极限情况下可能达到瞬时20W左右的功率，所以发热量大；绝缘栅双极型晶体管（IGBT）通过导热硅胶直接和铝制壳体连接，增加散热量。

本实用新型控制盒的外壳盒体与PTC加热器外框材料为PPS塑料，可长期280℃耐温。

本实用新型在PTC加热器与塑料框架接触一面安装一个温控器，在空调风机停转和电路控制元件失效时，温控器控制PTC加热器暂停工作；作为一个固件的保护，一旦控制器失效PTC温度也限制在合理的范围，进一步增加了***的可靠性。

本实用新型的积极效果在于：有效避免PTC加热器表面温度过高，导致周围塑料软化甚至燃烧，可靠性高，无风险与隐患；功率的无极调整，温度控制平滑，无过温或者过冷；成本低。

附图说明

图1为本实用新型电器控制方式示意图；

图2 为本实用新型汽车暖风装置结构示意图；

图3为本实用新型脉宽调制改变占空比方式示意图；

图中：1 PCT加热器；2 PTC控制器；3温度传感器；4 强电电源； 5 空调控制器；2a 控制电路；2b 驱动电路；2c 强电电压与电流信息采集电路；2d 光电耦合强弱电隔离电路；2e 温度信息采集电路。

具体实施方式

以下结合附图详细说明本实用新型的一个实施例。

如图1、图2所示，本实用新型汽车暖风装置，包括PTC加热器1、PTC控制器2、温度传感器3；PTC加热器1输入电压为300V以上； PTC加热器1的热风管与空调风口管路连接；温度传感器3安装在PTC加热器1表面；PTC控制器2包含控制电路2a、驱动电路2b；控制电路2a采用带CAN通讯的单片机，驱动电路2b采用绝缘栅双极型晶体管（IGBT）；控制电路2a还包括强电电压与电流信息采集电路2c、光电耦合强弱电隔离电路2d、温度信息采集电路2e；控制电路2a输入电压为12V弱电电压；驱动电路2b输入电压为12V弱电电压；驱动电路2b输出电压为300V以上强电电压；控制电路2a的温度信息采集电路2e与温度传感器电连接，对PTC加热器1的表面温度、线路板温度进行采样；控制电路2a通过光电耦合强弱电隔离电路2d与PTC加热器1强电电路电连接，对PTC加热器1强电电路的电压、电流进行采样；控制电路2a并与空调控制器5通过CAN总线连接，控制电路2a接受空调控制器5的总线型（CAN）信号。

绝缘栅双极型晶体管（IGBT）包括门极、集电极、发射极；绝缘栅双极型晶体管（IGBT）的集电极与强电电源4正极电连接；绝缘栅双极型晶体管（IGBT）的发射极与PTC加热器1的一根管脚电连接；绝缘栅双极型晶体管（IGBT）的门极与控制电路2a单片机的输出控制管脚电连接，PTC加热器1的另一根管脚电连接强电电源4负极；绝缘栅双极型晶体管（IGBT）的导通和断开接受控制器电路2a的控制，接收控制电路2a输出的占空比脉宽调制信号，使集电极、发射极导通或截止；这样强电电源4经过绝缘栅双极型晶体管（IGBT）施加于PTC加热器1，由绝缘栅双极型晶体管（IGBT）控制接通或断开PTC加热器1的强电电压，控制电路2a监控整个***的控制状态，给出短路、超压、欠压、过流、超温、断路等故障判断；一旦发生故障立即切断高压***并发出报警。

本实施例PTC加热器1采用6个独立的PTC加热器组并联结构，可减少风阻，提高功率效率；保持功率的一致性和稳定性；减少制造过程的损耗成本，组装工时；PTC加热器1表面安装3组NTC的温度传感器3，用于给控制器组件提供PTC加热器1的表面温度。3组温度传感器3的分布安装方便，便于电路控制。PTC控制器2的外框材料为PPS塑料，PTC控制器2壳体表面材料为铝；PTC加热器1外框材料为PPS塑料；绝缘栅双极型晶体管（IGBT）通过导热硅胶直接和铝制壳体连接； PCT控制器2和PTC加热器1通过螺栓连接成一体化整体；PPS塑料可长期280℃耐温；由于绝缘栅双极型晶体管（IGBT）耗散功率较大，极限情况下可能达到瞬时20W左右的功率，所以发热量大；绝缘栅双极型晶体管（IGBT）通过导热硅胶直接和铝制壳体连接，增加散热量。

如图3所示：采用脉宽调制控制通过改变占空比的方式输出不同频率的强电电压以获取PTC加热器1线性控制的效果，达到控制目的。

在PTC加热器1与塑料框架接触一面安装一个温控器，在空调风机停转和电路控制元件失效时，温控器控制PTC加热器1暂停工作；作为一个固件的保护，一旦控制器失效PTC温度也限制在合理的范围。

Claims

1. 一种汽车暖风装置，包括PTC加热器、PTC控制器、温度传感器；PTC加热器输入电压为300V以上； PTC加热器的热风管与空调风口管路连接；温度传感器安装在PTC加热器表面；PTC控制器包含控制电路、驱动电路；控制电路还包括强电电压与电流信息采集电路、光电耦合强弱电隔离电路、温度信息采集电路；控制电路输入电压为弱电电压；驱动电路输入电压为弱电电压、驱动电路输出电压为强电电压；控制电路的温度信息采集电路与温度传感器电连接，对PTC加热器表面温度、线路板温度进行采样；控制电路通过光电耦合强弱电隔离电路与PTC加热器强电电路电连接，对PTC加热器强电电路的电压、电流进行采样；控制电路并与空调控制器CAN总线连接，控制电路接受空调控制器的总线型信号；控制电路与驱动电路电连接；控制电路控制驱动电路，通过驱动电路控制PTC加热器工作；其特征在于控制电路对驱动电路采取脉宽调制控制，控制电路控制驱动电路，通过驱动电路控制PTC加热器导通或截止。

2、根据权利要求1所述的一种汽车暖风装置，其特征在于：控制电路采用带CAN通讯的单片机，驱动电路采用绝缘栅双极型晶体管；绝缘栅双极型晶体管包括门极、集电极、发射极；绝缘栅双极型晶体管的集电极与强电电源正极电连接；绝缘栅双极型晶体管的发射极与PTC加热器的一根管脚电连接；绝缘栅双极型晶体管的门极与单片机的输出控制管脚电连接，PTC加热器的另一根管脚电连接强电电源负极；绝缘栅双极型晶体管的导通和断开接受控制器电路的控制，接收控制电路输出的占空比脉宽调制信号，使集电极、发射极导通或截止；强电电源经过绝缘栅双极型晶体管施加于PTC加热器，由绝缘栅双极型晶体管控制接通或断开PTC加热器的强电电压。

3、根据权利要求1所述的一种汽车暖风装置，其特征在于：PTC加热器表面安装3组NTC的温度传感器；PTC加热器采用独立的PTC加热器组并联结构。

4、根据权利要求1所述的一种汽车暖风装置，其特征在于：PTC加热器采用6个独立的PTC加热器组并联。

5、根据权利要求1所述的一种汽车暖风装置，其特征在于：PTC控制器的外框材料为塑料，PTC控制器壳体表面材料为铝；PTC加热器外框材料为塑料；绝缘栅双极型晶体管通过导热硅胶直接和铝制壳体连接；PCT控制器和PTC加热器通过螺栓连接成一体化整体。