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CN109986929A - 一种高效车载金属ptc加热器 - Google Patents

一种高效车载金属ptc加热器 Download PDF

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CN109986929A
CN109986929A CN201910318036.7A CN201910318036A CN109986929A CN 109986929 A CN109986929 A CN 109986929A CN 201910318036 A CN201910318036 A CN 201910318036A CN 109986929 A CN109986929 A CN 109986929A
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Inventor
李述录
周忠川
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Chongqing Furuian Electronics Co Ltd
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Chongqing Furuian Electronics Co Ltd
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Abstract

本发明公开了一种高效车载金属PTC加热器，包括外壳上盖和外壳下盖，外壳上盖安装在外壳下盖上，外壳上盖和外壳下盖形成密封的腔体，所述腔体内设有隔热板，隔热板将所述腔体分隔成独立的上腔体和下腔体；所述上腔体内具有控制电路板，所述下腔体内具有压铸芯体和金属发热芯，所述金属发热芯位于所述压铸芯体内，所述金属发热芯和所述控制电路板电连接。本发明具有热转换率高、热源温度高等优点。

Description

一种高效车载金属PTC加热器
技术领域
本发明涉及PTC加热器，属于一种高效车载金属PTC加热器。
背景技术
汽车PTC水暖加热器是利用电能加热防冻液，沿袭燃油汽车的制热系统，解决除霜和车厢取暖、电池保温等一系列问题。目前，市面上的PTC加热器都是采用PTC陶瓷作为发热源，陶瓷PTC是由钛酸钡(或锶、铅)为主成分，添加少量施主(Y、Nb、Bi、Sb)、受主(Mn、Fe)元素，以及玻璃(氧化硅、氧化铝)等添加剂，经过烧结而成的半导体陶瓷。这类PTC加热器热转换率一般在89％-92％，并且能够提供250摄氏度左右的热源，具有热转换率较低、热源温度较低等缺点。
发明内容
本发明的目的在于，提供一种高效车载金属PTC加热器，具有热转换率高、热源温度高等优点。
为解决上述技术问题，本发明采用如下的技术方案：
一种高效车载金属PTC加热器，包括外壳上盖和外壳下盖，外壳上盖安装在外壳下盖上，外壳上盖和外壳下盖形成密封的腔体，所述腔体内设有隔热板，隔热板将所述腔体分隔成独立的上腔体和下腔体；所述上腔体内具有控制电路板，所述下腔体内具有压铸芯体和金属发热芯，所述金属发热芯位于所述压铸芯体内，所述金属发热芯和所述控制电路板电连接；控制电路板包括低压连接器、线性稳压器、CAN模块、微处理器、温度传感器、IGBT驱动、IGBT、电流检测电路和高压连接器，线性稳压器和CAN模块均和所述低压连接器电连接，线性稳压器和CAN模块和所述微处理器电连接，温度传感器、电流检测电路和IGBT驱动均和所述微处理器电连接，IGBT驱动和电流检测电路均和所述IGBT电连接，IGBT和所述金属发热芯电连接，金属发热芯和所述电流检测电路均和所述高压连接器电连接。
前述的一种高效车载金属PTC加热器中，所述金属发热芯成螺旋状，螺旋状的金属发热芯内套设有导热管，导热管贯穿所述压铸芯体。
为了提升导热油和所述压铸芯体的接触面积,提升导热效率,前述的一种高效车载金属PTC加热器中，所述压铸芯体的顶部固定在所述下腔体的顶部，所述压铸芯体的高度小于所述下腔体的高度，所述压铸芯体的宽度小于所述下腔体的宽度，所述压铸芯体的长度小于所述下腔体的长度。
前述的一种高效车载金属PTC加热器中，所述外壳下盖设有密封槽，所述密封槽内设有密封条，密封条位于外壳上盖和外壳下盖之间，外壳上盖和外壳下盖夹持所述密封条。
前述的一种高效车载金属PTC加热器中，所述外壳上盖上设有透气孔。
前述的一种高效车载金属PTC加热器中，所述外壳下盖的一端设有导热进口，所述外壳下盖的另一端设有导热出口。
线性稳压器是一种满足车规要求的线性稳压器，从低压连接器输入12V，输出5v,为本模块的其它芯片提供5V电源。
CAN模块采用CAN芯片传输相关的数据信息,是为防止汽车在使用寿命期内由于数据交换错误而对司机造成危险，汽车的安全系统要求数据传输具有较高的安全性。如果数据传输的可靠性足够高，或者残留下来的数据错误足够低的话，这一目标不难实现。从总线系统数据的角度看，可靠性可以理解为，对传输过程产生的数据错误的识别能力。残余数据错误的概率可以通过对数据传输可靠性的统计测量获得。它描述了传送数据被破坏和这种破坏不能被探测出来的概率。残余数据错误概率必须非常小，使其在系统整个寿命周期内，按平均统计时几乎检测不到。计算残余错误概率要求能够对数据错误进行分类，并且数据传输路径可由一模型描述。如果要确定CAN的残余错误概率，我们可将残留错误的概率作为具有80～90位的报文传送时位错误概率的函数，并假定这个系统中有5～10个站，并且错误率为1/1000，那么最大位错误概率为10—13数量级。例如，CAN网络的数据传输率最大为1Mbps，如果数据传输能力仅使用50％，那么对于一个工作寿命4000小时、平均报文长度为80位的系统，所传送的数据总量为9×1010。在系统运行寿命期内，不可检测的传输错误的统计平均小于10—2量级。换句话说，一个系统按每年365天，每天工作8小时，每秒错误率为0.7计算，那么按统计平均，每1000年才会发生一个不可检测的错误。
微控制器，又称单片微型计算机(Single Chip Microcomputer)或者单片机，是把中央处理器(Central Process Unit；CPU)的频率与规格做适当缩减，并将内存(memory)、计数器(Timer)、USB、A/D转换、UART、PLC、DMA等周边接口，甚至LCD驱动电路都整合在单一芯片上，形成芯片级的计算机，为不同的应用场合做不同组合控制。
IGBT驱动是驱动IGBT模块以能让其正常工作，并同时对其进行保护的电路。绝缘栅双极型晶体管(IGBT)在今天的电力电子领域中已经得到广泛的应用，在实际使用中除IGBT自身外，IGBT驱动器的作用对整个换流系统来说同样至关重要。驱动器的选择及输出功率的计算决定了换流系统的可靠性。
电流检测电路完全基于霍尔感应的原理设计，由一个精确的低偏移线性霍尔传感器电路与位于接近IC表面的铜箔组成(如下图所示)，电流流过铜箔时，产生一个磁场,霍尔元件根据磁场感应出一个线性的电压信号,经过内部的放大、滤波、斩波与修正电路，输出一个电压信号，该信号从芯片的第七脚输出，直接反应出流经铜箔电流的大小。
金属发热芯发热的原理是电流的热效应。电流的热效应：当电流通过电阻时，电流做功而消耗电能，产生了热量，这种现象叫做电流的热效应。
与现有技术相比，本发明具有热转换率高、热源温度高等优点。经测试，由于相较于陶瓷PTC增大了和导热油的接触面积,热转换率可达95％，热源温度可达600摄氏度。
附图说明
图1是本发明的一种实施例的结构示意图；
图2是本发明的爆炸图；
图3是本发明控制系统原理图。
附图标记：1-高压连接器，2-外壳上盖，3-压铸芯体，4-密封条，5-金属发热芯，6-外壳下盖，7-低压连接器，8-线性稳压器，9-CAN模块，10-微处理器，11-温度传感器，12-IGBT驱动，13-电流检测电路，14-控制电路板，15-隔热板，16-IGBT。
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的说明。
具体实施方式
本发明的实施例1：一种高效车载金属PTC加热器，包括外壳上盖2和外壳下盖6，外壳上盖2安装在外壳下盖6上，外壳上盖2和外壳下盖6形成密封的腔体，所述腔体内设有隔热板15，隔热板15将所述腔体分隔成独立的上腔体和下腔体；所述上腔体内具有控制电路板14，所述下腔体内具有压铸芯体3和金属发热芯5，所述金属发热芯5位于所述压铸芯体3内，所述金属发热芯5和所述控制电路板14电连接；控制电路板14包括低压连接器7、线性稳压器8、CAN模块9、微处理器10、温度传感器11、IGBT驱动12、IGBT16、电流检测电路13和高压连接器1，线性稳压器8和CAN模块9均和所述低压连接器7电连接，线性稳压器8和CAN模块9和所述微处理器10电连接，温度传感器11、电流检测电路13和IGBT驱动12均和所述微处理器10电连接，IGBT驱动12和电流检测电路13均和所述IGBT16电连接，IGBT16和所述金属发热芯5电连接，金属发热芯5和所述电流检测电路13均和所述高压连接器1电连接。
实施例2：一种高效车载金属PTC加热器，包括外壳上盖2和外壳下盖6，外壳上盖2安装在外壳下盖6上，外壳上盖2和外壳下盖6形成密封的腔体，所述腔体内设有隔热板15，隔热板15将所述腔体分隔成独立的上腔体和下腔体；所述上腔体内具有控制电路板14，所述下腔体内具有压铸芯体3和金属发热芯5，所述金属发热芯5位于所述压铸芯体3内，所述金属发热芯5和所述控制电路板14电连接；控制电路板14包括低压连接器7、线性稳压器8、CAN模块9、微处理器10、温度传感器11、IGBT驱动12、IGBT16、电流检测电路13和高压连接器1，线性稳压器8和CAN模块9均和所述低压连接器7电连接，线性稳压器8和CAN模块9和所述微处理器10电连接，温度传感器11、电流检测电路13和IGBT驱动12均和所述微处理器10电连接，IGBT驱动12和电流检测电路13均和所述IGBT16电连接，IGBT16和所述金属发热芯5电连接，金属发热芯5和所述电流检测电路13均和所述高压连接器1电连接。
所述金属发热芯5成螺旋状，螺旋状的金属发热芯5内套设有导热管，导热管贯穿所述压铸芯体3。所述压铸芯体3的顶部固定在所述下腔体的顶部，所述压铸芯体3的高度小于所述下腔体的高度，所述压铸芯体3的宽度小于所述下腔体的宽度，所述压铸芯体3的长度小于所述下腔体的长度。
实施例3：一种高效车载金属PTC加热器，包括外壳上盖2和外壳下盖6，外壳上盖2安装在外壳下盖6上，外壳上盖2和外壳下盖6形成密封的腔体，所述腔体内设有隔热板15，隔热板15将所述腔体分隔成独立的上腔体和下腔体；所述上腔体内具有控制电路板14，所述下腔体内具有压铸芯体3和金属发热芯5，所述金属发热芯5位于所述压铸芯体3内，所述金属发热芯5和所述控制电路板14电连接；控制电路板14包括低压连接器7、线性稳压器8、CAN模块9、微处理器10、温度传感器11、IGBT驱动12、IGBT16、电流检测电路13和高压连接器1，线性稳压器8和CAN模块9均和所述低压连接器7电连接，线性稳压器8和CAN模块9和所述微处理器10电连接，温度传感器11、电流检测电路13和IGBT驱动12均和所述微处理器10电连接，IGBT驱动12和电流检测电路13均和所述IGBT16电连接，IGBT16和所述金属发热芯5电连接，金属发热芯5和所述电流检测电路13均和所述高压连接器1电连接。
所述金属发热芯5成螺旋状，螺旋状的金属发热芯5内套设有导热管，导热管贯穿所述压铸芯体3。所述压铸芯体3的顶部固定在所述下腔体的顶部，所述压铸芯体3的高度小于所述下腔体的高度，所述压铸芯体3的宽度小于所述下腔体的宽度，所述压铸芯体3的长度小于所述下腔体的长度。
所述外壳下盖6设有密封槽，所述密封槽内设有密封条4，密封条4位于外壳上盖2和外壳下盖6之间，外壳上盖2和外壳下盖6夹持所述密封条4。所述外壳上盖2上设有透气孔。所述外壳下盖6的一端设有导热进口，所述外壳下盖6的另一端设有导热出口。
本发明的一种实施例的工作原理：
A.电源通过低压连接器7后，到达线性稳压器8,经线性稳压器8后，给CAN模块、微处理器、IGBT驱动、电流检测电路供电；
B.外部高压电源通过高压连接器1后，经金属发热芯5后经过IGBT16,再经过电流检测电路13，返回高压连接器1；
C.外部模块指令通过低压连接器7，传给CAN模块9解析，提供给微处理器10处理；电流检测电路13和温度传感器11提供数据给微处理器10分析判断处理；微处理器10输出控制IGBT驱动12的信号，经IGBT驱动12后的信号再去控制IGBT16通断，从而控制金属发热芯5的工作与不工作。当温度传感器11检测到PTC加热器温度高于预设值，则会通过IGBT16控制金属发热芯5断电，防止金属发热芯5温度进一步升高，从而提升设备的安全性能。微处理器10的指令，传给CAN模块9解析，通过低压连接器7后再传给外部模块。
导热油从导热进口进入下腔体,导热油在下腔体和所述压铸芯体3接触,吸收压铸芯体3的热量从而提升温度,然后从导热出口流出。

Claims (6)

1.一种高效车载金属PTC加热器，其特征在于，包括外壳上盖(2)和外壳下盖(6)，外壳上盖(2)安装在外壳下盖(6)上，外壳上盖(2)和外壳下盖(6)形成密封的腔体，所述腔体内设有隔热板(15)，隔热板(15)将所述腔体分隔成独立的上腔体和下腔体；所述上腔体内具有控制电路板(14)，所述下腔体内具有压铸芯体(3)和金属发热芯(5)，所述金属发热芯(5)位于所述压铸芯体(3)内，所述金属发热芯(5)和所述控制电路板(14)电连接；控制电路板(14)包括低压连接器(7)、线性稳压器(8)、CAN模块(9)、微处理器(10)、温度传感器(11)、IGBT驱动(12)、IGBT(16)、电流检测电路(13)和高压连接器(1)，线性稳压器(8)和CAN模块(9)均和所述低压连接器(7)电连接，线性稳压器(8)和CAN模块(9)和所述微处理器(10)电连接，温度传感器(11)、电流检测电路(13)和IGBT驱动(12)均和所述微处理器(10)电连接，IGBT驱动(12)和电流检测电路(13)均和所述IGBT(16)电连接，IGBT(16)和所述金属发热芯(5)电连接，金属发热芯(5)和所述电流检测电路(13)均和所述高压连接器(1)电连接。
2.根据权利要求1所述的一种高效车载金属PTC加热器，其特征在于，所述金属发热芯(5)成螺旋状，螺旋状的金属发热芯(5)内套设有导热管，导热管贯穿所述压铸芯体(3)。
3.根据权利要求1所述的一种高效车载金属PTC加热器，其特征在于，所述压铸芯体(3)的顶部固定在所述下腔体的顶部，所述压铸芯体(3)的高度小于所述下腔体的高度，所述压铸芯体(3)的宽度小于所述下腔体的宽度，所述压铸芯体(3)的长度小于所述下腔体的长度。
4.根据权利要求1所述的一种高效车载金属PTC加热器，其特征在于，所述外壳下盖(6)设有密封槽，所述密封槽内设有密封条(4)，密封条(4)位于外壳上盖(2)和外壳下盖(6)之间，外壳上盖(2)和外壳下盖(6)夹持所述密封条(4)。
5.根据权利要求1所述的一种高效车载金属PTC加热器，其特征在于，所述外壳上盖(2)上设有透气孔。
6.根据权利要求1所述的一种高效车载金属PTC加热器，其特征在于，所述外壳下盖(6)的一端设有导热进口，所述外壳下盖(6)的另一端设有导热出口。
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