一种集成了MCH与PTC的加热水槽装置制造方法及图纸

一种集成了MCH与PTC的加热水槽装置，具体涉及新能源汽车动力电池包加热。本发明专利技术装置包括水槽主体，加热板主体，电极板组件，上盖组件，温度传感器以及控制模块。MCH单位体积的发热功率对比PTC更大，在体积相同的情况下，可增加加热器总的功率。一方面，在出水口处安置MCH总成，可在水温逐渐升高、PTC组件电阻不断增大、输出功率逐渐下降时，弥补超出PTC组件本身产生热量外的额外热量，从而使得电池包在单位时间内获得更多热量，升温更迅速。另一方面，当电池包的温度达到了某个温度值或者是汽车最低启动温度时，系统需要的热量没有开始那么急迫，可以切换到PTC模式，从而保持了PTC加热模式的优点，可以自行调节输出功率，降低冲击。降低冲击。

【技术实现步骤摘要】
一种集成了MCH与PTC的加热水槽装置


[0001]目前新能源电动汽车在低温条件下大都使用PTC加热器对电池包进行加热，以避免动力电池在低温下使用，避免对动力电池造成损坏。PTC具有寿命长(可连续运用10年以上)、节能、无明火（工作时不发红）、不耗氧气、平安性能高、发热量容易调理及受电源电压波动影响小等一系列优点，成为加热器的首选材料。
[0002]MCH是一种陶瓷薄膜结构的电加热芯片，它在同等体积的情况下，可以比PTC获得更高的加热功率，同样具有超长寿命。对比PTC加热芯片，MCH具有比PTC更快的升温速度，极小的热功率损耗，无峰值冲击电流等优点。
[0003]在我国幅员辽阔的地理环境条件下，新能汽车用户在北方冬天极易碰上极寒天气，环境温度低于零下40度。此种情形下，如果是采用目前的PTC电子加热器，电池温度无法最快达到工作温度，动力系统无法及时启动。因为PTC温度电阻特性以及的热功率衰减特性，其热量的释放无法加速，用户需要耐心等待，这种寒冷天气的无奈情形是用户实实在在的痛点。。

技术介绍

[0004]本专利技术涉及汽车零部件
，具体涉及一种新能源汽车动力电池用电子加热水槽装置。

技术实现思路

[0005]本专利技术主要解决的技术问题在于提供一种集成了MCH与PTC的电子加热水槽装置本专利技术采用以下技术方案：一种集成了MCH与PTC的加热水槽装置，包括水槽主体，加热板主体，电极板组件，上盖组件，温度传感器以及控制模块。
[0006]所述水槽主体包括防冻液入口接头，防冻液出口接头，液体导流板和水槽本体。
[0007]具体地，液体导流板包含入口液体导流板，出口液体导流板和液体转向导流板。
[0008]优选的，入口接头后的流体出口界面与入口液体导流板沿导流方向的垂直界面的分切截面面积比较而言，其比值是逐渐减小直至维持定值；相对地，出口接头前的入口界面与出口液体导流板沿导流方向的垂直界面的分切截面面积比较而言，其比值是逐渐减小直至达到最小值。
[0009]优选的，液体转向导流板的导流槽曲面曲率在空间结构允许的情况下尽量选曲率小的方案。
[0010]上述安排的目的是尽最大可能来减少加热水槽中的流体的阻力。这样就可以最快的速度把加热槽加热芯片释放的热量最快地带入被加热的动力电池包中。如此，就同在PTC加热器中集成MCH的目标相一致。
[0011]所述加热板主体包括PTC模组，MCH总成，加热板本体以及加热板密封垫。
[0012]所述PTC模组是由一定数量的PTC芯片按照二维矩阵式分布，形成PTC芯片阵列。
[0013]具体地，每个PTC芯片外封装了电极板，再经过高温绝缘胶纸包裹成一颗颗可以与金属导热槽联结的半成品。该半成品通过导热胶方式嵌入加热板本体的沟槽壁间。
[0014]所述MCH总成包含一定数量的MCH芯片，MCH加热板以及陶瓷纤维密封垫片。
[0015]具体地，MCH加热板通过陶瓷纤维密封垫片与加热板本体联结锁紧，防止渗漏与隔热。
[0016]更具体地，每颗MCH陶瓷芯片焊接了正负电极板，再经过高温绝缘胶纸包裹成可以与金属导热槽联结的半成品。该半成品通过导热胶方式嵌入MCH加热板的沟槽壁间。MCH芯片的排布按照二维矩阵方式，形成芯片阵列。
[0017]优选的，MCH总成安装于出口液体导流板前端，PTC模组安装于入口液体导流板后端。
[0018]所述加热板密封垫需要耐高温以及耐磨，具有一定的弹性。加热板密封垫安装于加热板主体与水槽主体间必须保证不会有位置移动的风险。
[0019]优选的，加热板密封垫采用耐高温橡胶材料。
[0020]优选的，为防止加热板密封垫位置移动，水槽主体承接面需要有落位，一定深度的落位沟道来限制其位置移动。
[0021]所述电极板组件包括弱电PCB板，强电电极板以及隔热板。
[0022]具体地，弱电PCB板与强电电极板通过强电接线柱4444以及螺丝锁紧机构将二者连接一体，二者间保持适当的距离。隔热板与强电电极板组成上下叠层，并一同锁向加热板本体。
[0023]更具体地，全部PTC芯片以及全部MCH芯片均通过其自身电极柱与强电电极板经过高温焊锡焊接而成为一体。
[0024]所述上盖组件包括上盖本体、上盖密封垫和呼吸阀。上盖本体通过上盖密封垫与加热板形成一个密闭腔室，这个腔室通过呼吸阀保持与空气的连通。
[0025]所述温度传感器包括进液口温度传感器和出液口温度传感器。
[0026]具体地，进液口温度传感器紧邻入口接头后边，出液口温度传感器紧邻出口接头的前边。
[0027]优选的，温度传感器都是嵌入水槽本体中，而水槽本体在温度传感器处的肉厚控制在小于2.0mm范围，较薄的腔壁可以提高加热系统温度响应速度。
[0028]所述控制模块包含电子电路硬件部分及与硬件配合来调度及启用执行机构的控制软件。
[0029]所述电子电路硬件部分包括弱电控制电路与大电流强电控制电路。弱电控制电路是由MCU单片机、CAN总线专用通信芯片、IGBT驱动芯片、温度检测电路、电流检测电路、电压检测电路、漏电流检测电路以及周边的温度传感器等组成。大电流强电控制电路是由MCU单片机，IGBT驱动芯片，IGBT阵列，执行元件MCH总成以及PTC模组所组成。
[0030]所述控制模块的软件部分包括：主控、通信、IGBT驱动、模拟信号采样与转换、策略及资源调度等模块。
[0031]具体的，策略模块是由安全、最优发热功率和最优电热效率等策略组成。资源调度模块包括MCH总成的芯片阵列调度、PTC模组的芯片阵列调度、PWM系列生成与调用以及故障诊断调用等。
[0032]更具体的，安全模块是在对地电流、电源电压、电源电流、液体入口温度、液体出口温度以及MCH阵列温度等检测模块支持下，通过外部硬件电路中各个传感器获取实际工作中各参数表现，对应参数为对地漏电电流Io、最大电压Vmax、最大电流Imax、进液温度Tin、出液温度Tout以及MCH阵列温度Tmax。参数的控制门限值与MCH、PTC芯片选型相关以及运行可能的程序失控相关，可以在产品应用中标定完成的。为便于描述，特别地用如下字母符号C1、C2、C3、C4、C5、C6代表上述门限值。安全模块在后台运行，通过中断程序定期调用检测模块的上述参数并与上述门限值对比，如果超出，即刻调用自诊断程序，向上位机通报加热水槽装置失效情形，而上位机会向用户报警，给出故障代码，具体控制逻辑图见附图6。
[0033]更具体的，最优发热功率模块是借助于进液温度Tin、出液温度Tout以及上述温度差值关于时间的导数，是δT对时间求导、δT是Tout与Tin差值，来做出不同的功率选用决策，通过决策来调用资源调度模块，具体控制逻辑见附图7。
[0034]优选的，参数D1为电池包可以允许的工作温度，以保证在极寒天气下可以发动汽车。
[0035]优选的，参数D2为电池包最优工作温度前置保持温度，当本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种集成了MCH与PTC的加热水槽装置，包括水槽主体，加热板主体，电极板组件，上盖组件，温度传感器以及控制模块。2.根据权利要求1所述，一种集成了MCH与PTC的加热水槽装置，其特征在于：所述水槽主体包括防冻液入口接头，防冻液出口接头，液体导流板和水槽本体，液体导流板包含入口液体导流板，出口液体导流板和液体转向导流板。3.根据权利要求1所述，一种集成了MCH与PTC的加热水槽装置，其特征在于：所述加热板主体包括PTC模组，MCH总成，加热板本体以及加热板密封垫，PTC模组是由一定数量的PTC芯片按照二维矩阵式分布，被设置于靠近入口液体导流板，MCH总成包含一定数量的MCH芯片，MCH芯片按照二维矩阵式分布，被设置于靠近出口液体导流板。4.根据权利要求1所述，一种集成了MCH与PTC的加热水槽装置，其特征在于：所述电极板组件包括弱电PCB板，强电电极板以及隔热板，弱电PCB板与强电电极板通过强电接线柱以及螺丝锁紧机构将二者连接一体，二者间保持适当的距离，隔热板与强电电极板组成上下叠层，并一同锁向加热板本体，全部PTC芯片以及全部MCH芯片均通过其自身电极柱与强电电极板经过高温焊锡焊接而成为一体。5.根据权利要求1所述，一种集成了MCH与PTC的加热水槽装置，其特征在于：所述上盖组件包括上盖本体、上盖密封垫和呼吸阀，上盖本体通过上盖密封垫与加热板形成一个密闭腔室，这个腔室通过呼吸阀保持与空气的连通。6.根据权利要求1所述，一种集成了MCH与PTC的加热水槽装置，其特征在于：所述温度传感器包括进液口温度传感器和出液口温度传感器，进液口温度传感器紧邻入口接头后边，出液口温度传感器紧邻出口接头的前边，温度传感器都是嵌入水槽本体中，而水槽本体在温度传感器处的肉厚控制在小于2.0mm。7.根据权利要求1所述，一种集成了MCH与PTC的加热水槽装置，其特征在于：所述控制模块包含电子电路硬件部分及与硬件配合来调度及启用执行机构的控制软件。8.根据权利要求7所述，控制模块包含电子电路硬件部分及与硬件配合来调度及启用执行机构的控制软件，其特征在于：所述电子电路硬件部分包括弱电控制电路与大电流强电控制电路，弱电控制电路是由MCU单片机、CAN总线专用通信芯片、IGBT驱动芯片、温度检测电路、电流检测电路、电压检测电路、漏电流检测电路以及周边的温度传感器组成，大电流强电控制电路是由MCU单片机，IGBT驱动芯片，IGBT阵列，MCH总成以及PTC模组所组成。9.根据权利要求7所述，控制模块包含电子电路硬件部分及与硬件配合来调度及启用执行机构的控制软件，其特征在于：所述控制软件包括主控、通信、IGBT驱动、模拟信号采样与转换、策略及资源调度模块。10.根据权利要求9所述，控制软件包括主控、通信、IGBT驱动、模拟信号采样与转换、策略及资源调度模块，其特征在于：策略模块是由安全、最优发热功率和最优电热效率模块组成，资源调度模块包括MCH总成的芯片阵列调度、PTC模组的芯片阵列调度、PWM系列生成与调用以及故障诊断调用。11.根据权利要求9所述，控制软件包括主控、通信、IGBT驱动、模拟信号采样与转换、策略及资源调度模块，其特征在于：资源调度模块包括MCH总成的芯片阵列调度、PTC模组的芯片阵列调度、PWM系列生成与调用以及故障诊断调用。12.根据权利要求1...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙奈，夏灿，陈小青，
申请(专利权)人：深圳科维新技术有限公司，
类型：发明
国别省市：