技术领域
[0001] 本公开涉及动
力电池技术领域，具体地，涉及一种电池PTC加热器及其外壳、电池加热系统和电动汽车。
背景技术
[0002] 在相关技术中，电池加热器结构的壳体通常形成为上下分明的叠层结构，即从下至上依次包括下盒体、PTC(Positive Temperature Coefficient，正
温度系数)、控制板和上盖。组装时，高压
线束和低压线束的接头从上盖外侧伸入内侧，然后通过打螺钉的方式固定在控制板的接座上，因为线束不能在壳体内留太长余量，否则振动时会打坏壳体内的零部件，故无法在上盖安装前打螺钉，只能依次装配下盖、PTC、控制板和上盖，随后通过上盖预先开设的
天窗以打螺钉的方式装配高压接
插件和低压接插件，最后将天窗密封。
[0003] 由于高低压接插件装配需要在壳体上开天窗，不仅增加了壳体的生产工艺，还增加了壳体组装时天窗的密封工序，并且还降低
箱体的密封效果。实用新型内容
[0004] 本公开的目的是提供一种电池PTC加热器及其外壳、电池加热系统和电动汽车，以解决上述技术问题。
[0005] 根据本公开的第一方面，提供一种电池PTC加热器外壳，包括可拆卸地连接的第一壳体和第二壳体，所述第二壳体密封连接到所述第一壳体上以围成有用于容纳控制板的腔体结构，所述第一壳体上形成有供线束
水平穿过的避让开孔，以使得穿过所述避让开孔的所述线束能够在所述控制板与所述第一壳体相对的一侧沿垂直于所述控制板的方向安装到所述控制板上。
[0006] 可选地，所述避让开孔位于所述控制板的上方，且靠近所述控制板设置。
[0007] 可选地，所述第一壳体形成为竖直放置的盖体结构，所述第二壳体形成为开口朝向所述盖体结构的罩体结构，所述避让开孔形成于所述盖体结构上，所述控制板与所述盖体结构相互垂直设置。
[0008] 可选地，所述第二壳体形成为水平放置的盖体结构，所述第一壳体形成为开口朝向所述盖体结构的罩体结构，所述避让开孔形成于所述罩体结构的
侧壁上，所述控制板与所述盖体结构相互平行设置。
[0009] 根据本公开的第二方面，提供一种电池PTC加热器，该电池PTC加热器包括PTC加热组件和与所述PTC加热组件电连接的控制板，以及本公开提供的电池PTC加热器外壳，所述PTC加热组件设置在所述腔体结构的内部。
[0010] 可选地，所述控制板上电连接有高器件，所述PTC加热组件和所述高器件相互错开地分布于所述控制板的下表面上。
[0011] 可选地，所述腔体结构的内部还设置有固定到所述控制板的下表面上的换热水道，所述换热水道在所述腔体结构的内部分别构造有相互独立的第一容纳槽和第二容纳槽，所述PTC加热组件嵌设于所述第一容纳槽中，以与所述换热水道
接触换热，所述高器件容纳于所述第二容纳槽中。
[0012] 可选地，所述换热水道包括一对相互平行且间隔设置的主水道，以及连通在一对所述主水道之间的一侧相互平行且间隔设置的多个分水道，每个分水道与每个主水道相互垂直，所有相邻的所述分水道之间的间隙共同作为所述第一容纳槽，所述PTC加热组件包括一一对应地嵌设到相邻的所述分水道的间隙中的多个PTC元件，一对所述主水道之间的另一侧与多个所述分水道共同围成所述第二容纳槽。
[0013] 可选地，每个分水道包括间隔设置的顶壁和底壁，以及连接在所述顶壁和所述底壁之间的相互平行且间隔设置的一对侧壁，每个主水道的任意方向的壁厚均大于每个分水道的任意方向的壁厚，多个所述PTC元件分别与一对相邻的所述分水道彼此相对的所述侧壁接触换热。
[0014] 可选地，所述控制板上电连接有控制所述PTC加热组件的加热功率的电控
开关，所述第一壳体形成为竖直放置的盖体结构，所述第二壳体形成为开口朝向所述盖体结构的罩体结构，所述避让开孔形成于所述盖体结构上，所述控制板与所述盖体结构相互垂直设置，所述分水道的暴露于所述第二容纳槽的所述侧壁上贴合有用于绝缘和换热的陶瓷片，所述电控开关设置到所述陶瓷片上。
[0015] 可选地，所述电控开关为贴合到所述陶瓷片上的IGBT。
[0016] 可选地，所述换热水道的进水管口和出水管口中的至少一者穿过所述第一壳体设置，穿过所述第一壳体设置的所述进水管口和/或所述出水管口与所述避让开孔均位于所述腔体结构的同一侧上，所述第一容纳槽远离所述避让开孔设置，所述第二容纳槽靠近所述避让开孔设置。
[0017] 根据本公开的第三方面，提供一种电池加热系统，包括动力电池，以及用于加热所述动力电池的加热结构，该加热结构使用本公开提供的电池PTC 加热器。
[0018] 根据本公开的第四方面，提供一种电动汽车，该电动汽车使用本公开提供的电池加热系统。
[0019] 通过上述技术方案，由于线束穿过外壳的方向(即水平方向)与线束安装到控制板的方向(即竖直方向)相互错开，且在第二壳体组装到第一壳体之前，控制板的与第一壳体相对的一侧为线束安装到控制板上提供了充足的安装空间，从而便于高低压接插件装配的同时，还使得固定在该高低压插接件上的线束能够以尽可能短的长度保留在外壳内部，防止加热器振动时滞留在外壳内的线束损坏其他零部件。并且，本公开提供的加热器外壳组装方便，无需在外壳上额外开设用于装配如高低压接插件的如天窗等开孔结构，避免了外壳组装时开孔结构的密封工序，提升外壳的密封效果。
[0020] 本公开的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
附图说明
[0021] 附图是用来提供对本公开的进一步理解，并且构成
说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本公开，但并不构成对本公开的限制。在附图中：
[0022] 图1是根据本公开的一示例性实施方式提供的电池PTC加热器的立体示意图；
[0023] 图2是根据本公开的一示例性实施方式提供的电池PTC加热器的局部俯视示意图，其中为清楚显示第二壳体12内的零部件，省略了第二壳体12；
[0024] 图3是根据本公开的一示例性实施方式提供的控制板2和换热水道6的组装示意图；
[0025] 图4是根据本公开的一示例性实施方式提供的电池PTC加热器的局部立体示意图，其中为清楚显示第二壳体12内的零部件，省略了第二壳体12；
[0026] 图5是根据本公开的另一示例性实施方式提供的电池PTC加热器的立体示意图；
[0027] 图6是根据本公开的另一示例性实施方式提供电池PTC加热器的局部立体示意图，其中为清楚显示第一壳体11内的零部件，省略了第二壳体12；
[0028] 图7是根据本公开的另一示例性实施方式提供的第一壳体11和换热水道6的组装示意图；
[0029] 图8是根据本公开的另一示例性实施方式提供的控制板2和换热水道6 的组装示意图。
[0030] 附图标记说明
[0031] 10避让开孔 11第一壳体 12第二壳体
[0032] 2控制板 3线束 4 PTC加热组件
[0033] 40 PTC元件 5高器件 6换热水道
[0034] 61进水管口 62出水管口 63主水道
[0035] 64分水道 640顶壁 641侧壁
[0036] 7电控开关 8陶瓷片
具体实施方式
[0037] 以下结合附图对本公开的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本公开，并不用于限制本公开。
[0038] 在本公开中，在未作相反说明的情况下，使用的方位词如“上、下、底、顶”通常是以本公开提供的电池PTC加热器处于正常使用时的状态为
基础定义的，“内、外”是指相应部件轮廓的内和外。
[0039] 如图1至图7所示，本公开提供一种电池PTC加热器外壳，使用该电池PTC加热器外壳的电池PTC加热器，使用该电池PTC加热器的电池加热系统和使用该电池加热系统的电动汽车的技术方案。PTC加热组件4，与该 PTC加热组件4接触换热的换热水道6，以及与该PTC加热组件4电连接的控制板2密封地设置于该电池PTC加热器外壳的腔体结构的内部而形成电池PTC加热器。其中，电池PTC加热器对电池加热系统中的动力电池进行加热的工作过程和工作原理为本领域技术人员所熟知，即，通过PTC加热组件的工作产生的
焦耳热传递给换热水道6中的介质，随后由该吸收了热量的介质将热量经由换热水道传递给动力电池，依次循环往复，本公开对此不作详细说明。
[0040] 下面将详细介绍本公开提供的电池PTC加热器外壳(下述将电池PTC 加热器外壳都简称为外壳)的具体结构，如图1至图8所示，该外壳包括可拆卸地连接的第一壳体11和第二壳体12，第二壳体12密封连接到第一壳体11上以围成有用于容纳控制板2的腔体结构，第一壳体11上形成有供线束3水平穿过的避让开孔10，以使得穿过避让开孔10的线束3能够在控制板2的远离第一壳体11的一侧沿垂直于控制板2的方向安装到控制板2上。
[0041] 在本公开中，线束3为如将PTC加热组件4与高压电源实现电连接的高压线束，还可以为如将控制板2分别与低压电源和CAN(Controller Area Network，
控制器局域网络)总线进行电连接而实现的通讯交互的低压线束。该高压线束例如可以通过高压接插件将其电连接到控制板2上，该低压线束例如可以通过低压接插件将其电连接到控制板2上。当然，该线束3还可以为其他任意需要穿过外壳且与控制板电连接的
连接线束，本公开对此不做限制。
[0042] 这样，组装电池PTC加热器时，可以首先将包括控制板2的PTC加热器中的各个零部件组装到第一壳体11上，并保持控制板2水平放置，随后在控制板2的与第一壳体11相对的一侧将线束沿着垂直于控制板2的方向安装到控制板上，例如可以将穿过避让开孔10的线束端部的接头在垂直于控制板2的方向以打螺钉的方式固定到
焊接到控制板2上的接座上，随后从控制板2的与第一壳体11相对的一侧将第二壳体12组装到第一壳体11上，即完成外壳的组装。
[0043] 由于线束穿过外壳的方向(即水平方向)与线束安装到控制板的方向(即竖直方向)相互错开，且在第二壳体12组装到第一壳体11之前，控制板2 的与第一壳体11相对的一侧为线束安装到控制板2上提供了充足的安装空间，从而便于高低压接插件装配的同时，还使得固定在该高低压插接件上的线束能够以尽可能短的长度保留在外壳内部，防止加热器振动时滞留在外壳内的线束损坏其他零部件。并且，本公开提供的加热器外壳组装方便，无需在外壳上额外开设用于装配如高低压接插件的如天窗等开孔结构，避免了外壳组装时开孔结构的密封工序，提升外壳的密封效果。
[0044] 在本公开提供的各种示例性实施方式中，为使得线束能够以尽可能短的长度存放在腔体结构的内部，如图6所示，避让开孔10可以位于控制板2 的上方，且靠近控制板2设置。即，避让开孔10紧邻控制板2的边缘设置，这样，穿过该外壳上的避让开孔10的线束可以以笔直状态固定于
电路板上，而避免线束在外壳内部不必要的弯绕，使得外壳内部的线束走向更为简洁，且避免加热器振动时滞留在外壳内的线束损坏其他零部件。
[0045] 在本公开中，上述腔体结构可以通过多种方式来实现，如图1至图4所示，在本公开提供的一种示例性的实施方式中，为方便外壳的组装，第一壳体11可以形成为竖直放置的盖体结构，第二壳体12可以形成为开口朝向盖体结构的罩体结构，避让开孔形成于盖体结构上，控制板2与盖体结构相互垂直设置。
[0046] 这样，安装时，可以例如将PTC加热组件4卡接到换热水道6中，随后将设置有如高器件等多个零部件的控制板2固定到换热水道6的上方，并将 PTC加热组件4电连接到控制板2上，随后将形成为盖体结构的第一壳体11 组装到该
电路板2上，并将水平穿过外壳的线束3沿着垂直于控制板2的方向安装到水平放置的控制板上，最后再从控制板2的与第一壳体11相对的一侧将形成为罩体结构的第二壳体12组装到该盖体结构上，即完成该加热器外壳的装配。
[0047] 如图5至图8所示，在本公开提供的另一种示例性的实施方式中，为方便外壳的组装，第二壳体12还可以形成为水平放置的盖体结构，第一壳体 11还可以形成为开口朝向盖体结构的罩体结构，即，罩体结构的开口朝上，避让开孔10形成于罩体结构的侧壁上，控制板2与盖体结构相互平行设置。
[0048] 这样，安装时，可以例如将换热水道6固定到形成为罩体结构的第一壳体11的内部，然后将PTC加热组件4电连接到控制板2上，随后将设置有如高器件等多个零部件的控制板2固定到换热水道6的上方，并使得PTC加热组件4卡接到换热水道6中，然后将水平穿过外壳的线束3沿着垂直于控制板2的方向安装到水平放置的控制板上，最后再从上方将形成为盖体结构的第二壳体12组装到该罩体结构上，即完成该加热器外壳的装配。
[0049] 上面详细介绍了电池PTC加热器外壳的具体结构，下面将详细介绍本公开提供的电池PTC加热器的腔体结构内部的其他各个零部件的分布关系。
[0050] 如图1至图8所示，在本公开提供的一种示例性的实施方式中，为提高电池PTC加热器的腔体结构内部的空间利用率，减少该加热器的整体体积，控制板2上电连接有高器件5，PTC加热组件4和高器件5相互错开地分布于控制板2的下表面上。这样，能够充分利用控制板2上的
板面面积，将高度尺寸较大的各个零部件设置在控制板2的同一侧，从而使得各个零部件紧凑地分布于控制板上，提高空间利用率，降低加热器的整体高度。
[0051] 其中，高器件5可以为例如电感元件和电容元件中的至少一者，还可以为本领域技术人员所熟知的其他设置于控制板上的高度尺寸较大的
电子元件。
[0052] 为进一步地提高腔体结构的空间利用率，如图1至图8所示，腔体结构的内部还设置有固定到控制板2的下表面上的换热水道6，换热水道在腔体结构的内部分别构造有相互独立的第一容纳槽和第二容纳槽，PTC加热组件 4嵌设于第一容纳槽中，以与换热水道6接触换热，高器件5容纳于第二容纳槽中。由于高器件5和PTC加热组件4均设置在换热水道6内部构造的容纳槽结构中，即，高器件5、PTC加热组件4和换热水道6大致处于外壳的同一高度，因此，能够降低外壳的整体高度，提升腔体结构的空间利用率。
[0053] 进一步地，为简化换热水道6的结构，方便加工，同时提高加热器的换热效率，如图1至图8所示，换热水道6可以包括一对相互平行且间隔设置的主水道63，以及连通在一对主水道63之间的一侧相互平行且间隔设置的多个分水道64，每个分水道64与每个主水道63相互垂直，所有相邻的分水道64之间的间隙共同作为第一容纳槽，即，该第一容纳槽包括沿主水道63 的长度方向间隔设置的多个矩形开槽。PTC加热组件4包括一一对应地嵌设到相邻的分水道64的间隙中的多个PTC元件40，即，矩形开槽的数量和 PTC元件40的数量相同，且多个PTC元件40一一对应地插入到多个矩形开槽中。这样，可以在有限的空间内增大换热水道6与PTC加热组件4的接触面积，提高二者换热效率，另外，换热水道6的结构简单，易于实现。
[0054] 其中，一对主水道64之间的另一侧与多个分水道64共同围成第二容纳槽。即，多个分水道64的最靠近主水道64的另一侧的分水道64和一对主水道64共同围成形成为U形开槽的第二容纳槽，以容纳足够多如高器件等的电子元件。
[0055] 为进一步地提高换热水道6与PTC加热组件4的换热效率，且保证换热水道6具有足够的结构强度，如图1至图8所示，每个分水道64包括间隔设置的顶壁640和底壁，以及连接在顶壁640和底壁之间的相互平行且间隔设置的一对侧壁641，每个主水道63的任意方向的壁厚均大于每个分水道64的任意方向的壁厚，多个PTC元件40分别与一对相邻的分水道64彼此相对的侧壁641接触换热。例如，主水道63可以包括一对相互平行且间隔设置的主水道顶壁和主水道底壁，以及连接在主水道顶壁和主水道底壁之间的相互平行且间隔设置的一对主水道侧壁，其中，主水道侧壁和该分水道 64的侧壁641相互垂直设置。此时，该主水道63的主水道顶壁、主水道侧壁和主水道底壁中的任意一者的壁厚均大于该分水道64的顶壁、底壁和侧壁中的任意一者。这样，一方面，将PTC元件40与壁厚较薄的分水道64的侧壁
641接触换热，减少换热水道6和PTC加热组件4的换热厚度，从而减少热阻，提高二者的换热效率；另一方面，由于换热水道6的一对主水道 63主要承受高度方向上的其他零部件的重量，因此，将主水道63的任意方向的壁厚设计得比分水道64的任意方向的壁厚较厚，可以提高换热水道6 的材料利用率，节省成本，并提高其使用寿命。
[0056] 其中，在一种示例性的实施方式中，该分水道64可以采用
冲压工艺制作成厚度较薄的水道通道，该主水道63可以采用
铸造工艺制成厚度较厚的水道通道。
[0057] 在本公开中，为控制该PTC加热组件4的加热功率，所述控制板2上电连接有控制所述PTC加热组件4的加热功率的电控开关7，例如，该电控开关7可以为IGBT(Insolated Gat Bipolar Transistor，
绝缘栅双极晶体管)，或者可以为继电器。
[0058] 进一步地，为方便该电控开关7的
散热，分水道64的暴露于第二容纳槽的侧壁641上贴合有用于绝缘和换热的陶瓷片8，电控开关7设置到陶瓷片8上。由于陶瓷片8具有良好的电绝缘性和良好的导热性能，因此电控开关7通过陶瓷片8与分水道64的侧壁641接触换热，可以提高二者的换热效率，便于将电控开关工作产生的热量迅速传导至换热水道6上。在其他的
变形方式中，该陶瓷片8还可以用分别具有绝缘和散热功能的两个零部件替代，如陶瓷片8可以用具有绝缘性能的
硅片和具有导热性能的
铝片的组合来代替。
[0059] 为节约成本，减少电控开关7的占用空间，电控开关7可以为贴合到陶瓷片8上的IGBT。
[0060] 为提高加热器的组装效率，如图1至图8所示，换热水道6的进水管口 61和出水管口62中的至少一者穿过第一壳体11设置，即，此处存有三种情况：第一、如图5所示，只有换热水道6的进水管口61穿过第一壳体11设置；第二、只有换热水道6的出水管口62穿过第一壳体11设置；第三、如图2所示，换热水道6的进水管口61和出水管口62均穿过第一壳体11设置。
[0061] 并且穿过第一壳体11设置的进水管口61和/或出水管口62与避让开孔 10均位于腔体结构的同一侧上。即，通过将穿过外壳的各个零部件尽量设置在外壳的位于避让开孔10的同侧上，不仅可以提高外壳的组装效率，而且能够避免或减少在外壳的其他侧面开设开孔结构，从而便于在外壳的其他侧面布置其他功能部件，即整车的空间利用率。
[0062] 进一步地，为提高加热器的换热效率，第一容纳槽远离避让开孔10设置，第二容纳槽靠近避让开孔10设置。即，第一容纳槽远离外壳的与避让开孔10位于同侧的进水管口61和/或出水管口62设置，从而可以延长换热水道6的在腔体结构内部的总长度，延长介质在位于外壳内的换热水道6中的滞留时间，从而提高加热器的换热效率。
[0063] 以上结合附图详细描述了本公开的优选实施方式，但是，本公开并不限于上述实施方式中的具体细节，在本公开的技术构思范围内，可以对本公开的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本公开的保护范围。另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本公开对各种可能的组合方式不再另行说明。
[0064] 此外，本公开的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本公开的思想，其同样应当视为本公开所公开的内容。
