专利名称：电动交通工具的紧凑型冷却剂加热器的制作方法
电动交通工具的紧凑型冷却剂加热器领域本公开一般涉及用于交通工具的电加热器。更具体地，提供重量轻的、紧凑的电子冷却剂加热器以使电动交通工具的电池变暖。背景配备有电动机以将传动扭矩传递至从动轮的交通工具变得比以往任何时候都被更多的用户需要。电动交通工具可以排除由内燃机排放的不合需要的排放物。另外，电池技术已经发展到合理尺寸的电池组可以输出足够能量以驱动电动机并且满足驾驶员对加速度和范围的需要的程度。为了提供在本领域中可使用的交通工具，电池组还必须被有效地充电和放电多次。电动交通工具设计者面临的一个挑战包括电动交通工具电池对温度的灵敏度。更 具体地，电池的最大充电电流和最大放电电流基于电池温度及其他因素而变化。由于在电池内发生的化学反应以及电动交通工具所位于的环境的周围温度，电池的温度可以在操作期间变化。例如，当电池的温度低于预定限制时，电池的最大充电电流可能明显减小。当电池的温度高于预定操作限制时，电池充电和放电也可能不是最佳的。另外，用于交通工具发动机的现有加热器可能不适于使电动交通工具电池组变暖。一些已知的加热器占据比在电动交通工具中允许的空间更大的空间。先前已知的加热元件可能相对长，并且包括为了简化冷却剂在加热元件周围的流动而较宽地间隔开的部分。现有的电加热器可以包括相对大的冷却剂室以提供与加热元件处于传热关系中的大量的冷却剂。不幸地，由于相对严格的包装限制，当前的加热器可能不符合电动交通工具制造商的技术要求。提供紧凑型冷却剂加热器以确保交通工具电池的有效操作可能是有益的。概述本章节提供本公开的一般概述，而不是本公开的整个范围或其所有特征的广泛公开。一种电动交通工具电池加热器包括具有冷却剂进口和冷却剂出口的壳体。加热元件位于壳体内并且包括位于平行且轴向延伸的端部之间的螺旋线圈部分。端部在壳体的外部延伸。热敏电阻位于壳体内以输出表不与电动交通工具电池处于传热关系中的冷却剂的温度的信号。当信号表示冷却剂温度小于预定下限时，加热元件被通电。一种电动交通工具电池加热器包括壳体，该壳体包括具有进口的第一端和具有出口的相对的第二端。该进口具有进口轴，该进口轴平行于出口的轴延伸并且与出口的轴偏移。加热元件位于壳体内，与从进口流到出口的流体处于传热关系中。加热元件包括螺旋部分，该螺旋部分限定螺旋轴，该螺旋轴平行于进口轴和出口轴中的每个延伸并且与进口轴和出口轴中的每个偏移。从本文提供的描述中，另外的适用性领域将变得明显。在本概述中的描述和具体实例仅用于说明的目的而不是用来限制本公开的范围。附图本文描述的附图仅用于所选定的实施方式而非所有可能的实现的说明性目的，且不是用来限制本公开的范围。图I是描述包括电动交通工具电池温度控制系统的示例性交通工具的原理图；图2是电动交通工具电池加热器的透视图；图3是在图2中示出的加热器的侧视图；图4是沿着如在图2中所示的线4-4截取的加热器的横截面视图；图5是沿着如在图3中所示的线5-5截取的加热器的横截面视图；图6是加热元件的透视·
图7是加热元件的端视图；图8是与电动交通工具电池加热器相关联的线束的不完整分解透视图；图9是在图8中示出的线束的一部分的不完整侧视图；
图10是描述将线束耦合到电动交通工具电池加热器的侧视图；以及图11是描述与电动交通工具电池加热器耦合的线束的侧视图。在附图的若干视图中，相应的参考数字始终指示相应的部件。详细描述现在参考附图来更加全面地描述示例性的实施方式。在图I中示意性地描述了参考数字为10的示例性的电动交通工具。电动交通工具10包括与传动装置14传动地耦合的电动机12。传动装置14给至少一个轮16提供输出扭矩。电池组20给电动机12提供电能。电池热量管理系统24安装在交通工具10上以将电池组20保持在预定的操作温度范围内。例如，将电池组20保持在实质上50-100° F的操作范围内可能是合乎需要的。在电池组20内的电池的充电和放电特性在该温度范围是最有效的。电池热量管理系统24通过使冷却剂穿过电池组20循环以在冷却剂和电池组之间传热来实现这个目标。当电池温度低于预定下限时，电加热器28可以被通电以加热与单独的电池或电池组20的一部分处于传热关系中的流动的冷却剂。如果电池组20的操作温度大于预定上限，冷却器30降低在电池组20周围或穿过电池组20流动的冷却剂的温度。电池热量管理系统24还包括容纳冷却剂36的储液器34。供应管线38接到第一泵42的进口 40而与其连通。通过管线50将加压流体从第一泵42的出口 44提供到冷却剂加热器28的进口 52。冷却剂加热器28包括出口 46，冷却剂穿过所述出口经由管线54流到第二泵58的进口 56。第二泵58的出口 60通过冷却剂管线64将加压流体提供到冷却器30的进口 62。冷却器30的出口 66接到第三泵70的进口 68而与其流体连通。管线72使出口 66和进口 68互相连接。泵70包括通过冷却剂管线80将加压流体提供到电池组20的进口 78的出口 76。电池组20的出口 84将流体供应给返回管线80和储液器34。在电池组20内，多个平行路径可以存在于进口 78和出口 84之间。另一方面，单个蛇形路径可以定位成与电池的部分、电池组或将电池安装在电池组20内的壳体处于热传导中以有效地传热。另外，包括少于三个泵的其他系统被设想在本公开的范围内。如图2-7所示，冷却剂加热器28包括壳体92、电阻加热元件94和热敏电阻96。加热元件94的端子销98穿过壳体92突出并且由第一凸起部100围绕。端子销98与加热元件94电连通，并且适合于与线束104电耦合用于给加热器28供应电能。电连接器106与热敏电阻96相关联以允许表示壳体92内的冷却剂的温度的信号传送到控制器110。连接器106位于由壳体92的第二凸起部116限定的套114内。壳体92包括由多个紧固件124固定到盖122上的主体120。主体120和盖122可以是铸造金属组件。盖122包括第一凸起部100、第二凸起部116和限定出口 46的第三凸起部128。为了满足目标加热器尺寸和性能规格，电阻加热元件94包括特定的几何结构以提供在相对小的包装体积中的期望功率密度。特别是，提供大约每平方英寸133瓦特的功率密度可能是合乎需要的。这可以通过提供具有15平方英寸的外表面面积的1800瓦加热元件来实现。由加热元件94限定的体积大约是I立方英寸。加热元件94包括金属电阻线132，其大部分长度由护套136包覆。端子销98成形为在线132的每一端处的细长销。为了实现小的包装体积，加热元件94包括位于第一线性部分142和第二线性部分144之间的螺旋部分140。螺旋部分140具有大约I. 25英寸的外径和每英寸大约3. 5圈的螺旋状物。护套136的外径大约是I英寸的四分之一。在相邻的圈146a、146b之间的轴向间隔A小于电阻元件94的外径的一半。第一线性部分142沿着一纵轴延伸，该纵轴平行于第二线性部分144的纵轴并与第二线性部分144的纵轴间隔开。轴彼此间隔开大约I英寸的八分之三。最小化对冷却剂穿过加热器28的流动的限制同时优化从电阻元件94到冷却剂36 的传热也是合乎需要的。壳体92与电阻元件94的尺寸和形状协调的设计提供这些性能特征。特别是，出口 46沿着出口轴150延伸。螺旋部分140绕螺旋轴154缠绕。出口轴150实质上平行于螺旋轴154延伸并且与螺旋轴154偏移。主体120包括限定电阻加热元件94所位于的腔168的壁166。进口 52与腔168连通并且沿着进口轴170延伸。进口轴170平行于出口轴150和螺旋轴154中的每个延伸，并且与出口轴150和螺旋轴154中的每个偏移。当冷却剂穿过壳体92时，这些轴中的每个的偏移定位引起湍流和冷却剂混合。由于这种相对布置，增强的传热出现。然而，应当认识到，在出口轴150和进口轴170之间的偏移量相对小，使得流经加热器128的背压的任何增加被最小化。壳体腔168还被配置成消除其中冷却剂将淤积并且不流经壳体92的“死区”。在一个实施例中，在出口轴150和进口轴170之间的距离小于螺旋部分140的外径。还设想在出口轴150和进口轴170之间的偏移距离小于螺旋部分140的外径的一半。通过将主体120构造为相对薄的有壁铸件，成形壁160可以提供从腔168的内壁166到出口 46的圆柱形壁162的平稳流过渡。薄的成形壁160还使主体120的外表面176的径向向外范围最小化。这种结构有助于最小化加热器28所需的总包装体积。热敏电阻96包括位于腔168内的实质上圆柱形的壳180。热敏电阻元件182耦合成与壳180热连通。热敏电阻元件182通过基于温度的变化改变其电阻而起作用。因此，热敏电阻元件182作为具有依据其周围环境的温度而变化的电阻的电阻器。相对简单的电路可以被构造成允许热敏电阻96和控制器110之间的连通，使得控制器110可以基于来自热敏电阻96的输出来确定位于加热器28内的冷却剂的温度。热敏电阻96被固定到壳体92，从而消除获得并安装在进口 52的下游的单独的温度传感器的需要。由于热敏电阻96非常接近电阻元件94，控制器110可以准确地估计加热元件94的操作温度。在操作期间，当控制器110基于热敏电阻信号确定腔168内的冷却剂的温度小于预定下限时，控制器110开始给加热元件94供应电流。当腔168内的冷却剂36的温度超过预定最大值时，控制器110停止给加热元件94供应电能。控制器110还可以确定腔168内冷却剂温度增加的速率。当温度增加的速率超过预定最大速率时，控制器110停止给加热元件94供应电流。因此，控制器110防止加热元件94的过热。保护被提供，万一第一泵42、第二泵58或第三泵70中的一个或多个停止操作。参考图8-11，线束104终止于包括与尺寸减小的插入部分194整体地形成的主体部分192的插头190。突出部196从在部分194的相对端处的主体192轴向延伸。突出部196包括终止于后端面202处以限定底切204的锥形壁200。夹子210将插头190保持到壳体92。夹子210包括实质上平面的板部分220，其具有穿过其延伸的孔222。腿224、226从间隔开并且实质上相互平行的板220的边缘延伸。腿224、226可以可选地彼此稍微分开。腿224包括侧向向内延伸的抓爪228。侧面向内延伸的抓爪230在腿226的端部形成。
第一线240、第二线242和第三线244穿过插头190延伸。第一线240与第一端子250电连通。第二端子252与第二线242电耦合。第三端子254与第三线244电连通。第一至第三端子250、252、254在插入部分194内或沿着插入部分194定位。第一和第三端子250,254被定位并且成形为接纳端子销98。第二端子252被成形为外部条或凸出部用于与盖122接合以提供电接地路径。夹子210使端子252偏置成与壳体92接合。夹子210的孔222依尺寸制造成使得当板220在壁200上轴向移动时出现卡扣配合。当板220进入底切204时，板220被保持靠着主体192的后端面202。优选地，在将插头190耦合到加热器28之前，夹子10和插头190的互连出现。为了将加热器28与电源电耦合，插头190和夹子210被同时平移以将插入部分194定位于在第一凸起部100内形成并且由壁264限定的腔内。第二端子252与壁264接合并且形成与壁164的电接触。当进一步插入时，端子销98接合第一和第三端子250、254。当插头190和夹子210的轴向平移持续时，抓爪228和抓爪230接合在第一凸起部100上整体地形成的第一和第二侧向延伸的唇缘214、216，以使腿224、226远离彼此而偏置。夹子210可以由弹性材料如弹簧钢构造成。一旦抓爪228和抓爪230轴向延伸出唇缘214、216，腿224、226就朝着其未偏置位置弹回。主体部分192被偏置成与盖122接合。类似地，抓爪228和抓爪230分别偏置地接合唇缘214、216的后端面268、270。此时，线束104与加热器28电和机械地耦合。为了说明和描述的目的提供了实施方式的上述描述。该描述没有被规定为排他的或限制本公开。特定实施方式的单独的元件或部件一般不限于该特定实施方式，而是在可适用的场合是可互换的并且可以在所选定的实施方式中被使用，即使未特别示出或描述。它们也可以用多种方式改变。这样的变形将不应被视为偏离本公开，并且所有的这样的修改被规定为包含在本公开的范围内。
权利要求
1.一种电动交通工具电池加热器,包括 壳体，其具有冷却剂进口和冷却剂出口； 加热元件，其位于所述壳体内并且包括螺旋线圈部分，所述螺旋线圈部分位于平行且轴向延伸的端部之间，所述端部在所述壳体的外部延伸；以及 热敏电阻，其位于所述壳体内以输出表不与电动交通工具电池处于传热关系中的冷却剂的温度的信号，其中当所述信号表示冷却剂温度小于预定下限时，所述加热元件被通电。
2.如权利要求I所述的电池加热器，其中所述冷却剂进口和所述冷却剂出口位于所述壳体的相对端上。
3.如权利要求2所述的电池加热器，其中所述冷却剂进口的纵轴平行于所述冷却剂出口的纵轴延伸并且与所述冷却剂出口的纵轴偏移。
4.如权利要求3所述的电池加热器，其中所述螺旋线圈部分的螺旋轴平行于所述进口的轴和所述出口的轴中的每个延伸并且与所述进口的轴和所述出口的轴中的每个偏移。
5.如权利要求4所述的电池加热器，其中所述壳体包括主体和可移除的盖，所述加热元件和所述热敏电阻被固定到所述可移除的盖。
6.如权利要求5所述的电池加热器，其中所述可移除的盖包括凸起部，所述凸起部限定容纳所述加热元件的所述端部的凹口。
7.如权利要求6所述的电池加热器，还包括用于将电功率传递至所述加热元件的线束，所述线束包括插头和使所述插头偏置成与所述可移除的盖接合的夹子。
8.如权利要求7所述的电池加热器，其中所述夹子包括板，所述板具有接纳电线的孔，所述板与所述插头的表面接合，所述夹子还包括分叉的腿，每个腿终止于偏置地接合所述可移除的盖的抓爪。
9.如权利要求I所述的电池加热器，其中在所述螺旋线圈部分的相邻圈之间的间隔小于所述加热元件的外径的一半。
10.一种电动交通工具电池加热器，包括 壳体，其包括具有进口的第一端和具有出口的相对的第二端，所述进口具有进口轴，所述进口轴平行于所述出口的轴延伸并且与所述出口的轴偏移；以及 加热元件，其位于所述壳体内并与从所述进口流到所述出口的流体处于传热关系中，所述加热元件包括限定螺旋轴的螺旋部分，所述螺旋轴平行于所述进口轴和所述出口轴中的每个延伸并且与所述进口轴和所述出口轴中的每个偏移。
11.如权利要求10所述的电池加热器，其中所述壳体包括与所述加热元件间隔开小于所述加热元件的一个直径的距离的内表面。
12.如权利要求11所述的电池加热器，其中所述加热元件包括端部，所述端部平行于所述螺旋轴并且穿过所述壳体而延伸以提供电端子。
13.如权利要求12所述的电池加热器，其中一个端部沿着所述螺旋部分的整个长度线性地延伸。
14.如权利要求13所述的电池加热器，其中所述壳体包括主体和可移除的盖，所述加热元件穿过所述可移除的盖延伸。
15.如权利要求14所述的电池加热器，还包括用于将电功率传递至所述加热元件的线束，所述线束包括插头和使所述插头偏置成与所述可移除的盖接合的夹子。
16.如权利要求15所述的电池加热器，其中所述夹子包括板，所述板具有接纳电线的孔，所述板与所述插头的表面接合，所述夹子还包括分叉的腿，每个腿终止于偏置地接合所述可移除的盖的抓爪。
17.如权利要求10所述的电池加热器，其中在所述螺旋部分的相邻圈之间的间隔小于所述加热元件的外径的一半。
18.如权利要求10所述的电池加热器,还包括位于所述壳体内以输出表不所述壳体中的流体的温度的信号的热敏电阻和基于指示温度小于预定下限的所述信号给所述加热器供应电流的控制器。
19.如权利要求18所述的电池加热器，其中当所述控制器确定所述流体的温度大于预定上限时，所述控制器停止电流的供应。
全文摘要
本发明涉及电动交通工具紧凑型冷却剂加热器。一种电动交通工具电池加热器包括具有冷却剂进口和冷却剂出口的壳体。加热元件位于壳体内并且包括位于平行且轴向延伸的端部之间的螺旋线圈部分。端部在壳体的外部延伸。热敏电阻位于壳体内以输出表示在与电动交通工具电池处于传热关系中的冷却剂的温度的信号。当信号表示冷却剂温度小于预定下限时，加热元件被通电。
文档编号B60L11/18GK102790245SQ20121015027
公开日2012年11月21日 申请日期2012年5月15日 优先权日2011年5月17日
发明者菲利普·J·弗勒瑞, 达雷尔·凡摩尔 申请人:菲利普斯&坦洛工业有限公司