本发明涉及一种加热装置，具体来说涉及一种车辆还原剂用存储箱加热装置，属于还原剂存储箱结构部件技术领域。
背景技术：
针对柴油机的氮氧化物污染物排放量，各国制定了极高的限制要求，使得发动机生产商开始使用 SCR 技术来满足发动机氮氧化物排放的限制。Selective Catalytic Reduction，简称 SCR)该方法通过将一种还原剂 (通常是氨气，SCR技术是将尿素溶液注入到排气管中，尿素溶液水解生成氨气) 注入排气管中使得氮氧化物减少；SCR技术中必须要消耗还原剂。该还原剂一般为专用尿素（Adblue），还原剂由专用的存储箱存储，存储箱一般由HDPE塑料制作，固定安装在汽车底盘上。还原剂溶液由输送泵将添加剂溶液从空腔体内泵送到SCR喷射系统中，还原剂在零下11°时会冻结。导致SCR系统无法工作；传统技术中采用还原剂输送泵周围布置加热元件，融化还原剂，保障SCR系统工作。传统的还原剂存储箱为立方体或罐，有利于热循环，加热元件布置在泵附近，利用热对流可以逐渐加热整个存储箱中的还原剂。目前轿车用还原剂存储箱外形不规则，空间建构难以形成整体热对流循环，如只在还原剂泵附近局部进行加热，无法使箱体内其它位置的还原剂融化，导致SCR系统无法正常连续工作。目前新型技术路线中均要求对还原剂存储箱进行整体式加热。现有技术中对整体加热方案一般采用3种技术路线：路线1：引入热水管如授权号为 CN204457964U的专利，热水管盘绕或螺旋布置在存贮箱内，利用发动机冷却液加热，该方案需要在存贮箱上先打孔，在安装循环管路，存在密封、装配、成本等问题。路线2：采用在箱体内多个位置上安装独立加热元件，一般是电加热，同时加热，该方案要求在箱体上预先打孔，然后再将加热元件焊接在箱体内部，由于需要焊接多个加热元件，焊接报废率高，制造成本较高，由于多个电加热体的线束外露，导致布线困难。并且轿车用还原剂存储箱一般靠近燃油箱或燃油管路，外露的线束如绝缘失效存在安全隐患。路线3:公开号为CN103250464A的中国专利，将柔性加热材料内贴与存储箱内壁上，实现整体加热，该方案整体加热效果良好，加热体线束少，并且大部分内置于箱体内，存贮箱外观简洁，但柔性加热体或加热元件内置安装的存储箱在制造过程中工艺较复杂，生产成本较高，同时内置的线束穿透箱体需要做相应的密封处理。
技术实现要素：
本发明正是针对现有技术中存在的技术问题，提供一种车辆还原剂用存储箱加热装置，该技术方案整体结构设计巧妙、紧凑，该技术方案可以灵活改变加热单元的外形和加热功率，适应各不同尺寸和形状规格的还原剂存储箱，该方案可以有效提高还原剂存储箱的整体加热能力，使还原剂在存贮箱内均匀受热，降低单个发热单元的温度，提高系统寿命，提高传热效率，加快升温速度。
为了实现上述目的，本发明的技术方案如下，一种车辆还原剂用存储箱加热装置，其特征在于，所述加热装置设置为模块化加热总成，所述模块化加热总成包括导热基板、所述导热基板上设置有一个或者多个加热单元，所述加热装置还包括供电分配器，供电分配器一端集成加热单元配电端子连接发热单元导线，一端引出箱体，外接SCR控制器发热控制单元。该技术方案在结构上减少在箱体上开孔及焊接的工作量，发热单元嵌入存储箱箱壁内，加热单元同时内嵌在箱体外壳内，只需一个快速接头即可实现对加热单元的整体供电，无需密封处理，有效降简化箱体外的布线难度，减少装配工序和零件数量。降低总成的制造复杂度，降低生产成本和提高生产效率。
作为本发明的一种改进，所述模块化加热总成嵌入存储箱壁中。模块化加热单元总成结构嵌入存储箱壁中，即加热单元总成在箱体注塑成型过程中安装固定在箱壁之中，由箱体材料包裹，实现与还原剂的隔离，以避免还原剂对加热单元的腐蚀。同时避免箱体外如灰尘，水汽对加热总成的腐蚀，提高系统寿命。
作为本发明的一种改进，所述模块化加热总成还包括支架，所述支架用于固定加热单元的供电导线。支架的作用在于固定加热单元和各个传感器的导线，防止在嵌入过程中导线位置发生变化导致箱体成型发生缺陷。
作为本发明的一种改进，所述导体基板设置为金属热管、铜、铝或者不锈钢或其他热的良导体。
作为本发明的一种改进，所述加热单元通过包裹或者嵌入方式固定在导热基板上。温度系数为正的PTC(热敏加热电阻)加热元件(或者是云母，陶瓷、硅胶柔性加热材料等电加热元件。采用嵌入或被导热基板包裹或焊接的方式与导热基板紧密结合成整体，实现热的良好传导，加热单元的尺寸，功率，数量可以随不同存储箱加热要求的改变而改变，不同形状的导热框架也可自由组合形成不同的形状来满足要求，与传感器、线束、电气接头共同构成本发明所述的模块化加热单元总成。
作为本发明的一种改进，所述导热基板上设置有温度传感器或者温度系数为正的PTC元件。
作为本发明的一种改进，所述供电分配器上还具有温度传感器输入输出端子，用来连接温度传感器5或者温度系数为正的PTC元件。
作为本发明的一种改进，所述导热基板设置为W形或者Y形或者 X形或者H形。所谓导热基板也可以采用W形Y形 X形H形等多种样式 适应不同的存储箱外形，导热基板的形状不拘泥与上述形式，可以随存储箱外形，和加热需要产生不同的形状。
温度曲线控制方法，其特征在于，所述步骤如下，根据具体储存箱的结构和还原剂输送泵及其它关键部件的安装位置，根据存储箱和导热基板的结构确定，安装数个温度传感器，用以测量存储箱内的还原剂温度和所述加热单元的温度，测量还原剂温度的方法可以是直接测量或间接测量，即温度传感器穿透存储箱壁伸入箱体内测量，或温度传感器嵌入箱体，通过测量箱体温度间接换算得到箱体内添加剂温度。传感器将温度信号通过所述供电分配器反馈给加热控制器，加热控制器根据温度信息合理调整所述各个加热单元的电流大小，温度高的区域停止加热，温度低的区域继续加热，实现对关键部位的快速加热，同时限制最高加热温度以提高加热单元的使用寿命和避免箱体材料融化；具体使用两种调整方法：1）温度传感器向控制器反馈加热单元的温度或者添加剂的温度。控制器内部预先设定温度阀值与之比较，利用PID控制加热单元电流的大小来柔性调节加热单元的温度上升速度，具体的是在环境温度与预设温度温差很大时可以用较大电流驱动加热单元使得加热单元快速升温，当达到或接近温度设定值时改变电流大小使添加剂的温度可以稳定保持在预设温度附近。2）或者将温度系数为正的PTC元件串联到加热单元中，PTC材料本身的特性为温度较低时电阻小，允许大电流通过，温度升高后电阻变大，起到限流稳温的作用。上述两种方法中PID调整的参数或PTC元件的参数由具体实验获得。
相对于现有技术，本发明的优点如下：1）本发明整体结构设计巧妙，结构紧凑，实用性强；该技术方案有效提高还原剂存储箱的整体加热能力，使还原剂在存贮箱内均匀受热，降低单个发热单元的温度，提高系统寿命，提高传热效率，加快升温速度；2）该技术方案在结构上减少了在箱体上开孔及焊接的工作量，发热单元嵌入存储箱箱壁内，加热体线束同时内嵌在箱体外壳内，只需一个快速接头即可实现对加热单元的整体供电，无需密封处理，有效降简化箱体外的布线难度，减少装配工序和零件数量，降低总成的制造复杂度，降低生产成本和提高生产效率；3）该模块化加热单元总成结构嵌入存储箱壁中，即加热单元总成在箱体注塑成型过程中安装固定在箱壁之中，由箱体材料包裹，实现与还原剂的隔离，以避免还原剂对加热单元的腐蚀，同时避免箱体外如灰尘，水汽对加热总成的腐蚀，提高系统寿命；4）该技术方案中，各个独立的加热单元线束固定在导热体基板上，最终汇总到供电分配器上，该供电分配器一端集成加热单元配电端子连接发热单元导线，一端引出箱体，外接SCR控制器发热控制单元。特殊的引出箱体外的接头为标准汽车电器快速插头，具有良好的可靠性和较高的防护等级。同时简化线束数量，有利于汽车底盘布置；5）该技术方案可以有效解决高寒地区柴油乘用车排放控制还原剂的冻结问题，适用于各种尺寸及形状的存储箱，不影响储存箱与车身之间的边界条件，在保证加热效果的同时有效降低整体功耗，与现有技术加热方案相比具有加热保温效果好，功耗低，制造成本低，可靠性高的优点。
附图说明
图1为本发明整体结构示意图；
图2为加热总成嵌入存储箱壁结构示意图；
图3为内嵌电气接头结构示意图；
图4为温度曲线控制过程示意图；
图5为另外一种温度曲线控制过程示意图；
图6为另外一种实施例结构示意图；
图中：1、导热基版，2、供电导线，3、供电分配器，4、加热单元，5、温度传感器，6、支架，7、存储箱。
具体实施方式
为了加深对本发明的理解和认识，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步描述和介绍。
实施例1：参见图1，一种车辆还原剂用存储箱加热装置，所述加热装置设置为模块化加热总成，所述模块化加热总成包括导热基板1、所述导热基板1上设置有一个或者多个加热单元4，所述加热装置还包括供电分配器3，供电分配器3一端集成加热单元配电端子连接发热单元导线，一端引出箱体，外接SCR控制器发热控制单元。该技术方案在结构上减少在箱体上开孔及焊接的工作量，发热单元嵌入存储箱箱壁内，加热单元同时内嵌在箱体外壳内，只需一个快速接头即可实现对加热单元的整体供电，无需密封处理，有效降简化箱体外的布线难度，减少装配工序和零件数量。降低总成的制造复杂度，降低生产成本和提高生产效率。
实施例2：参见图1、图2，作为本发明的一种改进，所述模块化加热总成嵌入存储箱7壁中。模块化加热单元总成结构嵌入存储箱壁中，即加热单元总成在箱体注塑成型过程中安装固定在箱壁之中，由箱体材料包裹，实现与还原剂的隔离，以避免还原剂对加热单元的腐蚀。同时避免箱体外如灰尘，水汽对加热总成的腐蚀，提高系统寿命。在本发明所述还原剂存储箱注塑成型过程中，所谓模块化加热总成由工装固定在存储箱成型腔中，在箱体成型过程中嵌入箱体内壁，实现整体安装成型，加热基板，发热单元，线束等各个部件均被箱壁可靠包裹固定，密封，同时所述电分配器3标准电气接头位于存储箱外，用来和汽车电气控制系统相连。其余结构和优点与实施例1完全相同。
实施例3：参见图1，作为本发明的一种改进，所述模块化加热总成还包括支架6，所述支架用于固定加热单元的供电导线，支架的作用在于固定加热单元和各个传感器的导线，防止在嵌入过程中导线位置发生变化导致箱体成型发生缺陷。所述导体基板1设置为金属热管、铜、铝或者不锈钢或其他热的良导体。其余结构和优点与实施例1完全相同。
实施例4：参见图1、图2，作为本发明的一种改进，所述加热单元4通过包裹或者嵌入方式固定在导热基板上。温度系数为正的PTC(热敏加热电阻)加热元件(或者是云母，陶瓷、硅胶柔性加热材料等电加热元件。采用嵌入或被导热基板包裹或焊接的方式与导热基板紧密结合成整体，实现热的良好传导，加热单元的尺寸，功率，数量可以随不同存储箱加热要求的改变而改变，不同形状的导热框架也可自由组合形成不同的形状来满足要求，与传感器、线束、电气接头共同构成本发明所述的模块化加热单元总成。加热单元4的布置密度不同，通常在还原剂输送泵位置，液位传感器及质量传感器附近布置数量较多的加热单元4或加热功率较大的加热单元，以保证上述关键位置可以较快的速度融化冻结的添加剂。图2中，所述导热基板1或模块化加热单元和温度传感器5嵌入安装到存储箱壁7中。箱壁中嵌入的一块或几块导热基板组成的发热体，发热体与添加剂溶液及外界环境隔绝，可以避免发热体被腐蚀，利用发热体发热对箱体内的添加剂溶液实现加热和融化。其余结构和优点与实施例1完全相同。
实施例5：参见图1，作为本发明的一种改进，所述导热基板1上设置有温度传感器5或者温度系数为正的PTC元件，所述供电分配器上3还具有温度传感器输入输出端子，用来连接温度传感器5或者温度系数为正的PTC元件。如图3所示车载控制系统通过供电分配器3的标准汽车电气接头（USCSR20）给模块化加热单元总成供电。特殊的，供电分配器上还具有温度传感器输入输出端子，用来连接温度传感器5。其余结构和优点与实施例1完全相同。
实施例6：参见图1、图3，作为本发明的一种改进，所述导热基板设置为W形或者Y形或者 X形或者H形。所谓导热基板也可以采用W形Y形 X形H形等多种样式适应不同的存储箱外形，导热基板的形状不拘泥与上述形式，可以随存储箱外形，和加热需要产生不同的形状。导热基板可以根据实际形状和尺寸加工成不同的形状和尺寸来匹配存贮箱。同时也可以根据加热需求改变各个加热单元4的安装位置、密度和导热基板的式样。其余结构和优点与实施例1完全相同。
实施例7：参见图1、图6，作为本发明的一种改进，加热单元4 均布安装在所述导热基板1上，组成所述加热单元基本模块，该加热单元可以是一整块的大面积加热单元，也可以是多块小面积加热单元，多块小面积加热单元可以拼接，即根据实际加热功率和存储箱结构增加或减少模块化加热单元的拼接数量，即可改变加热功率和加热面积以适应不同的需求。其余结构和优点与实施例1完全相同。
实施例8：参见图1、图6，本发明采用变温加热的升温策略：1）在汽车刚启动时进行大功率快速加热，尽快融化添加剂泵，管路，等关键部件周围的添加剂冷冻体，保证SCR工作启动时间要求；2）在SCR系统正常工作后，适当降低发热功率，避免过高的加热温度影响还原剂的质量，同时减小对汽车供电系统的功率要求；3）当存储箱内的还原剂融化并达到合理设置温度后，系统进入保温模式，以较低的发热功率维持还原剂的液体状态；4）当环境温度可以自主维持添加剂的液体状态时，系统可以彻底关闭，以延长系统使用寿命。
温度曲线控制方法，所述步骤如下，根据具体储存箱的结构和还原剂输送泵及其它关键部件的安装位置，安装数个温度传感器，用以测量存储箱内的还原剂温度和所述加热单元的温度，测量还原剂温度的方法可以是直接测量或间接测量，即温度传感器穿透存储箱壁伸入箱体内测量，或温度传感器嵌入箱体，通过测量箱体温度间接换算得到箱体内添加剂温度。传感器将温度信号通过所述供电分配器3反馈给加热控制器，加热控制器根据温度信息合理调整所述各个加热单元的电流大小，实现对关键部位的快速加热，同时限制最高加热温度以提高加热单元的使用寿命和避免箱体材料融化。在具体实例中如图4所示，汽车电气系统能够供给加热系统的最大功率为150W，在加热起始阶段，加热控制器通过电流大小的控制可将其中的100W优先分配给加热优先的位置，使得还原剂输送泵，液位传感器等位置的还原剂优先融化，如该实例中设定优先加热部位最低标准温度为5℃，则当该位置温度达到5℃后加热控制器将该区域加热功率降低至50w，剩余功率非配给存贮箱其余位置的加热单元，当整体温度逐渐升高，存储箱中的还原剂溶液大部分融化后，控制系统根据各个温度传感器信号继续降低加热功率，如低温位置20W，融化部位10W，实现保温效果，同时降低对汽车电气系统的功率负载，实现节能。该优先实施方案为主动温度曲线控制，温度控制目标来源于汽车生产商要求，在本实例中加热功率的分配原则和温度阈值的设定来源于该还原剂存储箱的解冻实验数据，在本发明中不做具体概述。
温度曲线控制另一种方法，减少温度传感器的安装数量或完全不用温度传感器，利用温度特性为PTC材料作为加热单元加热功率限制条件，图5所示，在低温状态下，位于优先加热区域位置的PTC温度特性与非优先加热位置PTC的温度特性不同，在加热起始阶段，由于上述参数的不同，造成不同加热区域的电阻值变化率不同，优先加热区域的电阻值小于次要区域，使其获得较多的加热功率，实现对关键部位的优先加热。当所加热部位温度达到要求值时,各个加热部分的电阻值达到平衡，实现对还原剂的整体加热。由于加热单元使用的PTC温度系数为正，所以整体温度上升时系统对功率的要求自动降低，实现自动保温和降低能耗的目标。特殊的，在不同位置的PTC也可以选用同样的温度系数元件来降低系统选型的复杂度，通过与PTC并联或串联不同的限流电阻来实现随温度变化而变化的功率分配。该优先实施方案为被动控制方案，PTC温度系数或限流电阻的选用和系统加热曲线的匹配来自大量的基础实验数据本发明不做详细概述。
本发明所述的温度曲线控制方法可以大大优化融化添加剂和保温过程中的功耗控制，避免过度加热，提高加热效率，节约能耗，柴油车电气系统的功率来源于发动机，所以本发明同时也有助于节约燃油消耗。
本发明还可以将实施例2、3、4、5、6、7所述技术特征与实施例1组合形成新的实施方式。
需要说明的是上述实施例仅仅是本发明的较佳实施例，并没有用来限定本发明的保护范围，本发明的保护范围以权利要求书为准。