水暖加热器的控制装置、水暖加热器及汽车的制作方法

1.本技术涉及汽车配件技术领域，特别涉及一种水暖加热器的控制装置及水暖加热器。


背景技术：

2.随着汽车制造技术的快速发展，当前对于汽车配件的小型化、轻量化和高功率的要求越来越高，例如，对汽车的水暖加热器的尺寸就提出了严格的要求。
3.目前，汽车的水暖加热器中包括用于控制加热棒工作的控制装置，该控制装置中包括电路板和与该电路板连接的igbt(insulated gate bipolar transistor，绝缘栅双极型晶体管)，其中igbt设置在电路板外侧，这样会增加电路板和igbt整体的高度，相应的水暖加热器的高度也会增高。


技术实现要素：

4.本技术实施例提供了一种水暖加热器的控制装置、水暖加热器及汽车，可以控制水暖加热器进行加热，并且能够减小水暖加热器的尺寸。所述技术方案如下：
5.一方面，提供了一种水暖加热器的控制装置，所述控制装置包括:电路板和绝缘栅双极型晶体管igbt；
6.所述电路板包括从上表面贯穿至下表面的通孔；
7.所述igbt嵌入至所述通孔中，并与所述电路板连接。
8.可选地，所述igbt包括igbt封装体和igbt引脚；
9.所述igbt封装体嵌入至所述通孔中，所述igbt引脚位于所述电路板的上表面。
10.可选地，所述电路板包括igbt驱动装置，所述igbt引脚与所述电路板上的igbt驱动装置连接。
11.可选地，所述控制装置还包括压板和压紧螺钉，所述压板的一端压紧在所述igbt封装体上，所述压板的另一端设置有第一螺纹孔，所述电路板上与所述第一螺纹孔对应的位置设置有第二螺纹孔，所述压紧螺钉穿过所述第一螺纹孔和所述第二螺纹孔，以对所述压板的另一端和所述电路板进行连接。
12.可选地，所述控制装置还包括散热台，所述igbt封装体的下表面与所述散热台的上表面接触，所述散热台的下表面与所述水暖加热器的水管接触。
13.可选地，所述控制装置还包括散热台，所述igbt封装体的下表面上设置有散热体，所述散热体位于所述散热台的上表面，所述散热台的下表面与所述水暖加热器的水管接触。
14.可选地，所述散热体为金属散热体，所述控制装置还包括绝缘垫片，所述绝缘垫片位于所述散热体的下表面和所述散热台的上表面之间。
15.可选地，所述控制装置还包括多个散热水片，所述多个散热水片的一端均与所述散热台的下表面连接，所述多个散热水片伸入所述水暖加热器的水管中。
16.另一方面，提供了一种水暖加热器，所述水暖加热器包括水管、加热棒、外围封装壳体和所述的水暖加热器的控制装置，所述控制装置与所述加热棒连接，所述加热棒位于所述水管中，所述控制装置用于控制所述加热棒对所述水管中的水进行加热，所述水管、所述加热棒和所述控制装置位于所述外围封装壳体内。
17.另一方面，提供了一种汽车，所述汽车包括热管理系统，所述热管理系统包括暖风芯体、电池换热板、电池和所述的水暖加热器，所述水暖加热器分别与所述暖风芯体和所述电池换热板连接，且所述电池与所述电池换热板接触；
18.所述水暖加热器用于对冷却液进行加热，并将加热的冷却液输出至所述暖风芯体和所述电池换热板；
19.所述暖风芯体用于通过流经自身的冷却液为乘员舱制热；
20.所述电池换热板用于通过流经自身的冷却液对所述电池进行加热。
21.本技术实施例提供的技术方案带来的有益效果至少包括：
22.在本技术实施例中，水暖加热器的控制装置中包括电路板和igbt，其中igbt嵌入电路板上的通孔中，并与电路板连接。由于igbt是嵌入电路板上的通孔中的，并非设置在电路板外侧，所以可以减小整个水暖加热器的控制装置的高度。在此基础上，利用外围封装壳体将该水暖加热器的控制装置、水管以及加热棒封装起来之后，整个外围封装壳体的高度也会降低，从而可以减小整个水暖加热器的高度，也即可以减小水暖加热器的尺寸。而且外围封装壳体的高度降低，相应的外围封装壳体的耗材也会减小，从而也可以减小整个水暖加热器的制作成本。
附图说明
23.为了更清楚地说明本技术实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
24.图1是本技术实施例提供的电路板和igbt的示意图；
25.图2是本技术实施例提供的压板和压紧螺钉的示意图；
26.图3是本技术实施例提供的一种水暖加热器的控制装置的示意图；
27.图4是本技术实施例提供的另一种水暖加热器的控制装置的示意图；
28.图5是本技术实施例提供的另一种水暖加热器的控制装置的示意图；
29.图6是本技术实施例提供的一种水暖加热器的水管和加热棒的示意图。
30.附图标号：
31.10：电路板；20：igbt；201：igbt封装体；202：igbt引脚；30：压板；40：压紧螺钉；50：散热台；60：绝缘垫片；70：散热水片；80：水管；90：加热棒。
具体实施方式
32.为使本技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本技术实施方式作进一步地详细描述。
33.需要说明的是，在本技术实施例中，当部件被称为“设置于”另一个部件，它可以直
接在另一个部件上或者间接在该另一个部件上。当一个部件被称为“连接于”另一个部件，它可以是直接或者间接连接至另一个部件上。
34.需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了方便描述本技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本技术的限制。
35.此外，术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。
36.在对本技术实施例进行详细的解释说明之前，先对本技术实施例的应用场景予以介绍。
37.随着汽车制造技术的发展，水暖加热器作为一种理想的加热装置逐渐应用于各种大、中、小型汽车上，它不仅可以很好的解决在低温条件下电动汽车内部取暖和挡风玻璃除霜所需要的热源问题，还能应用于动力电池的热管理系统，在环境温度较低时对动力电池进行加热。而且，随着汽车制造技术的发展，当前对于水暖加热器的尺寸提出了严格的要求，要求水暖加热器要尽量做到小型化。
38.目前，汽车的水暖加热器包括用于控制加热棒工作的控制装置，该控制装置中包括电路板和与该电路板连接的igbt，其中igbt通常设置在电路板外侧，这种设置方式会增加电路板与igbt整体的高度，相应的水暖加热器的高度也会增加，不能满足目前提出的水暖加热器小型化的尺寸要求。而本技术实施例提出的水暖加热器的控制装置可以应用于上述水暖加热器中，能够减小水暖加热器的尺寸，使得水暖加热器能够更好的满足当前提出的小型化的尺寸要求。
39.接下来将结合附图对本技术实施例提供的水暖加热器的控制装置进行介绍。
40.图1是本技术实施例提供的一种水暖加热器的控制装置。如图1所示，该水暖加热器的控制装置包括电路板10和igbt20，其中电路板10包括从上表面贯穿至下表面的通孔，其中igbt20嵌入该通孔中，并与电路板10连接。
41.其中，电路板10上除了包括从上表面贯穿至下表面的通孔外，还包括igbt驱动装置、mcu(micro control unit，微控制单元)，以及电容、电阻等电路元器件。其中，igbt驱动装置与igbt20连接，用于控制igbt20的导通和关断。mcu为整个电路板的控制单元，与igbt驱动装置连接，该mcu可以接收车辆发出的指令，然后根据车辆发出的指令控制电路板10执行相应的操作。例如，当电路板上的mcu接收到车辆发出的指令之后，可以将接收到的指令，发送给igbt驱动装置，igbt驱动装置在接收到mcu发送的指令之后，可以控制igbt20的导通和关断。
42.需要说明的是，电路板10上的通孔的位置可以根据电路板10上的igbt驱动装置、mcu以及其他电路元器件的位置进行设置，例如，可以将通孔设置在电路板上距离igbt驱动装置最近的空闲区域内，以方便与igbt驱动装置进行连接。
43.电路板上的通孔的数量可以根据水暖加热器包括的igbt20的数量进行设置。其中，该水暖加热器中igbt20的数量可以根据电路中所需的最大电流和igbt20的额定电流进行设置。例如，当电路中所需的最大电流大于一个igbt20的额定电流时，可以采用多个igbt20并联的方式来对电路进行控制，本技术实施例中对igbt20的数量不作限定。
44.另外，在本技术实施例中，电路板上的通孔的形状可以根据待嵌入至通孔中的igbt的形状来确定。
45.示例性地，igbt20包括igbt封装体201和igbt引脚202，其中igbt封装体201嵌入电路板上的通孔中，igbt引脚202位于电路板的上表面。igbt引脚202与igbt封装体201连接。在这种情况下，由于igbt封装体201要嵌入至电路板上的通孔中，而igbt引脚202可以位于电路板的上表面，因此，电路板上的通孔的形状可以根据igbt封装体201的形状来进行设置。
46.其中，igbt封装体201的形状可以根据需要设计成长方体、正方体，或者其他形状，本技术实施例对此不作限定。基于此，如果igbt封装体201的形状为正方体，那么电路板上的通孔的形状也为正方形，以此来保证igbt封装体201在嵌入电路板上的通孔中后，能够与电路板上的通孔之间相吻合。其中，igbt封装体201的材质一般选用散热性能较好的陶瓷、塑料或金属。当然还可以采用一些新型的复合材料来制作igbt封装体201，本技术实施例对此不作限定。
47.另外，由于电路板上的通孔的高度与电路板10的厚度一致，而igbt引脚202通常设置在igbt封装体201侧面上，在这种情况下，当igbt封装体201嵌入电路板上的通孔中之后，igbt封装体的一部分位于电路板的通孔中，另一部分和igbt引脚202将位于电路板10的上表面。如图1所示，igbt引脚202的数量通常为三个，其中，左边的引脚与右边的引脚用于将igbt20与电路板上的igbt驱动装置进行连接，该igbt驱动装置可以控制igbt20的导通和关断。其中，当封装体201的下表面设置有金属材质的散热体时，该散热体可以通过igbt中间的引脚与电路板上的其他元器件进行连接，来提高igbt20的散热效果。
48.其中，igbt引脚202通常焊接在电路板上，由于igbt引脚202的长度通常情况下比较长，因此，为了方便igbt20通过igbt引脚202与电路板上的其他元器件进行连接，可以根据电路板上各个元器件的位置和所需占用的空间，将igbt引脚202适当的剪短或弯折，从而与电路板上的其他元器件进行连接。
49.如图2所示，为了保证igbt20在嵌入电路板10之后，igbt封装体201可以能够更好的固定，该水暖加热器的控制装置中还包括压板30和压紧螺钉40，该压板30的一端压紧在igbt封装体201上，压板30的另一端设置有第一螺纹孔，电路板10上与第一螺纹孔对应的位置设置有第二螺纹孔，压紧螺钉40穿过第一螺纹孔和第二螺纹孔，以对压板30的另一端和电路板10进行连接。
50.可选地，在另一种可能的实现方式中，该igbt封装体201上也可以包括一个连接片，也就是说可以在该igbt封装体201的侧面设置一个连接片，该连接片上设置有第三螺纹孔，该电路板10上与该第三螺纹孔对应的位置处设置有第四螺纹孔，压紧螺钉可以穿过该第三螺纹孔和第四螺纹孔，从而使得igbt封装体201与该电路板10固定连接。
51.当然，上述的压紧螺钉也可以通过其他类型的紧固连接件来实现，例如，通过压紧螺栓来实现，本技术实施例在此不再赘述。
52.如图3所示，该水暖加热器的控制装置还包括散热台50，该igbt封装体201的下表面与散热台50的上表面接触，该散热台50的下表面与水暖加热器的水管80接触。
53.其中，当igbt20导通之后，igbt20上有电流通过，因此igbt20上的温度会逐渐升高，但温度过高会对igbt20造成损坏，因此，为了保护igbt20不因温度过高而受到损坏，在
电路中可以持续稳定的工作。该水暖加热器的控制装置中还可以包括有散热台50。其中，该散热台50由铝或铜等散热性能较好的金属制成。该igbt封装体201的下表面与散热台50的上表面接触，这样，igbt20上的热量可以通过igbt封装体201传递到散热台50上，从而对igbt20进行散热。其中，该散热台50的上表面的形状与大小可以根据igbt封装体201的下表面的形状与大小确定。例如，如果该igbt封装体201的下表面为5cm
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5cm的正方形，那么该散热台50的上表面也可以为5cm
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5cm的正方形，或者该散热台50的上表面也可以为6cm
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6cm的正方形，只要保证igbt封装体201的下表面与散热台50的上表面接触时，该igbt封装体201的下表面可以完全接触散热台50的上表面即可，本技术实施例对此不作限定。
54.其中，为了进一步增加igbt20的散热，可以将散热台50的下表面与水暖加热器的水管80进行接触。由于该水暖加热器的水管80中有流动的待加热的水，因此，将igbt封装体201的下表面与散热台50的上表面进行接触，然后将散热台50的下表面与水暖加热器的水管80再次进行接触，这样，通过水管80中流动的水可以带走散热台的热量，不仅可以增加igbt20的散热效果，保护igbt20不因温度过高而受到损坏，同时还可以实现散热台的热量的有效利用。
55.其中，在一种可能的实现方式中，该igbt封装体201的下表面上还设置有散热体，该散热体位于散热台50的上表面，该散热台50的下表面与水暖加热器的水管80接触。
56.其中，该散热体可以由硅胶、陶瓷等导热性能较好的绝缘材质制成，且该散热体的大小可以与igbt封装体201的下表面的大小一致，当然该散热体也可以大于gbt封装体201的下表面，本技术实施例对此不作限定。当该散热体为绝缘材质时，igbt封装体201的下表面上的散热体可以与散热台50的上表面直接接触。这样，igbt20上的热量将会通过igbt封装体201传递到该igbt封装体201的下表面的散热体上，进而由该散热体传递到散热台50上，然后由散热台50传递至水暖加热器的水管80中，从而对igbt20进行散热。
57.在另一种可能的实现方式中，igbt封装体201的下表面上的散热体为金属散热体，该水暖加热器的控制装置中还包括绝缘垫片60，该绝缘垫片60位于散热体的下表面和散热台50的上表面之间。
58.其中，由于igbt封装体201的下表面的散热体为金属散热体，且该散热体通过igbt中间的引脚202与电路板上的其他元器件连接，因此，该散热体将会导电，而由前述介绍可知，散热台50可以由散热性能较好的金属制成，金属本身可以导电，也即散热台50也是导电的。在这种情况下，如果直接将散热体与散热台50的上表面进行接触，散热体与散热台50之间将会导电，不仅达不到给igbt20散热的目的，还存在一定的危险。因此，当散热体为金属散热体时，在散热体的下表面和散热台50的上表面之间可以增加一个绝缘垫片60，如图4所示，该绝缘垫片60可以由导热性能较好的绝缘材质制成，如导热陶瓷、导热硅胶等。这样，散热体通过绝缘垫片与散热台50接触，散热体与散热台50之间不会有导电现象的发生，而且由于散热体也由散热性能较好的金属制成，可以进一步增加igbt20的散热效果。
59.如图5所示，为了进一步增加igbt20的散热效果，该水暖加热器的控制装置还包括多个散热水片70，该多个散热水片70的一端与散热台50的下表面连接，该散热水片70伸入水暖加热器的水管80中。
60.其中，该多个散热水片70的材质与散热台50的材质相同，均由铝或铜等散热性能较好的金属材质制成。如图5所示，该多个散热水片70的形状可以为矩形，其中，该多个散热
水片70中每个散热水片70的一端与散热台50的下表面连接，另一端伸入水暖加热器的水管80中与水暖加热器的水管80中的水接触。这样，igbt20上的热量可以通过igbt封装体201的下表面传递至散热台50，进而由散热台50将热量传递至散热水片70，散热水片70与水管80中的水接触，从而可以通过水管80中流动的水及时的将散热水片70上的热量带走，这样可以增加igbt20的散热效果。其中，该散热水片70的形状也可以设计为波浪形，这样可以增大散热水片70与水暖加热器中的水的接触面积，更加有利于igbt20进行散热。当然，在保证igbt20散热效果的前提下，该散热水片70的形状也可以设计为其他的形状，本技术实施例对此不作限定。
61.需要说明的是，散热水片70可以焊接在散热台50的下表面，另外，散热水片70的数量和大小可以根据水管80的管径大小来设置，以不阻碍水管80中水的流动为原则来设置，本技术实施例对此不再赘述。
62.在本技术实施例中提供了一种水暖加热器的控制装置，该水暖加热器的控制装置包括电路板10和igbt20，其中igbt20嵌入电路板上的通孔中，并与电路板连接。由于igbt20是嵌入至电路板上的通孔中的，并非设置在电路板外侧，所以对于整个水暖加热器的控制装置来说，这种设置方式可以大大减小水暖加热器的控制装置的高度。其次，在igbt20下方还设置有散热台50和散热水片70，这样，可以通过散热台50和散热水片70及时的将igbt20上的热量带走，及时降低igbt20的温度，保护igbt20不受损坏，使水暖加热器的控制装置可以持续稳定的工作。
63.本技术实施例还提供了一种水暖加热器。该水暖加热器包括水管、加热棒和前述介绍的水暖加热器的控制装置，其中水暖加热器的控制装置与加热棒连接，该加热棒位于水管中，该控制装置用于控制加热棒对水管中的水进行加热。
64.其中，如图6所示，该水暖加热器的水管80为一个u型水管，该u型水管的两端分别为进水口801和出水口802，该水暖加热器包含两个加热棒90，其中，一个加热棒90插入u型水管进水口801一侧的水管中，另一个加热棒90插入u型水管出水口802一侧的水管中，该两个加热棒90上均包含有引脚，该两个加热棒90通过自身的引脚与水暖加热器的控制装置进行连接。其中，该水暖加热器的u型水管位于整个水暖加热器的控制装置的下方，该u型水管中包含有流动的水，该水暖加热器的控制装置可以控制加热棒90发热，从而对u型水管中的水进行加热。也即，当该控制装置中的igbt20导通之后，整个电路导通，此时，加热棒90即处于该电路中。电路导通后，电流流过加热棒90内部的导电元件，从而使得加热棒90发热，从而为u型水管中的水进行加热。在加热过程中，该水暖加热器的u型水管中的水的温度会逐渐上升，通常情况下，该水暖加热器的u型水管中的水的温度为40～50度，而igbt20的温度可以达到100度，甚至高于100度。在这种情况下，即使水暖加热器中的u型水管中的水被加热了，但由于水的温度低于igbt20的温度，因此，可以将igbt20上的热量通过igbt封装体201传递至散热台50，然后通过散热台50将igbt20上的热量传递至散热水片70，进而由散热水片70将热量传递至水暖加热器的u型水管中，利用u型水管中的水将igbt20上的热量及时的带走，从而对igbt20进行散热，与此同时，u型水管中的水的温度也会升高，起到了一定的加热效果，从而可以提高水暖加热器的加热效率。
65.在本技术实施例中，水暖加热器还包括外围封装壳体，其中，该水暖加热器包括的水管80、加热棒90和控制装置均位于外围封装壳体内。其中，该外围封装壳体可以为一个具
有上盖的立方体壳体。
66.在本技术实施例中，水暖加热器的控制装置中包括电路板10和igbt20，其中igbt20嵌入电路板上的通孔中，并与电路板10连接。由于igbt20是嵌入电路板上的通孔中的，并非设置在电路板外侧，所以对于整个水暖加热器的控制装置来说，可以减小整个水暖加热器的控制装置的高度。在此基础上，利用外围封装壳体将该水暖加热器的控制装置、水管80以及加热棒90封装起来之后，整个外围封装壳体的高度也会降低，从而可以减小整个水暖加热器的高度，也即可以减小水暖加热器的尺寸。而且外围封装壳体的高度降低，相应的外围封装壳体的耗材也会减小，从而也可以减小整个水暖加热器的制作成本。
67.另外，将igbt封装体201的下表面与散热台50的上表面接触，然后将散热台50的下表面与散热水片70的一端接触，散热水片的另一端伸入水暖加热器的水管80中，这样可以利用水暖加热器的水管80中的水及时的将igbt20上的热量带走，增加igbt20的散热效果，保护igbt20不受损坏。
68.本技术实施例还提供了一种汽车，该汽车包括热管理系统。该热管理系统包括暖风芯体、电池换热板、电池和前述介绍的水暖加热器。其中，水暖加热器分别与暖风芯体和电池换热板连接，且电池与电池换热板接触；水暖加热器用于对冷却液进行加热，并将加热的冷却液输出至暖风芯体和电池换热板；该暖风芯体用于通过流经自身的冷却液为乘员舱制热；该电池换热板用于通过流经自身的冷却液对电池进行加热。
69.示例性地，由于该水暖加热器与暖风芯体连接，该水暖加热器中包括冷却液。这样，当乘员舱有加热需求时，水暖加热器可以对冷却液进行加热，冷却液温度升高。这样，当冷却液流经暖风芯体的时候，可以为乘员舱提供热量。
70.另外，由于该水暖加热器还与电池换热板连接，电池换热板与电池接触。这样，当电池有加热需求时，该水暖加热器可以将加热后的冷却液输出至电池换热板，这样当被加热的后的冷却液流经电池换热板的时候，可以为电池提供热量，从而加热电池。
71.在本技术实施例中，水暖加热器的控制装置中的igbt20嵌入电路板上的通孔中，而并非设置在电路板外侧，这样，可以减小整个水暖加热器的控制装置的高度。在此基础上，利用外围封装壳体将该水暖加热器的控制装置、水管80以及加热棒90封装起来之后，整个外围封装壳体的高度也会降低，从而可以减小整个水暖加热器的高度，也即可以减小水暖加热器的尺寸，同时还能够降低成本。在这种情况下，在汽车中部署水暖加热器时，该水暖加热器所需占用的空间将为减小，并且，部署成本降低。
72.以上所述并不用以限制本技术实施例，凡在本技术实施例的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本技术实施例的保护范围之内。