阅读说明：本技术 一种纯电动客车除霜器及其工作方法 (Pure electric bus defroster and working method thereof ) 是由 蒋思凡 程思淇 周浩 张淇 李栋 曹慧 廖艺敏 于 2019-10-12 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种纯电动客车除霜器及其工作方法,包括除霜器本体、膨胀水箱和振荡热管；除霜器本体设置在纯电动客车驾驶室的控制台中,除霜器本体包括壳体、储水罐和蒸发风机；壳体顶部设有指向前挡风玻璃的出风口；储水罐内置加热器,膨胀水箱与储水罐相连接；振荡热管的蒸发段设在靠近前挡风玻璃的车顶内侧,两个冷凝段分别伸入两个膨胀水箱中；储水罐和两个膨胀水箱的外周均依次包覆隔热绝缘层和真空层。本申请采用水为介质,将除霜后的余热进行回收；同时能检测水位,处理故障。因而,提高了电能利用率,节省电能,延长电动客车行驶里程,还能防止漏电和故障带来的安全隐患。(The invention discloses a pure electric bus defroster and a working method thereof, wherein the pure electric bus defroster comprises a defroster body, an expansion water tank and an oscillating heat pipe; the defroster body is arranged in a console of a cab of the pure electric bus and comprises a shell, a water storage tank and an evaporation fan; the top of the shell is provided with an air outlet pointing to the front windshield; a heater is arranged in the water storage tank, and the expansion water tank is connected with the water storage tank; the evaporation section of the oscillating heat pipe is arranged at the inner side of the vehicle roof close to the front windshield, and the two condensation sections respectively extend into the two expansion water tanks; the peripheries of the water storage tank and the two expansion water tanks are sequentially coated with a heat insulation layer and a vacuum layer. According to the method, water is used as a medium, and the waste heat after defrosting is recovered; meanwhile, the water level can be detected, and faults can be processed. Therefore, the electric energy utilization rate is improved, the electric energy is saved, the driving mileage of the electric motor coach is prolonged, and potential safety hazards caused by electric leakage and faults can be prevented.)

一种纯电动客车除霜器及其工作方法

技术领域

本发明涉及工业设备技术领域，特别是一种纯电动客车除霜器及其工作方法。

背景技术

除霜器是为解决在冬天以及我国西北寒冷地区驾驶纯电动客车时，挡风玻璃结霜，影响司机视线，增加事故风险而设计的。

传统的除霜器，在使用过程中，存在着如下不足，有待进行改进：

1、以空气为介质，吸收能量的效率低，能耗大，从而降低电动客车行驶里程。

2、除霜器没有配备余热回收装置，使得除霜后的剩余热量直接耗散在空气中，损失了大部分能量，增加了电能消耗。

3、除霜器中的储水罐和膨胀水箱部分没有做真空处理，使得加热后的水的温度快速下降，增加了热量损失。

4、除霜器的电加热部分与外界和人体直接接触，可能会发生漏电情况，增加安全隐患。

发明内容

本发明要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足，而提供一种纯电动客车除霜器及其工作方法，该纯电动客车除霜器及其工作方法采用水为介质，利用水传热系数较高的性质，提高吸收加热器产生能量的效率；同时设置了绝缘层和水位传感器，检测水位，处理故障。因而，提高了电能利用率，节省电能，延长电动客车行驶里程，还能防止漏电和故障带来的安全隐患。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：

一种纯电动客车除霜器，包括除霜器本体、膨胀水箱和振荡热管。

除霜器本体设置在纯电动客车驾驶室的控制台中，除霜器本体包括壳体、以及均内置在壳体中的储水罐和蒸发风机。壳体顶部设置有指向纯电动客车中前挡风玻璃的出风口。储水罐内置有加热器，储水罐的出水口与蒸发风机的进液口相连接，蒸发风机的出风口与壳体上的出风口相连通。

膨胀水箱设置在除霜器本体的两侧，均通过电磁阀与储水罐的进液口相连接。振荡热管的蒸发段设置在靠近前挡风玻璃的车顶内侧，振荡热管的过渡段贴合设置在位于驾驶室侧的车厢内侧壁上，振荡热管的两个冷凝段分别伸入两个膨胀水箱中。

储水罐和两个膨胀水箱的外周均依次包覆有隔热绝缘层和真空层。

储水罐中设置有水位传感器和温度传感器。

储水罐中设置有两个温度传感器。

除霜器本体中设置有控制器，水位传感器和温度传感器均与控制器相连接。

除霜器本体中还设置有与控制器相连接的报警器。

振荡热管的蒸发段采用塑料保温螺栓安装在靠近前挡风玻璃的车顶内侧。

一种纯电动客车除霜器的工作方法，包括如下步骤。

步骤1，储水罐和膨胀水箱外周真空处理：在储水罐和膨胀水箱外周均依次包覆隔热绝缘层和真空层，使包覆有隔热绝缘层的储水罐和膨胀水箱均处于真空环境中。

步骤2，储水罐中的水体加热：加热器对储水罐中的水体进行加热，温度传感器实时检测储水罐中的水体温度，当加热至设定温度时，进行保温。

步骤3，除霜：控制器接收到除霜指令后，蒸发风机工作，将储水罐中的水体进行蒸发，形成水雾，并从除霜器本体顶部的出风口排出，排出水雾经前挡风玻璃的内表面向上流动，从而去除前挡风玻璃内表面的霜雾或防止前挡风玻璃结霜。

步骤4，除霜余热回收：步骤3中向上流动的水雾继续向上移动至车顶，此时，振荡热管的蒸发段将吸收流动至车顶处的除霜后的水雾余热，回收后的水雾余热，顺着安装在客车两侧的过渡段往下经振荡热管的冷凝段到达膨胀水箱，冷凝段位于膨胀水箱内，释放余热加热膨胀水箱中的备用水。

步骤5，储水罐补水：储水罐中的水位传感器实时检测储水罐中的水位，当水位低于设定值时，膨胀水箱与储水罐之间的电磁阀打开，膨胀水箱中的备用水向储水罐中进行补充添加。

步骤6，重复步骤2至步骤5。

步骤1中，真空层从内至外依次包括吸气剂、膜层和外壳，膜层为封闭的隔气薄膜，外壳与壳体之间形成密闭空间，外壳为碳钢材料或不锈钢材料，壳体为不锈钢材料，外壳上装有抽真空装置，抽真空装置将隔热绝缘层与吸气剂包装在高真空度的膜层中，由于气体传热需要空气作为介质，而高真空度的出现则有效缓解因气体传热而造成的热能损失。

步骤1中，膜层为从外至内依次为铝箔、PE、PET、PIA和玻纤，铝箔设置在最外层，既能防止划伤，同时能缓解因辐射传热导致的热能损失。

步骤2中，储水罐中水体的设定温度85℃，保温温度为70℃。

本发明具有如下有益效果：

1．能提高电能利用：效率比传统的电加热空气式除霜器高；且储水罐采用真空形式，加热后水的热量不易散失。另外，储水罐内部设有两只水温传感器，可以准确判断储水罐内的水温，当除霜器的水温达到临界值后，加热器停止工作，节约电能。

2.余热回收：用振荡热管与除霜后的热气进行换热，并将热量用于加热膨胀水箱，达到预热冷水、降低加热所用电能的效果，实现电能的节约。

3.安全性高：储水罐外周设有一层隔热绝缘层，对电加热水式除霜器具有极好的保护性能，其绝缘壳体满足三级绝缘的国家要求。此外，除霜器设有水位传感器，当除霜器出现故障，内部水位低至保护范围内时，可以切断除霜器使之停止工作，保护除霜器及整车安全。

附图说明

图1是本发明一种纯电动客车除霜器的结构示意图。

图2显示了除霜器本体与膨胀水箱的放大示意图。

其中有：

10.纯电动客车；11.驾驶室；12.前挡风玻璃；13.车顶；

20.除霜器本体；21.储水罐；211.真空层；212.隔热绝缘层；213.加热层；214.水位传感器；215.温度传感器；22.壳体；23.蒸发风机；24.出风口；25.报警器；26.控制器；

30.膨胀水箱；31.电磁阀；

40.振荡热管；41.蒸发段；42.过渡段；43.冷凝段；

50.热气流。

具体实施方式

下面结合附图和具体较佳实施方式对本发明作进一步详细的说明。

本发明的描述中，需要理解的是，术语“左侧”、“右侧”、“上部”、“下部”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，仅是为了便于描述本发明和简化描述，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，“第一”、“第二”等并不表示零部件的重要程度，因此不能理解为对本发明的限制。本实施例中采用的具体尺寸只是为了举例说明技术方案，并不限制本发明的保护范围。

如图1所示，一种纯电动客车除霜器，包括除霜器本体20、膨胀水箱30和振荡热管40。

除霜器本体设置在纯电动客车10中驾驶室11内的控制台中。如图2所示，除霜器本体包括壳体22、以及均内置在壳体中的储水罐21、蒸发风机23、报警器25和控制器26。

壳体顶部设置有指向纯电动客车中前挡风玻璃的若干个出风口24。储水罐内置有加热器213、水位传感器214和温度传感器215。

储水罐中优选设置有两个温度传感器，加热器、水位传感器、温度传感器和报警器等均优选与控制器相连接，控制器可选用NE040S。

水位传感器用于检测储水罐内的水位，温度传感器能检测储水罐内的水温温度，储水罐内部设有两只水温传感器，可以准确判断储水罐内的水温，当除霜器的水温达到临界值后，加热器停止工作，节约电能。

储水罐的出水口与蒸发风机的进液口相连接，蒸发风机的出风口与壳体上的出风口相连通。

膨胀水箱设置在除霜器本体的两侧，均通过电磁阀31与储水罐的进液口相连接。振荡热管40的蒸发段41优选采用塑料保温螺栓安装在靠近前挡风玻璃12的车顶13内侧，振荡热管的过渡段42贴合设置在位于驾驶室侧的车厢内侧壁上，振荡热管的两个冷凝段43分别伸入两个膨胀水箱中。

上述塑料保温螺栓的设置，能减少因车辆颠簸而产生的振荡热管的振动，起到保护作用。振荡热管的设置，则能将除霜后的热气进行换热，并将热量用于加热膨胀水箱，达到预热冷水、降低加热所用电能的效果，实现电能的节约。

储水罐和两个膨胀水箱的外周均依次包覆有隔热绝缘层212和真空层211。上述隔热绝缘层，对电加热水式除霜器具有极好的保护性能，其绝缘壳体满足三级绝缘的国家要求。隔热绝缘层优选为隔热棉，能达到保温节能的目的。

上述真空层211和隔热绝缘层212的具体设置方法如下：

真空层从内（邻近隔热绝缘层）至外依次包括吸气剂、膜层和外壳，膜层优选为封闭的隔气薄膜，外壳与壳体22之间形成密闭空间，外壳优选为碳钢材料或不锈钢材料，壳体22优选为不锈钢材料，外壳上装有抽真空装置，抽真空装置为现有技术，这里不再赘述。本申请采用抽真空的方式将隔热绝缘层与吸气剂包装在高真空度的膜层中，由于气体传热需要空气作为介质，而高真空度的出现则可以有效缓解因气体传热而造成的热能损失；辐射传热在绝对零度以上均可传热，因此无法在根源降低其传热损失，采取“铝箔-PE-PET-PIA-玻纤”多层复合材料作为包覆高真空度的膜材，由于膜材最外层为铝箔，既可以防止板材划伤，同时可以在一定程度上缓解因辐射传热导致的热能损失。

加热器将储水罐中的水加热至85℃，温度传感器将信号发送至控制器，控制器发出指令让加热器停止工作，此时水的热量满足除霜的效果，产生的热量被蒸发风机吹至前挡风玻璃进行除霜，热气流50如图1所示。当水温低于70℃时，温度传感器将信号发送至控制器，控制器发出指令给加热器，加热储水罐中的水体。

当水位传感器检测到储水罐内水位到达警戒线时，将信号反馈给控制器，控制器控制电磁阀对储水罐进行自动补水；或者控制器启动报警器15进行报警，人工对膨胀水箱进行补水。

储水罐与膨胀水箱四周的隔热绝缘层中的隔热棉热阻大，防水防潮，耐低温并且安装拆卸方便的优点，很大程度上阻止了热量的散失，减少了电能的消耗。

振荡热管可以实现小温差动力传热，内部工质流动不依靠重力，其蒸发段在除霜气流末端吸收热量，冷凝段在膨胀水箱中放出热量，用于预热膨胀水箱中的补给用水，提高了补给用水的温度，降低加热所用能耗。具体为：振荡热管的蒸发段用于除霜后的余热回收，回收后的余热，经过渡段，也即顺着客车两侧往下经冷凝段到达膨胀水箱，冷凝段位于膨胀水箱内，释放余热加热备用水。

真空层和隔热绝缘层在加热水后起到很好的保温作用，使水降温速度大幅减慢，延长除霜温度保留时间，从而减小电源加热次数，节约电能。

本申请利用真空处理保温节能，再通过振荡热管回收余热，并将余热用于加热膨胀水箱水源。因而使水降温速度大幅减慢，延长除霜温度保留时间，从而减少电源加热次数和加热能耗，节约电能，延长电动客车行驶里程。

一种纯电动客车除霜器的工作方法，包括如下步骤。

步骤1，储水罐和膨胀水箱外周真空处理：在储水罐和膨胀水箱外周均依次包覆隔热绝缘层和真空层，使包覆有隔热绝缘层的储水罐和膨胀水箱均处于真空环境中。

真空层从内至外依次包括吸气剂、膜层和外壳，膜层为封闭的隔气薄膜，外壳与壳体之间形成密闭空间，外壳为碳钢材料或不锈钢材料，壳体为不锈钢材料，外壳上装有抽真空装置，抽真空装置将隔热绝缘层与吸气剂包装在高真空度的膜层中，由于气体传热需要空气作为介质，而高真空度的出现则有效缓解因气体传热而造成的热能损失。

膜层为从外至内依次为铝箔、PE、PET、PIA和玻纤，铝箔设置在最外层，既能防止划伤，同时能缓解因辐射传热导致的热能损失。

步骤2，储水罐中的水体加热：加热器对储水罐中的水体进行加热，温度传感器实时检测储水罐中的水体温度，当加热至设定温度时，进行保温。其中，储水罐中水体的设定温度85℃，保温温度为70℃。

步骤3，除霜：控制器接收到除霜指令后，蒸发风机工作，将储水罐中的水体进行蒸发，形成水雾，并从除霜器本体顶部的出风口排出，排出水雾经前挡风玻璃的内表面向上流动，从而去除前挡风玻璃内表面的霜雾或防止前挡风玻璃结霜。

步骤4，除霜余热回收：步骤3中向上流动的水雾继续向上移动至车顶，此时，振荡热管的蒸发段将吸收流动至车顶处的除霜后的水雾余热，回收后的水雾余热，顺着安装在客车两侧的过渡段往下经振荡热管的冷凝段到达膨胀水箱，冷凝段位于膨胀水箱内，释放余热加热膨胀水箱中的备用水。

步骤5，储水罐补水：储水罐中的水位传感器实时检测储水罐中的水位，当水位低于设定值时，膨胀水箱与储水罐之间的电磁阀打开，膨胀水箱中的备用水向储水罐中进行补充添加。

步骤6，重复步骤2至步骤5。

本申请的除霜器产生能量的效率比传统的电加热空气式除霜器大幅提高。在相同条件下打开两种除霜器，工作一段时间后同时用温度计检测除霜器各出风口的温度，具体数据见下表。从下表可以看出，本申请的除霜器与现有的电加热空气式除霜器相比，在相同情况下，出风口温度增加近20℃，所以该除霜器热能吸收、转化率高，提高了除霜的效果，同时大大地降低了电能的消耗。且储水罐采用真空形式，加热后水的热量不易散失。另外，储水罐内部设有两只水温传感器，可以准确判断储水罐内的水温，当除霜器的水温达到临界值时，加热器停止工作，节约电能。

位置	传统空气式除霜器（℃）	本申请除霜器（℃）
			风口1	53.2	73.6
风口2	55.0	74.0
			风口3	55.4	76.5
风口4	56.7	75.9
			风口5	54.1	75.1
风口6	54.0	74.5

以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种等同变换，这些等同变换均属于本发明的保护范围。