DE102024121200A1

DE102024121200A1 - Electric heating devices and methods for manufacturing an electric heating device

Info

Publication number: DE102024121200A1
Application number: DE102024121200.4A
Authority: DE
Inventors: Mathieu Hildenbrand; Gilles Magnier
Original assignee: Mahle International GmbH
Current assignee: Mahle International GmbH
Priority date: 2024-07-25
Filing date: 2024-07-25
Publication date: 2026-01-29
Also published as: CN121419040A

Abstract

Die Erfindung betrifft eine elektrische Heizeinrichtung (1) zum Heizen eines Luftstroms für eine Klimaanlage eines Kraftfahrzeugs, mit einem vom Luftstrom durchströmbaren Heizblock (2), der sich in einer Bockebene (4) erstreckt und der mehrere gerade und längliche elektrische Heizmodule (5) aufweist, die parallel zueinander angeordnet und in der Blockebene (4) voneinander beabstandet und nebeneinander angeordnet sind, so dass sie vom Luftstrom umströmbar sind, und mit einem Steuergerät (3) zum Ansteuern und Energieversorgen der Heizmodule (5), das eine Platine (8) aufweist, die sich in einer Platinenebene (9) erstreckt und auf einer ersten Platinenseite (10) zumindest teilweise mit einer Leistungselektronik (11) bestückt ist, wobei die Heizmodule (5) jeweils eine Modullängsrichtung (12), ein Modulgehäuse (13), zwei Kontaktstreifen (14, 15) und mehrere PTC-Elemente (16) aufweisen, wobei die PTC-Elemente (16) in der Modullängsrichtung (12) nebeneinander im Modulgehäuse (13) angeordnet sind und quer zur Modullängsrichtung (12) zwischen den beiden, im Modulgehäuse (13) angeordneten Kontaktstreifen (14, 15) angeordnet und mit diesen elektrisch verbunden sind, und wobei die Kontaktstreifen (14, 15) in der Modullängsrichtung (12) jeweils mit einem Kontaktbereich (17) aus dem jeweiligen Modulgehäuse (13) vorstehen.
Die Dauerfestigkeit der Heizeinrichtung (1) lässt sich dadurch verbessern, dass der jeweilige Kontaktbereich (17) eine in der Platine (8) ausgebildete Platinenöffnung (18) durchdringt und mittels einer als Lötverbindung (20) ausgestalteten elektrischen Verbindung (19) mit der Leistungselektronik (11) elektrisch verbunden ist. The invention relates to an electric heating device (1) for heating an airflow for an air conditioning system of a motor vehicle, comprising a heating block (2) through which the airflow flows, which extends in a block plane (4) and which has several straight and elongated electric heating modules (5) arranged parallel to one another and spaced apart from one another in the block plane (4) so that they can be surrounded by the airflow, and a control unit (3) for controlling and supplying energy to the heating modules (5), which has a circuit board (8) extending in a circuit board plane (9) and which is at least partially equipped with power electronics (11) on a first circuit board side (10), wherein the heating modules (5) each have a module longitudinal direction (12), a module housing (13), two contact strips (14, 15) and several PTC elements (16), wherein the PTC elements (16) are arranged side by side in the module longitudinal direction (12) in the module housing. (13) are arranged transversely to the module longitudinal direction (12) between the two contact strips (14, 15) arranged in the module housing (13) and are electrically connected to them, wherein the contact strips (14, 15) each protrude from the respective module housing (13) in the module longitudinal direction (12) with a contact area (17).
The fatigue strength of the heating device (1) can be improved by the respective contact area (17) penetrating a circuit board opening (18) formed in the circuit board (8) and being electrically connected to the power electronics (11) by means of an electrical connection (19) designed as a soldered connection (20).

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine elektrische Heizeinrichtungen zum Heizen eines Luftstroms für eine Klimaanlage eines Kraftfahrzeugs, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Die Erfindung betrifft außerdem ein Verfahren zum Herstellen einer derartigen elektrischen Heizeinrichtungen.The present invention relates to an electric heating device for heating an airflow for an air conditioning system of a motor vehicle, according to the preamble of claim 1. The invention further relates to a method for manufacturing such an electric heating device.

Aus der EP 2 330 865 A1 ist eine gattungsgemäße Heizeinrichtungen bekannt. Sie weist einen vom Luftstrom durchströmbaren Heizblock auf, der sich in einer Bockebene erstreckt und der mehrere gerade und längliche elektrische Heizmodule aufweist, die parallel zueinander angeordnet und in der Blockebene voneinander beabstandet und nebeneinander angeordnet sind, sodass sie vom Luftstrom umströmbar sind. Außerdem weist die Heizeinrichtungen ein Steuergerät zum Ansteuern und Energieversorgen der Heizmodule auf, das eine Platine aufweist, die sich in einer Platinenebene erstreckt und auf einer ersten Platinenseite mit einer Leistungselektronik bestückt ist. Die Heizmodule weisen jeweils eine Modullängsrichtung, ein Modulgehäuse, zwei Kontaktstreifen und mehrere PTC-Elemente auf, wobei PTC in üblicher Weise für Positive Temperature Coefficient steht. Die PTC-Elemente sind in der Modullängsrichtung nebeneinander im Modulgehäuse angeordnet und quer zur Modullängsrichtung zwischen den beiden, ebenfalls im Modulgehäuse angeordneten Kontaktstreifen angeordnet und mit diesen elektrisch verbunden. Die Kontaktstreifen stehen in der Modullängsrichtung jeweils mit einem Kontaktbereich aus dem jeweiligen Modulgehäuse vor. Bei der bekannten Heizeinrichtung sind an der Platine Stromschienen zur Kontaktierung der Leistungselektronik ausgebildet, die von der Platine abstehende Anschlussbereiche bilden, mit denen die Kontaktbereiche der Heizmodule elektrisch kontaktiert werden.From the EP 2 330 865 A1 A heating device of this type is known. It comprises a heating block through which airflow flows, extending in a plane of the block, and containing several straight and elongated electrical heating modules arranged parallel to one another and spaced apart within the plane of the block, and arranged side by side so that airflow can flow around them. The heating device also includes a control unit for controlling and powering the heating modules, which has a circuit board extending in a plane and equipped with power electronics on one side of the circuit board. Each heating module has a longitudinal module, a module housing, two contact strips, and several PTC elements, where PTC stands for Positive Temperature Coefficient. The PTC elements are arranged side by side in the module housing along the longitudinal module and transversely to the longitudinal module between the two contact strips, which are also located in the module housing, and are electrically connected to them. The contact strips each project from the respective module housing along the longitudinal module with a contact area. In the known heating device, busbars for contacting the power electronics are formed on the circuit board, forming connection areas protruding from the circuit board, with which the contact areas of the heating modules are electrically contacted.

Eine weitere Heizeinrichtungen dieser Art ist aus der wie WO 2011/076816 A1 bekannt.Another heating device of this type is from the like WO 2011/076816 A1 known.

Aus der CN 112 738 983 A ist es bekannt, einen Kontaktbereich durch eine in einer Platine ausgebildete Platinenöffnung hindurch zu stecken und an der Platine mit einer Federklammer zu sichern. Aus der CN 112 072 215 A ist eine weitere elektrische Verbindung bekannt.From the CN 112 738 983 A It is known to insert a contact area through an opening formed in a circuit board and to secure it to the circuit board with a spring clip. From the CN 112 072 215 A Another electrical connection is known.

Die vorliegende Erfindung beschäftigt sich mit dem Problem, für eine Heizeinrichtung der vorstehend beschriebenen Art bzw. für ein zugehöriges Herstellungsverfahren eine verbesserte oder zumindest eine andere Ausführungsform anzugeben, die sich insbesondere durch eine hohe Dauerfestigkeit auszeichnet.The present invention addresses the problem of providing an improved or at least a different embodiment for a heating device of the type described above or for an associated manufacturing process, which is characterized in particular by high fatigue strength.

Dieses Problem wird erfindungsgemäß durch den Gegenstand des unabhängigen Anspruchs gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.This problem is solved according to the invention by the subject matter of the independent claim. Advantageous embodiments are the subject matter of the dependent claims.

Die Erfindung beruht auf dem allgemeinen Gedanken, die Kontaktbereiche der Heizmodule mithilfe von Lötverbindungen mit der Leistungselektronik auf der Platine des Steuergeräts zu verbinden. Mithilfe von Lötverbindungen werden dauerhaft zuverlässige elektrische Verbindungen geschaffen, wodurch auch die damit ausgestattete Heizeinrichtungen eine entsprechend lange Lebenszeit mit zuverlässiger elektrische Verbindung zwischen den Heizmodulen und der Leistungselektronik auszeichnet.The invention is based on the general concept of connecting the contact areas of the heating modules to the power electronics on the control unit's circuit board using soldered connections. Soldered connections create permanently reliable electrical connections, thus ensuring a correspondingly long service life for the heating devices equipped with them, characterized by a reliable electrical connection between the heating modules and the power electronics.

Im Einzelnen wird hierzu vorgeschlagen, dass der jeweilige Kontaktbereich eine in der Platine ausgebildete Platinenöffnung durchdringt und mittels einer elektrischen Verbindung mit der Leistungselektronik elektrisch verbunden ist, wobei die jeweilige elektrische Verbindung eine Lötverbindung ist.Specifically, it is proposed that the respective contact area penetrates a circuit board opening formed in the circuit board and is electrically connected to the power electronics by means of an electrical connection, wherein the respective electrical connection is a soldered connection.

Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform können die Heizmodule der ersten Platinenseite zugewandt sein. Damit ist auch die Leistungselektronik den Heizmodule zugewandt, wodurch sich eine kompakte Bauform realisieren lässt.According to an advantageous embodiment, the heating modules can face the first side of the circuit board. This also means that the power electronics face the heating modules, allowing for a compact design.

Bei einer anderen vorteilhaften Ausführungsform kann vorgesehen sein, dass das jeweilige Modulgehäuse an einem von der Platine abgewandten Längsende so ausgestaltet ist, dass das jeweilige Modulgehäuse von der Platine weg gerichtete, thermisch bedingte Ausdehnungen der Kontaktstreifen ermöglicht. Mit anderen Worten, die Heizmodule sind so konfiguriert, dass sich darin die Kontaktstreifen relativ zum Modulgehäuse thermisch bedingt bewegen können. Durch die Lötverbindung am jeweiligen Kontaktbereich können sich die Kontaktstreifen nur von der Platine weg ausdehnen. Zweckmäßig ist die jeweilige Platine in einem Gehäuse des Steuergeräts fest angeordnet, das seinerseits fest mit dem Heizblock oder mit einem den Heizblock aufnehmenden Rahmen fest verbunden ist. Durch den vorstehenden Vorschlag können sich die Kontaktstreifen innerhalb des Modulgehäuses von der Platine weggerichtet ausdehnen, ohne dass es dabei zu einer übermäßigen Belastung der jeweiligen Lötverbindung kommt.In another advantageous embodiment, the respective module housing can be designed at a longitudinal end facing away from the circuit board such that the module housing allows thermally induced expansion of the contact strips away from the circuit board. In other words, the heating modules are configured so that the contact strips can move within them relative to the module housing due to thermal expansion. The solder joint at the respective contact area allows the contact strips to expand only away from the circuit board. Advantageously, the respective circuit board is fixedly arranged in a control unit housing, which in turn is fixedly connected to the heating block or to a frame accommodating the heating block. With the above proposal, the contact strips can expand away from the circuit board within the module housing without causing excessive stress on the respective solder joint.

Im vorliegenden Zusammenhang ist eine „Konfiguration“ gleichbedeutend mit einer „Ausgestaltung“ und/oder „Einrichtung“, sodass die Formulierung „so konfiguriert, dass“ gleichbedeutend ist mit der Formulierung „so ausgestaltet und/oder eingerichtet, dass“.In the present context, a “configuration” is synonymous with a “design” and/or “setup”, so that the phrase “configured so that” is synonymous with the phrase “designed and/or set up so that”.

Insbesondere kann hierzu vorgesehen sein, dass das jeweilige Modulgehäuse an dem von der Platine abgewandten Längsende offen ausgestaltet ist. Diese Ausführungsform beruht auf der Erkenntnis, dass ein geschlossenes Modulgehäuse nicht zwingend erforderlich ist, sodass mit dem offenen Längsende die gewünschte Verstellbarkeit der Kontaktstreifen aufgrund thermisch bedingte Dehnungseffekte relativ zum Modulgehäuse ermöglicht werden kann.In particular, it can be provided that the respective module housing is open at the longitudinal end facing away from the circuit board. This embodiment is based on the understanding that a closed module housing is not absolutely necessary, so that the open longitudinal end allows the desired adjustability of the contact strips due to thermally induced expansion effects relative to the module housing.

Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform kann der Kontaktbereich des jeweiligen Kontaktstreifens durch ein bezüglich des Kontaktstreifens separates Kontaktelement gebildet sein, das am Kontaktstreifen befestigt und damit elektrisch verbunden ist. Die Verwendung derartiger, separater Kontaktelemente vereinfacht die Herstellung der Lötverbindungen, da beispielsweise derartige Kontaktelemente präziser und insbesondere mit kleineren Querschnitten realisierbar sind als die Kontaktelemente.According to an advantageous embodiment, the contact area of the respective contact strip can be formed by a separate contact element, which is attached to the contact strip and thus electrically connected. The use of such separate contact elements simplifies the production of the soldered connections, since, for example, such contact elements can be implemented more precisely and, in particular, with smaller cross-sections than the contact elements themselves.

Insbesondere kann vorgesehen sein, dass das jeweilige Kontaktelement mit dem zugehörigen Kontaktstreifen vercrimpt ist. Hierdurch wird eine einfach realisierbare und zuverlässige mechanische und elektrische Verbindung zwischen den Kontaktelementen und den Kontaktstreifen erzeugt, die sich insbesondere im Rahmen einer Serienproduktion einfach realisieren lässt.In particular, it can be provided that the respective contact element is crimped to the associated contact strip. This creates a simple and reliable mechanical and electrical connection between the contact elements and the contact strips, which is particularly easy to implement in series production.

Gemäß einer anderen Ausführungsform kann vorgesehen sein, dass beim jeweiligen Heizmodul die beiden Kontaktstreifen so im Modulgehäuse angeordnet sind, dass die Kontaktbereiche gleich weit in der Modullängsrichtung aus dem Modulgehäuse vorstehen. Hierdurch vereinfacht sich das Herstellen der Lötverbindung an den beiden Kontaktbereichen des jeweiligen Heizmoduls. Gemäß einer anderen Ausführungsform kann vorgesehen sein, dass die Heizmodule im Heizblock so positioniert sind, dass die Kontaktbereiche aller Heizmodule eine quer zur Blockebene verlaufende Bezugsebene berühren. Damit vereinfacht sich das Herstellen der Lötverbindungen an den Heizmodulen.According to another embodiment, the two contact strips of each heating module can be arranged in the module housing such that the contact areas protrude equally far from the module housing in the longitudinal direction. This simplifies the soldering process at the two contact areas of each heating module. According to another embodiment, the heating modules in the heating block can be positioned such that the contact areas of all heating modules touch a reference plane extending transversely to the block plane. This also simplifies the soldering process at the heating modules.

Bei einer anderen vorteilhaften Ausführungsform kann die Platine relativ zum Heizblock so angeordnet sein, dass sich die Platinenebene senkrecht zur Blockebene erstreckt. Damit durchsetzen die Kontaktbereiche die Platinenöffnungen senkrecht zur Platinenebene. Dies vereinfacht die Herstellung der Lötverbindungen.In another advantageous embodiment, the circuit board can be arranged relative to the heating block such that the plane of the circuit board extends perpendicular to the plane of the block. This means that the contact areas penetrate the circuit board openings perpendicular to the plane of the circuit board. This simplifies the production of the solder joints.

Das erfindungsgemäße Verfahren zum Herstellen einer elektrischen Heizeinrichtung zum Heizen eines Luftstroms, insbesondere zum Herstellen einer elektrischen Heizeinrichtungen der vorstehend beschriebenen Art, zeichnet sich dadurch aus, dass die Platine relativ zum Heizblock so positioniert wird, dass die Kontaktbereiche der Heizelement jeweils eine in der Platine ausgebildete Platinenöffnung durchdringen, wobei dann mittels eines Lötprozesses Lötverbindungen hergestellt werden, die jeweils einen der Kontaktbereiche mit der Leistungselektronik elektrisch verbinden. Durch den Lötprozess lassen sich die Lötverbindungen relativ einfach und preiswert im Rahmen einer Serienfertigung realisieren.The inventive method for manufacturing an electric heating device for heating an airflow, in particular for manufacturing an electric heating device of the type described above, is characterized in that the circuit board is positioned relative to the heating block such that the contact areas of the heating element each penetrate an opening formed in the circuit board, and solder connections are then made by means of a soldering process, each of which electrically connects one of the contact areas to the power electronics. The soldering process allows the solder connections to be implemented relatively easily and inexpensively in series production.

Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform kann vorgesehen sein, dass während des Lötprozesses flüssiges Lot an einer von der ersten Platinenseite abgewandten zweiten Platinenseite aufgebracht wird, sodass das flüssige Lot in die jeweilige Platinenöffnung eindringt und den jeweiligen Kontaktbereich innerhalb der jeweiligen Platinenöffnung umschließt. Hierdurch kann eine zuverlässige elektrische Verbindung mit der Leistungselektronik der Platine erzeugt werden, die sich an der ersten Platinenseite befindet. Beispielsweise kann die Leistungselektronik entsprechende Kontaktstellen aufweisen, die an der ersten Platinenseite die jeweilige Platinenöffnung einfassen und insbesondere bis in die jeweilige Platinenöffnung hineinragen können.According to an advantageous embodiment, during the soldering process, liquid solder is applied to a second circuit board surface facing away from the first, so that the liquid solder penetrates the respective circuit board opening and surrounds the respective contact area within that opening. This creates a reliable electrical connection with the power electronics of the circuit board located on the first circuit board surface. For example, the power electronics can have corresponding contact points that surround the respective circuit board opening on the first circuit board surface and, in particular, can extend into the respective circuit board opening.

Gemäß einer anderen Ausführungsform kann vorgesehen sein, dass der Heizblock für den Lötprozess räumlich so ausgerichtet wird, dass sich die Modullängsrichtungen der Heizmodule vertikal erstrecken und die Kontaktbereiche unten angeordnet sind. Die Platine wird für den Lötprozess dann räumlich so ausgerichtet, dass sich die Platinenebene horizontal erstreckt. In der Folge können die Kontaktbereiche vertikal durch die jeweilige Platinenöffnung hindurchgeführt werden. Dementsprechend werden dabei der Heizblock und die Platine relativ zueinander vertikal verstellt. Dabei kann der Heizblock fixiert sein, sodass nur die Platine relativ zum Heizblock vertikal verstellt wird. Ebenso kann die Platine ortsfest angeordnet sein, sodass dann der Heizblock relativ zur Platine vertikal verstellt wird. Ebenso ist denkbar, dass sowohl der Heizblock als auch die Platine relativ zueinander vertikal verstellt werden.According to another embodiment, the heating block can be spatially oriented for the soldering process such that the longitudinal orientations of the heating modules extend vertically and the contact areas are located at the bottom. The circuit board is then spatially oriented for the soldering process such that its plane extends horizontally. Consequently, the contact areas can be guided vertically through the respective circuit board opening. Accordingly, the heating block and the circuit board are adjusted vertically relative to each other. The heating block can be fixed in place, so that only the circuit board is adjusted vertically relative to the heating block. Likewise, the circuit board can be fixed in place, so that the heating block is adjusted vertically relative to the circuit board. It is also conceivable that both the heating block and the circuit board are adjusted vertically relative to each other.

Besonders vorteilhaft ist eine Konfiguration, bei welcher der Lötprozess als selektiver Wellenlötprozess ausgestaltet ist, bei dem das flüssige Lot dem jeweiligen Kontaktbereich zum Erzeugen der jeweiligen Lötverbindung separat und von unten zugeführt wird. Ein derartiger selektiver Wellenlötprozess wird auch als SWS-Prozess bezeichnet, wobei SWS für Selective Wave Soldering steht. Ein derartiger selektiver Wellenlötprozess lässt sich insbesondere dann durchführen, wenn die Platine bereits teilweise oder vollständig mit der Leistungselektronik bestückt ist, sodass die Heizmodule quasi nachträglich, also nach dem Bestücken der Platine mit der Leistungselektronik mittels Lötverbindungen mit der Leistungselektronik der Platine verbunden werden können. Beim selektiven Wellenlötprozess wird, die für den Lötprozess erforderliche Wärme nur lokal und kurzzeitig zugeführt, wodurch eine Überhitzung der bereits an der Platine angebrachten elektrischen Komponenten, hier der Leistungselektronik, vermieden werden kann.A particularly advantageous configuration is one in which the soldering process is designed as a selective wave soldering process, where the liquid solder is fed separately and from below to each contact area to create the respective solder joint. Such a selective wave soldering process is also known as SWS (Selective Wave Soldering). This type of process can be carried out especially when the circuit board is already partially or completely populated with the power electronics, allowing the heating modules to be added subsequently, i.e., after the circuit board has been populated. The power electronics can be connected to the circuit board's power electronics via solder joints. In the selective wave soldering process, the heat required for soldering is applied only locally and briefly, thus preventing overheating of the electrical components already mounted on the circuit board, in this case the power electronics.

Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform kann vorgesehen sein, dass beim Herstellen der Heizmodule die Kontaktstreifen so im zugehörigen Modulgehäuse positioniert werden, dass ihre Kontaktbereiche gleich weit in der Modullängsrichtung aus dem Modulgehäuse vorstehen. Dies vereinfacht die Durchführung des Lötprozesses, insbesondere des selektiven Wellenlötprozesses.According to an advantageous embodiment, the contact strips can be positioned in the associated module housing during the manufacturing process such that their contact areas protrude equally far from the module housing in the longitudinal direction. This simplifies the soldering process, particularly the selective wave soldering process.

Besonders vorteilhaft ist eine Ausführungsform, bei der beim Herstellen des Heizblocks die Heizmodule so positioniert werden, dass die Kontaktbereiche aller Heizmodule eine quer zur Blockebene verlaufende Bezugsebene berühren. Die Bezugsebene verläuft parallel zur Platinenebene. Durch diese Ausführungsform wird erreicht, dass alle Kontaktbereiche an der zweiten Platinenseite gleich weit von der Platine entfernt sind. Diese Maßnahme vereinfacht den Lötprozess, insbesondere den selektiven Wellenlötprozess.A particularly advantageous embodiment involves positioning the heating modules during the manufacturing of the heating block such that the contact areas of all heating modules touch a reference plane extending transversely to the block plane. This reference plane runs parallel to the circuit board plane. This embodiment ensures that all contact areas on the second side of the circuit board are equidistant from the board. This simplifies the soldering process, especially the selective wave soldering process.

Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform kann vorgesehen sein, dass die in die Platinenöffnungen eingesteckten Kontaktbereiche jeweils mittels einer Flüssigdichtung an der Platine gehalten und positioniert sind, die beim Lötprozess durch die Lötverbindung ersetzt wird. Die Flüssigdichtung besteht aus einem flüssigen Dichtmittel, das vergleichsweise zähflüssig sein kann und dadurch eine gewisse Haltewirkung und Positionswirkung zwischen dem jeweiligen Kontaktbereich und der Platine erzeugt. Durch die hohe Temperatur des Lötprozesses verdampft die Flüssigdichtung wird dabei durch das flüssige Lot verdrängt, sodass letztlich die Flüssigdichtung durch die Lötverbindung ersetzt wird. Durch diese Maßnahme lässt sich die Präzision und Zuverlässigkeit der Lötverbindungen verbessern.According to an advantageous embodiment, the contact areas inserted into the circuit board openings can be held and positioned on the circuit board by means of a liquid sealant, which is replaced by the solder joint during the soldering process. The liquid sealant consists of a liquid sealant that can be relatively viscous, thereby creating a certain holding and positioning effect between the respective contact area and the circuit board. Due to the high temperature of the soldering process, the liquid sealant evaporates and is displaced by the liquid solder, so that ultimately the liquid sealant is replaced by the solder joint. This measure improves the precision and reliability of the solder joints.

Weitere wichtige Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, aus den Zeichnungen und aus der zugehörigen Figurenbeschreibung anhand der Zeichnungen.Further important features and advantages of the invention will become apparent from the dependent claims, the drawings and the associated description of the figures based on the drawings.

Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den durch die Ansprüche definierten Rahmen der Erfindung zu verlassen. Vorstehend genannte und nachfolgend noch zu nennende Bestandteile einer übergeordneten Einheit, wie z.B. einer Einrichtung, einer Vorrichtung oder einer Anordnung, die separat bezeichnet sind, können separate Bauteile bzw. Komponenten dieser Einheit bilden oder integrale Bereiche bzw. Abschnitte dieser Einheit sein, auch wenn dies in den Zeichnungen anders dargestellt ist.It is understood that the features mentioned above and those to be explained below can be used not only in the combinations specified, but also in other combinations or individually, without departing from the scope of the invention as defined by the claims. Components of a higher-level unit, such as a device, apparatus, or arrangement, mentioned above and those to be mentioned below, which are designated separately, can form separate parts or components of this unit or be integral areas or sections of this unit, even if this is depicted differently in the drawings.

Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert, wobei sich gleiche Bezugszeichen auf gleiche oder ähnliche oder funktional gleiche Komponenten beziehen.Preferred embodiments of the invention are shown in the drawings and are explained in more detail in the following description, wherein identical reference numerals refer to identical or similar or functionally identical components.

Es zeigen, jeweils schematisch,

1 eine Ansicht einer Heizeinrichtung,
2 einen stark vereinfachten Querschnitt eines Heizmodul,
3 eine stark vereinfachte Schnittansicht der Heizeinrichtung im Bereich einer elektrischen Verbindung,
4 ein Flussdiagramm eines Verfahrens zum Herstellen einer Heizeinrichtung.

They show, schematically,

1 a view of a heating system
2 a highly simplified cross-section of a heating module,
3 a highly simplified sectional view of the heating device in the area of an electrical connection,
4 A flowchart of a process for manufacturing a heating device.

Entsprechend 1 umfasst eine elektrische Heizeinrichtung 1, die zum Heizen eines Luftstroms konfiguriert ist und sich für eine Verwendung in einer Klimaanlage eines Kraftfahrzeugs eignet, einen vom Luftstrom durchströmbaren Heizblock 2 und ein Steuergerät 3. Der Heizblock 2 erstreckt sich in einer Bockebene 4, die in 1 in der Zeichnungsebene liegt. Der nicht näher bezeichnete Luftstrom durchströmt den Heizblock 2 senkrecht zur Blockebene 4 und steht damit also senkrecht auf der Zeichnungsebene. Der Heizblock 2 weist mehrere gerade und längliche elektrische Heizmodule 5 auf, die parallel zueinander angeordnet sind und in der Blockebene 4 voneinander beabstandet und nebeneinander angeordnet sind, derart, dass sie vom Luftstrom umströmbar sind. Zwischen benachbarten Heizmodulen 5 sind im Heizblock 2 Wärmeleitelemente 6 angeordnet, die vom Luftstrom durchströmbar sind und die beispielsweise in Form von Lamellen oder Rippen ausgestaltet sein können. Im Beispiel der 1 weist der Heizblock 2 außerdem Rohre 7 auf, die von einer Heizflüssigkeit durchströmbar sind. Insofern handelt es sich bei der hier gezeigten Heizeinrichtung 1 um eine hybride Heizeinrichtung 1, die mit der Heizflüssigkeit über die Rohre 7 oder mit elektrischer Energie über die Heizmodule 5 den Luftstrom beheizen kann. Im Beispiel der 1 ist zwischen jeweils zwei Heizmodulen 5 jeweils ein Rohr 7 angeordnet, wobei außerdem zwischen dem jeweiligen Rohr 7 und dem benachbarten Heizmodul 5 ebenfalls Wärmeleitelemente 6 angeordnet sind. Bei einer anderen Ausführungsform kann die Heizeinrichtungen 1 auch rein elektrisch konfiguriert sein, sodass sie keine Rohre 7 aufweist.Accordingly 1 The system comprises an electric heating device 1 configured to heat an airflow and suitable for use in a motor vehicle air conditioning system, a heating block 2 through which the airflow flows, and a control unit 3. The heating block 2 extends in a block plane 4 which is in 1 The heating block 2 lies in the plane of the drawing. The unspecified airflow flows through the heating block 2 perpendicular to the block plane 4 and is therefore perpendicular to the plane of the drawing. The heating block 2 has several straight and elongated electrical heating modules 5, which are arranged parallel to each other and spaced apart from one another and arranged side by side in the block plane 4, such that the airflow can flow around them. Between adjacent heating modules 5, heat-conducting elements 6 are arranged in the heating block 2, which are permeable to the airflow and which can be designed, for example, in the form of fins or ribs. In the example of the 1 The heating block 2 also has pipes 7 through which a heating fluid can flow. Therefore, the heating device 1 shown here is a hybrid heating device 1 that can heat the airflow either with the heating fluid via the pipes 7 or with electrical energy via the heating modules 5. In the example of the 1 A tube 7 is arranged between each pair of heating modules 5, and heat-conducting elements 6 are also arranged between each tube 7 and the adjacent heating module 5. In another embodiment, the heating device 1 can also be configured purely electrically, so that it does not have any tubes 7.

Das Steuergerät 3 dient zum Ansteuern der Heizmodule 5 und zur Versorgung der Heizmodule 5 mit elektrischer Energie. Das Steuergerät 3 weist gemäß 3 eine Platine 8 auf, die sich in einer Platinenebene 9 erstreckt und die auf einer ersten Platinenseite 10 zumindest teilweise, insbesondere vollständig, mit einer Leistungselektronik 11 bestückt ist, von der in 3, jedoch nur eine einzige Komponente stellvertretend dargestellt ist.The control unit 3 serves to control the heating modules 5 and to supply the heating modules 5 with electrical energy. The control unit 3 has, according to 3 a circuit board 8, which extends in a circuit board plane 9 and which is at least partially, in particular completely, equipped on a first circuit board side 10 with power electronics 11, of which in 3 , however, only a single component is represented.

Die Heizmodule 5 besitzen gemäß den 1, 2 bis 3 eine Modullängsrichtung 12, die in den 1 und 3 vertikal verläuft und in 2 senkrecht auf der Zeichnungsebene steht. Gemäß den 2 und 3 weist das jeweilige Heizmodul 5 ein Modulgehäuse 13, zwei Kontaktstreifen 14, 15 und mehrere PTC-Elemente 16 auf, von denen in den 2 und 3 jeweils nur eines erkennbar ist. Die PTC-Elemente 16 sind dabei in der Modullängsrichtung 12 nebeneinander bzw. hintereinander im Modulgehäuse 13 angeordnet. Im Modulgehäuse 13 sind ebenfalls die beiden Kontaktstreifen 14, 15 angeordnet. Die PTC-Elemente 16 sind quer zur Modullängsrichtung 12 zwischen den beiden Kontaktstreifen 14, 15 angeordnet und mit diesen elektrisch verbunden. Die Kontaktstreifen 14, 15 stehen an einem dem Steuergerät 3 bzw. der Platine 8 zugewandten Längsende des jeweiligen Heizmoduls 5 in der Modullängsrichtung 12 aus dem jeweiligen Modulgehäuse 13 jeweils mit einem Kontaktbereich 17 vor. In der Schnittansicht der 3 ist nur der Kontaktbereich 17 des einen Kontaktstreifens 15 vollständig erkennbar, der in 3 den linken der beiden Kontaktstreifen 14, 15 bildet und der in 2 den unteren der beiden Kontaktstreifen 14, 15 bildet. Es ist klar, dass der andere Kontaktstreifen 14 in einer anderen Schnittebene ebenfalls einen derartigen Kontaktbereich 17 aufweist. Gemäß 3 ist in der Platine 8 für jeden Kontaktbereich 17 der Kontaktstreifen 14, 15 jeweils eine Platinenöffnung 18 ausgebildet. Die jeweilige Platinenöffnung 18 ist dabei als Durchgangsöffnung konfiguriert, welche die Platine 8 quer zur Platinenebene 9 vollständig durchdringt. Der jeweilige Kontaktbereich 17 durchdringt nun eine solche Platinenöffnung 18 und ist mittels einer elektrischen Verbindung 19 mit der Leistungselektronik 11 elektrisch verbunden. Bei der hier vorgestellten Heizeinrichtung 1 ist die elektrische Verbindung 19 als Lötverbindung 20 ausgestaltet. Auf der ersten Platinenseite 10 befinden sich im Bereich der jeweiligen Platinenöffnung 18 entsprechende Anschlussbereiche der Leistungselektronik 11, die hier nicht erkennbar sind und mit denen die Kontaktbereiche 17 mittels der jeweiligen Lötverbindung 20 elektrisch leitend und mechanisch fest verbunden sind.The heating modules 5 possess, according to the 1 , 2 until 3 a module longitudinal direction 12, which in the 1 and 3 runs vertically and in 2 perpendicular to the drawing plane. According to the 2 and 3 Each heating module 5 has a module housing 13, two contact strips 14, 15 and several PTC elements 16, of which in the 2 and 3 Only one is visible at a time. The PTC elements 16 are arranged side by side or one behind the other in the module housing 13 in the module's longitudinal direction 12. The two contact strips 14, 15 are also arranged in the module housing 13. The PTC elements 16 are arranged transversely to the module's longitudinal direction 12 between the two contact strips 14, 15 and are electrically connected to them. The contact strips 14, 15 protrude from the respective module housing 13 with a contact area 17 at a longitudinal end of the respective heating module 5 facing the control unit 3 or the circuit board 8 in the module's longitudinal direction 12. In the sectional view of the 3 Only the contact area 17 of the one contact strip 15 is fully visible, which is in 3 the left of the two contact strips 14, 15 forms and the one in 2 the lower of the two contact strips 14, 15. It is clear that the other contact strip 14 also has such a contact area 17 in a different section plane. According to 3 In circuit board 8, a circuit board opening 18 is formed for each contact area 17 of the contact strips 14, 15. Each circuit board opening 18 is configured as a through-hole that completely penetrates circuit board 8 transversely to the circuit board plane 9. The respective contact area 17 then penetrates such a circuit board opening 18 and is electrically connected to the power electronics 11 by means of an electrical connection 19. In the heating device 1 presented here, the electrical connection 19 is designed as a solder joint 20. On the first circuit board side 10, in the area of each circuit board opening 18, there are corresponding connection areas of the power electronics 11, which are not visible here, and to which the contact areas 17 are electrically conductive and mechanically firmly connected by means of the respective solder joint 20.

Gemäß 3 sind die Heizmodule 5 der ersten Platinenseite 10 zugewandt. Damit ist eine von der ersten Platinenseite 10 abgewandte zweite Platinenseite 21 von den Heizmodulen 5 abgewandt.According to 3 The heating modules 5 face the first circuit board side 10. Thus, a second circuit board side 21, facing away from the first circuit board side 10, faces away from the heating modules 5.

Die Modulgehäuse 13 können zweckmäßig an einem von der Platine 8 abgewandten, in 3 nicht sichtbaren Längsende so ausgestaltet sein, dass das jeweilige Modulgehäuse 13 von der Platine 8 weg gerichtete, thermisch bedingte Ausdehnungen der Kontaktstreifen 14, 15 zulässt. Beispielsweise kann das jeweilige Modulgehäuse 13 an dem von der Platine 8 abgewandten Längsende offen ausgestaltet sein. Im zusammengebauten Zustand der Heizeinrichtung 1 ist das Steuergerät 3 fest mit dem Heizblock 2 verbunden. Zweckmäßig ist die Platine 8 fest mit einem in 1 angedeuteten Gehäuse 22 des Steuergeräts 3 verbunden. Durch die Lötverbindungen 20 sind nun die Kontaktstreifen 14, 15 fest mit der Platine 8 verbunden. Wenn sich nun die Kontaktstreifen 14, 15, insbesondere während des Betriebs der Heizmodule 5 erwärmen, dehnen sich die Kontaktstreifen 14, 15 thermisch bedingt zwangsläufig aus. Dabei bilden die Lötverbindungen 20 Festlager, sodass sich die Kontaktstreifen 14, 15 von der Platine 8 weggerichtet in der Modullängsrichtung 12 ausdehnen. Da eine solche Relativbewegung durch die Konfiguration der Modulgehäuse 13 ermöglicht wird, können dabei unerwünscht hohe Spannungen oder gar Beschädigungen innerhalb der Heizeinrichtung 1 vermieden werden.The module housings 13 can be conveniently mounted on a side facing away from the circuit board 8, in 3 The non-visible longitudinal end of the respective module housing 13 is designed such that it allows thermally induced expansion of the contact strips 14, 15 away from the circuit board 8. For example, the respective module housing 13 can be open at the longitudinal end facing away from the circuit board 8. In the assembled state of the heating device 1, the control unit 3 is permanently connected to the heating block 2. Advantageously, the circuit board 8 is permanently attached to a 1 The contact strips 14, 15 are connected to the indicated housing 22 of the control unit 3. The soldered connections 20 firmly connect the contact strips 14, 15 to the circuit board 8. When the contact strips 14, 15 heat up, particularly during operation of the heating modules 5, they inevitably expand due to thermal expansion. The soldered connections 20 act as fixed bearings, allowing the contact strips 14, 15 to expand away from the circuit board 8 in the longitudinal direction 12 of the module. Since this relative movement is enabled by the configuration of the module housings 13, undesirably high stresses or even damage within the heating unit 1 can be avoided.

Beim hier gezeigten, bevorzugten Beispiel ist der Kontaktbereich 17 des jeweiligen Kontaktstreifens 15 durch ein bezüglich des Kontaktstreifens 15 separates Kontaktelement 22 gebildet, das am Kontaktstreifen 15 befestigt und damit elektrisch verbunden ist. Im Beispiel der 3 ist das jeweilige Kontaktelement 23 mit dem zugehörigen Kontaktstreifen 15 gecrimpt. Eine entsprechende Crimpverbindung ist in 3 mit 23 bezeichnet. Die Crimpverbindung 23 ist beim hier gezeigten Beispiel nach Art einer Nietverbindung konfiguriert. Hierzu kann das Kontaktelement 22 einen hohlzylindrischen Vorsprung 24 aufweisen, der eine Durchgangsöffnung 25 durchdringt, die am jeweiligen Kontaktstreifen 15 ausgebildet ist. Nachdem Durchstecken des Vorsprungs 24 durch die Durchgangsöffnung 25 wird der Vorsprung 24 verformt, derart, dass dadurch ein die Durchgangsöffnung 25 einfassender Öffnungsrand 26 vom verformten Material des Vorsprungs 24 eingeklemmt und dadurch kraftschlüssig und formschlüssig gehalten wird.In the preferred example shown here, the contact area 17 of the respective contact strip 15 is formed by a contact element 22 that is separate from the contact strip 15, is attached to the contact strip 15 and thus electrically connected. In the example of the 3 The respective contact element 23 is crimped to the associated contact strip 15. A corresponding crimp connection is shown in 3 The crimp connection 23 is designated as 23. In the example shown here, the crimp connection 23 is configured like a rivet connection. For this purpose, the contact element 22 can have a hollow cylindrical projection 24 that penetrates a through-hole 25 formed on the respective contact strip 15. After the projection 24 is inserted through the through-hole 25, it is deformed such that an opening edge 26 surrounding the through-hole 25 is clamped by the deformed material of the projection 24 and thus held in a force-fit and form-fit manner.

Bevorzugt ist eine Konfiguration, bei der beim jeweiligen Heizmodul 5 die beiden Kontaktstreifen 14, 15 so im Modulgehäuse 13 angeordnet sind, dass die Kontaktbereiche 17 bei beiden Kontaktstreifen 14, 15 gleich weit in der Modullängsrichtung 12 aus dem Modulgehäuse 13 vorstehen. Besonders vorteilhaft ist eine Konfiguration, bei der die Heizmodule 5 innerhalb des Heizblocks 2 so angeordnet sind, dass bei allen Heizmodule 5 die beiden Kontaktbereiche 17 jeweils eine in 3 angedeutete Bezugsebene 27 berühren, die sich parallel zur Platinenebene 9 erstreckt. Bei der hier gezeigten, bevorzugten Ausführungsform erstreckt sich die Platinenebene 9 senkrecht zur Blockebene 4, sodass sich auch die Bezugsebene 27 senkrecht zur Blockebene 4 erstreckt.A preferred configuration is one in which the two contact strips 14, 15 of each heating module 5 are arranged in the module housing 13 such that the contact areas 17 of both contact strips 14, 15 project equally far from the module housing 13 in the longitudinal direction 12 of the module. A particularly advantageous configuration is one in which the heating modules 5 are arranged within the heating block 2. are that in all heating modules 5 the two contact areas 17 each have one in 3 The indicated reference plane 27 extends parallel to the circuit board plane 9. In the preferred embodiment shown here, the circuit board plane 9 extends perpendicular to the block plane 4, so that the reference plane 27 also extends perpendicular to the block plane 4.

Die hier vorgestellte Heizeinrichtungen 1 kann gemäß 4 mit einem Verfahren 28 hergestellt werden, bei dem in einem Schritt 29 die Platine 8 relativ zum Heizblock 2 so positioniert wird, dass die Kontaktbereiche 17 der Heizmodule 5 jeweils eine in der Platine 8 ausgebildete Platinenöffnung 18 durchdringen. In einem Schritt 30 wird nun ein Lötprozess zum Herstellen der Lötverbindungen 20 durchgeführt, sodass die Lötverbindungen 20 jeweils einen der Kontaktbereiche 17 mit der Leistungselektronik 11 elektrisch verbinden. Der Lötprozess gemäß Schritt 30 kann dabei so durchgeführt werden, dass dabei flüssiges Lot an der zweiten Platinenseite 21 aufgebracht wird, derart, dass das flüssige Lot in die jeweilige Platinenöffnung 18 eindringt und den jeweiligen Kontaktbereich 17 innerhalb der jeweiligen Platinenöffnung 18 umschließt.The heating device 1 presented here can be used according to 4 The circuit board 8 is manufactured using a process 28, in which, in step 29, the circuit board 8 is positioned relative to the heating block 2 such that the contact areas 17 of the heating modules 5 each penetrate a circuit board opening 18 formed in the circuit board 8. In step 30, a soldering process is then carried out to create the solder joints 20, so that the solder joints 20 each electrically connect one of the contact areas 17 to the power electronics 11. The soldering process according to step 30 can be carried out by applying liquid solder to the second circuit board side 21 in such a way that the liquid solder penetrates the respective circuit board opening 18 and surrounds the respective contact area 17 within the respective circuit board opening 18.

Die in Schritt 29 durchgeführte Positionierung des Heizblocks 6 und der Platine 8 kann dabei so konfiguriert sein, dass hierbei der Heizblock 2 räumlich so ausgerichtet wird, dass sich die Modullängsrichtungen 12 aller Heizmodule 5 vertikal erstrecken und die Kontaktbereiche 17 unten angeordnet sind. Außerdem wird die Platine 8 räumlich so ausgerichtet, dass sich die Platinenebene 9 horizontal erstreckt. Die Kontaktbereiche 17 können dann vertikal durch die jeweilige Platinenöffnung 18 hindurchgeführt werden.The positioning of the heating block 6 and the circuit board 8 carried out in step 29 can be configured such that the heating block 2 is spatially oriented so that the longitudinal directions 12 of all heating modules 5 extend vertically and the contact areas 17 are located at the bottom. Furthermore, the circuit board 8 is spatially oriented so that the circuit board plane 9 extends horizontally. The contact areas 17 can then be guided vertically through the respective circuit board opening 18.

Bei dem in Schritt 30 durchgeführten Lötprozess kann das flüssige Lot an der zweiten Platinenseite 21 zugeführt werden. Insbesondere kann dann der in Schritt 30 durchgeführte Lötprozess als selektiver Wellenlötprozess konfiguriert sein, bei dem das flüssige Lot dem jeweiligen Kontaktbereich 17 zum Erzeugen der jeweiligen Lötverbindung 20 separat und von unten zugeführt wird. Mit anderen Worten, beim selektiven Wellenlötprozess wird das flüssige Lot an der zweiten Platinenseite 21 den durch die Platinenöffnungen 18 hindurchgesteckten Kontaktbereichen 17 bzw. Kontaktelementen 22 zugeführt. Hierzu sind die Kontaktbereiche 17 bzw. die Kontaktelemente 22 soweit durch die jeweilige Platinenöffnung 18 hindurchgeführt, dass diese an der zweiten Platinenseite 21 in der Modullängsrichtung 22 vorstehen. Damit steht gemäß 3 ein vom Modulgehäuse 13 abgewandtes Ende 35 des jeweiligen Kontaktbereichs 17 bzw. des jeweiligen Kontaktelements 22, das insbesondere angefast oder angespitzt sein kann, um einen Abstand 36 über die Platine 8 bzw. deren zweite Platinenseite 21 vor.In the soldering process carried out in step 30, the liquid solder can be supplied to the second side 21 of the circuit board. In particular, the soldering process carried out in step 30 can then be configured as a selective wave soldering process, in which the liquid solder is supplied separately and from below to the respective contact area 17 to create the respective solder joint 20. In other words, in the selective wave soldering process, the liquid solder is supplied to the contact areas 17 or contact elements 22 on the second side 21 of the circuit board, which are inserted through the circuit board openings 18. For this purpose, the contact areas 17 or the contact elements 22 are inserted through the respective circuit board opening 18 to such an extent that they protrude from the second side 21 of the circuit board in the longitudinal direction 22 of the module. Thus, according to 3 an end 35 of the respective contact area 17 or of the respective contact element 22 facing away from the module housing 13, which may in particular be chamfered or pointed, to a distance 36 over the circuit board 8 or its second circuit board side 21.

Gemäß 4 können in einem Schritt 31 beim Herstellen der Heizmodule 5 die Kontaktstreifen 14, 15 so im Modulgehäuse 13 positioniert werden, dass ihre Kontaktbereiche 17 gleich weit in der Modullängsrichtung 12 aus dem Modulgehäuse 13 vorstehen. Sofern in einem vorausgehenden Schritt 32 die Kontaktelemente 22 an den Kontaktstreifen 14, 15 angebracht werden, werden im Schritt 31 die Kontaktstreifen 14, 15 so Modulgehäuse 13 positioniert, dass die Kontaktelemente 22 gleich weit in der Modullängsrichtung 12 aus dem Modulgehäuse 13 vorstehenAccording to 4 In step 31 of manufacturing the heating modules 5, the contact strips 14, 15 can be positioned in the module housing 13 such that their contact areas 17 protrude equally far from the module housing 13 in the longitudinal direction 12 of the module. If, in a preceding step 32, the contact elements 22 are attached to the contact strips 14, 15, then in step 31 the contact strips 14, 15 are positioned in the module housing 13 such that the contact elements 22 protrude equally far from the module housing 13 in the longitudinal direction 12 of the module.

In einem nachfolgenden Schritt 33 können beim Herstellen des Heizblocks 2 die Heizmodule 5 so positioniert werden, dass die Kontaktbereiche 17 aller Heizmodule 5 bzw. die Kontaktelemente 22 aller Heizmodule 5 die Bezugsebene 27 berühren. Dadurch berühren gemäß 3 dann die Enden 35 aller Kontaktbereiche 17 bzw. aller Kontaktelemente 22 die Bezugsebene 27, die dementsprechend den Abstand 36 von der Platine 8 bzw. von der zweiten Platinenseite 21 besitzt.In a subsequent step 33, during the manufacture of the heating block 2, the heating modules 5 can be positioned such that the contact areas 17 of all heating modules 5, or the contact elements 22 of all heating modules 5, touch the reference plane 27. Thus, according to 3 then the ends 35 of all contact areas 17 or of all contact elements 22 the reference plane 27, which accordingly has a distance 36 from the circuit board 8 or from the second circuit board side 21.

Gemäß 4 kann nach dem in Schritt 29 durchgeführten Durchstecken der Kontaktbereiche 17 bzw. der Kontaktelemente 22 durch die Platinenöffnungen 18 und vor dem in Schritt 30 durchgeführten Lötprozess in einem weiteren Schritt 34 eine Fixierung der Kontaktbereiche 17 bzw. der Kontaktelemente 22 in der jeweiligen Platinenöffnung 18 durchgeführt werden. Die Fixierung gemäß Schritt 34 kann dabei mithilfe einer hier nicht gezeigten Flüssigdichtung realisiert werden, die den in die jeweilige Platinenöffnung 18 eingesteckten Kontaktbereich 17 bzw. das in die jeweilige Platinenöffnung 18 eingesteckte Kontaktelement 22 an der Platine 8 hält und relativ dazu positioniert. Diese Flüssigdichtung ist dabei so konfiguriert, dass die beim nachfolgenden Lötprozess gemäß Schritt 30 durch die Lötverbindung 20 ersetzt wird. Insbesondere kann die Flüssigdichtung durch die hohe Temperatur des flüssigen Lots verdampfen und dabei gleichzeitig durch das Lot verdrängt werden.According to 4 After the contact areas 17 or contact elements 22 have been inserted through the circuit board openings 18 in step 29 and before the soldering process in step 30, the contact areas 17 or contact elements 22 can be fixed in the respective circuit board opening 18 in a further step 34. This fixing according to step 34 can be achieved using a liquid seal (not shown here) that holds the contact area 17 or contact element 22 inserted into the respective circuit board opening 18 against the circuit board 8 and positions it relative to the board. This liquid seal is configured such that it is replaced by the solder joint 20 during the subsequent soldering process according to step 30. In particular, the liquid seal can evaporate due to the high temperature of the liquid solder and simultaneously be displaced by the solder.

BezugszeichenlisteReference symbol list

11: HeizeinrichtungHeating system
22: HeizblockHeating block
33: Steuergerätcontrol unit
44: BlockebeneBlock level
55: Heizmodulheating module
66: Wärmeleitelementthermal conductivity element
77: RohrPipe
88: Platinecircuit board
99: PlatinenebenePCB level
1010: erste Platinenseitefirst circuit board side
1111: LeistungselektronikPower electronics
1212: ModullängsrichtungModule longitudinal direction
1313: ModulgehäuseModule housing
1414: KontaktstreifenContact strips
1515: KontaktstreifenContact strips
1616: PTC-ElementPTC element
1717: KontaktbereichContact area
1818: PlatinenöffnungCircuit board opening
1919: elektrische Verbindungelectrical connection
2020: Lötverbindungsoldered joint
2121: zweite Platinenseitesecond circuit board side
2222: KontaktelementContact element
2323: Crimpverbindungcrimp connection
2424: Hülsesleeve
2525: DurchgangsöffnungPassage opening
2626: ÖffnungsrandOpening edge
2727: BezugsebeneReference plane
2828: VerfahrenProceedings
29 -3429-34: VerfahrensschrittProcedure step
3535: EndeEnd
3636: AbstandDistance

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

EP 2 330 865 A1 [0002]
WO 2011/076816 A1 [0003]
CN 112 738 983 A [0004]
CN 112 072 215 A [0004]

Claims

An electric heating device (1) for heating an airflow for an air conditioning system of a motor vehicle, comprising a heating block (2) through which the airflow flows, extending in a block plane (4) and having several straight and elongated electric heating modules (5) arranged parallel to one another and spaced apart from one another in the block plane (4) and arranged side by side so that they can be surrounded by the airflow, comprising a control unit (3) for controlling and supplying energy to the heating modules (5), comprising a circuit board (8) extending in a circuit board plane (9) and at least partially equipped with power electronics (11) on a first circuit board side (10), wherein the heating modules (5) each have a module longitudinal direction (12), a module housing (13), two contact strips (14, 15) and several PTC elements (16), wherein the PTC elements (16) are arranged side by side in the module longitudinal direction (12) in the module housing (13) are arranged transversely to the module longitudinal direction (12) between the two contact strips (14, 15) arranged in the module housing (13) and are electrically connected to them, - wherein the contact strips (14, 15) each project from the respective module housing (13) in the module longitudinal direction (12) with a contact area (17), characterized in that - the respective contact area (17) penetrates a circuit board opening (18) formed in the circuit board (8) and is electrically connected to the power electronics (11) by means of an electrical connection (19), - that the respective electrical connection (19) is a soldered connection (20).

Heating device (1) according to Claim 1 , characterized in that the heating modules (5) are facing the first circuit board side (10).

Heating device (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the respective module housing (13) is designed at a longitudinal end facing away from the circuit board (8) in such a way that the respective module housing (13) allows thermally induced expansions of the contact strips (14, 15) directed away from the circuit board (8).

Heating device (1) according to Claim 3 , characterized in that the respective module housing (13) is designed to be open at the longitudinal end facing away from the circuit board (8).

Heating device (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the contact area (17) of the respective contact strip (14, 15) is formed by a contact element (22) separate with respect to the contact strip (14, 15), which is attached to the contact strip (14, 15) and thus electrically connected.

Heating device (1) according to Claim 5 , characterized in that the respective contact element (22) is crimped to the associated contact strip (14, 15).

Heating device (1) according to one of the preceding claims, characterized in that, in the respective heating module (5), the two contact strips (14, 15) are arranged in the module housing (13) such that the contact areas (17) protrude equally far in the longitudinal direction (12) of the module housing (13).

Heating device (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the circuit board (8) is arranged relative to the heating block (2) such that the circuit board plane (9) extends perpendicularly to the block plane (4).

Method (28) for manufacturing an electric heating device (1) for heating an airflow, in particular according to one of the preceding claims, - wherein the heating device (1) has a heating block (2) through which the airflow can flow, which extends in a block plane (4) and which has several straight and elongated electric heating modules (5) which are arranged parallel to one another and spaced apart from one another in the block plane (4) so that they can be surrounded by the airflow, - wherein the heating device (1) has a control unit (3) for controlling and supplying energy to the heating modules (5), which has a circuit board (8) which extends in a circuit board plane (9) and is at least partially equipped with power electronics (11) on a first circuit board side (10), - wherein the heating modules (5) each have a module longitudinal direction (12), a module housing (13), two contact strips (14, 15) and several PTC elements (16), - wherein the PTC elements (16) are arranged side by side in the module housing (13) in the longitudinal direction (12) of the module and are arranged transversely to the longitudinal direction (12) of the module between the two contact strips (14, 15) arranged in the module housing (13) and are electrically connected to them, - wherein the contact strips (14, 15) each project from the respective module housing (13) in the longitudinal direction (12) with a contact area (17), characterized in that the circuit board (8) is positioned relative to the heating block (2) such that is positioned such that the contact areas (17) of the heating modules (5) each penetrate a circuit board opening (18) formed in the circuit board (8), - that solder connections (20) are made by means of a soldering process, each of which electrically connects one of the contact areas (17) to the power electronics (11).

Procedure (28) according to Claim 9 , characterized in that , during the soldering process, liquid solder is applied to a second circuit board side (21) facing away from the first circuit board side (10), so that it penetrates the respective circuit board opening (18) and surrounds the respective contact area (17) in the respective circuit board opening (18).

Procedure (28) according to Claim 9 or 10 , characterized in that - the heating block (2) is spatially oriented for the soldering process such that the module longitudinal directions (12) of the heating modules (5) extend vertically and the contact areas (17) are arranged at the bottom, - the circuit board (8) is spatially oriented for the soldering process such that the circuit board plane (9) extends horizontally, - the contact areas (17) are passed vertically through the respective circuit board opening (18).

Procedure (28) according to Claim 11 , characterized in that the soldering process is designed as a selective wave soldering process in which the liquid solder is supplied separately and from below to the respective contact area (17) to produce the respective solder joint.

Procedure (28) according to one of the Claims 9 until 12 , characterized in that , when manufacturing the heating modules (5), the contact strips (14, 15) are positioned in the module housing (13) such that their contact areas (17) protrude equally far from the module housing (13) in the longitudinal direction (12) of the module.

Procedure (28) according to Claim 13 , characterized in that , when manufacturing the heating block (2), the heating modules (5) are positioned such that the contact areas (17) of all heating modules (5) touch a reference plane (27) extending transversely to the block plane (4).

Procedure (28) according to one of the Claims 9 until 14 , characterized in that the contact areas (17) inserted into the circuit board openings (18) are each held and positioned on the circuit board (8) by means of a liquid seal, which is replaced by the solder joint (20) during the soldering process.