DE102024206984A1 - Modular heating unit and arrangement for a cooling circuit - Google Patents
Modular heating unit and arrangement for a cooling circuitInfo
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Abstract
Um eine Heizeinheit (10), aufweisend mindestens eine Heizfolie (11) mit mindestens einer Leiterbahn (12) und mindestens ein Führungselement (21), bei der die mindestens eine Heizfolie (11) und das mindestens eine Führungselement (21) flächig geformt sind, zu schaffen, die eine technisch einfache und effiziente Erwärmung eines wärmeübertragenden Fluids ohne lokale Überhitzungen des Fluids ermöglicht, wird vorgeschlagen, die mindestens eine Heizfolie (11) und das mindestens eine Führungselement (21) derart miteinander zu verbinden, dass zwischen der mindestens einen Heizfolie (11) und dem mindestens einen Führungselement (21) mindestens ein Strömungskanal (30) ausgebildet wird.In order to create a heating unit (10) comprising at least one heating film (11) with at least one conductor track (12) and at least one guide element (21), in which the at least one heating film (11) and the at least one guide element (21) are shaped as a planar surface, which enables a technically simple and efficient heating of a heat-transferring fluid without local overheating of the fluid, it is proposed to connect the at least one heating film (11) and the at least one guide element (21) to each other in such a way that at least one flow channel (30) is formed between the at least one heating film (11) and the at least one guide element (21).
Description
Die Erfindung betrifft eine Heizeinheit, aufweisend mindestens eine Heizfolie mit mindestens einer Leiterbahn und mindestens ein Führungselement. Des Weiteren betrifft die Erfindung eine Anordnung für einen Kühlkreis mit mindestens einer Heizeinheit.The invention relates to a heating unit comprising at least one heating film with at least one conductive track and at least one guide element. Furthermore, the invention relates to an arrangement for a cooling circuit with at least one heating unit.
Für die Temperierung des Kühlmittels in elektrisch angetriebenen Fahrzeugen werden regulär Hochvolt-Heizer eingesetzt. Insbesondere bei niedrigen Außentemperaturen sind diese Heizer besonders relevant, um das Kühlmittel schnell aufzuheizen. Mit dem erwärmten Kühlmittel kann sowohl der Fahrzeuginnenraum als auch die Traktionsbatterie temperiert werden, um die Kapazität der Traktionsbatterie zu steigern. Dadurch werden folglich der Komfort im Fahrzeug und der Betrieb der Traktionsbatterie bei einer optimierten Temperatur zur Vermeidung von Zellschäden oder Leistungseinbußen sichergestellt.High-voltage heaters are typically used to regulate the temperature of the coolant in electric vehicles. These heaters are particularly important at low ambient temperatures to quickly heat the coolant. The heated coolant can then be used to regulate the temperature of both the vehicle interior and the traction battery, thereby increasing the battery's capacity. This ensures both passenger comfort and optimal battery operation at a specific temperature, preventing cell damage or performance loss.
Die genannten Heizer können beispielsweise Widerstandsheizelemente aufweisen, um Wärme zu erzeugen. Hierbei werden als Heizelemente entweder PTC-Widerstände, Schicht- / Dickschicht-Heizelemente oder Rohrheizkörper verwendet. Die Erwärmung des Kühlmittels erfolgt indirekt durch eine Wärmeübertragungswand, da die Heizelemente thermisch an einen Metallkörper angebunden sind. Der Metallkörper wird von dem Kühlmittel durch- oder umströmt, sodass die Wärme an das Kühlmittel übertragen werden kann.The heaters mentioned can, for example, incorporate resistance heating elements to generate heat. These heating elements can be either PTC resistors, thin-film/thick-film heating elements, or tubular heaters. The coolant is heated indirectly via a heat transfer wall, as the heating elements are thermally connected to a metal body. The coolant flows through or around this metal body, allowing heat to be transferred to the coolant.
Theoretisch können Heizer für das Kühlmittel als Hochvolt-Heizer mit Induktionsheizelementen ausgeführt sein. Derartige Heizer erzeugen elektromagnetische Wechselfelder für eine induktive Erwärmung. Insbesondere werden ein oder mehrere metallische Flächenheizelemente, beispielsweise in Form von hohlzylindrischen Körpern, durch darin induzierte Wirbelströme induktiv erwärmt. Die entstehende Wärme wird an ein Fluid übertragen, welches um oder durch diese Flächenheizelemente strömt. Derartige Heizer werden im Fahrzeugbereich bisher nicht eingesetzt.Theoretically, coolant heaters can be designed as high-voltage heaters with induction heating elements. Such heaters generate alternating electromagnetic fields for inductive heating. In particular, one or more metallic surface heating elements, for example in the form of hollow cylindrical bodies, are inductively heated by eddy currents induced within them. The resulting heat is transferred to a fluid flowing around or through these surface heating elements. Such heaters are not currently used in the automotive sector.
Die
In der
Problematisch an den bereits bekannten Lösungen zum Erwärmen des Kühlmittels ist die zu hohe Oberflächentemperatur aufgrund geringer Wärmeübertragungsflächen. Eine zu hohe Oberflächentemperatur kann dabei das Kühlmittel beschädigen. Weiterhin entsteht ein hoher Druckverlust bei einem Durchströmen der Heizer, wodurch teilweise ein zusätzlicher Kühlkreislauf (Bypass) und leistungsfähigere Pumpen notwendig sein können. Derartige Maßnahmen wirken sich nachteilig auf die Reichweite des Fahrzeugs und die Kosteneffizienz aus. Darüber hinaus werden durch das Einbringen von Heizern die Bauteilvielfalt und der Bauraumbedarf im Fahrzeug vergrößert.A problem with existing solutions for heating the coolant is the excessively high surface temperature resulting from limited heat transfer area. This high surface temperature can damage the coolant. Furthermore, a significant pressure drop occurs when the coolant flows through the heaters, potentially necessitating an additional cooling circuit (bypass) and more powerful pumps. Such measures negatively impact the vehicle's range and cost-effectiveness. Moreover, the addition of heaters increases the number of components and the amount of installation space required within the vehicle.
Die Verwendung von Widerstandsheizelementen erfordert eine verlängerte Aufheizdauer durch ein notwendiges Aufheizen der Wärmeübertragungswand. Darüber hinaus kann eine längere Aufheizdauer durch eine reduzierte Heizleistung in bestimmten Betriebspunkten (Derating) erforderlich sein.The use of resistance heating elements requires a longer heating time due to the necessary heating of the heat transfer wall. Furthermore, a longer heating time may be required at certain operating points due to reduced heating power (derating).
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Heizelement, eine Heizeinheit und eine Anordnung für einen Kühlkreis zu schaffen, die eine technisch einfache und effiziente Erwärmung des Kühlmittels bzw. wärmeübertragenden Fluids ohne lokale Überhitzungen des Kühlmittels ermöglichen.The invention is based on the objective of creating a heating element, a heating unit and an arrangement for a cooling circuit that enables technically simple and efficient heating of the coolant or heat transfer fluid without local overheating of the coolant.
Diese Aufgabe wird durch die im Anspruch 1 angegebenen Merkmale gelöst. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen beschrieben.This problem is solved by the features specified in claim 1. Further advantageous embodiments of the invention are described in the dependent claims.
Gemäß einem Aspekt der Erfindung wird eine Heizeinheit bereitgestellt. Die Heizeinheit weist mindestens eine Heizfolie mit mindestens einer Leiterbahn und mindestens ein Führungselement auf. Die mindestens eine Heizfolie und das mindestens eine Führungselement sind flächig geformt, dabei sind die mindestens eine Heizfolie und das mindestens eine Führungselement derart miteinander verbunden, dass zwischen der mindestens einen Heizfolie und dem mindestens einen Führungselement mindestens ein Strömungskanal ausgebildet wird.According to one aspect of the invention, a heating unit is provided. The heating unit comprises at least one heating film with at least one conductive track and at least one guide element. The at least one heating film and the at least one guide element are planar in shape, and the at least one heating film and the at least one guide element are connected to each other in such a way that at least one flow channel is formed between the at least one heating film and the at least one guide element.
Die Heizfolien können vorteilhafterweise mindestens eine Leiterbahn aufweisen, die beidseitig mit einer elektrischen Isolierung versehen ist. Die elektrische Isolierung kann aus einem Kunststoff, wie beispielsweise PEN, bestehen.The heating films can advantageously have at least one conductive track that is provided with electrical insulation on both sides. The electrical insulation can consist of a plastic, such as a PEN conductor.
Das mindestens eine Führungselement kann beispielsweise als eine Strömungsführungskontur ausgestaltet sein. Insbesondere kann das Führungselement in Form einer dünnen, wellblechartigen Platte hergestellt sein. Beispielsweise kann das Führungselement aus einer Aluminiumlegierung oder einem andern Metall bestehen. Hierdurch kann das Führungselement eine gute Wärmeleitfähigkeit und ein geringes Gewicht aufweisen. Die Wärmeleitfähigkeit eines Metalls ist von Vorteil, da die plattenförmigen Führungselemente die einzelnen Strömungskanäle bzw. Kühlmittelkanäle voneinander trennen und somit eine Wärmeübertragung auch über die Führungselemente zwischen den einzelnen Strömungskanälen erfolgen kann.The at least one guide element can, for example, be designed as a flow-guiding contour. In particular, the guide element can be manufactured in the form of a thin, corrugated sheet. For example, the guide element can be made of an aluminum alloy or another metal. This allows the The guide elements should have good thermal conductivity and low weight. The thermal conductivity of a metal is advantageous because the plate-shaped guide elements separate the individual flow channels or coolant channels from one another, thus allowing heat transfer between the individual flow channels via the guide elements.
Die Heizeinheit ermöglicht eine besonders größere Wärmeübertragungsfläche durch den Einsatz von mehreren beidseitig umströmten Heizfolien. Diese vergrößerte Wärmeübertragungsfläche kann in einer Reduzierung der notwendigen Oberflächentemperatur für die Wärmeübertragung resultieren, sodass keine Gefahr der Kühlmittelzersetzung besteht. Die direkte Anordnung der Heizfolien im wärmeübertragenden Fluid ermöglicht eine dynamischere Regelung der Temperatur und eine kürzere Aufheizzeit.The heating unit enables a significantly larger heat transfer surface through the use of multiple heating films with flow around them on both sides. This increased heat transfer surface can result in a reduction of the required surface temperature for heat transfer, thus eliminating the risk of coolant decomposition. The direct placement of the heating films in the heat-transferring fluid allows for more dynamic temperature control and a shorter heating time.
Die mindestens eine Heizfolie kann flexibel oder starr ausgeführt sein. Beispielsweise kann die Heizfolie als starre Heizplatte ausgestaltet sein.The heating film, at least one of which, can be flexible or rigid. For example, the heating film can be designed as a rigid heating plate.
Bei einem Ausführungsbeispiel sind das mindestens eine Führungselement und/oder die mindestens eine Heizfolie gewellt oder gefaltet oder gebogen ausgeführt oder weisen eine Oberflächenstruktur auf, um den mindestens einen Strömungskanal auszubilden. Dabei kann die gefaltete oder gewellte Struktur bzw. Form des Führungselements und/oder der Heizfolie einen oder mehrere Bereiche schaffen, die als Strömungskanäle fungieren können. Bei einer besonders einfachen Ausgestaltung kann die Heizfolie oder das Führungselement plan bzw. blechförmig ausgebildet sein.In one embodiment, the at least one guide element and/or the at least one heating film are corrugated, folded, or bent, or have a surface structure to form the at least one flow channel. The folded or corrugated structure or shape of the guide element and/or the heating film can create one or more areas that can function as flow channels. In a particularly simple embodiment, the heating film or the guide element can be flat or sheet-like.
Je nach Ausgestaltung kann das mindestens eine Führungselement aus einem Metall oder einem Kunststoff bestehen. Die Heizfolie kann mindestens eine Leiterbahn aufweisen, die durch Silikon, PPS und dergleichen elektrisch isoliert ist. Im Bereich der Schnittstelle kann die Leiterbahn aus der elektrischen Isolierung hinaustreten und somit kontaktierbar sein.Depending on the design, at least one guide element can be made of metal or plastic. The heating film can have at least one conductive track that is electrically insulated by silicone, PPS, or similar materials. In the area of the interface, the conductive track can protrude from the electrical insulation and thus be contactable.
Die Heizfolien und Führungselemente können modular zu einem Verbund bzw. Heizpaket verknüpft werden, wenn die mindestens eine Heizfolie und das mindestens eine Führungselement durch eine Klebeverbindung und/oder durch mindestens ein Befestigungsmittel miteinander verbunden sind. Das mindestens eine Befestigungsmittel kann in Form von Schrauben, Klemmen, Klammern, Bändern und dergleichen ausgeführt sein, die das Heizelement zu einer einteiligen Komponente verbinden. Diese Maßnahme ermöglicht eine technisch besonders einfach Herstellung durch einen Stapelprozess von Heizfolien und Führungselementen bzw. Strömungsführungskonturen für die Montage.The heating films and guide elements can be modularly combined to form a unit or heating package if the at least one heating film and the at least one guide element are connected by an adhesive bond and/or by at least one fastener. The at least one fastener can be in the form of screws, clamps, clips, straps, or similar devices that join the heating element into a single component. This approach enables particularly simple manufacturing through a stacking process of heating films and guide elements or flow-guiding contours for assembly.
Bei einer Ausgestaltung sind die mindestens eine Heizfolie und das mindestens eine Führungselement zumindest bereichsweise randseitig miteinander verbunden. Hierdurch kann eine Abdichtung zwischen den Führungselementen und den Heizfolien realisiert werden.In one embodiment, the at least one heating film and the at least one guide element are connected to each other at least partially along their edges. This allows for a seal between the guide elements and the heating films.
Nach einer weiteren Ausführungsform ist zwischen der mindestens einen Heizfolie und dem mindestens einen Führungselement mindestens eine Dichtung und/oder ein Klebstoff angeordnet. Vorteilhafterweise ist die mindestens eine Dichtung und/oder der Klebstoff umlaufend ausgeführt. Das Heizfolienpaket bzw. das Heizelement weist somit eine Abdichtung zwischen den jeweiligen Platten bzw. Führungselementen und Heizfolien auf, sodass das wärmeübertragende Fluid lediglich in einem definierten Bereich zirkulieren kann und das Heizelement in sich fluiddicht ausgeführt ist. Je nach Ausgestaltung kann die Dichtung auch mit Hilfe des Klebstoffs ortsfest positioniert werden. Der Klebstoff kann ein aushärtender oder ein dauerelastischer Klebstoff sein, welcher auch eine dichtende Funktion aufweisen kann.In a further embodiment, at least one seal and/or an adhesive is arranged between the at least one heating film and the at least one guide element. Advantageously, the at least one seal and/or the adhesive is applied circumferentially. The heating film assembly or the heating element thus has a seal between the respective plates or guide elements and heating films, so that the heat-transferring fluid can only circulate within a defined area and the heating element itself is fluid-tight. Depending on the design, the seal can also be fixed in place using the adhesive. The adhesive can be a curing or a permanently elastic adhesive, which can also have a sealing function.
Die Abdichtung kann mittels aufgespritzter Dichtung auf den Randbereich der Führungselemente erfolgen. Die elektrische Kontaktierung der einzelnen Leiterbahnen der Heizfolien kann über eine gemeinsame Aufsteckschiene erfolgen, in der die einzelnen elektrischen Anbindungen bzw. Schnittstellen der Heizfolien gebündelt werden können, wobei jede Heizfolie vorzugsweise Steckkontakte bzw. Schnittstellen aufweisen kann.Sealing can be achieved by means of an injection-molded sealant applied to the edge of the guide elements. The electrical contacting of the individual conductor tracks of the heating films can be accomplished via a common mounting rail, in which the individual electrical connections or interfaces of the heating films can be bundled, with each heating film preferably having plug contacts or interfaces.
Je nach Ausgestaltung kann die Dichtung als eine Formdichtung, O-Ring-Dichtung, Papierdichtung, Klebeverbindung und dergleichen ausgebildet sein.Depending on the design, the seal can be a molded seal, O-ring seal, paper seal, adhesive bond, and the like.
Die elektrische Regulierung der Heizeinheit kann besonders effizient erfolgen, wenn die mindestens eine Heizfolie mindestens einen Temperatursensor aufweist.The electrical regulation of the heating unit can be particularly efficient if at least one heating film has at least one temperature sensor.
Bei einer Ausführungsform ist der mindestens eine Temperatursensor in der Heizfolie oder an der Heizfolie angeordnet, oder die mindestens eine Leiterbahn ist zumindest temporär als Temperatursensor verwendbar. Folglich können zur Erfassung der Temperatur des wärmeübertragenden Fluids Temperatursensoren, wie beispielsweise NTCs, eingesetzt werden. Bei einer technisch besonders einfachen Lösung kann die Temperatur mittels einer Temperaturmessschleife in Form einer zusätzlichen Leiterbahn oder der zur Heizung eingesetzten Leiterbahn ermittelt werden.In one embodiment, the at least one temperature sensor is arranged in or on the heating film, or the at least one conductor track can be used, at least temporarily, as a temperature sensor. Consequently, temperature sensors, such as NTCs, can be used to detect the temperature of the heat-transferring fluid. In a particularly simple solution, the temperature can be determined using a temperature measurement loop in the form of an additional conductor track or the conductor track used for heating.
Die mindestens eine Heizfolie ist entsprechend einer Ausführungsform dazu eingerichtet, eine Heizleistung an ein durch den mindestens einen Strömungskanal strömendes Fluid abzugeben. Die abgegebene Heizleistung kann technisch besonders einfach skaliert oder eingestellt werden, wenn die Nennheizleistung durch eine Anzahl von miteinander verbundenen Heizfolien und Führungselementen einstellbar ist. Die Leiterbahnen der Heizfolien können somit für eine festgelegte Heizleistung ausgelegt sein, sodass je nach benötigter Heizleistung des Kühlsystems bzw. einer Anordnung die entsprechende Anzahl an Heizfolien in Kombination mit den Führungselementen gestapelt und gebündelt werden kann. Diese Maßnahme ermöglicht eine Leistungsvariabilität und einen modularen Aufbau der Heizeinheit.According to one embodiment, the at least one heating film is configured to transfer heat to a fluid flowing through the at least one flow channel. The delivered heat output can be scaled or adjusted particularly easily if the nominal heat output can be set by means of a number of interconnected heating films and guide elements. The conductive traces of the heating films can thus be designed for a specific heat output, so that, depending on the required heat output of the cooling system or arrangement, the corresponding number of heating films can be stacked and bundled in combination with the guide elements. This measure enables power variability and a modular design of the heating unit.
Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel weist die Heizeinheit mindestens einen Einlass zum Einleiten eines Fluids in den mindestens einen Strömungskanal und mindestens einen Auslass zum Ausleiten des Fluids aus dem mindestens einen Strömungskanal auf. Der Einlass und/oder der Auslass sind in Form einer Öffnung in der mindestens einen Heizfolie und/oder in dem mindestens einen Führungselement ausgebildet.According to a further embodiment, the heating unit has at least one inlet for introducing a fluid into the at least one flow channel and at least one outlet for discharging the fluid from the at least one flow channel. The inlet and/or the outlet are formed in the form of an opening in the at least one heating film and/or in the at least one guide element.
Bei einer weiteren Ausführungsform sind die Einlässe aller Heizfolien und aller Führungselemente fluidführend miteinander verbunden. Dabei können diese in gestapelter Form der Heizfolien und Führungselemente übereinander liegen. Analog hierzu können die Auslässe aller Heizfolien und aller Führungselemente fluidführend miteinander verbunden sein und beispielsweise übereinander liegen.In another embodiment, the inlets of all heating films and all guide elements are fluid-conducting and interconnected. These inlets and guide elements can be stacked on top of each other. Similarly, the outlets of all heating films and all guide elements can be fluid-conducting and, for example, stacked on top of each other.
Vorteilhafterweise sind die Einlässe und die Auslässe durch die Strömungskanäle voneinander beabstandet, wobei die Strömungskanäle die Einlässe und die Auslässe fluidführend verbinden. Nach dem Einlassen des wärmeübertragenden Fluids bzw. eines Kühlmittels in die Heizeinheit über die Einlässe kann das Fluid sich auf die parallel geschalteten Strömungskanäle verteilen und durch die Strömungskanäle zu den Auslässen fließen. Durch das Passieren der Strömungskanäle kann Wärme an das Fluid abgegeben werden. Anschließend kann das Fluid die Heizeinheit über die Auslässe verlassen.Advantageously, the inlets and outlets are spaced apart by flow channels, which connect the inlets and outlets, carrying the fluid. After the heat-transferring fluid or coolant is introduced into the heating unit via the inlets, the fluid can distribute itself through the parallel flow channels and flow to the outlets. As it passes through the flow channels, heat is transferred to the fluid. The fluid can then exit the heating unit through the outlets.
Der mindestens eine Einlass und/oder der mindestens eine Auslass können mit oder ohne Leiterbahnen ausgeführt sein, sodass die Heizwirkung über den gesamten Querschnitt der Heizfolien ausgeweitet oder auf die Strömungskanäle begrenzt werden kann.The at least one inlet and/or the at least one outlet can be designed with or without conductor tracks, so that the heating effect can be extended over the entire cross-section of the heating films or limited to the flow channels.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird eine Anordnung für einen Kühlkreis bereitgestellt. Die Anordnung weist mindestens eine Heizeinheit auf, wobei die Heizeinheit in einem mit einem Kühlmittelkreis bzw. Fluidkreis verbindbaren Gehäuse oder in einem Bauteil des Kühlmittelkreises angeordnet ist. Der mindestens eine Strömungskanal der Heizeinheit ist dazu eingerichtet, ein wärmeübertragendes Fluid zumindest einseitig entlang mindestens einer Heizfolie zu führen. Hierdurch kann das Fluid technisch besonders einfach aufgewärmt und thermisch konditioniert werden.According to a further aspect of the invention, an arrangement for a cooling circuit is provided. The arrangement comprises at least one heating unit, wherein the heating unit is arranged in a housing connectable to a coolant circuit or fluid circuit, or in a component of the coolant circuit. The at least one flow channel of the heating unit is configured to guide a heat-transferring fluid at least on one side along at least one heating film. This allows the fluid to be heated and thermally conditioned in a particularly simple manner.
Für die Montage der Heizeinheit ist ein Einsetzen der als Heizpaket ausgebildeten Heizeinheit in ein kühlmittelführendes bzw. fluidführendes Gehäuse vorgesehen, welches dann durch das Aufsetzen eines Elektronikgehäuses bzw. einer Elektronikeinheit oder eines Deckels geschlossen werden kann.For the installation of the heating unit, the heating unit, designed as a heating package, is inserted into a coolant-carrying or fluid-carrying housing, which can then be closed by placing an electronics housing or electronics unit or a cover on top.
Die Kontaktierung der einzelnen Heizfolien kann gleichzeitig erfolgen, wenn die Leiterbahnen der Heizfolien in elektrischen Schnittstellen münden, und die elektrischen Schnittstellen durch eine Aufsteckschiene elektrisch kontaktierbar sind. Die Aufsteckschiene ist vorteilhafterweise mit einer Elektronikeinheit elektrisch verbunden. Alternativ ist die Aufsteckschiene in die Elektronikeinheit integriert. Die Kontaktierung der einzelnen Heizfolien erfolgt somit gemeinsam über die Aufsteckschiene, in der die einzelnen elektrischen Anbindungen der Heizfolien gebündelt werden, wobei jede Folie über Steckkontakte verfügt.The individual heating foils can be connected simultaneously if their conductor tracks terminate in electrical interfaces, and these interfaces can be electrically connected via a mounting rail. The mounting rail is advantageously electrically connected to an electronic unit. Alternatively, the mounting rail is integrated into the electronic unit. The individual heating foils are thus connected together via the mounting rail, which bundles the individual electrical connections of the heating foils, with each foil having plug contacts.
Die Heizeinheit kann besonders effizient in einen Kühlkreis eingebracht werden, wenn das Gehäuse das Bauteil des Kühlmittelkreises durch einen Verschluss oder durch die Elektronikeinheit fluiddicht verschließbar ist.The heating unit can be integrated into a cooling circuit particularly efficiently if the housing can be sealed fluid-tight by a closure or by the electronic unit.
Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
-
1 eine Draufsicht auf eine Heizfolie einer Heizeinheit gemäß einer Ausführungsform, -
2 eine perspektivische Darstellung eines Führungselements einer Heizeinheit gemäß einer Ausführungsform, -
3 eine Schnittdarstellung einer Heizeinheit gemäß einer Ausführungsform, -
4 eine perspektivische Darstellung einer Heizeinheit gemäß einer weiteren Ausführungsform, -
5 perspektivische Darstellungen einer Anordnung gemäß einer Ausführungsform, und -
6 eine Schnittdarstellung einer Anordnung gemäß einer weiteren Ausführungsform.
-
1 a top view of a heating film of a heating unit according to one embodiment, -
2 a perspective view of a guide element of a heating unit according to an embodiment, -
3 a sectional view of a heating unit according to one embodiment, -
4 a perspective view of a heating unit according to a further embodiment, -
5 perspective views of an arrangement according to one embodiment, and -
6 a sectional view of an arrangement according to a further embodiment.
In den Figuren weisen dieselben konstruktiven Elemente jeweils dieselben Bezugsziffern auf.In the figures, the same constructive elements each have the same reference numerals.
Die
Des Weiteren weist die Heizfolie 11 eine erste Öffnung 13 und eine zweite Öffnung 14 auf. Die Leiterbahn 12 erstreckt sich mäanderförmig zwischen der ersten Öffnung 13 und der zweiten Öffnung 14. Dabei ist die Leiterbahn 12 in einem Kunststoff oder Silikon eingebettet, welches als elektrische Isolierung 15 der Leiterbahn 12 ausgestaltet ist. Die erste Öffnung 13 und die zweite Öffnung 14 sind in die elektrische Isolierung 15 eingebracht. Die elektrische Isolierung 15 der Heizfolie 11 erstreckt sich somit seitlich über die Leiterbahn 12 hinaus.Furthermore, the heating film 11 has a first opening 13 and a second opening 14. The conductive track 12 extends in a meandering pattern between the first opening 13 and the second opening 14. The conductive track 12 is embedded in a plastic or silicone material, which serves as electrical insulation 15 for the conductive track 12. The first opening 13 and the second opening 14 are incorporated into the electrical insulation 15. The electrical insulation 15 of the heating film 11 thus extends laterally beyond the conductive track 12.
Die Leiterbahn 12 kann beispielsweise aus Aluminium bestehen und mündet in einer randseitig der Heizfolie 11 angeordneten Schnittstelle 16.The conductor track 12 can, for example, be made of aluminium and terminates in an interface 16 located at the edge of the heating film 11.
Die erste Öffnung 13 ist beispielhaft als ein Teil eines Einlasses 33 und die zweite Öffnung 14 als Teil eines Auslasses 34 ausgebildet (s.
Des Weiteren weist die Heizeinheit 10 mindestens ein Führungselement 21 auf. Die
Das Führungselement 21 weist analog zu der Heizfolie 11 eine erste Öffnung 23 und eine zweite Öffnung 24 auf. Dabei weisen die Öffnungen 23, 24 des Führungselements 21 den Öffnungen 13, 14 der Heizfolie 11 korrespondierende Positionen und Abmessungen auf.The guide element 21 has a first opening 23 and a second opening 24, analogous to the heating film 11. The openings 23 and 24 of the guide element 21 have corresponding positions and dimensions to the openings 13 and 14 of the heating film 11.
Ein Bereich 22 des Führungselements 21, welcher als wellblechartige Platte geformt ist, ist zwischen den Öffnungen 23, 24 angeordnet. Dabei verläuft ein wellenartiges Profil in dem strukturierten Bereich 22 quer zu einem Abstand der Öffnungen 23, 24.A section 22 of the guide element 21, which is shaped as a corrugated sheet, is arranged between the openings 23, 24. A wave-like profile runs in the structured section 22 transversely to a distance between the openings 23, 24.
In der
Zwischen jeder Heizfolie 11 und dem Führungselement 21 sind durch den strukturierten Bereich 22 des Führungselements 21 Strömungskanäle 30 ausgebildet. Die Schnittstellen 16 ragen nebeneinander über das Führungselement 21 hinaus.Between each heating film 11 and the guide element 21, flow channels 30 are formed by the structured area 22 of the guide element 21. The interfaces 16 project side by side beyond the guide element 21.
Die Abdichtung der Strömungskanäle 30 kann beispielhaft durch eine umlaufende Dichtung 31 erfolgen. Die Dichtung 31 ist im dargestellten Ausführungsbeispiel beidseitig auf das Führungselement 21 aufgebracht und ist randseitig vollständig umlaufend ausgeführt.The sealing of the flow channels 30 can be achieved, for example, by a circumferential seal 31. In the illustrated embodiment, the seal 31 is applied to both sides of the guide element 21 and extends completely around the edge.
Ein über die Öffnungen 13, 23 hineingeleitetes Fluid kann somit in die Strömungskanäle 30 gelangen und kann nicht randseitig aus dem Heizelement 10 entweichen. Nach dem Passieren der Strömungskanäle 30 kann das Fluid aus den zweiten Öffnungen 14, 24 aus dem Heizelement 10 hinausfließen.A fluid introduced through openings 13 and 23 can thus enter the flow channels 30 and cannot escape from the edges of the heating element 10. After passing through the flow channels 30, the fluid can flow out of the heating element 10 through the second openings 14 and 24.
Die
In der
Die Anordnung 100 weist mindestens eine Heizeinheit 10 auf. Die Heizeinheit 10 ist im gezeigten Ausführungsbeispiel in einem Gehäuse 110 angeordnet, welches mit dem Kühlmittelkreis verbunden wird.The arrangement 100 has at least one heating unit 10. In the illustrated embodiment, the heating unit 10 is arranged in a housing 110, which is connected to the coolant circuit.
Die Anordnung 100 weist weiterhin eine Elektronikeinheit 120 auf, die zum Kontaktieren der Schnittstellen 16 der Heizfolien 11 dient und weitere elektrische Komponenten zum Ansteuern und Regeln der Heizfolien 11 aufweisen kann. Im dargestellten Ausführungsbeispiel kann die Elektronikeinheit 120 bodenseitig auf das Gehäuse 110 aufgesetzt werden, wobei das Gehäuse 110 durch die Elektronikeinheit 120 fluiddicht abgeschlossen wird.The arrangement 100 further comprises an electronic unit 120, which serves to connect the interfaces 16 of the heating films 11 and may include further electrical components for controlling and regulating the heating films 11. In the illustrated embodiment, the electronic unit 120 can be mounted on the bottom of the housing 110. the housing 110 is sealed fluid-tight by the electronic unit 120.
Die Elektronikeinheit 120 kann Steckverbindungen 121 bzw. elektrische Anschlüsse aufweisen, um eine Ansteuerung der Heizeinheit 10 zu erzielen.The electronic unit 120 can have plug connections 121 or electrical connections to control the heating unit 10.
In das Gehäuse 110 sind ein Einlass 33 und ein Einlass 34 eingebracht, die fluidführend in den ersten Öffnungen 13, 23 und den zweiten Öffnungen 14, 24 der Heizfolien 11 und Führungselemente 21 münden.The housing 110 has an inlet 33 and an inlet 34, which lead fluid into the first openings 13, 23 and the second openings 14, 24 of the heating foils 11 and guide elements 21.
Die
BezugszeichenlisteReference symbol list
- 100100
- Anordnungarrangement
- 110110
- GehäuseHousing
- 120120
- ElektronikeinheitElectronic unit
- 121121
- elektrische Anschlüsseelectrical connections
- 130130
- Bauteilcomponent
- 1010
- Heizeinheitheating unit
- 1111
- HeizfolieHeating film
- 1212
- Leiterbahnconductor track
- 1313
- erste Öffnung der Heizfoliefirst opening of the heating film
- 1414
- zweite Öffnung der Heizfoliesecond opening of the heating film
- 1515
- elektrische Isolierungelectrical insulation
- 1616
- Schnittstelleinterface
- 2121
- FührungselementGuide element
- 2222
- strukturierter Bereich / Oberflächenstruktur des Führungselementsstructured area / surface structure of the guide element
- 2323
- erste Öffnung des Führungselementsfirst opening of the guide element
- 2424
- zweite Öffnung des Führungselementssecond opening of the guide element
- 3030
- StrömungskanalFlow channel
- 3131
- Dichtungseal
- 3333
- Einlassinlet
- 3434
- AuslassOutlet
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
- DE 10 2019 133 039 A1 [0005]DE 10 2019 133 039 A1 [0005]
- EP 3 799 523 A1 [0006]EP 3 799 523 A1 [0006]
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