DE19642442C2

DE19642442C2 - Heating system for motor vehicles

Info

Publication number: DE19642442C2
Application number: DE1996142442
Authority: DE
Inventors: Klaus Dr Beetz; Franz Bohlender; Hans-Peter Dipl Ing Feustel
Original assignee: DBK David and Baader GmbH; Temic Telefunken Microelectronic GmbH
Current assignee: DBK David and Baader GmbH
Priority date: 1996-10-15
Filing date: 1996-10-15
Publication date: 1999-04-15
Anticipated expiration: 2016-10-16
Also published as: DE19642442A1; DE19642442C5

Description

Heizsysteme werden in Kraftfahrzeugen für unterschiedliche Anwendungs zwecke benötigt, bsp. zur Temperierung (Erwärmung) der Raumluft, zur Vorheizung des Kühlwassers bei wassergekühlten Motoren, zum Vorglühen der Zündkerzen bei selbstzündenden Brennkraftmaschinen, zur Erwärmung von Kraftstoff (Diesel) etc.Heating systems are used in motor vehicles for different applications purposes needed, e.g. for temperature control (heating) of the room air, for Preheating the cooling water in water-cooled engines, for preheating the spark plugs in self-igniting internal combustion engines, for heating of fuel (diesel) etc.

Üblicherweise bestehen derartige Heizsysteme aus einer Heizung mit min destens einer Heizstufe, die jeweils mindestens ein (bsp. als Heizwiderstand ausgebildetes) Heizelement zur Erzeugung einer bestimmten Heizleistung aufweisen sowie aus einer Kontrolleinheit zur Überwachung des zeitlichen Ablaufs und zur Vorgabe der Heizleistung; Heizung und Kontrolleinheit sind als getrennte Module (Funktionseinheiten) ausgebildet und an verschiede nen Stellen innerhalb des Kraftfahrzeugs angeordnet.Such heating systems usually consist of a heater with min at least one heating level, each of which has at least one (e.g. as a heating resistor trained) heating element for generating a certain heating power have and from a control unit for monitoring the temporal Process and for specifying the heating output; Heating and control unit are trained as separate modules (functional units) and on different NEN locations within the motor vehicle.

Aus der DE 43 45 056 A1 ist ein derartiges als Fahrzeugheizgerät mit Steuer gerät ausgebildetes Heizsystem bekannt, bei dem die Heizleistung durch Verbrennung von Brennstoff in einer Brennkammer erzeugt wird. Die Tem peratur des sich im Wärmekreislauf befindlichen Wassers wird mittels eines Temperaturfühlers erfaßt und durch das Steuergerät ausgewertet, indem mittels einer Zwei-Punkt-Steuerung die Heizung beim Erreichen einer obe ren Temperaturschwelle ausgeschaltet und beim Erreichen einer unteren Temperaturschwelle wieder eingeschaltet wird. Nachteilig hierbei ist, daß zum einen eine Vielzahl von Verbindungsleitungen zwischen Heizung und Steuergerät (Kontrolleinheit) erforderlich ist (verbunden mit Platzbedarf, Kosten, EMV-Problematik) und daß zum andern die im Steuergerät (in der Kontrolleinheit) entstehende Verlustleistung extra abgeführt werden muß.DE 43 45 056 A1 describes such a vehicle heater with control device-known heating system in which the heating power through Combustion of fuel is generated in a combustion chamber. The tem temperature of the water in the heat cycle is measured using a Temperature sensor detected and evaluated by the control unit by by means of a two-point control the heating when reaching an above ren temperature threshold switched off and when a lower Temperature threshold is switched on again. The disadvantage here is that on the one hand a large number of connecting lines between heating and Control unit (control unit) is required (connected with space requirement, Costs, EMC problems) and that, on the other hand, those in the control unit (in the Control unit) resulting power loss must be removed separately.

In der DE 34 47 182 C2 wird eine Heizung für den Fahrgastraum in Kraftfahr zeugen beschrieben, bei der ein als Zusatzheizgerät ausgebildeter elektri scher Heizkörper mittels einer Zwei-Punkt-Steuerung gesteuert wird - d. h. der Heizkörper wird bei einer vorbestimmten Endtemperatur ausgeschaltet und beim Unterschreiten einer bestimmten Grenztemperatur eingeschaltet. DE 34 47 182 C2 describes a heater for the passenger compartment in motor vehicles testify described, in which a trained as an additional heater electri is controlled by means of a two-point control - d. H. the radiator is switched off at a predetermined end temperature and switched on when the temperature falls below a certain limit.

Der elektrische Heizkörper ist hierbei als Durchlauferhitzer mit Leitern aus elementarem, hochreinem, dotiertem Silizium ausgebildet.The electric radiator is a continuous flow heater with conductors elemental, high-purity, doped silicon.

Aus der EP 0 567 402 A1 ist eine Heizungs-Lüftungsanordnung für Kraftfahr zeuge bekannt, die eine bsp. mittels PTC-Widerständen realisierte elektri sche Heizung für die Raumluft des Kraftfahrzeugs aufweist.EP 0 567 402 A1 describes a heating and ventilation arrangement for motor vehicles known witness that an ex. realized by means of PTC resistors cal heating for the ambient air of the motor vehicle.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Heizsystem für Kraftfahrzeu ge anzugeben, das einen einfachen kompakten Aufbau besitzt und vorteil hafte Eigenschaften insbesondere hinsichtlich Störungsfreiheit und Funkti onsweise aufweist.The invention has for its object a heating system for motor vehicles ge indicate that has a simple compact structure and advantage Adherent properties in particular with regard to freedom from interference and functionality on occasion.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Patentan spruches 1 gelöst.This object is achieved by the features of the patent Proverb 1 solved.

Vorteilhafte Weiterbildungen des Heizsystems sind Bestandteil der weiteren Patentansprüche.Advantageous further developments of the heating system are part of the others Claims.

Beim vorgestellten Heizsystem ist die mindestens eine Heizstufe aufweisen de Heizung als Regelstrecke eines Regelkreises ausgebildet, die zusammen mit der Regeleinrichtung des Regelkreises in ein gemeinsames Gehäuse in tegriert wird. Bei diesem Regelkreis soll die Heizleistung der Heizung (d. h. der Heizstufe/n) als Regelgröße geregelt werden; jedoch wird anstelle der eigentlichen Regelgröße Heizleistung oftmals vorzugsweise eine die Heizlei stung bestimmende Größe als tatsächliche Regelgröße herangezogen, d. h. es wird entweder der Strom durch die Heizstufe/n bzw. die Heizelemente (der Heizstrom) oder die Spannung an der/n Heizstufen bzw. den Heizele menten (die Heizspannung) geregelt. Bei diesem (beispielsweise spannungs gesteuerten) Regelkreis wird der Sollwert der die Heizleistung bestimmen den Größe (beispielsweise die Heizspannung) vorgegeben, dieser Sollwert mit dem Istwert der die Heizleistung bestimmenden Größe (beispielsweise die Heizspannung) verglichen, und Abweichungen zwischen Sollwert und Istwert (die Regelabweichung bzw. Regeldifferenz) selbsttätig durch Rück kopplung innerhalb des Regelkreises minimiert.The heating system presented has at least one heating level de Heating designed as a controlled system of a control loop, which together with the control device of the control circuit in a common housing in is tegrated. With this control loop, the heating output of the heating (i.e. the heating level (s) are regulated as a controlled variable; however, instead of the Actual control variable heating power is often preferably a heating element performance determining quantity is used as the actual controlled variable, d. H. either the current through the heating stage (s) or the heating elements (the heating current) or the voltage at the heating level or the heating element ment (the heating voltage) regulated. With this (for example tension controlled) control loop will determine the setpoint of the heating output the size (for example the heating voltage), this setpoint with the actual value of the quantity determining the heating output (for example the heating voltage), and deviations between the setpoint and Actual value (the control deviation or control difference) automatically by return coupling within the control loop is minimized.

Als Regeleinrichtung wird mindestens ein Linearregler eingesetzt; derartige Linearregler (stetige Regler) besitzen in ihrem Regelverlauf keine Unstetig keiten (im Gegensatz zu einem geschalteten Regler). Beim Einsatz mehrerer Linearregler werden diese derart kaskadiert parallelgeschaltet, daß immer nur jeweils einer der Linearregler im Linearbetrieb betrieben wird und so mit das Regelverhalten bestimmt.At least one linear controller is used as the control device; such Linear controllers (continuous controllers) have no discontinuities in their control process speed (in contrast to a switched controller). When using several Linear controllers are cascaded in parallel so that always only one of the linear controllers is operated in linear mode and so with the control behavior determined.

Der Sollwert der Regelgröße Heizleistung bzw. der die Heizleistung bestim menden Größe kann entweder mittels einer Führungsgröße variiert werden, die bsp. mittels eines dem Regelkreis zugeführten externen Eingangssignals generiert wird oder aber mittels eines (bsp. im Regelkreis erzeugten) direk ten Steuersignals für die Heizleistung bzw. für die die Heizleistung bestim mende Größe.The setpoint of the heating output control variable or the heating output size can either be varied using a reference variable, the ex. by means of an external input signal fed to the control loop is generated or by means of a direct (e.g. generated in the control loop) control signal for the heating power or for which the heating power is determined size.

Die die Regelgröße Heizleistung bzw. die die Heizleistung bestimmende Grö ße erzeugenden Heizelemente der Heizstufe/n der Heizung (Regelstrecke) sind als Heizwiderstände ausgebildet.The control variable heating power or the size determining the heating power ß generating heating elements of the heating level (s) of the heating (controlled system) are designed as heating resistors.

Vorzugsweise sind die Halbleiterbauelemente der Regeleinrichtung, insbe sondere deren Leistungstransistoren, zur Reduzierung des thermischen Wi derstands auf einem gemeinsamen Trägerkörper mit hoher Wärmeleitfä higkeit (bsp. auf einer Kupferplatte) aufgebracht.The semiconductor components of the control device are preferably, in particular especially their power transistors, to reduce the thermal Wi derstands on a common carrier body with high thermal conductivity ability (e.g. on a copper plate).

Das Heizsystem kann zur Beheizung von an einen Kreislauf gebundenen Me dien, d. h. der in einem Wärmekreislauf und/oder in einem Kühlkreislauf des Kraftfahrzeugs befindlichen Medien (bsp. Wasser, Luft, Öl etc.) verwendet werden (bsp. für die Kühlwasserbeheizung des Kraftfahrzeugs); alternativ auch zur Beheizung von nicht an einen Kreislauf gebundenen Medien (bsp. für die Innenraumbeheizung des Kraftfahrzeugs).The heating system can be used to heat Me serve, d. H. the in a heat cycle and / or in a cooling cycle of the Media located in the motor vehicle (e.g. water, air, oil, etc.) are used be (e.g. for cooling water heating of the motor vehicle); alternatively also for heating media not bound to a circuit (e.g. for the interior heating of the motor vehicle).

Das vorgestellte Heizsystem vereinigt mehrere Vorteile in sich:The heating system presented combines several advantages:

Durch die Integration des Regelkreises aus Regeleinrichtung (Linearregler) und Regelstrecke (Heizung aus Heizstufe/n mit Heizelementen) in einem Ge häuse
By integrating the control loop consisting of control device (linear controller) and control system (heating from heating stage / s with heating elements) in one housing

- the heating system can be implemented as a compact, functional unit,
- there is no coordination between the heating and a control unit conducive,
- There is little effort for external connections, the Heizele The heating level / s no longer have to be specified by the user be closed
- - The power loss (of the semiconductor components) of the control device used for heating, which also makes a linear Relationship between the heating current and the heating power.

Durch die Realisierung der Regeleinrichtung mittels eines Linearreglers oder mittels mehrerer (parallelgeschalteter) Linearregler, von denen jeweils nur einer im Linearbetrieb betrieben wird
By implementing the control device by means of a linear regulator or by means of several (parallel connected) linear regulators, of which only one is operated in linear operation

- Switching operations are avoided and consequently also by Switching-related malfunctions in the control (occurrence of tot areas, overlaps, hysteresis, undefined states etc.),
- EMC interference is largely avoided, so that no costs intensive components needed to eliminate the EMC problem become.

Durch den Aufbau der Halbleiterbauelemente der Regeleinrichtung auf ei nem gemeinsamen Trägerkörper mit hoher Wärmeleitfähigkeit ist eine Re duzierung des thermischen Widerstands der Halbleiterbauelemente der Re geleinrichtung (beispielsweise der Linearregler) und damit der Temperatur belastung der Halbleiterbauelemente der Regeleinrichtung gegeben.The structure of the semiconductor components of the control device on egg nem common carrier body with high thermal conductivity is a Re reduction of the thermal resistance of the semiconductor components of the Re gel device (for example the linear controller) and thus the temperature given the load on the semiconductor components of the control device.

Im folgenden ist das erfindungsgemäße Heizsystem für das Ausführungsbei spiel der Kühlwasserbeheizung eines Kraftfahrzeugs im Zusammenhang mit der Zeichnung (Fig. 1 bis 5) beschrieben. Es zeigen:The heating system according to the invention for the exemplary embodiment of the cooling water heating of a motor vehicle is described in connection with the drawing ( FIGS. 1 to 5). Show it:

Fig. 1 ein Prinzipschaltbild des Regelkreises, Fig. 1 is a schematic diagram of the control circuit,

Fig. 2 ein Ausführungsbeispiel des Regelkreises, Fig. 2 shows an embodiment of the control circuit,

Fig. 3 eine perspektivische Ansicht des Heizsystems, Fig. 3 is a perspective view of the heating system,

Fig. 4 eine Schnittzeichnung des in einen Kühlkreislauf (bsp. den Kühlwasserkreislauf) des Kraftfahrzeugs integrierten Heizsy stems, und Fig. 4 is a sectional drawing of the heating system integrated in a cooling circuit (for example the cooling water circuit) of the motor vehicle, and

Fig. 5 eine Anordnung der Halbleiterbauelemente der Regeleinrich tung. Fig. 5 shows an arrangement of the semiconductor devices of the Regeleinrich device.

Die Heizleistung der Heizelemente des Heizsystems soll für die Kühlwasser beheizung (Vorheizung des Kühlwassers) sowohl dynamisch aus auch statisch mit minimalen Fehler eingestellt bzw. vorgegeben werden.The heating power of the heating elements of the heating system is intended for the cooling water heating (preheating of the cooling water) both dynamically and statically can be set or specified with minimal errors.

Gemäß Fig. 1 wird hierzu innerhalb des spannungsgesteuerten Regelkrei ses RK aus Regeleinrichtung 1, Regelstrecke 2 (Heizung aus mindestens einer Heizstufe mit jeweils mindestens einem Heizelement) und Sollwerteinsteller 31 die Heizleistung als Regelgröße RG mittels der Stellgröße SG Spannungs abfall an der Heizung 2 (Heizspannung) geregelt. Hierzu wird über den bei spielsweise mittels des Steuersignals SS aktivierbaren/deaktivierbaren Soll werteinsteller 31 (bsp. mittels eines externen Steuersignals GS) eine Füh rungsgröße FG erzeugt und diese als Sollwertvorgabe der Regelgröße RG dem Vergleicher 32 zugeführt; vom Vergleicher 32 wird diese Sollwertvor gabe der Regelgröße RG mit dem (rückgeführten) Istwert der Regelgröße RG verglichen und anhand dieses Vergleichs die Regeldifferenz RD bzw. die Re gelabweichung gebildet. Diese Regeldifferenz RD bzw. Regelabweichung wird der Regeleinrichtung 1 (bsp. mindestens ein Linearregler) zugeführt wird der Regeleinrichtung 1 (bsp. mindestens ein Linearregler) zugeführt und von dieser die Stellgröße SG Heizspannung generiert. Mittels der Stell größe SG wird die Regelstrecke 2 (Heizung) beaufschlagt und hierdurch von der Heizung 2 (den Heizstufen bzw. den Heizelementen der Heizstufen) eine bestimmte Heizleistung als (Istwert der) Regelgröße RG erzeugt. Die Heizlei stung als Regelgröße RG wird zum einem am Ausgang des Regelkreises RK als Ausgangssignal AS ausgegeben (dem Kühlwasserkreislauf des Kraftfahrzeugs zugeführt) und hierdurch eine Heizung des Kühlwassers vorgenommen und zum andern in der Rückkopplungsschleife des Regelkreises RK dem Verglei cher 32 als Istwert zugeführt.According to Fig. 1 this ses inside the voltage controlled Regelkrei RK from control device 1, control system 2 (heating of at least one heating stage having at least a heating element) and set point adjuster 31, the heating power as a control variable RG by means of the manipulated variable SG voltage drop across the heater 2 (heating voltage ) regulated. For this purpose, a guide variable FG is generated via the setpoint adjuster 31, which can be activated / deactivated in example by means of the control signal SS (for example, by means of an external control signal GS), and fed to comparator 32 as a setpoint specification of the controlled variable RG; The comparator 32 compares this setpoint specification of the controlled variable RG with the (returned) actual value of the controlled variable RG and uses this comparison to form the control difference RD or the control deviation. This control difference RD or control deviation of the control device 1 (eg. At least one linear regulator) is supplied to the control device (eg. At least one linear regulator) fed 1 and from the manipulated variable SG generates filament voltage. By means of the actuating variable SG, the controlled system 2 (heating) is acted upon and thereby a certain heating power is generated by the heating 2 (the heating stages or the heating elements of the heating stages) as (actual value of the) controlled variable RG. The Heizlei stung as a control variable RG is output on the one hand at the output of the control circuit RK as the output signal AS (supplied to the cooling water circuit of the motor vehicle) and thereby heating the cooling water and on the other hand in the feedback loop of the control circuit RK the comparator 32 is supplied as the actual value.

Anstelle der eigentlichen Regelgröße RG Heizleistung wird aus Gründen der Einfachheit als Regelgröße RG eine der beiden die Heizleistung bestimmen de Größe verwendet, d. h. entweder der Strom durch die Heizung 2 bzw. die Heizstufen (Heizstrom) oder der Spannungsabfall an der Heizung 2 bzw. den Heizstufen (Heizspannung); wird beispielsweise die Heizspannung als Regel größe RG verwendet, so ist in diesem Falle die Regelgröße RG mit der Stell größe SG identisch.Instead of the actual controlled variable RG heating power, one of the two parameters determining the heating power is used as the controlled variable RG for reasons of simplicity, i.e. either the current through the heater 2 or the heating stages (heating current) or the voltage drop across the heating 2 or the heating stages (Heating voltage); For example, if the heating voltage is used as the control variable RG, the control variable RG is identical to the control variable SG in this case.

Gemäß Fig. 2 ist die Heizung 2 mittels dreier parallelgeschalteter, jeweils ein Heizelement aufweisenden Heizstufen 21, 22, 23 realisiert; die Heizele mente der Heizstufen 21, 22, 23 sind bsp. als Heizwiderstände ausgebildet und zwischen Versorgungsspannung V_S (bsp. + 12 V) und Bezugspotential GND geschaltet. Die Regeleinrichtung 1 ist mittels dreier parallelgeschalteter Linearregler 11, 12, 13 realisiert, wobei jede Heizstufe 21, 22, 23 bzw. jedes Heizelement mit dem Ausgang eines Linearreglers 11, 12, 13 verbunden ist und so mit einer bestimmten Stellgröße SG (SG1, SG2, SG3) als Spannungs abfall an der Heizstufe 21, 22, 23 bzw. dem Heizelement (Heizspannung) be aufschlagt wird. Die Heizleistung bzw. die Heizspannung als rückgeführte Re gelgröße RG (RG1, RG2, RG3) wird dem Vergleicher 32 aus drei Vergleichsele menten 321, 322, 323 zugeführt, wobei jedem Linearregler 11, 12, 13 ein Ver gleichselement 321, 322, 323 zugeordnet ist; die Vergleichselemente 321, 322, 323 sind so ausgebildet, daß jeder Linearregler 11, 12, 13 mit einer be stimmten Regeldifferenz RD1, RD2, RD3 derart beaufschlagt wird, daß jeder Linearregler 11, 12, 13 einen anderen Regelbereich aufweist (es wird nur je weils einer der Linearregler 11, 12, 13 im Linearbetrieb betrieben) und hier durch eine kontinuierliche Regelung der Heizleistung ohne Totbereiche, Überlappungen oder Unstetigkeiten (Hysterese, Sprungstellen) im Regelver lauf erfolgt. Die die Sollwertvorgabe bestimmende Führungsgröße FG wird mittels des Sollwerteinstellers 31 bsp. in Abhängigkeit des Auslastungsgrads des Generators des Kraftfahrzeugs generiert; bsp. wird die Führungsgröße FG und damit die Sollwertvorgabe für die Heizleistung in Abhängigkeit der vom Generator noch zur Verfügung stellbaren Ausgangsleistung mittels ei nes extern zugeführten Generatorsignals GS variiert - bsp. wird die Heizlei stung so geregelt, daß der Generator kurz vor seinem Leistungsmaximum betrieben wird (bsp. bei 95% der maximalen Leistung). Mittels eines dem Sollwerteinsteller 31 zugeführten Steuersignals SS wird der Regelkreis RK freigegeben oder gesperrt (die Regelung aktiviert oder deaktiviert). Da die als Heizelemente verwendeten Heizwiderstände der Heizstufen 21, 22, 23 gegen Bezugspotential GND (Masse) geschaltet sind und die über diesen Heizwiderständen abfallende Spannung (die Heizspannung) als Stellgröße verwendet wird, sind keine Strommeßwiderstände erforderlich; weiterhin ist die Regelung auch unempfindlich gegenüber Toleranzen der Wider standswerte, der Regelkreis RK kann somit ohne Abgleich auch mit hochoh migen Heizwiderständen der Heizstufen 21, 22, 23 und mit unterschiedli chen Widerstandswerten der Heizwiderstände der Heizstufen 21, 22, 23 rea lisiert werden.According to FIG. 2, the heater 2 is implemented by means of three heating stages 21 , 22 , 23 connected in parallel and each having a heating element; the Heizele elements of the heating stages 21 , 22 , 23 are ex. designed as heating resistors and connected between supply voltage V _S (e.g. + 12 V) and reference potential GND. The control device 1 is implemented by means of three parallel-connected linear controllers 11 , 12 , 13 , each heating stage 21 , 22 , 23 or each heating element being connected to the output of a linear controller 11 , 12 , 13 and thus with a specific manipulated variable SG (SG1, SG2 , SG3) as voltage drop at heating stage 21 , 22 , 23 or the heating element (heating voltage) be opened. The heating output or the heating voltage as recirculated Re gel size RG (RG1, RG2, RG3) is supplied to the comparator 32 from three Vergleichsele elements 321, 322, supplied 323, each linear regulators 11, 12, 13, a Ver equal to element 321, 322, assigned to 323 is; the comparison elements 321 , 322 , 323 are designed such that each linear controller 11 , 12 , 13 is acted upon with a certain control difference RD1, RD2, RD3 such that each linear controller 11 , 12 , 13 has a different control range (it is only ever because one of the linear regulators 11 , 12 , 13 is operated in linear mode) and here by continuous control of the heating power without dead areas, overlaps or discontinuities (hysteresis, jump points) in the course of the control. The reference variable FG which determines the setpoint value is set by means of the setpoint adjuster 31, for example. generated depending on the degree of utilization of the generator of the motor vehicle; E.g. the reference variable FG and thus the setpoint value for the heating power is varied depending on the output power still available from the generator by means of an externally supplied generator signal GS - for example. the Heizlei stung is regulated so that the generator is operated shortly before its maximum power (e.g. at 95% of the maximum power). The control circuit RK is enabled or disabled (the control is activated or deactivated) by means of a control signal SS supplied to the setpoint adjuster 31 . Since the heating resistors of heating stages 21 , 22 , 23 used as heating elements are connected to reference potential GND (ground) and the voltage dropping across these heating resistors (the heating voltage) is used as a manipulated variable, no current measuring resistors are required; Furthermore, the control is also insensitive to tolerances of the resistance values, the control circuit RK can thus be implemented without adjustment even with high-resistance heating resistors of the heating stages 21 , 22 , 23 and with different resistance values of the heating resistors of the heating stages 21 , 22 , 23 .

Gemäß Fig. 3 mit einer perspektivischen Darstellung des Heizsystems ist der Regelkreis RK aus (der nicht sichtbaren) Regeleinrichtung 1 und der Hei zung 2 (Heizstufen 21, 22, 23) in einem Gehäuse 4 integriert. Die Rippen 53 dienen zur Vergrößerung der Oberfläche an der Stelle, wo die Verlustlei stung der Leistungs-Halbleiterbauelemente der Regeleinrichtung 1 entsteht und damit zur Erhöhung der Heizwirkung. Der Anschluß des Regelkreises RK für das Bezugspotential GND (der Masseanschluß) kann über das Gehäuse 4 geführt werden, so daß außer den Signalleitungen nur der Anschluß für die Versorgungsspannung V_S vorgesehen werden muß.According to Fig. 3 a perspective view of the heating system, the control loop RK is off (not visible) controller 1 and the Zung Hei 2 (heating stages 21, 22, 23) integrated in a housing 4. The ribs 53 serve to enlarge the surface at the point where the power loss of the power semiconductor components of the control device 1 is created and thus to increase the heating effect. The connection of the control circuit RK for the reference potential GND (the ground connection) can be made via the housing 4 , so that in addition to the signal lines, only the connection for the supply voltage V _{S has} to be provided.

Gemäß Fig. 4 ist das Gehäuse 4 des Heizsystems zur definierten Vorheizung des (Kühl)Mediums 52 des Kühlkreislaufs 5 eines (bsp. wassergekühlten) Kraft fahrzeugs derart in der Aufnahmevorrichtung 51 des Kühlkreislaufs 5 ange ordnet, daß die Heizung 2 mit den Heizstufen 21, 22, 23 bzw. Heizelementen ins Kühlmedium 52 (bsp. Wasser) eintaucht und somit vom Kühlmedium 52 umströmt wird. Das Gehäuse 4 weist ein Anschlußteil 45 für Signalleitungen auf, mittels dem dem Heizsystem externe Signale zugeführt werden können (bsp. das Steuersignal SS oder das Generatorsignal GS) oder vom Heizsystem Ausgangssignale zur Verfügung gestellt werden. Die Halbleiterbauelemente der Regeleinrichtung 1 (bsp. der Linearregler 11, 12, 13), insbesondere die Leistungs-Halbleiterbauelemente (bsp. Leistungstransistoren) sind auf einem gemeinsamen gut wärmeleitenden Trägerkörper 42 (bsp. eine Kupferplatte) aufgebracht, der oberhalb der Rippen 53 angeordnet ist; die Verbindung zwischen (den Halbleiterbauelementen) der Regeleinrichtung 1 und (den Heizelementen 21, 22, 23) der Heizstufe 2 erfolgt mittels mindestens einer Kontaktverbindung 24.According to FIG. 4, the housing 4 is the heating system to the defined preheating of the (cooling) medium 52 of the cooling circuit 5 of a (eg. Water-cooled) motor vehicle in such a manner is in the receiving device 51 of the cooling circuit 5 assigns that the heater 2 with the heating stages 21, 22 , 23 or heating elements are immersed in the cooling medium 52 (for example water) and thus the cooling medium 52 flows around them. The housing 4 has a connection part 45 for signal lines, by means of which external signals can be supplied to the heating system (for example the control signal SS or the generator signal GS) or output signals are provided by the heating system. The semiconductor components of the control device 1 (for example the linear regulators 11 , 12 , 13 ), in particular the power semiconductor components (for example power transistors) are applied to a common, highly heat-conductive carrier body 42 (for example a copper plate) which is arranged above the ribs 53 ; the connection between (the semiconductor components) of the control device 1 and (the heating elements 21 , 22 , 23 ) of the heating stage 2 takes place by means of at least one contact connection 24 .

Da die Heizelemente der Heizstufen 21, 22, 23 (die Heizwiderstände) gegen Bezugspotential GND (Masse) geschaltet sind und die Gehäuse der Leistungs- Halbleiterbauelemente (bsp. der Leistungstransistoren) der Regeleinrichtung 1 somit alle auf gleichem Potential (Versorgungsspannung V_S) liegen, können die Halbleiterbauelemente der Regeleinrichtung 1 auf einen gemeinsamen Trägerkörper 42 aufgebracht werden. Gemäß Fig. 5 ist dieser gemeinsame Trägerkörper 42 auf dem Gehäuse 4 (oberhalb der Rippen 53) angeordnet; zwischen Trägerkörper 42 und Gehäuse 4 ist eine Isolationsschicht 43 zur elektrischen Isolation von Trägerkörper 42 und Gehäuse 4 vorgesehen. Da immer nur jeweils einer der Linearregler 11, 12, 13 im Linearbetrieb betrie ben wird (und daher nur bei diesem Linearregler eine große Verlustleistung entsteht), die jeweils anderen Linearregler 11, 12, 13 dagegen entweder de aktiviert sind (keine Verlustleistung) oder im Sättigungsbetrieb betrieben werden (verbunden mit einer geringen Verlustleistung), wird durch den ge meinsamen Trägerkörper 42 der wirksame thermische Widerstand für den jeweiligen Linearregler 11, 12, 13 im Linearbetrieb entsprechend der Anzahl der vorgesehenen Linearregler 11, 12, 13 der Regeleinrichtung 1 und damit die Temperaturbelastung der Halbleiterbauelemente (insbesondere der Lei stungstransistoren) der Regeleinrichtung 1 reduziert.Since the heating elements of the heating stages 21 , 22 , 23 (the heating resistors) are connected to the reference potential GND (ground) and the housings of the power semiconductor components (for example the power transistors) of the control device 1 are all at the same potential (supply voltage V _S ), The semiconductor components of the control device 1 can be applied to a common carrier body 42 . Referring to FIG. 5 of this common carrier body 42 is disposed on the casing 4 (above the ribs 53); between support body 42 and housing 4, an insulation layer 43 for electrical insulation of the support body 42 and the housing 4 is provided. Since only one of the linear regulators 11 , 12 , 13 is operated in linear operation (and therefore only a large power loss arises with this linear regulator), the other linear regulators 11 , 12 , 13 are either de-activated (no power loss) or in be operated saturation mode (associated with a low power loss) is determined by the ge common support body 42, the effective thermal resistance for the respective linear controllers 11, 12, 13 in linear operation corresponding to the number of the intended linear regulators 11, 12, 13 of the control device 1, and thus the Temperature stress on the semiconductor components (in particular the power transistors) of the control device 1 is reduced.

Das Heizsystem ist jedoch nicht auf das beschriebene Ausführungsbeispiel beschränkt; bsp. können die Heizelemente der Heizstufe auch mittels PTC- Elementen realisiert werden. Anstelle einer Kühlwasserbeheizung kann das Heizsystem auch für andere Anwendungsfälle im Kraftfahrzeug (entweder kreislaufgebunden oder nicht-kreislaufgebunden) eingesetzt werden, bsp. kreislaufgebunden oder nicht-kreislaufgebunden) eingesetzt werden, bsp. für die Erwärmung der Luft (Innenraumbeheizung) oder zur Vorheizung von (Diesel-) Kraftstoff.However, the heating system is not based on the described embodiment limited; E.g. the heating elements of the heating level can also be Elements can be realized. Instead of cooling water heating, this can be done Heating system for other applications in motor vehicles (either circulatory or non-circulatory) are used, e.g. circulatory or non-circulatory) are used, e.g. for heating the air (interior heating) or for preheating (Diesel) fuel.

Claims

1. Heating system for motor vehicles, wherein

1. the heating system forms a control circuit (RK) from a heater ( 2 ) as a control system and a control device ( 1 ),
2. the heater ( 2 ) consists of at least one heating stage ( 21 , 22 , 23 ), each having at least one heating resistor, the heating power of which is via the heating current through the at least one heating stage ( 21 , 22 , 23 ) or via the heating voltage the at least one heating stage ( 21 , 22 , 23 ) is regulated,
3. the control device ( 1 ) has at least one linear controller ( 11 , 12 , 13 ),
4. the heater ( 2 ) with the control device ( 1 ) is integrated in a housing ( 4 ) in such a way that the power loss of the control device ( 1 ) is also used for heating.

2. Heating system according to claim 1, characterized in that the control device ( 1 ) has at least two parallel linear controllers ( 11 , 12 , 13 ).

3. Heating system according to claim 1 or 2, characterized in that the semiconductor components of the control device ( 1 ) are arranged on a common, good heat-conducting support body ( 42 ).

4. Heating system according to claim 3, characterized in that the carrier body ( 42 ) is designed as a copper plate.

5. Heating system according to one of claims 1 to 4 for use for heating one in a heat circuit and / or cooling circuit of the motor vehicle Medium.

6. Heating system according to claim 5 for use for cooling water heating Motor vehicle.

7. Heating system according to one of claims 1 to 6 for use for the Air heating of the interior of the motor vehicle.