WO2024089239A1 - Heating assembly and heating device for a vehicle - Google Patents
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Definitions
- the invention relates to a heating arrangement and a heater, preferably a high-voltage heater, for a vehicle, in particular an electric or hybrid vehicle.
- Heaters are used in vehicles to heat the interior or components. Special requirements are placed on electric heaters for use in electric or hybrid vehicles, which generate less waste heat than a conventional vehicle with a combustion engine. Air or water are mainly used as heat transfer media.
- DE 102 16 010 A1 shows an electric heating device with a control device for controlling heating elements of a heating block.
- An electrical contact between contact points on the control device and contact points on the heating block is established via a fixed connection, in particular by means of screws or rivets, in order to prevent the contact from coming loose due to vibrations.
- WO 2013/171079 A1 describes an electric vehicle heater, in particular for vehicles with hybrid drive or with electric drive, with a carrier body that has a ceramic substrate and is thermally coupled to a heat exchanger.
- the carrier body is divided into two adjacent heating zones with at least one heating element.
- a control unit is provided for controlling the heating elements independently of one another and is arranged in an area of the carrier body positioned outside the heating zones. The two heating zones and a control zone follow one another in the longitudinal extension of the ceramic substrate.
- DE 10 2019 214 566 A1 relates to an electrical heating arrangement with heating elements arranged on at least two opposite sides of a coolant housing and a curved three-part circuit board.
- the coolant housing is arranged between opposite edge part circuit boards and the power supply terminals of the heating elements and the terminals of the edge sub-circuit boards are in electrical contact.
- a logic circuit is arranged on the middle sub-circuit board.
- WO 2019/169501 A1 relates to a heat exchanger with an electrical heating element comprising an electrically insulating dielectric base layer and an electrical heating resistance layer on the base layer.
- a conductive layer is positioned in direct contact with the heating resistance layer and under the longitudinal edges of the heating resistance layer between the heating resistance layer and the dielectric base layer.
- the conductive layer represents a connection to an electrical power source.
- high-voltage heaters are known for electrically heating a water circuit via a heat exchanger.
- Heating elements based on layer heating technology convert direct or alternating electrical current into heat with high efficiency.
- the heating elements and their electrical contact points are arranged on the same side of the heat exchanger.
- These heaters often have control units whose housings enclose both sides of the heat exchanger on the outside.
- One disadvantage is a lack of flexibility in the housing design.
- the present invention has the task of providing a heating device for a vehicle, in particular an electric or hybrid vehicle, which enables a structurally simple contacting of a heating element and the greatest possible flexibility in the housing design.
- the production should be as cost-effective as possible.
- a heating arrangement for a vehicle in particular an electric or hybrid vehicle, comprising a heat exchanger which has a carrier body for a, in particular flat, electric heating element, wherein the, in particular plate-shaped, carrier body has a heating side and opposite a heat transfer side, at least one electrical heating element, preferably a layer heating element, which is mounted on the heating side of the carrier body, a control unit for the at least one heating element, and at least one electrical contact line connected to the control unit for supplying power to the heating element, wherein the carrier body has at least one through-opening from the heat transfer side to the heating side, through which the contact line extends.
- the heating arrangement according to the invention allows the electrical contacting of a heating element by the control unit to be arranged on the heat transfer side, i.e. on the (other) side opposite the heating side with the heating element.
- the electrical contacting of the heating element by the control unit is moved to the side facing away from the heating element. This spatially separates the control unit from the heating element. This results in a high degree of flexibility for the design of the control unit housing.
- the contacting points are thus more easily accessible for the control unit, in particular for the connection areas of the control unit housing (control housing) and the connection to a control board.
- a control housing and a housing of the heat exchanger can thus be designed more freely and preferably more cost-effectively depending on the given spatial requirements, for example due to the installation space of other vehicle components.
- the control housing and/or the heat exchanger housing can be designed as self-contained unit(s) in the sense of a modular design.
- the interface between the control unit and the heat exchanger is significantly simplified in design.
- the control housing is also referred to as the first module housing and the heat exchanger housing together with a housing cover for covering the heating elements and the associated power switching parts is also referred to as the second module housing.
- the carrier body is in particular part of a heat exchanger housing.
- the through-opening can (only) penetrate the carrier body or (also) other parts of the heat exchanger, in particular the (entire) heat exchanger housing from one side to the other.
- the through-opening is preferably completely closed (bordered) on the side, but can be partially open on the side. In this respect, the through-opening can be understood as a recess in an edge region of the carrier body.
- a heat transfer medium preferably a liquid (coolant) such as water, flows through the heat exchanger.
- the (plate-shaped) carrier body extends in particular (flat) along a main extension plane, is preferably designed as a (flat) carrier plate, and preferably has a rectangular basic shape.
- the carrier body has in particular a flat heating surface on the heating side, in particular in a heat transfer section, but preferably also in a connection section. On the heat transfer side, in particular in the heat transfer section, the carrier body is not necessarily flat, but can, for example, form one or more flow channels, or sections thereof.
- the carrier body (carrier plate) is preferably made of aluminum.
- a heating element preferably has at least one heating conductor.
- the heating element is in particular firmly connected to the carrier body.
- the (thin) heating element is preferably designed as a layer heating element, for example with a layer thickness of less than 1 mm, and is preferably connected (directly) to the heating surface of the carrier body, in particular glued on.
- a layer of adhesive, in particular electrically insulating can be applied to the carrier body in some areas in order to connect the heating element (directly) to the carrier body.
- the heating element can preferably comprise a carrier layer, in particular electrically insulating, more preferably made of ceramic material, to which the heating conductor is applied.
- the carrier layer can be a ceramic substrate plate, for example made of Al2O3.
- the heating conductor can be applied to the carrier layer (ceramic substrate plate) using a screen printing process.
- the heating conductor can be designed, for example, as a metallization made of a resistance alloy, which represents the corresponding heating resistance.
- An iron-nickel alloy or a nickel-chromium alloy can be considered, among others.
- An insulation interruption ensures the structuring of long conductor tracks from the layer that is otherwise applied flatly and later fired and can, for example, be created during application using a screen printing process. This embodiment of a heating element is preferred according to aspects of the invention.
- the carrier layer is preferably connected to the carrier body, more preferably glued.
- the carrier body in particular has a connection area for (direct or indirect) fastening of the heating element, in which an adhesive layer and/or a carrier layer of the heating element, preferably made of ceramic material, is preferably arranged.
- the connection area preferably corresponds (approximately) to the heat transfer section of the carrier body.
- a flat heating element has a large contact area for heat transfer and can efficiently convert electrical current into heat.
- the heating element or the heating conductor layer can be implemented in various ways and the invention is not limited to specific embodiments thereof.
- the heating element can also consist of thermally sprayed layers, for example.
- atmospheric plasma spraying can be used, for example, as a coating process.
- the layer structure starting from the flat plate (carrier body), initially consists of an optional primer, then an insulating ceramic, the actual heating conductor layer and, if necessary, a cover layer or seal.
- the heating conductor layer can be structured by laser or by masking.
- the material of the heating conductor can be one with linear or PTC resistance behavior.
- Polymer-based heating elements with PTC behavior are also an option. These can be heating elements made of plastic films.
- the heating elements usually consist of an extruded or laminated polymer matrix in which a heating conductor and a plus and minus electrode are embedded.
- the heating elements can also be ceramic heating elements with PTC behavior (PTC thermistor).
- the heat exchanger itself can be made of steel or aluminum, for example, preferably as an aluminum sheet heat exchanger.
- the control unit which is preferably designed to control several heating elements, comprises a control housing, in particular for accommodating a control board forming a control device, which is arranged on the heat transfer side of the carrier body.
- the control housing can be arranged, completely or at least substantially, on the heat transfer side of the carrier body.
- a connection section of the control housing with contact lines (conductor tracks) accommodated therein, which is designed in particular as a plastic insert, can extend into the through-opening or through the through-opening to the heating side.
- Several contact lines can be assigned to each heating element.
- the control unit can be designed to control, in particular power supply, several (all) heating elements and can therefore be understood as a higher-level control of the heating arrangement or the heating device.
- the control housing can be designed independently of the arrangement of the heating elements and any power switching parts present on the heating side due to the arrangement on the heat transfer side.
- the electrical contact points for the heating elements are easily accessible on the heat transfer side. The length of a seal between the control housing and the heat exchanger housing can be reduced.
- control unit and an inflow connection and/or an outflow connection for a heat transfer medium are arranged on the same side of the carrier body, preferably on the heat transfer side.
- the carrier body has a heat transfer section in the region of the at least one heating element and a connection section outside the heat transfer section, wherein the at least one through-opening is formed in the connection section.
- the connection section is preferably provided on the edge of the carrier body, preferably along the shorter side edge(s) of the at least one (rectangular) heating element.
- the control housing is connected to the carrier body or is attached to it.
- the heat transfer section preferably extends in a central (rectangular) region of the carrier body.
- the heat exchanger has at least one flow channel on the heat transfer side of the carrier body for the flow of a heat transfer medium.
- Flow channels can be formed by the inner surfaces of the heat exchanger housing or by separate channel structures that are arranged in a cavity (coolant space) of the heat exchanger housing.
- the heat exchanger has a cover body which, together with the carrier body, forms a cavity through which a heat transfer medium can flow, in particular at least one flow channel.
- One or more flow channels can be formed by an (upper) surface of the carrier body and an (adapted) opposite (lower) surface of a cover body of the heat exchanger.
- the cover body forms in particular a bowl-shaped depression and in particular an inflow connection and/or an outflow connection for a heat transfer medium.
- the cover body and the carrier body each form plate-shaped end sections which at least overlap in the area of the through-opening, in particular lie (congruently) on top of one another and preferably (directly) adjoin one another.
- a seal can be provided between the carrier body and the cover body.
- the through-opening penetrates the cover body and the carrier body in the region of the connecting section of the carrier body.
- the carrier body and the cover body each have a matching through-opening.
- At least one power switching part for regulating the (electrical and/or thermal) power of the heating element is mounted on the heating side of the carrier body, wherein the power switching part is preferably arranged between the through-opening and the heating element and is in particular electrically contacted by the contact line.
- the power switching part is preferably arranged on a power board and is in particular designed to regulate the current flow through the heating element and/or to reduce or interrupt it above a certain threshold.
- a power switching part preferably comprises a temperature sensor, which is designed to monitor the heating temperature of a heating element or the carrier body heated by it or the heat transfer medium itself.
- a power switching part can also comprise a signal processing unit, which is in particular connected to the temperature sensor. This makes it unnecessary to forward signals to the (higher-level) control unit.
- the power switching part is connected to a temperature sensor which is arranged on the heating side of the carrier body, preferably on a circuit board of the power switching part.
- the temperature sensor is designed in particular to monitor the temperature of a heating element or the carrier body heated by it or the heat transfer medium itself. This allows the thermal power output of the heating elements to be controlled and overheating to be avoided.
- heating elements are attached to the heating side of the carrier body and/or the carrier body has several through-openings, with each heating element preferably being assigned a through-opening. This allows the control device to electrically contact each heating element separately.
- the heating elements are arranged in particular next to one another and (essentially) directly adjacent to one another on the carrier body. The heating elements can be supplied with power or controlled differently by the control unit, with the power emitted by the heating elements in particular being adjustable to different levels.
- each through-opening is assigned a power switching part, which is connected to a contact line, wherein in particular each heating element is assigned a power switching part.
- each heating element is assigned (exactly) one through-opening.
- Power switching parts can in turn be electrically connected to heating elements (by conductor tracks), preferably each power switching part to (exactly) one heating element.
- the main extension plane of the control board of the control unit is arranged at an angle of at least 45°, preferably (approximately) 90°, to the main extension plane of the power switching part and/or the heating element.
- the main extension plane in the control board and/or the power switching part is defined in particular by the extension plane of the circuit board(s).
- the control board is perpendicular to the main extension plane of the heating element (ie parallel to the heating surface). This allows the installation area of the heating arrangement to be reduced.
- the contact line is designed as a conductor track partially enclosed by a plastic insert, in particular as a curved punched grid, with the outer contour of the plastic insert being adapted to the inner contour of the through-opening.
- Contact lines are preferably cast or molded into a plastic insert of the control housing as conductor tracks.
- the plastic insert is preferably inserted into a suitably shaped connection area of the control housing and can extend into the through-opening when inserted.
- the contact line is angled, preferably twice, with the line end sections of the contact line extending in particular parallel to the main extension plane of the, preferably plate-shaped, carrier body, and in particular a line middle section extending perpendicular to the main extension plane of the carrier body.
- the cross section of a contact line can therefore be described as Z-shaped.
- the line middle section preferably extends into or through the through-opening.
- a line end section of the contact line facing the control unit runs in particular (essentially) perpendicular to the control board and is preferably (directly) connected to it, namely e.g. soldered and/or pressed into a through-opening of the control board.
- a line end section of the contact line facing the power switching part or the heating element runs in particular (essentially) parallel to its main extension plane and is preferably (directly) connected to a board of the power switching part (e.g. soldered). Due to this shape of the contact line, the contact point for the heating elements can be moved to the heat transfer side by the control unit in a structurally simple manner.
- an embodiment provides that in the control housing, hereinafter also referred to as the first module housing, in order to distinguish this from a second module housing, which is formed by the heat exchanger on a heat transfer side and a housing cover for the heating side taken together, at least one aperture for passing through an electrical connection between the control device or the control board in the first module housing of the control unit and a power switching part for switching the heating element is formed in the second module housing.
- a lead frame with the contact lines embedded in a common plastic insert can be arranged in the at least one aperture, wherein the contact lines contact corresponding connection points on a control board forming the control device.
- the stamped grids enable a robust electrical connection with the power switching elements provided in the power switching parts and/or with the heating elements, and allow a space-saving change of the sides of the heat exchanger, because the attachment of the first module housing to the second module housing preferably takes place in a direction substantially perpendicular to a plane of the heat exchanger, so that the nozzles (fluid inlet, fluid outlet) as well as the connector sections (high voltage, low voltage) can be made from the same side when installed in the vehicle.
- the heating element(s) are arranged on an opposite side of the flat heat exchanger.
- the through openings in the carrier body of the heat exchanger therefore enable direct access to the second module housing on the side of the heating element(s).
- the lead frame can extend through a through-opening formed in the carrier body and an aperture formed in the first module housing and aligned with the through-opening into an interior of the first module housing, where it is fixed by at least one positioning means, in particular a positioning pin, to the control board forming the control device of the control unit.
- Fastening means in particular one or more screws, can be provided for the mutual fixing of the two module housings in order to fasten the carrier body of the heat exchanger or of a heat exchanger module, which is formed by the heat exchanger and the heating elements with associated power switching part or associated power switching parts with associated housing cover, to the first module housing, wherein the carrier body has the through-opening which is aligned with the at least one aperture in the first module housing, so that the lead frame extends through the through-opening of the carrier body and provides contact connections for its contacting lines on the opposite side thereof.
- a seal can be arranged between the mutually facing surfaces of the first module housing and the carrier body of the second module housing (of the heat exchanger), which seal seals the at least one through-opening or which encloses at least one aperture (in the case of several through-openings and associated apertures, encloses these together) and thereby protects the interior of the first module housing as well as an interior of the second module housing comprising the power switching part and the heating element from the ingress of moisture.
- a heater preferably a high-voltage heater, for a vehicle, in particular an electric or hybrid vehicle, which comprises at least one heating arrangement according to the invention as described above.
- the functioning and advantages of the heater arise analogously to the structural and functional features described in connection with the heating arrangement.
- Such a heater is intended in particular for use in heating a vehicle interior and/or a vehicle component.
- the heating elements of the heater or heating arrangement preferably have (overall) a heating output in the range of 1 to 100 kW, preferably between 2 and 20 kW, and can have an area of several 100 cm 2 , for example 200 cm 2 .
- Heating elements are preferably operated with direct current in the high voltage range, i.e. in the range of approximately 100 to 1000 volts (V).
- V volts
- Such high voltages can be present in particular in electric or hybrid vehicles, for example in passenger vehicles up to approximately 500 V or more, e.g. up to 800 V or more, or in commercial vehicles such as buses or trucks up to approximately 100 V or more.
- a heater with a heating arrangement according to the invention can be referred to as a high-voltage heater.
- the electric heating arrangement or the electric heater according to the aspects and embodiments described here can in particular be a liquid heater.
- Liquid heating means that the medium flowing through the heat exchanger of the heating arrangement is liquid.
- the medium can in particular be liquid coolant of a vehicle, which transports heat in the vehicle and can release it at various points.
- the liquid heater can also be part of a heat pump of a vehicle, for example, so that the heat transfer medium can be or include a coolant of a heat pump, for example. It can be the case that the coolant is only in completely liquid form under certain conditions and only temporarily or perhaps never, and is otherwise partially or completely gaseous. Nevertheless, this is also understood to mean a liquid heater. Further embodiments of the invention emerge from the subclaims.
- Figure 1 is a schematic representation of an embodiment of a heating arrangement according to the invention in a perspective view according to a first embodiment
- Figure 2 is a schematic representation of the embodiment according to Figure 1 in a plan view of the heating side of the heat exchanger;
- Figure 3a is a schematic representation of an embodiment of a heat exchanger of a heating arrangement according to the invention in a perspective view of the heating side;
- Figure 3b is a schematic representation of an embodiment of a heat exchanger of a heating arrangement according to the invention in a perspective view of the heat transfer side;
- Figure 4 is a schematic representation of the embodiment according to Figure 1 in a perspective view without the control board of the control unit;
- Figure 5 is a schematic representation of the embodiment according to Figure 1 in a perspective view with control board of the control unit;
- Figure 6 is a schematic representation of the embodiment according to Figure 1 in a sectional view
- Figure 7 is a schematic enlarged view of the sectional view according to Figure 6
- Figure 8 shows a perspective view of an electrical high-voltage heating device according to a second embodiment
- Figure 9 shows a plan view of an arrangement of heating elements on a carrier plate of a heat exchanger of the heating device from Figure 8;
- Figure 10 is a perspective view of the control module of the heating device of Figure 8, looking towards the outer second layer of electrically insulating plastic material;
- Figure 11 as Figure 10, but with hidden high-voltage connector section
- Figure 12 as Figure 11 , but with a view of the inner first layer of electrically conductive plastic material with the second layer hidden;
- FIG 13 like Figure 12, but with the first and second layers hidden (only the base component, the cover still visible);
- Figure 14 shows in isolated representation the positioning of punched grids, fastening screws, sheet metal inserts and seals
- Figure 15 shows a perspective view of the interior of the first module housing according to the embodiment
- Figure 16 shows a perspective view of the first module housing from behind, with the second layer as the outer surface
- Figure 17 like Figure 16, but with the second layer hidden, i.e. with a view of the inner first layer;
- FIG. 18 as Figure 15, but with all electronic components including control device installed but with the cover hidden;
- FIG 19 as Figure 18, but with control device hidden (printed circuit board and potting or filling material hidden);
- Figure 20 is a perspective view of the first module housing from below, without leadframe;
- Figure 21 is a perspective view of one of the lead frames
- Figure 22 is another perspective view of the punched grid from Fig. 21.
- Figures 1, 2 and 4 to 7 show a first embodiment of a heating arrangement 100 according to the invention in different views.
- Figures 3a and 3b show the heat exchanger 1 of a further embodiment of the invention.
- the heating arrangement 100 according to the invention or a corresponding heating device, preferably designed as a high-voltage heating device, are particularly suitable for heating the vehicle interior or vehicle components in electric or hybrid vehicles.
- the heating arrangement 100 has a heat exchanger 1, several electrical heating elements 2a, 2b, 2c, a control unit 3, and several electrical contact lines 4a, 4b, 4c, which are connected to the control unit 3 and which are used to electrically contact the heating elements 2a, 2b, 2c.
- the heat exchanger 1 has a carrier body 10 for the heating elements 2a, 2b, 2c, which is made of aluminum and is designed in the shape of a plate.
- the carrier body 10 has a heating side 12 with the heating elements 2a, 2b, 2c and an opposite heat transfer side 11.
- the carrier body 10 has several through openings 13a, 13b, 13c from the heat transfer side to the heating side 12, through which the contact lines 4a, 4b, 4c extend (see Figures 6 and 7).
- each heating element 2a, 2b, 2c with a rectangular basic shape are applied, in particular glued, to the surface of the carrier body 10 in a heat transfer section 14, wherein each heating element 2a, 2b, 2c is designed as a layer heating element and has at least one electrical heating conductor 20 running spirally in a main extension plane of the heating elements 2a, 2b, 2c.
- the heating elements 2a, 2b, 2c can comprise a ceramic carrier layer that is glued to the surface of the carrier body 10.
- Each heating element 2a, 2b and 2c is assigned a through opening 13a, 13b or 13c and a corresponding group of contact lines 4a, 4b or 4c.
- connection section 15 of the carrier body 10 In the connection section 15, outside the heat transfer section 14, in the edge area of the carrier body 10 on the heat transfer side 11, a control housing 30 of the higher-level control unit 3 with a control board 31 is arranged, which can be connected to the control board 31 via the screw openings 50 (see Figures 3a and 3b) inserted screws 51 are connected to the carrier body 10 and thus to the heat exchanger 1.
- a power switching part 5a, 5b, 5c is placed on the carrier body 10, which comprises a temperature sensor 6a, 6b, 6c for monitoring the heating temperature of the respective associated heating element 2a, 2b, 2c and serves to regulate the thermal and/or electrical power of the respective heating element 2a, 2b, 2c.
- the temperature sensors 6a, 6b, 6c are each arranged on a circuit board of the power switching part 5a, 5b, 5c.
- the heat exchanger 1 has a cover body 17, which together form a heat exchanger housing with an intermediate cavity in which one or more flow channels 16 are formed for the flow of a heat transfer medium.
- the cover body 17 forms an inflow connection 18 and an outflow connection 19 for the heat transfer medium, which can also be interchanged in one embodiment.
- the control housing 30 can be designed with great flexibility, in particular independently of the spatial arrangement and extension of the heating elements 2a, 2b, 2c and if necessary taking into account the available installation space in the vehicle due to adjacent vehicle components.
- the control housing 30 and the housing of the heat exchanger 1 can be designed as self-contained units in the sense of a modular design with simplified interfaces. This makes it possible to save costs.
- connection section 15 of the carrier body 10 here designed as a rectangular carrier plate
- the cover body 17, which is designed to be congruent in sections, and the carrier body 10 are penetrated by the through openings 13a, 13b and 13c, which are each completely closed on the side, i.e. bordered (see Figures 3a and 3b).
- a connection area of the control housing 30 is designed with three plastic inserts 32, which are inserted into the through openings 13a, 13b, 13c from the heat transfer side 11 during assembly with the pre-assembled, for example cast-in or molded-in, contact lines 4a, 4b, 4c.
- the contact lines 4a, 4b, 4c are each designed as conductor tracks, with several contact lines each being manufactured as a double-bent metal stamped grid, which in cross section appears as a double-angled Z-shape.
- the line end sections 41, 43 of the contact lines 4a, 4b, 4c each run parallel to the main extension plane of the carrier body 10, while the line middle section 42 extends perpendicular to the main extension plane of the carrier body 10, i.e. parallel to the main extension plane of the control housing 30, in the through-opening 13a, 13b, 13c.
- the line end section 41 facing the control unit 3 is pressed into the control board 31.
- the line end section 43 facing the power switching part 5a, 5b, 5c is designed here with a bond pad.
- the electrical connection between the line end section 43 and the power switching parts 5a, 5b, 5c can be made by various common methods, in particular soldered or bonded, e.g. by ultrasonic bonding or laser bonding of bonding wires.
- a press fit between the line end section 43 and the power switching parts 5a, 5b and 5c is also possible.
- the heating arrangement 100 according to the invention shown allows great design freedom for the control housing 30 and can be produced easily and inexpensively.
- a heating device can comprise additional components compared to the heating arrangement described, for example a cover of the control housing 30 shown open in Figure 1, further housing parts such as a cover of the heating side 11 and the elements attached thereto such as the heating elements 2a, 2b, 2c, the power switching parts 5a, 5b, 5c with corresponding circuit boards and the through openings 13a, 13b, 13c and the contact lines 4a, 4b, 4c passing through them, as well as electrical connections or supply lines for the heat transfer medium.
- a second embodiment (see FIGS. 8 to 22) of a heating arrangement 100 according to the present invention is shown in perspective view in FIG. 8. As with the first embodiment, this is in particular a heating arrangement 100 for a high-voltage liquid heater for electrically or hybrid-powered vehicles.
- the heating arrangement 100 also essentially comprises three components, namely a heat exchanger 1, a heat conversion unit 200 with heating elements 2a, 2b, 2c, and a control module or a control unit 3.
- the heat exchanger 1 and the heat conversion unit 200 can be structurally combined to form a heat exchanger module 500, to which the control unit 3 is attached.
- the heat exchanger module 500 has an essentially flat structure with a rectangular outline in plan view.
- the heat exchanger 1 is oriented upwards in Fig. 8 and has a deep-drawn cover body 17 which, together with a flat or level carrier body 10, forms a fluid chamber 126 which is also flat and has the flow channel or channels 16 therein (in Fig. 8, the cover body 17 is at the top, the carrier body 10 at the bottom).
- a flat peripheral edge of the cover body 17 is soldered or welded to the carrier body 10 in order to close off the fluid chamber 126 at the side. Since the cover body 17 in Fig. 8 rests on the carrier body 10 (only indicated by an arrow), the carrier body 10 is hardly visible there.
- a turbulator (not shown in the figures) is inserted in the fluid chamber 126, which mixes the fluid flowing through, supports the heat transfer to the fluid and helps form the flow channels 16 (see Figs. 6 and 7).
- the fluid can flow into the fluid chamber 126 through an inflow connection 18 and, after being heated, flow out again through the outflow connection 19.
- the heat conversion unit 200 has three heating elements 2a, 2b, 2c and - unlike in the first embodiment - a single common power switching part 5, which is covered by a housing cover 131, which is attached to the flat carrier body 10 (or the edge of the cover body 17 soldered or welded thereto) by means of folded tabs 133. From the housing cover 131, in the direction defined by the Heat exchanger 1 has attachment elements 123 which are directed laterally outwards and are formed integrally with the housing cover 131 and which allow fastening in a vehicle.
- the carrier body 10 is designed as a flat plate.
- the cover body 17 of the heat exchanger 1 and the housing cover 131 of the heat conversion unit 200 together form a second module housing 420 for the heat transfer module 500 in the specific embodiment.
- Fig. 9 shows the heating elements 2a, 2b, 2c and the power switching part 5 in the state attached to the carrier body 10 of the heat exchanger 1 in a top view.
- the heating elements 2a, 2b, 2c are designed in the present embodiments as a ceramic substrate (as a carrier layer), for example made of Al2O3, with a screen-printed heating conductor layer.
- the heating conductor layer is designed as a metallization made of a resistance alloy and provides the corresponding heating resistance.
- An insulation interruption ensures the structuring of long tracks of heating conductors 20.
- the ceramic substrate can be attached to the flat carrier body 10 via a heat-conducting adhesive layer/glue (not shown).
- the conductor tracks of the heating conductors 20 are designed with regard to their resistances (determined by thickness, length, width and specific sheet resistance of the material used) in such a way that they can generate the desired heating power at the provided operating voltage in the high-voltage range, in the present embodiment for example 800 V, preferably in the range of 5 - 13 kW taken together.
- the power switching part 5 comprises a circuit board or printed circuit board and has a number of power switching elements not shown separately here, for example IGBTs or power MOSFETs, with which the heating elements 2a, 2b, 2c can be operated, e.g. PWM-controlled.
- corresponding connection pads of the conductor tracks of the heating conductors 20 are connected to the power switching elements on the power switching part 5 via bond connections 137.
- the power switching part 5 also has temperature sensors 6, which can detect a temperature of the carrier body 10 in their environment for the purpose of regulating the heating operation. Their position on the power component 5 corresponds in the embodiment to the Inflow connection 18 and the outflow connection 19 on the back of the carrier body 10 or the heat exchanger 1.
- the power switching part 5 is connected via further bond connections 139 to respective connections that are set up on three lead frames 8 that are assigned to the respective heating elements 2a, 2b, 2c.
- the bond connections 139 contain electrical lines for the power supply (high voltage), for the control of the power switching elements and for the communication with the temperature sensors.
- the lead frames 8 are arranged in through openings 13a, 13b, 13c of the carrier body 10, which are set up in a connection section 15 of the carrier body 10 for attaching and fixing the control unit 3.
- the screw openings 50 shown in Figs. 3a and 3b for the first embodiment have been omitted merely for the sake of clarity, but are actually present in a corresponding position adjacent to the through openings 13a, 13b, and 13c.
- the control unit 3 comprises a control device 35, a first module housing 410 receiving the control device, and a high-voltage connector section 60 and a low-voltage connector section 70 arranged therein.
- the first module housing 410 has a roughly cuboidal structure.
- the sections 60 and 70 are designed here as built-in plugs into which couplings of a corresponding vehicle-side high-voltage and low-voltage connection can be plugged.
- Fig. 10 to 13 show more precise details of the structure of the control unit 3, wherein in the perspective of Fig. 10 - 13, elements are successively hidden in order to allow a view into the interior of the control unit 3.
- the first module housing 410 has a base component 411 with a complex geometry and an essentially flat cover 412 which closes its opening (facing rearward in Fig. 10) and is fixed to it by ultrasonic welding.
- the base component 411 and cover 412 define an interior space 413 (not shown in Fig. 10) in which the control device 35 is arranged.
- Also visible in Fig. 10 are the bond connections 137 from the heating elements 2a, 2b, 2c (hidden in Fig. 10) to the power switching part 5 and also the further bond connections 139 from the power switching part 5 to the lead frames 8, which in turn are connected to the control device 35.
- the bond connections 137 from the heating elements 2a, 2b, 2c hidden in Fig. 10
- the further bond connections 139 from the power switching part 5 to the lead frames 8, which in turn are connected to the control device 35.
- a pressure equalization opening 419 is also shown, which connects an external environment with the interior 413 of the first module housing 410.
- a Gore-Tex membrane 491 is attached to the inside at this point (eg by ultrasonic welding) to prevent moisture from entering, see also Fig. 15 (only housing with pressure equalization opening 419, without further elements) and Fig. 19 (with membrane 491).
- Fig. 11 shows the same view as Fig. 10, but with the high-voltage connector section 60 hidden. This shows an opening 414 for the high-voltage connector section 60, which is designed as an independent component and is to be inserted therein and fixed with screws 415.
- the first module housing 410 is formed largely from two-component plastic material.
- the first module housing 410 comprises an inner first layer 440 and a second outer layer 450.
- the view is directed to the outer surface of the first module housing, so that the second outer layer 450 can be seen.
- the second outer layer 450 is formed from electrically insulating plastic. This is in particular a thermoplastic reinforced with glass fibers, for example PPS. The proportion (mass) of glass fibers in the material is preferably 40%.
- Fig. 12 shows the same perspective of the first module housing 410 as in Fig. 10 or 11, but with the second layer 450 hidden so that the inner first layer 440 made of electrically conductive plastic material is visible.
- the plastic material is a thermoplastic reinforced with carbon fibers. The proportion (mass) of carbon fibers is preferably 40%.
- the thermoplastic here is also PPS, for example, so that both layers have similar and therefore compatible thermal properties. PPS is considered to be flame-retardant and is therefore particularly suitable for use in heating devices.
- the two plastic material compositions are injection molded one after the other.
- the plastic material of the first layer 440 is injection molded, and then, as long as the temperature is still slightly above 100 degrees, this is removed with the turntable and injected with the plastic material to form the second layer.
- the temperature ensures that good adhesion is achieved, but no mutual melting and Mixing is caused.
- a corrugation 415 formed during injection molding can be seen in the first layer 440, which is also reflected in the second layer 450 molded onto it (not shown).
- the first layer 440 does not extend into a section 442 in which the low-voltage connector section 70 is formed.
- This section is, however, filled by the second layer 450, so that the low-voltage connector section 70 is formed integrally in the first module housing 410 (and does not represent a component to be subsequently fixed).
- the pins 71 of the low-voltage connector section 70 extend directly through the second layer 450 and are thereby insulated from one another.
- a recess is formed in the first layer 440 around the opening 414 for the high-voltage connector section 60, in which metal ring 91 of a sheet metal insert 9 is embedded, which serves to shield the area of the opening 414 when the high-voltage connector section 60 is inserted there and the heating operation is running.
- the basic component 411 is at least a three-component material.
- the sheet metal insert 9 also has a first metal line 92 and a second metal line 93, as can best be seen in Fig. 14, which are also at least partially embedded in the first layer 440.
- the first metal line 92 extends from the metal ring 91 to a connection on the carrier body 10, which is formed by one of four fastening screws 51 for fixing the control unit 3 to the carrier body 10.
- screw openings 50 are formed in the carrier body 10 at a corresponding position, for example analogously to Fig. 3 and 4 of the first embodiment. can be seen.
- the second metal line 93 extends from the metal ring 91 to a connection on the control board 31 of the control device 35. The metal ring 91 is therefore safely at ground potential.
- Fig. 15 shows surfaces of the sheet metal insert 9 that are partially exposed towards the interior 413 in the inner first layer 440.
- Fig. 16 and 17 show the control module or the control unit 3 from the rear, i.e. in particular the cover 412 of the module housing 410.
- the view is directed to the outer second layer 450, which also forms the outer surface
- the view is clear of the inner first layer 440 (the second layer is hidden in Fig. 10).
- the cover 412 is irreversibly fixed to the base component 411 by ultrasonic welding, for which purpose a groove 418 can be provided in the cover 412 (see Fig. 13), into which a circumferential nose 417 (see Fig. 15) of the base component 411 is inserted and welded.
- the control device 35 can be seen best in Fig. 18. It is formed by a control board 31 with electronic components arranged thereon, in particular one or more microcontrollers (not shown).
- a potting compound 402 stabilizes and protects the control device 35 (i.e., the control board 31) in the interior 413 of the first module housing 410.
- four positioning pins 407 are shown which extend from the first module housing 410 (as an integral part thereof) into the interior 413 and, in the installed state, extend through holes (not shown) in the control board 31 and are hot-stamped to it, so that the control board 31 is firmly positioned and mounted in the interior 413.
- the three punched grids 8 mentioned above are shown in Figs. 13 and 14 and in greater detail in Figs. 21 and 22. These each have contact lines 4a, 4b, 4c punched from a sheet metal, which are each embedded in a plastic insert 32.
- the contact lines 4a, 4b, 4c contact corresponding connection points on the control board 31 forming the control device 35.
- the relative positioning is achieved by dome-like positioning pins 85 which snap into or are fitted (press fit) into corresponding holes formed in the control board 31 (not shown).
- the punched grids 8 are spatially arranged in respective apertures 430, which are arranged in a lower region of the first module housing 410, as can be seen in Figs. 8 and 13.
- the apertures 430 of the first module housing 410 and the through openings 13 in the carrier body 10 are aligned with one another. so that the punched grids 8 extend through both and are fixed in position.
- the lead frames 8 have contact lines 4a, 4b, 4c with connections at both ends.
- First connections or line end sections 41 serve to contact the bond connections 139, with which the electrical connection to the power switching part 5 is realized.
- the opposite second connections or line end sections 43 are designed like pins and, in the assembled state, are fixed (soldered) to contact points on the control board 31 using THT technology (through-hole mounting), i.e. connected to the control device 35.
- the line center sections 42 of the contact lines 4a, 4b, 4c are essentially covered by the plastic insert 32.
- the preferably double bending of the contact lines 4a, 4b, 4c shown in Fig. 21 and 22 results in a Z-shaped structure in lateral cross section.
- the line end sections 41, 43 of the respective contacting line 4a, 4b, 4c extend parallel to a main extension plane of the preferably plate-shaped carrier body 10, while the line middle section 42 embedded in the plastic insert extends perpendicular to the main extension plane of the carrier body 10.
- Fig. 20 it is shown that on the underside of the first module housing 410, next to the apertures 430 for the lead frames 8, in the area of four wall reinforcements 493 (cf. Fig. 19) in the first module housing 410, holes 494 for self-tapping fastening screws 51 are made, which are shown in their position relative to the module housing in Figs. 13 and 14. Also visible in Figs. 13 and 14 and 20 is a seal 492 which encloses the through openings 13a, 13b, 13c or the aperture 430 and thereby protects the interior 413 of the first module housing 410 and an interior of the second module housing 420, which accommodates the power switching part 5 and the heating elements 2a, 2b, 2c, from the ingress of moisture.
- the fastening screws 51 are inserted through corresponding screw openings 50 (not shown in Figs. 8 to 22, but in Figs. 3 and 4 of the first embodiment with corresponding implementation in the present embodiment) in the carrier body 10 and screwed into the wall reinforcements 493 shown in Fig. 19.
- the seal 492 is placed between the mutually facing surfaces of the carrier body 10 and the first module housing 410 or is molded onto the first module housing 410 in a groove provided on the latter and is held in place by the Fixation is pressed.
- the seal 492 can advantageously be molded directly onto the base component 411 by injection molding.
- the base component 411 is therefore at least a four-component material due to the two different plastics, the sheet metal insert and the seal.
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Abstract
Description
HEIZANORDNUNG UND HEIZGERÄT FÜR EIN FAHRZEUG HEATING ARRANGEMENT AND HEATER FOR A VEHICLE
Technisches Gebiet: Technical area:
Die Erfindung betrifft eine Heizanordnung sowie ein Heizgerät, vorzugsweise ein Hochvolt- Heizgerät, für ein Fahrzeug, insbesondere ein Elektro- oder Hybridfahrzeug. The invention relates to a heating arrangement and a heater, preferably a high-voltage heater, for a vehicle, in particular an electric or hybrid vehicle.
Technischer Hintergrund: Technical background:
Heizgeräte werden in Fahrzeugen zur Beheizung des Innenraums oder von Komponenten eingesetzt. Für die Anwendung in Elektro- oder Hybridfahrzeugen, die weniger Abwärme als ein herkömmliches Fahrzeug mit Verbrennungsmotor erzeugen, werden besondere Anforderungen an elektrische Heizgeräte gestellt. Als Wärmeübertragungsmedien dienen vor allem Luft oder Wasser. Heaters are used in vehicles to heat the interior or components. Special requirements are placed on electric heaters for use in electric or hybrid vehicles, which generate less waste heat than a conventional vehicle with a combustion engine. Air or water are mainly used as heat transfer media.
DE 102 16 010 A1 zeigt eine elektrische Heizvorrichtung mit einer Steuervorrichtung zur Ansteuerung von Heizelementen eines Heizblocks. Ein elektrischer Kontakt zwischen Kontaktstellen an der Steuervorrichtung und Kontaktstellen des Heizblocks ist über eine feste Verbindung hergestellt, insbesondere mittels Schrauben oder Nieten, um ein Lösen der Kontaktierung durch Vibrationen zu verhindern. DE 102 16 010 A1 shows an electric heating device with a control device for controlling heating elements of a heating block. An electrical contact between contact points on the control device and contact points on the heating block is established via a fixed connection, in particular by means of screws or rivets, in order to prevent the contact from coming loose due to vibrations.
WO 2013/171079 A1 beschreibt eine elektrische Fahrzeugheizung, insbesondere für Fahrzeuge mit Hybridantrieb oder mit Elektroantrieb, mit einem Trägerkörper, der ein Keramiksubstrat aufweist und mit einem Wärmetauscher thermisch gekoppelt ist. Der T rägerkör- per ist in zwei nebeneinanderliegende Heizzonen mit mindestens einem Heizelement unterteilt. Eine Ansteuereinheit ist zur voneinander unabhängigen Ansteuerung der Heizelemente vorgesehen und in einem außerhalb der Heizzonen positionierten Bereich des Trägerkörpers angeordnet. Die beiden Heizzonen sowie eine Ansteuerzone folgen in Längser- streckung des Keramiksubstrats aufeinander. WO 2013/171079 A1 describes an electric vehicle heater, in particular for vehicles with hybrid drive or with electric drive, with a carrier body that has a ceramic substrate and is thermally coupled to a heat exchanger. The carrier body is divided into two adjacent heating zones with at least one heating element. A control unit is provided for controlling the heating elements independently of one another and is arranged in an area of the carrier body positioned outside the heating zones. The two heating zones and a control zone follow one another in the longitudinal extension of the ceramic substrate.
DE 10 2019 214 566 A1 betrifft eine elektrische Heizanordnung mit zumindest an zwei gegenüberliegenden Seiten eines Kühlmittelgehäuses angeordneten Heizelementen und einer gebogenen dreiteiligen Leiterplatte. Das Kühlmittelgehäuse ist zwischen sich gegenüberliegenden Randteilleiterplatten angeordnet und die Energieversorgungsanschlüsse der Heizelemente und die Anschlüsse der Randteilleiterplatten sind in elektrischem Kontakt. Auf der mittleren Teilleiterplatte ist eine Logikschaltung angeordnet. DE 10 2019 214 566 A1 relates to an electrical heating arrangement with heating elements arranged on at least two opposite sides of a coolant housing and a curved three-part circuit board. The coolant housing is arranged between opposite edge part circuit boards and the power supply terminals of the heating elements and the terminals of the edge sub-circuit boards are in electrical contact. A logic circuit is arranged on the middle sub-circuit board.
WO 2019/169501 A1 betrifft einen Wärmetauscher mit einem elektrischen Heizelement, das eine elektrisch isolierende dielektrische Basisschicht und eine elektrische Heizwiderstandsschicht auf der Basisschicht umfasst. Eine Leitschicht ist in direktem Kontakt mit der Heizwiderstandsschicht und unter den Längskanten der Heizwiderstandsschicht zwischen der Heizwiderstandsschicht und der dielektrischen Basisschicht positioniert. Die Leitschicht stellt eine Verbindung zu einer elektrischen Stromquelle dar. WO 2019/169501 A1 relates to a heat exchanger with an electrical heating element comprising an electrically insulating dielectric base layer and an electrical heating resistance layer on the base layer. A conductive layer is positioned in direct contact with the heating resistance layer and under the longitudinal edges of the heating resistance layer between the heating resistance layer and the dielectric base layer. The conductive layer represents a connection to an electrical power source.
Für Fahrzeuge mit Hochvolt-Bordnetz sind Hochvolt-Heizgeräte zur elektrischen Beheizung eines Wasserkreislaufs über einen Wärmeübertrager (Wärmetauscher) bekannt. Heizelemente, die auf einer Schichtheiztechnologie beruhen, wandeln elektrischen Gleich- oder Wechselstrom mit hohem Wirkungsgrad in Wärme um. Bei bestehenden Heizgeräten sind die Heizelemente und deren elektrische Kontaktierungsstellen auf derselben Seite des Wärmeübertragers angeordnet. Diese Heizgeräte weisen häufig Steuergeräte auf, deren Gehäuse beide Seiten des Wärmeübertragers außen umgreifen. Ein Nachteil ist eine geringe Flexibilität bei der Gehäusegestaltung. For vehicles with a high-voltage electrical system, high-voltage heaters are known for electrically heating a water circuit via a heat exchanger. Heating elements based on layer heating technology convert direct or alternating electrical current into heat with high efficiency. In existing heaters, the heating elements and their electrical contact points are arranged on the same side of the heat exchanger. These heaters often have control units whose housings enclose both sides of the heat exchanger on the outside. One disadvantage is a lack of flexibility in the housing design.
Ausgehend von diesem Stand der Technik hat die vorliegende Erfindung die Aufgabe, ein Heizgerät für ein Fahrzeug, insbesondere ein Elektro- oder Hybridfahrzeug, bereitzustellen, das eine konstruktiv einfache Kontaktierung eines Heizelements sowie eine möglichst große Flexibilität bei der Gehäusegestaltung ermöglicht. Außerdem soll die Herstellung möglichst kostengünstig sein. Based on this prior art, the present invention has the task of providing a heating device for a vehicle, in particular an electric or hybrid vehicle, which enables a structurally simple contacting of a heating element and the greatest possible flexibility in the housing design. In addition, the production should be as cost-effective as possible.
Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Heizanordnung nach Anspruch 1 und durch ein Heizgerät nach Anspruch 14. This object is achieved by a heating arrangement according to claim 1 and by a heating device according to claim 14.
Insbesondere wird die genannte Aufgabe gelöst durch eine Heizanordnung für ein Fahrzeug, insbesondere ein Elektro- oder Hybridfahrzeug, umfassend einen Wärmeübertrager, der einen Trägerkörper für ein, insbesondere flächiges, elektrisches Heizelement aufweist, wobei der, insbesondere plattenförmige, Trägerkörper eine Beheizungsseite und gegenüberliegend eine Wärmeübertragungsseite aufweist, mindestens ein elektrisches Heizelement, vorzugsweise Schichtheizelement, das auf der Beheizungsseite des Trägerkörpers angebracht ist, eine Steuereinheit für das mindestens eine Heizelement, und mindestens eine mit der Steuereinheit verbundene elektrische Kontaktierungsleitung zur Stromversorgung des Heizelements, wobei der Trägerkörper mindestens eine Durchgangsöffnung von der Wärmeübertragungsseite zur Beheizungsseite aufweist, durch die sich die Kontaktierungsleitung hindurch erstreckt. In particular, the above object is achieved by a heating arrangement for a vehicle, in particular an electric or hybrid vehicle, comprising a heat exchanger which has a carrier body for a, in particular flat, electric heating element, wherein the, in particular plate-shaped, carrier body has a heating side and opposite a heat transfer side, at least one electrical heating element, preferably a layer heating element, which is mounted on the heating side of the carrier body, a control unit for the at least one heating element, and at least one electrical contact line connected to the control unit for supplying power to the heating element, wherein the carrier body has at least one through-opening from the heat transfer side to the heating side, through which the contact line extends.
Durch die erfindungsgemäße Heizanordnung kann die elektrische Kontaktierung eines Heizelements durch die Steuereinheit auf der Wärmeübertragungsseite angeordnet werden, also auf der der Beheizungsseite mit dem Heizungselement gegenüberliegenden (anderen) Seite. Im Vergleich zum Stand der Technik wird die elektrische Kontaktierung des Heizelements durch die Steuereinheit auf die vom Heizelement abgewandte Seite verlegt. Dadurch wird eine räumliche T rennung der Steuereinheit vom Heizelement erreicht. Hieraus ergibt sich eine hohe Flexibilität für die Gestaltung des Gehäuses der Steuereinheit. Die Kontaktierungsstellen werden dadurch für die Steuereinheit, insbesondere für die Anschlussbereiche des Gehäuses der Steuereinheit (Steuerungsgehäuse) und den Anschluss an eine Steuerplatine, leichter zugänglich. Ein Steuerungsgehäuse und ein Gehäuse des Wärmeübertragers (Wärmeübertragergehäuse) können dadurch in Abhängigkeit der gegebenen räumlichen Anforderungen, beispielsweise durch den Bauraum weiterer Fahrzeugkomponenten, freier und vorzugsweise kostengünstiger gestaltet werden. Insbesondere können das Steuerungsgehäuse und/oder das Wärmeübertragergehäuse als in sich geschlossene Einheit(en) im Sinn einer Modulbauweise konzipiert sein. Die Schnittstelle zwischen der Steuereinheit und dem Wärmeübertrager wird in der Konstruktion deutlich vereinfacht. Nachfolgend wird das Steuerungsgehäuse auch als erstes Modulgehäuse bezeichnet und das Wärmeübertragergehäuse zusammengenommen mit einem Gehäusedeckel für die Abdeckung der Heizelemente sowie der zugehörigen Leistungsschaltteile auch als zweites Modulgehäuse. The heating arrangement according to the invention allows the electrical contacting of a heating element by the control unit to be arranged on the heat transfer side, i.e. on the (other) side opposite the heating side with the heating element. In comparison to the prior art, the electrical contacting of the heating element by the control unit is moved to the side facing away from the heating element. This spatially separates the control unit from the heating element. This results in a high degree of flexibility for the design of the control unit housing. The contacting points are thus more easily accessible for the control unit, in particular for the connection areas of the control unit housing (control housing) and the connection to a control board. A control housing and a housing of the heat exchanger (heat exchanger housing) can thus be designed more freely and preferably more cost-effectively depending on the given spatial requirements, for example due to the installation space of other vehicle components. In particular, the control housing and/or the heat exchanger housing can be designed as self-contained unit(s) in the sense of a modular design. The interface between the control unit and the heat exchanger is significantly simplified in design. In the following, the control housing is also referred to as the first module housing and the heat exchanger housing together with a housing cover for covering the heating elements and the associated power switching parts is also referred to as the second module housing.
Der Trägerkörper ist insbesondere Teil eines Wärmeübertragergehäuses. Die Durchgangsöffnung kann (nur) den Trägerkörper oder (auch) weitere Teile des Wärmeübertragers durchdringen, insbesondere das (gesamte) Wärmeübertragergehäuse von einer Seite zur anderen. Die Durchgangsöffnung ist vorzugsweise seitlich vollständig geschlossen (umrandet), kann aber seitlich teilweise offen sein. Insofern kann die Durchgangsöffnung als Aussparung in einem Randbereich des Trägerkörpers verstanden werden. Der Wärmeübertrager (Wärmetauscher) wird im Betrieb insbesondere von einem Wärmeübertragungsmedium, vorzugsweise einer Flüssigkeit (Kühlmittel), wie Wasser, durchströmt. The carrier body is in particular part of a heat exchanger housing. The through-opening can (only) penetrate the carrier body or (also) other parts of the heat exchanger, in particular the (entire) heat exchanger housing from one side to the other. The through-opening is preferably completely closed (bordered) on the side, but can be partially open on the side. In this respect, the through-opening can be understood as a recess in an edge region of the carrier body. The During operation, a heat transfer medium, preferably a liquid (coolant) such as water, flows through the heat exchanger.
Der (plattenförmige) Trägerkörper erstreckt sich insbesondere (flächig) entlang einer Haupterstreckungsebene, ist vorzugsweise als (ebene) Trägerplatte ausgebildet, und weist vorzugsweise eine rechteckige Grundform auf. Der T rägerkörper weist auf der Beheizungsseite insbesondere eine ebene Beheizungsoberfläche auf, insbesondere in einem Wärmeübertragungsabschnitt, vorzugsweise aber auch in einem Anschlussabschnitt. Auf der Wärmeübertragungsseite, insbesondere im Wärmeübertragungsabschnitt, ist der Trägerkörper nicht notwendigerweise eben, sondern kann beispielsweise einen oder mehrere Strömungskanäle, bzw. Abschnitte davon, ausformen. Der Trägerkörper (Trägerplatte) ist vorzugsweise aus Aluminium. The (plate-shaped) carrier body extends in particular (flat) along a main extension plane, is preferably designed as a (flat) carrier plate, and preferably has a rectangular basic shape. The carrier body has in particular a flat heating surface on the heating side, in particular in a heat transfer section, but preferably also in a connection section. On the heat transfer side, in particular in the heat transfer section, the carrier body is not necessarily flat, but can, for example, form one or more flow channels, or sections thereof. The carrier body (carrier plate) is preferably made of aluminum.
Es kann ein Heizelement oder es können mehrere Heizelemente vorgesehen sein, die insbesondere nebeneinander angeordnet sind, um miteinander einen flächigen Heizkern (Heizfläche) zu bilden. Ein Heizelement weist vorzugsweise mindestens einen Heizleiter auf. Das Heizelement ist insbesondere fest mit dem Trägerkörper verbunden. Das (dünne) Heizelement ist vorzugsweise als Schichtheizelement, beispielsweise mit einer Schichtdicke von weniger als 1 mm, ausgeführt und vorzugsweise (direkt) mit der Beheizungsoberfläche des Trägerkörpers verbunden, insbesondere aufgeklebt. Auf dem Trägerkörper kann bereichsweise eine Schicht von, insbesondere elektrisch isolierendem, Klebstoff aufgetragen sein, um das Heizelement (direkt) mit dem Trägerkörper zu verbinden. Das Heizelement kann vorzugsweise eine, insbesondere elektrisch isolierende, Trägerschicht, weiter bevorzugt aus keramischem Material, umfassen, auf die der Heizleiter aufgebracht ist. One heating element or several heating elements can be provided, which are arranged in particular next to one another in order to form a flat heating core (heating surface) together. A heating element preferably has at least one heating conductor. The heating element is in particular firmly connected to the carrier body. The (thin) heating element is preferably designed as a layer heating element, for example with a layer thickness of less than 1 mm, and is preferably connected (directly) to the heating surface of the carrier body, in particular glued on. A layer of adhesive, in particular electrically insulating, can be applied to the carrier body in some areas in order to connect the heating element (directly) to the carrier body. The heating element can preferably comprise a carrier layer, in particular electrically insulating, more preferably made of ceramic material, to which the heating conductor is applied.
Die Trägerschicht kann eine keramische Substratplatte sein, beispielsweise aus AI2O3. Der Heizleiter kann mittels Siebdruckverfahren auf die Trägerschicht (keramische Substratplatte) aufgebraucht sein. Hierbei kann der Heizleiter beispielsweise als Metallisierung aus einer Widerstandslegierung ausgebildet sein, welche den entsprechenden Heizwiderstand darstellt. In Betracht kommen unter anderem eine Eisen-Nickel-Legierung oder eine Nickel- Chrom-Legierung. Eine Isolierunterbrechung sorgt für die Strukturierung langer Leiterbahnen aus der ansonsten flächig aufgetragenen und später eingebrannten Schicht und kann beispielsweise bereits beim Aufträgen mittels eines Siebdruckprozesses erzeugt werden. Diese Ausführungsform eines Heizelements ist Aspekten der Erfindung zufolge bevorzugt. Die Trägerschicht ist vorzugsweise mit dem Trägerkörper verbunden, weiter bevorzugt verklebt. Der Trägerkörper weist insbesondere einen Verbindungsbereich zur (direkten oder indirekten) Befestigung des Heizelementes auf, in dem vorzugsweise eine Klebstoff schicht und/oder eine Trägerschicht des Heizelementes, vorzugsweise aus keramischem Material, angeordnet ist. Der Verbindungsbereich entspricht vorzugsweise (in etwa) dem Wärmeübertragungsabschnitt des Trägerkörpers. Ein flächiges Heizelement verfügt über eine große Kontaktfläche zur Wärmeübertragung und kann elektrischen Strom effizient in Wärme umwandeln. The carrier layer can be a ceramic substrate plate, for example made of Al2O3. The heating conductor can be applied to the carrier layer (ceramic substrate plate) using a screen printing process. The heating conductor can be designed, for example, as a metallization made of a resistance alloy, which represents the corresponding heating resistance. An iron-nickel alloy or a nickel-chromium alloy can be considered, among others. An insulation interruption ensures the structuring of long conductor tracks from the layer that is otherwise applied flatly and later fired and can, for example, be created during application using a screen printing process. This embodiment of a heating element is preferred according to aspects of the invention. The carrier layer is preferably connected to the carrier body, more preferably glued. The carrier body in particular has a connection area for (direct or indirect) fastening of the heating element, in which an adhesive layer and/or a carrier layer of the heating element, preferably made of ceramic material, is preferably arranged. The connection area preferably corresponds (approximately) to the heat transfer section of the carrier body. A flat heating element has a large contact area for heat transfer and can efficiently convert electrical current into heat.
Das Heizelement beziehungsweise die Heizleiterschicht kann auf verschiedene Weise implementiert sein und die Erfindung ist nicht auf bestimmte Ausführungsformen derselben beschränkt. Das Heizelement kann beispielsweise ebenso aus thermisch gespritzten Schichten bestehen. Bei der Herstellung kann atmosphärisches Plasmaspritzen z.B. als Beschichtungsverfahren zur Anwendung kommen. Als Schichtaufbau ergibt sich, ausgehend von der ebenen Platte (Trägerkörper), zunächst ein optionaler Haftgrund, weiters eine Isolationskeramik, die eigentliche Heizleiterschicht und gegebenenfalls eine Deckschicht beziehungsweise Versiegelung. Die Heizleiterschicht kann durch Laser oder mittels Maskierung strukturiert sein. Bei dem Material des Heizleiters kann es sich um ein solches mit Linearoder PTC-Widerstandsverhalten handeln. The heating element or the heating conductor layer can be implemented in various ways and the invention is not limited to specific embodiments thereof. The heating element can also consist of thermally sprayed layers, for example. During production, atmospheric plasma spraying can be used, for example, as a coating process. The layer structure, starting from the flat plate (carrier body), initially consists of an optional primer, then an insulating ceramic, the actual heating conductor layer and, if necessary, a cover layer or seal. The heating conductor layer can be structured by laser or by masking. The material of the heating conductor can be one with linear or PTC resistance behavior.
Ferner kommen Heizelemente auf Polymerbasis mit PTC-Verhalten in Betracht. Hierbei kann es sich um Heizelemente aus Kunststofffolien handeln. Die Heizelemente bestehen in der Regel aus einem extrudierten oder laminierten Polymermatrix, in die ein Heizleiter und eine Plus- und Minus-Elektrode eingebettet ist. Polymer-based heating elements with PTC behavior are also an option. These can be heating elements made of plastic films. The heating elements usually consist of an extruded or laminated polymer matrix in which a heating conductor and a plus and minus electrode are embedded.
Des Weiteren können die Heizelemente auch keramische Heizelemente mit PTC-Verhalten (Kaltleiter) sein. Furthermore, the heating elements can also be ceramic heating elements with PTC behavior (PTC thermistor).
Der Wärmeübertrager selbst kann z.B. aus Stahl oder Aluminium gefertigt sein, bevorzugt auch als Aluminiumblechwärmeübertrager. The heat exchanger itself can be made of steel or aluminum, for example, preferably as an aluminum sheet heat exchanger.
Unter Stromversorgung kann Stromeinspeisung verstanden werden, d.h. die Einspeisung von elektrischem Strom aufgrund einer anliegenden elektrischen Spannung (Spannungspotential), insbesondere durch eine anschließbare elektrische Stromquelle. In einer Ausführungsform der Erfindung umfasst die Steuereinheit, die vorzugsweise zur Steuerung mehrerer Heizelemente ausgebildet ist, ein Steuerungsgehäuse, insbesondere zur Aufnahme einer eine Steuervorrichtung ausbildenden Steuerplatine, das auf der Wärmeübertragungsseite des Trägerkörpers angeordnet ist. Das Steuerungsgehäuse kann, vollständig oder zumindest im Wesentlichen, auf der Wärmeübertragungsseite des Trägerkörpers angeordnet sein. Ein Anschlussabschnitt des Steuerungsgehäuses mit darin aufgenommen Kontaktierungsleitungen (Leiterbahnen), der insbesondere als Kunststoffeinsatz ausgeführt ist, kann sich in die Durchgangsöffnung hinein oder durch die Durchgangsöffnung hindurch auf die Beheizungsseite erstrecken. Jedem Heizelement können mehrere Kontaktierungsleitungen zugeordnet sein. Die Steuereinheit kann zur Steuerung, insbesondere Stromversorgung, mehrerer (aller) Heizelemente ausgebildet sein und insofern als übergeordnete Steuerung der Heizungsanordnung oder des Heizgeräts verstanden werden. Das Steuerungsgehäuse kann durch die Anordnung auf der Wärmeübertragungsseite unabhängig von der Anordnung der Heizelemente und gegebenenfalls vorhandener Leistungsschaltteile auf der Beheizungsseite gestaltet werden. Die elektrischen Kontaktierungsstellen für die Heizelemente sind auf der Wärmeübertragungsseite leicht zugänglich. Die Länge einer Dichtung zwischen Steuerungsgehäuse und Wärmeübertragergehäuse kann sich verkleinern. Power supply can be understood as current feed-in, i.e. the feed-in of electrical current due to an applied electrical voltage (voltage potential), in particular through a connectable electrical power source. In one embodiment of the invention, the control unit, which is preferably designed to control several heating elements, comprises a control housing, in particular for accommodating a control board forming a control device, which is arranged on the heat transfer side of the carrier body. The control housing can be arranged, completely or at least substantially, on the heat transfer side of the carrier body. A connection section of the control housing with contact lines (conductor tracks) accommodated therein, which is designed in particular as a plastic insert, can extend into the through-opening or through the through-opening to the heating side. Several contact lines can be assigned to each heating element. The control unit can be designed to control, in particular power supply, several (all) heating elements and can therefore be understood as a higher-level control of the heating arrangement or the heating device. The control housing can be designed independently of the arrangement of the heating elements and any power switching parts present on the heating side due to the arrangement on the heat transfer side. The electrical contact points for the heating elements are easily accessible on the heat transfer side. The length of a seal between the control housing and the heat exchanger housing can be reduced.
In einer weiteren Ausführungsform sind die Steuereinheit und ein Zuströmungsanschluss und/oder ein Ausströmunganschluss für ein Wärmeübertragungsmedium auf derselben Seite des Trägerkörpers, vorzugsweise auf der Wärmeübertragungsseite, angeordnet. Indem der Wärmeübertrager so konstruiert ist, dass Zuströmungs- und/oder Ausströmungsanschlüsse auf der von den Heizelementen abgewandten Wärmeübertragungsseite angeordnet sind, kann eine möglichst große Fläche des Trägerkörpers, insbesondere ohne räumliche Beschränkungen für die Anordnung der Heizelemente, zur Wärmeübertragung genutzt werden. Dadurch reduziert sich bei gleicher Heizleistung der Bauraum für die Heizanordnung. In a further embodiment, the control unit and an inflow connection and/or an outflow connection for a heat transfer medium are arranged on the same side of the carrier body, preferably on the heat transfer side. By designing the heat exchanger so that inflow and/or outflow connections are arranged on the heat transfer side facing away from the heating elements, the largest possible area of the carrier body can be used for heat transfer, in particular without spatial restrictions for the arrangement of the heating elements. This reduces the installation space for the heating arrangement with the same heating output.
In einer weiteren Ausführungsform weist der Trägerkörper einen Wärmeübertragungsabschnitt im Bereich des mindestens einen Heizelements und einen Anschlussabschnitt außerhalb des Wärmeübertragungsabschnitts auf, wobei die mindestens eine Durchgangsöffnung im Anschlussabschnitt ausgebildet ist. Der Anschlussabschnitt ist vorzugsweise am Rand des Trägerkörpers, vorzugsweise entlang der kürzeren Seitenkante(n) des mindestens einen (rechteckigen) Heizelements vorgesehen. Im Anschlussabschnitt ist insbesondere das Steuerungsgehäuse an den Trägerkörper angeschlossen bzw. an diesem befestigt. Der Wärmeübertragungsabschnitt erstreckt sich vorzugsweise in einem zentralen (rechteckigen) Bereich des Trägerkörpers. In a further embodiment, the carrier body has a heat transfer section in the region of the at least one heating element and a connection section outside the heat transfer section, wherein the at least one through-opening is formed in the connection section. The connection section is preferably provided on the edge of the carrier body, preferably along the shorter side edge(s) of the at least one (rectangular) heating element. In the connection section, the control housing is connected to the carrier body or is attached to it. The heat transfer section preferably extends in a central (rectangular) region of the carrier body.
In einer weiteren Ausführungsform weist der Wärmeübertrager auf der Wärmeübertragungsseite des Trägerkörpers mindestens einen Strömungskanal zur Durchströmung mit einem Wärmeübertragungsmedium auf. Strömungskanäle können durch die Innenflächen des Wärmeübertragergehäuses gebildet sein oder durch separate Kanalstrukturen, die in einem Hohlraum (Kühlmittelraum) des Wärmeübertragergehäuses angeordnet sind. In a further embodiment, the heat exchanger has at least one flow channel on the heat transfer side of the carrier body for the flow of a heat transfer medium. Flow channels can be formed by the inner surfaces of the heat exchanger housing or by separate channel structures that are arranged in a cavity (coolant space) of the heat exchanger housing.
In einer weiteren Ausführungsform weist der Wärmeübertrager einen Deckkörper auf, der mit dem Trägerkörper einen Hohlraum zur Durchströmung mit einem Wärmeübertragungsmedium, insbesondere mindestens einen Strömungskanal, ausbildet. Ein oder mehrere Strömungskanäle können durch eine (obere) Oberfläche des Trägerkörpers und eine (angepasste) gegenüberliegende (untere) Oberfläche eines Deckkörpers des Wärmeübertragers gebildet sein. Der Deckkörper formt im Wärmeübertragungsbereich des Trägerkörpers insbesondere eine schalenförmige Vertiefung und insbesondere einen Zuströmungsanschluss und/oder einen Ausströmunganschluss für ein Wärmeübertragungsmedium aus. Insbesondere bilden der Deckkörper und der Trägerkörper jeweils plattenförmige Abschlussabschnitte aus, die sich im Bereich der Durchgangsöffnung zumindest überlappen, insbesondere (deckungsgleich) aufeinanderliegen und vorzugsweise (direkt) aneinander angrenzen. Zwischen den Trägerkörper und den Deckkörper kann eine Dichtung vorgesehen sein. In a further embodiment, the heat exchanger has a cover body which, together with the carrier body, forms a cavity through which a heat transfer medium can flow, in particular at least one flow channel. One or more flow channels can be formed by an (upper) surface of the carrier body and an (adapted) opposite (lower) surface of a cover body of the heat exchanger. In the heat transfer area of the carrier body, the cover body forms in particular a bowl-shaped depression and in particular an inflow connection and/or an outflow connection for a heat transfer medium. In particular, the cover body and the carrier body each form plate-shaped end sections which at least overlap in the area of the through-opening, in particular lie (congruently) on top of one another and preferably (directly) adjoin one another. A seal can be provided between the carrier body and the cover body.
In einerweiteren Ausführungsform durchdringt die Durchgangsöffnung den Deckkörper und den Trägerkörper im Bereich des Anschlussabschnitts des Trägerkörpers. Insofern weisen der Trägerkörper und der Deckkörper jeweils eine übereinstimmende Durchgangsöffnung auf. In a further embodiment, the through-opening penetrates the cover body and the carrier body in the region of the connecting section of the carrier body. In this respect, the carrier body and the cover body each have a matching through-opening.
In einer weiteren Ausführungsform ist auf der Beheizungsseite des Trägerkörpers mindestens ein Leistungsschaltteil zur Regulierung der (elektrischen und/oder thermischen) Leistung des Heizelements angebracht, wobei das Leistungsschaltteil vorzugsweise zwischen der Durchgangsöffnung und dem Heizelement angeordnet und insbesondere durch die Kontaktierungsleitung elektrisch kontaktiert ist. Das Leistungsschaltteil ist vorzugsweise auf einer Leistungsplatine angeordnet und insbesondere dazu ausgebildet, den Stromfluss durch das Heizelement zu regulieren und/oder ab einer bestimmten Schwelle zu reduzieren oder zu unterbrechen. Ein Leistungsschaltteil umfasst vorzugsweise einen Temperatursensor, der zur Überwachung der Heiztemperatur eines Heizelements oder des von ihm beheizten Trägerkörpers bzw. des Wärmeübertragungsmediums selbst ausgebildet ist. Ein Leistungsschaltteil kann außerdem eine Signalverarbeitungseinheit, die insbesondere mit dem Temperatursensor gebunden ist, umfassen. Dadurch wird eine Weiterleitung von Signalen an die (übergeordnete) Steuereinheit entbehrlich. In a further embodiment, at least one power switching part for regulating the (electrical and/or thermal) power of the heating element is mounted on the heating side of the carrier body, wherein the power switching part is preferably arranged between the through-opening and the heating element and is in particular electrically contacted by the contact line. The power switching part is preferably arranged on a power board and is in particular designed to regulate the current flow through the heating element and/or to reduce or interrupt it above a certain threshold. A power switching part preferably comprises a temperature sensor, which is designed to monitor the heating temperature of a heating element or the carrier body heated by it or the heat transfer medium itself. A power switching part can also comprise a signal processing unit, which is in particular connected to the temperature sensor. This makes it unnecessary to forward signals to the (higher-level) control unit.
In einer weiteren Ausführungsform ist das Leistungsschaltteil mit einem Temperatursensor verbunden, der auf der Beheizungsseite des Trägerkörpers, vorzugsweise auf einer Platine des Leistungsschaltteils angeordnet ist. Der Temperatursensor ist insbesondere zur Überwachung der Temperatur eines Heizelements oder des von ihm beheizten Trägerkörpers bzw. des Wärmeübertragungsmediums selbst ausgebildet. Dadurch kann die thermische Leistungsabgabe der Heizelemente gesteuert werden sowie eine Überhitzung vermieden werden. In a further embodiment, the power switching part is connected to a temperature sensor which is arranged on the heating side of the carrier body, preferably on a circuit board of the power switching part. The temperature sensor is designed in particular to monitor the temperature of a heating element or the carrier body heated by it or the heat transfer medium itself. This allows the thermal power output of the heating elements to be controlled and overheating to be avoided.
In einerweiteren Ausführungsform sind mehrere Heizelemente auf der Beheizungsseite des T rägerkörpers angebracht und/oder der T rägerkörper weist mehrere Durchgangsöffnungen auf, wobei vorzugsweise jedem Heizelement eine Durchgangsöffnung zugeordnet ist. Dadurch kann die Steuereinrichtung jedes Heizungselement separat elektrisch kontaktieren. Die Heizungselemente sind insbesondere nebeneinander und (im Wesentlichen) direkt aneinander angrenzend auf den Trägerkörper angeordnet. Die Heizungselemente können durch die Steuereinheit unterschiedlich mit Strom versorgt bzw. angesteuert werden, wobei insbesondere die von den Heizungselementen abgegebene Leistung jeweils unterschiedlich einstellbar ist. In a further embodiment, several heating elements are attached to the heating side of the carrier body and/or the carrier body has several through-openings, with each heating element preferably being assigned a through-opening. This allows the control device to electrically contact each heating element separately. The heating elements are arranged in particular next to one another and (essentially) directly adjacent to one another on the carrier body. The heating elements can be supplied with power or controlled differently by the control unit, with the power emitted by the heating elements in particular being adjustable to different levels.
In einer weiteren Ausführungsform ist jeder Durchgangsöffnung ein Leistungsschaltteil zugeordnet, das jeweils mit einer Kontaktierungsleitung verbunden ist, wobei insbesondere jedem Heizelement ein Leistungsschaltteil zugeordnet ist. Vorzugsweise ist jedem Heizelement (genau) eine Durchgangsöffnung zugeordnet. Leistungsschaltteile können (durch Leiterbahnen) wiederum elektrisch mit Heizelementen verbunden sein, vorzugsweise jedes Leistungsschaltteil mit (genau) einem Heizelement. In a further embodiment, each through-opening is assigned a power switching part, which is connected to a contact line, wherein in particular each heating element is assigned a power switching part. Preferably, each heating element is assigned (exactly) one through-opening. Power switching parts can in turn be electrically connected to heating elements (by conductor tracks), preferably each power switching part to (exactly) one heating element.
In einer weiteren Ausführungsform ist die Haupterstreckungsebene der Steuerplatine der Steuereinheit in einem Winkel von mindestens 45°, vorzugsweise (in etwa) von 90°, zur Haupterstreckungsebene des Leistungsschaltteils und/oder des Heizelements angeordnet. Die Haupterstreckungsebene in der Steuerplatine und/oder des Leistungsschaltteils sind insbesondere durch die Erstreckungsebene der Platinenplatte(n) definiert. Vorzugsweise steht die Steuerplatine senkrecht auf die Haupterstreckungsebene des Heizelements (d.h. parallel zur Heizfläche). Dadurch lässt sich die Baufläche der Heizungsanordnung reduzieren. In a further embodiment, the main extension plane of the control board of the control unit is arranged at an angle of at least 45°, preferably (approximately) 90°, to the main extension plane of the power switching part and/or the heating element. The main extension plane in the control board and/or the power switching part is defined in particular by the extension plane of the circuit board(s). Preferably The control board is perpendicular to the main extension plane of the heating element (ie parallel to the heating surface). This allows the installation area of the heating arrangement to be reduced.
In einer weiteren Ausführungsform ist die Kontaktierungsleitung als von einem Kunststoffeinsatz teilweise umschlossene Leiterbahn, insbesondere als gebogenes Stanzgitter, ausgebildet, wobei die Außenkontur des Kunststoffeinsatzes an die Innenkontur der Durchgangsöffnung angepasst ist. Kontaktierungsleitungen sind als Leiterbahnen vorzugsweise in einen Kunststoffeinsatz des Steuerungsgehäuses eingegossen oder umspritzt. Der Kunststoffein- satz ist vorzugsweise in einen passend geformten Anschlussbereich des Steuerungsgehäuses eingesetzt und kann sich im eingesetzten Zustand in die Durchgangsöffnung hinein erstrecken. In a further embodiment, the contact line is designed as a conductor track partially enclosed by a plastic insert, in particular as a curved punched grid, with the outer contour of the plastic insert being adapted to the inner contour of the through-opening. Contact lines are preferably cast or molded into a plastic insert of the control housing as conductor tracks. The plastic insert is preferably inserted into a suitably shaped connection area of the control housing and can extend into the through-opening when inserted.
In einer weiteren Ausführungsform ist die Kontaktierungsleitung, vorzugsweise zweifach, abgewinkelt, wobei sich insbesondere die Leitungsendabschnitte der Kontaktierungsleitung parallel zur Haupterstreckungsebene des, vorzugsweise plattenförmigen, Trägerkörpers, erstrecken und sich insbesondere ein Leitungsmittelabschnitt senkrecht zur Haupterstreckungsebene des Trägerkörpers erstreckt. Der Querschnitt einer Kontaktierungsleitung kann insofern als Z-förmig bezeichnet werden. Der Leitungsmittelabschnitt erstreckt sich vorzugsweise in die Durchgangsöffnung hinein oder durch diese hindurch. Ein der Steuereinheit zugewandter Leitungsendabschnitt der Kontaktierungsleitung verläuft insbesondere (im Wesentlichen) senkrecht zur Steuerplatine und ist vorzugsweise (direkt) mit dieser verbunden, nämlich z.B. verlötet und/oder in eine Durchgangsöffnung der Steuerplatine eingepresst. Ein dem Leistungsschaltteil bzw. dem Heizelement zugewandter Leitungsendabschnitt der Kontaktierungsleitung verläuft insbesondere (im Wesentlichen) parallel zu deren Haupterstreckungsebene und ist vorzugsweise (direkt) mit einer Platine des Leistungsschaltteils verbunden (z.B. verlötet). Durch diese Formgebung der Kontaktierungsleitung kann die Kontaktierungsstelle für die Heizelemente durch die Steuereinheit in konstruktiv einfacher Weise auf die Wärmeübertragungsseite verlegt werden. In a further embodiment, the contact line is angled, preferably twice, with the line end sections of the contact line extending in particular parallel to the main extension plane of the, preferably plate-shaped, carrier body, and in particular a line middle section extending perpendicular to the main extension plane of the carrier body. The cross section of a contact line can therefore be described as Z-shaped. The line middle section preferably extends into or through the through-opening. A line end section of the contact line facing the control unit runs in particular (essentially) perpendicular to the control board and is preferably (directly) connected to it, namely e.g. soldered and/or pressed into a through-opening of the control board. A line end section of the contact line facing the power switching part or the heating element runs in particular (essentially) parallel to its main extension plane and is preferably (directly) connected to a board of the power switching part (e.g. soldered). Due to this shape of the contact line, the contact point for the heating elements can be moved to the heat transfer side by the control unit in a structurally simple manner.
Des Weiteren sieht ein Ausführungsbeispiel vor, dass in dem Steuerungsgehäuse, nachfolgend auch als erstes Modulgehäuse bezeichnet, um dies von einem zweiten Modulgehäuse zu unterscheiden, das durch den Wärmeübertrager auf einer Wärmeübertragungsseite und einen Gehäusedeckel für die Beheizungsseite zusammengenommen gebildet wird, wenigstens eine Apertur zum Hindurchführen einer elektrischen Verbindung zwischen der Steuervorrichtung bzw. der Steuerplatine in dem ersten Modulgehäuse der Steuereinheit und einem Leistungsschaltteil zum Schalten des Heizelements in dem zweiten Modulgehäuse ausgebildet ist. In der wenigstens einen Apertur kann in diesem Fall jeweils ein Stanzgitter mit den in einem gemeinsamen Kunststoffeinsatz eingebetteten Kontaktierungsleitungen angeordnet sein, wobei die Kontaktierungsleitungen entsprechende Anschlussstellen auf einer die Steuervorrichtung ausbildenden Steuerplatine kontaktieren. Furthermore, an embodiment provides that in the control housing, hereinafter also referred to as the first module housing, in order to distinguish this from a second module housing, which is formed by the heat exchanger on a heat transfer side and a housing cover for the heating side taken together, at least one aperture for passing through an electrical connection between the control device or the control board in the first module housing of the control unit and a power switching part for switching the heating element is formed in the second module housing. In this case, a lead frame with the contact lines embedded in a common plastic insert can be arranged in the at least one aperture, wherein the contact lines contact corresponding connection points on a control board forming the control device.
Die Stanzgitter ermöglichen eine robuste elektrische Verbindung mit den in den Leistungsschaltteilen vorgesehenen Leistungsschaltelementen und/oder mit den Heizelementen, und erlauben einen platzsparenden Wechsel der Seiten des Wärmeübertragers, denn die Anbringung des ersten Modulgehäuses an dem zweiten Modulgehäuse erfolgt bevorzugt in einer im wesentlichen senkrechten Richtung zu einer Ebene des Wärmeübertragers, so dass die Stutzen (Fluideinlass, Fluidauslass) sowie auch die Steckverbinderabschnitte (Hochvolt, Niedervolt) in einem in Fahrzeug verbauten Zustand von der gleichen Seite erfolgen können. Dies wiederum erfordert es aber, dass das oder die Heizelemente auf einer gegenüberliegende Seite des flachen Wärmeübertragers angeordnet sind. Die Durchgangsöffnungen in dem Trägerkörper des Wärmeübertragers ermöglichen daher einen direkten Zugang in das zweite Modulgehäuse auf der Seite des oder der Heizelemente. The stamped grids enable a robust electrical connection with the power switching elements provided in the power switching parts and/or with the heating elements, and allow a space-saving change of the sides of the heat exchanger, because the attachment of the first module housing to the second module housing preferably takes place in a direction substantially perpendicular to a plane of the heat exchanger, so that the nozzles (fluid inlet, fluid outlet) as well as the connector sections (high voltage, low voltage) can be made from the same side when installed in the vehicle. However, this in turn requires that the heating element(s) are arranged on an opposite side of the flat heat exchanger. The through openings in the carrier body of the heat exchanger therefore enable direct access to the second module housing on the side of the heating element(s).
Mit Vorteil kann sich das Stanzgitter durch eine in dem Trägerkörper gebildete Durchgangsöffnung und eine im ersten Modulgehäuse gebildete und auf die Durchgangsöffnung ausgerichtete Apertur in einen Innenraum des ersten Modulgehäuses hinein erstrecken, wo es mit wenigstens einem Positioniermittel, insbesondere einem Positionierstift, an der die Steuervorrichtung der Steuereinheit ausbildenden Steuerplatine fixiert ist. Advantageously, the lead frame can extend through a through-opening formed in the carrier body and an aperture formed in the first module housing and aligned with the through-opening into an interior of the first module housing, where it is fixed by at least one positioning means, in particular a positioning pin, to the control board forming the control device of the control unit.
Für die gegenseitige Fixierung der beiden Modulgehäuse können Befestigungsmittel, insbesondere eine oder mehrere Schrauben, bereitgestellt sein, um den Trägerkörper des Wärmeübertragers bzw. eines Wärmeübertragermoduls, das durch den Wärmeübertrager und die Heizelemente mit zugehörigem Leistungsschaltteil oder zugehörigen Leistungsschaltteilen mit zugehörigem Gehäusedeckel gebildet wird, an dem ersten Modulgehäuse zu befestigen, wobei der Trägerkörper die Durchgangsöffnung aufweist, die auf die wenigstens eine Apertur im ersten Modulgehäuse ausgerichtet ist, so dass sich das Stanzgitter durch die Durchgangsöffnung des Trägerkörpers hindurch erstreckt und auf deren gegenüberliegenden Seite Kontaktanschlüsse für seine Kontaktierungsleitungen bereitstellt. Fastening means, in particular one or more screws, can be provided for the mutual fixing of the two module housings in order to fasten the carrier body of the heat exchanger or of a heat exchanger module, which is formed by the heat exchanger and the heating elements with associated power switching part or associated power switching parts with associated housing cover, to the first module housing, wherein the carrier body has the through-opening which is aligned with the at least one aperture in the first module housing, so that the lead frame extends through the through-opening of the carrier body and provides contact connections for its contacting lines on the opposite side thereof.
Zwischen den einander zugewandten Oberflächen des ersten Modulgehäuses und dem Trägerkörper des zweiten Modulgehäuses (des Wärmeübertragers) kann dabei eine Dichtung eingerichtet sein, welche die wenigstens eine Durchgangsöffnung beziehungsweise die wenigstens Apertur umschließt (im Falle mehrerer Durchgangsöffnungen und zugeordneter Aperturen diese gemeinsam umschließt) und dadurch den Innenraum des ersten Modulgehäuses sowie einen das Leistungsschaltteil und das Heizelement umfassenden Innenraum des zweiten Modulgehäuses vor Feuchtigkeitseintritt schützt. A seal can be arranged between the mutually facing surfaces of the first module housing and the carrier body of the second module housing (of the heat exchanger), which seal seals the at least one through-opening or which encloses at least one aperture (in the case of several through-openings and associated apertures, encloses these together) and thereby protects the interior of the first module housing as well as an interior of the second module housing comprising the power switching part and the heating element from the ingress of moisture.
Die genannte Aufgabe wird außerdem insbesondere gelöst durch ein Heizgerät, vorzugsweise Hochvolt-Heizgerät, für ein Fahrzeug, insbesondere ein Elektro- oder Hybridfahrzeug, das mindestens eine zuvor beschriebene erfindungsgemäße Heizanordnung umfasst. Die Funktionsweise und Vorteile des Heizgeräts ergeben sich analog zu den im Zusammenhang mit der Heizungsanordnung beschriebenen strukturellen und funktionalen Merkmalen. Ein solches Heizgerät ist insbesondere für den Einsatz zur Beheizung eines Fahrzeuginnenraums und/oder einer Fahrzeugkomponente bestimmt. The stated object is also achieved in particular by a heater, preferably a high-voltage heater, for a vehicle, in particular an electric or hybrid vehicle, which comprises at least one heating arrangement according to the invention as described above. The functioning and advantages of the heater arise analogously to the structural and functional features described in connection with the heating arrangement. Such a heater is intended in particular for use in heating a vehicle interior and/or a vehicle component.
Die Heizelemente des Heizgeräts bzw. der Heizanordnung haben (insgesamt) vorzugsweise eine Heizleistung im Bereich von 1 bis 100 kW, vorzugsweise zwischen 2 bis 20 kW, und können eine Fläche von mehreren 100 cm2 haben, beispielsweise 200 cm2. Heizelemente werden vorzugsweise mit Gleichstrom im Hochspannungsbereich, d.h. im Bereich von etwa 100 bis 1000 Volt (V), betrieben. Solche Hochspannungen können insbesondere in Elektro- oder Hybridfahrzeugen, beispielsweise in Personenkraftfahrzeugen bis ca. 500 V oder mehr, z.B. bis 800 V oder mehr, oder in Nutzfahrzeugen, wie Bussen oder Lkw, bis ca. 100 V oder mehr vorhanden sein. Insofern kann ein Heizgerät mit einer erfindungsgemäßen Heizanordnung als Hochvolt-Heizgerät, bezeichnet werden. The heating elements of the heater or heating arrangement preferably have (overall) a heating output in the range of 1 to 100 kW, preferably between 2 and 20 kW, and can have an area of several 100 cm 2 , for example 200 cm 2 . Heating elements are preferably operated with direct current in the high voltage range, i.e. in the range of approximately 100 to 1000 volts (V). Such high voltages can be present in particular in electric or hybrid vehicles, for example in passenger vehicles up to approximately 500 V or more, e.g. up to 800 V or more, or in commercial vehicles such as buses or trucks up to approximately 100 V or more. In this respect, a heater with a heating arrangement according to the invention can be referred to as a high-voltage heater.
Es ist anzumerken, dass die elektrische Heizanordnung bzw. das elektrische Heizgerät gemäß den hier beschriebenen Aspekten und Ausführungsformen insbesondere eine Flüssigkeitsheizung sein kann. Flüssigkeitsheizung bedeutet, dass das den Wärmeübertrager der Heizanordnung durchfließende Medium flüssig ist. Das Medium kann insbesondere flüssiges Kühlmittel eines Fahrzeuges sein, welches Wärme im Fahrzeug transportiert und an verschiedenen Stellen abgeben kann. Zusätzlich oder alternativ kann die Flüssigkeitsheizung z.B. auch Bestandteil einer Wärmepumpe eines Fahrzeuges sein, so dass das Wärmeübertragungsmedium z.B. ein Kältemittel einer Wärmepumpe sein oder umfassen kann. Dabei kann es sein, dass das Kältemittel nur unter bestimmten Bedingungen und nur temporär oder vielleicht auch nie in vollständig flüssiger Form vorliegt und ansonsten auch teilweise oder vollständig gasförmig ist. Dennoch wird auch darunter eine Flüssigkeitsheizung verstanden. Weitere Ausführungsformen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen. It should be noted that the electric heating arrangement or the electric heater according to the aspects and embodiments described here can in particular be a liquid heater. Liquid heating means that the medium flowing through the heat exchanger of the heating arrangement is liquid. The medium can in particular be liquid coolant of a vehicle, which transports heat in the vehicle and can release it at various points. Additionally or alternatively, the liquid heater can also be part of a heat pump of a vehicle, for example, so that the heat transfer medium can be or include a coolant of a heat pump, for example. It can be the case that the coolant is only in completely liquid form under certain conditions and only temporarily or perhaps never, and is otherwise partially or completely gaseous. Nevertheless, this is also understood to mean a liquid heater. Further embodiments of the invention emerge from the subclaims.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen: Short description of the drawings:
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand der Zeichnungen näher erläutert. Hierbei zeigen: Embodiments of the invention are explained in more detail below with reference to the drawings.
Figur 1 eine schematische Darstellung einer Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Heizanordnung in einer perspektivischen Ansicht gemäß einer ersten Ausführungsform; Figure 1 is a schematic representation of an embodiment of a heating arrangement according to the invention in a perspective view according to a first embodiment;
Figur 2 eine schematische Darstellung der Ausführungsform nach Figur 1 in einer Draufsicht auf die Beheizungsseite des Wärmeübertragers; Figure 2 is a schematic representation of the embodiment according to Figure 1 in a plan view of the heating side of the heat exchanger;
Figur 3a eine schematische Darstellung einer Ausführungsform eines Wärmeübertragers einer erfindungsgemäßen Heizanordnung in einer perspektivischen Ansicht der Beheizungsseite; Figure 3a is a schematic representation of an embodiment of a heat exchanger of a heating arrangement according to the invention in a perspective view of the heating side;
Figur 3b eine schematische Darstellung einer Ausführungsform eines Wärmeübertragers einer erfindungsgemäßen Heizanordnung in einer perspektivischen Ansicht der Wärmeübertragungsseite; Figure 3b is a schematic representation of an embodiment of a heat exchanger of a heating arrangement according to the invention in a perspective view of the heat transfer side;
Figur 4 eine schematische Darstellung der Ausführungsform nach Figur 1 in einer perspektivischen Ansicht ohne Steuerplatine der Steuereinheit; Figure 4 is a schematic representation of the embodiment according to Figure 1 in a perspective view without the control board of the control unit;
Figur 5 eine schematische Darstellung der Ausführungsform nach Figur 1 in einer perspektivischen Ansicht mit Steuerplatine der Steuereinheit; Figure 5 is a schematic representation of the embodiment according to Figure 1 in a perspective view with control board of the control unit;
Figur 6 eine schematische Darstellung der Ausführungsform nach Figur 1 in einer Schnittansicht; Figure 6 is a schematic representation of the embodiment according to Figure 1 in a sectional view;
Figur 7 eine schematische vergrößerte Darstellung der Schnittansicht nach Figur 6Figure 7 is a schematic enlarged view of the sectional view according to Figure 6
Figur 8 in einer perspektivischen Ansicht eine elektrische Hochvolt-Heizvorrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform; Figure 8 shows a perspective view of an electrical high-voltage heating device according to a second embodiment;
Figur 9 in Draufsicht eine Anordnung von Heizelementen auf einer T rägerplatte eines Wärmeübertragers der Heizvorrichtung aus Figur 8; Figure 9 shows a plan view of an arrangement of heating elements on a carrier plate of a heat exchanger of the heating device from Figure 8;
Figur 10 in perspektivscher Ansicht das Steuermodul der Heizvorrichtung aus Figur 8, mit Blick auf die äußere zweite Schicht aus elektrisch isolierendem Kunststoffmaterial; Figure 10 is a perspective view of the control module of the heating device of Figure 8, looking towards the outer second layer of electrically insulating plastic material;
Figur 11 wie Figur 10, aber mit ausgeblendetem Hochvolt-Steckverbinderabschnitt; Figur 12 wie Figur 11 , aber mit Blick auf die innere erste Schicht aus elektrisch leitfähigem Kunststoffmaterial bei ausgeblendeter zweiter Schicht; Figure 11 as Figure 10, but with hidden high-voltage connector section; Figure 12 as Figure 11 , but with a view of the inner first layer of electrically conductive plastic material with the second layer hidden;
Figur 13 wie Figur 12, aber mit ausgeblendeter erster und zweiter Schicht (nur Grundbauteil, Deckel weiterhin sichtbar); Figure 13 like Figure 12, but with the first and second layers hidden (only the base component, the cover still visible);
Figur 14 in isolierter Darstellung die Positionierung von Stanzgittern, Befestigungsschrauben, Blecheinleger und Dichtung; Figure 14 shows in isolated representation the positioning of punched grids, fastening screws, sheet metal inserts and seals;
Figur 15 in perspektivischer Ansicht einen Blick in den Innenraum des ersten Modulgehäuses gemäß dem Ausführungsbeispiel; Figure 15 shows a perspective view of the interior of the first module housing according to the embodiment;
Figur 16 in perspektivischer Ansicht das erste Modulgehäuse von hinten, mit zweiter Schicht als Außenoberfläche; Figure 16 shows a perspective view of the first module housing from behind, with the second layer as the outer surface;
Figur 17 wie Figur 16, aber mit ausgeblendeter zweiter Schicht, d.h. mit Blick auf die innere erste Schicht; Figure 17 like Figure 16, but with the second layer hidden, i.e. with a view of the inner first layer;
Figur 18 wie Figur 15, aber mit allen elektronischen Komponenten einschließlich Steuervorrichtung im verbauten Zustand aber bei ausgeblendetem Deckel; Figure 18 as Figure 15, but with all electronic components including control device installed but with the cover hidden;
Figur 19 wie Figur 18, aber mit ausgeblendeter Steuervorrichtung (ausgeblendete Leiterplatte und Verguss- bzw. Füllmaterial); Figure 19 as Figure 18, but with control device hidden (printed circuit board and potting or filling material hidden);
Figur 20 eine perspektivische Ansicht des ersten Modulgehäuses von unten, ohne Stanzgitter; Figure 20 is a perspective view of the first module housing from below, without leadframe;
Figur 21 eine perspektivische Ansicht eines der Stanzgitter; Figure 21 is a perspective view of one of the lead frames;
Figur 22 eine weitere perspektivische Ansicht des Stanzgitters aus Fig. 21. Figure 22 is another perspective view of the punched grid from Fig. 21.
Detaillierte Beschreibung von bevorzugten Ausführungsbeispielen: Detailed description of preferred embodiments:
In der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele ist zu berücksichtigen, dass die vorliegende Offenbarung der verschiedenen Aspekte nicht auf die Details des Aufbaus und der Anordnung der Komponenten beschränkt ist, wie sie in der nachfolgenden Beschreibung und in den Figuren dargestellt sind. Das Ausführungsbeispiel kann auf verschiedenen Wegen in die Praxis umgesetzt oder ausgeführt werden. Es ist des Weiteren zu berücksichtigen, dass die hier verwendete Ausdrucksweise und Terminologie lediglich zum Zweck der konkreten Beschreibung verwendet wird und diese sollten nicht durch den Fachmann als solche in einschränkender Weise ausgelegt werden. In the following description of preferred embodiments, it is to be understood that the present disclosure of the various aspects is not limited to the details of the construction and arrangement of the components as shown in the following description and in the figures. The embodiment can be practiced or carried out in a variety of ways. It is further to be understood that the phraseology and terminology used herein is for the purpose of specific description only and should not be interpreted as limiting by one skilled in the art.
In der nachfolgenden Beschreibung der Erfindung werden für gleiche und gleich wirkende Elemente dieselben Bezugszeichen verwendet, so dass in einigen Fällen auf eine wiederholte detaillierte Beschreibung derselben verzichtet wird, um die Kompaktheit und Übersichtlichkeit der Darstellung zu bewahren. In the following description of the invention, the same reference numerals are used for identical and equivalent elements, so that in some cases reference is made to a repeated detailed descriptions are omitted in order to preserve the compactness and clarity of the presentation.
Die Figuren 1 , 2 und 4 bis 7 zeigen eine erste Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Heizanordnung 100 in unterschiedlichen Ansichten. Die Figuren 3a und 3b zeigen den Wärmeübertrager 1 einer weiteren Ausführungsform der Erfindung. Figures 1, 2 and 4 to 7 show a first embodiment of a heating arrangement 100 according to the invention in different views. Figures 3a and 3b show the heat exchanger 1 of a further embodiment of the invention.
Die erfindungsgemäße Heizanordnung 100 bzw. ein entsprechendes Heizgerät, vorzugsweise ausgelegt als Hochvolt-Heizgerät, eignen sich insbesondere zur Beheizung des Fahrzeuginnenraums oder von Fahrzeugkomponenten in Elektro- oder Hybridfahrzeugen. Die Heizanordnung 100 weist einen Wärmeübertrager 1 , mehrere elektrische Heizelemente 2a, 2b, 2c, eine Steuereinheit 3, und mehrere elektrische Kontaktierungsleitungen 4a, 4b, 4c auf, die mit der Steuereinheit 3 verbunden sind und der elektrischen Kontaktierung der Heizelemente 2a, 2b, 2c denen. The heating arrangement 100 according to the invention or a corresponding heating device, preferably designed as a high-voltage heating device, are particularly suitable for heating the vehicle interior or vehicle components in electric or hybrid vehicles. The heating arrangement 100 has a heat exchanger 1, several electrical heating elements 2a, 2b, 2c, a control unit 3, and several electrical contact lines 4a, 4b, 4c, which are connected to the control unit 3 and which are used to electrically contact the heating elements 2a, 2b, 2c.
Der Wärmeübertrager 1 weist einen Trägerkörper 10 für die Heizelemente 2a, 2b, 2c auf, der aus Aluminium und plattenförmig gestaltet ist. Der Trägerkörper 10 hat eine Beheizungsseite 12 mit den Heizelementen 2a, 2b, 2c sowie eine gegenüberliegende Wärmeübertragungsseite 11. Der Trägerkörper 10 weist mehrere Durchgangsöffnungen 13a, 13b, 13c von der Wärmeübertragungsseite hin zur Beheizungsseite 12 auf, durch die sich die Kontaktierungsleitungen 4a, 4b, 4c hindurch erstrecken (siehe Figuren 6 und 7). Vorliegend sind drei Heizelemente 2a, 2b, 2c mit rechteckiger Grundform auf der Oberfläche des Trägerkörpers 10 in einem Wärmeübertragungsabschnitt 14 aufgebracht, insbesondere aufgeklebt, wobei jedes Heizelement 2a, 2b, 2c als Schichtheizelement ausgeführt ist und mindestens einen in einer Haupterstreckungsebene der Heizelemente 2a, 2b, 2c spiralförmig verlaufenden elektrischen Heizleiter 20 aufweist. Die Heizelemente 2a, 2b, 2c können eine keramische Trägerschicht umfassen, die mit der Oberfläche des Trägerkörpers 10 verklebt ist. Jedem Heizelement 2a, 2b und 2c ist jeweils eine Durchgangsöffnung 13a, 13b bzw. 13c und eine entsprechende Gruppe von Kontaktierungsleitungen 4a, 4b bzw. 4c zugeordnet. The heat exchanger 1 has a carrier body 10 for the heating elements 2a, 2b, 2c, which is made of aluminum and is designed in the shape of a plate. The carrier body 10 has a heating side 12 with the heating elements 2a, 2b, 2c and an opposite heat transfer side 11. The carrier body 10 has several through openings 13a, 13b, 13c from the heat transfer side to the heating side 12, through which the contact lines 4a, 4b, 4c extend (see Figures 6 and 7). In the present case, three heating elements 2a, 2b, 2c with a rectangular basic shape are applied, in particular glued, to the surface of the carrier body 10 in a heat transfer section 14, wherein each heating element 2a, 2b, 2c is designed as a layer heating element and has at least one electrical heating conductor 20 running spirally in a main extension plane of the heating elements 2a, 2b, 2c. The heating elements 2a, 2b, 2c can comprise a ceramic carrier layer that is glued to the surface of the carrier body 10. Each heating element 2a, 2b and 2c is assigned a through opening 13a, 13b or 13c and a corresponding group of contact lines 4a, 4b or 4c.
Die Durchgangsöffnungen 13a, 13b, 13c mit den Kontaktierungsleitungen 4a, 4b, 4c sind in einem Anschlussabschnitt 15 des Trägerkörpers 10 angeordnet. Im Anschlussabschnitt 15, außerhalb des Wärmeübertragungsabschnitts 14, ist im Randbereich des Trägerkörpers 10 auf der Wärmeübertragungsseite 11 ein Steuerungsgehäuse 30 der übergeordneten Steuereinheit 3 mit einer Steuerplatine 31 angeordnet, das über die in Verschraubungsöffnungen 50 (siehe Figuren 3a und 3b) eingesetzte Schrauben 51 mit dem Trägerkörper 10 und somit dem Wärmeübertrager 1 verbunden ist. The through-openings 13a, 13b, 13c with the contact lines 4a, 4b, 4c are arranged in a connection section 15 of the carrier body 10. In the connection section 15, outside the heat transfer section 14, in the edge area of the carrier body 10 on the heat transfer side 11, a control housing 30 of the higher-level control unit 3 with a control board 31 is arranged, which can be connected to the control board 31 via the screw openings 50 (see Figures 3a and 3b) inserted screws 51 are connected to the carrier body 10 and thus to the heat exchanger 1.
Zwischen den Kontaktierungsleitungen 4a, 4b, 4c und den Heizelementen 2a, 2b, 2c ist jeweils ein Leistungsschaltteil 5a, 5b, 5c auf dem Trägerkörper 10 platziert, das jeweils einen Temperatursensor 6a, 6b, 6c zur Überwachung der Heiztemperatur des jeweils zugeordneten Heizelements 2a, 2b, 2c umfasst und zur Regulierung der thermischen und/oder elektrischen Leistung des jeweiligen Heizelements 2a, 2b, 2c dient. Die Temperatursensoren 6a, 6b, 6c sind jeweils auf einer Platine des Leistungsschaltteils 5a, 5b, 5c angeordnet. Between the contact lines 4a, 4b, 4c and the heating elements 2a, 2b, 2c, a power switching part 5a, 5b, 5c is placed on the carrier body 10, which comprises a temperature sensor 6a, 6b, 6c for monitoring the heating temperature of the respective associated heating element 2a, 2b, 2c and serves to regulate the thermal and/or electrical power of the respective heating element 2a, 2b, 2c. The temperature sensors 6a, 6b, 6c are each arranged on a circuit board of the power switching part 5a, 5b, 5c.
Der Wärmeübertrager 1 weist neben dem Trägerkörper 10 einen Deckkörper 17 auf, die gemeinsam ein Wärmeübertragergehäuse mit einem dazwischenliegenden Hohlraum bilden, in dem ein oder mehrere Strömungskanäle 16 zur Durchströmung mit einem Wärmeübertragungsmedium ausgebildet sind. Der Deckkörper 17 bildet einen Zuströmungsanschluss 18 und einen Ausströmungsanschluss 19 für das Wärmeübertragungsmedium aus, die in einer Ausführungsform auch vertauscht sein können. Dadurch, dass der Zuströmungsanschluss 18 und der Ausströmungsanschluss 19 sowie die Steuereinheit 3 mit dem Steuerungsgehäuse 30 auf derselben Seite des Trägerkörpers 10 bzw. des Wärmeübertrager 1 , nämlich auf der Wärmeübertragungsseite 11 , angeordnet sind, kann das Steuerungsgehäuse 30 mit großer Flexibilität, insbesondere unabhängig von der räumlichen Anordnung und Erstreckung der Heizelemente 2a, 2b, 2c und gegebenenfalls unter Berücksichtigung des verfügbaren Bauraums im Fahrzeug aufgrund angrenzender Fahrzeugkomponenten gestaltet werden. Außerdem können das Steuerungsgehäuse 30 und das Gehäuse des Wärmeübertragers 1 als in sich geschlossene Einheiten im Sinn einer Modulbauweise mit vereinfachten Schnittstellen konzipiert werden. Dadurch ist eine Kostenersparnis erreichbar. In addition to the carrier body 10, the heat exchanger 1 has a cover body 17, which together form a heat exchanger housing with an intermediate cavity in which one or more flow channels 16 are formed for the flow of a heat transfer medium. The cover body 17 forms an inflow connection 18 and an outflow connection 19 for the heat transfer medium, which can also be interchanged in one embodiment. Because the inflow connection 18 and the outflow connection 19 as well as the control unit 3 with the control housing 30 are arranged on the same side of the carrier body 10 or the heat exchanger 1, namely on the heat transfer side 11, the control housing 30 can be designed with great flexibility, in particular independently of the spatial arrangement and extension of the heating elements 2a, 2b, 2c and if necessary taking into account the available installation space in the vehicle due to adjacent vehicle components. In addition, the control housing 30 and the housing of the heat exchanger 1 can be designed as self-contained units in the sense of a modular design with simplified interfaces. This makes it possible to save costs.
Im Anschlussabschnitt 15 des Trägerkörpers 10, hier als rechteckige Trägerplatte ausgeführt, werden der abschnittsweise deckungsgleich ausgebildete Deckkörper 17 und der Trägerkörper 10 durch die Durchgangsöffnungen 13a, 13b und 13c durchdrungen, die seitlich jeweils vollständig geschlossen, d.h. umrandet, sind (siehe Figuren 3a und 3b). Ein Anschlussbereich des Steuerungsgehäuses 30 ist mit vorliegend drei Kunststoffeinsätzen 32 ausgeführt, die bei der Montage mit den vormontierten, beispielsweise eingegossenen oder umspritzten, Kontaktierungsleitungen 4a, 4b, 4c in die Durchgangsöffnungen 13a, 13b, 13c von der Wärmeübertragungsseite 11 her eingesetzt werden. In den Figuren 6 und 7 ist die Kontaktierung zwischen der Steuereinheit 3 und den Heizelementen 2a, 2b, 2c bzw. den Leistungsschaltteilen 5a, 5b, 5c im Querschnitt dargestellt. In den Figuren 6 und 7 ist das jeweils mittlere Element 2b, 4b, 5b, 13b geschnitten dargestellt. Zwischen der Oberfläche des Deckkörpers 17 und dem Anschlussbereich des Steuerungsgehäuses 30 ist eine umlaufende Dichtung 33 in eine Umfangsnut eingesetzt, die aufgrund der erfindungsgemäßen Anordnung der Steuerungseinheit 3 auf der Wärmeübertragungsseite 11 vereinfacht und vergleichsweise kurz gestaltet werden konnte. Die Haupterstreckungsebene der Steuerplatine 31 steht senkrecht auf die Haupterstreckungsebene des Trägerkörpers 10, der Leistungsschaltteile 5a, 5b, 5c und der Heizelemente 2a, 2b, 2c. In the connection section 15 of the carrier body 10, here designed as a rectangular carrier plate, the cover body 17, which is designed to be congruent in sections, and the carrier body 10 are penetrated by the through openings 13a, 13b and 13c, which are each completely closed on the side, i.e. bordered (see Figures 3a and 3b). A connection area of the control housing 30 is designed with three plastic inserts 32, which are inserted into the through openings 13a, 13b, 13c from the heat transfer side 11 during assembly with the pre-assembled, for example cast-in or molded-in, contact lines 4a, 4b, 4c. In Figures 6 and 7, the contact between the control unit 3 and the heating elements 2a, 2b, 2c or the power switching parts 5a, 5b, 5c is shown in cross section. In Figures 6 and 7, the middle element 2b, 4b, 5b, 13b is shown in section. Between the surface of the cover body 17 and the connection area of the control housing 30, a circumferential seal 33 is inserted into a circumferential groove, which could be simplified and made comparatively short due to the inventive arrangement of the control unit 3 on the heat transfer side 11. The main extension plane of the control board 31 is perpendicular to the main extension plane of the carrier body 10, the power switching parts 5a, 5b, 5c and the heating elements 2a, 2b, 2c.
Die Kontaktierungsleitungen 4a, 4b, 4c sind jeweils als Leiterbahnen ausgeführt, wobei jeweils mehrere Kontaktierungsleitungen als zweifach gebogenes metallisches Stanzgitter gefertigt sind, die sich im Querschnitt als doppelt abgewinkelte Z-Form darstellen. Die Leitungsendabschnitte 41 , 43 der Kontaktierungsleitung 4a, 4b, 4c verlaufen jeweils parallel zur Haupterstreckungsebene des Trägerkörpers 10, während sich der Leitungsmittelabschnitt 42 senkrecht zur Haupterstreckungsebene des Trägerkörpers 10, d.h. parallel zur Haupterstreckungsebene des Steuerungsgehäuses 30, in der Durchgangsöffnung 13a, 13b, 13c erstreckt. Der der Steuereinheit 3 zugewandte Leitungsendabschnitt 41 ist in die Steuerplatine 31 eingepresst. Der dem Leistungsschaltteil 5a, 5b, 5c zugewandte Leitungsendabschnitt 43 ist hier mit einem Bondpad ausgeführt. Die elektrische Verbindung zwischen dem Leitungsendabschnitt 43 und den Leistungsschaltteilen 5a, 5b, 5c kann durch verschiedene gängige Verfahren hergestellt werden, insbesondere gelötet oder gebondet, z.B. durch Ultraschallbonden oder Laserbonden von Bonddrähten, sein. Zusätzlich ist auch ein Pressfit zwischen dem Leitungsendabschnitt 43 und den Leistungsschaltteilen 5a, 5b und 5c möglich. Die dargestellte erfindungsgemäße Heizanordnung 100 ermöglicht großen Gestaltungsspielraum für das Steuerungsgehäuse 30 und ist einfach und kostengünstig herstellbar. The contact lines 4a, 4b, 4c are each designed as conductor tracks, with several contact lines each being manufactured as a double-bent metal stamped grid, which in cross section appears as a double-angled Z-shape. The line end sections 41, 43 of the contact lines 4a, 4b, 4c each run parallel to the main extension plane of the carrier body 10, while the line middle section 42 extends perpendicular to the main extension plane of the carrier body 10, i.e. parallel to the main extension plane of the control housing 30, in the through-opening 13a, 13b, 13c. The line end section 41 facing the control unit 3 is pressed into the control board 31. The line end section 43 facing the power switching part 5a, 5b, 5c is designed here with a bond pad. The electrical connection between the line end section 43 and the power switching parts 5a, 5b, 5c can be made by various common methods, in particular soldered or bonded, e.g. by ultrasonic bonding or laser bonding of bonding wires. In addition, a press fit between the line end section 43 and the power switching parts 5a, 5b and 5c is also possible. The heating arrangement 100 according to the invention shown allows great design freedom for the control housing 30 and can be produced easily and inexpensively.
Ein Heizgerät kann gegenüber der beschriebenen Heizanordnung zusätzliche Komponenten umfassen, beispielsweise eine Abdeckung des in Figur 1 offen dargestellten Steuerungsgehäuses 30, weitere Gehäuseteile wie etwa auch eine Abdeckung der Beheizungsseite 11 sowie der daran angebrachten Elemente wie z.B. der Heizelemente 2a, 2b, 2c, der Leistungsschaltteile 5a, 5b, 5c mit entsprechenden Platinen und der Durchgangsöffnungen 13a, 13b, 13c und der da hindurchtretenden Kontaktierungsleitungen 4a, 4b, 4c, sowie elektrische Anschlüsse oder Zuleitungen für das Wärmeübertragungsmedium. Eine zweite Ausführungsform (siehe die Fig. 8 bis 22) einer Heizanordnung 100 gemäß der vorliegenden Erfindung ist in der Fig. 8 in perspektivischer Ansicht gezeigt. Wie bei der ersten Ausführungsform handelt es sich insbesondere um eine Heizanordnung 100 für ein Hochvolt-Flüssigkeitsheizgerät für elektrisch oder Hybrid betriebene Fahrzeuge. Es ist hervorzuheben, dass solche in der zweiten Ausführungsform gemäß den Fig. 8 bis 22 gezeigten Elemente, die in den Fig. 1 bis 7 der ersten Ausführungsform nicht zu sehen sind, wie etwa Gehäuseabdeckungen oder Details der Steuereinheit 3 des Wärmeübertragers 1 etc., gleichwohl in entsprechender Weise auch dort implementiert sein können. Insbesondere ist die zweite Ausführungsform mit der ersten Ausführungsform kombinierbar. A heating device can comprise additional components compared to the heating arrangement described, for example a cover of the control housing 30 shown open in Figure 1, further housing parts such as a cover of the heating side 11 and the elements attached thereto such as the heating elements 2a, 2b, 2c, the power switching parts 5a, 5b, 5c with corresponding circuit boards and the through openings 13a, 13b, 13c and the contact lines 4a, 4b, 4c passing through them, as well as electrical connections or supply lines for the heat transfer medium. A second embodiment (see FIGS. 8 to 22) of a heating arrangement 100 according to the present invention is shown in perspective view in FIG. 8. As with the first embodiment, this is in particular a heating arrangement 100 for a high-voltage liquid heater for electrically or hybrid-powered vehicles. It should be emphasized that elements shown in the second embodiment according to FIGS. 8 to 22 that cannot be seen in FIGS. 1 to 7 of the first embodiment, such as housing covers or details of the control unit 3 of the heat exchanger 1, etc., can nevertheless also be implemented there in a corresponding manner. In particular, the second embodiment can be combined with the first embodiment.
Die Heizanordnung 100 umfasst auch bei dieser Ausführungsform im Wesentlichen drei Komponenten, nämlich einen Wärmeübertrager 1 , eine Wärmeumwandlungseinheit 200 mit Heizelementen 2a, 2b, 2c, und ein Steuermodul beziehungsweise eine Steuereinheit 3. Der Wärmeübertrager 1 und die Wärmeumwandlungseinheit 200 lassen sich baulich zu einem Wärmeübertragermodul 500 zusammenfassen, an welchem die Steuereinheit 3 befestigt ist. Das Wärmeübertragermodul 500 besitzt einen im wesentlichen flachen Aufbau mit rechteckförmigem Grundriss in Draufsicht. In this embodiment, the heating arrangement 100 also essentially comprises three components, namely a heat exchanger 1, a heat conversion unit 200 with heating elements 2a, 2b, 2c, and a control module or a control unit 3. The heat exchanger 1 and the heat conversion unit 200 can be structurally combined to form a heat exchanger module 500, to which the control unit 3 is attached. The heat exchanger module 500 has an essentially flat structure with a rectangular outline in plan view.
Der Wärmeübertrager 1 ist in Fig. 8 nach oben orientiert und weist einen tiefgezogenen Deckkörper 17 auf, der zusammen mit einem flachen bzw. ebenen Trägerkörper 10 eine ebenfalls flache Fluidkammer 126 mit dem oder den Strömungskanälen 16 darin ausbildet (in Fig. 8 liegt der Deckkörper 17 oben, der Trägerkörper 10 unten). Ein flacher umlaufender Rand des Deckkörpers 17 ist mit dem Trägerkörper 10 verlötet oder verscheißt, um die Fluidkammer 126 seitlich abzuschließen. Da der Deckkörper 17 in Fig. 8 auf dem Trägerkörper 10 (nur durch Pfeil gekennzeichnet) aufliegt, ist der Trägerkörper 10 dort kaum sichtbar. In der Fluidkammer 126 ist ein (nicht in den Figuren gezeigter) Turbulator eingesetzt, der das durchströmende Fluid vermischt, die Wärmeübertragung auf das Fluid unterstützt und die Strömungskanäle 16 (siehe Fig. 6 und 7) mit ausbildet. Das Fluid kann durch einen Zuströmungsanschluss 18 in die Fluidkammer 126 einströmen und nach Erwärmung durch den Ausströmungsanschluss 19 wieder ausströmen. The heat exchanger 1 is oriented upwards in Fig. 8 and has a deep-drawn cover body 17 which, together with a flat or level carrier body 10, forms a fluid chamber 126 which is also flat and has the flow channel or channels 16 therein (in Fig. 8, the cover body 17 is at the top, the carrier body 10 at the bottom). A flat peripheral edge of the cover body 17 is soldered or welded to the carrier body 10 in order to close off the fluid chamber 126 at the side. Since the cover body 17 in Fig. 8 rests on the carrier body 10 (only indicated by an arrow), the carrier body 10 is hardly visible there. A turbulator (not shown in the figures) is inserted in the fluid chamber 126, which mixes the fluid flowing through, supports the heat transfer to the fluid and helps form the flow channels 16 (see Figs. 6 and 7). The fluid can flow into the fluid chamber 126 through an inflow connection 18 and, after being heated, flow out again through the outflow connection 19.
Die Wärmeumwandlungseinheit 200 weist drei Heizelemente 2a, 2b, 2c sowie - anders als bei der ersten Ausführungsform - ein einzelnes gemeinsames Leistungsschaltteil 5 auf, das von einem Gehäusedeckel 131 abgedeckt ist, der an dem ebenen Trägerkörper 10 (bzw. dem daran gelöteten oder verschweißten Rand des Deckkörpers 17) mit Hilfe von gefalteten Laschen 133 befestigt ist. Vom Gehäusedeckel 131 stehen in der durch den Wärmeübertrager 1 festgelegten Ebene seitlich nach außen gerichtete und integral mit dem Gehäusedeckel 131 ausgebildete Anbringelemente 123 vor, die eine Befestigung in einem Fahrzeug erlauben. The heat conversion unit 200 has three heating elements 2a, 2b, 2c and - unlike in the first embodiment - a single common power switching part 5, which is covered by a housing cover 131, which is attached to the flat carrier body 10 (or the edge of the cover body 17 soldered or welded thereto) by means of folded tabs 133. From the housing cover 131, in the direction defined by the Heat exchanger 1 has attachment elements 123 which are directed laterally outwards and are formed integrally with the housing cover 131 and which allow fastening in a vehicle.
Der Trägerkörper 10 ist als ebene Platte ausgebildet. Der Deckkörper 17 des Wärmeübertragers 1 und der Gehäusedeckel 131 der Wärmeumwandlungseinheit 200 bilden zusammengenommen in dem speziellen Ausführungsbeispiel ein zweites Modulgehäuse 420 für das Wärmübertragungsmodul 500 aus. The carrier body 10 is designed as a flat plate. The cover body 17 of the heat exchanger 1 and the housing cover 131 of the heat conversion unit 200 together form a second module housing 420 for the heat transfer module 500 in the specific embodiment.
Die Fig. 9 zeigt die Heizelemente 2a, 2b, 2c sowie das Leistungsschaltteil 5 in dem auf dem Trägerkörper 10 des Wärmeübertragers 1 angebrachten Zustand in Draufsicht. Die Heizelemente 2a, 2b, 2c sind in den vorliegenden Ausführungsformen als keramisches Substrat (als Trägerschicht), beispielsweise aus AI2O3, mit siebgedruckter Heizleiterschicht ausgeführt. Die Heizleiterschicht ist als Metallisierung aus einer Widerstandslegierung ausgebildet und stellt den entsprechenden Heizwiderstand bereit. Eine Isolierunterbrechung sorgt für die Strukturierung langer Bahnen von Heizleitern 20. Das keramische Substrat kann über eine wärmeleitende Haftschicht /Kleber (nicht gezeigt) an dem ebenen Trägerkörper 10 angebracht sein. Fig. 9 shows the heating elements 2a, 2b, 2c and the power switching part 5 in the state attached to the carrier body 10 of the heat exchanger 1 in a top view. The heating elements 2a, 2b, 2c are designed in the present embodiments as a ceramic substrate (as a carrier layer), for example made of Al2O3, with a screen-printed heating conductor layer. The heating conductor layer is designed as a metallization made of a resistance alloy and provides the corresponding heating resistance. An insulation interruption ensures the structuring of long tracks of heating conductors 20. The ceramic substrate can be attached to the flat carrier body 10 via a heat-conducting adhesive layer/glue (not shown).
Die Leiterbahnen der Heizleiter 20 sind hinsichtlich ihrer Widerstände (festgelegt durch Dicke, Länge, Breite und spezifischem Schichtwiderstand des verwendeten Materials) solchermaßen ausgelegt, dass sie bei der bereitgestellten Betriebsspannung im Hochvoltbereich, in der vorliegenden Ausführungsform beispielsweise 800 V, die gewünschte Heizleistung erzeugen können, vorzugsweise im Bereich von zusammengenommen 5 - 13 kW. The conductor tracks of the heating conductors 20 are designed with regard to their resistances (determined by thickness, length, width and specific sheet resistance of the material used) in such a way that they can generate the desired heating power at the provided operating voltage in the high-voltage range, in the present embodiment for example 800 V, preferably in the range of 5 - 13 kW taken together.
Das Leistungsschaltteil 5 umfasst eine Platine bzw. Leiterplatte und weist eine Anzahl hier nicht gesondert gezeigter Leistungsschaltelemente auf, beispielsweise IGBTs oder Leis- tungs-MOSFETs, mit denen die Heizelemente 2a, 2b, 2c z.B. PWM-gesteuert betrieben werden können. Entsprechende Anschluss-Pads der Leiterbahnen der Heizleiter 20 sind zu diesem Zweck über Bondverbindungen 137 mit den Leistungsschaltelementen auf dem Leistungsschaltteil 5 verbunden. The power switching part 5 comprises a circuit board or printed circuit board and has a number of power switching elements not shown separately here, for example IGBTs or power MOSFETs, with which the heating elements 2a, 2b, 2c can be operated, e.g. PWM-controlled. For this purpose, corresponding connection pads of the conductor tracks of the heating conductors 20 are connected to the power switching elements on the power switching part 5 via bond connections 137.
Das Leistungsschaltteil 5 weist ferner Temperatursensoren 6 auf, die zum Zweck einer Regelung des Heizbetriebs eine T emperatur des T rägerkörpers 10 in ihrer Umgebung erfassen können. Ihre Position auf dem Leistungsbauteil 5 entspricht im Ausführungsbeispiel dem Zuströmungsanschluss 18 und dem Ausströmungsanschluss 19 auf der Rückseite des Trägerkörpers 10 bzw. der Wärmeübertragers 1. The power switching part 5 also has temperature sensors 6, which can detect a temperature of the carrier body 10 in their environment for the purpose of regulating the heating operation. Their position on the power component 5 corresponds in the embodiment to the Inflow connection 18 and the outflow connection 19 on the back of the carrier body 10 or the heat exchanger 1.
Das Leistungsschaltteil 5 ist über weitere Bondverbindungen 139 mit jeweiligen Anschlüssen verbunden, die an drei Stanzgittern 8 eingerichtet sind, die den jeweiligen Heizelementen 2a, 2b, 2c zugeordnet sind. Die Bondverbindungen 139 beinhalten elektrische Leitungen für die Leistungsversorgung (Hochvolt), für die Steuerung der Leistungsschaltelemente sowie für die Kommunikation mit den Temperatursensoren. Die Stanzgitter 8 sind in Durchgangsöffnungen 13a, 13b, 13c des Trägerkörpers 10 angeordnet, die in einem Anschlussabschnitt 15 der Trägerkörpers 10 zum Anbringen und Fixieren der Steuereinheit 3 eingerichtet sind. In Fig. 9 sind die in den Fig. 3a und 3b zur ersten Ausführungsform gezeigten Verschraubungsöffnungen 50 lediglich der Übersichtlichkeit halber weggelassen worden, tatsächlich aber entsprechender Position benachbart zu den Durchgangsöffnungen 13a, 13b, und 13c präsent. The power switching part 5 is connected via further bond connections 139 to respective connections that are set up on three lead frames 8 that are assigned to the respective heating elements 2a, 2b, 2c. The bond connections 139 contain electrical lines for the power supply (high voltage), for the control of the power switching elements and for the communication with the temperature sensors. The lead frames 8 are arranged in through openings 13a, 13b, 13c of the carrier body 10, which are set up in a connection section 15 of the carrier body 10 for attaching and fixing the control unit 3. In Fig. 9, the screw openings 50 shown in Figs. 3a and 3b for the first embodiment have been omitted merely for the sake of clarity, but are actually present in a corresponding position adjacent to the through openings 13a, 13b, and 13c.
Die Steuereinheit 3 umfasst eine Steuervorrichtung 35, ein diese aufnehmendes erstes Modulgehäuse 410, sowie einen darin angeordneten Hochvolt-Steckverbinderabschnitt 60 und einen Niedervolt-Steckverbinderabschnitt 70. Das erste Modulgehäuse 410 besitzt einen grob quaderförmigen Aufbau. Die Abschnitte 60 und 70 sind hier als Einbaustecker ausgebildet, in welche Kupplungen eines entsprechenden fahrzeugseitigen Hochvolt- und Niedervoltanschlusses einsteckbar sind. The control unit 3 comprises a control device 35, a first module housing 410 receiving the control device, and a high-voltage connector section 60 and a low-voltage connector section 70 arranged therein. The first module housing 410 has a roughly cuboidal structure. The sections 60 and 70 are designed here as built-in plugs into which couplings of a corresponding vehicle-side high-voltage and low-voltage connection can be plugged.
Die Fig. 10 bis 13 zeigen genauere Details des Aufbaus der Steuereinheit 3, wobei in der Perspektive der Fig. 10 - 13 jeweils sukzessive Elemente ausgeblendet sind, um einen Blick in das Innere der Steuereinheit 3 zu gestatten. Fig. 10 to 13 show more precise details of the structure of the control unit 3, wherein in the perspective of Fig. 10 - 13, elements are successively hidden in order to allow a view into the interior of the control unit 3.
In Fig. 10 ist lediglich noch die Steuereinheit 3 und das mit der Steuervorrichtung 35 verbundene Leistungsschaltteil 5 gezeigt. Darin ist zu sehen, dass das erste Modulgehäuse 410 ein Grundbauteil 411 mit komplexer Geometrie und einen dessen (in Fig. 10 nach hinten gerichtete) Öffnung verschließenden, und daran durch Ultraschallschweißen fixierten, im wesentlichen flachen Deckel 412 aufweist. Grundbauteil 411 und Deckel 412 legen einen (in Fig. 10 nicht gezeigten) Innenraum 413 fest, in welchem die Steuervorrichtung 35 angeordnet ist. Zu sehen sind in Fig. 10 ferner die Bondverbindungen 137 von den (in Fig. 10 ausgeblendeten) Heizelementen 2a, 2b, 2c zum Leistungsschaltteil 5 sowie ansatzweise die weiteren Bondverbindungen 139 vom Leistungsschaltteil 5 zu den Stanzgittern 8, die wiederum mit der Steuervorrichtung 35 verbunden sind. In Fig. 10 ist ferner noch eine Druckausgleichsöffnung 419 gezeigt, die eine äußere Umgebung mit dem Innenraum 413 des ersten Modulgehäuses 410 verbindet. Innenseitig ist an dieser Stelle eine Gore-Tex-Membran 491 angebracht (z.B. durch Ultraschallschweißen), um einem Feuchtigkeitseintritt vorzubeugen, vgl. auch Fig. 15 (nur Gehäuse mit Druckausgleichsöffnung 419, ohne weitere Elemente) und Fig. 19 (mit Membran 491). In Fig. 10, only the control unit 3 and the power switching part 5 connected to the control device 35 are shown. It can be seen that the first module housing 410 has a base component 411 with a complex geometry and an essentially flat cover 412 which closes its opening (facing rearward in Fig. 10) and is fixed to it by ultrasonic welding. The base component 411 and cover 412 define an interior space 413 (not shown in Fig. 10) in which the control device 35 is arranged. Also visible in Fig. 10 are the bond connections 137 from the heating elements 2a, 2b, 2c (hidden in Fig. 10) to the power switching part 5 and also the further bond connections 139 from the power switching part 5 to the lead frames 8, which in turn are connected to the control device 35. In Fig. 10, a pressure equalization opening 419 is also shown, which connects an external environment with the interior 413 of the first module housing 410. A Gore-Tex membrane 491 is attached to the inside at this point (eg by ultrasonic welding) to prevent moisture from entering, see also Fig. 15 (only housing with pressure equalization opening 419, without further elements) and Fig. 19 (with membrane 491).
Die Fig. 11 zeigt die gleiche Ansicht wie die Fig. 10, jedoch mit ausgeblendetem Hochvolt- Steckverbinderabschnitt 60. Zu erkennen ist dadurch eine Öffnung 414 für den darin einzusetzenden und mit Schrauben 415 zu fixierenden Hochvolt-Steckverbinderabschnitt 60, der als eigenständiges Bauteil ausgebildet ist. Fig. 11 shows the same view as Fig. 10, but with the high-voltage connector section 60 hidden. This shows an opening 414 for the high-voltage connector section 60, which is designed as an independent component and is to be inserted therein and fixed with screws 415.
Das erste Modulgehäuse 410 ist zu einem Großteil aus zweikomponentigem Kunststoffmaterial gebildet. Insbesondere umfasst das erste Modulgehäuse 410 eine innere erste Schicht 440 und eine zweite äußere Schicht 450. In den Fig. 10 und 11 ist der Blick auf die Außenoberfläche des ersten Modulgehäuses gerichtet, so dass die zweite äußere Schicht 450 erkennbar ist. Die zweite äußere Schicht 450 ist aus elektrisch isolierendem Kunststoff gebildet. Es handelt sich hierbei insbesondere um einen mit Glasfasern verstärkten thermoplastischen Kunststoff, beispielsweise PPS. Der Anteil (Masse) an Glasfasern in dem Material beträgt vorzugsweise 40 %. The first module housing 410 is formed largely from two-component plastic material. In particular, the first module housing 410 comprises an inner first layer 440 and a second outer layer 450. In Figs. 10 and 11, the view is directed to the outer surface of the first module housing, so that the second outer layer 450 can be seen. The second outer layer 450 is formed from electrically insulating plastic. This is in particular a thermoplastic reinforced with glass fibers, for example PPS. The proportion (mass) of glass fibers in the material is preferably 40%.
In der Fig. 12 ist die gleiche Perspektive des ersten Modulgehäuses 410 wie in Fig. 10 oder 11 gezeigt, jedoch mit ausgeblendeter zweiter Schicht 450, so dass der Blick auf die innere erste Schicht 440 aus elektrisch leitfähigem Kunststoffmaterial freigegeben ist. Bei dem Kunststoffmaterial handelt es sich um mit Kohlenstofffasern verstärkten thermoplastischen Kunststoff. Der Anteil (Masse) an Kohlenstofffasern beträgt vorzugsweise 40 %. Der thermoplastische Kunststoff ist auch hier beispielsweise PPS, so dass beide Schichten ähnliche und damit kompatibel thermische Eigenschaften aufweisen. PPS gilt als flammsicher und ist dadurch besonders geeignet für die Anwendung im Heizgerät. Fig. 12 shows the same perspective of the first module housing 410 as in Fig. 10 or 11, but with the second layer 450 hidden so that the inner first layer 440 made of electrically conductive plastic material is visible. The plastic material is a thermoplastic reinforced with carbon fibers. The proportion (mass) of carbon fibers is preferably 40%. The thermoplastic here is also PPS, for example, so that both layers have similar and therefore compatible thermal properties. PPS is considered to be flame-retardant and is therefore particularly suitable for use in heating devices.
Zur Herstellung des ersten Modulgehäuses 410 werden die beiden Kunststoffmaterialzusammensetzungen zeitlich unmittelbar hintereinander spritzgegossen. Als erstes wird das Kunststoffmaterial der ersten Schicht 440 spritzgegossen, und anschließend, solange die Temperatur noch etwas über 100 Grad liegt, wird diese mit dem Drehteller entnommen und mit dem Kunststoffmaterial zur Bildung der zweiten Schicht verspritzt. Die Temperatur sorgt dafür, dass eine gute Haftung entsteht, aber kein gegenseitiges Verschmelzen und Vermischen verursacht wird. Um die gegenseitige Haftung weiter zu verbessern und damit die dauerhafte Einstückigkeit zu gewährleisten ist, wie in Fig. 12 gezeigt ist, eine beim Spritzgießen eingeformte Riffelung 415 in der ersten Schicht 440 zu sehen, die sich entsprechend auch in der daran angespritzten zweiten Schicht 450 widerspiegelt (nicht gezeigt). To produce the first module housing 410, the two plastic material compositions are injection molded one after the other. First, the plastic material of the first layer 440 is injection molded, and then, as long as the temperature is still slightly above 100 degrees, this is removed with the turntable and injected with the plastic material to form the second layer. The temperature ensures that good adhesion is achieved, but no mutual melting and Mixing is caused. In order to further improve mutual adhesion and thus ensure permanent one-piece construction, as shown in Fig. 12, a corrugation 415 formed during injection molding can be seen in the first layer 440, which is also reflected in the second layer 450 molded onto it (not shown).
Ferner ist in Fig. 12 zu erkennen, dass sich die erste Schicht 440 nicht in einem Abschnitt 442 erstreckt, in welchem der Niedervolt-Steckverbinderabschnitt 70 ausgebildet ist. Dieser wird dagegen von der zweiten Schicht 450 ausgefüllt, so dass der Niedervolt-Steckverbinderabschnitt 70 in dem ersten Modulgehäuse 410 integriert ausgebildet ist (und kein nachträglich zu fixirendes Bauteil darstellt). Wie in der perspektivischen Ansicht des Innenraum 413 des ersten Modulgehäuses 410 in der Fig. 12 zu erkennen ist, erstrecken sich die Pins 71 des Niedervolt-Steckverbinderabschnitts 70 unmittelbar durch die zweite Schicht 450 und sind dadurch voneinander isoliert. Furthermore, it can be seen in Fig. 12 that the first layer 440 does not extend into a section 442 in which the low-voltage connector section 70 is formed. This section is, however, filled by the second layer 450, so that the low-voltage connector section 70 is formed integrally in the first module housing 410 (and does not represent a component to be subsequently fixed). As can be seen in the perspective view of the interior 413 of the first module housing 410 in Fig. 12, the pins 71 of the low-voltage connector section 70 extend directly through the second layer 450 and are thereby insulated from one another.
Ebenfalls in Fig. 12 sichtbar ist, dass dort, wo in Fig. 11 selbstschneidende Schrauben 415 für die Fixierung des Hochvolt-Steckverbinderabschnitts 60 (siehe Fig, 10) jeweils ein vergleichsweise kleines Loch 451 in der zweiten Schicht 450 ausbilden, die erste Schicht ebenfalls ausgenommen ist, vgl. die größeren Löcher 441 in Fig. 12. Dadurch ist gewährleistet, dass über die Schrauben 415 keine Hochvolt-Spannung an die Oberfläche gelangt, die aufgrund des Materials der ersten Schicht 440 nicht schnell genug abgebaut werden kann. It is also visible in Fig. 12 that where in Fig. 11 self-tapping screws 415 for fixing the high-voltage connector section 60 (see Fig. 10) each form a comparatively small hole 451 in the second layer 450, the first layer is also excluded, cf. the larger holes 441 in Fig. 12. This ensures that no high-voltage voltage reaches the surface via the screws 415, which cannot be dissipated quickly enough due to the material of the first layer 440.
Desweiteren ist in Fig. 12 um die Öffnung 414 für den Hochvolt-Steckverbinderabschnitt 60 herum eine Ausnehmung in der ersten Schicht 440 gebildet, in welcher Metallring 91 eines Blecheinlegers 9 eingebettet ist, welcher der Abschirmung im Bereich der Öffnung 414 dient, wenn dort der Hochvolt-Steckverbinderabschnitt 60 eingesetzt ist und der Heizbetrieb läuft. Mit dem in das Zweikomponenten-Kunststoffmaterial integrierten Blecheinleger handelt es sich bei dem Grundbauteil 411 um zumindest ein Dreikomponenten-Material. Furthermore, in Fig. 12, a recess is formed in the first layer 440 around the opening 414 for the high-voltage connector section 60, in which metal ring 91 of a sheet metal insert 9 is embedded, which serves to shield the area of the opening 414 when the high-voltage connector section 60 is inserted there and the heating operation is running. With the sheet metal insert integrated into the two-component plastic material, the basic component 411 is at least a three-component material.
Der Blecheinleger 9 besitzt ferner eine erste Metallleitung 92 und eine zweite Metallleitung 93, wie am besten in der Fig. 14 zu erkennen ist, die gleichfalls mindestens teilweise in die erste Schicht 440 eingebettet sind. Die erste Metallleitung 92 erstreckt sich von dem Metallring 91 zu einem Anschluss an dem Trägerkörper 10, der durch eine von vier Befestigungsschrauben 51 zur Fixierung der Steuereinheit 3 an dem Trägerkörper 10 gebildet wird. In dem Trägerkörper 10 sind zu diesem Zweck an entsprechender Position Verschraubungsöffnungen 50 ausgebildet, wie z.B. analog in Fig. 3 und 4 der ersten Ausführungsform zu sehen ist. Die zweite Metallleitung 93 erstreckt sich von dem Metallring 91 hin zu einem Anschluss auf der Steuerplatine 31 der Steuervorrichtung 35. Mithin liegt der Metallring 91 sicher auf Grundpotential. Die Fig. 15 zeigt teils zum Innenraum 413 hin in der inneren ersten Schicht 440 freiliegende Oberflächen des Blecheinlegers 9. The sheet metal insert 9 also has a first metal line 92 and a second metal line 93, as can best be seen in Fig. 14, which are also at least partially embedded in the first layer 440. The first metal line 92 extends from the metal ring 91 to a connection on the carrier body 10, which is formed by one of four fastening screws 51 for fixing the control unit 3 to the carrier body 10. For this purpose, screw openings 50 are formed in the carrier body 10 at a corresponding position, for example analogously to Fig. 3 and 4 of the first embodiment. can be seen. The second metal line 93 extends from the metal ring 91 to a connection on the control board 31 of the control device 35. The metal ring 91 is therefore safely at ground potential. Fig. 15 shows surfaces of the sheet metal insert 9 that are partially exposed towards the interior 413 in the inner first layer 440.
Die Fig. 16 und 17 zeigen das Steuermodul bzw. die Steuereinheit 3 von der Rückseite her, d.h. insbesondere den Deckel 412 des Modulgehäuses 410. In Fig. 16 ist der Blick auf die äußere zweite Schicht 450 gerichtet, die auch die äußere Oberfläche bildet, und in Fig. 17 ist der Blick auf die innere erste Schicht 440 freigegeben (die zweite Schicht ist in der Fig. 10 ausgeblendet). Der Deckel 412 ist durch Ultraschallschweißen an dem Grundbauteil 411 irreversibel fixiert, wozu eine Nut 418 in dem Deckel 412 vorgesehen sein kann (siehe Fig. 13), in welche eine umlaufende Nase 417 (siehe Fig. 15) des Grundbauteils 411 eingesteckt und verschweißt wird. Fig. 16 and 17 show the control module or the control unit 3 from the rear, i.e. in particular the cover 412 of the module housing 410. In Fig. 16 the view is directed to the outer second layer 450, which also forms the outer surface, and in Fig. 17 the view is clear of the inner first layer 440 (the second layer is hidden in Fig. 10). The cover 412 is irreversibly fixed to the base component 411 by ultrasonic welding, for which purpose a groove 418 can be provided in the cover 412 (see Fig. 13), into which a circumferential nose 417 (see Fig. 15) of the base component 411 is inserted and welded.
Die Steuervorrichtung 35 ist am besten in Fig. 18 zu erkennen. Sie wird durch eine Steuerplatine 31 mit darauf angeordneten elektronischen Bausteinen, insbesondere einem oder mehreren Mikrocontrollern (nicht gezeigt) ausgebildet. Eine Vergussmasse 402 stabilisiert und schützt die Steuervorrichtung 35 (d.h., die Steuerplatine 31) in dem Innenraum 413 des ersten Modulgehäuses 410. In Fig. 15 sind vier Positionierpins 407 gezeigt, die sich von dem ersten Modulgehäuses 410 aus (als integral ausgebildeter Teil desselben) in den Innenraum 413 erstrecken und sich im verbauten Zustand durch Löcher (nicht gezeigt) in der Steuerplatine 31 erstrecken und mit ihr heißverstemmt sind, so dass die Steuerplatine 31 fest im Innenraum 413 positioniert und gelagert ist. The control device 35 can be seen best in Fig. 18. It is formed by a control board 31 with electronic components arranged thereon, in particular one or more microcontrollers (not shown). A potting compound 402 stabilizes and protects the control device 35 (i.e., the control board 31) in the interior 413 of the first module housing 410. In Fig. 15, four positioning pins 407 are shown which extend from the first module housing 410 (as an integral part thereof) into the interior 413 and, in the installed state, extend through holes (not shown) in the control board 31 and are hot-stamped to it, so that the control board 31 is firmly positioned and mounted in the interior 413.
In den Fig. 13 und 14 und in größerem Detail in den Fig. 21 und 22 sind die oben erwähnten drei Stanzgitter 8 dargestellt. Diese weisen jeweils entsprechend aus einem Blech gestanzte Kontaktierungsleitungen 4a, 4b, 4c auf, die jeweils in einem Kunststoffeinsatz 32 eingebettet sind. Die Kontaktierungsleitungen 4a, 4b, 4c kontaktieren entsprechende Anschlussstellen auf der die Steuervorrichtung 35 ausbildenden Steuerplatine 31. Die relative Positionierung wird durch domartige Positionierstifte 85 erzielt, die in entsprechende Löcher einrasten oder eingefittet (Presspassung), die in der Steuerplatine 31 ausgebildet sind (nicht gezeigt). The three punched grids 8 mentioned above are shown in Figs. 13 and 14 and in greater detail in Figs. 21 and 22. These each have contact lines 4a, 4b, 4c punched from a sheet metal, which are each embedded in a plastic insert 32. The contact lines 4a, 4b, 4c contact corresponding connection points on the control board 31 forming the control device 35. The relative positioning is achieved by dome-like positioning pins 85 which snap into or are fitted (press fit) into corresponding holes formed in the control board 31 (not shown).
Die Stanzgitter 8 sind räumlich in jeweils entsprechenden Aperturen 430 angeordnet, die in einem unteren Bereich des ersten Modulgehäuses 410 eingerichtet sind, wie in den Fig. 8 und 13 zu erkennen ist. Im zusammengebauten Zustand sind die Aperturen 430 des ersten Modulgehäuses 410 und die Durchgangsöffnungen 13 in des Trägerkörpers 10 aufeinander ausgerichtet, so dass sich die Stanzgitter 8 durch beide hindurch erstrecken und in ihrer Position fixiert sind. The punched grids 8 are spatially arranged in respective apertures 430, which are arranged in a lower region of the first module housing 410, as can be seen in Figs. 8 and 13. In the assembled state, the apertures 430 of the first module housing 410 and the through openings 13 in the carrier body 10 are aligned with one another. so that the punched grids 8 extend through both and are fixed in position.
Wie in Fig. 21 und 22 gezeigt ist, weisen die Stanzgitter 8 Kontaktierungsleitungen 4a, 4b, 4c mit Anschlüssen an den beiden Enden auf. Erste Anschlüsse beziehungsweise Leitungsendabschnitte 41 dienen dabei zum Kontaktieren der Bondverbindungen 139, mit denen die elektrische Verbindung zum Leistungsschaltteil 5 realisiert wird. Die gegenüberliegenden zweiten Anschlüsse bzw. Leitungsendabschnitte 43 sind pin-artig gestaltet und sind im zusammengebauten Zustand in THT-Technologie (Durchsteckmontage) an Kontaktstellen der Steuerplatine 31 fixiert (gelötet), d.h. mit der Steuervorrichtung 35 verbunden. Durch den Kunststoffeinsatz 32 im Wesentlichen verdeckt sind die Leitungsmittelabschnitte 42 der Kontaktierungsleitungen 4a, 4b, 4c. Wie bei der ersten Ausführungsform ergibt sich durch die in den Fig. 21 und 22 gezeigte, vorzugsweise zweifache Abwinklung der Kontaktierungsleitungen 4a, 4b, 4c in seitlichem Querschnitt ein Z-förmiger Aufbau. Insbesondere erstrecken sich die Leitungsendabschnitte 41 , 43 der jeweiligen Kontaktierungsleitung 4a, 4b, 4c parallel zu einer Haupterstreckungsebene des vorzugsweise plattenförmigen Trägerkörpers 10, während der im Kunststoffeinsatz eingebettete Leitungsmittelabschnitt 42 senkrecht zur Haupterstreckungsebene des Trägerkörpers 10 erstreckt. As shown in Fig. 21 and 22, the lead frames 8 have contact lines 4a, 4b, 4c with connections at both ends. First connections or line end sections 41 serve to contact the bond connections 139, with which the electrical connection to the power switching part 5 is realized. The opposite second connections or line end sections 43 are designed like pins and, in the assembled state, are fixed (soldered) to contact points on the control board 31 using THT technology (through-hole mounting), i.e. connected to the control device 35. The line center sections 42 of the contact lines 4a, 4b, 4c are essentially covered by the plastic insert 32. As in the first embodiment, the preferably double bending of the contact lines 4a, 4b, 4c shown in Fig. 21 and 22 results in a Z-shaped structure in lateral cross section. In particular, the line end sections 41, 43 of the respective contacting line 4a, 4b, 4c extend parallel to a main extension plane of the preferably plate-shaped carrier body 10, while the line middle section 42 embedded in the plastic insert extends perpendicular to the main extension plane of the carrier body 10.
In der Fig. 20 ist gezeigt, dass auf der Unterseite des ersten Modulgehäuses 410 neben den Aperturen 430 für die Stanzgitter 8 im Bereich von vier Wandverstärkungen 493 (vgl. Fig. 19) im ersten Modulgehäuse 410 jeweils Löcher 494 von selbstschneidenden Befestigungsschrauben 51 eingebracht sind, die in ihrer Position relativ zum Modulgehäuse in den Fig. 13 und 14 dargestellt sind. Zu sehen ist in den Fig. 13 und 14 sowie 20 auch eine Dichtung 492, die die Durchgangsöffnungen 13a, 13b, 13c beziehungsweise die Apertur 430 umschließt und dadurch den Innenraum 413 des ersten Modulgehäuses 410 sowie einen das Leistungsschaltteil 5 und die Heizelemente 2a, 2b, 2c aufnehmenden Innenraum des zweiten Modulgehäuses 420 vor Feuchtigkeitseintritt schützt. In Fig. 20 it is shown that on the underside of the first module housing 410, next to the apertures 430 for the lead frames 8, in the area of four wall reinforcements 493 (cf. Fig. 19) in the first module housing 410, holes 494 for self-tapping fastening screws 51 are made, which are shown in their position relative to the module housing in Figs. 13 and 14. Also visible in Figs. 13 and 14 and 20 is a seal 492 which encloses the through openings 13a, 13b, 13c or the aperture 430 and thereby protects the interior 413 of the first module housing 410 and an interior of the second module housing 420, which accommodates the power switching part 5 and the heating elements 2a, 2b, 2c, from the ingress of moisture.
Zum Zusammenbauen werden die Befestigungsschrauben 51 durch entsprechende Verschraubungsöffnungen 50 (in den Fig. 8 bis 22 nicht gezeigt, dafür aber in Fig. 3 und 4 der ersten Ausführungsform mit entsprechender Implementierung auch in der vorliegenden Ausführungsform) in dem Trägerkörper 10 gesteckt und in die in Fig. 19 gezeigten Wandverstärkungen 493 geschraubt. Die Dichtung 492 ist zwischen den einander zugewandten Oberflächen des Trägerkörpers 10 und des ersten Modulgehäuses 410 gelegt oder in eine am ersten Modulgehäuse 410 vorgesehene Nut an dieses angespritzt und wird durch die Fixierung verpresst. Insbesondere kann die Dichtung 492 vorteilhaft an das Grundbauteil 411 unmittelbar durch Anspritzen angeformt sein. Bei dieser Variante handelt es sich somit bei dem Grundbauteil 411 aufgrund der zwei verschiedenen Kunststoffe, dem Blecheinleger und der Dichtung um zumindest ein Vierkomponenten-Material. For assembly, the fastening screws 51 are inserted through corresponding screw openings 50 (not shown in Figs. 8 to 22, but in Figs. 3 and 4 of the first embodiment with corresponding implementation in the present embodiment) in the carrier body 10 and screwed into the wall reinforcements 493 shown in Fig. 19. The seal 492 is placed between the mutually facing surfaces of the carrier body 10 and the first module housing 410 or is molded onto the first module housing 410 in a groove provided on the latter and is held in place by the Fixation is pressed. In particular, the seal 492 can advantageously be molded directly onto the base component 411 by injection molding. In this variant, the base component 411 is therefore at least a four-component material due to the two different plastics, the sheet metal insert and the seal.
An dieser Stelle sei darauf hingewiesen, dass alle oben beschriebenen Merkmale der Erfindung für sich alleine gesehen und in jeder technisch sinnvollen Kombination, insbesondere die in den Zeichnungen dargestellten Details, zur Erfindung gehören. At this point it should be noted that all features of the invention described above, considered individually and in any technically reasonable combination, in particular the details shown in the drawings, belong to the invention.
Bezugszeichenliste List of reference symbols
1 Wärmeübertrager 1 heat exchanger
2a, 2b, 2c Heizelement 2a, 2b, 2c Heating element
3 Steuereinheit 3 Control unit
4a, 4b, 4c Kontaktierungsleitung (z.B. im Stanzgitter)4a, 4b, 4c Contact line (e.g. in the lead frame)
5, 5a, 5b, 5c Leistungsschaltteil 5, 5a, 5b, 5c Power switching part
6a, 6b, 6c Temperatursensor 6a, 6b, 6c Temperature sensor
8 Stanzgitter 8 Punch grid
9 BlecheinlegerlO Trägerkörper9 Sheet metal insertlO Carrier body
11 Wärmeübertragungsseite 11 Heat transfer side
12 Beheizungsseite 12 Heating side
13a, 13b, 13c Durchgangsöffnung 13a, 13b, 13c Passage opening
14 Wärmeübertragungsabschnitt 14 Heat transfer section
15 Anschlussabschnitt 15 Connection section
16 Strömungskanal 16 Flow channel
17 Deckkörper 17 Cover body
18 Zuströmungsanschluss 18 Inflow connection
19 Ausströmungsanschluss 19 Outlet connection
20 Heizleiter 20 heating conductors
30 Steuerungsgehäuse (= erstes Modulgehäuse)30 Control housing (= first module housing)
31 Steuerplatine 31 Control board
32 Kunststoffeinsatz für Stanzgitter 32 Plastic insert for punch grid
33 Dichtung 33 Seal
35 Steuervorrichtung 35 Control device
41, 43 Leitungsendabschnitt 41, 43 Line end section
42 Leitungsmittelabschnitt 42 Line section
50 Verschraubungsöffnung 50 screw opening
51 Schraube 51 Screw
60 Hochvolt-Steckverbinderabschnitt 60 High-voltage connector section
70 Niedervolt-Steckverbinderabschnitt 70 Low voltage connector section
81 Anschlüsse für Steuervorrichtung 81 Connections for control device
83 Anschlüsse für Bondverbindung 83 connections for bonding
85 domartige Positionierstifte 85 dome-like positioning pins
91 Metallring 91 Metal ring
92 erste Metallleitung 93 zweite Metallleitung 92 first metal line 93 second metal line
100 Heizanordnung 100 Heating arrangement
123 Anbringelement 123 Attachment element
126 Fluidkammer 126 Fluid chamber
131 Gehäusedeckel 131 Housing cover
133 Lasche 133 tab
137 Bondverbindung 137 Bond connection
139 weitere Bondverbindung 139 additional bond connections
200 Wärmeumwandlungseinheit 200 Heat Conversion Unit
402 Vergussmasse 402 Casting compound
407 Positionierpins 407 positioning pins
410 erstes Modulgehäuse 410 first module housing
411 Grundbauteil 411 Basic component
412 Deckel 412 Lid
413 Innenraum 413 Interior
414 Öffnung für Hochvolt-Steckverbinderabschnitt 414 Opening for high-voltage connector section
415 Riffelung 415 Corrugation
417 Nase 417 Nose
418 Nut 418 Groove
419 Druckausgleichsöffnung 419 Pressure equalization opening
420 zweites Modulgehäuse 420 second module housing
430 Apertur (in erstem Modulgehäuse) 430 aperture (in first module housing)
440 erste Schicht aus elektrisch leitfähigem Kunststoffmaterial440 first layer of electrically conductive plastic material
441 Löcher in erster Schicht 441 holes in first layer
442 ausgenommener Abschnitt in erster Schicht 442 exempted section in first layer
443 Ausnehmung für Metallring in erster Schicht 443 Recess for metal ring in first layer
450 zweite Schicht aus elektrisch isolierendem Kunststoffmaterial450 second layer of electrically insulating plastic material
491 Gore-Tex-Membran 491 Gore-Tex membrane
492 Dichtung (zwischen Steuermodul und Trägerplatte) 492 Seal (between control module and carrier plate)
493 Verstärkung (Modulgehäuse) 493 Reinforcement (module housing)
494 Schraubloch (Modulgehäuse) 494 Screw hole (module housing)
500 Wärmeübertragungsmodul 500 Heat transfer module
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