電動(dòng)車(chē)輛加熱器,特別用于具有混合驅(qū)動(dòng)或具有電力驅(qū)動(dòng)的車(chē)輛的制作方法
【專(zhuān)利摘要】電動(dòng)車(chē)輛加熱器，特別用于具有混合驅(qū)動(dòng)或者具有電力驅(qū)動(dòng)的車(chē)輛，具有一個(gè)加熱模塊(10)，其具備一個(gè)具有兩個(gè)對(duì)立主外表面(20，21)的承載體(14)，其中，當(dāng)朝兩個(gè)主外表面(20，21)之一的方向上觀察時(shí)，承載體(14)被分割成兩個(gè)相鄰的加熱區(qū)域(16，18)，并且其中承載體(14)在每個(gè)加熱區(qū)域(16，18)具備至少一個(gè)加熱元件(22)。此外，加熱模塊(10)具有一個(gè)用于控制各不相干的加熱元件(22)的控制單元(31)，和至少一個(gè)散熱器(42，48)，其與承載體(14)熱耦合。
【專(zhuān)利說(shuō)明】電動(dòng)車(chē)輛加熱器，特別用于具有混合驅(qū)動(dòng)或具有電力驅(qū)動(dòng) 的車(chē)輛

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及電動(dòng)車(chē)輛加熱器，特別用于具有混合驅(qū)動(dòng)或電力驅(qū)動(dòng)的車(chē)輛。該電動(dòng) 車(chē)輛加熱器可以是空氣加熱器，但也可以是加熱一種熱傳輸介質(zhì)的加熱器，該熱傳輸介質(zhì) 釋放其熱能，例如通過(guò)一個(gè)熱交換器，至流入車(chē)輛的氣流。

【背景技術(shù)】
[0002] 眾所周知，具備內(nèi)燃機(jī)的常規(guī)車(chē)輛裝備額外的電加熱器，以便用于加熱車(chē)輛內(nèi)部 的足夠的能量在發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻液加熱階段期間已經(jīng)可用。該額外的電加熱器也能夠用于具備 內(nèi)燃機(jī)的車(chē)輛，其中，出于它們的運(yùn)行方式的原因或出于設(shè)計(jì)原因，冷卻液的溫度太低。最 后，電動(dòng)車(chē)輛加熱器特別用于具有混合驅(qū)動(dòng)或電力驅(qū)動(dòng)的車(chē)輛。
[0003] 已知的電動(dòng)車(chē)輛加熱器一般具有數(shù)個(gè)能夠單獨(dú)控制的加熱模塊或者加熱系統(tǒng)。每 個(gè)加熱系統(tǒng)包括一個(gè)或數(shù)個(gè)加熱元件，在每個(gè)加熱系統(tǒng)中被同時(shí)控制。因此，單獨(dú)控制一個(gè) 加熱系統(tǒng)的單個(gè)加熱元件是不可能的。這意味著，加熱系統(tǒng)總是對(duì)其整個(gè)長(zhǎng)度具有相同的 溫度。
[0004] 如果具有該加熱模塊或者加熱系統(tǒng)的電動(dòng)車(chē)輛加熱器被如此安裝以致加熱系統(tǒng) 是垂直或者大體上垂直定向的，通過(guò)電動(dòng)車(chē)輛加熱器的氣流能夠被不同地加熱用于駕駛員 和用于乘客。所謂的雙區(qū)域加熱能夠因此以相對(duì)簡(jiǎn)單的方式實(shí)現(xiàn)。
[0005] 但是，結(jié)構(gòu)空間條件也可能需要電動(dòng)車(chē)輛加熱器必須是或者應(yīng)該是相對(duì)先前描述 的布置旋轉(zhuǎn)90°安裝。在這種情況下，通過(guò)加熱器的氣流能夠被加熱到相對(duì)于彼此重疊的 流動(dòng)層的不同程度。如果它的目的是通過(guò)加熱器的方式實(shí)現(xiàn)一個(gè)用于駕駛員和乘客的單獨(dú) 的溫度設(shè)定和控制，這必須通過(guò)使用溫度混合瓣的復(fù)雜方式或相似措施來(lái)實(shí)現(xiàn)，一方面，通 過(guò)單獨(dú)混合冷暖空氣用于駕駛員和乘客是大大不利的，并且另一方面，會(huì)導(dǎo)致加熱模塊或 者加熱器被部分封閉起來(lái)。由于這部分封閉，加熱模塊或者加熱器或者在冷卻該電子器件 中會(huì)出現(xiàn)局部過(guò)熱。
[0006] 根據(jù)DE-C-100 32 099 -個(gè)額外的用于加熱流進(jìn)車(chē)輛內(nèi)部的空氣的電加熱器可 知，其包括一個(gè)具有兩個(gè)端面的條狀載體材料，其中，數(shù)個(gè)條狀加熱元件設(shè)置于端面中的至 少一個(gè)，該些元件能夠被控制用于調(diào)整加熱功率的目的。此時(shí)，控制以級(jí)聯(lián)方式進(jìn)行，也就 是說(shuō)通過(guò)順序地接通更多的加熱元件用于加熱功率中的（步進(jìn)式）變化（增加或減少）。 換言之，不可能控制相互獨(dú)立的發(fā)熱元件到該種程度，當(dāng)除被控制的第一加熱元件外第二 加熱元件被接通時(shí)，所述第一加熱元件在所述第二加熱元件已被關(guān)斷之前不能在后來(lái)的某 些時(shí)刻被關(guān)斷。因此，這種已知的額外的電加熱器不允許對(duì)加熱元件上的單獨(dú)的加熱區(qū)域 進(jìn)行彼此獨(dú)立地控制和加熱。
[0007] 進(jìn)一步地，電加熱元件和用于制造該元件的方法從DE-A-102010000042中可知， 并且，散熱體從DE-A-2531450中可知。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0008] 本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種電動(dòng)車(chē)輛加熱器，特別用于具有混合驅(qū)動(dòng)或具有電 力驅(qū)動(dòng)的車(chē)輛，通過(guò)其用于沿著加熱模塊的不同區(qū)域流動(dòng)的介質(zhì)，例如，空氣的不同的溫度 設(shè)定，可以以一個(gè)簡(jiǎn)單的方式實(shí)現(xiàn)用于駕駛員和乘客。該種加熱模塊可以用于加熱（例如， 流動(dòng)的）熱傳輸介質(zhì)，特別是氣體（如空氣）或液體（例如水）。
[0009] 為了實(shí)現(xiàn)該目的，本發(fā)明提供了一種電動(dòng)車(chē)輛加熱器，特別用于具有混合驅(qū)動(dòng)或 具有電力驅(qū)動(dòng)的車(chē)輛，該加熱器包括至少一個(gè)加熱單元，其具有：
[0010] -一個(gè)具有兩個(gè)對(duì)立主外表面的承載體，
[0011] -其中，當(dāng)朝兩個(gè)主外表面之一的方向上觀察時(shí)，所述的承載體被分割成兩個(gè)相鄰 的加熱區(qū)域，并且
[0012] -其中，所述的承載體在每個(gè)加熱區(qū)域中具備至少一個(gè)加熱元件，
[0013] -一個(gè)用于控制彼此獨(dú)立的加熱元件的控制單元，并且
[0014] -至少一個(gè)用于將熱能驅(qū)散至一個(gè)熱傳輸介質(zhì)的熱交換器，所述的熱交換器與所 述的承載體熱耦合。
[0015] 主要地，本發(fā)明提供一個(gè)加熱模塊用于電動(dòng)車(chē)輛加熱器（完整的或額外的加熱 器），其中的兩個(gè)相鄰的加熱區(qū)域被限定在大體上沿著加熱模塊的整個(gè)長(zhǎng)度延伸的承載體 上。每個(gè)加熱區(qū)域可以包括一個(gè)或數(shù)個(gè)加熱元件以便于能夠，例如，改變每個(gè)加熱區(qū)域的加 熱功率。該加熱元件可以以線性或者步進(jìn)式方式被控制。該承載體自身具有兩個(gè)對(duì)立主外 表面，以及優(yōu)選地是條狀的。例如，陶瓷材料是一種適合用于承載體的材料。
[0016] 當(dāng)朝承載體的兩個(gè)主外表面之一的方向上被觀察到，同樣被分割成（至少）兩個(gè) 相鄰的加熱區(qū)域。每個(gè)加熱區(qū)域包括至少一個(gè)加熱元件，其中不同加熱區(qū)域的加熱元件可 以彼此獨(dú)立地被控制。一個(gè)控制單元用于此目的。該控制單元包括一個(gè)電路，其中該電路 的至少一個(gè)元件（例如，一個(gè)二極管，一個(gè)MOSFET或一個(gè)IGBT晶體管）產(chǎn)生熱形式的功率 損耗。適當(dāng)?shù)兀撛挥诔休d體上，具體地在一個(gè)與加熱區(qū)域空間分開(kāi)的控制區(qū)域中。如 此，熱損耗也可以用于控制流過(guò)車(chē)輛加熱系統(tǒng)的熱傳輸介質(zhì)的溫度。該加熱模塊進(jìn)一步地 具備一個(gè)熱交換器，其與所述的承載體熱耦合并且暴露于用于被加熱的熱傳輸介質(zhì)（氣體 或液體）。通過(guò)熱交換器，加熱元件的熱能被釋放，可能通過(guò)一個(gè)擴(kuò)大后的表面，至外界，例 如，至流動(dòng)的熱傳輸介質(zhì)（氣體或液體）。以下，熱交換器也被稱(chēng)為散熱體。
[0017] 至少兩個(gè)加熱區(qū)域被設(shè)置于承載體的同一主外表面上或者在不同主外表面上。最 后，與不同的加熱區(qū)域相關(guān)聯(lián)的加熱元件被設(shè)置于該承載體的兩個(gè)主外表面上也是可行 的。因此，每一個(gè)加熱區(qū)域由此包括設(shè)置于承載體的兩個(gè)主外表面的加熱元件。適當(dāng)?shù)?，?個(gè)加熱區(qū)域的加熱元件的供電線設(shè)置于加熱體，以便與不同的加熱區(qū)域相關(guān)聯(lián)的加熱元件 也可以彼此獨(dú)立地被控制。通過(guò)本發(fā)明提供的加熱模塊，電動(dòng)車(chē)輛加熱器的加熱系統(tǒng)的不 同區(qū)域能夠因此被加熱到不同程度。如果該類(lèi)車(chē)輛加熱器被安裝以使得所述加熱模塊或加 熱系統(tǒng)大致水平延伸，流過(guò)車(chē)輛加熱器的熱傳輸介質(zhì)能夠被控制至不同的溫度，例如，其左 邊部分的溫度不同于其右邊部分的溫度。因此，在空氣加熱器用于駕駛員和乘客的情況下， 一個(gè)用于駕駛員側(cè)和乘客側(cè)的不同的溫度設(shè)定可以以一個(gè)簡(jiǎn)單的方式實(shí)現(xiàn)，不需要一個(gè)離 開(kāi)車(chē)輛加熱器的氣流的"后處理"。當(dāng)然，同樣的可以簡(jiǎn)單地被分為分別用于駕駛員側(cè)和乘 客側(cè)的兩個(gè)分流。
[0018] 如果本發(fā)明的加熱模塊按垂直方向被安置，一個(gè)用于駕駛員側(cè)和乘客側(cè)的單獨(dú)的 溫度設(shè)定也是可能的，其中，在這種情況下，必須加熱該加熱模塊至不同程度的選項(xiàng)，沿其 縱向延伸所示，可以被放棄。
[0019] 本發(fā)明的電動(dòng)車(chē)輛加熱器能夠因此根據(jù)車(chē)輛加熱器表面的溫度分布改變，在垂直 和水平方向都有。例如，因此可能實(shí)現(xiàn)熱傳輸介質(zhì)的四個(gè)分流，每個(gè)適合分別加熱，其氣流， 如流動(dòng)區(qū)域中所示，對(duì)應(yīng)四個(gè)象限。
[0020] 加熱元件可能適當(dāng)配置為加熱導(dǎo)體路徑，具體在作為承載體的陶瓷襯底上的膏印 刷制程中實(shí)現(xiàn)。在承載體上的加熱導(dǎo)體路徑和其它導(dǎo)體路徑能夠被覆蓋元件覆蓋（也特別 是陶瓷材料），其一方面具有電絕緣效果，同時(shí)另一方面是導(dǎo)電的，同時(shí)能夠與使用玻璃焊 料或粘合劑的承載體結(jié)合。作為一個(gè)多選方案，電氣絕緣，并在同時(shí)熱導(dǎo)率，也可以通過(guò)酰 亞胺基塑料膜的方式或通過(guò)玻璃鈍化實(shí)現(xiàn)。
[0021] 本發(fā)明更多優(yōu)選的【具體實(shí)施方式】在從屬權(quán)利要求中被限定。
[0022] 例如，電動(dòng)車(chē)輛加熱器的每個(gè)加熱模塊具有兩個(gè)熱交換器，設(shè)置在其中間的承載 體與熱交換器熱耦合。
[0023] 在本發(fā)明的另一個(gè)優(yōu)選的【具體實(shí)施方式】中，可以提供承載體是條狀并具有縱向延 伸，并且，沿縱向延伸的方向所示，兩個(gè)加熱區(qū)域串聯(lián)布置在一個(gè)承載體的同一主外表面上 或者在承載體的重疊或者不重疊的不同主外表面上。
[0024] 另外，承載體具有一個(gè)陶瓷襯底，加熱元件各自被設(shè)計(jì)成加熱導(dǎo)體路徑，每個(gè)加熱 導(dǎo)體路徑覆蓋著一個(gè)或數(shù)個(gè)與陶瓷襯底固定連接的覆蓋元件。
[0025] 在本發(fā)明的另一個(gè)優(yōu)選的【具體實(shí)施方式】中，該陶瓷襯底在至少一個(gè)邊緣部分具有 一個(gè)突出覆蓋元件外的突出部分，并且用于加熱元件的控制電路的組件設(shè)置于陶瓷襯底的 突出部分內(nèi)。
[0026] 另外，所述的或者每個(gè)覆蓋元件被設(shè)計(jì)為導(dǎo)熱和電絕緣的塑料薄膜，尤其包括酰 亞胺化合物或聚酰亞胺，并且/或者提供導(dǎo)熱膏，其介于各個(gè)具備至少一個(gè)加熱元件的主 外表面和覆蓋元件之間，或者介于覆蓋元件和一個(gè)熱交換器之間是可能的。
[0027] 一種陶瓷材料特別適用于覆蓋元件。但是，較佳地，使用一種導(dǎo)熱和電絕緣的塑 性材料薄膜。該薄膜由確保耐擊穿放電的電氣絕緣，同時(shí)提供良好的導(dǎo)熱系數(shù)的高性能塑 料材料組成。這種塑性材料具體包括化學(xué)酰亞胺化合物或聚酰亞胺。具體的，聚酰亞胺是 一種純粹的芳族聚酰亞胺。上述該種材料是耐熱的，展示微量出氣，是防輻射的并具有絕緣 性。他們?cè)趶?273°C到+440°C的溫度范圍內(nèi)是尺寸穩(wěn)定的。連續(xù)操作溫度高達(dá)230°C，同 時(shí)400°C用于縮短時(shí)間周期是可能的。具有純芳族聚酰亞胺的適用于本發(fā)明的已知材料在 卡普頓（注冊(cè)商標(biāo)）（Kapton?)下出售。作為一個(gè)可選方案，電絕緣并導(dǎo)熱的材料的鈍化 層，例如玻璃鈍化層，能夠作為一種覆蓋材料應(yīng)用在陶瓷基片上。在這種情況下，一種塑料 薄膜或（玻璃焊接的）陶瓷覆蓋層可以（但不必須）被省略。上述提及的可選方案使得獲 得（測(cè)試）電壓達(dá)到幾千伏的電氣復(fù)合物。
[0028] 最后，本發(fā)明的電動(dòng)車(chē)輛加熱器包括數(shù)個(gè)加熱模塊，每個(gè)具有兩個(gè)熱交換器，具有 從一個(gè)加熱模塊的對(duì)邊突出的散熱片，以及保持加熱模塊并排排列的保持架，其中，兩個(gè)相 鄰加熱模塊的相對(duì)的熱交換器的散熱片嚙合，和/或兩個(gè)之間相隔最遠(yuǎn)的加熱模塊的外部 熱交換器的散熱片至少部分覆蓋著保持架的覆蓋部分。作為一個(gè)選擇方案，所述的或者每 個(gè)熱交換器能夠包括一個(gè)具有數(shù)個(gè)相互鄰接的所述的熱傳輸介質(zhì)能夠從其中間流過(guò)的突 出的散熱片的散熱體，其中，所述的散熱片中至少一些具有在所述的熱傳輸介質(zhì)的流動(dòng)方 向上看出朝相反方向傾斜的散熱片部件。
[0029] 在本發(fā)明的另一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方式中，可以提供熱傳輸介質(zhì)流過(guò)和/或圍繞所述 的熱交換器，從而形成兩個(gè)分流，所述的分流中的每一個(gè)與所述的加熱模塊的另一個(gè)加熱 區(qū)域相關(guān)聯(lián)。
[0030] 最后，必須提供數(shù)個(gè)加熱單元也是有可能的，其中，單獨(dú)的加熱模塊的每個(gè)加熱區(qū) 域與兩個(gè)分流的另一個(gè)相關(guān)聯(lián)。
[0031] 作為上述描述轉(zhuǎn)化的一個(gè)選擇方案，根據(jù)本發(fā)明，提供數(shù)個(gè)加熱模塊是可能的，其 中一個(gè)包括至少一個(gè)加熱模塊的第一組加熱模塊與兩個(gè)分流中單獨(dú)的一個(gè)，即一個(gè)第一或 一個(gè)第二分流相關(guān)聯(lián)，并且其中一個(gè)包括至少一個(gè)加熱模塊的第二組加熱模塊與另外兩個(gè) 分流中單獨(dú)的一個(gè)，即一個(gè)第三或者一個(gè)第四分流相關(guān)聯(lián)，其中所述的第一組的至少一個(gè) 加熱模塊的所述的一加熱區(qū)域與所述的第一分流相關(guān)聯(lián)，所述的第一組的至少一個(gè)加熱模 塊的所述的另一加熱區(qū)域與所述的第二分流相關(guān)聯(lián)，所述的第二組的至少一個(gè)加熱模塊的 所述的一加熱區(qū)域與所述的第三分流相關(guān)聯(lián)，和所述的第二組的至少一個(gè)加熱模塊的所述 的另一加熱區(qū)域與所述的第四分流相關(guān)聯(lián)。
[0032] 作為一個(gè)可選方案或者除了上述特征，本發(fā)明的電動(dòng)車(chē)輛加熱器可以包括如下特 征中的一種：
[0033] 1. 一種陶瓷襯底，一個(gè)加熱導(dǎo)體路徑通過(guò)膏印刷方法印刷在其上的一側(cè)或兩側(cè) 上，該導(dǎo)體路徑作為一種加熱元件，同時(shí)它是由一種應(yīng)用到導(dǎo)體路徑的導(dǎo)熱膜絕緣的。一個(gè) 散熱或者加熱體將導(dǎo)體路徑的熱量驅(qū)散至空氣。
[0034] 2. -個(gè)電路的半導(dǎo)體元件或者其他元件可以設(shè)置于陶瓷襯底，加熱導(dǎo)體路徑可以 通過(guò)它被控制。組件將其熱損耗驅(qū)散至陶瓷襯底，由此，襯底的額外的熱量依次經(jīng)由加熱或 散熱體（熱交換器）驅(qū)散至外界。
[0035] 3.作為一個(gè)選擇方案，一個(gè)陶瓷覆蓋可以為了絕緣目的使用導(dǎo)熱粘合劑固定于陶 瓷襯底的導(dǎo)體路徑上。但是，陶瓷覆蓋也可以放置于導(dǎo)熱膏陶瓷襯底上的在一側(cè)印刷的導(dǎo) 熱膏中，并且，這種情況下，陶瓷覆蓋通過(guò)夾具或者相似的機(jī)械緊固元件的方式固定，可能 連同散熱/加熱殼體儀器。
[0036] 4. 一種陶瓷襯底，導(dǎo)體路徑在其兩側(cè)以膏印刷方法印刷作為加熱元件。此時(shí)，導(dǎo)體 路徑設(shè)置于陶瓷襯底的兩個(gè)主外表面上，以便它們形成兩個(gè)加熱區(qū)域，沿著具體條狀陶瓷 襯底的縱向延伸看出其一個(gè)接一個(gè)地放置，并且可以相互重疊。一種導(dǎo)熱膜（例如卡普頓 (注冊(cè)商標(biāo)）（Kapum? ))，玻璃鈍化或者陶瓷覆蓋設(shè)置于導(dǎo)體路徑并且使這些導(dǎo)體路徑與 外界絕緣，同時(shí)，導(dǎo)熱系數(shù)被保持。加熱單元的熱量通過(guò)散熱或加熱殼體被排放到周?chē)目?氣中或進(jìn)入氣流中。
[0037] 5. -種陶瓷襯底，導(dǎo)體路徑在其一側(cè)以膏印刷方法印刷作為加熱元件。此時(shí)，導(dǎo)體 路徑設(shè)置于陶瓷襯底的兩個(gè)主外表面上，以便它們形成兩個(gè)加熱區(qū)域，沿著具體條狀陶瓷 襯底的縱向延伸看出其一個(gè)接一個(gè)地放置，并且可以相互重疊。一種導(dǎo)熱膜（例如卡普頓 (注冊(cè)商標(biāo)）（Kaptorr? ))，玻璃鈍化或者陶瓷覆蓋設(shè)置于導(dǎo)體路徑并且使這些導(dǎo)體路徑與 外界絕緣，同時(shí)，導(dǎo)熱系數(shù)被保持。加熱單元的熱量通過(guò)散熱或加熱殼體被排放到周?chē)目?氣中或進(jìn)入氣流中。
[0038] 6. -種半導(dǎo)體元件設(shè)置于每個(gè)加熱區(qū)域并且也可以每個(gè)加熱元件的陶瓷襯底上， 同時(shí)加熱導(dǎo)體路徑可以通過(guò)該組件被單獨(dú)地控制。該半導(dǎo)體元件將其熱損耗驅(qū)散至陶瓷襯 底并從而也加熱了空氣。
[0039] 7.進(jìn)一步地，本發(fā)明的理念可以結(jié)合W02011/120946 Al和WO 2011/085915 Al公 開(kāi)的技術(shù)特征。為此，上述文件的內(nèi)容通過(guò)引用的方式并入本發(fā)明。

【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0040] 本發(fā)明將在下面參照其實(shí)施方式以及參照附圖描述。具體地，圖表表示：
[0041] 圖1加熱模塊的透視圖，
[0042] 圖2圖1的加熱模塊的爆炸圖，
[0043] 圖3圖2的加熱元件的或者加熱模塊的加熱元件的承載體的底部視圖，并且
[0044] 圖4和圖5
[0045] 具有分別水平排列（如圖4所示）或者垂直排列（如圖5所示）的數(shù)個(gè)圖1至3 的加熱模塊的兩種電動(dòng)車(chē)輛加熱器的視圖。
[0046] 引用標(biāo)號(hào)列表：
[0047] 10 加熱模塊
[0048] 12 加熱模塊的電加熱元件
[0049] 14 加熱模塊的陶瓷襯底
[0050] 16 陶瓷襯底的加熱區(qū)域
[0051] 18 陶瓷襯底的加熱區(qū)域
[0052] 19 陶瓷襯底的控制區(qū)域
[0053] 20 陶瓷襯底的上側(cè)
[0054] 21 陶瓷襯底的底部
[0055] 22 陶瓷襯底上的電阻加熱元件
[0056] 23 電阻加熱導(dǎo)體
[0057] 24 陶瓷襯底上的電阻加熱元件
[0058] 25 電阻加熱導(dǎo)體
[0059] 26 三極管
[0060] 27 三極管
[0061] 28 控制單元的電氣/電子元件
[0062] 30 導(dǎo)體路徑布局
[0063] 31 控制單元
[0064] 32 接觸區(qū)域
[0065] 36 加熱模塊的覆蓋元件
[0066] 37 加熱模塊的覆蓋元件
[0067] 38 導(dǎo)熱膏
[0068] 39 導(dǎo)熱膏
[0069] 40 陶瓷襯底的突出部分
[0070] 42 散熱體
[0071] 44 散熱體的底板
[0072] 46 散熱體的散熱片
[0073] 47 散熱片部件
[0074] 48 散熱體
[0075] 50 散熱體的底板
[0076] 52 散熱體的散熱片
[0077] 53 散熱片部件
[0078] 54 固定元件
[0079] 56 溫度傳感器
[0080] 58 電加熱器
[0081] 58'電加熱器
[0082] 60 加熱器框架
[0083] 62 加熱器的評(píng)估單元
[0084] 64 框架的框架部分
[0085] 66 框架的覆蓋層
[0086] 68 通過(guò)加熱器的氣流
[0087] 70 通過(guò)加熱器的氣流左半部分
[0088] 72 通過(guò)加熱器的氣流右半部分
[0089] 74 氣流的象限
[0090] 76 氣流的象限

【具體實(shí)施方式】
[0091] 圖1為加熱模塊10的透視圖，其結(jié)構(gòu)如圖2所示的以使用空氣加熱為例的一個(gè)透 視和爆炸視圖。加熱模塊10被設(shè)計(jì)用于在車(chē)輛中高達(dá)1千伏的高電壓車(chē)載電源，特別在混 合動(dòng)力驅(qū)動(dòng)車(chē)輛或者電力驅(qū)動(dòng)車(chē)輛中。加熱模塊10具有一個(gè)中央電加熱元件12,其具有一 個(gè)根據(jù)下面的分層結(jié)構(gòu)。該加熱模塊12包括一個(gè)被分割成加兩個(gè)熱區(qū)域16和18以及一個(gè) 控制區(qū)域19的陶瓷襯底14。例如，兩個(gè)加熱區(qū)域16和18可以位于圖2中的陶瓷襯底14 的上側(cè)20。但是，在這個(gè)實(shí)施例中，一個(gè)加熱區(qū)域16位于陶瓷襯底14的上側(cè)20并且第二 加熱區(qū)域18位于陶瓷襯底14的底部21 (參見(jiàn)在圖3中的陶瓷襯底14的底部的視圖）。兩 個(gè)加熱區(qū)16,18的突出特點(diǎn)在于，相對(duì)于所述條狀陶瓷襯底14的縱向延伸，該些區(qū)域被布 置為相鄰的，同時(shí)它們也可以重疊。換言之，沿陶瓷襯底14的縱向延伸的方向所示，兩個(gè)加 熱區(qū)域16和18以及控制區(qū)域19 一個(gè)接一個(gè)地放置。每個(gè)加熱區(qū)域16,18, 一電阻加熱元 件22和24以電阻加熱導(dǎo)體23和25的形式設(shè)置于陶瓷襯底14上，尤其通過(guò)膏印刷方法， 元件的功率分別通過(guò)三極管26, 27控制。該三極管26, 27和來(lái)自控制單元其他電子元件28 或者是該單元的部分并且位于控制區(qū)域19中，此外，控制區(qū)域19包括具有接觸區(qū)域32的 導(dǎo)體路徑布局30。
[0092] 加熱區(qū)域16,18每個(gè)覆蓋著作為覆蓋元件36, 37的電絕緣導(dǎo)熱卡普頓（注冊(cè)商 標(biāo)）（Kapton?)膜34, 35。在覆蓋元件36, 27上提供導(dǎo)熱膏38和39的一個(gè)單獨(dú)層。每個(gè) 覆蓋元件36和37末端靠近控制區(qū)域19以便元件暴露在控制區(qū)域19內(nèi)。
[0093] 作為一個(gè)可選方案，加熱元件12也可以包括陶瓷襯底的組合結(jié)構(gòu)，具有被印刷的 加熱導(dǎo)體，在加熱導(dǎo)體上的玻璃鈍化層，在玻璃鈍化層上的玻璃焊料層和通過(guò)玻璃焊料層 與玻璃鈍化層固定結(jié)合的陶瓷覆蓋元件。例如，該種組合結(jié)構(gòu)在WO 2011/085915 Al中被 描述。該組合結(jié)構(gòu)是密封的，同時(shí)電力上高度耐擊穿放電，因此可以安全觸摸和耐濕度。
[0094] 從陶瓷襯底14的底部21，如圖2描述，一個(gè)緊靠下層覆蓋元件37的第一散熱體 42,其中散熱體沿著加熱區(qū)域16、18和控制區(qū)域19的整個(gè)長(zhǎng)度延伸。第一散熱體42由導(dǎo) 熱金屬材料組成，例如鋁合金，并包括一個(gè)底板44,具有在空氣的流動(dòng)方向（例如，沿著散 熱片46之間的間隙延伸）看出單獨(dú)的散熱片46從其中突出且散熱片部件47朝相反方向 傾斜。一個(gè)第二散熱體48取決于上層陶瓷覆蓋元件36,與第一散熱體42相似，其與陶瓷覆 蓋元件36熱耦合。第二散熱體48具有與第一散熱體42相似的結(jié)構(gòu)，并包括具有從此處突 出的散熱片52的底板50,和傾斜的散熱片部件53。
[0095] 如果兩個(gè)加熱區(qū)域16,18的電阻加熱導(dǎo)體23, 25在陶瓷襯底14的同一面形成（例 如圖2中的上側(cè)20)，第一散熱體42可以具有一個(gè)下方突出一連串散熱片46的底板44,其 中，在其控制區(qū)域19的范圍內(nèi)，突出部分40由此以熱耦合的方式連接陶瓷襯底14的底部 21〇
[0096] 兩個(gè)散熱體42,48通過(guò)固定元件54的方法固定在一起，并且因此保留在兩側(cè)的加 熱元件12上。
[0097] 產(chǎn)生自各個(gè)加熱區(qū)域16或18的熱量通過(guò)兩個(gè)散熱體42,48被驅(qū)散至外界，完整 的加熱模塊10被設(shè)計(jì)成使控制區(qū)域19,盡管在加熱區(qū)域16立刻設(shè)置網(wǎng)格，可以保持在一個(gè) 溫度，電子元件的功能在其下不會(huì)受損。使用溫度傳感器56,可以檢測(cè)到控制區(qū)域19的溫 度，因此允許溫度監(jiān)控。此外，這種溫度監(jiān)控可以通過(guò)根據(jù)電阻加熱導(dǎo)體的電流特性總結(jié)加 熱元件12的溫度來(lái)實(shí)現(xiàn)。更佳地，陶瓷襯底的溫度可以連續(xù)監(jiān)控。由于這個(gè)溫度監(jiān)控，溫 度和由此加熱元件12的功率的電子限制成為可能。此進(jìn)一步地，保護(hù)三極管26防止過(guò)熱。
[0098] 如果加熱模塊用于加熱液體，例如水，該散熱體或者該些散熱體被配置為熱交換 器外殼，例如，液體流過(guò)于此（從加熱模塊10的電氣元件中分離和密封）?？梢韵胂?，用于 加熱的液體首先流過(guò)一個(gè)與陶瓷襯底14的第一側(cè)熱耦合的第一熱交換器，之后直接流過(guò) 一個(gè)與陶瓷襯底14的第二側(cè)熱耦合的第二熱交換器。由于液體流動(dòng)通過(guò)不同的加熱區(qū)域 (即襯底的每一側(cè)一個(gè)或每一側(cè)數(shù)個(gè)），能夠彼此獨(dú)立的被控制，在電液加熱器的出口處或 者出口區(qū)域的液體的過(guò)熱或甚至沸騰可以通過(guò)不同的加熱區(qū)域的相應(yīng)控制避免。
[0099] 如圖1至3所示，組裝數(shù)個(gè)加熱模塊10是有可能的，然后可以組裝成一個(gè)電加熱 器58。參考圖4,在本實(shí)施例中，電加熱器58具有一個(gè)框架60,三個(gè)加熱模塊10在其中一 個(gè)位于另一個(gè)上面布置。此時(shí)，并列的加熱元件12相鄰布置的散熱體142和48的散熱片 46和52彼此嚙合。加熱模塊10的控制區(qū)域19的接觸區(qū)域32與控制和評(píng)估單元62電氣 連接。由于嚙合的散熱片46, 52,穿過(guò)其流通區(qū)域看到的電加熱器58在相鄰加熱模塊10之 間具有與對(duì)應(yīng)于電加熱器58的兩個(gè)外部散熱體42,48的區(qū)域相比更高的流阻。為了獲得 一個(gè)流阻，適合也在這些區(qū)域內(nèi)的加熱模塊10之間的流阻，兩側(cè)延伸的框架部分64,如圖4 所示，具有部分覆蓋有散熱片46, 52的覆蓋層66。
[0100] 參考圖4,如圖1至3所描述的三個(gè)加熱模塊設(shè)置于電加熱器58中，加熱模塊在安 裝狀態(tài)下水平地延伸。參考圖4,從而并排安裝的加熱區(qū)域16,18可以加熱在68上表示的 氣流的左半部分70至一個(gè)不同于其右邊部分72的溫度。
[0101] 圖5描述了一個(gè)額外的加熱器58 '，其包括四個(gè)垂直定向的加熱模塊10，它們?cè)陔?加熱器58'的組裝狀態(tài)下垂直定向。就加熱器58'的單獨(dú)的元件相對(duì)于圖4中的加熱器58 的那些而言，它們通過(guò)相同的參考數(shù)字在圖4中限定。
[0102] 此外，參考圖5,在68上表示的并通過(guò)電加熱器58'的氣流可以在其左半部分70 中被加熱至一個(gè)不同于右半部分72的溫度值。這并不一定需要單獨(dú)的加熱模塊10的兩個(gè) 加熱區(qū)域16,18的差動(dòng)控制。不如說(shuō)，僅僅需要與不同氣流部分70, 72相關(guān)聯(lián)的加熱模塊 10彼此受到不同的控制。除此之外，如果加熱區(qū)域16,18也受不同的控制，通過(guò)電加熱器 58'的氣流（見(jiàn)68)在其四象限70, 72, 74, 76中被控制至不同的溫度。
[0103] 圖4和5所示的概念可以類(lèi)似地應(yīng)用于被加熱的介質(zhì)是液體的情況下。在這種情 況下，左/右分離或者，從整個(gè)橫截面看去，溫度分層或者溫度梯度可以被實(shí)現(xiàn)，其對(duì)層流 特別有用。
【權(quán)利要求】
1. 一種電動(dòng)車(chē)輛加熱器，特別用于具有混合驅(qū)動(dòng)或具有電力驅(qū)動(dòng)的車(chē)輛，包括： -一個(gè)加熱模塊（10)，具備： -一個(gè)具有兩個(gè)對(duì)立主外表面（20, 21)的承載體（14)， -其中，當(dāng)朝兩個(gè)主外表面（20, 21)之一的方向上觀察時(shí)，所述的承載體（14)被分割成 兩個(gè)相鄰的加熱區(qū)域（16,18)，并且 -其中，所述的承載體（14)在每個(gè)加熱區(qū)域（16,18)中具備至少一個(gè)加熱元件（22)， -一個(gè)用于控制彼此獨(dú)立的加熱元件（22)的控制單元（31)，并且 -至少一個(gè)用于將熱能驅(qū)散至一個(gè)熱傳輸介質(zhì)的熱交換器（42,48)，所述的熱交換器 與所述的承載體（14)熱禪合。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的電動(dòng)車(chē)輛加熱器，其特征在于，與兩個(gè)加熱區(qū)域（16,18)相關(guān) 聯(lián)的所述的加熱元件（22)設(shè)置于所述的承載體（14)的一個(gè)共同的主外表面（20, 21)上。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的電動(dòng)車(chē)輛加熱器，其特征在于，所述的一個(gè)加熱區(qū)域（16,18) 的至少一個(gè)加熱元件（22)設(shè)置于所述的承載體（14)的一個(gè)主外表面（20, 21)上，并且，所 述的另一個(gè)加熱區(qū)域（16,18)的至少一個(gè)加熱元件（22)設(shè)置于所述的承載體（14)的另一 個(gè)主外表面（20, 21)上。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)所述的電動(dòng)車(chē)輛加熱器，其特征在于，所述的控制單元 設(shè)置在所述的承載體（14)的一個(gè)位于加熱區(qū)域（16,18)外的區(qū)域內(nèi)，或者在所述的承載體 (14)的數(shù)個(gè)該類(lèi)區(qū)域內(nèi)。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1至4中任一項(xiàng)所述的電動(dòng)車(chē)輛加熱器，其特征在于，所述的承載體 (14)設(shè)置于兩個(gè)熱交換器（42,48)之間。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1至5中任一項(xiàng)所述的電動(dòng)車(chē)輛加熱器，其特征在于，所述的承載體 (14)為條狀并且具有一個(gè)縱向延伸，W及所述的兩個(gè)加熱區(qū)域（16,18) -個(gè)接一個(gè)地在所 述的承載體（14)的一個(gè)共同的主外表面（20, 21)或者所述的承載體（14)的相互重疊或者 不相互重疊的不同的主外表面（20, 21)上沿所述的縱向延伸布置。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1至6中任一項(xiàng)所述的電動(dòng)車(chē)輛加熱器，其特征在于，所述的承載體 (14)包括一個(gè)陶瓷襯底，所述的加熱元件（22)分別形成加熱導(dǎo)體路徑（24)，并且每個(gè)加熱 導(dǎo)體路徑（24)覆蓋著一個(gè)或數(shù)個(gè)與所述的陶瓷襯底固定連接的覆蓋元件（36, 37)。
8. 根據(jù)權(quán)利要求4和7中任一項(xiàng)W及，如果可W，上述權(quán)利要求的其它項(xiàng)所述的電動(dòng)車(chē) 輛加熱器，其特征在于，所述的陶瓷襯底具有至少一個(gè)突出于所述的覆蓋元件（36,37)突 出部分，并且一個(gè)用于所述的加熱元件（22)的控制電路的組件設(shè)置于所述的陶瓷襯底的 突出部分內(nèi)。
9. 根據(jù)權(quán)利要求7或8中任一項(xiàng)所述的電動(dòng)車(chē)輛加熱器，其特征在于，所述的或者每個(gè) 覆蓋元件（36, 37)被設(shè)計(jì)為一個(gè)導(dǎo)熱和電絕緣的塑料薄膜，尤其包括一酷亞胺化合物或一 聚酷亞胺，或者所述的覆蓋元件（36, 37)包括一純化層，尤其是玻璃的，并且/或者一導(dǎo)熱 膏（38, 39)設(shè)置在每個(gè)具備至少一個(gè)加熱元件的所述的主外表面（20, 21)和所述的覆蓋元 件（36,37)之間，或者所述的覆蓋元件（36,37)和一個(gè)熱交換器（38,39)之間。
10. 根據(jù)權(quán)利要求1至9中任一項(xiàng)所述的電動(dòng)車(chē)輛加熱器，其特征在于，所述的或者每 個(gè)熱交換器（42,48)可W包括一個(gè)具有數(shù)個(gè)相互鄰接的所述的熱傳輸介質(zhì)能夠從其中間 流過(guò)的突出的散熱片（46,52)的散熱體，其中，所述的散熱片（46,52)中至少一些具有在所 述的熱傳輸介質(zhì)的流動(dòng)方向上看出朝相反方向傾斜的散熱片部件（47,53)。
11. 根據(jù)權(quán)利要求1至10中任一項(xiàng)所述的電動(dòng)車(chē)輛加熱器，其特征在于，所述的熱傳輸 介質(zhì)流過(guò)和/或圍繞所述的熱交換器，從而形成兩個(gè)分流，所述的分流中的每一個(gè)與所述 的加熱模塊的另一個(gè)加熱區(qū)域相關(guān)聯(lián)。
12. 根據(jù)權(quán)利要求11所述的電動(dòng)車(chē)輛加熱器，其特征在于，數(shù)個(gè)加熱模塊被提供，其中 單獨(dú)的加熱模塊的每個(gè)加熱區(qū)域與兩個(gè)分流的另一個(gè)相關(guān)聯(lián)。
13. 根據(jù)權(quán)利要求11所述的電動(dòng)車(chē)輛加熱器，其特征在于，數(shù)個(gè)加熱模塊被提供，其中 一個(gè)包括至少一個(gè)加熱模塊的第一組加熱模塊與兩個(gè)分流中單獨(dú)的一個(gè)，即一個(gè)第一或一 個(gè)第二分流相關(guān)聯(lián)，并且其中一個(gè)包括至少一個(gè)加熱模塊的第二組加熱模塊與另外兩個(gè)分 流中單獨(dú)的一個(gè)，即一個(gè)第=或者一個(gè)第四分流相關(guān)聯(lián)，其中所述的第一組的至少一個(gè)加 熱模塊的所述的一個(gè)加熱區(qū)域與所述的第一分流相關(guān)聯(lián)，所述的第一組的至少一個(gè)加熱模 塊的所述的另一個(gè)加熱區(qū)域與所述的第二分流相關(guān)聯(lián)，所述的第二組的至少一個(gè)加熱模塊 的所述的一個(gè)加熱區(qū)域與所述的第=分流相關(guān)聯(lián)，和所述的第二組的至少一個(gè)加熱模塊的 所述的另一個(gè)加熱區(qū)域與所述的第四分流相關(guān)聯(lián)。
【文檔編號(hào)】F24H3/04GK104471325SQ201380037555
【公開(kāi)日】2015年3月25日 申請(qǐng)日期:2013年5月3日 優(yōu)先權(quán)日:2012年5月14日
【發(fā)明者】拉爾夫·特拉普, 迪爾克·納格爾 申請(qǐng)人:貝爾-赫拉恒溫控制有限公司