用于机动车辆的流体加热装置和对应的加热和/或空调设备的制造方法
【专利说明】用于机动车辆的流体加热装置和对应的加热和/或空调设备
[0001]本发明涉及一种用于机动车辆的用于电加热流体的装置。本发明更具体地适用于包括这种加热装置的机动车辆加热和/或空调单元。
[0002]用来加热车辆内部的空气通常通过使空气流经过热交换器，更具体地说通过空气流和流体之间的热交换而变暖。在内燃发动机的情况下，该流体一般为冷却剂。
[0003]可以证实，这种加热方法不适合于或不足以确保加热机动车辆内部以及除雾和除霜。
[0004]然而，期望一种方法，该方法用于快速且有效地加热车辆内部，特别是用于在非常寒冷环境下或者甚至在温度非常迅速升高时在使用之前使车辆内部变暖或对车辆进行除霜或除雾。
[0005]此外，在电动车辆的情况下，已经不再通过使冷却剂循环通过热交换器来实现加热功能。然而，可以设置水回路来加热车辆内部，但是该加热方法同样可以证明不适合于或不足以确保快速且有效地加热车辆内部。
[0006]此外，为了减少附加水回路的尺寸和成本，对于电动车辆来说，还已知的实践是使用以热栗模式操作的空调环路。因而，在这种情况下使用传统上允许利用制冷剂对空气流进行冷却的空调环路来加热该空气流。
[0007]然而，该加热方法可以证明不适合或不够。这是因为作为热栗的空调环路的性能依赖于外部天气条件。例如，当外部空气温度过低时，该空气不能被用作热能来源。
[0008]—个已知的解决方案是给热交换器或水回路或甚至空调环路添加附加的电加热
目.ο
[0009]该附加的电加热装置可以适合于在上游加热流体，所述流体诸如为内燃发动机冷却剂或电动车辆内部加热水回路的水或甚至空调环路的制冷剂。
[0010]在已知方式中，该附加的电加热装置包括一个或多个与待加热流体接触的加热模块。
[0011]更具体地说，加热模块可以包括加热体，该加热体可以被供电以形成热能来源，由此限定供待加热流体循环的容积。
[0012]根据一个已知的解决方案，加热体具有电加热器，例如通过以电阻迹线的形式在加热体的表面上进行丝网印刷所生产的一个或多个加热电阻。
[0013]该加热体可以为基本扁平形状，例如矩形，或者作为替代方案，可以以围绕芯部的圆筒状护套的形式生产。
[0014]然而，能够加热含有乙二醇的水之类的流体的加热体需要控制器，该控制器包括电源开关以控制向与其相连的加热模块的电力供应。该电源开关电连接至诸如丝网印刷在加热体上的电阻迹线之类的电加热器，以允许或阻止向这些电加热器供应电力。
[0015]该电源开关的断开和/或闭合可以通过微控制器进行。
[0016]除了该电源开关外，该控制器的电子和/或电气元件尤其可以包括微控制器、电连接装置或甚至例如电化绝缘装置，该电连接装置包括将电阻迹线连接至例如电源开关的电连接器、例如连接至车辆蓄电池的高压电源连接器和例如连接至车辆的网路(称为低压网路)的低压连接器。
[0017]控制器一般远程地位于诸如印刷电路板之类的电路支撑件上，该电路支撑件尤其包含用于将加热体上的电阻迹线连接至电路支撑件的系统。
[0018]因此，这在电路支撑件上导致了一定量的体积，该电路支撑件必须承载所有电子和/或电气元件，并且具有例如位于印刷电路板上的多个导电迹线，由此增加了热事故的风险。
[0019]而且，由该电路支撑件承载的电子和/或电气元件(特别是电源元件)在操作时产生热。如果由该电路支撑件承载的电子和/或电气元件超过了例如大约200°C到250°C的最大阈值温度，例如在元件发生内部故障的情况下，元件加热到显著程度，因此存在支撑件着火的风险，这是由于支撑件一般是由可燃的树脂制成的。
[0020]根据一个已知的解决方案，设置形成散热器的附加金属元件来消散由电路支撑件承载的控制器的电子和/或电气元件产生的热。
[0021]因此，本发明的目的在于至少部分地减轻现有技术的这些缺点。
[0022]为此，本发明的一个主题是一种用于机动车辆的用于电加热流体的装置，该装置包括:
[0023]-至少一个加热模块，该加热模块包括金属加热体，该加热体具有以加热迹线的形式在所述加热体的表面上生产的至少一个电加热器；
[0024]-用于控制所述加热模块的控制器，该控制器包括电子和/或电气元件，
[0025]其特征在于，所述控制器的至少一个电子和/或电气元件布置在所述加热体的具有所述加热迹线的所述表面上并与所述加热迹线电接触。
[0026]根据本发明的一个实施方式，所述控制器的所述至少一个电子和/或电气元件是电源电子和/或电气元件。
[0027]用来流过所述加热体的待加热流体一般至多处于大约120°C的温度，因此该加热体通过向该流体放出热而变冷却。
[0028]因此，所述加热体执行将待加热流体加热的功能。根据一个实施方式，由所述加热迹线产生的热例如通过所述加热体的壁而被直接传递至待加热流体，从而使得热损失最小，并且减小了装置的热惯性。流体能够被迅速加热。
[0029]另外，因为所述加热体承载控制器的至少一些电子和/或电气元件，因此该加热体也与印刷电路板类似的方式执行电子控制功能的一些功能。
[0030]最后，所述加热体还用作用于其承载的电子和/或电气元件的散热器。具体地，例如由铝或不锈钢制成的金属加热体由待加热流体冷却，由此可以消除由该加热体承载的元件产生的热。不再有设置用于消散控制器的一些电子和/或电气元件的热的附加元件的任何需要。
[0031]因而，所有或一些控制电子器件、流体的加热、附装至加热体的控制器的元件的热的消散都组合在同一个支撑件上，在该例中，该支撑件为所述加热体。
[0032]另外，将所述控制器的至少一些电子和/或电气元件布置在所述加热体上并与所述加热迹线电接触使得可以消除用于在控制电子器件和所述加热迹线之间提供互连的系统。
[0033]根据本发明，所述控制器的布置在所述加热体的具有所述加热迹线的表面上的所述至少一个电子和/或电气元件与所述加热体直接或间接地电接触。
[0034]根据一个实施方式，所述电子和/或电气元件被软焊至所述加热体的所述表面。
[0035]作为替代方案，所述电子和/或电气元件利用热粘合剂粘合至所述加热体的所述表面。
[0036]根据本发明的一个方面，所述加热迹线是通过丝网印刷生产的。因此，将所述加热迹线丝网印刷到所述加热体上被用来例如使用软焊或粘合将一些元件重新定位到所述加热体上。
[0037]根据一个优选实施方式，所述加热体的具有所述加热迹线和所述至少一个电子和/或电气元件的所述表面是基本平坦的。由于是平坦的，所述加热体的表面允许设置大尺寸元件，尤其是需要冷却的电源电子元件。
[0038]根据本发明的一个实施方式，所述加热体具有第一壁和第二壁，在该第一壁和该第二壁之间限定供待加热流体循环的容积，并且所述加热体的具有所述加热迹线的所述表面是所述第二壁的外表面。因此，所述加热迹线和所述控制器的被重新定位到所述加热体上的元件被布置在所述容积的外部，待加热流体在该容积中循环。
[0039]根据一个实施方式，所述加热体具有将所述加热迹线和所述至少一个电子和/或电气元件电连接的至少一个导电迹线。所述加热迹线和所述控制器的至少部分之间的电连接可以以一种简单且不是特别笨重的方式实现，而无需特殊的连接器。
[0040]所述加热模块可以包括位于所述加热体和所述加热迹线之间的电绝缘层，从而避免电损失。
[0041]根据本发明的另一个方面，布置在所述加热体上的所述电子或电气元件是能够允许或阻止向所述电加热器供应电力的电源开关，诸如为功率晶体管。因而，由这种电源元件产生的热能够通过所述加热体本身容易地消散。
[0042]根据本