电加热装置的制作方法

本发明涉及一种电加热装置，该电加热装置包括至少一个ptc加热装置和带有至少一个断路器的控制装置。电加热装置特别地用于机动车辆，尤其是部分电供能的机动车辆或完全电供能的机动车辆。

背景技术：

1、此类电加热装置是已知的，例如由ep 1 872 986 a1已知。电加热装置具有至少一个ptc加热装置，该ptc加热装置包括可电接触的ptc元件。对于接触，ptc元件具有两极，该两极例如由相应的接触板形成，接触板抵靠ptc元件，并且与形成对接触的电绝缘的相应的绝缘层一起形成ptc加热装置。对于运行，向ptc加热装置的两极施加电压，例如48伏或更高的电压。例如，100安培或更大的功率电流然后流动通过ptc加热装置。通过功率切换器切换功率电流，该功率切换器作为控制装置的一部分设置在电加热装置中。切换大电流会在断路器处产生高水平的废热，这些废热必须被耗散。

2、为了耗散热，例如从de 10 2020 117 366 a1已知通过弹簧元件将断路器放置抵靠带有热沉的散热器。弹簧元件必须由具有良好导热性能的弹簧材料，例如铜-铍，制成。散热器位于连接室中，使得该散热器将废热辐射到连接室中。该解决方案具有复杂的结构，并且来自断路器的废热未被利用地被辐射到连接室中。如果废热过高，例如，如果通过断路器切换高功率电流，则可能导致连接室的过热。

技术实现思路

1、本发明基于提供一种能够以更简单的设计更有效地耗散来自断路器的废热的解决方案的问题。

2、为了解决该问题，提出了一种电加热装置，所述电加热装置包括电子设备壳体和流体壳体，所述电子设备壳体带有分隔壁，所述分隔壁将连接室与用于向待加热介质发出热的加热室分隔开，所述流体壳体界定所述加热室，其中形成至少一个ptc加热装置，所述至少一个ptc加热装置以导热的方式连接到所述加热室并且在所述连接室中被电连接，其中在所述连接室中形成具有至少一个断路器的控制装置。所述断路器位于由所述分隔壁形成在所述加热室外部的通道基部上，所述通道基部与通道顶部一起形成通道，所述介质能够流动通过所述通道。所述通道基部大致平行于所述分隔壁延伸。

3、优选地，至少一个加热装置壳体从所述分隔壁沿所述加热室的方向突出，所述加热装置壳体形成接收袋，其中至少一个ptc加热装置以绝缘的方式被支撑在所述接收袋中。

4、根据本发明的电加热装置优选用于机动车辆，优选的是部分电供能的机动车辆或完全电供能的机动车辆。ptc加热装置包括至少一个ptc元件，所述ptc元件具有连接到所述ptc元件的导电迹线，所述导电迹线电连接在连接室中。导体迹线用于向ptc元件供应不同极性的电流。以这种方式，用于运行ptc元件的功率电流经由连接室被馈送到ptc元件。所述至少一个ptc元件和导体迹线被绝缘并被支撑在保持袋中。可以提供绝缘支撑，例如通过平放抵靠导体迹线外部的绝缘板来提供绝缘支撑。导体迹线优选地被设计为接触板。

5、为了良好有效地运行ptc加热装置，有必要耗散ptc元件产生的热，以及可能地耗散到ptc元件的主侧表面的两侧。ptc元件的形状优选地是矩形的。主侧表面是长方体的具有最大表面面积的侧表面。这些主侧表面优选地通过ptc元件的周向边缘而彼此连接，ptc元件通常具有与主侧表面成直角延伸的边缘表面。每个主侧表面的面积优选地比一个边缘表面的面积大至少5倍。加热装置壳体优选地形成一种突出到加热室中的加热肋。

6、ptc元件通常是烧结的陶瓷砖，其通常在其主侧表面上被金属化，以将功率电流引入到ptc元件中。这些陶瓷部件是易碎的，并且容易断裂。如果绝缘层由陶瓷板制成，则同样适用于绝缘层。对于ptc元件对加热装置壳体的内表面的绝缘支撑，使用氧化铝板是非常常见的。为了提高电安全性，通常地在两侧提供对应的绝缘层。提议为这些陶瓷板附加地提供电绝缘箔，以便在陶瓷板断裂的情况下维持与金属加热器壳体的一定程度的电绝缘。

7、由于电迁移，电加热装置越来越多地以48伏以及更高的电压运行。有时，电加热装置以100安培以及更高的功率电流运行。必须相应地适配用于电安全和介电强度的措施。

8、特别地，功率切换器是半导体元件，优选地是具有绝缘栅电极的双极晶体管(绝缘栅双极晶体管，igbt)。优选地，在电路板上形成至少两个功率切换器。至少一个功率切换器导电地连接到电路板。

9、由于断路器必须切换的高功率电流，在断路器处产生废热，该废热必须被耗散，以防止断路器过热和/或损坏断路器所连接的电路板和/或电路板上的其他半导体元件。为此目的，断路器与通道接触，由形成通道的基部的分隔壁分隔开。介质流动通过通道，介质在运行期间被电加热装置加热。该介质可以是液态或者是气态。优选地，介质为液态，特别地包括水。在运行期间，介质流动通过通道，并且被来自断路器的废热加热，废热传导通过分隔壁，该分隔壁优选地由金属制成。这只会导致少量的热传递。通道的基部是热的良导体，尤其是如果由金属制成的话是这样。与现有技术中已知的措施相比，这减少了用于耗散来自至少一个断路器的废热所需要的设备的量。同时，由于来自断路器的废热被用于加热介质并且不会加热连接室中的空气空间，因此热耗散是有效的。

10、特别地，术语“通道基部”被理解为意味着该通道基部在系统的断路器处的面积中是平坦的，可能在其间具有电绝缘膜，并且没有结构。这使得能够获得设计简单的电加热装置。通道形成在加热室的外部，使得可以形成电加热装置的紧凑设计。在运行期间流动通过通道和加热室的流体用于耗散来自断路器的废热，并且用于吸收由至少一个ptc加热装置产生的热。优选地，形成流动通道，通过该流动通道引导介质经过至少一个ptc加热装置，特别是经过至少一个加热装置壳体，以便吸收优选地在相应的加热装置壳体中的由ptc加热装置产生的热。

11、通道与加热室或流动通道在空间上有规律地分隔开，和/或通道被设计为具有比(一个或多个)流动通道小得多的有效横截面以便增加流动速率。与流动通道相比，由于通道中的流动条件，这会增加热传递。与加热室一样，通道的一侧由分隔壁限定。为了形成通道，分隔壁可以朝向连接室凸起，并由此相对于分隔壁的界定加热室的区段朝向连接室突出。在相对侧完成通道的壳体元件也可以具有曲率，以便形成具有圆形或矩形的横截面积的通道。该另一壳体元件优选地由流体壳体的一个区段形成。通道可以平行于加热室布置，并且延伸超过与通道平行的加热室的延伸部的至少一个半，优选地至少三分之二。

12、根据本发明的优选实施例，通道顶部是流体壳体的一部分。这进一步简化了电加热装置的结构。根据本发明的优选实施例，通道与加热室流动连接，特别地，电加热装置具有优选的流动方向，其中通道形成在加热室的上游。由于加热室和通道的分隔开的设计，加热室的紧凑设计是可以的。

13、根据本发明的优选实施例，所述通道基部在横向上以所述分隔壁中的凸起部为边界，并且所述通道顶部在横向上以所述流体壳体中的凸起部为边界，凸起部彼此密封接触。这使得借助于分隔壁和流体壳体中的相应的连通的凸起部实现通道的简单设计，连通的凸起部紧紧地抵靠彼此，并且优选地通过材料粘合剂彼此连接。分隔壁和流体壳体两者优选地由金属制成，并且凸起部以密封方式被压在一起，将凸起部之间的密封材料压在一起，或者是焊接的。

14、根据本发明的优选实施例，所述电子设备壳体形成接收空间，所述接收空间与所述加热室在空间上分隔开，并且所述控制装置的部件形成在所述接收空间中。这减少了从加热室输入到控制装置中的热。

15、根据本发明的优选实施例，仅一个绝缘元件形成在所述断路器与所述通道的基部之间。因此，除了用于将断路器与通道基部电绝缘的绝缘元件之外，在通道基部与断路器之间没有其他元件。电绝缘元件实现了与(优选地为金属的)通道基部的可靠电绝缘，同时热传递的数量仅增加到有限的程度，即增加两个。优选地，断路器牢固地抵靠通道基部，特别地夹紧绝缘元件。这改善了从断路器到通道基部的热传递，并由此改善从断路器到在通道中流动的介质的热传递。

16、优选地，电加热装置具有入口连接件和出口连接件。优选地，在从入口连接件到出口连接件的流动方向上，通道布置在入口连接件的直接下游。流动方向由介质进入加热器壳体的入口的入口连接件和介质从加热器壳体离开的出口的出口连接件的设计限定。术语“通道在入口连接件直接下游的布置”特别是指，在运行期间，介质从入口连接件直接流动到通道中，而不首先流动经过一个或多个加热装置壳体。这意味着，在运行期间，介质通过入口连接件以入口温度流动到通道中，并且因此介质在流动路径中的最低温度存在于断路器处。以这种方式，即使在通道基部中没有结构，也可以实现在介质中对来自断路器的废热的有效吸收。

17、优选地，所述流体壳体与所述加热装置壳体一起形成流动通道，所述流动通道与所述通道流动连接。在运行期间，介质通过这些流动通道被引导经过至少一个加热装置壳体，并且介质吸收由至少一个ptc加热装置产生的热，该热被ptc加热装置传导到加热装置壳体中。在这种背景下，优选的是，流动通道形成在通道的下游。这确保了使用较冷的介质来耗散来自断路器的废热。此外，优选的是，出口连接件形成在流动通道的下游，使得介质被引导出至少一个加热装置壳体下游的流体壳体。

18、入口连接件和出口连接件优选地位于加热室的一侧和/或彼此直接相邻，以便实现电加热装置的紧凑设计。

19、根据本发明的优选实施例，电子设备壳体和流体壳体由金属材料制成。由金属形成电子设备壳体和流体壳体两者具有各种优点。由金属形成，优选地通过深拉伸(deep-drawing)金属板来形成是易于实施的。替代性地，优选的是还可以使用压铸工艺(diecasting process)来制造下述元件中的至少一个：a)电子设备壳体和b)流体壳体。与其他材料相比，由金属材料形成电子设备壳体还具有以下优点：改善热传导，特别是通过通道基部和至少一个加热装置壳体的热传导。

20、根据本发明的优选实施例，下述壳体中的至少一个壳体被形成为一件式的：a)电子设备壳体和b)流体壳体。这简化了电子设备壳体和/或流体壳体的制造以及电加热装置的组装。

21、优选地，通道在断路器的区域中是无结构的。这意味着在该面积中，通道基部是平坦的，并且没有突出到通道中的结构。通道的流动横截面在该区域中是恒定的。这简化了电加热装置的结构和设计。

22、根据本发明的优选实施例，入口连接件和出口连接件被形成为与加热室相邻。优选地，入口连接件和出口连接件平行于加热室中的至少一个ptc加热装置延伸。入口连接件和出口连接件与加热室相邻的设计实现电加热装置的紧凑结构。

技术特征：

1.一种电加热装置(2)，所述电加热装置包括电子设备壳体(9)和流体壳体(38)，所述电子设备壳体(9)带有分隔壁(8)，所述分隔壁(8)将连接室(6)与用于向待加热介质发出热的加热室(4)分隔开，所述流体壳体(38)界定所述加热室(4)，其中形成至少一个ptc加热装置(14)，所述至少一个ptc加热装置(14)以导热的方式连接到所述加热室(4)并且被电连接在所述连接室(6)中，其中在所述连接室(6)中形成具有至少一个功率切换器(22)的控制装置(20)，其中断路器(22)抵靠由所述分隔壁(8)形成在所述加热室(4)外部的通道基部(32)，所述通道基部(32)与通道顶部(36)一起形成通道(34)，所述介质能够流动通过所述通道(34)。

2.根据权利要求1所述的电加热装置(2)，其中，所述通道顶部(36)是所述流体壳体(38)的一部分。

3.根据权利要求1所述的电加热装置(2)，其中，所述通道(34)布置在入口连接件(42)与所述加热室(4)之间。

4.根据权利要求2或3中的任一项所述的电加热装置(2)，其中，所述通道底部在横向上由所述分隔壁(8)的凸起部(46)界定，和/或所述通道的上部(36)在横向上由所述流体壳体(38)的凸起部(48)界定，并且其中所述通道的所述上部(36)和所述流体壳体(38)以密封的方式彼此抵靠。

5.根据前述权利要求中的任一项所述的电加热装置(2)，其中，所述电子设备壳体(9)形成接收空间(50)，所述接收空间(50)与所述加热室(4)在空间上分隔开，并且所述控制装置(20)的部件形成在所述接收空间(50)中。

6.根据权利要求1所述的电加热装置(2)，其中，仅一个绝缘元件(30)形成在所述断路器(22)与所述通道基部(32)之间。

7.根据权利要求1所述的电加热装置(2)，其中，至少一个加热装置壳体(10)从所述分隔壁(8)沿所述加热室(4)的方向突出并且形成接收袋(12)，至少一个ptc加热装置(14)以绝缘的方式被支撑在所述接收袋(12)中。

8.根据权利要求1所述的电加热装置(2)，其中，所述电子设备壳体(9)和所述流体壳体(38)由金属材料制成。

9.根据权利要求8所述的电加热装置(2)，其中，下述壳体中的至少一个壳体是深拉伸的：

10.根据权利要求8或9所述的电加热装置(2)，其中，下述壳体中的至少一个壳体是压铸的：

11.根据权利要求1所述的电加热装置(2)，其中，下述壳体中的至少一个壳体是被形成为一件式的：

12.根据权利要求1所述的电加热装置(2)，其中，所述通道(34)是无结构的。

13.根据权利要求1所述的电加热装置(2)，其特征在于，入口连接件和出口连接件被形成为与所述加热室相邻。

14.根据权利要求1所述的电加热装置(2)，其中，所述通道(34)与所述加热室(4)分隔开并且与所述加热室(4)流动连接，其中所述通道顶部(36)和所述电子设备壳体(9)是以流体密封的方式连接的独立的部件，并且其中所述分隔壁(8)是由所述电子设备壳体(9)形成的。

技术总结
本发明涉及一种电加热装置(2)，其包括电子设备壳体(9)和流体壳体(38)，电子设备壳体带有分隔壁(8)，分隔壁将连接室(6)与用于向待加热介质发出热的加热室(4)分隔开，流体壳体界定加热室(4)，其中形成至少一个PTC加热装置(14)，其以导热的方式连接到加热室(4)并且在连接室(6)中被电连接，其中在连接室(6)中形成具有至少一个断路器(22)的控制装置(20)，并且其特征在于，断路器(22)抵靠由分隔壁(8)形成在加热室(4)外部的通道基部(32)，通道基部与通道顶部(36)一起形成通道(34)，介质能够流动通过所述通道。这消除了对复杂散热器等的需要，并且来自断路器(22)的废热可以被用于加热介质。

技术研发人员：迈克尔·尼德雷尔
受保护的技术使用者：埃贝赫卡腾有限两合公司
技术研发日：
技术公布日：2024/12/5