CN100374313C - 用于机动车辆的电加热装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及用于机动车辆的，作为辅助加热的电加热装置，其中，阻尼寄存器和控制单元整体形成一个结构单元。为了控制阻尼寄存器的加热元件，功率晶体管直接安装在印刷电路板上。为了有效去除功率晶体管的耗散热，功率晶体管通过印刷电路板上的开孔直接与其下面的冷却元件相接触。为了简化生产，冷却元件由两部分组成：具有较小热质量的导热盘，可插入到印刷电路板的开孔内，以及与导热件相连接的冷却体。

Description

用于机动车辆的电加热装置

技术领域

本发明涉及用于加热空气的电加热装置，其特别适合作为机动车辆中的辅助电加热装置。

背景技术

在机动车辆中，特别是具有消耗尽可能小的优化电动机的机动车辆，需要使用电加热装置来加热其内部和/或机动车辆。在机动车辆启动后，如果内燃机不能提供足够热能，就特别需要辅助电加热。消耗尽可能少的优化内燃机甚至也需要运用辅助电加热装置。

然而，该种加热装置不局限于机动车辆的领域，其也可以应用于许多其它方面，例如家用装置(室内空调)，工业工厂等领域。

从EP-A2-0 902 311中的用于机动车辆的电加热装置可知。所描述的加热装置包括多个一起连接在加热块上的加热元件。加热块和用于控制加热元件的控制单元一起被夹持在共用框架上。因而，夹持在框架上的控制单元与加热块形成结构单元。控制单元包括具有电子开关的功率电子系统，每个功率电子系统都设置有冷却体。这样排布控制单元，可使得要加热的气流部分能吹到控制单元上，特别是能吹到用于冷却电子开关的冷却元件上。

控制供给到加热元件的电能的电子开关，特别是功率晶体管形式的电子开关，被直接安装在印刷电路板的一个侧面。为了去除功率晶体管产生的耗散热，冷却元件或冷却板设置在印刷电路板的相对侧面。为了改进晶体管和冷却元件之间通过印刷电路板的热传递，印刷电路板设置在晶体管和冷却元件之间的区域，并具有多个置入通孔(feed-throughs)。这种所熟知的方法的缺点在于，这些置入通孔的导热性不足以消除耗散热。尽管这些置入通孔设置在晶体管下方约1cm²的区域，但是通过它们仍然不能将超过/多于6瓦特的热量传递到冷却元件。

从EP-A-1 157 867的电加热装置中可知，在该装置中，缓冲寄存器和电控制单元可整体形成一个结构单元。控制单元的功率晶体管直接排布在印刷电路板上，而在功率晶体管的底面，通过印刷电路板上的孔与冷却元件接触。直接与功率晶体管接触的该冷却元件，能以简单的方式和足够的量去除晶体管的耗散热。

然而该种加热装置存在的缺点是需要有夹子将冷却元件紧固到晶体管上。车辆震动对冷却元件的紧固件会产生负面影响，从而导致热导率的下降。另外，夹子不能补偿晶体管接触表面和从印刷电路板突出的销元件表面的不均衡。从这点上来说，削弱了传热性能，且不能被计量，此外，接触表面不能去除从功率晶体管以致整个晶体管表面的耗散热。

可选择地，晶体管和冷却元件可以在接触表面焊接在一起。通过这种紧固，可以不用夹子，同时，可以确定晶体管接触表面以及从印刷电路板中突出的冷却元件销表面的可靠的高热传导读取。该种紧固的缺点在于生产成本。与冷却体相比，功率晶体管由于其非常小的热质量，在该种生产过程中，容易遭受特别高的热应力。为了将整个冷却体也加热到相应的温度，与普通的焊接温度相比，在焊接过程中，冷却体较大的热质量需要保持控制电路较长的时间段。在焊接过程中，具有功率晶体管和冷却体的控制电路需承受的温度大约是230℃。由于功率晶体管的热质量非常小，其非常容易吸收周围温度。冷却体被加热到相应温度值的时间段通常会超过功率晶体管承受该温度所允许的最长时间。

发明内容

于是本发明提供了一种足以去除耗散热的加热装置，而且该装置可以通过简单的方式被制造。

这即是专利权利要求1的特征所能达到的。

根据本发明，冷却元件由两部分组成，更确切地讲一个是导热件，一个是与导热件连接的冷却体。由于冷却元件的两部分结构，两部分的参数可以单独调整。特别是两部分尺寸、热质量、形状、和材料都可分别选择，这样，可以恰当选择参数，显著降低生产成本。

由于分成两部分，在生产过程期间，冷却元件的两部分可以在不同点连接到控制电路。利用这种方式，与单件示例相比，通过冷却元件一起被去除的热量基本不变。根据本发明，冷却元件的热质量可以分成热质量非常小的部件、导热件、以及热质量较大的部件、冷却体。在生产过程中，热质量较小的部件连接到各晶体管。这样可以避免如传统所需的，特别依靠热阻晶体管。具有较大热质量的第二个部件随后没有任何危险地连接到第一部件。这样，加热装置能够通过非常简单的方式和低廉的成本而被制造。

根据本发明的优选实施例，冷却元件的两部分是互相粘接在一起的。以这种方式，可以通过简单方式获得特别有效和特别高的导热连接。

用于将两部件彼此粘接的粘接剂除了应该具备机械紧固和较高的导热连接性之外，还应该使冷却元件的两部分，即，导热件和冷却体电绝缘。这这种方式下，可以同时获得冷却体和导热件的电绝缘，这样，通常在晶体管下面所加的电极不与从外部可接近的加热装置的部件接触。

本发明的另一个优点在于冷却元件的两部件可以选用不同的材料。因此，例如，对于冷却体可选用比导热件便宜的材料，因为只要可以通过导热件将耗散热传导至冷却体，就可以消除足够量的耗散热。在这种方式下，冷却元件可以一起以非常低廉的成本制造，而不会减少可被消除的热量。

在优选实施例中，导热件由铜制成。铜具有优异的导热性能，但相对较贵，因此只能用于对导热，也即，用于将热量从晶体管通过板子传导至冷却体时特别关键的点。这些由铜制成的导热件可以特别低廉的方式制造，例如冲压件或烧结件。

根据另一优选实施例，冷却体由铝制成。由于冷却体的热质量较大，因而选用较低廉的材料对于整个制造成本的降低具有特别显著的效果。另外，冷却体自身也能以低廉的方式例如冲压件和弯曲件制成。

因而本发明的特殊优点在于冷却元件的两部分形式允许各部件以非常简单的方式制成，因而，与单件示例相比，制造成本可以显著降低。

根据优选实施例，印刷电路板上设置的开孔和导热件基本上是圆柱形的。该形状使得生产成本的降低成为可能。

根据优选实例，冷却元件具有与印刷电路板相接触的平部件。该平部件设置有开孔，通过该开孔，导热件的一端突出。热导元件的一端通过冷却体的平部件突出，通过至少一个侧部凸台，冷却体可被机械紧固。这样放置，就可免除将冷却体粘贴到导热件上了。

优选地，用于紧固冷却体的侧部凸台为球状，围绕导热件的来端装配。通过该球状件，冷却元件能以非常简单的方式形成良好的机械紧固。

在本发明的优选实施例中，要加热的空气没有吹到整个控制单元，用于冷却功率电子系统的空气流量可以通过开孔窗控制。优选，开孔窗的设置使得外界空气只能吹到冷却体的冷却肋上。通过这种方式，用于冷却电能系统的空气量是可调节的，这样在加热的空气流中不会有发生温带变化的区域，也即，冷却空气流和被散热器元件加热了的空气流具有与初始温度近似相同的温度。在这种情况下，整个加热装置的效率没有因为空气转向冷却电控系统而降低。

根据本发明的一个优选实施例，在相对两侧的开孔窗之间的区域内，设置有影响气流的装置。这这种方式下，气流非常直接，因而可以直接吹到功率电子系统的冷却元件上，以便最大限度的加热冷却气流。采用U形冷却元件的一个特殊优势在于在U形冷却元件的两个管脚中可以突出设置另外的导热件。

如果冷空气也能直接吹到控制单元的部件上，那么可以更好地去除耗散热。为此，优选只在控制单元的板子一侧设置有部件。以这种方式，可以用最简单方式使气流吹到部件上。另外，这样放置部件，在技术生产方面也特别具有优势。

根据本发明的优选实施例，板子可以垂直设置于加热块的框架的平面。由于该种设置方式，一方面使得用简单方式使气流吹到部件上成为可能，另一方面，可以获得电加热装置较小的结构深度。

冷却体的表面从外部可接近，为了消除与电流接触的冷却体漏电的危险，在冷却元件的表面的外部设置有电绝缘层。通过该种措施，可以以简单的方式避免由于金属部件落入被加热的/要加热的气流中时发生的电短路。

优选地，冷却元件只在从外界可接触到的那些区域设置电绝缘层，也就是，特别是相对开孔窗的设置的冷却肋。

为粘接冷却元件的两部分，可以方便地使用不同的粘贴剂。环氧树脂粘贴剂特别适用于将两部件牢固连接，特别是当冷却元件需要另外粘贴到印刷电路板上时。硅胶能够补偿粘贴材料的膨胀系数的变化。另一种优选可使用的粘贴剂是丙烯酸粘贴剂。这些粘贴剂的优点主要在于，其可适用于没有平行平面(plane-parallel)表面的单个部件，也即，导热件、冷却元件、和印刷电路板，可以通过该粘贴剂使不平变得平整。

根据优选实施例，导热件的形式是其横截面面积从晶体管到冷却体增加。通过这种设计，利用最少的材料可以获得最大可能的效果。该种导热件的实施例考虑到了功率晶体管产生的耗散热是以导热圆锥的形式扩散的事实，因此，导热圆锥体的锥顶(flattened-off)起始于晶体管的半导体器件。

导热件的一个特别简单的实施例是导热件是近似圆柱形的形式，优选其截面放置在印刷电路板的开孔内，该开孔的直径小于从印刷电路板突出的截面的直径。

根据导热件的另一个优选实施例，放置在印刷电路板的开口中的截面形状是圆锥状的。该种形状使得节约材料成为可能，以及可以简单的方式将导热件插入印刷电路板。

为更好地机械紧固，导热件设置有优选垂直排列的径向凸台。该实施例使得导热件的插入和同时的机械紧固更容易。为此，径向凸台的末端直径要比印刷电路板的开孔的内径稍大。这样，导热件在插入后随即便可机械紧固到印刷电路板上。

如果冷却体具有近似矩形的横截面，其可以特别低廉的成本制造。为此目的，冷却体的第一部件优选与印刷电路板平行放置，而第二部件从第一部件垂直伸出。

为了更好地机械紧固冷却体，冷却体在其从印刷电路板突出的一端上设置有凹孔，以容纳导热件。这样，冷却元件可以同时被机械紧固到印刷电路板上，例如，通过粘接，以便吸收与其单独粘接到导热件上相比更大的机械应力。

根据所提供的特别优选实施例，其中与冷却体连接的是与导热件相应数量的功率晶体管导热件。该种冷却体能以特别简单和低廉的方式制造。另外，单个功率晶体管的功率损耗更容易消除，特别是当功率晶体管产生不同的功率损耗时。

本发明的另外优选实施例在附属权利要求中体现。

附图说明

下面参照附图对本发明进行描述，其中：

图1a和1b所示为根据本发明的电加热装置的俯视图和侧视图；

图2为设置有部件的控制单元的印刷电路板的详细视图；

图3为盒形侧部件以及可以插入其中的控制单元的详细视图；

图4示出了盒形侧部件以及可以插入其中的控制单元的另一详细视图；

图5a和图5b和图5c示出了用于冷却功率晶体管的另一实施例的详细视图；

图6为根据本发明的控制单元的另一实施例的简化示意立体图；

图7a、7b和7c为根据图6的控制单元结构的各详细视图；

图8为具有功率晶体管和与其相匹配的冷却元件的控制单元的详细视图；

图9示出了图8中冷却元件的结构的另一可选择的实施例；

图10示出了起始于功率晶体管的半导体器件的耗散热圆锥体；

图11示出了导热件结构的优选实施例；以及

图12和图13示出了冷却体的优选实施例。

具体实施方式

图1a为根据本发明的电加热装置1的侧视图，而图1b是该电加热装置1的俯视图。电加热装置1包括加热块，该加热块包括加热元件2，而多数的加热元件是层叠或堆叠的。各加热元件2包括热阻元件、以及紧邻热阻元件放置的散热器或导热片。优选PTC元件用做热阻元件。包括加热元件2的加热块夹持于框架上。该框架包括相对的纵向元件3以及垂直设置于其上的侧部件4和5。该框架的各部件由金属或塑料制成。

纵向元件3在其结构上为基本对称，图1所示的实施例中两侧部件4和5彼此不相同。

与侧部件4相比，在侧部件5的一侧面形成有盒形开口。该盒形侧部件5的开口位于侧部件5与加热元件2相对的侧面。控制单元可以插入到该盒子中，控制单元通过控制供给到加热元件2的电流来控制单个加热元件2的耗散热。侧部件5的侧面开口为盒状，在控制单元插入后，用可连接的或可在其上夹持的盖子封闭。

控制单元的印刷电路板10在插入后，优选垂直排布于框架的平面，然而平行的排布也是可以的(未示出)。

加热装置1的电能供给通过两个连接螺栓8提供。所形成的连接螺栓应该容易导热。在图1所示的实施例中，从盒形侧部件5的侧面突出的连接螺栓8是打开的。

在相同的侧面还设置有插头基座，用于控制控制单元，该插头基座在图1中未示出。

侧部件5具有开孔窗7，其侧面位于框架的平面。这些开孔窗7的排布使得它们可位于要加热的空气流中。彼此相对布置的开孔窗7之间还设置有另外的冷却元件6，用于与控制电路的功率电子部件相配。当运转时，不仅由加热元件2形成的加热块，而且连开孔窗都渗透有要被加热的空气。

选择开孔窗7的尺寸，以允许确定流经冷却元件6的空气的部分流量。根据本发明，可以调节空气的流量，以便流过加热块的空气与流过冷却元件6的空气具有尽可能小的温差。仅当流过开孔窗7的空气与流过加热块的空气的温度尽可能接近时，加热装置的运转才能获得最大的功率。

图2示出了设置于盒形侧部件中的控制单元的详细视图。在印刷电路板10上，在功率电子部件11旁边设置有电控系统12。电控系统12决定了由功率电子部件11，特别是功率晶体管供给到分配到每一个加热元件2中的电量。电量通过其中的一个连接螺栓8经由线路杆(line bar)13供给到控制电路。功率晶体管11的出口牢牢地焊接到印刷电路板10上，并连接到弹簧元件14，弹簧元件分配到晶体管上，以便电流可以向前到达各加热元件。

弹簧元件14连接到印刷电路板上，这样，当控制单元和加热块紧塞在一起时，它们连接到加热元件上，连接片突出伸入侧部件5。该连接片15可以从图3和图4中看到。

在所示的实施例，连接片15通过印刷电路板10被塞入弹簧元件14。该种排布可以使印刷电路板10与框架上的电控系统紧密机械紧固。同时，具有单个加热元件的电连接。

印刷电路板仅在其一个侧面设置有部件。根据加热值的数量，印刷电路板具有水平紧固在其上的功率晶体管11。在所示的实施例中，三个加热级对应三个功率晶体管。各功率晶体管11的输出端牢牢地焊接到印刷电路板10上。

各功率晶体管连接到冷却元件上，用于去除耗散热。如图2和图6所示，在冷却元件6的一个平面上具有垂直设置到的印刷电路板的冷却肋。冷却肋优选排布在印刷电路板侧面的空的位置。为了将热量从晶体管散到冷却元件中，冷却元件直接与晶体管接触。根据本发明，该种接触通过设置于晶体管下的开孔完成。

对于各加热级，晶体管11、弹簧元件14、和冷却元件6的各部件的相应排布设置于印刷电路板上。

图3是盒形侧部件5以及插入其中的控制电路的详细视图。侧部件5连接到纵向元件3和具有加热元件2的加热块的一个侧面。在侧部件5的表面上可看到开孔窗7，通过该开孔窗可通过要加热的空气。

在盒形侧部件5的内部具有三个连接片15，还可看到一个连接螺栓8a。该连接螺栓构成了对所有加热元件2的正连接(plusconnection)。另外，在所示的立体图上，还可以看到控制单元5a，其可以插入到侧部件5的盒中。插入到侧部件5中的控制单元5a具有朝向侧部件5的侧凸台。

在控制单元5a指向侧部件5的侧面，可以看到印刷电路板10的下面。三个冷却元件6从印刷电路板10中突出。这些冷却元件或冷却片的每一个均分配有一个热量级的功率晶体管11。

与开孔窗7相对应的各冷却元件6设置在侧部件5的表面。因此，在运转中，空气流特别供给各冷却元件。

在指向外面的侧面可以看到另外的连接螺栓8b。当供给电能时，该连接螺栓被用作接地极(electric ground pole)。如图2和图4所示，连接螺栓8b连接到线路杆13上，该线路杆将热流供给到不同的加热级。一个热量级通过功率晶体管11消耗由线路杆13供给的约40安培的电流量。

图4是侧部件5和插入到侧部件5的盒形开口的控制电路的进一步的详细立体图。

在图4的上部，侧部件5的表面上可看到两个开孔窗7。当控制电路插到侧部件5时，这些开孔窗的布置使得开孔窗在上，冷却元件6在下。

在侧部件5的盒形开口内可以看到加热元件2的连接片15。一个加热片15提供一个加热级。

在图4的下半部，示出了插入到侧部件5中的控制电路。为了更好的看清该结构，在该处仅有其中一个功率晶体管11设置有冷却元件6。控制电路的另外的结构与图2中描述的控制电路相对应。

图5示出了为了有效消除晶体管的耗散热的另一实施例。这里，图5a、5b、和5c中示出了各种细节，特别是那些与上述描述的不同的实施例。

图5a是侧部件5稍微改进后的实施例。这里，开孔窗7的排布与前述实施例相对应。为了更有效的影响空气流动，在侧部件5的开孔窗7之间设置有隔墙(wall)，且在一定程度上隔墙不可能会阻碍控制电路插入到侧部件5中，因此，位于视窗和指向加热元件的侧面之间的上部侧面之间的所有空隙用另外的隔墙18隔离。这样，在运转时，可以避免任何不确定的空气流。

图5a和图5b详细示出了开孔窗7之间的空气传导。为了达到特定的空气传导，空气引导元件17插入到位于开孔窗7之间的截面。如图5b所示，Y型搅拌元件可以更好地允许其围绕L型或U型冷却元件6的冷却肋流动。这里，在每一实施例中，冷却元件6的冷却肋紧靠开孔窗7排布。

在图5b中，另外示出了具有功率晶体管11的印刷电路板10。

图5c示出了冷却元件6的相应实施例。然而，在以前描述的实施例中，具有U型侧面的U型冷却元件6垂直位于板子上，在该实施例中，冷却元件6的U型的底边平行于印刷电路板10设置。相应的，所设置的Y型空气引导元件17从侧部件5的侧面突出，在朝着控制单元的方向，指向加热元件。通过使用与第一实施例相对应的冷却元件6，相应的空气引导元件可设置在彼此相对的开孔窗7之间的侧部边界(delimitation)。

在图5c所示的实施例中，冷却肋的宽度b1约为3mm，而冷却肋之间的距离b2要稍小，也即，约2.5mm。冷却元件优选由铝或铜制成。

图6、图7示出了根据本发明的控制单元的另一实施例。在该实施例中，特别示出了功率晶体管和冷却元件的可选择的排布。在该实施例中，冷却元件20以不同的方式连接到功率晶体管上。在上述实施例中，一端从功率晶体管突出的冷却凸台在功率晶体管11上形成。上述实施例中的冷却元件附着在这些冷却凸台上。功率晶体管的冷却凸台焊接在印刷电路板上。在下面描述的实施例中，冷却元件通过印刷电路板10，经由开孔直接连到晶体管19的下面。这样，冷却元件的机械紧固可通过例如图7所示的粘接剂或夹子紧固件的装置来实现。

如图6和图7所示，冷却元件20是夹子紧固件的形式。为了能用夹子21进行夹紧，冷却元件20的冷却肋是不均匀设计的。为此，为了达到用夹子21夹紧，优选U型冷却元件的一个侧面设置较少的冷却肋。夹子优选从外围包围功率晶体管19和冷却元件20，这样，可将冷却元件20紧固到控制单元和晶体管19上。

对于SMD型的功率晶体管而言，通过印刷电路板10的孔直接与功率晶体管19接触非常具有优势。因为型号的原因，SMD型的功率晶体管没有冷却元件可紧固的冷却凸台。为了能够将冷却元件连接到功率晶体管19的下面，印刷电路板上应设有开口，优选孔的形式，通过该开口，冷却元件的部分可突出。该孔的直径在范围约5mm到约7.5mm。冷却元件20在面对印刷电路板10的侧面形成，并具有插塞状凸起20a。该插塞20a突出伸入到晶体管19下面的印刷电路板的开孔中。该插塞20a的直径优选小于孔的内径，优选在范围约4mm到约7mm。

该结构详细示于图7a、7b和7c。图7a示出了具有功率晶体管19的印刷电路板10的俯视图。功率晶体管19设置在印刷电路板10的边缘，这样用于紧固冷却元件20的夹子21可以很容易地安装。印刷电路板10上具有安装夹子21的区域，该区域优选为用于夹子21固定的微缺口。该缺口的深度优选与夹子21的厚度近似对应。晶体管19的设置优选其连接触头22不指向夹子21的方向。

图7b所示为侧视图。图7c是沿着图7b中A-A切割线获取的剖面图，图7c示出了冷却元件20和弹簧21彼此几何尺度相吻合，这样足可以紧固到确保最佳压力点的位置。

图7c示出了冷却元件20的另一改进实施例，图8和图9示出了两个可选择的实施例。图7C中所示的冷却元件20具有相对较大的质量，因此加工过程相对复杂，以及由于制造晶体管所需的热阻抗明显限制了晶体管的选择。

图8和图9示出了冷却元件的两个可选择的实施例，其显著降低了由于冷却元件20的两部分结构而导致的相当大的热质量(热质量是制造过程中很复杂的问题)。

为此目的，冷却元件20分为彼此相连的两部件：热导元件24和冷却体25。热传导元件24插入印刷电路板10的孔23中。在制造过程中，不会由于热导元件24较少的热质量而导致的加热时间段持续的延迟。因此，在这种情况下对于功率晶体管19的热阻没有特别的要求。

冷却体25位于印刷电路板10相对晶体管的侧面，并以导热的方式连接到导热件24。具有冷却肋的冷却体25具有较大的热质量，以便有效去除功率晶体管19产生的耗散热。

根据发明的特别实施例，导热件24是圆柱形。优选地，导热件24由两部分组成：第一部件，插入到印刷电路板10的孔23中并与晶体管19接触，该部件具有较小的横截面积，而第二部件24a在导热件的一端具有较大的横截面，从板子突出。

导热件的第二部件24a与冷却体25以导热的方式相接处。冷却体25具有近似的平部件26，其连接到导热件24上，且最终连接到印刷电路板10上，冷却肋从平部件26垂直向外突出。冷却体的平部件26在面对导热件24的侧面具有凹孔28。该凹孔用于容纳从印刷电路板10突出的导热件的部件24a。

导热件24和冷却体25优选粘接。冷却元件的两部分24和25的粘接优选采用环氧树脂、硅胶、或丙稀酸粘接剂完成。环氧树脂胶可以使两部件特别牢固的连接在一起。硅胶可以补偿粘接在一起的材料的不同的膨胀系数，特别是，如果冷却体25另外连接到印刷电路板10上，以提高冷却体的抗机械应力性能时。如果所要粘接的部件没有平行平面的表面，这些粘接剂就特别有利，因为不平可以由粘接剂本身来补偿。

优选所使用的粘接剂同时可使粘接在一起的冷却元件20的两部分24，25电绝缘。而晶体管19输出端的电位，通常为正电位，目前位于导热件24上，冷却体25无电位(potential free)。冷却体25上的冷却肋以有利于耗散热的方式排布，且在外部也可容易接触到。通过两部件的电绝缘连接(但是较高的热导性)，由于金属部件落到加热装置，以及接触冷却肋而导致的短路危险可以排除。这样，加热装置的操作安全性得到了明显提高。

图9示出了两部分冷却元件20的另一种结构。形成有导热件30，其不仅通过印刷电路板10突出，而且通过与印刷电路板10接触的冷却体25的部件26突出。从部件26突出的导热件30的一部件上设置有至少一个侧部凸台，优选球状30a，其围绕并侧装配到具有部件26的冷却体，用于将具有部件26的冷却体机械紧固到印刷电路板10上。在该实施例中，不再需要将两部件粘接在一起。

为了获得冷却体25的电绝缘，在冷却体表面上设有电绝缘层31。优选地，该绝缘层仅涂覆在从外面可以自由接触到的那些部件的表面，例如，那些位于开孔窗7中的部件。根据图8所示的实施例，该绝缘层31可以通过粘接剂来电绝缘，从而获得很好的预防失效性。

以下参照图10描述用于导热件24的实施例的边界条件。从晶体管19去除的耗散热是在晶体管的半导体器件32中产生。从半导体器件32去除的耗散热是通过只在图10中原理性示出的导热锥33。导热锥33的实际形状取决于各个实施例的不同条件。如果从半导体器件32去除的热量可以仅通过该导热锥33传到冷却体25中，那么导热件24的甚至更大的横截面区域也不能改善耗散热。所以冷却元件24优选做成与导热锥33相近似的形状。为此目的，在离晶体管越远距离的区域，热传导元件24优选具有越大的横截面面积。为此，热传导元件以简单制造的方式形成，在印刷电路板中具有较小的横截面，而在从印刷电路板10突出的部件24a中有较大的横截面。导热件24优选圆柱形。

图11中示出了导热盘24的另一实施例。导热盘24由两近似圆柱体组成：第一部件，插入到印刷电路板10中，呈圆柱状，直径较小；以及第二部件25，从印刷电路板10中伸出，也呈圆柱体，但直径显著增大。可插入到印刷电路板10内的第一部件优选具有微圆锥形。这样，导热盘的插入非常方便，而且导热盘的形状能更好地配合导热锥33(图10)。

在图11所示的实施例中，插入到印刷电路板10的部件周边另外设置有径向凸台35。每一个凸台35都具有一点外边伸出的楔形。所形成的这些凸台35要设计成其末端(point)稍大于印刷电路板10上的孔23的内径。这样，当导热件24插入到印刷电路板中时，可被机械紧固在其中。各突出物35的垂直排列使得导热件的插入很方便。当应用时，凸台35根据第一部件的锥形稍微倾斜，这样可以方便得将导热盘24插入到印刷电路板10中。

图12和图13示出了冷却体25的特殊实施例。冷却体25优选由两部分组成。冷却肋部件36、37和38排列在平部件26上，且与平部件垂直。冷却体25优选形成矩形，这样加工简便，价格低廉，且可以被用作冲压件和弯曲件。

在图13中可以看到与印刷电路板10相接触的平部件26的侧面上设置的凹孔28a、28b、和28c。这些凹孔用于容纳从印刷电路板10突出的导热件24的部件24a。

根据图12和图13所示的特别优选实施例，用于几个功率晶体管19(和相应的导热件24)的冷却体25形成一件。这样冷却体25的制作更为简化。另外，由于冷却体25的热质量较大，如果功率晶体管的单个功率损失较大，单个功率晶体管19的耗散热更容易去除。

总之，本发明涉及用于机动车辆的作为辅助加热的电加热装置，其中，阻尼寄存器和控制单元整体形成一个单个的结构单元。为了控制阻尼寄存器的加热元件，功率晶体管直接安装到印刷电路板上。为了更有效地去除来自功率晶体管的耗散热，功率晶体管通过印刷电路板上的开孔直接与位于其下面的冷却元件接触。为了简化制造过程，冷却元件由两部分组成：具有较小热质量的导热盘，其插入到印刷电路板的孔内，以及与导热件连接的冷却体。

Claims (20)

1.电加热装置，适于作为机动车辆辅助加热装置，包括：

加热块，包括多个加热元件(2)，以及

用于控制所述加热元件(2)的控制单元，其中所述控制单元与所述加热块形成一个结构单元，并且其功率晶体管(19)被设置在印刷电路板(10)上，以及所述这些功率晶体管都分配有冷却元件，每一个所述冷却元件通过所述印刷电路板(10)上的开孔(23)与各所述功率晶体管连接；

其特征在于：

所述冷却元件包括冷却体(25)，以及可插入所述印刷电路板(10)上的所述开孔(23)的导热件(24)；

每个所述冷却元件的导热件(24)具有径向凸台(35)，用于将所述导热件(24)机械紧固在所述印刷电路板(10)的所述开孔(23)内。

2.根据权利要求1所述的电加热装置，其特征在于所述导热件(24)被粘接到所述冷却体(25)上。

3.根据权利要求2所述的电加热装置，其特征在于粘接剂(28)用于粘接所述导热件(24)和所述冷却体(25)，形成所述导热件(24)和所述冷却体(25)的电绝缘。

4.根据权利要求1到3中任一权利要求所述的电加热装置，其特征在于所述导热件(24)由铜制成。

5.根据权利要求1到3中任一权利要求所述的电加热装置，其特征在于所述冷却体(25)由铝制成。

6.根据权利要求1到3中任一权利要求所述的电加热装置，其中所述导热件(24)的质量远小于所述冷却体(25)的质量。

7.根据权利要求1到3中任一权利要求所述的电加热装置，其特征在于设置在所述印刷电路板(10)上的所述开孔(23)和所述导热件(24)为圆柱形。

8.根据权利要求1所述的电加热装置，其特征在于所述冷却体(25)具有平部件(26)，所述平部件具有开孔(29)，

所述导热件(30)通过所述冷却体(25)的所述平部件(26)的所述开孔(29)突出，

在所述导热件(30)的一端具有至少一个侧部凸台(30a)，通过所述冷却体(25)的平部件(26)突出并离开所述冷却体，用于机械紧固所述冷却体(25)。

9.根据权利要求8所述的电加热装置，其特征在于所述侧部凸台(30a)为球状，围绕着所述导热件(30)的突出端侧装配。

10.根据权利要求1到3中任一权利要求所述的电加热装置，其特征在于所述冷却体(25)放置在加热装置上，这样要加热的空气能通过所述加热装置壳体上设置的开孔窗(7)吹到其周围。

11.根据权利要求10所述的电加热装置，其特征在于所述冷却体(25)的外表面设有电绝缘层(31)。

12.根据权利要求11所述的电加热装置，其特征在于所述冷却体(25)的表面只在与所述开孔窗(7)相对的区域设置有电绝缘层(31)。

13.根据权利要求3所述的电加热装置，其特征在于所述粘接剂(28)为环氧树脂、硅胶、丙稀酸类粘接剂。

14.根据权利要求1到3中任一权利要求所述的电加热装置，其特征在于随着所述导热件(24)与所述功率晶体管(19)的距离的增加，所述导热件的横截面增大。

15.根据权利要求1到3中任一权利要求所述的电加热装置，其特征在于所述导热件(24)为圆柱形。

16.根据权利要求14所述的电加热装置，其特征在于所述导热件(24)的截面(34)具有在与所述功率晶体管(19)相接触的一端直径变小的圆锥形，所述截面设置在所述印刷电路板(10)的所述开孔(23)内。

17.根据权利要求1到3中任一权利要求所述的电加热装置，其特征在于所述冷却体(25)包括矩形横截面，具有第一部件(26)，与所述印刷电路板(10)平行设置，以及第二部件(36-38)垂直设置于所述印刷电路板。

18.根据权利要求17所述的电加热装置，其特征在于所述冷却体(25)的第一部件(26)在面向所述印刷电路板(10)的侧面具有凹孔(28a-28c)，用于容纳从所述印刷电路板(10)突出的所述导热件(24)的端部。

19.根据权利要求18所述的电加热装置，其特征在于多个邻近所述冷却元件的所述冷却体(25)形成一个部件。

20.根据权利要求19所述的电加热装置，其特征在于形成一个部件的所述冷却体(25)通过所述第一部件(26)彼此相互连接。

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