CN108353467B - 用于车辆的加热装置的设备 - Google Patents

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Abstract

一种用于车辆的加热装置的设备，所述设备包括层堆叠(101)，所述层堆叠沿堆叠方向(105)包括加热导体层(102)和导电层(103)，所述导电层形成接触区(129)，其中，所述导电层(103)在堆叠方向(105)上的轮廓(110)通过以下方面中的至少一个方面来预设定以阻止在所述导电层(103)上产生热点：所述导电层(103)的前侧(113)的预设定的宽度(112)，所述前侧面向所述加热导体层(102)的中央区域(114)，距所述加热导体层(102)的分界缝(119)的预设定的距离(116)，以及所述轮廓(110)的预设定的弯曲度。

Description

用于车辆的加热装置的设备
技术领域
本发明涉及一种用于车辆的加热装置的设备，尤其是一种用于电加热装置的设备。
背景技术
加热装置被用在机动车中以加热机动车的内部。对此，还会使用电阻加热装置。这些加热装置包括加热导体层，加热导体层在被施加电压时会升温。为此，加热导体层在运行过程中必须电连接至电压源。
发明内容
期待提供一种用于车辆的加热装置的、能可靠运行的设备。
根据本发明的一个实施例，用于车辆的加热装置的设备具有层堆叠。层堆叠具有加热导体层。层堆叠具有在堆叠方向上位于加热导体层上的导电层。导电层形成接触区，尤其是用于使加热导体层连接至电压源的接触区。导电层的轮廓在堆叠方向上的投影上被预设定成能避免在导电层中出现热点。轮廓通过以下方面中的至少一个方面来预设定：
-导电层的前侧的预设定的宽度。前侧面向加热导体层的中央区域；
-相对于加热导体层的分界缝的预设定的距离；以及
-轮廓的预设定的弯曲度。
宽度、距离和/或弯曲度被预设定成在运行过程中即使在电流为例如10安培或10安培以上、例如20安培或30安培的情况下也能在接触区处建立充分低的电流密度。由此，能够在运行过程中使导电层上产生的温度保持低于预设定的最大值。所述预设定的最大值例如是250℃。根据另外的实施例，所述预设定的最大值例如是200℃或195℃。
尤其，宽度、距离和弯曲度基于彼此来预设定以使得没有超出所述温度的最大值或者在运行过程中在相对较长的时间段内没有超出所述温度的最大值。由此，能够借助于对轮廓的预设定来避免热点。避免热点尤其意味着运行过程中在导电层的紧邻区域内温度保持低于所述温度的最大值。
例如，宽度被预设定成尽可能地大但优选地仅仅宽至仍能保持预设定的距离。弯曲度例如基于所述宽度和所述预设定的距离来预设定。宽度和弯曲度预设定成尤其能使接触区朝向加热导体层的导体迹线延伸。
由于导电层的轮廓是通过宽度、距离和/或弯曲度来预设定的，因而能够避免这样的热点：在所述热点处产生的温度大至能使它们可能对加热装置的可靠运行具有不利影响。
根据实施例，在沿堆叠方向的投影中，沿着前侧，借助于两个彼此不同的预设定的半径来为前侧预设定所述预设定的弯曲度。由此，尤其能形成这样的前侧区域：该区域在投影中位于中央并具有相对于较大的半径。例如，前侧的中央区域近似直线。两个侧区域具有相对较小的半径，并由此更剧烈地弯曲。因此，接触区朝向加热导体层的导体迹线引导。接触区形成为使得它沿电流的流动方向具有突出的区域，该电流是在运行过程中从接触区流向加热导体层的电流。因而，可能的是，运行过程中产生的电场的场线尽可能地分散并由此实现低电流密度。
根据实施例，前侧在堆叠方向上的投影中具有直的区段。尤其，直的区段布置在前侧的中央区域内。根据实施例，具有一个或一个以上预设定的半径的弯曲的区域设置在所述直的区段的两侧的任意侧上。
根据另外的实施例，前侧具有凹的区段和凸的区段。采用这种方式，能够使接触区朝向加热导体层的导体迹线延伸并相对于分界缝仍能保持充分大的距离。
根据另外的实施例，在沿堆叠方向的投影中，导电层的宽度从前侧的宽度开始至少在导电层的一子区域内窄缩。在投影中前侧的宽度例如大于导电层的其余部分的最大宽度。在投影中导电层沿运行过程中所产生的电流的流动方向比上游要宽。由此，能够实现充分低的电流密度。
根据另外的实施例，设备具有由导电材料构成的导电条。设备具有将导电层与导电条彼此连接以形成导电条相对于导电层的电接触和/或机械接触。导电条例如用作导电层的电接触和/或机械接触界面。借助于导电条能够向导电层并由此向加热导体层施加电压。导电条可以例如借助于另外的线路连接至机动车的电源系统。例如，导电条与导电层之间的连接是熔焊连接。根据实施例，导电条钎焊连接至导电层。导电条包括例如铜或者由铜合金形成。
根据实施例，相对于分界缝的距离基于加热导体层的导体迹线横向于堆叠方向的宽度来预设定。尤其，导体迹线的宽度被预设定成能在运行过程中实现可靠的加热输出。基于导体迹线的宽度，相对于分界缝的距离被预设定成能在运行过程中阻止热点的出现。
根据另外的实施例，导电层的背向加热导体层的区域大于导电条与导电层接触的接触区。导电层所形成的接触区大于导电条的形成与加热导体层接触的共用接触区的区域。这进一步利于阻止运行过程中出现热点。
根据实施例，导电层是热喷涂的导电层。尤其，导电层包括铜。例如，导电层是热喷涂的铜层。根据实施例，加热导体层是热喷涂的加热导体层。采用这种方式可以实现用于制造导电层和/或加热导体层的一种简单选择。
借助于所述设备，能够形成用于加热导体层的接触区以能在运行过程中建立充分高的电流并在该过程中没有产生热点或基本上没有产生热点。
附图说明
更多的优点、特征和改进将从参考附图的所解释的下述示例变得明显。
相同的元件、类似的元件和具有相同功能的元件可以在所有附图中具有相同的附图标记，在附图中：
图1示出根据一个实施例的设备的示意性平面图，
图2示出根据一个实施例的设备的示意性剖视图，
图3示出根据一个实施例的设备的示意性剖视图，
图4示出根据一个实施例的接触区的示意图，
图5示出根据一个实施例的设备的细节的示意图，
图6示出根据一个实施例的设备的示意性平面图，
图7示出根据一个实施例的设备的示意性平面图，并且
图8示出根据一个实施例的设备的示意性平面图。
具体实施方式
图1示出设备100的示意性平面图。尤其，图1示出设备100在x-y平面上的投影。设备100尤其是用于机动车的加热装置的一部分。加热装置是在运行过程中在被施加电压时产生热的电加热装置。
设备100具有层堆叠101。层堆叠101具有加热导体层102。加热导体层102由在施加电压时升温的材料形成。加热导体层102尤其借助于热喷涂法制成。根据另外的示例性实施例，加热导体层可以借助于适于向层堆叠102的另外的层128(图2)施加用于加热导体层的导电材料的其它方法制成。加热导体层102包括尤其镍和铬(NiCr)。
导电层103施加至加热导体层102的表面117的一部分。导电层103尤其施加在表面117的两个或两个以上子区域内以形成加热导体层102的接触区。
导电层103尤其借助于热喷涂法、特别借助于大气等离子喷涂法来施加。根据另外的示例性实施例，导电层103借助于另外的制造方法来施加。导电层103包括铜或铜合金。根据另外的示例性实施例，其它的具有充分高的导电性的材料也可以用于导电层103。
导电条104以材料结合的方式施加至导电层103。导电条104尤其借助于熔焊连接部109连接至导电层103。其它类型的连接方式、例如钎焊连接也是可能的。
如图2所示，为了形成熔焊连接，激光器118发出激光束108以形成连接部109。
同样如图2所示，导电层103在堆叠方向105上布置在加热导体层102的表面117上。纵向方向106横向于堆叠方向105地延伸。
导电层103具有前侧113，所述前侧在横截面上沿堆叠方向105且横向于纵向方向106地延伸。前侧113面向加热导体层102的中央区域114。中央区域114沿纵向方向106布置在两个外边缘132与133之间。中央区域114沿纵向方向106近似在表面117的中心处布置。前侧113的主延伸方向沿图1的坐标系统中的y方向延伸。前侧113是导电层103背向较近的外边缘132的那侧。前侧113面向较远的另外的外边缘133。这两个外边缘132和133中的每个均大致沿y方向延伸。
导电层103的表面115背向加热导体层102的表面117并横向于堆叠方向105地延伸。导电层103与导电条104彼此接触的接触区107形成在表面115处。导电层103的表面115大于接触区107。
图3以剖视图示出设备100，其中，熔焊连接部109形成在设备中。
如参考图4至8更详细地解释的，导电层103在堆叠方向105上的投影具有预设定的轮廓110，尤其是借助于导电层形成的接触区之一的预设定的轮廓110。图4至8中的每幅均示出设备100在堆叠方向105上于x-y平面内的投影。
图4示出设备100的平面图的细节。根据图4的设备100具有借助于导电层103形成的中央接触区129。设备100具有两个另外的接触区130，所述两个另外的接触区130也都借助于导电层103形成。根据另外的实施例，更多或更少的接触区、但是至少两个接触区129和130被提供，以使得加热导体层102的加热电路可以连接至电压源的正极和负极。
根据图4的设备100具有两个加热电路，这两个加热电路均连接至接触区129和所述另外的接触区130中的相应一个。也可以设置两个以上加热电路。在这种情况下，两个以上另外的接触区130被对应地设置。
尤其，接触区129的轮廓110是预设定的。根据实施例，另外的接触区130的轮廓设计成不同于接触区129的轮廓110。
接触区129的轮廓110借助于前侧113上的宽度112来被预设定的。此外，轮廓110通过半径121预设定，所述半径121预设定轮廓110的弯曲度、尤其是向侧部111的过渡。侧部111沿纵向方向106横向于前侧113地延伸。此外，轮廓110是借助于接触区129与分界缝119之间的距离116预设定的。分界缝119将加热导体层102分成多个导体迹线127。如果与接触区129相邻地布置有多个分界缝119，例如在图4中于形成第一加热电路的一部分的上区域中布置有三个分界缝119，则接触区129与相应的分界缝119之间的距离116a、116b和116c均是预设定的。距离116尤其是分界缝119的面向接触区119的外边缘与接触区129的面向分界缝119的外边缘之间的距离。
接触区129具有宽度126。宽度126从前侧113开始沿侧部111在一子区域125中窄缩。由此，接触区129沿纵向方向106扩宽。前侧113的宽度112大于接触区129在子区域125的背向前侧113的端部处的宽度126。由此，轮廓110能够在前侧113的区域内沿循两个直接的分界缝119，所述分界缝从外边缘132开始朝向外边缘133在接触区129的紧邻处延伸并具有弯曲的走向。这两个分界缝119延伸成使得加热导体层102的布置在这两个分界缝119之间的区域在前侧113的区域内朝向导体迹线127扩宽。
例如，接触区129在它的背向中央区域114的端部处具有比在它的面向中央区域114的端部处更窄的设计。这例如通过半径121和宽度112来预设定。
尤其通过宽度112、半径121和距离116所确定的轮廓110预设定成能在运行过程中在电流经由接触区129流入加热导体层102时避免所谓的热点。轮廓110预设定成能使运行过程中尤其在接触区129和加热导体层102的紧邻区域处的最高温度保持低于预设定的最大值。由此，能够保持温度低于220℃，例如低于210℃，尤其低于200℃，甚至在机动车领域的高电压应用中(例如高至100V，并且电流高至30安培)也如此。由此，加热装置的可靠运行是可能的并且可以阻止材料弱化现象。
如图5所示，根据示例性实施例，轮廓110、尤其是前侧113的区域中的轮廓通过半径121和另外的半径120来预设定。尤其，限定前侧113的中央区域的所述另外的半径120大于限定两个侧区域向侧部111的过渡处的半径121。例如，所述另外的半径120是11mm，半径121是0.5mm。
根据另外的实施例，直的区段122设置在前侧113的中央区域内(图4和8)。所述另外的半径120的尺寸和半径121的尺寸均尤其基于前侧113的宽度112来预设定。宽度112进而通过用于加热装置或加热导体层102或接触区129的安装空间来预设定。
根据实施例，宽度112以及半径121、所述另外的半径120和设置在弯曲区域之间的直的区段122被预设定成使得接触区129在前侧113的形成向侧部111的过渡的两侧上相应地朝向对应关联的导体迹线127延伸。由此，接触区129形成为使得它的轮廓沿循以下电流流动：该电流流动在运行过程中从接触区107经由导电层103导至加热导体层102，尤其导至加热导体层102的上述两个加热电路。在这种情况下，轮廓110预设定成使得接触区129中的场线尽可能地不要集中，且尽可能均匀地分布。由此，在接触区129处建立低电流密度。
图6示出接触区129的轮廓110的另一示例性实施例。在该实施例中，接触区130的宽度126是不变的并等于前侧113的宽度112。
前侧113具有横向于纵向方向106且横向于堆叠方向105的凸的区段124、邻接所述凸的区段的凹的区段123、以及另外的凸的区段124。
由于前侧113中的这种弯曲，接触区129朝向导体迹线127膨出。凸的区段124分别沿着运行过程中产生的电流的流动方向弯曲，由此电流密度保持较低并从而避免热点。这两个凸的区段124朝导体迹线127呈突出区域的形式。根据示例性实施例，凸的区段124均至少具有两个彼此不同的半径120和121。由此，弯曲度沿凸的区段124相应地改变。根据另外的实施例，凸的区段124均具有单一的半径121。由此，相应的弯曲度沿凸的区段124没有变化。
根据示例性实施例，凹的区段123具有彼此不同的至少两个半径。由此，弯曲度沿凹的区段123变化。根据另外的实施例，凹的区段123具有单一半径。由此，弯曲度沿凹的区段123没有变化。
图7示出接触区129的轮廓110的又一实施例。与图6的实施例对应的，前侧113具有两个凸的区段124和布置在这两个凸的区段124之间的凹的区段123。与图6不同的是，根据图7的实施例，前侧113的宽度112比接触区126在面向外边缘132的区段中的宽度126要宽。此外，侧部111沿纵向方向比图6中长。由此，能够使接触区129延伸至更靠近导体迹线127。接触区107保持不变。由此，接触区129沿运行过程中产生的电流的流动方向延伸向导体迹线127。
图8示出接触区129的轮廓110的再一实施例。图8的轮廓110大致上对应于图7示出的轮廓。与图7不同的是，根据图8的示例性实施例，两个凸的区段124之间的直的区段122布置在前侧113上。对于根据图8的轮廓110，根据示例性实施例，凸的区段124分别至少具有彼此不同的两个半径120和121。由此，相应的弯曲度沿凸的区段124变化。因此，轮廓110在直的区段122向侧部111的过渡处具有变化的弯曲度。根据另外的实施例，凸的区段124均具有单一的半径121。由此，相应的弯曲度沿凸的区段124没有发生变化。
由此，例如加热导体层102沿堆叠方向105具有厚度20μm、接触区129在堆叠方向105上具有厚度40μm、接触区129的施加电压为400V、接触区130施加电压为0V并且加热导体层102处的平均温度为150℃的情况下，能够使接触垫处的最高温度小于205℃、尤其小于200℃、例如小于196℃。在运行过程中，最热区域例如在加热导体层102上直接位于接触区129的凸的区段124处。在该区域中通过轮廓110的预设定的构型利用宽度112、半径120和121和距离116a、116b和116c的对应匹配而使得最高温度最多比加热导体层102中的平均温度高60℃。这通过以下方式实现：轮廓110预设定成能使电流的场线建立尽可能均匀地分布并由此能避免热点。根据示例性实施例，当第二半径121尽可能地小时，接触区129处的最高温度会越低。例如，所述半径121是0.5mm。这对于11mm的半径120产生最低的最高温度。
除了曲率半径120和121之外，前侧113的宽度112也具有作用。在半径121相对较小时，前侧113较宽并且由此场线集中度变弱。由此，电流密度减小，从而所产生的热也减少。由此，低于195.1℃的最高温度是可能的，尤其在轮廓110处是可能的，如图8所示。在半径121为1mm时，最高温度低于201℃是可能的，例如在半径120为11mm时是可能的。
宽度113、半径121和/或半径120以及距离116基于彼此来预设定。沿纵向方向106，接触区在沿堆叠方向105的投影中至少具有子区域125，在子区域125中接触区129的宽度126在尺寸上相对于宽度112增加。此外，前侧113与两个侧部111之间的过渡是均弯曲的，尤其均是圆的。相对于彼此的相对尺寸可以变化，但是总是被预设定成能实现低电流密度效果并由此能避免热点。轮廓110的大量彼此不同的构型是可能地，所述构型总是借助于宽度113、弯曲度(尤其是前侧113向侧部111的过渡处的弯曲度)以及距离116来预设定并设计成能在运行过程中避免热点。低电流密度以及所伴随的热点的避免例如通过基于导体迹线127的宽度131的各种改型来实现，所述各种改型是：首先确定前侧113的宽度112，基于该宽度来确定半径120和121，并且基于所述半径来确定距离116。

Claims (12)

1.一种用于车辆的加热装置的设备，所述设备包括层堆叠(101)，所述层堆叠沿堆叠方向(105)包括：
-加热导体层(102)，和
-导电层(103)，所述导电层形成接触区(129)，其中，所述导电层(103)在堆叠方向(105)上投影中的轮廓(110)通过以下方面来预设定以阻止在所述导电层(103)上产生热点：
-所述导电层(103)的前侧(113)的预设定的宽度(112)，所述前侧面向所述加热导体层(102)的中央区域(114)，
-距所述加热导体层(102)的分界缝(119)的预设定的距离(116)，以及
-所述轮廓(110)的预设定的弯曲度；
所述接触区(129)的前侧(113)包括两个突出的凸的区段(124)，所述凸的区段(124)分别沿着在运行过程中从接触区流向加热导体层的电流的流动方向突出。
2.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，在所述堆叠方向(105)上的投影中，沿所述前侧(113)借助于两个预设定的半径(120；121)来为所述前侧(113)预设定所述预设定的弯曲度，其中，所述两个预设定的半径(120；121)彼此不同。
3.根据权利要求1或2所述的设备，其特征在于，在所述堆叠方向(105)上的投影中，前侧(113)具有直的区段(122)。
4.根据权利要求1或2所述的设备，其特征在于，在所述堆叠方向(105)上的投影中，所述前侧具有凹的区段(123)和凸的区段(124)。
5.根据权利要求1或2所述的设备，其特征在于，
-在所述堆叠方向(105)上的投影中，所述导电层(103)的宽度(126)从所述前侧(113)的宽度(112)开始至少在所述导电层的一子区域(125)内窄缩。
6.根据权利要求1或2所述的设备，其特征在于，所述设备包括：
-导电条(104)，所述导电条由导电材料构成，以及
-连接部(109)，所述连接部(109)将所述导电层(103)与所述导电条(104)彼此连接以通过所述导电条(104)形成与所述导电层(103)的电接触和/或机械接触。
7.根据权利要求6所述的设备，其特征在于，所述连接部(109)是焊接连接部。
8.根据权利要求6所述的设备，其特征在于，所述导电条(104)包括铜。
9.根据权利要求6所述的设备，其特征在于，所述导电层(103)的背向所述加热导体层(102)的区域(115)大于所述导电条(104)与所述导电层(103)接触的接触区(107)。
10.根据权利要求1或2所述的设备，其特征在于，所述导电层(103)是热喷涂的导电层(103)。
11.根据权利要求1或2所述的设备，其特征在于，所述加热导体层(102)是热喷涂的加热导体层。
12.根据权利要求1或2所述的设备，其特征在于，所述导电层(103)包括铜。
CN201680065569.3A 2015-11-09 2016-10-28 用于车辆的加热装置的设备 Active CN108353467B (zh)

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