CN111742183B

CN111742183B - 具有电极容纳站的电加热装置

Info

Publication number: CN111742183B
Application number: CN201880081201.5A
Authority: CN
Inventors: Y.科亚佩尔; E.戈格莫斯
Original assignee: Valeo Systemes Thermiques SAS
Current assignee: Valeo Systemes Thermiques SAS
Priority date: 2017-12-19
Filing date: 2018-12-13
Publication date: 2022-05-17
Anticipated expiration: 2038-12-13
Also published as: EP3728962A1; JP2021507197A; CN111742183A; EP3728962B1; FR3075554B1; JP6999815B2; FR3075554A1; US20200309410A1; WO2019122616A1

Abstract

一种用于空调单元的加热装置(1)，所述加热装置(1)包括加热本体(2)，所述热本体经由分配单元(3)供有电流，以便加热通过所述加热本体(2)气流，所述加热本体(2)包括一组管(4)，所述管中具有：所述电流流过的加热元件(8)；位于所述加热元件(8)的每一侧上的电极(9)，以便为加热元件供应电流。该加热装置(1)的特征在于，所述分配单元(3)包括容纳所述电极(9)的容纳站(6)，所述容纳站(6)具有容纳所述电极(9)的多个容纳部(17)，并且在所述多个容纳部(17)中具有用于将所述电极(9)机械地和电气地连接至所述分配单元(3)的机械和电气连接器件。

Description

具有电极容纳站的电加热装置

技术领域

本发明涉及一种用于空调单元的加热装置，其包括用于加热电极的对接站。本发明还涉及一种包括这种加热装置的空调单元。最后，本发明涉及一种用于机械和电连接加热装置的电极的方法。

本发明将特别适用于机动车辆领域。

背景技术

旨在集成到车辆空调单元中的电加热装置是已知的。这些或者是在带有内燃发动机的车辆中与传热流体流经的加热散热器组合的是附加散热器，或者是在电动车辆或混合动力车辆中的主散热器。

这种加热装置包括加热本体，加热本体容纳加热单元，加热单元设置有通过电极供应电流的加热元件。出于电气安全原因，可能有必要将加热元件及其供电电极与外界隔离。为此，加热单元包括管，加热元件及其电极位于管内部，管的内表面设有电绝缘层，以隔离加热元件及其电极。

这些加热装置包括分配单元，该分配单元能够控制在加热单元中流动的电流，特别是经由电子板。

用于控制在电极中流动的电流的开关被焊接到该电子板上。每个开关一方面电连接到电子板，另一方面电连接到电极。

这种双重连接在生产线上不容易生产。特别地，将开关保持在位以将其焊接到电子板上并不容易实现，并且所述开关可能无法准确地按其应该有的取向被取向，其次，连接电极更加困难。

具体地，除了电连接之外，在每个开关和电子板之间还产生机械连接，使得所有部件在它们组装时以及在整个加热装置的整个使用寿命中都相对于彼此正确地定位。

发明内容

本发明旨在通过一种加热装置克服上面提出的各种缺陷，该加热装置允许在加热本体与分配单元之间进行易于实施的电气和机械连接，且该电气和机械连接确保所有部件在连接时以及在加热装置的整个使用周期中的正确定位，同时限制部件之间的相对运动以便避免振动问题且改善加热装置的可靠性。

该目的通过一种用于空调单元的加热装置来实现，该加热装置以常规的方式具有加热本体，该加热本体经由分配单元供应有电流，以便加热通过所述加热本体的气流，所述加热本体包括一组管，管包含：

-由所述电流流过的加热元件；

-位于加热元件两侧的电极，用于加热元件的电流供应。

该装置的主要特征在于，分配单元包括用于电极的对接站，所述对接站具有容纳电极的多个容纳部，并且在所述多个容纳部中具有用于将电极机械地和电气地连接至分配单元的机械和电气连接器件。

本发明的主要构思在于提供一种对接站，该对接站用作必须彼此连接的、属于加热本体的部件与属于分配单元的部件之间的桥梁。在这种情况下，该对接站可以正确定位电极以连接它们。另外，对接站使得可以正确地定位机械和电气连接器件，这将在后面描述。因此，对接站形成了稳定的基座，其可用作定位各种不仅的参考。

根据本发明的可以一起采用或可以单独地采用的各个实施例：

-用于将电极机械地和电气地连接到分配单元的机械和电气连接器件包括开关，开关一方面定位于容纳部中且另一方面固定到属于分配单元的电子电流供应板：因此，对接站可以将这些开关保持在位，从而能够在最佳条件下进行机械和电气连接。

-每个容纳部都有中心孔，开关穿过该中心孔伸出，所述孔的尺寸设计成在将开关固定到电子板上时将其保持在位。

-每个开关具有：用于连接到电子板的第一电连接面，其设置有能够焊接到板的至少一个引脚；以及用于连接到电极的第二电连接面，其设置有凹形联接件，电极的凸形联接件插入该凹形联接件中。

-每个电极具有自由端，凸形联接件位于该自由端上，与加热元件相关的两个电极的凸形联接件布置成五点形(quincunx)。

-对于每个加热元件，对接站具有与两个对应电极的凸形联接件的布置匹配的呈五点形的两个容纳部。

-将电极的凸形联接件插入开关的凹形联接件中，所述开关具有至少一个柔性片，该至少一个柔性片能够在电极的凸形联接件上施加压力以将其保持在位并建立电连接。

-电极的凸形联接件包括接片，所述开关具有在所述接片的两侧上施加压力的多个柔性片。

-每个容纳部具有用于引导电极的引导器件。

-所述引导器件包括两个柱，这两个柱位于容纳部的两侧，并且其相对的面朝向容纳部的中心倾斜，从而形成用于电极的引导斜面。

-所述对接站包括在电极对准之后在加热本体的整个长度上延伸的杆。

-对接站具有与加热本体中的电极数量一样多的容纳部，每个容纳部容纳一个电极。

-所述对接站具有两排容纳部，其中一排的容纳部与另一排的容纳部偏置。

-所述对接站在相邻的容纳部之间穿孔。

-对接站由电绝缘塑料材料制成。

-对接站具有面向电子板的面，所述面设置有支承在电子板上的纵向中央肋。

-对接站除肋外，在对接站与电子板之间还具有一个或多个空间，以便允许在对接站下方将其他部件焊接到电子板上。

本发明还涉及一种包括如上所述的加热装置的空调单元。

此外，本发明最后涉及一种用于机械和电气连接如上所述的加热装置的电极的方法。在这种情况下，此方法包括以下步骤：

-定位对接站，以便支承电子板上；

-将开关插入对接站中为此目的而设置的相继孔中，然后插入电子板中，直到将它们保持在位；

-将开关焊接到电子板上；

-在加热本体相对于分配单元的单次平移运动中，将加热本体的所有电极同时拧入对应的开关中。

附图说明

参考所附示意性附图，通过以下以纯示例性而非限制性方式提供的对本发明的至少一个实施方式的详细说明，本发明将被更好地理解，并且其其他目的、细节、特征和优点将变得更加显而易见。

在这些附图中：

图1以透视图示出了根据本发明的加热装置，其具有加热本体和分配单元；

图2是图1的放大图，更具体地示出了加热本体和分配单元之间的接合部；

图3复制了图2，但没有电子板；

图4是图3的放大图，示出了根据本发明的对接站的下表面；

图5以透视图示出了根据本发明的对接站的上表面以及电极的连接；

图6是对接站的一部分的平面透视图；

图7是整个对接站的平面视图；

图8至图11详细示出了开关；

图12和图13以透视图示出了电极和开关之间的连接；

图14以透视图示出了根据一种可行的构造的电极的自由端。

具体实施方式

参考图1，本发明涉及一种电加热装置1。其例如是加热装置1，称为高压的，也就是说意图由电压大于60V、特别是在60V至1000V范围内、尤其是在180V至600V范围内的直流电(DC)或交流电(AC)供电，和/或允许将加热功率输出到空气中或消耗的功率大于2kW，特别是在2kW至10kW的范围内。

所述加热装置1包括加热本体2，加热本体2被供应有电流，以加热通过所述加热本体2的气流。

在这种情况下，所述加热本体2具有在表面上延伸的基本上平行六面体的构造。其意图横向于要被加热的气流定位。更确切地说，所述气流意图垂直于所述加热本体2取向，也就是说垂直于图1的平面。

加热本体2由一系列对准的金属管4形成。在每个管4内部是加热元件8，所述电流流过加热元件8。加热元件8例如是PTC(正温度系数)效应电阻器。这些加热元件8在图13中特别可见。

电极9位于加热元件8两侧的，用于加热元件的电流供应。更具体地，每个加热元件8被正电极9和负电极9围绕。

为了使管4与电极9和加热元件8电绝缘，在每个电极9与管4的内壁之间定位有电绝缘且导热的材料层12。

每个管4/加热元件8/电极9的组件形成所谓的加热单元。

所述加热单元被选择性地供应电流。这被理解为是指，每个加热单元独立于其他加热单元被供应电流，并且因此可以被不同于流过其他加热单元的电流的电流流过，特别是在其大小方面。在这种情况下，所涉及的电流值尤其是平均电流或有效电流的值。

返回图1，加热本体2可以包括与管4热接触的散热器13，例如翅片。散热器13尤其位于所述管4之间。为了清楚起见，仅示出了从端管4延伸的一些散热器13，以免使图1过载。

所述加热本体2包括框架5，特别是由塑料制成，其容纳所述加热单元并用于保持所述管4。管4也通过中间板22保持在位。

优选地，加热装置1还包括能够控制在所述加热本体2中流动的电流的分配单元3。

所述分配单元3有利地被配置为驱动供应给加热本体2、特别是各个加热单元的电流，特别是使用从动开关15，从而使得可以控制每个加热单元中的相应电流。这些开关15(在图4中可见)安装在T形电子板11上。

图2示出了电子板11的下表面，其上焊接有多个引脚7。这些引脚7属于所述开关15。

为了在将开关15固定到电子板11上时能够正确地将其保持在位，提供了对接站6，该对接站6位于电子板11的上表面的正上方。该对接站6尤其在图3中可见，其中为了更清楚起见未示出电子板11。

因此，该对接站6布置在一方面的具有加热单元的加热本体2与另一方面的具有其电子板11的分配单元3之间的接合部处。对接站6包括中间基座，该中间基座有助于加热本体2到分配单元3的电气和机械连接。

从图4中可以看出，该站6在一侧接收从管4伸出的电极9，并且在另一侧接收能够焊接到电子板11的开关15。

更准确地，对接站6具有面对电子板11的下表面和面对管4的上表面。对接站6包括杆或带，该杆或带在电极9在管4的出口处对准之后在加热本体2的整个长度上延伸。

该下表面设有中央肋23，该中央肋23沿着对接站6纵向地取向。该肋23能够搁置在电子板11的上表面上，从而在对接站6和电子板11之间具有平坦的接触。这种平坦的接触首先使得可以将对接站6以稳定的方式定位在电子板11上方。此外，根据两个原理，对接站6可以提高电子板11的机械强度：

-借助于电子板11/对接站6组件的更大的惯性矩而增加电子板11的整体刚度；

-在过大的振动的情况下，通过用作限制电子板11的变形、即弯曲的止动件。

因此，在肋23的两侧在对接站6和电子板11之间存在空间。理想地，并且如果需要的话，该空间的尺寸被确定为能够允许在对接站6下方将其他部件焊接到的电子板11。

就在图5至图7中示出的上表面而言，对应于开关15，具有容纳电极9的多个容纳部17，并且在容纳部中具有用于将电极9机械地和电气地连接至分配单元3的机械和电气连接器件。具体地，每个容纳部17中具有中心孔，开关15插入中心孔中。

该开关15更具体地在图8至11中示出。这是传统的开关15，具有：用于连接至电子板11的第一电连接面19，其设置有能够焊接至板11的两个引脚7；用于连接至电极9的第二电连接面18，其设置有用作快速连接器的凹形联接件。具体地，该凹形联接件具有多个柔性片20，多个柔性片20能够对穿入其中的电极9施加压力。在这种情况下，在电极9的两侧上具有支承在其上的四个柔性片20。将柔性片20定位在电极9的两侧使得可以使电极9居中并将其保持在居中位置，这与凹形联接构造不同，在凹形联接构造中，仅在电极9的一侧上存在柔性片20。另外，如在图11中特别可见，每个柔性片20具有锯齿形形状，使得可以在电极9上具有多个支承点21。特别地，每个锯齿形点21支承在电极9上。

返回图6，可以清楚地看到，对于每个容纳部17，引导柱14在中心孔的两侧在管4的方向上延伸。这些柱14的目的是引导电极9，直到将其插入开关15中为止。

根据一种可行的构造，对于每个容纳部17，柱的彼此面对地定位的表面14a在中心孔的方向上倾斜，以形成用于将电极9朝着开关15所在的中心孔引导的引导斜面。这些柱14因此形成V，电极9被插入其中。电极9的这种引导使得可以改善加热本体2和分配单元3之间的组装。

柱14的在两个连续的容纳部17之间彼此面对地设置的面14b垂直于对接站6取向。

一般而言，对接站6具有与加热本体2中的电极9一样多的容纳部17，每个容纳部17容纳一个电极9。

更精确地，每个电极9具有从管4伸出的自由端。每个自由端具有能够进入开关15的凹形联接件的凸形联接件10。该凸形联接器10可以与电极9一体形成，或者可以由安装在电极9上的单独的件组成，如在图13和14中可见的示例中的情况。在这种情况下，凸形联接件10对应于接片，其第一端10a例如安装并铆接在电极9上，并且其第二端10b进入开关15的凹形联接件。

对于每个加热单元，两个电极9的凸形联接件10在管4的轴向方向上延伸，但是具有横向偏移。因此，凸形联接件10定位为五点形。

因此，对于每个管4，对接站6具有呈五点形的两个容纳部17，其与两个对应电极9的凸形联接件10的布置相匹配，一个为正，另一个为负。这样，将插入这些容纳部17中的开关15彼此隔开一定距离地防止，这是因为重要的是遵守属于正电流线的开关15和属于负电流线的开关15之间的隔离距离。

因此，如图7所示，对接站6具有两排6a、6b容纳部17，其中一排6a的容纳部17与另一排6b的容纳部17偏置。其中一排容纳部17位于与正电极9连接的正极电流线上，另一排位与负电极9连接的负极电流线上。

对接站6通过窗口16在相邻的容纳部17之间穿孔。这使得可以使用最少量的材料并获得轻质的杆。

对接站6电绝缘塑料材料制成。这样的材料还允许对温度、燃烧和湿气具有良好的抵抗性。

对接站6通过模制或通过塑料注射获得。

具体地，加热本体2和分配单元3之间的连接如下进行。

将对接站6定位于电子板11上，从而其肋23支承在电子板11的上表面上。当对接站6和板11相对于彼此正确地定位时，将开关15插入为此目的而设置的容纳部17中，并且更确切地将其插入容纳部17的孔中。然后将开关15的引脚7插入为此目的而在电子板11中设置的小孔口中。然后，开关15在对接站6的容纳部17中处于稳定位置，并且可以将引脚7焊接到电子板11上。

然后，最后一步是将电极9的凸形联接件10插入对接站6的开关15中。假设设置有面向每个凸形联接件10的开关15，则可以通过加热本体2相对于对接站6的直线平移以单次运动来执行最后一步。

特别地，借助于经由引导柱14的凸形联接件10的引导以及借助于设置在开关15的第一连接面18上的快速连接器，使得该单次运动成为可能。具体地，将凸形联接件10滑动到开关15的第一连接面18中就足够了，并且柔性片20产生了凸形联接件10的电气连接和机械连接，因为它们在其上施加了压力，从而将其保持在位。

通过这种连接，极大地限制了电子板11的运动，从而可以避免振动问题，并且可以提高电子板11以及总体上加热装置1的可靠性。

本发明还涉及一种包括如上所述的加热装置1的空调单元。所述空调单元包括用于气流的流动的本体，所述加热装置1位于该本体体内。

关于以上描述，本发明的部件的最佳尺寸关系，包括尺寸、材料、形状、功能和操作方式、组装和使用的变化，被认为对于本领域技术人员是显而易见的，且与附图中所示的内容和说明书中所描述的内容等效的所有关系都旨在包含在本发明中。

Claims

1.一种用于空调单元的加热装置（1），所述加热装置（1）包括加热本体（2），所述加热本体经由分配单元（3）供应有电流，以便加热通过所述加热本体（2）的气流，所述加热本体（2）包括一组管（4），所述管包含：

由所述电流流过的加热元件（8）；

位于所述加热元件（8）两侧的电极（9），用于所述加热元件的电流供应；

所述分配单元（3）包括用于所述电极（9）的对接站（6），所述对接站（6）具有容纳所述电极（9）的多个容纳部（17），并且在所述多个容纳部（17）中具有用于将所述电极（9）机械地和电气地连接至所述分配单元（3）的机械和电气连接器件，所述加热装置（1）的特征在于，用于将所述电极（9）机械和电气连接到所述分配单元（3）的所述机械和电气连接器件包括开关（15），所述开关一方面定位在所述容纳部（17）中，另一方固定到属于所述分配单元（3）的电子电流供应板（11）。

2.根据权利要求1所述的加热装置（1），其特征在于，每个容纳部（17）都有中心孔，所述开关穿过所述中心孔伸出，所述孔的尺寸设计成在将所述开关（15）固定到电子电流供应板（11）上时将所述开关保持在位。

3.根据权利要求2所述的加热装置（1），其特征在于，每个开关（15）具有：用于连接到电子电流供应板（11）的第一电连接面（19），设置有能够焊接到电子电流供应板（11）的至少一个引脚（7）；以及用于连接到所述电极（9）的第二电连接面（18），设置有凹形联接件，所述电极（9）的凸形联接件（10）插入该凹形联接件中。

4.根据权利要求3所述的加热装置（1），其特征在于，每个电极（9）具有自由端，所述凸形联接件（10）位于该自由端上，与加热元件（8）相关的两个电极（9）的凸形联接件（10）布置成五点形。

5.根据权利要求4所述的加热装置（1），其特征在于，对于每个加热元件（8），所述对接站（6）具有与两个对应电极（9）的凸形联接件（10）的布置匹配的呈五点形的两个容纳部（17）。

6.根据权利要求3至5中任一项所述的加热装置（1），其特征在于，所述电极（9）的凸形联接件（10）插入所述开关（15）的凹形联接件中，所述开关（15）具有至少一个柔性片（20），该至少一个柔性片能够在所述电极（9）的凸形联接件（10）上施加压力以将所述电极保持在位并建立电连接。

7.根据权利要求1至5中任一项所述的加热装置（1），其特征在于，每个容纳部（17）具有用于引导所述电极（9）的引导器件。

8.根据权利要求7所述的加热装置（1），其特征在于，所述引导器件包括两个柱（14），这两个柱位于所述容纳部（17）的两侧，并且柱的相对的面（14a）朝向所述容纳部（17）的中心倾斜，从而形成用于所述电极（9）的引导斜面。

9.根据权利要求1至5中任一项所述的加热装置（1），其特征在于，所述对接站（6）包括在所述电极（9）对准之后在所述加热本体（2）的整个长度上延伸的杆。

10.根据权利要求1至5中任一项所述的加热装置（1），其特征在于，所述对接站（6）具有与所述加热本体（2）中的电极（9）一样多的容纳部（17），每个容纳部（17）容纳一个电极9）。

11.根据权利要求1至5中任一项所述的加热装置（1，其特征在于，对接站（6）具有两排（6a、6b）容纳部（17），其中一排（6a）的容纳部（17）与另一排（6b）的容纳部（17）偏置。

12.根据权利要求1至5中任一项所述的加热装置（1），其特征在于，对接站（6）具有面向电子电流供应板（11）的面，所述面设置有支承在电子电流供应板（11）上的纵向中央肋（23）。

13.根据权利要求1至5中任一项所述的加热装置（1），其特征在于，所述对接站（6）除中央肋（23）外，在所述对接站（6）与电子电流供应板（11）之间还具有一个或多个空间，以便允许在所述对接站（6）下方将其他部件焊接到电子电流供应板（11）上。

14.一种空调单元，包括根据前述权利要求中任一项所述的加热装置（1）。

15.一种用于机械和电气地连接根据权利要求1至13中任一项所述的加热装置（1）的电极（9）的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

定位所述对接站（6），以便支承在电子电流供应板（11）上；

将开关（15）插入对接站（6）中的为此目的设置的相继孔中，然后插入电子电流供应板（11）中，直到将它们保持在位；

将开关（15）焊接到电子电流供应板（11）上；

在加热本体（2）相对于分配单元（3）的单次平移运动中，将加热本体（2）的所有电极（9）同时拧入对应的开关（15）中。