DE102017129026B3

DE102017129026B3 - Heizgerät

Info

Publication number: DE102017129026B3
Application number: DE102017129026.5A
Authority: DE
Inventors: Daniel Eckert; Alex Henne; Fritz Wegener
Original assignee: Webasto SE
Current assignee: Webasto SE
Priority date: 2017-12-06
Filing date: 2017-12-06
Publication date: 2019-04-18
Anticipated expiration: 2037-12-07
Also published as: US20210318026A1; CN111433530A; WO2019110435A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Heizgerät (10), insbesondere für ein Fahrzeug (12), umfassend einen Wärmetauscher (14) und ein Betriebszustände des Heizgerätes (10) steuerndes elektronisches Steuergerät (16), wobei das elektronische Steuergerät (16) mindestens einen elektrischen Anschlusskontakt (18, 20) auf einer Leiterpatte (22) aufweist, wobei mindestens ein Anschlusskabel (24, 26) mit dem mindestens einen elektrischen Anschlusskontakt (18, 20) elektrisch leitend verbunden ist, wobei das mindestens eine Anschlusskabel (24, 26) innerhalb des Heizgerätes (10) zumindest abschnittsweise parallel zu einer Oberfläche der Leiterplatte (22) verläuft, und wobei zwischen dem mindestens einen Anschlusskabel (24, 26) und der Leiterplatte ein Blech (30) angeordnet ist.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Heizgerät, insbesondere ein Heizgerät für ein Fahrzeug.
Heizgeräte, insbesondere Heizgeräte für Fahrzeuge verfügen in der Regel über ein die Betriebszustände des Heizgerätes steuerndes elektronisches Steuergerät, welches mit Strom versorgt wird. Weiterhin kann als thermische Heizquelle des Heizgerätes alleinstehend oder in Kombination mit einer anderen Heizquelle ein elektrisches Heizelement in dem Heizgerät angeordnet sein, welches durch das elektronische Steuergerät angesteuert wird. Die zur Stromversorgung des elektronischen Steuergerätes und des eventuell vorhandenen elektrischen Heizelementes erforderlichen elektrischen Anschlusskontakte werden üblicherweise mit Anschlusskabeln elektrisch kontaktiert, welche nicht zu vernachlässigende elektromagnetische Emissionen während des Betriebs des Heizgerätes abstrahlen können und dabei sowohl die Funktion des elektronischen Steuergerätes des Heizgerätes selbst als auch die Funktion eventuell benachbart angeordneter elektronischer Komponenten empfindlich beeinträchtigen können.
Die EP 2 440 006 A1 beschreibt eine elektrische Heizvorrichtung bei der die elektrischen Heizelemente mit Hilfe von starren Steckverbindungen senkrecht gegenüber einer Leiterplatine eines Steuergerätes elektrisch leitend angeschlossen sind.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, diese Problematik zumindest für das Heizgerät selbst in einer kostengünstigen Weise zu lösen, welche sich zugleich vorteilhaft auf die Montage- und Wartungsfreundlichkeit des Heizgerätes auswirkt.
Beschrieben wird ein Heizgerät, insbesondere für ein Fahrzeug. Das Heizgerät umfasst einen Wärmetauscher und ein Betriebszustände des Heizgerätes steuerndes elektronisches Steuergerät. Das elektronische Steuergerät weist mindestens einen elektrischen Anschlusskontakt auf einer Leiterplatte auf. Mindestens ein Anschlusskabel ist mit dem mindestens einen elektrischen Anschlusskontakt elektrisch leitend verbunden. Weiterhin verläuft das mindestens eine Anschlusskabel innerhalb des Heizgerätes zumindest abschnittsweise parallel zu einer Oberfläche der Leiterplatte, wobei zwischen dem mindestens einen Anschlusskabel und der Leiterplatte ein Blech angeordnet ist. Das Blech ist elektrisch leitend und wirkt als elektromagnetische Abschirmung für von dem Anschlusskabel abgestrahlte elektromagnetische Strahlung. Auf diese Weise kann die Leiterplatte des das Heizgerät steuernden elektronischen Steuergerätes mit den darauf angeordneten elektronischen Bauteilen zuverlässig gegenüber der emittierten elektromagnetischen Strahlung abgeschirmt werden. Das Blech kann beispielsweise ein dünnes Aluminiumblech oder ein dünnes Stahlblech sein. Der mindestens eine elektrische Anschlusskontakt kann beispielsweise der Stromversorgung des elektronischen Steuergerätes oder der Stromversorgung eines elektrischen Heizelementes dienen. Es können also elektrische Anschlusskontakte zur Stromversorgung des elektronischen Steuergerätes sowie elektrische Anschlusskontakte zur Stromversorgung eines eventuell vorhandenen von dem Steuergerät angesteuerten elektrischen Heizelementes auf der Leiterplatte angeordnet sein. Durch das Vorsehen des Blechs zwischen dem Anschlusskabel und der Leiterplatte kann auf eine eigene elektromagnetische Abschirmung des mindestens einen Anschlusskabels verzichtet werden. Auf diese Weise kann das Anschlusskabel in seinem Gesamtquerschnitt dünner ausgestaltet und hinsichtlich seiner Biegsamkeit flexibler ausgeführt werden, wodurch die Wartung und Montage vereinfacht werden kann.
Nützlicherweise kann vorgesehen sein, dass das Blech einen u-förmigen Kanal mit zwei seitlichen Seitenwänden ausbildet, wobei das mindestens eine Anschlusskabel von dem Blech in den u-förmigen Kanal geführt wird. Auf diese Weise kann das zur elektromagnetischen Abschirmung verwendete Blech zugleich eine Kabelführung für das mindestens eine Anschlusskabel bereitstellen, was die Montage und Wartung des Heizgerätes vereinfacht. Durch die Ausbildung als u-förmiger Kanal mit zwei seitlichen Seitenwänden ergibt sich weiterhin ein gegenüber einem einfachen flachen Blech vorteilhafter elektromagnetischer „Schatten“, so dass das Blech gegebenenfalls kleiner ausgeführt sein kann.
Nützlicherweise kann eine metallische Abdeckung vorgesehen sein, die den u-förmigen Kanal zumindest teilweise abdeckt. Durch die metallische Abdeckung kann eine elektromagnetische Abstrahlung des in der nunmehr geschlossenen Kabelführung durch das mindestens eine Anschlusskabel im Wesentlichen vollständig unterbunden werden, so dass auch eine unerwünschte elektromagnetische Beeinflussung benachbart angeordneter weiterer elektronischer Komponenten, die möglicherweise nicht zu dem Heizgerät gehören zuverlässig auszuschließen ist.
Weiterhin kann vorgesehen sein, dass die metallische Abdeckung ein von dem Blech separates Bauteil ist. Alternativ ist auch denkbar, dass die metallische Abdeckung Teil des Bleches ist. Eine separate Abdeckung kann beispielsweise eine einfache metallbeschichtete Folie umfassen/aufweisen, was zu keinem nennenswerten Gewichtszuwachs durch die metallische Abdeckung führt. Wenn die metallische Abdeckung hingegen Teil des Bleches ist, kann die aus dem Blech erzeugte Kabelführung besonders einfach ausgestaltet sein, wobei sich beispielsweise ein im Wesentlichen rechteckiger Querschnitt der Kabelführung ergeben kann und die den u-förmigen Kanal zumindest teilweise abdeckende metallische Abdeckung in einfacher Weise „hoch“ und „runter“ gebogen werden kann, um den u-förmigen Kanal zu öffnen beziehungsweise zu schließen.
Weiterhin kann vorgesehen sein, dass das Blech durch die Leiterplatte hindurch an dem Wärmetauscher befestigt ist. Durch das Befestigen des Blechs direkt an dem Wärmetauscher kann zugleich eine Erdung des Blechs auf das Potential des Wärmetauschers realisiert werden. Die Befestigung des Blechs an dem Wärmetauscher kann beispielsweise mit einer einfachen metallischen Schraube erfolgen. Da das Blech durch die Leiterplatte hindurch an dem Wärmetauscher befestigt ist, kann das für das Blech genutzte Befestigungsmittel zugleich für die Fixierung der Leiterplatte an dem Wärmetauscher genutzt werden, so dass separate Befestigungselemente zur Fixierung der Leiterplatte relativ zu dem Wärmetauscher entfallen können.
Vorteilhafterweise kann vorgesehen sein, dass das mindestens eine Anschlusskabel keine elektromagnetische Abschirmung aufweist. Da das Blech bereits eine elektromagnetische Abschirmung bereitstellt, kann auf eine weitere elektromagnetische Abschirmung des Anschlusskabels selbst verzichtet werden, so dass dieses im Gesamtquerschnitt dünner und flexibler ausgestaltet sein kann.
Die vorliegende Erfindung wird im Folgenden beispielhaft anhand bevorzugter Ausführungsformen exemplarisch erläutert.
Es zeigen:

1 eine schematische Darstellung eines Fahrzeugs mit einem Heizgerät;
2 eine schematische Seitenansicht eines Heizgerätes;
3 eine weitere schematische Seitenansicht eines Heizgerätes; und
4 eine dritte schematische Seitenansicht eines Heizgerätes.

Bei der nachfolgenden Beschreibung der Zeichnungen bezeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche oder vergleichbare Komponenten.
1 zeigt eine schematische Darstellung eines Fahrzeugs 12 mit einem Heizgerät 10. Das in 1 lediglich schematisch angedeutete Fahrzeug 12 umfasst eine Stromquelle 42, welche beispielsweise die primäre Energieversorgung des gesamten Fahrzeugs 12 darstellen kann. Das Fahrzeug 12 kann dann beispielsweise ein vollelektrisches Kraftfahrzeug sein. Die Stromquelle 42 ist über Anschlusskabel 24, 26 mit dem Heizgerät 10 elektrisch verbunden, um dieses mit Strom zu versorgen. Das Heizgerät 10 weist ein elektronisches Steuergerät 16 sowie einen Wärmetauscher 14 auf, wobei der Wärmetauscher 14 im vorliegenden Fall beispielsweise elektrisch beheizt sein kann und zur Erwärmung eines Mediums, beispielsweise Wasser, Luft oder ein Wasser-Alkohol-Gemisch, genutzt werden kann.
2 zeigt eine schematische Seitenansicht von Komponenten eines Heizgerätes. Dargestellt sind eine Leiterplatte 22 des nicht näher bezeichneten elektronischen Steuergerätes 16 und der Wärmetauscher 14. Weitere Komponenten, beispielsweise eine zusätzliche Einhausung als Gehäuse der Leiterplatte 22 und damit als Gehäuse des nicht näher bezeichneten elektronischen Steuergerätes, Medien Zu- und Abführungen im Bereich des Wärmetauschers 14, eventuell erforderliche Umwälzpumpen oder Gebläse und weitere üblicherweise bei einem Heizgerät vorhandene Komponenten sind zur Vereinfachung der Darstellung nicht abgebildet. Auf der Leiterplatte 22 sind elektrische Anschlusskontakte 18, 20 angeordnet, die elektrisch leitend mit Anschlusskabeln 24, 26 verbunden sind. Im vorliegenden Fall kann das elektrische Anschlusskabel 24 beispielsweise der Stromversorgung von auf der Leiterplatte 22 angeordneten Komponenten dienen und das weitere Anschlusskabel 26 der Stromversorgung eines im Bereich des Wärmetauschers 14 angeordneten elektrischen Heizelementes 44 dienen, welches über einen nicht näher bezeichneten weiteren elektrischen Anschlusskontakt mit dem Anschlusskabel 26 elektrisch leitend verbunden ist. Das Anschlusskabel 24 und das Anschlusskabel 26 können zumindest abschnittsweise parallel entlang der Oberfläche der Leiterplatte geführt werden, wobei zwischen der Leiterplatte 22 und dem Anschlusskabel 24 und dem Anschlusskabel 26 in der 2 jeweils ein Blech 30 angeordnet ist. Es ist denkbar, dass nur ein einziges Blech 30 genutzt wird. Das Blech 30 schirmt während des Betriebs des Heizgerätes die von dem Anschlusskabel 24 und dem Anschlusskabel 26 ausgehende elektromagnetische Strahlung gegenüber der Leiterplatte 22 ab. Auf diese Weise kann eine Beeinträchtigung der Funktionsfähigkeit von auf der Leiterplatte 22 angeordneten nicht dargestellten elektronischen Komponenten wie ICs ausgeschlossen werden. Das Blech 30 kann beispielsweise mithilfe eines Befestigungselementes 46 durch die Leiterplatte 22 hindurch mit dem Wärmetauscher 14 verbunden sein, wobei insbesondere auch eine elektrisch leitfähige Verbindung zwischen dem Blech 30 und dem Wärmetauscher 14 hergestellt werden kann, so dass das Potential des Blechs auf das Potential des Wärmetauschers 14 angeglichen wird. Das Befestigungselement 46 kann beispielsweise eine einfache Schraube sein. Weitere Befestigungselemente, insbesondere Befestigungselemente zur räumlichen Festlegung der Leiterplatte 22 gegenüber dem Wärmetauscher 14 können entfallen. Es können Abstandselemente 48 zwischen der Leiterplatte 22 und dem Wärmetauscher 14 vorgesehen sein, die einen minimalen Abstand zwischen der Leiterplatte 22 und dem Wärmetauscher 14 gewährleisten. Auf diese Weise kann eine unerwünschte Überhitzung der Leiterplatte 22 durch einen direkten thermischen Kontakt mit dem Wärmetauscher 14 verhindert werden.
3 zeigt eine zweite schematische Seitenansicht von Komponenten eines Heizgerätes 10. Bei der in 3 dargestellten schematischen Seitenansicht sind im Zusammenhang mit dem Blech 30, welches die Leiterplatte 22 vor elektromagnetischer Strahlung von den Anschlusskabeln 24, 26 abschirmt, Seitenwände 34, 36 erkennbar, so dass das Blech einen im Wesentlichen u-förmigen Kanal 32 ausbildet, in dem die Anschlusskabel 24, 26 zumindest abschnittsweise entlang der Oberfläche der Leiterplatte 22 geführt werden können. Zusätzlich ist eine metallische Abdeckung 38 vorgesehen, die integral zusammen mit den restlichen Komponenten des u-förmigen Kanals 32 gefertigt sein kann. Die metallische Abdeckung 38 kann beispielsweise als Verlängerung der Seitenwand 34 einstückig angeformt sein, wobei zum Öffnen beziehungsweise zum Schließen des u-förmigen Kanals 32 die metallische Abdeckung 38 nach oben beziehungsweise nach unten gebogen werden kann. Im geschlossenen Zustand, das heißt, wenn die metallische Abdeckung 38 nach unten gebogen ist, befinden sich die Anschlusskabel 24, 26 in einem Kanal mit im Wesentlichen rechteckigem Querschnitt, wobei die Anschlusskabel 24, 26 allseitig von dem Blech umgeben sind und eine Abstrahlung von elektromagnetischer Strahlung im Wesentlichen vollständig unterbunden werden kann.
4 zeigt eine dritte schematische Seitenansicht von Komponenten eines Heizgerätes. Die in 4 dargestellte schematische Seitenansicht ähnelt in weiten Teilen der aus 3 bereits bekannten Darstellung, wobei allerdings die metallische Abdeckung 38 als separates Bauteil vorliegt und beispielsweise in Form eines Deckelteils auf den u-förmigen Kanal 32 aufgesetzt und fixiert sein kann. Die metallische Abdeckung 38 kann beispielsweise durch eine metallisierte Folie gebildet sein, so dass trotz der im Wesentlichen vollständigen Unterdrückung von elektromagnetischen Strahlen gegenüber einer offenen Ausbildung des u-förmigen Kanals 32 praktisch keine negativen Auswirkungen im Hinblick auf das Gewicht des Heizgerätes entstehen.
Die in der vorstehenden Beschreibung, in den Zeichnungen sowie in den Ansprüchen offenbarten Merkmale der Erfindung können sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination für die Verwirklichung der Erfindung wesentlich sein.
Bezugszeichenliste

10: Heizgerät
12: Fahrzeug
14: Wärmetauscher
16: elektronisches Steuergerät
18: elektrischer Anschlusskontakt
20: elektrischer Anschlusskontakt
22: Leiterpatte
24: Anschlusskabel
26: Anschlusskabel
30: Blech
32: u-förmiger Kanal
34: Seitenwand
36: Seitenwand
38: metallische Abdeckung
40: Befestigungselement
42: Stromquelle
44: elektrisches Heizelement
46: Befestigungselement
48: Abstandselement

Claims

Heizgerät (10), insbesondere für ein Fahrzeug (12), umfassend einen Wärmetauscher (14) und ein Betriebszustände des Heizgerätes (10) steuerndes elektronisches Steuergerät (16); wobei das elektronische Steuergerät (16) mindestens einen elektrischen Anschlusskontakt (18, 20) auf einer Leiterpatte (22) aufweist; wobei mindestens ein Anschlusskabel (24, 26) mit dem mindestens einen elektrischen Anschlusskontakt (18, 20) elektrisch leitend verbunden ist; wobei das mindestens eine Anschlusskabel (24, 26) innerhalb des Heizgerätes (10) zumindest abschnittsweise parallel an einer Oberfläche der Leiterplatte (22) entlangläuft; und wobei zwischen dem mindestens einen Anschlusskabel (24, 26) und der Leiterplatte ein Blech (30) angeordnet ist.
Heizgerät (10) nach Anspruch 1, wobei das Blech (30) einen u-förmigen Kanal (32) mit zwei seitlichen Seitenwänden (34, 36) ausbildet, und wobei das mindestens eine Anschlusskabel (24, 26) von dem Blech (30) in dem u-förmigen Kanal (32) geführt wird.
Heizgerät (10) nach Anspruch 2, wobei eine metallische Abdeckung (38) vorgesehen ist, die den u-förmigen Kanal (32) zumindest teilweise abdeckt.
Heizgerät (10) nach Anspruch 3, wobei die metallische Abdeckung (38) ein von dem Blech (30) separates Bauteil ist.
Heizgerät nach Anspruch 3, wobei die metallische Abdeckung (38) Teil des Bleches (30) ist.
Heizgerät (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei das Blech (30) durch die Leiterplatte (22) hindurch an dem Wärmetauscher (14) befestigt ist.
Heizgerät (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei das mindestens eine Anschlusskabel (24, 26) keine elektromagnetische Abschirmung aufweist.