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Die Erfindung betrifft ein PTC-Heizmodul für ein batteriebetriebenes Kraftfahrzeug nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 und ein Verfahren zur Steuerung des PTC-Heizmoduls.
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PTC-Heizmodule (PTC: Positive Temperature Coefficient) in batteriebetriebenen Kraftfahrzeugen werden heutzutage nicht in einem 12V-Boardnetzt des Kraftfahrzeugs, sondern auf dem Spannungsniveau der Traktionsbatterie von 400V - angestrebt werden 800V - betrieben. Beim Anheizen des PTC-Heizmoduls wird eine Spannung an seine PTC-Elemente angelegt. Beim Erwärmen des PTC-Elements wird sein Widerstand zuerst bis zu einem Minimum reduziert, was einem sogenannten NTC-Bereich (NTC: Negative Temperature Coefficient) des PTC-Elements entspricht. Erst danach erhöht sich der Widerstand des PTC-Elements und die Spannung wird abgeregelt, was einem sogenannten PTC-Bereich des PTC-Elements entspricht.
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Der Übergang zwischen dem NTC-Bereich und dem PTC-Bereich ist der Umschlagpunkt, der bei jedem Zuschalten des PTC-Heizmoduls durchlaufen wird. Der bei dem minimalen Widerstand der PTC-Elemente entstehende maximale Strom belastet dabei weitere elektronische oder elektrische Komponenten - wie beispielweise Leiterbahnen, Leiterplatten, Transistoren, Stecker usw. - und soll beim Auslegen dieser Komponenten berücksichtigt werden. Insbesondere beim Anheizen kann die Pulsweiten-Modulation des PTC-Heizmoduls zu großen Spannungs- und Stromspitzen führen, die durch Kapazitäten und Induktivitäten in dem PTC-Heizmodul hervorgerufen werden. Wird eine maximale zulässige Belastung der weiteren Komponenten überschritten, so kann das zum Versagen dieser Komponenten führen.
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Das gattungsgemäße PTC-Heizmodul weist üblicherweise einen definierten Arbeitspunkt auf und ist auf den Maximalleistung-Betrieb ausgelegt. Das ist dadurch bedingt, dass die geforderte Leistungskurve des PTC-Heizmoduls möglichst vollständig abgedeckt werden soll. Dadurch werden auch die weiteren Komponenten entsprechend ausgelegt. Das PTC-Heizmodul wird jedoch viel häufiger in einem Teilleistung-Betrieb betrieben, was bei der Auslegung des herkömmlichen PTC-Heizmoduls nicht berücksichtigt ist. Daher wird in dem Teilleistung-Betrieb die Leistung des PTC-Heizmoduls durch eine Regelung reduziert, was zu einer erhöhten Belastung der weiteren Komponenten führen kann. Insbesondere werden in den herkömmlichen PTC-Heizmodulen die Randbedingungen - wie beispielweise Wetterbedingungen in den Einsatzgebieten des PTC-Heizmoduls - nicht berücksichtigt.
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Die Aufgabe der Erfindung ist es daher, für ein PTC-Heizmodul der gattungsgemäßen Art eine verbesserte oder zumindest alternative Ausführungsform anzugeben, bei der die beschriebenen Nachteile überwunden werden. Insbesondere sollen der maximale Strom beim Anheizen des PTC-Heizmoduls und die Stromspitzen im Betrieb des PTC-Heizmoduls reduziert werden. Ferner soll das PTC-Heizmodul auch für den Teilleistung-Betrieb mit abweichenden Teilleistungen und für abweichende Spannungen und für abweichende Randbedingungen optimal ausgelegt sein. Die Aufgabe der Erfindung ist es auch, ein entsprechendes Verfahren zur Steuerung des PTC-Heizmoduls bereitzustellen.
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Diese Aufgaben werden erfindungsgemäß durch den Gegenstand der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
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Ein PTC-Heizmodul ist für ein batteriebetriebenes Kraftfahrzeug vorgesehen. Das PTC-Heizmodul umfasst dabei zwei elektrisch leitende Elektroden und mehrere PTC-Elemente. Die PTC-Elemente sind in einer Höhenrichtung des PTC-Heizmoduls zwischen den beiden Elektroden angeordnet und in einer Längsrichtung des PTC-Heizmoduls zueinander beabstandet. Die beiden Elektroden sind dabei elektrisch leitend mit den PTC-Elementen verbunden. Erfindungsgemäß ist wenigstens eine der Elektroden in wenigstens zwei Elektrodenspuren unterteilt. Die jeweiligen Elektrodenspuren sind voneinander elektrisch isoliert und sind jeweils mit allen PTC-Elementen des PTC-Heizmoduls elektrisch leidend verbunden.
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Im Betrieb des PTC-Heizmoduls kann die Spannung in der jeweiligen unterteilten Elektrode an eine der jeweiligen Elektrodenspuren oder an einige der jeweiligen Elektrodenspuren oder an alle Elektrodenspuren angelegt werden. Zwischen der einen Elektrode und den im Stromkreis eingebundenen Elektrodenspuren der anderen Elektrode bzw. zwischen den im Stromkreis eingebundenen Elektrodenspuren der beiden Elektroden wird ein Strom erzeugt. Die Länge eines Strompfads des Stroms und die bestromte Fläche der Elektroden in dem jeweiligen PTC-Element kann dabei je nach dem Schaltschema angepasst werden. Der Strompfad ist dabei dadurch bestimmt, wie der erzeugte Strom das jeweilige PTC-Element in Bezug auf die Höhenrichtung durchströmt. In dem erfindungsgemäßen PTC-Heizmodul ist also der Strompfad dadurch bestimmt, wie die bestromte Elektrode und/oder die bestromten Elektrodenspuren in Höhenrichtung zueinander ausgerichtet sind bzw. ob und wie stark die bestromte Elektrode und/oder die bestromten Elektrodenspuren sich in Höhenrichtung überlappen. Denkbar ist dabei, dass der erzeugte Strom in Höhenrichtung strömt und/oder einen Stromwinkel größer 0° zur Höhenrichtung aufweist. Die bestromte Fläche ist dabei durch die geometrische Fläche der bestromten Elektrode und/oder der bestromten Elektrodenspuren vorgegeben, durch die der erzeugte Strom in dem jeweiligen PTC-Element strömt.
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In dem erfindungsgemäßen PTC-Heizmodul sind abweichende Schaltschemas zwischen der Elektrode und/oder den Elektrodenspur(en) realisierbar. Die Anzahl der alternativen Schaltschemas in dem PTC-Heizmodul hängt dabei von der Ausführung seiner Elektroden ab. Es sind jedoch immer wenigstens zwei voneinander abweichende Schaltschemas realisierbar. Je nach dem Schaltschema der Elektrode und/oder den Elektrodenspuren miteinander werden die Länge des Strompfads und die bestromte Fläche in den jeweiligen PTC-Elementen geändert. Dadurch können in dem PTC-Heizmodul der Widerstand und die Kapazität der jeweiligen PTC-Elemente geändert werden. Entsprechend können der erzeugte Strom und die erzeugte Leistung bei der vorgegeben Spannung angepasst und insbesondere reduziert werden. Der erzeugte Strom und dadurch die erzeugte Leistung sind dabei je nach dem Schaltschema unterschiedlich, so dass in dem PTC-Heizmodul neben einem Maximalleistung-Betrieb auch ein Teilleistung-Betrieb mit wenigstens einer von der Maximalleistung abweichenden Teilleistung realisierbar ist.
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In dem erfindungsgemäßen PTC-Heizmodul können der Widerstand und die Kapazität der PTC-Elemente geändert werden. Dadurch können der erzeugte Strom und die erzeugte Leistung in dem PTC-Heizmodul angepasst und insbesondere reduziert werden. Dadurch können die Stromspitzen beim Anheizen des PTC-Heizmoduls und in dem Betrieb des PTC-Heizmoduls reduziert werden. Entsprechend kann die dadurch hervorgerufene Belastung der weiteren elektronischen oder elektrischen Komponenten minimiert werden. Ferner kann das PTC-Heizmodul für den Teilleistung-Betrieb mit abweichenden Teilleistungen und für abweichende Spannungen und für abweichende Randbedingungen ohne den physikalischen Umbau des PTC-Heizmoduls optimal ausgelegt sein.
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Vorteilhafterweise kann vorgesehen sein, dass die jeweiligen Elektrodenspuren der jeweiligen unterteilten Elektrode in Längsrichtung zueinander parallel und in Breitenrichtung des PTC-Heizmoduls zueinander beabstandet sind. Die Elektrodenspuren der jeweiligen unterteilten Elektrode weisen dabei eine identische oder voneinander abweichende Breite in Breitenrichtung auf.
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Vorteilhafterweise kann vorgesehen sein, dass die eine Elektrode und die andere Elektrode sich bereichsweise oder vollständig überlappen.
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Vorteilhafterweise kann vorgesehen sein, dass die eine Elektrode in die wenigstens zwei Elektrodenspuren unterteilt ist und die andere Elektrode nicht unterteilt ist. Die nicht unterteilte Elektrode liegt dabei nur einer der Elektrodenspuren oder nur einigen der Elektrodenspuren oder allen Elektrodenspuren der unterteilten Elektrode gegenüber.
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Alternativ kann vorgesehen sein, dass die beiden Elektroden jeweils in die wenigstens zwei Elektrodenspuren unterteilt sind. Die jeweilige Elektrodenspur der einen Elektrode liegt dabei einer der Elektrodenspuren oder einigen der Elektrodenspuren der anderen Elektrode gegenüber.
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Alternativ kann vorgesehen sein, dass die eine Elektrode und die andere Elektrode jeweils in die wenigstens zwei Elektrodenspuren unterteilt sind. Dabei ist die Anzahl der Elektrodenspuren in den beiden Elektroden jeweils gleich und die jeweiligen Elektrodenspuren der beiden Elektroden liegen in Höhenrichtung des PTC- Heizmoduls jeweils paarweise einander gegenüber.
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Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zur Steuerung des oben beschriebenen PTC-Heizmoduls. In dem Verfahren wird dabei eine Spannung an die Elektroden des PTC-Heizmoduls angelegt und ein Strom strömt in dem PTC-Element von der einen Elektrode zu der anderen Elektrode über einen Strompfad. Die Spannung wird dabei in der jeweiligen unterteilten Elektrode an eine der jeweiligen Elektrodenspuren oder an einige der jeweiligen Elektrodenspuren oder an alle Elektrodenspuren angelegt. Dadurch kann eine Länge des Strompfads in den jeweiligen PTC-Elementen und eine bestromte Fläche der Elektroden in den jeweiligen PTC-Elementen angepasst werden. Entsprechend können der Widerstand und die Kapazität des jeweiligen PTC-Elements angepasst werden.
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Vorteilhafterweise kann in einem Maximalleistung-Betrieb des PTC-Heizmoduls die Spannung an die jeweiligen Elektrodenspuren der jeweiligen unterteilten Elektrode so angelegt werden, dass der Strom und die Leistung maximal werden. Vorteilhafterweise kann in einem Teilleistung-Betrieb des PTC-Heizmoduls die Spannung an die jeweiligen Elektrodenspuren der jeweiligen unterteilten Elektrode so angelegt wird, dass der Strom kleiner als bei dem Maximalleistung-Betrieb und die Leistung kleiner als in dem Maximalleistung-Betrieb werden. Vorteilhafterweise kann das PTC-Heizmodul beim Anheizen in dem Teilleistung-Betrieb und nach dem Anheizen in dem Maximalleistung-Betrieb oder in dem Teilleistung-Betrieb betrieben werden. Um Wiederholungen zu vermeiden, wird an dieser Stelle auf die obigen Ausführungen verwiesen.
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Durch das erfindungsgemäße Verfahren können der Widerstand und die Kapazität der PTC-Elemente angepasst werden. Dadurch können der erzeugte Strom in den jeweiligen PTC-Elementen und die erzeugte Leistung in dem PTC-Heizmodul angepasst und insbesondere reduziert werden. Dadurch können die Stromspitzen beim Anheizen des PTC-Heizmoduls und in dem Betrieb des PTC-Heizmoduls reduziert werden. Entsprechend kann die dadurch hervorgerufene Belastung der weiteren elektronischen oder elektrischen Komponenten minimiert werden. Ferner kann in dem erfindungsgemäßen Verfahren das PTC-Heizmodul in dem Teilleistung-Betrieb mit abweichenden Teilleistungen und mit abweichenden Spannungen und bei abweichenden Randbedingungen optimal betrieben werden.
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Weitere wichtige Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, aus den Zeichnungen und aus der zugehörigen Figurenbeschreibung anhand der Zeichnungen.
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Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
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Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert, wobei sich gleiche Bezugszeichen auf gleiche oder ähnliche oder funktional gleiche Komponenten beziehen.
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Es zeigen, jeweils schematisch
- 1 eine Seitenansicht eines erfindungsgemäßen PTC-Heizmoduls in einer ersten Ausführungsform mit angezeichneten Schnittebenen A-A und B-B;
- 2 und 3 Schnittansichten des erfindungsgemäßen PTC-Heizmoduls in der ersten Ausführungsform in den Schnittebenen A-A und B-B;
- 4 bis 6 Schnittansichten des erfindungsgemäßen PTC-Heizmoduls in der ersten Ausführungsform mit abweichenden Schaltschemas;
- 7 bis 11 Schnittansichten des erfindungsgemäßen PTC-Heizmoduls in einer zweiten Ausführungsform mit abweichenden Schaltschemas;
- 12 eine Schnittansicht des erfindungsgemäßen PTC-Heizmoduls in einer dritten Ausführungsform mit einem der möglichen Schaltschema.
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1 zeigt eine Seitenansicht eines erfindungsgemäßen PTC-Heizmoduls 1 für ein batteriebetriebenes Kraftfahrzeug in einer ersten Ausführungsform. 2 und 3 zeigen Schnittansichten des PTC-Heizmoduls 1 in den Schnittebenen A-A und B-B, die in 1 gezeigt sind. Das PTC-Heizmodul 1 erstreckt sich dabei in eine Längsrichtung LR, in eine Höhenrichtung HR und in eine Breitenrichtung BR, die zueinander senkrecht sind. Das PTC-Heizmodul 1 umfasst dabei zwei elektrisch leitende Elektroden 2 und 3 und mehrere PTC-Elemente 4. Die PTC-Elemente 4 sind in einer Höhenrichtung HR zwischen den beiden Elektroden 2 und 3 angeordnet und in einer Längsrichtung LR zueinander beabstandet. Die beiden Elektroden 2 und 3 erstrecken sich quer zur Höhenrichtung HR und sind in Längenrichtung LR ausgerichtet. Die Elektroden 2 und 3 sind dabei über eine elektrisch leitende Beschichtung 7 elektrisch leitend mit den PTC-Elementen 4 verbunden. An den Elektroden 2 und 3 sind zudem zwei elektrisch isolierende Isolierplatten 5 und 6 aus Keramik angeordnet, die an den beiden Elektroden 2 und 3 von den PTC-Elementen 4 abgewandt anliegen.
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Bezugnehmend auf 2 und 3 ist die Elektrode 2 in zwei Elektrodenspuren 8a und 8b unterteilt. Die Elektrodenspuren 8a und 8b sind dabei in Längsrichtung LR zueinander parallel ausgerichtet. In Breitenrichtung BR sind die beiden Elektrodenspuren 8a und 8b zueinander beabstandet und dadurch elektrisch voneinander isoliert bzw. elektrisch voneinander getrennt. Eine Spannung kann an die PTC-Elemente 4 über die jeweilige Elektrodenspur 8a bzw. 8b unabhängig von der anderen Elektrodenspur 8b bzw. 8a angelegt werden. Die Elektrodenspur 8a bzw. 8b stellt also bei der angelegten Spannung einen Außenleiter - in 4-13 mit „+“ bezeichnet - dar. Die Elektrode 3 ist nicht unterteilt und stellt hier einen Neutralleiter - in 4-13 mit „-“ bezeichnet - dar.
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4 bis 6 zeigen Schnittansichten des PTC-Heizmoduls 1 in der ersten Ausführungsform quer zur Längsrichtung LR. In 4 bis 6 sind insgesamt drei mögliche Schaltschemas I-1, I-2 und I-3 an dem jeweiligen PTC-Element 4 gezeigt. Es versteht sich, dass die anderen nicht gezeigten PTC-Elemente 4 auf gleiche Weise verschaltet sind. In den drei gezeigten Schaltschemas I-1, I-2 und I-3 sind die Elektroden 2 und 3 abweichend miteinander verschaltet. Um die abweichenden Schaltschemas 1-1, I-2 und I-3 zu realisieren, ist der jeweiligen Elektrodenspur 8a bzw. 8b jeweils ein Schalter 9a bzw. 9b vorgeschaltet. Dadurch kann an die Elektrodenspuren 8a und 8b die Spannung unabhängig angelegt werden.
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4 zeigt nun ein erstes Schaltschema 1-1 der Elektrode 2 mit der Elektrode 3. Hier wird die Spannung (bspw. 800V) an die beiden Elektrodenspuren 8a und 8b angelegt. Dazu sind zweckgemäß die beiden Schalter 9a und 9b geschlossen. Durch die angelegte Spannung wird in dem PTC-Element 4 ein Strom erzeugt, der dann das PTC-Element 4 über einen Strompfad 10 durchströmt, wie in 4 mit Pfeilen angedeutet ist. Es versteht sich, dass der Strompfad 10 lediglich eine allgemeine Richtung des Stroms veranschaulicht. Die bestromten Elektrodenspuren 8a und 8b und die bestromte Elektrode 3 überschneiden sich vollständig in Höhenrichtung HR, so dass der Strom in Höhenrichtung HR bzw. unter einem Stromwinkel α gleich 0° zur Höhenrichtung HR strömt. Die Länge des Strompfads 10 ist minimal. Die bestromte Fläche der Elektroden 2 und 3 ist dabei maximal.
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5 und 6 zeigen ein zweites Schaltschema 1-2 und ein drittes Schaltschema 1-3 der Elektrode 2 mit der Elektrode 3. Die beiden Schaltschemas 1-2 und 1-3 sind in ihrer Wirkung identisch. In 5 bzw. 6 ist die Spannung (bspw. 800V) an die Elektrodenspur 8b bzw. 8a angelegt und die andere Elektrodenspur 8a bzw. 8b ist nicht angeschlossen. Dazu ist zweckgemäß der Schalter 9b bzw. 9a geschlossen und der Schalter 9a bzw. 9b geöffnet. Die bestromte Elektrodenspur 8b bzw. 8a und die bestromte Elektrode 3 überschneiden sich in Höhenrichtung HR nur bereichsweise, so dass der erzeugte Strom auch einen Strompfad 11 mit einer maximalen Länge durchströmt. Die Strompfade 10 und 11 sind in 5 und 6 mit Pfeilen angedeutet. Der Strompfad 11 ist dabei unter einem maximal erreichbaren Winkel α zur Höhenrichtung HR ausgerichtet. Es versteht sich jedoch, dass die Strompfade 10 und 11 lediglich eine allgemeine Richtung des Stroms veranschaulichen. Zudem ist die bestromte Fläche der Elektroden 2 und 3 bei dem zweiten Schaltschema I-2 und bei dem dritten Schaltschema I-3 kleiner als bei dem ersten Schaltschema I-1.
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Der Widerstand des PTC-Elements 4 ist bei den Schaltschemas I-2 und I-3 höher als bei dem Schaltschema I-1.Die Kapazität des PTC-Elements 4 ist dagegen kleiner. Dadurch sind auch der erzeugte Strom und die erzeugte Leistung bei den Schaltschemas I-2 und I-3 kleiner als bei dem Schaltschema I-1.Entsprechend können bei dem Schaltschema 1-1 ein Maximalleistung-Betrieb und bei den Schaltschemas I-2 und I-3 ein Teilleistung-Betrieb des PTC-Heizmoduls 1 realisiert werden. Wird beim Anheizen des PTC-Heizmoduls 1 das Schaltschema I-2 oder I-3 verwendet, so ist der erzeugte Strom und dadurch sind die Belastungen auf die weiteren elektronischen oder elektrischen Komponenten reduziert. Auch im Betrieb des PTC-Heizmoduls 1 können Stromspitzen bei dem Schaltschema I-2 oder I-3 reduziert werden.
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7 bis 11 zeigen Schnittansichten des erfindungsgemäßen PTC-Heizmoduls 1 in einer zweiten Ausführungsform quer zur Längsrichtung LR. In der zweiten Ausführungsform des PTC-Heizmoduls 1 ist die Elektrode 2 in die Elektrodenspuren 8a und 8b unterteilt. Die Elektrode 3 ist in zwei weitere Elektrodenspuren 12a und 12b unterteilt. In 7 bis 11 sind nun die Elektrodenspuren 8a und 8b mit den Elektrodenspuren 12a und 12b abweichend verschaltet. Dadurch sind in dem PTC-Heizmodul 1 insgesamt fünf voneinander abweichende Schaltschemas II-1, II-2, II-3, II-4 und II-5 realisierbar. Um die Schaltschemas II-1, II-2, II-3, II-4 und II-5 zu realisieren, ist der jeweiligen Elektrodenspur 8a bzw. 8b jeweils der Schalter 9a bzw. 9b vorgeschaltet und der jeweiligen Elektrodenspur 12a bzw. 12b jeweils ein Schalter 13a bzw. 13b nachgeschaltet.
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7 zeigt nun ein erstes Schaltschema II-1 der Elektrode 2 mit der Elektrode 3. Hier wird die Spannung (bspw. 800V) an die beiden Elektrodenspuren 8a und 8b angelegt und die beiden Elektrodenspuren 12a und 12b sind zugeschaltet. Dazu sind zweckgemäß die Schalter 9a, 9b und 13a, 13b geschlossen. Durch die angelegte Spannung wird in dem PTC-Element 4 der Strom erzeugt, der dann das PTC-Element 4 über den Strompfad 10 mit der minimalen Länge durchströmt, wie in 7 mit Pfeilen angedeutet ist. Es versteht sich jedoch, dass der Strompfad 10 lediglich eine allgemeine Richtung des Stroms veranschaulicht. Die bestromte Fläche der Elektroden 2 und 3 ist hier maximal. Das hier gezeigte erste Schaltschema II-1 entspricht in ihrer Wirkung dem ersten Schaltschema I-1 in dem PTC-Heizmodul 1 in der ersten Ausführungsform.
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8 zeigt ein zweites Schaltschema II-2 der Elektrode 2 mit der Elektrode 3. In 8 ist die Spannung (bspw. 800V) an die Elektrodenspur 8a angelegt und die Elektrodenspuren 12a und 12b sind zugeschaltet. Dazu sind zweckgemäß die Schalter 9a und 13a, 13b geschlossen und der Schalter 9b geöffnet. Die bestromte Elektrodenspur 8a und die bestromten Elektrodenspuren 13a und 13b überschneiden sich in Höhenrichtung HR nur bereichsweise, so dass der erzeugte Strom den Strompfad 10 mit der minimalen Länge und den Strompfad 11 mit der maximalen Länge durchströmt. Es versteht sich, dass die Strompfade 10 und 11 lediglich eine allgemeine Richtung des Stroms veranschaulichen. Die Strompfade 10 und 11 sind in 7 mit Pfeilen angedeutet. Die bestromte Fläche der Elektroden 2 und 3 ist hier kleiner als in dem ersten Schaltschema II-1.
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9 und 10 zeigen nun das dritte Schaltschema II-3 und das vierte Schaltschema II-4 der Elektrode 2 mit der Elektrode 3. In 8 bzw. 9 ist die Spannung (bspw. 800V) nur an die Elektrodenspur 8b bzw. 8a angelegt und nur die Elektrodenspur 12a bzw. 12b ist zugeschaltet. Dazu sind zweckgemäß die Schalter 9b und 13a bzw. 9a und 13b geschlossen und die Schalter 9a und 13b bzw. 9b und 13a geöffnet. Die bestromte Elektrodenspur 8b bzw. 8a und die bestromte Elektrodenspur 12a bzw. 12b überschneiden sich in Höhenrichtung HR nicht, so dass der erzeugte Strom nur den Strompfad 11 mit der maximalen Länge durchströmt. Die bestromte Fläche der Elektroden 2 und 3 ist hier minimal.
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11 zeigt nun das fünfte Schaltschema II-5 der Elektrode 2 mit der Elektrode 3. In 11 ist die Spannung (bspw. 800V) nur an die Elektrodenspur 8a angelegt und nur die Elektrodenspur 12a ist zugeschaltet. Dazu sind zweckgemäß die Schalter 9a und 13a geschlossen und die Schalter 9b und 13b geöffnet. Die bestromte Elektrodenspur 8a und die bestromte Elektrodenspur 12a überschneiden sich in Höhenrichtung HR vollständig, so dass der erzeugte Strom den Strompfad 10 mit der minimalen Länge durchströmt, wie in 8 mit Pfeilen angedeutet. Die bestromte Fläche der Elektroden 2 und 3 ist hier auch minimal.
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In den Schaltschemas I-1 bis I-5 wird das PTC-Heizmodul 1 aufgrund der abweichenden Strompfade und der abweichenden bestromten Fläche bei den abweichenden Leistungen betrieben. Das Schaltschema II-1 realisiert dabei den Maximalleistung-Betrieb und die Schaltschemas II-2 bis 11-5 realisieren den Teilleistung-Betrieb mit drei abweichenden Teilleistungen. Wird beim Anheizen des PTC-Heizmoduls 1 eins der Schaltschemas II-2 bis II-5 verwendet, so ist der erzeugte Strom im Vergleich zum Maximalleistung-Betrieb reduziert. Auch im Betrieb des PTC-Heizmoduls 1 können Stromspitzen bei den Schaltschemas II-2 bis II-5 im Vergleich zum Maximalleistung-Betrieb reduziert werden.
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12 zeigt eine Schnittansicht des erfindungsgemäßen PTC-Heizmoduls 1 in einer dritten Ausführungsform quer zur Längsrichtung LR. In der dritten Ausführungsform des PTC-Heizmoduls 1 ist die Elektrode 2 nicht unterteilt und die Elektrode 3 ist in fünf Elektrodenspuren 12a-12e unterteilt. Die Elektrodenspuren 12a-12e können durch die nachgeschalteten Schalter 13a-13e zugeschaltet oder abgeschaltet werden. In dem Schaltschema III-1 wird das jeweilige PTC-Element 4 entlang des Strömungspfads 11 mit der maximalen Länge und entlang eines Strompfads 14 durchströmt. Die Strompfade 11 und 14 sind unter dem Stromwinkel α zur Höhenrichtung HR ausgerichtet. Der Strompfad 14 weist dabei eine Länge auf, die zwischen der minimalen Länge des Strompfads 10 und der maximalen Länge des Strompfads 11 liegt. Es versteht sich jedoch, dass die Strompfade 11 und 14 lediglich eine allgemeine Richtung des Stroms veranschaulichen. Bei dem Schalschema III-1 ist der Teilleistung-Betrieb des PTC-Heizmoduls 1 realisiert. Es versteht sich, dass hier weitere Schaltschemas zur Realisierung weitere Teilleistung-Betriebe und des Maximalleistung-Betriebs denkbar sind.
