DE102021214435A1

DE102021214435A1 - Hochvoltheizer

Info

Publication number: DE102021214435A1
Application number: DE102021214435.7A
Authority: DE
Inventors: Christian Bürck; Andreas König; Jens Richter
Original assignee: Mahle International GmbH
Current assignee: Mahle International GmbH
Priority date: 2021-12-15
Filing date: 2021-12-15
Publication date: 2023-06-15
Also published as: CN116263272A; US20230182536A1

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Hochvoltheizer (1) für ein Kraftfahrzeug zum Heizen eines Kühlmittels. Der Hochvoltheizer (1) weist dabei wenigstens zwei Flachrohre (3) und wenigstens ein Heizelement (4) auf. Die Flachrohre (3) und das Heizelement (4) sind dabei übereinander in eine Stapelrichtung (SR) alternierend zu einem Stapel (2) gestapelt und das Heizelement (4) ist zumindest mit einem der benachbarten Flachrohre (3) wärmeübertragend verbunden.

Description

Die Erfindung betrifft einen Hochvoltheizer für ein Kraftfahrzeug zum Heizen eines Kühlmittels nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Aus dem Stand der Technik sind Hochvoltheizer bereits bekannt. Die Hochvoltheizer umfassen üblicherweise ein vom Fluid durchströmbares Rohr und ein Heizelement zum Heizen des Fluids. Der Aufbau der Hochvoltheizer kann abweichend sein.
Aus DE 10 2017 129 749 A1 ist beispielweise bekannt, das Heizelement an dem Rohr außenseitig wärmeübertragend anzuordnen.
Aus EP 3 273 177 A1 ist bekannt, das Heizelement in dem Rohr vom Fluid umströmbar anzuordnen.
Aus DE 10 2018 215 398 A1 ist auch ein Hochvoltheizer mit mehreren miteinander verlöteten Stapelscheiben und mit dazwischen angeordneten Heizelementen bekannt. Hier ist jedoch das Verlöten der Stapelscheiben und das Anordnen der Heizelemente zwischen den Stapelscheiben aufwendig.
Die Aufgabe der Erfindung ist es daher, für einen Hochvoltheizer der gattungsgemäßen Art eine verbesserte oder zumindest alternative Ausführungsform anzugeben, bei der die beschriebenen Nachteile überwunden werden.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch den Gegenstand des unabhängigen Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
Die vorliegende Erfindung beruht auf dem allgemeinen Gedanken, in einem Hochvoltheizer miteinander verlötete Stapelscheiben durch Flachrohre zu ersetzen und die Flachrohre wärmeübertragend mit einem Heizelement zu verbinden.
Der erfindungsgemäße Hochvoltheizer ist zum Heizen eines Kühlmittels für ein Kraftfahrzeug vorgesehen. Der Hochvoltheizer weist dabei wenigstens zwei vom Kühlmittel durchströmbare Flachrohre und wenigstens ein Heizelement auf. Die Flachrohre und das Heizelement sind dabei übereinander und alternierend in eine Stapelrichtung zu einem Stapel gestapelt. Das jeweilige Heizelement ist dabei zumindest mit einem der benachbarten Flachrohre wärmeübertragend verbunden.
Das Heizelement kann mit dem jeweiligen Flachrohr wärmeübertragend verpresst oder mittels eines wärmeleitenden Kleber wärmeübertragend verklebt sein. Dadurch kann der Wärmetausch zwischen dem Heizelement und dem Kühlmittel in dem Flachrohr stattfinden. Das jeweilige Flachrohr kann dabei ein Strangpressprofil oder ein Schweißrohr sein. Zudem kann das jeweilige Flachrohr innenseitig Rippen und/oder Strukturen zum Leiten des Kühlmittels durch das Flachrohr aufweisen. Dadurch kann insbesondere der Wärmetausch zwischen dem Heizelement und dem Kühlmittel in dem Flachrohr intensiviert werden.
Der erfindungsgemäße Hochvoltheizer ist vorteilhafterweise vereinfacht und modular aufgebaut. Insbesondere kann die Anzahl und/oder die Größe der Flachrohre und der Heizelemente in dem Hochvoltheizer an die gewünschte Heizleistung des Hochheizers angepasst sein.
Bei einer vorteilhaften Ausführungsform des Hochvoltheizers kann vorgesehen sein, dass der Hochvoltheizer zwei quer zur Stapelrichtung ausgerichtete und gegenüberliegende Böden und zwei quer zur Stapelrichtung ausgerichtete und gegenüberliegende Deckel aufweist. Der jeweilige Deckel ist dabei mit dem jeweiligen Boden fluiddicht verbunden und dadurch ist ein Kasten nach außen abgegrenzt. Durch die beiden Deckel und die beiden Böden sind also zwei einander gegenüberliegende nach außen fluiddichte Kasten gebildet. Die Flachrohre münden durch die jeweiligen Böden hindurch in die jeweiligen Kasten fluidisch ein und verbinden dadurch die beiden Kästen fluidisch miteinander. Der jeweilige durch den jeweiligen Boden und den jeweiligen Deckel gebildete Kasten kann dabei einen Kühlmitteleinlass und/oder einen Kühlmittelauslass aufweisen. Über den Kühlmitteleinlass kann das Kühlmittel in den jeweiligen Kasten und weiter in die Flachrohre eingeleitet und über den Kühlmittelauslass kann das Kühlmittel aus den Flachrohren und dann aus dem jeweiligen Kasten ausleitet werden. Die Böden und die Flachrohre können miteinander stoffschlüssig verbunden, vorzugsweise verschweißt oder laserverschweißt oder verlötet oder verklebt, sein. Auch die Deckel und die Böden können miteinander stoffschlüssig verbunden, vorzugsweise verschweißt oder laserverschweißt oder verlötet oder verklebt, sein. Alternativ können die Deckel und die Böden miteinander formschlüssig oder kraftschlüssig festverbunden sein. Um die Verbindungsstelle zwischen dem jeweiligen Deckel und dem jeweiligen Boden abzudichten, kann zwischen dem jeweiligen Deckel und dem jeweiligen Boden eine Dichtung angeordnet und dichtend verklemmt sein.
Vorteilhafterweise kann vorgesehen sein, dass die jeweiligen Flachrohre jeweils zwei längsendseitige Endbereiche und jeweils einen zwischen den Endbereichen liegenden Mittelbereich aufweisen. Wenigstens eins der Flachrohre weist dabei zumindest in einem der Endbereiche eine Kröpfung auf. Durch die Kröpfung ist ein Abstand des gekröpften Flachrohrs und wenigstens eines der jeweiligen in Stapelrichtung benachbarten Flachrohre an den Endbereichen größer als an den Mittelbereichen. Werden die längsendseitigen Endbereiche der Flachrohre mit den zugeordneten Böden verbunden, so kann durch die Kröpfung der Flachrohre ausreichend Boden-Material zur Verbindung der beiden Flachrohre mit dem jeweiligen Boden und zum Kassettieren der beiden Flachrohre bereitgestellt werden. Ein Abstand des gekröpften Flachrohrs und des benachbarten Flachrohrs an den Mittelbereichen kann zudem unabhängig von dem Abstand an den Endbereichen gewählt werden. Entsprechend kann die Dicke des zwischen den beiden Flachrohren angeordnetes Heizelements beliebig sein. Grundsätzlich kann der Abstand der zueinander benachbarten Flachrohre zwischen 0,2 mm und 6 mm liegen. Der Abstand des gekröpften Flachrohrs und des benachbarten Flachrohrs kann an den Endbereichen insbesondere größer als 2 mm sein.
Vorteilhafterweise kann der Hochvoltheizer ein um den Stapel herum angeordnetes Gehäuse aufweisen. Das Gehäuse kann dabei quer zur Stapelrichtung zwischen zwei Böden des Hochvoltheizers angeordnet sein und mit den Böden jeweils mittels einer elastischen Ringdichtung oder mittels einer Verklebung fluiddicht verbunden sein. Mit anderen Worten kann das Gehäuse längsendseitig den Böden zugewandt geöffnet und längsendseitig mit den Böden geschlossen sein. Das Gehäuse umgibt den Stapel aus den Flachrohren und den Heizelementen nach außen und schützt diesen. Das Gehäuse kann insbesondere aus Aluminium zum Verbessern von EMV (EMV: Elektromagnetische Verträglichkeit) geformt sein. Alternativ kann das Gehäuse aus Kunststoff in einem Spritzgussverfahren geformt sein.
Bein einer vorteilhaften Ausführungsform kann der Hochvoltheizer eine Leiterplatte mit wenigstens einem Halbleiterelement aufweisen, wobei die Leiterplatte mit dem jeweiligen Halbleiterelement elektrisch leitend kontaktiert ist. Das jeweilige Halbleiterelement kann dabei mit dem Flachrohr - insbesondere mit dem im Stapel außenliegenden Flachrohr - wärmeübertragend verbunden und dadurch gekühlt sein. Das Halbleiterelement kann dabei an das Flachrohr mittels eines Halterahmens wärmeübertragend angepresst oder mittels eines wärmeleitenden Klebers wärmeübertragend verklebt sein. Das Halbleiterelement kann beispielweise ein Bipolartransistor mit isolierter Gate-Elektrode bzw. ein IGBT (IGBT: Insulated Gate Bipolar Transistor) sein. Die Leiterplatte kann zudem mit dem jeweiligen Heizelement über eine flexible oder steife Stromleiterschiene elektrisch leitend kontaktiert sein. Ferner kann der Hochvoltheizer einen Anbindungsstecker aufweisen und die Leiterplatte über den Anbindungsstecker nach außen elektrisch kontaktierbar sein. Die Leiterplatte kann dabei steif oder flexibel sein. Bei der flexiblen Leiterplatte handelt es sich um eine sogenannte FPC (FPC: Flexible Printed Circuit) und bei der steifen Leiterplatte handelt es sich um eine sogenannte PCB (PCB: Printed Circuit Board).
Zusätzlich kann der Hochvoltheizer einen Halterahmen aufweisen, der das wenigstens eine Halbleiterelement und die Leiterplatte trägt. Die Leiterplatte kann mit dem Halterahmen verschraubt sein. Der Halterahmen selbst kann dabei mit einem Gehäuse des Hochvoltheizers und/oder mit dem Stapel des Hochvoltheizers festverbunden sein. So kann der Halterahmen mit dem Gehäuse und/oder mit dem Stapel verklebt und/oder verschraubt sein. Der Halterahmen kann zudem das wenigstens eine Halbleiterelement an das Flachrohr - insbesondere an das im Stapel außenliegende Flachrohr - anpressen, so dass zwischen dem Halbleiterelement und dem Flachrohr ein wärmeübertragender Kontakt hergestellt ist. In dem Halterahmen können zudem Füßchen des wenigstens einen Halbleiterelements geführt sein, damit ein Kassettieren der Leiterplatte vereinfacht ist.
Bei einer vorteilhaften Ausführungsform des Hochvoltheizers kann das jeweilige Heizelement ein PTC-Heizelement sein. Das PTC-Heizelement weist dabei wenigstens einen PTC-Stein, zwei elektrisch leitenden Kontaktplatten und zwei dielektrische Isolierplatten auf. Der wenigstens eine PTC-Stein ist zweckgemäß zwischen den Kontaktplatten angeordnet und elektrisch leitend mit diesen kontaktiert. Die Isolierplatten sind an den Kontaktplatten von dem wenigstens einen PTC-Stein abgewandt angeordnet. Das PTC-Heizelement ist dann wärmeübertragend mit wenigstens einem der Flachrohre verbunden. Dabei kann das PTC-Heizelement mit dem Flachrohr beispielweise mittels eines wärmeleitenden Klebers wärmeübertragend verklebt sein. Das PTC-Heizelement liegt dabei mit der Isolierplatte an dem Flachrohr an und ist dadurch von dem Flachrohr elektrisch isoliert.
Bei einer weiteren Ausführungsform des Hochvoltheizers kann das jeweilige Heizelement ein TFR-Heizelement (TFR: Thick-Film-Resistor) sein. Das TFR-Heizelement weist dabei ein Substrat, eine erste dielektrische Isolationsbeschichtung, eine Widerstandsbahn und eine zweite dielektrische Isolationsbeschichtung auf. Die jeweilige Isolierbeschichtung kann dabei einschichtig oder mehrschichtig sein. Das Substrat des TFR-Heizelements kann insbesondere durch das wenigstens eine Flachrohr des Hochvoltheizers abgebildet sein. Die erste Isolationsbeschichtung ist dabei auf das Substrat, die Widerstandsbahn auf die erste Isolationsbeschichtung und die zweite Isolationsbeschichtung auf die Widerstandsbahn aufgetragen. Mit anderen Worten ist die Widerstandsbahn zwischen den beiden Isolierbeschichtungen angeordnet. Das Auftragen kann dabei durch eine Dickschicht-Technologie beispielwiese im Siebdruck erfolgen.
Bei einer weiteren Ausführungsform des Hochvoltheizers kann das jeweilige Heizelement ein Folien-Heizelement sein. Das Folien-Heizelement weist dabei eine erste dielektrische Isolationsfolie, eine Widerstandsbahn und eine zweite dielektrische Isolationsfolie auf. Die Widerstandsbahn ist dabei zwischen der ersten Isolationsschicht und der zweiten Isolationsschicht angeordnet. Das Folien-Heizelement kann mit dem wenigstens einen Flachrohr des Hochvoltheizers stoffschlüssig verbunden sein. Insbesondere kann das Folien-Heizelement mit dem wenigstens einen Flachrohr mittels eines wärmeleitenden Klebers wärmeübertragend verklebt sein.
Weitere wichtige Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, aus den Zeichnungen und aus der zugehörigen Figurenbeschreibung anhand der Zeichnungen.
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.
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.
Es zeigen, jeweils schematisch

1 und 2 eine Ansicht und eine Explosionsansicht eines erfindungsgemä-ßen Hochvoltheizers;
3 und 4 eine Ansicht und eine Explosionsansicht eines Stapels in dem erfindungsgemäßen Hochvoltheizer;
5 eine Ansicht eines Heizelements in dem Stapel nach 3 und 4 in Form eines TFR-Heizelements;
6 eine Ansicht eines Flachrohrs mit dem aufgedruckten TFR-Heizelements nach 5;
7 und 8 eine Draufsicht und eine Seitenansicht des Heizelements in dem Stapel nach 3 und 4 in Form eines PTC-Heizelements;
9 eine Draufsicht auf ein Heizelement in dem Stapel nach 3 und 4 in Form eines Folien-Heizelements;
10 bis 13 Ansichten des erfindungsgemäßen Hochvoltheizers in jeweils einem teilweise aufgebauten Zustand.

1 zeigt eine Ansicht eines erfindungsgemäßen Hochvoltheizers 1. In 2 ist eine Explosionsansicht des Hochvoltheizers 1 gezeigt. Der Hochvoltheizer 1 umfasst dabei einen Stapel 2 mit mehreren - hier drei - Flachrohren 3 und mit mehreren - hier zwei - Heizelementen 4. Die Flachrohre 3 und die Heizelemente 4 sind in eine Stapelrichtung SR alternierend gestapelt, wobei die Heizelemente 4 wärmeübertragend an den jeweiligen benachbarten Flachrohren 3 anliegen. Der Aufbau des Stapels 2 wird im Folgenden anhand 3 und 4 näher erläutert.
Ferner weist der Hochvoltheizer 1 zwei Böden 5a und 5b und zwei Deckel 6a und 6b auf. Die Böden 5a und 5b sind dabei mit den Deckeln 6a und 6b fluiddicht verbunden, so dass Kasten 7a und 7b gebildet sind. In dem Kasten 7a ist ein Kühlmitteleinlass 8a und in dem Kasten 7b ist ein Kühlmittelauslass 8b geformt. Die Flachrohre 3 münden dabei fluidisch einerseits in den Boden 5a und dadurch in den Kasten 7a und anderseits in den Boden 5b und dadurch in den Kasten 7b. Die Flachrohre 3 sind dabei stoffschlüssig und fluiddicht mit den jeweiligen Böden 5a und 5b verbunden.
Der Hochvoltheizer 1 ist zum Heizen eines Kühlmittels vorgesehen. Dabei strömt das Kühlmittel über den Kühlmitteleinlass 8a in den Kasten 7a und dann in die Flachrohre 3 ein. Aus den Flachrohren 3 strömt das Kühlmittel in den Kasten 7b und über den Kühlmittelauslass 8b aus dem Kasten 7b raus. Beim Durchströmen der Flachrohren 3 wird das Kühlmittel mittels der mit den Flachrohren 3 wärmeübertragend verbundenen Heizelementen 4 geheizt. Der Aufbau der Heizelemente 4 wird im Folgenden anhand 5 bis 9 näher erläutert.
Zum Steuern der Heizelemente 4 weist der Hochvoltheizer 1 eine Leiterplatte 9 mit mehreren Halbleiterelementen 10 auf. Die Leiterplatte 9 ist dabei mittels eines Halterahmens 11 in dem Hochvoltheizer 1 befestigt. Die Befestigung der Leiterplatte 9 und des Halterahmens 11 wird im Folgenden anhand 10 bis 13 näher erläutert. Die Leiterplatte 9 ist mittels Stromleiterschienen 12 mit den beiden Heizelementen 4 elektrisch kontaktiert und mittels eines Anbindungssteckers 13 nach außen elektrisch kontaktierbar.
Ferner weist der Hochvoltheizer 1 ein Gehäuse 14 auf. Das Gehäuse 14 kann aus Aluminium zum Verbessern von EMV oder aus Kunststoff geformt sein. Das Gehäuse 14 ist zwischen den Kasten 8a und 8b angeordnet und mit den Böden 5a und 5b jeweils fluiddicht - beispielweise mittels einer Ringdichtung - festverbunden. In diesem Ausführungsbeispiel ist das Gehäuse 14 zweiteilig ausgebildet und weist ein Gehäuseteil 14a und ein Gehäuseteil 14b auf. Die Gehäuseteile 14a und 14b sind miteinander verschraubt und dadurch fest verbunden. Zwischen den beiden Gehäuseteilen 14a und 14b kann eine elastische Dichtung verklemmt sein, die das Gehäuse 14 nach außen abdichtet. Alternativ können die beiden Gehäusehälften 14a und 14b miteinander verklebt und zusätzlich miteinander verschraubt sein.
3 zeigt eine Ansicht und 4 zeigt eine Explosionsansicht des Stapels 2 in dem erfindungsgemäßen Hochvoltheizer 1. In diesem Ausführungsbeispiel ist der Stapel 2 aus den drei Flachrohen 3 und aus den zwei Heizelementen 4 gebildet. Die Heizelemente 4 sind dabei zwischen den Flachrohren 3 angeordnet und mit den jeweiligen benachbarten Flachrohren 3 wärmeübertragend verbunden. Die Heizelemente 4 können dabei auf eines der benachbarten Flachrohre 3 aufgedruckt oder mit den beiden benachbarten Flachrohren 3 in Stapelrichtung SR verpresst oder mit den beiden benachbarten Flachrohren 3 mittels eines wärmeleitenden Klebers verklebt sein.
Das jeweilige Flachrohr 3 weist zwei längsendseitige und zu den Böden 5a und 5b benachbarte Endbereiche 3a und 3b und einen zwischen den Endbereichen 3a und 3b liegenden Mittelbereich 3c auf. Die beiden in dem Stapel außenliegende Flachrohre 3 weisen dabei jeweils eine Kröpfung 15a und 15b in den Endbereichen 3a und 3b auf. Das mittlere Flachrohr 3 weist dagegen keine Kröpfung auf. Die jeweiligen benachbarten Flachrohre 3 weisen dadurch an den Endbereichen 3a und 3b einen größeren Abstand als an den Mittelbereichen 3c zueinander auf. Dadurch können die Heizelemente 4 an den Mittelbereichen 3c anliegend und wärmeübertragend angeordnet und dennoch ausreichend Boden-Material zum Verbinden der Flachrohre 3 mit den Böden 5a und 5b bereitgestellt sein. Ferner kann dadurch das Kassettieren der Flachrohre 3 vereinfacht werden.
Ferner ist in 3 und in 4 erkennbar, dass die Flachrohre 3 innenliegende Rippen 16 aufweisen. Durch die innenliegenden Rippen 16 kann das Kühlmittel in den Flachrohren 3 geleitet und dadurch der Wärmetausch in dem Hochvoltheizer 1 verbessert werden. Das jeweilige Flachrohr 3 kann dabei ein Strangpressprofil oder ein Schweißrohr sein.
5 zeigt eine Ansicht des Heizelements 4 in Form eines TFR-Heizelements 17. 6 zeigt eine Ansicht des TFR-Heizelements 17 auf dem Flachrohr 3. Hier und weiter sind nicht unmittelbar sichtbaren Elemente mit durchbrochenen Linien gekennzeichnet. Das TFR-Heizelement 17 weist dabei eine erste dielektrische Isolationsbeschichtung 18a, eine Widerstandsbahn 19 und eine zweite dielektrische Isolationsbeschichtung 18b auf. Die Isolationsbeschichtungen 18a und 18b können einschichtig oder mehrschichtig sein. Die Widerstandsbahn 19 ist zwischen den Isolationsbeschichtungen 18a und 18b angeordnet und dadurch nach außen und von den jeweiligen benachbarten Flachrohren 3 elektrisch isoliert. Das TFR-Heizelement 17 kann dabei auf ein Substrat aufgetragen - beispielweise aufgedruckt - sein. In 6 ist das TFR-Heizelement 17 mit der abweichend ausgebildeten Widerstandsbahn 19 auf das Flachrohr 3 aufgetragen und dadurch wärmeübertragend mit dem Flachrohr 3 verbunden.
7 zeigt eine Draufsicht auf das Heizelement 4 in Form eines PTC-Heizelements 20. 8 zeigt eine Seitenansicht des PTC-Heizelements 20. Das PTC-Heizelement 20 weist dabei mehrere PTC-Steine 21, zwei elektrisch leitende Kontaktplatten 22a und 22b und zwei dielektrische Isolierplatten 23a und 23b auf. Die PTC-Steine 21 sind dabei zwischen den Kontaktplatten 22a und 22b und die Kontaktplatten 22a und 22b mit den PTC-Steinen 21 sind zwischen den Isolierplatten 23a und 23b angeordnet. Dadurch ist das PTC-Heizelement 20 nach au-ßen und von den jeweiligen benachbarten Flachrohren 3 elektrisch isoliert. Das PTC-Heizelement 20 kann mit den benachbarten Flachrohren 3 mittels eines wärmeleitenden Klebers wärmeübertragend verklebt oder zwischen den benachbarten Flachrohren 3 wärmeübertragend verpresst sein.
9 zeigt eine Draufsicht auf das Heizelement 4 in Form eines Folien-Heizelements 24. Das Folien-Heizelement 24 weist dabei zwei Isolationsfolien, zwischen denen eine Widerstandsbahn angeordnet ist. Das Folien-Heizelement 24 ist also nach außen und von den jeweiligen benachbarten Flachrohren 3 durch die Isolationsfolien elektrisch isoliert. Das Folien-Heizelement 24 kann mit dem wenigstens einen Flachrohr 3 beispielweise mittels eines wärmeleitenden Klebers wärmeübertragend verklebt oder zwischen den beiden benachbarten Flachrohren 3 wärmeübertragend verpresst sein.
10 bis 13 zeigen Ansichten des erfindungsgemäßen Hochvoltheizers 1 in jeweils einem teilweise aufgebauten Zustand.
In 10 ist der Stapel 2 mit den beiden Böden 5a und 5b fluidisch verbunden. Ferner ist das Gehäuseteil 14b des Gehäuses 14 mit den beiden Böden 5a und 5b festverbunden.
In 11 sind die Halbleierelemente 10 der Leiterplatte 9 auf dem außenliegenden Flachrohr 3 wärmeübertragend angeordnet. Die Halbleiterelemente 10 können dabei mittels eines wärmeleitenden Klebers mit dem Flachrohr 3 wärmeübertragend verklebt oder mittels des Halterahmens 11 - siehe hierzu 13 - an das Flachrohr 3 wärmeübertragend angepresst sein. Dadurch können die Halbleiterelemente 10 von dem Kühlmittel mitgekühlt werden.
In 12 ist der Halterahmen 11 an dem außenliegenden Flachrohr 3 angeordnet und presst die Halbleiterelemente 10 an das Flachrohr 3 wärmeübertragend an. In dem Halterahmen 11 werden zudem Füßchen 25 der Halbleiterelemente 10 geführt, was das Kassettieren der Leiterplatte 9 vereinfacht.
In 13 ist nun die Leiterplatte 9 auf dem Halterahmen 11 angeordnet und mit dem Halterahmen 11 verschraubt. Die Stromleiterschienen 12 verbinden dabei die Leiterplatte 9 mit den beiden Heizelementen 4. Werden hier die beiden Deckel 6a und 6b, der Anbindungsstecker 13 und das Gehäuseteil 14a angebaut, so ergibt sind der Hochvoltheizer 1 nach 1.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102017129749 A1 [0003]
EP 3273177 A1 [0004]
DE 102018215398 A1 [0005]

Claims

Hochvoltheizer (1) für ein Kraftfahrzeug zum Heizen eines Kühlmittels, - wobei der Hochvoltheizer (1) wenigstens zwei vom Kühlmittel durchströmbare Flachrohre (3) und wenigstens ein Heizelement (4) aufweist, - wobei die Flachrohre (3) und das Heizelement (4) übereinander in eine Stapelrichtung (SR) alternierend zu einem Stapel (2) gestapelt sind, und - wobei das Heizelement (4) zumindest mit einem der benachbarten Flachrohre (3) wärmeübertragend verbunden ist.
Hochvoltheizer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, - dass der Hochvoltheizer (1) zwei quer zur Stapelrichtung (SR) ausgerichtete und gegenüberliegende Böden (5a, 5b) und zwei quer zur Stapelrichtung (SR) ausgerichtete und gegenüberliegende Deckel (6a, 6b) aufweist, - dass die jeweiligen Deckel (6a, 6b) mit den jeweiligen Böden (5a, 5b) fluiddicht verbunden sind und jeweils einen Kasten (7a, 7b) nach außen abgrenzen, und - dass die Flachrohre (3) durch die jeweiligen Böden (5a, 5b) hindurch in den jeweiligen Kasten (7a, 7b) fluidisch einmünden und dadurch die beiden Kästen (7a, 7b) fluidisch miteinander verbinden.
Hochvoltheizer nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, - dass die jeweiligen Flachrohre (3) jeweils zwei längsendseitige Endbereiche (3a, 3b) und jeweils einen zwischen den Endbereichen (3a, 3b) liegenden Mittelbereich (3c) aufweisen, - dass wenigstens eins der Flachrohre (3) zumindest in einem der Endbereiche (3a, 3b) eine Kröpfung (15a, 15b) aufweist, und - dass ein Abstand des gekröpften Flachrohrs (3) und wenigstens eines der jeweiligen in Stapelrichtung (SR) benachbarten Flachrohre (3) an den Endbereichen (3a, 3b) durch die Kröpfung (15a, 15b) größer als an den Mittelbereichen (3c) ist.
Hochvoltheizer nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, - dass der Hochvoltheizer (1) ein um den Stapel (2) herum angeordnetes Gehäuse (14), vorzugsweise aus Aluminium oder aus Kunststoff, aufweist, - dass das Gehäuse (14) quer zur Stapelrichtung (SR) zwischen den Böden (5a, 5b) des Hochvoltheizers (1) angeordnet ist, und - dass das Gehäuse (14) mit den Böden (5a, 5b) jeweils mittels einer elastischen Ringdichtung oder mittels einer Verklebung fluiddicht verbunden ist.
Hochvoltheizer nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, - dass die jeweiligen Böden (5a, 5b) und die jeweiligen Flachrohre (3) miteinander stoffschlüssig verbunden, vorzugsweise verschweißt oder laserverschweißt oder verlötet oder verklebt, sind, und/oder - dass die jeweiligen Deckel (6a, 6b) mit den jeweiligen Böden (5a, 5b) stoffschlüssig verbunden, vorzugsweise verschweißt oder laserverschweißt oder verlötet oder verklebt, sind; und/oder - dass die jeweiligen Deckel (6a, 6b) mit den jeweiligen Böden (5a, 5b) formschlüssig oder kraftschlüssig festverbunden sind, wobei zwischen den jeweiligen Deckel (6a, 6b) und den jeweiligen Böden (5a, 5b) jeweils eine Dichtung angeordnet und dichtend verklemmt ist.
Hochvoltheizer nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, - dass der Hochvoltheizer (1) eine Leiterplatte (9) mit wenigstens einem Halbleiterelement (10) aufweist, - dass die Leiterplatte (9) mit dem jeweiligen Halbleiterelement (10) elektrisch leitend kontaktiert ist, und - dass das jeweilige Halbleiterelement (10) mit dem Flachrohr (3) wärmeübertragend verbunden ist.
Hochvoltheizer nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, - dass der Hochvoltheizer (1) einen Halterahmen (11) aufweist, der das wenigstens eine Halbleiterelement (10) und die Leiterplatte (9) trägt, und - dass der Halterahmen (11) mit einem Gehäuse (14) des Hochvoltheizers (1) und/oder mit dem Stapel (2) des Hochvoltheizers (1) festverbunden ist.
Hochvoltheizer nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, - dass das jeweilige Heizelement (4) ein PTC-Heizelement (20) ist, - dass das PTC-Heizelement (20) wenigstens einen PTC-Stein (21), zwei elektrisch leitenden Kontaktplatten (22a, 22b) und zwei dielektrischen Isolierplatten (23a, 23b) aufweist, - dass der wenigstens eine PTC-Stein (21) zwischen den Kontaktplatten (22a, 22b) angeordnet und elektrisch leitend mit diesen kontaktiert ist, und - dass die Isolierplatten (23a, 23b) an den Kontaktplatten (22a, 22b) von dem wenigstens einen PTC-Stein (21) abgewandt angeordnet sind.
Hochvoltheizer nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, - dass das jeweilige Heizelement (4) ein TFR-Heizelement (17) ist, - dass das TFR-Heizelement (17) ein Substrat, eine einschichtige oder mehrschichtige erste dielektrische Isolationsbeschichtung (18a), eine Widerstandsbahn (19) und eine einschichtige oder mehrschichtige zweite dielektrische Isolationsbeschichtung (18b) aufweist, und - dass die erste Isolationsbeschichtung (18a) auf das Substrat, die Widerstandsbahn (19) auf die erste Isolationsbeschichtung (18a) und die zweite Isolationsbeschichtung (18b) auf die Widerstandsbahn (19) aufgetragen sind.
Hochvoltheizer nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Substrat des TFR-Heizelements (17) durch das wenigstens eine Flachrohr (3) des Hochvoltheizers (1) abgebildet ist.
Hochvoltheizer nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, - dass das jeweilige Heizelement (4) ein Folien-Heizelement (24) ist, - dass das Folien-Heizelement (24) eine erste dielektrische Isolationsfolie, eine Widerstandsbahn und eine zweite dielektrische Isolationsfolie aufweist, und - dass die Widerstandsbahn zwischen der ersten Isolationsschicht und der zweiten Isolationsschicht angeordnet ist.