EP4049511B1 - Elektrische heizeinrichtung, insbesondere für mobile anwendungen - Google Patents

Elektrische heizeinrichtung, insbesondere für mobile anwendungen

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EP4049511B1
EP4049511B1 EP20793365.6A EP20793365A EP4049511B1 EP 4049511 B1 EP4049511 B1 EP 4049511B1 EP 20793365 A EP20793365 A EP 20793365A EP 4049511 B1 EP4049511 B1 EP 4049511B1
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EP
European Patent Office
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layer
heating device
electric heating
interruption
isolating
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EP20793365.6A
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EP4049511A1 (de
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Stephan Buckl
Andreas SCHMIDMAYER
Florian LARISCH
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Webasto SE
Original Assignee
Webasto SE
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Publication date
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Publication of EP4049511B1 publication Critical patent/EP4049511B1/de
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    • H05B3/26—Heating elements having extended surface area substantially in a two-dimensional [2D] plane, e.g. plate-heater non-flexible heating conductor mounted on insulating base
    • H05B3/262—Heating elements having extended surface area substantially in a two-dimensional [2D] plane, e.g. plate-heater non-flexible heating conductor mounted on insulating base the insulating base being an insulated metal plate
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    • H05B2203/002—Heaters using a particular layout for the resistive material or resistive elements
    • H05B2203/005—Heaters using a particular layout for the resistive material or resistive elements using multiple resistive elements or resistive zones isolated from each other
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    • H05B2203/007—Heaters using a particular layout for the resistive material or resistive elements using multiple electrically connected resistive elements or resistive zones

Definitions

  • the invention relates to an electric heating device for mobile applications according to claim 1 and to a vehicle, in particular a motor vehicle, comprising an electric heating device.
  • WO 2013/186106 A1 describes an electric heating device for a motor vehicle with a heating resistor formed as a conductor track on a substrate.
  • the conductor track is bifilar in design, and a widened insulation area is provided in the area of a conductor track deflection in the opposite direction.
  • the widened insulation area is intended to ensure that a current flow is established across the entire width of the conductor track, if possible, in order to prevent the formation of particularly well-permeated areas on the inside and poorly permeated areas on the outside edge of the conductor track. In this context, however, it has been found that a comparatively high temperature can still occur in the area of the conductor track deflection.
  • EP 2 779 784 A1 An electric heating device is already known in which a continuous heating conductor track made of a heating conductor material is thicker in deflection areas.
  • WO 2008/011507 A1 An electrical heating device is already known in which a continuous heating conductor track in the deflection area comprises an additional metal layer.
  • US 2,878,357 A describes an electric window heater in which transparent heating conductor sections are fitted between two glass substrate panes, which abut against metallic connecting or connection structures at their narrow end faces.
  • DE 20 2018 102 013 U1 Furthermore, a generic electric heating device is already known.
  • an electrical heating device having a substrate made of a metal and a heating conductor layer formed on the substrate, which heating conductor layer is separated from the substrate by an interposed electrically insulating intermediate layer, wherein the heating conductor layer is interrupted by at least one first separation interruption, wherein the first separation interruption separates at least a first and a second layer section of the heating conductor layer from one another, wherein the first layer section is connected to a first connection at a first end and the second layer section is connected to a second connection at a first end, wherein the first layer section is connected to the second layer section at a second end and is connected to the second connection via this second layer section, wherein a separate connection strip is at least partially assigned to the first and second connections, wherein at least one connection separation interruption of the separate connection strip merges into the at least one separation interruption and/or is aligned with it and/or is arranged on the same line as it.
  • a core concept of the invention is to separate at least two layer sections of a heating conductor layer from one another by a (first) separation interruption and to interconnect or electrically connect (contact) them accordingly in such a way that a current flows through the at least two layer sections (in particular in series) and heating can take place.
  • the manufacturing and, in particular, structuring expenditure can be comparatively low.
  • the temperature (during operation) in the region of deflections can be comparatively moderate or not significantly higher (compared to other regions). Overall, an effective and reliable heating device is achieved in a simple manner.
  • a separation interruption is understood in particular as an interruption that prevents a current flow (directly or via the separation interruption) between corresponding areas or sections that are separated from one another or at least reduced.
  • the isolation break is preferably designed to be insulating or has a correspondingly high resistance.
  • An electrical conductivity of the (respective) separation interruption is preferably less than 10 6 S ⁇ m -1 , more preferably less than 10 3 S ⁇ m -1 , more preferably less than 10 -1 S ⁇ m -1 , more preferably less than 10 -4 S ⁇ m -1 , more preferably less than 10 -6 S ⁇ m -1 (at 20 °C).
  • an electrical conductivity of the (respective) separation interruption is preferably lower than an electrical conductivity of the respective separated sections, in particular multiplied by a factor of 0.5; preferably multiplied by a factor of 0.1, further preferably multiplied by a factor of 0.05 (at 20 °C).
  • an electrical conductivity of the (respective) separation interruption is preferably lower than an electrical conductivity of a/the electrical connecting section, in particular connecting strip, e.g. copper strip, in particular multiplied by the factor 0.5; preferably multiplied by the factor 0.1, further preferably multiplied by the factor 0.05 (at 20 °C).
  • the heating conductor layer is interrupted (in particular completely) by at least one second separation interruption, wherein the second separation interruption separates at least a third of at least one second layer section of the heating conductor layer.
  • the third section is connected at a first end to the first terminal or pole, for example, the positive pole (electrically conductive).
  • the third layer section is preferably connected to the second terminal (only) via the second layer section.
  • the heating conductor layer can be divided into exactly two or three, but possibly also into more than three, in particular into more than four or more than five layer sections (by corresponding separation interruptions).
  • the first and second layer sections are (at least partially) (conductively) connected to one another by an additional or separate conductor, in particular a wire and/or a conductive (unstructured according to the embodiment) strip (metal or connecting strip), whereby the strip can alternatively also be structured.
  • a separate conductor is understood in particular to mean a conductor that is structurally separated from the heating conductor layer, in particular is (additionally) attached on and/or to the heating conductor layer and/or has an increased (or reduced) thickness compared to the heating conductor layer.
  • a metal strip is particularly preferred, more preferably a copper strip (i.e., a metal strip made of copper or a copper alloy).
  • the separate conductor (in particular strip) can extend over at least 50%, optionally at least 80%, or (at least almost) 100% of one side of the (entire) heating conductor layer (or even beyond this side).
  • a width of the separate conductor (in particular strip) preferably corresponds to a maximum of 50%, more preferably a maximum of 10%, of the extension of the heating conductor layer in the direction of the width of the separate conductor (strip).
  • the separate conductor (in particular strip) is at least 3 times, preferably at least 5 times, as long as it is wide.
  • the separate conductor (in particular strip) can have (at least substantially) a rectangular contour and/or two (in particular parallel) longitudinal sides that extend over at least 50% of the total length of the strip.
  • a (separate) connection strip in particular a (second) wire and/or a (second) conductive strip, in particular a common strip and/or a strip divided into at least two separate strip sections by at least one connection separation interruption, is assigned (at least partially) to the first and second connection or pole.
  • the separate terminal strip may have a contour line like the separate connecting strip.
  • the separate Terminal strip from the separate connecting strip (at least or even only) in that the separate terminal strip comprises at least one terminal separation break (which divides it into at least two electrically separated strip sections).
  • the separate connecting strip can (apart from the connection interruption(s)) have a geometry or structure as described with regard to the separate connecting strip (even if the separate connecting strip is not designed according to such a geometry or has an alternative geometry).
  • the material selection reference is also made to the separate connecting strip (even if it does not have the above, optionally suggested material selection). Overall, the separate connecting strip enables a simple connection for the individual layer sections.
  • the first and second terminals (poles) are arranged on the same side of the heating conductor layer.
  • a side of the heating conductor layer is understood to mean, in particular, an edge side (i.e., not a top or bottom side, but rather an edge side in a top view).
  • the edge side can be one (or possibly two) shorter sides (alternatively, one of possibly two longer sides).
  • the separate terminal strips and connecting strips can be arranged on opposite sides (in the sense of the previous paragraph).
  • At least one separation interruption runs at least substantially straight.
  • An at least substantially straight course is to be understood in particular as meaning that the separation interruption runs either in the same direction over its entire length or, if appropriate, in (at least slightly) different directions, whereby, however, a maximum deviation (among all pairs of respective local directions) is preferably not greater than 45°, preferably not greater than 20°, more preferably not greater than 10°.
  • a direction of the separation interruption should not be 180° at any point. relative to at least one other location (or the direction there). This allows for easy structuring.
  • the heating conductor layer and/or the first and/or second and/or third layer sections are/are at least substantially rectangular.
  • Alternative geometries are conceivable (e.g., circular, elliptical, or generally polygonal).
  • the heating conductor layer covers at least 80% of a substrate surface, more preferably at least 85% of the substrate surface. In this case, a comparatively good utilization of the available substrate surface is achieved while still allowing sufficient separation of the individual track sections from one another.
  • the heating conductor layer can, in particular, cover less than 95% of the substrate surface.
  • An electrically insulating material can be arranged in the isolating gaps.
  • the isolating gaps can also be formed by (for example, gap-like) free spaces.
  • At least one further layer in particular an insulating layer, can be formed on the heating conductor layer.
  • the second layer section is wider than the first and/or third layer section, preferably at least 1.2 times as wide, more preferably at least 1.5 times as wide. This is particularly advantageous when the second layer section is formed as a common conductive layer section for two heating circuits (e.g., separated from one another in a first layer section and a third layer section).
  • At least two of the present (in particular the first and the second), possibly all of the present (in particular the first, second and third), layer sections can be arranged in one plane, in particular on a common planar surface.
  • at least two of the present (in particular the first and second), possibly all of the present (in particular the first, second and third), layer sections can not be arranged in one plane, for example on a non-planar surface and/or arranged in different planes (for example, if four or six layer sections are provided, two or three of which are arranged on different planes, in particular on different substrates).
  • the individual heating circuits should preferably be distinguished in that they have at least one layer section (for example a first layer section) which is not assigned to at least one other heating circuit. However, this should not preclude the possibility of a further layer section (for example the second layer section) being contained jointly in two heating circuits.
  • the electrical heating device comprises at least two heating circuits, wherein the first layer section is assigned only to the first heating circuit, the third layer section is assigned only to the second heating circuit, and the second layer section is assigned to both heating circuits.
  • a heating circuit is to be understood in particular as an electrical circuit which extends from a first connection (pole) to a second connection (pole).
  • At least one separation interruption preferably runs through the heating conductor layer from a first to a second side (edge side) thereof, in particular completely.
  • the sides (edge sides) are preferably opposite (edge) sides.
  • the electric heating device is a motor vehicle heating device.
  • a vehicle in particular a motor vehicle, comprising an electric heating device of the above type.
  • the above-mentioned object is further achieved in particular by a method for producing the above electric heating device.
  • At least one separation interruption is produced by laser structuring.
  • at least one separation interruption by masking at least one masking section (when applying the heating layer).
  • At least one separation interruption can be produced alternatively or additionally by an elongated body, in particular wire, which is introduced during production (and later removed again).
  • the heating layer can be applied by thermal spraying.
  • At least one contact pad in particular comprising copper, can be provided, for example, one contact pad per layer section.
  • a contact pad is preferably understood to be a contact section, for example, round and/or oval (in particular elliptical), which is preferably applied by application from the liquid state, for example, by dripping (soldering).
  • the terminal strip preferably comprising copper
  • the at least one connecting strip preferably comprising copper
  • the at least one terminal strip, preferably comprising copper, and/or the at least one connecting strip, preferably comprising copper, can be connected to at least one contact pad, preferably comprising copper.
  • an electric heating device that can effectively meet the growing demand in electrically powered vehicles (due to their increasing prevalence).
  • PTC heating elements were predominantly used as electric heating devices for such mobile applications. These were operated with comparatively low supply voltages, which are present in the electrical system of a conventional motor vehicle with an internal combustion engine.
  • supply voltages which are present in a high-voltage electrical system implemented in these vehicles, such as a voltage in a range between 150 volts and 900 volts, possibly even up to over 1,000 volts.
  • a heating device for mobile applications is understood to mean a heating device that is designed and adapted for use in mobile applications. This means, in particular, that it is transportable (possibly permanently installed in a vehicle or merely accommodated therein for transport) and not exclusively designed for permanent, stationary use, as is the case, for example, with the heating of a building.
  • the weight of the heating device can be less than 500 kg, preferably less than 100 kg, and even more preferably less than 20 kg.
  • the heating device can, if appropriate, be permanently installed in a vehicle (land vehicle, ship, etc.), in particular in a land vehicle.
  • the heating device can be designed to heat a vehicle interior, such as a land vehicle, water vehicle, or aircraft, as well as a (partially) open space, such as can be found on ships, in particular yachts.
  • the heating device can also be used (temporarily) stationary, for example in large tents, containers (e.g., construction containers), etc.
  • the electric heating device can be designed for mobile applications as a parking heater or auxiliary heater for a land vehicle, such as a caravan, a mobile home, a bus, a car, etc.
  • the substrate may have a flat or non-flat (e.g., curved or arched) surface.
  • the layer sections (which may run adjacent to one another) separated by separation interruptions are preferably arranged at an (at least substantially) uniform height relative to the substrate surface.
  • an electrically insulating material is arranged in the isolating interruptions.
  • the electrically insulating material can preferably cover, in addition to the isolating interruptions, the surface of the heating conductor track(s) facing away from the substrate.
  • the electrically insulating material can particularly preferably be deposited as a layer after the formation of the heating conductor track(s).
  • the electrically insulating material is preferably electrically (relatively well) insulating on the one hand, but thermally (relatively well) conductive on the other.
  • the electrically insulating material can make it possible to adjust the width of the isolating interruptions be kept comparatively small so that the available surface of the substrate can be used efficiently for the heating conductor track(s).
  • At least one further layer is formed on the heating conductor layer.
  • multiple layers can also be formed on the heating conductor layer.
  • an insulating layer can be formed on the heating conductor layer, which may also fill the separation gaps between the track sections of the heating conductor track.
  • a sensor layer for monitoring the function of the electrical heating device can also preferably be formed on the insulating layer.
  • the insulating layer can provide a high degree of safety by additionally insulating current-carrying areas.
  • the electric heating device is a motor vehicle heating device.
  • the electric heating device can be designed, in particular, to heat a fluid, such as air for a vehicle interior or a liquid in a vehicle's fluid circuit.
  • the above-mentioned object is further achieved in particular by the use of an electric heating device of the type described above for a vehicle, in particular a motor vehicle.
  • the design of the electric heating device generally also has the advantage that no (or only minimal) additional space is required on the substrate surface, thus enabling efficient use of the available space. Overall, a comparatively simple and cost-effective design is possible.
  • the heating conductor layer is preferably a layer deposited flat on the substrate and, if necessary, subsequently structured by material removal. This enables a comparatively cost-effective production of the heating conductor track(s).
  • the heating conductor layer can preferably be applied to the substrate by a thermal spraying process and subsequently structured (e.g., by laser processing). In principle, however, other processes, such as printing processes, casting processes, or similar, are also conceivable for forming the heating conductor layer. Other structuring methods are possible, such as etching, mechanical ablation, ultrasound, or the like.
  • the heating conductor layer is preferably made of an electrically conductive, in particular metallic, material.
  • the heating conductor layer can be separated from the material of the substrate by an intermediate, electrically insulating (and possibly thermally highly conductive) intermediate layer.
  • the heating conductor layer can be formed, for example, from a nickel-chromium alloy and/or separated from the material of the substrate by an aluminum oxide layer.
  • the substrate can preferably have comparatively good thermal conductivity, in particular be made of a metal.
  • the heating conductor layer or the respective layer section can preferably have a thickness (in the direction perpendicular to the substrate) in the range from 5 ⁇ m to 30 ⁇ m, in particular in the range from 10 ⁇ m to 25 ⁇ m.
  • a width (or extension perpendicular to a direction of current flow) of a (respective) layer section may be at least 5 mm, preferably at least 25 mm and/or at most 500 mm, possibly at most 100 mm.
  • the electric heating device is designed as a high-voltage heater for an operating voltage in the range of preferably between 150 volts and 900 volts, more preferably between 200 volts and 600 volts. However, a design up to over 1,000 volts is also possible. In this case, the electric heating device can be used particularly advantageously, for example, in an electric or hybrid vehicle (without the mandatory need for complex voltage converters).
  • a HV+ and a HV- potential are separated by structuring (using a separation interruption(s).
  • a thin layer of copper (particularly thermally sprayed) can be applied to the heating conductor layer.
  • a heating device with, for example, two heating circuits is conceivable.
  • the principle of the invention is also applicable to heating devices (or heating elements) with more than two heating circuits.
  • the structuring effort is comparatively low (e.g., two laser paths per heating device or heating element).
  • a temperature in possible deflection areas (for example twice) is not necessarily significantly increased.
  • An additional spraying process may not be necessary, as a metallic strip (copper strip) can be created from the same material as optional contact pads. Due to the comparatively short patterning length, the individual tracks (layer sections) can be masked themselves (for example, instead of subsequent laser patterning). This eliminates the need for a (potentially complex) laser process.
  • heating circuits can be separated from each other by a wire during production.
  • Fig. 1 a schematic plan view of an electric heating device according to the invention.
  • Fig. 1 shows a schematic plan view of a heating device according to the invention.
  • This comprises a heating conductor layer 12, which can be arranged on a substrate (not shown).
  • the heating conductor layer 12 is divided by separation interruptions 13, 14 into a first layer section 15, a second layer section 16, and a third layer section 17.
  • the separation interruptions 13, 14 separate the corresponding layer sections 15, 16 and 16, 17 (completely) from one another.
  • the layer sections 15 to 17 are not completely separated from one another, but are connected to one another (electrically conductively) via a metallic connecting strip 18 (copper strip).
  • a connecting strip 19 is arranged (in particular metallic, preferably comprising copper).
  • the connecting strip 19 has connection interruptions 20, 21, which continue the interruptions 13, 14 (respectively). This divides the connecting strip 19 into three strip sections 22, 23, 24.
  • the strip sections 23, 24 are in turn connected to one another by a first pole (in particular, the positive pole).
  • the strip section 23 is connected to a second pole (for example, the negative pole).
  • Contact pads (e.g., comprising copper) 25, 26, 27 are also provided for electrical connection.
  • a first heating circuit 36 is formed by the first layer section 15 and the second layer section 16.
  • a second heating circuit 37 is formed by the third layer section 17 and the second layer section (common layer section) 16.
  • the connecting strip 18 preferably has no interruptions (separation interruptions).
  • the connecting strip 18 and/or the connecting strip 19 preferably extend (at least substantially) perpendicular to the layer sections 15, 16, 17.
  • a first end 28 of the first layer section 15 is connected to a first terminal 29 (or first pole 29, e.g., positive pole, in particular HV+).
  • a first end 30 of the third layer section 17 is connected to the first terminal (pole) 29.
  • a second end 31 of the first section 15 and a second end 32 of the third layer section 17 are each connected (via the connecting strip 18) to a second end 33 of the second layer section 16.
  • a first end 34 of the second layer section 16 is connected to a second terminal 35 (second pole, e.g., negative pole, in particular HV-).
  • connection 29 does not have to be designed as a single piece or as a continuous unit.

Landscapes

  • Resistance Heating (AREA)
  • Surface Heating Bodies (AREA)
  • Air-Conditioning For Vehicles (AREA)

Description

  • Die Erfindung betrifft eine elektrische Heizeinrichtung für mobile Anwendungen nach Anspruch 1 sowie ein Fahrzeug, insbesondere Kraftfahrzeug, umfassend eine elektrische Heizeinrichtung.
  • WO 2013/186106 A1 beschreibt eine elektrische Heizeinrichtung für ein Kraftfahrzeug mit einem als Leiterbahn auf einem Substrat ausgebildeten Heizwiderstand. Die Leiterbahn ist bifilar ausgebildet und im Bereich einer Leiterbahnumlenkung in die Gegenrichtung ist ein verbreiterter Isolationsbereich vorgesehen. Der verbreiterte Isolationsbereich soll bewirken, dass sich ein Stromfluss möglichst durch die volle Breite der Leiterbahn einstellt, um zu vermeiden, dass sich lokal innenliegend besonders gut durchströmte Bereiche und im außenliegenden Randbereich der Leiterbahn schlecht durchströmte Bereiche ausbilden können. In diesem Zusammenhang hat sich jedoch herausgestellt, dass sich im Bereich der Leiterbahnumlenkung immer noch eine vergleichsweise stark erhöhte Temperatur einstellen kann. Aus der EP 2 779 784 A1 ist eine elektrische Heizeinrichtung vorbekannt, bei der eine durchgängige Heizleiterbahn aus einem Heizleitermaterial in Umlenkbereichen dicker ausgestaltet ist. Aus der WO 2008/011507 A1 ist eine elektrische Heizeinrichtung vorbekannt, bei der eine durchgängige Heizleiterbahn im Umlenkbereich eine zusätzliche Metallschicht umfasst. Die US 2,878,357 A beschreibt eine elektrische Scheibenheizung, bei der zwischen zwei Glassubstratscheiben durchsichtige Heizleiterbahnabschnitte eingepasst sind, die in ihren schmalen Stirnseiten an metallische Verbindungs- beziehungsweise Anschlussstrukturen anstoßen. Aus der DE 20 2018 102 013 U1 ist ferner noch eine gattungsgemäße elektrische Heizeinrichtung vorbekannt.
  • Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine elektrische Heizeinrichtung sowie ein entsprechendes Fahrzeug, insbesondere Kraftfahrzeug, vorzuschlagen, bei der eine vergleichsweise homogene Temperaturverteilung erreicht wird, wobei die elektrische Heizeinrichtung möglichst kompakt und kostengünstig in der Herstellung sein soll.
  • Diese Aufgabe wird durch eine elektrische Heizeinrichtung, insbesondere für mobile Anwendungen, nach Anspruch 1 gelöst.
  • Insbesondere wird die Aufgabe durch eine elektrische Heizeinrichtung gelöst, mit einem aus einem Metall gefertigtem Substrat und einer auf dem Substrat ausgebildeten Heizleiterschicht, die über eine zwischengelagerte elektrisch isolierende Zwischenschicht von dem Substrat getrennt ist, wobei die Heizleiterschicht durch zumindest eine erste Trennunterbrechung unterbrochen ist, wobei die erste Trennunterbrechung zumindest einen ersten und einen zweiten Schichtabschnitt der Heizleiterschicht voneinander trennt, wobei der erste Schichtabschnitt an einem ersten Ende mit einem ersten Anschluss verbunden ist und der zweite Schichtabschnitt an einem ersten Ende mit einem zweiten Anschluss verbunden ist, wobei der erste Schichtabschnitt an einem zweiten Ende mit dem zweiten Schichtabschnitt verbunden ist und über diesen zweiten Schichtabschnitt mit dem zweiten Anschluss verbunden ist, wobei dem ersten und zweiten Anschluss zumindest teilweise ein separater Anschlussstreifen zugeordnet ist, wobei mindestens eine Anschluss-Trennunterbrechung des separaten Anschlussstreifens in die zumindest eine Trennunterbrechung übergeht und/oder mit dieser fluchtet und/oder auf derselben Linie wie diese angeordnet ist.
  • Ein Kerngedanke der Erfindung liegt darin, mindestens zwei Schichtabschnitte einer Heizleiterschicht durch eine (erste) Trennunterbrechung voneinander zu trennen und entsprechend so zu verschalten bzw. elektrisch zu verbinden (zu kontaktieren), dass ein Strom über die mindestens zwei Schichtabschnitte (insbesondere seriell) fließt und ein Aufheizen stattfinden kann. Der Herstellungs- und insbesondere Strukturierungsaufwand kann dabei vergleichsweise gering ausfallen. Die Temperatur (im Betrieb) im Bereich von Umlenkungen kann vergleichsweise moderat sein oder nicht wesentlich erhöht sein (gegenüber sonstigen Bereichen). Insgesamt wird auf einfache Art und Weise eine effektiv und zuverlässig arbeitende Heizeinrichtung erzielt.
  • Unter einer Trennunterbrechung ist insbesondere eine Unterbrechung zu verstehen, die einen Stromfluss (unmittelbar bzw. über die Trennunterbrechung) zwischen entsprechenden jeweils voneinander getrennten Bereichen bzw. Abschnitten verhindert ist oder zumindest reduziert ist. Dazu ist die Trennunterbrechung vorzugsweise isolierend ausgebildet oder weist einen entsprechend hohen Widerstand auf.
  • Eine elektrische Leitfähigkeit der (jeweiligen) Trennunterbrechung ist vorzugsweise kleiner als 106 S·m-1, weiter vorzugsweise kleiner als 103 S·m-1, weiter vorzugsweise kleiner als 10-1 S·m-1, weiter vorzugsweise kleiner als 10-4 S·m-1, weiter vorzugsweise kleiner als 10-6 S·m-1 (bei 20 °C).
  • Alternativ oder zusätzlich ist eine elektrische Leitfähigkeit der (jeweiligen) Trennunterbrechung vorzugsweise geringer als eine elektrische Leitfähigkeit der jeweiligen voneinander getrennten Abschnitte, insbesondere multipliziert mit dem Faktor 0,5; vorzugsweise multipliziert mit dem Faktor 0,1, weiter vorzugsweise multipliziert mit dem Faktor 0,05, (bei 20 °C).
  • Alternativ oder zusätzlich ist eine elektrische Leitfähigkeit der (jeweiligen) Trennunterbrechung vorzugsweise geringer als eine elektrische Leitfähigkeit eines/des elektrischen Verbindungsabschnittes, insbesondere Verbindungsstreifens, z.B. Kupferstreifens, insbesondere multipliziert mit dem Faktor 0,5; vorzugsweise multipliziert mit dem Faktor 0,1, weiter vorzugsweise multipliziert mit dem Faktor 0,05, (bei 20 °C).
  • Vorzugsweise ist die Heizleiterschicht durch mindestens eine zweite Trennunterbrechung (insbesondere vollständig) unterbrochen, wobei die zweite Trennunterbrechung zumindest einen dritten von zumindest einem zweiten Schichtabschnitt der Heizleiterschicht voneinander trennt. Weiter vorzugsweise ist der dritte Abschnitt an einem ersten Ende mit dem ersten Anschluss bzw. Pol, beispielsweise Plus-Pol (elektrisch leitend) verbunden. Insgesamt kann dadurch eine besonders effektive und dennoch einfache Strukturierung erzielt werden.
  • Der dritte Schichtabschnitt ist vorzugsweise mit dem zweiten Anschluss (nur) über den zweiten Schichtabschnitt verbunden.
  • Insoweit im Vorliegenden von Verbindungen die Rede ist, sollen damit immer elektrisch leitende Verbindungen gemeint sein, es sei dann es ergibt sich aus dem Kontext etwas Anderes.
  • In einer konkreten Ausführungsform liegen genau zwei Trennunterbrechungen vor, es können jedoch auch mindestens drei oder mindestens vier Trennunterbrechungen vorliegen. Insofern kann die Heizleiterschicht ausführungsgemäß in genau zwei oder drei, ggf. jedoch auch in mehr als drei, insbesondere in mehr als vier oder in mehr als fünf Schichtabschnitte (durch entsprechende Trennunterbrechungen) unterteilt sein.
  • Ausführungsgemäß sind der erste und zweite Schichtabschnitt (zumindest teilweise) durch einen zusätzlichen bzw. separaten Leiter, insbesondere einen Draht und/oder einen leitenden (ausführungsgemäß unstrukturierten) Streifen (Metall- beziehungsweise Verbindungsstreifen) miteinander (leitend) verbunden, wobei der Steifen alternativ auch strukturiert ausgebildet sein kann. Unter einem separaten Leiter ist insbesondere ein Leiter zu verstehen, der strukturell gegenüber der Heizleiterschicht abgetrennt ist, insbesondere auf und/oder an der Heizleiterschicht (zusätzlich) angebracht ist und/oder gegenüber der Heizleiterschicht eine erhöhte (oder verminderte) Dicke aufweist. Besonders bevorzugt ist ein Metallstreifen, weiter vorzugsweise Kupferstreifen (also ein Metallstreifen aus Kupfer oder einer Kupferlegierung). Der separate Leiter (insbesondere Streifen) kann sich über mindestens 50 %, ggf. mindestens 80 % oder (zumindest nahezu) 100 % einer Seite der (gesamten) Heizleiterschicht erstrecken (oder sogar über diese Seite hinaus). Eine Breite des separaten Leiters (insbesondere Streifens) entspricht vorzugsweise maximal 50 %, weiter vorzugsweise maximal 10 % einer Ausdehnung der Heizleiterschicht in Richtung der Breite des separaten Leiters (Streifens). In konkreten Ausführungsformen ist der separate Leiter (insbesondere Streifen) mindestens 3-mal, vorzugsweise mindestens 5-mal so lang wie breit. Der separate Leiter (insbesondere Streifen) kann (zumindest im Wesentlichen) eine rechteckförmige Kontur aufweisen und/oder zwei (insbesondere parallele) Längsseiten aufweisen, die sich über mindestens 50 % der Gesamt-Länge des Streifens erstrecken.
  • In Ausführungsformen sind dem ersten und zweiten Anschluss bzw. Pol (zumindest teilweise) ein (separater) Anschlussstreifen, insbesondere ein (zweiter) Draht und/oder ein (zweiter) leitender, insbesondere gemeinsamer und/oder durch mindestens eine Anschluss-Trennunterbrechung in mindestens zwei voneinander getrennte Streifenabschnitte aufgeteilter, Streifen, zugeordnet.
  • In Ausführungsformen kann der separate Anschlussstreifen eine Konturlinie wie der separate Verbindungsstreifen aufweisen. Vorzugsweise unterscheidet sich der separate Anschlussstreifen von dem separaten Verbindungsstreifen (zumindest oder sogar nur) dadurch, dass der separate Anschlussstreifen mindestens eine Anschluss-Trennunterbrechung umfasst (die ihn in mindestens zwei voneinander elektrisch getrennte Streifenabschnitte aufteilt).
  • Der separate Anschlussstreifen kann (abgesehen von der/den Anschluss-Trennunterbrechung/en) eine Geometrie bzw. Struktur aufweisen, wie im Hinblick auf den separaten Verbindungsstreifen beschrieben (selbst wenn der separate Verbindungsstreifen nicht gemäß einer solchen Geometrie ausgebildet ist oder eine alternative Geometrie aufweist). Auch hinsichtlich der Materialwahl wird hinsichtlich des separaten Anschlussstreifens auf den separaten Verbindungsstreifen verwiesen (selbst wenn dieser nicht die obige, optional vorgeschlagene Materialwahl aufweist). Insgesamt wird durch den separaten Anschlussstreifen auf einfache Art und Weise ein Anschluss für die einzelnen Schichtabschnitte ermöglicht.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform sind der erste und zweite Anschluss (Pol) auf derselben Seite der Heizleiterschicht angeordnet. Unter einer Seite der Heizleiterschicht ist insbesondere eine Randseite zu verstehen (also insbesondere keine Ober- bzw. Unterseite, sondern insbesondere eine Randseite in einer Ansicht von oben (Draufsicht)). Bei der Randseite kann es sich um eine (oder ggf. zwei) kürzere Seiten handeln (alternativ um eine von ggf. zwei längeren Seiten).
  • In einer konkreten Ausführungsform können die separaten Anschlussstreifen und Verbindungsstreifen auf sich gegenüberliegenden Seiten (im Sinne des vorherigen Absatzes) angeordnet sein.
  • Ausführungsgemäß verläuft mindestens eine Trennunterbrechung zumindest im Wesentlichen gerade. Unter einem zumindest im Wesentlichen geraden Verlauf ist insbesondere zu verstehen, dass die Trennunterbrechung entweder über ihre gesamte Länge in dieselbe Richtung verläuft oder ggf. in (zumindest geringfügig) voneinander abweichenden Richtungen, wobei jedoch vorzugsweise eine maximale Abweichung (unter allen Paaren von jeweils lokalen Richtungen) nicht größer als 45°, vorzugsweise nicht größer als 20°, weiter vorzugsweise nicht größer als 10° ist. Insbesondere soll eine Richtung der Trennunterbrechung (bezüglich ihres Verlaufs) an keiner Stelle 180° gegenüber mindestens einer anderen Stelle (bzw. der dortigen Richtung) sein. Dadurch kann auf einfache Art und Weise eine Strukturierung erfolgen.
  • Die Heizleiterschicht und/oder der erste und/oder der zweite und/oder der dritte Schichtabschnitt ist/sind in bevorzugten Ausführungsformen zumindest im Wesentlichen rechteckförmig ausgebildet. Alternative Geometrien sind denkbar (beispielsweise kreisförmig, elliptisch oder allgemein vieleckig).
  • Vorzugsweise bedeckt die Heizleiterschicht zumindest 80 % einer Substratoberfläche, weiter vorzugsweise zumindest 85 % der Substratoberfläche. In diesem Fall ist eine vergleichsweise gute Ausnutzung der zur Verfügung stehenden Substratoberfläche gegeben und es ist trotzdem noch eine ausreichende Trennung der einzelnen Bahnabschnitte gegeneinander ermöglicht. Die Heizleiterschicht kann insbesondere weniger als 95 % der Substratoberfläche bedecken.
  • In den Trennunterbrechungen kann ein elektrisch isolierendes Material angeordnet sein. Alternativ oder zusätzlich können die Trennunterbrechungen auch durch (beispielsweise spaltartige) Freiräume ausgebildet werden.
  • Auf der Heizleiterschicht kann zumindest eine weitere Schicht, insbesondere Isolierschicht, ausgebildet sein.
  • In Ausführungsformen ist der zweite Schichtabschnitt breiter als der erste und/oder dritte Schichtabschnitt, vorzugsweise mindestens 1,2-mal so breit, weiter vorzugsweise mindestens 1,5-mal so breit. Dies ist insbesondere dann vorteilhaft, wenn der zweite Schichtabschnitt als gemeinsamer leitender Schichtabschnitt für zwei (beispielsweise in einem ersten Schichtabschnitt und einem dritten Schichtabschnitt voneinander getrennte) Heizkreise ausgebildet wird.
  • Mindestens zwei der vorliegenden (insbesondere der erste und der zweite), ggf. sämtliche vorliegenden (insbesondere der erste, zweite und dritte), Schichtabschnitte können in einer Ebene, insbesondere auf einer gemeinsamen planen Oberfläche angeordnet sein. Alternativ oder zusätzlich können mindestens zwei der vorliegenden (insbesondere der erste und der zweite), ggf. sämtliche vorliegenden (insbesondere der erste, zweite und dritte), Schichtabschnitt nicht in einer Ebene, beispielsweise auf einer nicht-planen Oberfläche und/oder in verschiedenen Ebenen angeordnet sein (wenn beispielsweise vier oder sechs Schichtabschnitte vorgesehen sind, von denen je zwei bzw. je drei auf verschiedenen Ebenen, insbesondere auf verschiedenen Substraten, angeordnet sind).
  • Generell sind vorzugsweise zwei oder mehr Heizkreise ausgebildet. Die einzelnen Heizkreise sollen sich vorzugsweise dadurch unterscheiden, dass sie mindestens einen Schichtabschnitt (beispielsweise einen ersten Schichtabschnitt) aufweisen, der mindestens einem weiteren Heizkreis nicht zugeordnet ist. Dadurch soll jedoch nicht ausgeschlossen sein, dass ein weiterer Schichtabschnitt (beispielsweise der zweite Schichtabschnitt) gemeinsam in zwei Heizkreisen enthalten ist. In einer konkreten Ausführungsform umfasst die elektrische Heizeinrichtung mindestens zwei Heizkreise, wobei der erste Schichtabschnitt nur dem ersten Heizkreis zugeordnet ist, der dritte Schichtabschnitt nur dem zweiten Heizkreis zugeordnet ist und der zweite Schichtabschnitt beiden Heizkreisen zugeordnet ist. Unter einem Heizkreis ist insbesondere ein elektrischer Stromkreis zu verstehen, der sich von einem ersten Anschluss (Pol) zu einem zweiten Anschluss (Pol) erstreckt.
  • Mindestens eine Trennunterbrechung durchläuft die Heizleiterschicht vorzugsweise von einer ersten bis zu einer zweiten Seite (Randseite) derselben, insbesondere vollständig. Bei den Seiten (Randseiten) handelt es sich vorzugsweise um gegenüberliegende (Rand-)Seiten.
  • In einer konkreten Ausführungsform ist die elektrische Heizeinrichtung eine Kfz-Heizeinrichtung.
  • Die obengenannte Aufgabe wird insbesondere weiterhin gelöst durch ein Fahrzeug, insbesondere Kraftfahrzeug, umfassend eine elektrische Heizeinrichtung der obigen Art.
  • Die obengenannte Aufgabe wird insbesondere weiterhin gelöst durch ein Verfahren zur (der) Herstellung der obigen elektrischen Heizeinrichtung.
  • Vorzugsweise wird mindestens eine Trennunterbrechung durch eine Laserstrukturierung hergestellt. Alternativ oder zusätzlich kann mindestens eine Trennunterbrechung durch eine Maskierung mindestens eines Maskierungsabschnittes (beim Aufbringen der Heizschicht) hergestellt werden.
  • In einer konkreten Ausführungsform des Verfahrens kann mindestens eine Trennunterbrechung alternativ oder zusätzlich durch einen bei der Herstellung eingebrachten (und später wieder entfernten) länglichen Körper, insbesondere Draht, hergestellt werden.
  • Generell kann die Heizschicht durch thermisches Spritzen aufgebracht werden.
  • Zur elektrischen Kontaktierung kann mindestens ein, insbesondere Kupfer umfassendes, Kontaktpad vorgesehen sein, beispielsweise je ein Kontaktpad pro Schichtabschnitt. Unter einem Kontaktpad ist vorzugsweise ein, beispielsweise rundlicher und/oder ovaler (insbesondere elliptischer) Kontaktabschnitt zu verstehen, der vorzugsweise durch Aufbringen aus dem flüssigen Zustand, beispielsweise Auftropfen (Löten) aufgebracht wird.
  • Der, vorzugsweise Kupfer umfassende, Anschlussstreifen und/oder der mindestens eine, vorzugsweise Kupfer umfassende, Verbindungsstreifen können thermisch gespritzt werden.
  • Der mindestens eine, vorzugsweise Kupfer umfassende, Anschlussstreifen und/oder der mindestens eine, vorzugsweise Kupfer umfassender, Verbindungsstreifen können mit mindestens einem (dem), vorzugsweise Kupfer umfassenden, Kontaktpad verbunden werden.
  • Insgesamt wird eine elektrische Heizeinrichtung vorgeschlagen, die insbesondere den zunehmenden Bedarf in elektrisch angetriebenen Fahrzeugen (aufgrund deren zunehmender Verbreitung) effektiv abdecken kann. In der Vergangenheit kamen als elektrische Heizeinrichtungen für derartige mobile Anwendungen überwiegend sogenannte PTC-Heizelemente zum Einsatz, die mit vergleichsweise niedrigen Versorgungsspannungen betrieben wurden, die in einem Bordnetz eines herkömmlichen Kraftfahrzeugs mit einem Verbrennungsmotor vorhanden sind. Insbesondere bei modernen Fahrzeugen, die vollständig oder teilweise elektrisch angetrieben werden, besteht der Bedarf, die Fahrzeuge auch elektrisch mit den Versorgungsspannungen betreiben zu können, die in einem bei diesen realisierten Hochvolt-Bordnetz vorliegen, wie z.B. einer Spannung in einem Bereich zwischen 150 Volt und 900 Volt, ggf. sogar bis über 1.000 Volt.
  • Unter einer Heizeinrichtung für mobile Anwendungen wird im vorliegenden Kontext eine Heizeinrichtung verstanden, die für den Einsatz in mobilen Anwendungen ausgelegt und dementsprechend angepasst ist. Dies bedeutet insbesondere, dass sie transportabel ist (ggf. in einem Fahrzeug fest eingebaut oder lediglich für den Transport darin untergebracht) und nicht ausschließlich für den dauerhaften, stationären Einsatz, wie es beispielsweise bei der Beheizung eines Gebäudes der Fall ist, ausgelegt ist. Ein Gewicht der Heizeinrichtung kann unter 500 kg, vorzugsweise unter 100 kg, noch weiter vorzugsweise unter 20 kg liegen. Die Heizeinrichtung kann ggf. fest in einem Fahrzeug (Landfahrzeug, Schiff, etc.) insbesondere in einem Landfahrzeug, installiert sein. Insbesondere kann sie zur Beheizung eines Fahrzeug-Innenraums, wie beispielsweise eines Land-, Wasser- oder Luftfahrzeugs, sowie eines (Teil-) offenen Raums, wie er beispielsweise auf Schiffen, insbesondere Yachten, aufzufinden ist, ausgelegt sein. Die Heizeinrichtung kann auch (vorübergehend) stationär eingesetzt werden, wie beispielsweise in großen Zelten, Containern (z.B. Baucontainern), et cetera. Insbesondere kann die elektrische Heizeinrichtung für mobile Anwendungen als Stand- oder Zuheizer für ein Landfahrzeug, wie beispielsweise für einen Wohnwagen, ein Wohnmobil, einen Bus, einen PKW, etc., ausgelegt sein.
  • Das Substrat kann eine plane oder nicht-plane (beispielsweise gewölbte oder gekrümmte) Oberfläche aufweisen. Die (ggf. nebeneinander verlaufenden) durch Trennunterbrechungen voneinander getrennten Schichtabschnitte sind vorzugsweise auf einer (zumindest im Wesentlichen) gleichmäßigen Höhe gegenüber der Substratoberfläche angeordnet.
  • Vorzugsweise ist in den Trennunterbrechungen ein elektrisch isolierendes Material angeordnet. Das elektrisch isolierende Material kann bevorzugt neben den Trennunterbrechungen auch die von dem Substrat abgewandte Oberfläche der Heizleiterbahn bzw. Heizleiterbahnen bedecken. Das elektrische isolierende Material kann insbesondere bevorzugt nach dem Ausbilden der Heizleiterbahn bzw. der Heizleiterbahnen als Schicht abgeschieden sein. Das elektrisch isolierende Material ist bevorzugt einerseits elektrisch (vergleichsweise gut) isolierend, andererseits aber thermisch (vergleichsweise gut) leitend. Durch das elektrisch isolierende Material kann die Breite der Isolierunterbrechungen vergleichsweise klein gehalten werden, so dass die zur Verfügung stehende Oberfläche des Substrats effizient für die Heizleiterbahn bzw. Heizleiterbahnen ausgenutzt werden kann.
  • Gemäß einer Weiterbildung ist auf der Heizleiterschicht zumindest eine weitere Schicht ausgebildet. Es können insbesondere auch mehrere Schichten auf der Heizleiterschicht ausgebildet sein. Bevorzugt kann auf der Heizleiterschicht eine Isolierschicht ausgebildet sein, die ggf. auch die Trennunterbrechungen zwischen den Bahnabschnitten der Heizleiterbahn füllt. Auf der Isolierschicht kann bevorzugt z.B. auch noch eine Sensorschicht zur Überwachung der Funktion der elektrischen Heizeinrichtung ausgebildet sein. Über die Isolierschicht kann ein hohes Maß an Sicherheit bereitgestellt werden, indem stromführende Bereiche zusätzlich isoliert sind.
  • In einer konkreten Ausführungsform ist die elektrische Heizeinrichtung eine Kraftfahrzeug-Heizeinrichtung. Die elektrische Heizeinrichtung kann dabei insbesondere zum Beheizen eines Fluids, wie z.B. Luft für einen Innenraum des Fahrzeugs oder einer Flüssigkeit in einem Flüssigkeitskreislauf des Fahrzeugs ausgebildet sein.
  • Die obengenannte Aufgabe wird weiterhin insbesondere durch die Verwendung einer elektrischen Heizeinrichtung der oben beschriebenen Art für ein Fahrzeug, insbesondere Kraftfahrzeug, gelöst.
  • Die Ausgestaltung der elektrischen Heizeinrichtung hat im Allgemeinen auch den Vorteil, dass kein (oder nur wenig) zusätzlicher Platz auf der Substratoberfläche benötigt wird, so dass eine effiziente Ausnutzung des zur Verfügung stehenden Platzes ermöglicht wird. Insgesamt ist eine vergleichsweise einfache und kostengünstige Ausgestaltung möglich.
  • Die Heizleiterschicht ist vorzugsweise eine flächig auf dem Substrat abgeschiedene und ggf. anschließend unter Materialabtrag strukturierte Schicht. Dies ermöglicht eine vergleichsweise kostengünstige Herstellung der Heizleiterbahn bzw. der Heizleiterbahnen. Die Heizleiterschicht kann bevorzugt durch ein thermisches Spritzverfahren auf dem Substrat aufgebracht und anschließend (z.B. durch Laserbearbeitung) strukturiert sein. Grundsätzlich sind aber auch andere Verfahren, wie z.B. Druckverfahren, Gießverfahren oder Ähnliches zur Ausbildung der Heizleiterschicht denkbar. Ebenso sind andere Verfahren zur Strukturierung möglich, wie beispielsweise Ätzen, mechanisches Abtragen, Ultraschall oder Ähnliches. Die Heizleiterschicht ist bevorzugt aus einem elektrisch leitfähigen, insbesondere metallischen, Material gefertigt. Weiterhin kann die Heizleiterschicht über eine zwischengelagerte, elektrisch isolierende (und ggf. thermisch gut leitfähige) Zwischenschicht von dem Material des Substrates getrennt sein. Insbesondere kann die Heizleiterschicht beispielsweise aus einer Nickel-Chrom-Legierung gebildet sein und/oder über eine Aluminiumoxidschicht von dem Material des Substrates getrennt sein. Das Substrat kann vorzugsweise eine vergleichsweise gute thermische Leitfähigkeit aufweisen, insbesondere aus einem Metall gefertigt sein.
  • Die Heizleiterschicht bzw. der jeweilige Schichtabschnitt kann bevorzugt eine Dicke (in der Richtung senkrecht zum Substrat) im Bereich von 5 µm bis 30 µm, insbesondere im Bereich von 10 µm bis 25 µm aufweisen.
  • Ein Breite (bzw. Ausdehnung senkrecht auf eine Richtung des Stromflusses) eines (jeweiligen) Schichtabschnittes kann mindesten 5 mm, vorzugsweise mindestens 25 mm und/oder höchstens 500 mm, ggf. höchsten 100 mm aufweisen.
  • In einer konkreten Ausführungsform ist die elektrische Heizeinrichtung als Hochvolt-Heizung für eine Betriebsspannung im Bereich von vorzugsweise zwischen 150 Volt und 900 Volt, weiter vorzugsweise zwischen 200 Volt und 600 Volt ausgelegt. Es ist jedoch ggf. auch eine Auslegung bis über 1.000 Volt möglich. In diesem Fall kann die elektrische Heizeinrichtung besonders vorteilhaft beispielsweise in einem Elektro- oder Hybridfahrzeug zum Einsatz kommen (ohne dass zwingend aufwändige Spannungswandler erforderlich sind).
  • Vorzugsweise wird durch eine Strukturierung (mittels Trennunterbrechung/en) ein HV+ und ein HV- Potenzial getrennt. Auf die Heizleiterschicht kann eine dünne Schicht Kupfer (insbesondere thermisch gespritzt) aufgebracht sein bzw. werden. Grundsätzlich ist eine Heizeinrichtung mit beispielsweise zwei Heizkreisen denkbar. Das erfindungsgemäße Prinzip ist jedoch auch auf Heizeinrichtungen (bzw. Heizelemente) mit mehr als zwei Heizkreisen anwendbar.
  • Generell ergibt sich ein vergleichsweise geringer Strukturierungsaufwand (beispielsweise zwei Laserbahnen pro Heizeinrichtung bzw. Heizelement). Eine Strukturierung ist ggf. mit einem identischen Parametersatz für ein Lasersystem sowohl für ein Heizelement als auch für ein Heizelement mit leitenden Streifen (Kupferstreifen) möglich.
  • Eine Temperatur in eventuellen Umlenkbereichen (beispielsweise 2-mal) ist nicht unbedingt wesentlich erhöht.
  • Es ist ggf. kein zusätzlicher Spritzprozess notwendig, da ein metallischer Streifen (Kupferstreifen) aus gleichem Material wie optionale Kontaktpads erstellt werden kann. Aufgrund einer vergleichsweise geringen Strukturierungslänge kann eine Maskierung der einzelnen Bahnen (Schichtabschnitte) selbst (beispielsweise anstatt einer nachträglichen Laserstrukturierung) erfolgen. Ein (ggf. aufwändiger) Laserprozess kann dadurch entfallen.
  • Mehrere Heizkreise können beispielsweise durch einen Draht bei der Fertigung voneinander getrennt werden.
  • Nachfolgend wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels beschrieben, das anhand der Abbildungen näher erläutert wird. Hierbei zeigt:
    Fig. 1 eine schematische Draufsicht einer erfindungsgemäßen elektrischen Heizeinrichtung.
  • In der nachfolgenden Beschreibung werden für gleiche und gleichwirkende Teile dieselben Bezugsziffern verwendet.
  • Fig. 1 zeigt eine schematische Draufsicht einer erfindungsgemäßen Heizeinrichtung.
  • Diese weist eine Heizleiterschicht 12 auf, die auf einem (nicht gezeigten) Substrat angeordnet sein kann. Die Heizleiterschicht 12 ist durch Trennunterbrechungen 13, 14 in einen ersten Schichtabschnitt 15, einen zweiten Schichtabschnitt 16 und einen dritten Schichtabschnitt 17 unterteilt. Die Trennunterbrechungen 13, 14 trennen die entsprechenden Schichtabschnitte 15, 16 bzw. 16, 17 (vollständig) voneinander. Insgesamt sind die Schichtabschnitte 15 bis 17 jedoch nicht vollständig voneinander trennt, sondern über einen metallischen Verbindungsstreifen 18 (Kupferstreifen) miteinander (elektrisch leitend) verbunden.
  • Gegenüber dem Verbindungsstreifen 18 ist ein Anschlussstreifen 19 angeordnet (insbesondere metallisch, vorzugsweise Kupfer umfassend). Der Anschlussstreifen 19 weist Anschluss-Trennunterbrechungen 20, 21 auf, die die Trennunterbrechungen 13, 14 (jeweils) fortsetzen. Dadurch wird der Anschlussstreifen 19 in drei Streifenabschnitte 22, 23, 24 unterteilt. Die Streifenabschnitt 23, 24 sind wiederum mit einem ersten Pol (insbesondere Plus-Pol) miteinander verbunden. Der Streifenabschnitt 23 ist mit einem zweiten Pol (beispielsweise Minus-Pol) verbunden. Zum elektrischen Anschluss sind weiterhin Kontaktpads (z. B. Kupfer umfassend) 25, 26, 27 vorgesehen.
  • Durch ersten Schichtabschnitt 15 und zweiten Schichtabschnitt 16 wird ein erster Heizkreis 36 ausgebildet. Durch dritten Schichtabschnitt 17 und zweiten Schichtabschnitt (gemeinsamen Schichtabschnitt) 16 wird ein zweiter Heizkreis 37 ausgebildet.
  • Der Verbindungsstreifen 18 weist vorzugsweise keine Unterbrechungen (Trennunterbrechungen) auf.
  • Der Verbindungsstreifen 18 und/oder der Anschlussstreifen 19 erstrecken sich vorzugsweise (zumindest im Wesentlichen) senkrecht zu den Schichtabschnitten 15, 16, 17.
  • Konkret ist ein erstes Ende 28 des ersten Schichtabschnittes 15 mit einem ersten Anschluss 29 (bzw. ersten Pol 29, z. B. Pluspol, insbesondere HV+) verbunden. Analog ist ein erstes Ende 30 des dritten Schichtabschnittes 17 mit dem ersten Anschluss (Pol) 29 verbunden. Ein zweites Ende 31 des ersten Abschnittes 15 sowie ein zweites Ende 32 des dritten Schichtabschnittes 17 sind jeweils (über den Verbindungsstreifen 18) mit einem zweiten Ende 33 des zweiten Schichtabschnittes 16 verbunden. Ein erstes Ende 34 des zweiten Schichtabschnittes 16 ist mit einem zweiten Anschluss 35 (zweiten Pol, z. B. Minus-Pol, insbesondere HV-) verbunden.
  • In diesem Sinne muss also ein jeweiliger Anschluss (dies gilt hier insbesondere für den Anschluss 29) nicht einstückig bzw. zusammenhängend ausgebildet sein.
    • Bezugszeichen
    • 12
    Heizleiterschicht
    13
    Trennunterbrechung
    14
    Trennunterbrechung
    15
    erster Schichtabschnitt
    16
    zweiter Schichtabschnitt
    17
    dritter Schichtabschnitt
    18
    Verbindungsstreifen
    19
    Anschlussstreifen
    20
    Anschluss-Trennunterbrechung
    21
    Anschluss-Trennunterbrechung
    22
    Streifenabschnitt
    23
    Streifenabschnitt
    24
    Streifenabschnitt
    25
    Kontaktpad
    26
    Kontaktpad
    27
    Kontaktpad
    28
    erstes Ende von 15
    29
    erster Anschluss
    30
    erstes Ende von 17
    31
    zweites Ende von 15
    32
    zweites Ende von 17
    33
    zweites Ende von 16
    34
    erstes Ende von 16
    35
    zweiter Anschluss
    36
    erster Heizkreis
    37
    zweiter Heizkreis

Claims (13)

  1. Elektrische Heizeinrichtung, mit:
    einem aus einem Metall gefertigtem Substrat und einer auf dem Substrat ausgebildeten Heizleiterschicht (12), die über eine zwischengelagerte elektrisch isolierende Zwischenschicht von dem Substrat getrennt ist, wobei die Heizleiterschicht (12) durch zumindest eine erste Trennunterbrechung (13) unterbrochen ist, wobei die erste Trennunterbrechung (13) zumindest einen ersten (15) und einen zweiten (16) Schichtabschnitt der Heizleiterschicht (12) voneinander trennt, wobei der erste Schichtabschnitt (15) an einem ersten Ende (28) mit einem ersten Anschluss (29) verbunden ist und der zweite Schichtabschnitt (16) an einem ersten Ende (34) mit einem zweiten Anschluss (35) verbunden ist, wobei der erste Schichtabschnitt (15) an einem zweiten Ende (31) mit dem zweiten Schichtabschnitt (16) verbunden ist und über diesen zweiten Schichtabschnitt (16) mit dem zweiten Anschluss (35) verbunden ist,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    dem ersten (29) und zweiten (35) Anschluss zumindest teilweise ein separater Anschlussstreifen (19) zugeordnet ist, wobei mindestens eine Anschluss-Trennunterbrechung (20) des separaten Anschlussstreifens (19) in die zumindest eine Trennunterbrechung (13) übergeht und/oder mit dieser fluchtet und/oder auf derselben Linie wie diese angeordnet ist.
  2. Elektrische Heizeinrichtung nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    die Heizleiterschicht (12) durch zumindest eine zweite Trennunterbrechung unterbrochen ist, wobei die zweite Trennunterbrechung (14) vorzugsweise einen dritten (17) und den zweiten (16) Schichtabschnitt der Heizleiterschicht (12) voneinander Trennt, wobei der dritte Schichtabschnitt (17) vorzugsweise an einem ersten Ende (30) mit dem ersten Anschluss (29) verbunden ist.
  3. Elektrische Heizeinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    der erste (15) und zweite (16) Schichtabschnitt zumindest teilweise durch einen separaten Verbindungsstreifen (18) miteinander verbunden sind.
  4. Elektrische Heizeinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    der erste (29) und zweite (35) Anschluss auf derselben Seite der Heizleiterschicht (12) angeordnet sind.
  5. Elektrische Heizeinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    mindestens eine Trennunterbrechung (13, 14) zumindest im Wesentlichen gerade verläuft.
  6. Elektrische Heizeinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    die Heizleiterschicht (12) und/oder der erste (15) und/oder der zweite (16) und/oder der dritte (17) Schichtabschnitt derselben zumindest im Wesentlichen rechteckförmig ausgebildet ist/sind.
  7. Elektrische Heizeinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    die Heizleiterschicht (12) zumindest 80 % einer Substratoberfläche bedeckt, bevorzugt zumindest 85 % der Substratoberfläche und/oder
    in der jeweiligen Trennunterbrechung (13, 14) ein elektrisch isolierendes Material angeordnet ist
    und/oder
    auf der Heizleiterschicht (12) zumindest eine weitere Schicht, insbesondere Isolierschicht, ausgebildet ist.
  8. Elektrische Heizeinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    der zweite Schichtabschnitt (16) breiter ist als der erste (15) und/oder dritte (17) Schichtabschnitt, vorzugsweise mindestens um den Faktor 1,2; weiter vorzugsweise mindestens um den Faktor 1,5.
  9. Elektrische Heizeinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    zwei oder mehr Heizkreise (36, 37) ausgebildet sind.
  10. Elektrische Heizeinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    mindestens eine Trennunterbrechung (13, 14) die Heizleiterschicht (12) von einer ersten bis zu einer zweiten Seite derselben, insbesondere vollständig, durchläuft.
  11. Elektrische Heizeinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    die elektrische Heizeinrichtung eine Kfz-Heizeinrichtung ist.
  12. Fahrzeug, insbesondere Kraftfahrzeug, umfassend eine elektrische Heizeinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
  13. Verfahren zur Herstellung einer elektrischen Heizeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, wobei mindestens eine Trennunterbrechung (13, 14) durch eine Laserstrukturierung und/oder eine Maskierung mindestens eines Maskierungsabschnittes beim Aufbringen der Heizschicht und/oder einen bei der Herstellung eingebrachten und später wieder entfernten länglichen Körper, insbesondere Draht, hergestellt wird und/oder mindestens ein, vorzugsweise Kupfer umfassender, Anschlussstreifen (19) und/oder mindestens ein, vorzugsweise Kupfer umfassender, Verbindungstreifen (18) thermisch gespritzt werden und/oder mit mindestens einem, vorzugsweise Kupfer umfassenden, Kontaktpad (25, 26, 27) verbunden werden.
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