EP4398680A1 - Durchleuchtbares flächenheizelement - Google Patents

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Publication number
EP4398680A1
EP4398680A1 EP23216017.6A EP23216017A EP4398680A1 EP 4398680 A1 EP4398680 A1 EP 4398680A1 EP 23216017 A EP23216017 A EP 23216017A EP 4398680 A1 EP4398680 A1 EP 4398680A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
heating
heating element
substrate
sensor
track
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
EP23216017.6A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
David VILLING
Wolfgang Käfer
Emma Dwinger
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Marquardt GmbH
Original Assignee
Marquardt GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Marquardt GmbH filed Critical Marquardt GmbH
Publication of EP4398680A1 publication Critical patent/EP4398680A1/de
Pending legal-status Critical Current

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    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B3/00—Ohmic-resistance heating
    • H05B3/84—Heating arrangements specially adapted for transparent or reflecting areas, e.g. for demisting or de-icing windows, mirrors or vehicle windshields
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B2203/00—Aspects relating to Ohmic resistive heating covered by group H05B3/00
    • H05B2203/013—Heaters using resistive films or coatings

Definitions

  • At least one heating element is also arranged, which has at least one conductor track as a heating track for electrically heating the substrate. It is essential that the at least one sensor is arranged outside the heating surface and is designed to determine the temperature and/or the functionality of the at least one heating element and/or the heating surface.
  • the sensor itself is not located in the heating surface or in an area of the substrate behind the heating surface, the latter is not dissected by the sensor, so that the heating tracks do not touch the heating surface. can be heated homogeneously. At the same time, the sensor is not visible through the substrate in the area of the heating surface.
  • one of the core ideas of the invention is to increase the transparency or translucency of the substrate in the area of the heating surface by reducing the degree of coverage of the substrate of the heating surface, which is achieved by no longer arranging the necessary sensors for function or temperature monitoring in the area of the heating surface, but outside it.
  • a sensor can basically consist of a measuring sensor and an evaluation unit. If several sensors are provided, these can also be formed by a measuring sensor and a common evaluation unit.
  • the at least one sensor viewed from the front, is arranged adjacent to the heating surface and/or the substrate.
  • the transparency or translucency and generally the translucency of the substrate and in particular of a composite formed from the substrate, the at least one heating element and the at least one sensor can be improved in the region of the heating surface by reducing the degree of coverage or overlap of the substrate by the at least one heating element or the at least one heating track as much as possible.
  • the at least one heating element and the at least one heating track formed by it cover the substrate and/or the heating surface determined by the substrate by 1% to 30%, in particular by 10% to 20%, according to an advantageous further development.
  • the at least one heating track is as thin as possible and in particular 0.1 to 0.4 mm, further in particular 0.2 to 0.3 mm wide.
  • the at least one heating track can cover the heating surface homogeneously, i.e. evenly.
  • the at least one heating track can extend over the heating surface, for example, at regular intervals and/or in a meandering shape.
  • the at least one heating track can, for example, consist of an electrically conductive material such as graphite, carbon, silver, copper, gold, aluminum or molybdenum as well as electrically conductive metal alloys.
  • an electrically conductive material such as graphite, carbon, silver, copper, gold, aluminum or molybdenum as well as electrically conductive metal alloys.
  • the at least one heating track is made of an electrically conductive and at the same time transparent and/or translucent or non-transparent material is particularly advantageous.
  • Transparent, conductive oxides (TCO) can be considered for this.
  • the heating element and/or its at least one heating track and/or the supply lines are preferably applied to the substrate by printing.
  • the at least one sensor is thermally and preferably not electrically contacted with the at least one heating element and in particular with its at least one heating track and is designed to determine the functionality and/or the temperature via the thermal contact.
  • the senor can also be electrically contacted with the at least one heating element and designed to determine the functionality via a power consumption of the heating element measured by the sensor.
  • the temperature can be determined by the sensor via the voltage applied to the heating element or its at least one heating track, which is connected to the at least one heating element so as to allow a corresponding voltage tap or voltage detection.
  • the temperature distribution or reference temperature distribution can be understood as, for example, the temperatures at several sensors, whereby the arrangement of the respective sensor in relation to the heating surface is known, whereby the temperatures of the heating surface or at the heating surface are known or at least determinable.
  • the surface heating element also has a sensor carrier on, at or in which the at least one sensor is arranged.
  • the sensor carrier runs around the substrate at least in sections in the form of a frame. Accordingly, the sensor carrier is provided on at least one side of the substrate or on two opposite sides of the substrate, for example, when viewed from the front, but can also enclose it on all four sides.
  • the sensor carrier does not have to be transparent or translucent like the substrate, but can be non-transparent.
  • the sensor carrier and the substrate can be formed integrally with each other or can be integrally and in particular integrally connected to each other.
  • the substrate and/or the sensor carrier can be made of a flexible material and/or connected to one another via a flexible connector. This means that at least the sensor carrier can be moved or turned over from a plane with the substrate.
  • the surface heating element can be applied to the front side of a design carrier, which may be backlit by a light source, and the sensor carrier can be folded over to the back of the design carrier so that the substrate is arranged on the front side and the sensor carrier on the back side of the design carrier.
  • the figures are exemplary schematics and show two similar but not identical variants of a surface heating element 1 from a visible or front view.
  • the same reference numerals in the figures indicate the same functional and/or structural features.
  • Both for the surface heating element 1 of the Figure 1 as well as for the surface heating element 1 of the Figure 2 It applies that they have a transparent substrate 10, which is therefore clear and transparent, so that a design carrier arranged behind it, if applicable, with its design surface is visible and the substrate can be illuminated by a light source, if applicable.
  • a heating surface 11 is determined by the substrate 10 of the respective surface heating element 1, wherein only one or more heating elements 12 are provided in the area of the heating surface 11 and sensors 21 for temperature or function monitoring are arranged outside the heating surface 11.
  • the surface heating elements 1 of the Figures 1 and 2 each have a heating element 12 with two supply lines 14 and a plurality of conductor tracks as heating tracks 13.
  • the heating tracks 13 are in Figure 2 not shown, but present. However, in Figure 2 the current flow S between the supply lines 14 via the heating tracks 13, which are not shown for the sake of clarity.
  • the supply lines 14 serve to supply power to the heating tracks 13 and are arranged outside the heating surface 11.
  • the heating tracks 13 cover the heating surface 11 homogeneously.
  • the heating tracks 13 run in a meandering manner between the supply lines 14.
  • heating tracks 13 and not the sensors 21 or the supply lines 14 are arranged in the area of the heating surface 11, neither the heating by means of the heating tracks 13 nor the transparency or translucency of the substrate is disturbed by them.
  • the heating tracks 13 also do not have to run around or leave out the sensors 21 or the sensor supply lines 22 required for them, so that only a homogeneous, i.e. even, distribution of the heating tracks 13 over the entire heating surface 11 is possible.
  • At least one sensor 21 cannot be dispensed with.
  • a sensor carrier 20 is provided on each of two opposite sides of the substrate 10, which can also be considered as a single sensor carrier 20.
  • Two sensors 21 are provided on each (part of the) sensor carrier(s) to determine the temperature in the area of the heating surface 11 or the heating element 12 adjacent to the respective sensor 21.
  • the functionality of the heating element 12 can be monitored by evaluating a measured actual temperature against a target temperature specified for a respective operating state.
  • the parts of the sensor carrier 20 or the sensor carriers 20 can be flexibly connected to the substrate 10. If a design carrier (not shown) is arranged on a rear side of the substrate 10 facing away from the front, the parts of the sensor carrier 20 or the sensor carriers 20 can be folded over the design carrier so that the temperatures can be determined by means of the sensors either through the design carrier or via a thermally conductive material which extends from the sensors to the heating element 12.
  • the sensor carrier 20 is formed outside the heating surface 11 directly by the substrate 10 or is applied to it.
  • three sensors 21 are provided which have a common evaluation unit 23.
  • the invention is not limited in its implementation to the preferred embodiments given above. Rather, a number of variants are conceivable which make use of the solution presented even in fundamentally different embodiments.

Landscapes

  • Control Of Resistance Heating (AREA)
  • Surface Heating Bodies (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Flächenheizelement (1) mit einem transparenten oder transluzenten Substrat (10), welches eine Vorderseite des Flächenheizelements (1) bildet und welches eine ebene, gekrümmte oder eine mehrdimensional geformte Heizfläche (11) bestimmt, und zumindest einen Sensor (21), wobei in oder an dem Substrat (10) zumindest ein Heizelement (12) angeordnet ist, welches zumindest eine Leiterbahn als Heizbahn (13) zur elektrischen Beheizung des Substrats (10) aufweist, wobei der zumindest eine Sensor (21) außerhalb der Heizfläche (11) angeordnet und ausgebildet ist, die Temperatur und/oder die Funktionsfähigkeit des zumindest einen Heizelements (12) und/oder der Heizfläche (11) zu bestimmen.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Flächenheizelement mit einem transparenten oder transluzenten Substrat, auf welcher eine Heizfläche bestimmt ist, sowie zumindest einen Sensor, wobei der Sensor außerhalb der Heizfläche angeordnet ist.
  • Da insbesondere in Elektrofahrzeugen die durch die Verbrennermotoren erzeugte Abwärme wegfällt und diese für die Beheizung des Innenraums mithin nicht mehr genutzt werden kann, ist bei solchen Fahrzeugen - aber auch bei anderen Anwendungen - oftmals die Verwendung von elektrischen Flächenheizelementen vorgesehen.
  • Aus dem Stand der Technik und beispielsweise aus den Dokumenten DE 203 19 024 U1 , DE 10 2007 055 015 A1 , EP 1 653 780 A1 und WO 2005/055660 A2 sind verschiedene Flächenheizelemente bekannt, bei welchen jeweils eine intransparente Heizfläche vorgesehen ist. Dabei ist die Anordnung der Heizelemente zur Beheizung der jeweiligen Heizfläche sowie der Sensoren zu deren Funktionsüberwachung im Wesentlich unerheblich, solange die gewünschte Funktion erfüllt wird, da weder das Heizelement noch die Sensoren für einen Betrachter von der bestimmungsgemäßen Sicht- oder Vorderseite des jeweiligen Flächenheizelements sichtbar sind.
  • Gerade in modernen Elektrofahrzeugen kommt hinzu, dass solche Flächenheizelemente zugleich als Funktions- und/oder Designträger verwendet werden sollen, welche entsprechend - neben dem Beheizen des Fahrzeuginnenraums - zusätzliche Funktionen bereitstellen.
  • Ist beispielsweise die Kombination eines Flächenheizelements mit einer Anzeigefläche oder mit einer Beleuchtung vorgesehen, wird dabei zum Problem, dass das Heizelement und/oder der Sensor sichtbar sein und somit das ästhetische Empfinden des Betrachters stören können.
  • Diesbezüglich schlägt die Schrift WO 2012/066112 A1 ein Flächenheizelement vor, bei welchem transparente Heizstrompfade bzw. Heizbahnen sowie transparente Messstrompfade, welche gemeinsam mit einer Messeinrichtung einen Sensor zur Temperaturüberwachung bilden, auf einem transparenten Substrat aufgetragen sind, sodass das Substrat von einem Leuchtmittel durchleuchtbar ist. Problematisch hierbei ist, dass die Heizstrompfade und Messstrompfade zwar auch selbst transparent sein können, diese aber dadurch nicht unsichtbar werden und dennoch sichtbar sein können. Weiter führen die vorhandenen Messstrompfade zu einer Zergliederung der durch die Heizstrompfade beheizten Heizfläche, sodass keine homogene Beheizung mehr möglich ist.
  • Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, die vorgenannten Nachteile zu überwinden und ein möglichst gleichmäßig durchleuchtbares Flächenheizelement mit weitgehend "unsichtbaren" Funktionselementen bereitzustellen, an welchem zugleich ein homogenes Beheizen und eine Funktions- bzw. Temperaturüberwachung ermöglicht wird.
  • Diese Aufgabe wird durch die Merkmalskombination gemäß Patentanspruch 1 gelöst.
  • Erfindungsgemäß wird daher ein Flächenheizelement mit einem transparenten oder transluzenten Substrat vorgeschlagen. Das Substrat bildet eine Vorderseite des Flächenheizelements und bestimmt an der Vorderseite eine ebene, gekrümmte oder eine mehrdimensional geformte Heizfläche, welche aufgrund der Transparenz bzw. Transluzenz des Substrats ebenfalls transparent bzw. transluzent ist. Die Vorderseite kann auch als eine zu einem Innenraum gerichtete Seite des Flächenheizelements verstanden werden. Bleibt die Vorderseite frei von zusätzlichen Schichten, ist die Vorderseite des Flächenheizelements für einen Betrachter unmittelbar sichtbar und kann als Sichtseite bezeichnet werden. Dabei muss die Heizfläche nicht der gesamten vorderseitigen Fläche bzw. Oberfläche des Substrats entsprechen. Weiter besitzt das Flächenheizelement einen Sensor zur Bestimmung bzw. Erfassung der Temperatur und/oder der Funktionsfähigkeit. In dem Substrat oder vorzugsweise rückseitig d.h. an der von der Vorderseite abgewandten Rückseite des Substrats ist ferner zumindest ein Heizelement angeordnet, welches zumindest eine Leiterbahn als Heizbahn zur elektrischen Beheizung des Substrats aufweist. Dabei ist wesentlich, dass der zumindest eine Sensor außerhalb der Heizfläche angeordnet und ausgebildet ist, die Temperatur und/oder die Funktionsfähigkeit des zumindest einen Heizelements und/oder der Heizfläche zu bestimmen.
  • Dadurch, dass der Sensor selbst nicht in der Heizfläche bzw. an einem Bereich des Substrats rückseitig der Heizfläche angeordnet ist, wird diese auch nicht durch den Sensor zergliedert, sodass die Heizbahnen die Heizfläche homogen beheizen können. Zugleich ist der Sensor entsprechend auch nicht im Bereich der Heizfläche durch das Substrat hindurch sichtbar.
  • Obwohl dem Fachmann bekannt, soll ergänzend darauf hingewiesen werden, dass als Transluzenz eine partielle Lichdurchlässigkeit (des Substrats) verstanden wird, wohingegen unter Transparenz eine Bild- oder Blickdurchlässigkeit (des Substrats) verstanden wird, sodass beispielsweise ein hinter dem Substrat angeordnetes Leuchtmittel das Substrat in beiden Fällen durchleuchten, eine Designoberfläche mit aufgebrachten Mustern jedoch insbesondere bei einem transparenten Substrat durch das Substrat hindurch (klar) erkennbar und sichtbar ist.
  • Zusammenfassend ist es also eine der Kernideen der Erfindung die Transparenz oder Transluzenz des Substrats im Bereich der Heizfläche dadurch zu erhöhen, dass ein Grad der Be- bzw. Überdeckung des Substrats der Heizfläche reduziert wird, was dadurch erreicht wird, dass die notwendigen Sensoren zur Funktions- bzw. Temperaturüberwachung nicht mehr im Bereich der Heizfläche, sondern außerhalb dieser angeordnet sind.
  • Die Anordnung des zumindest einen Sensors außerhalb der Heizfläche führt dabei zu mehreren vorteilhaften Effekten. Grundlegend dabei ist, dass die Heizfläche bzw. deren Beheizung nicht mehr durch die Sensoren oder die für den Sensoren nötigen Zuleitungen unterbrochen bzw. zergliedert ist, sodass sowohl die Erwärmung durch die Heizbahnen als auch die Durchleuchtbarkeit bzw. Transparenz/Transluzenz des Substrats im Bereich der Heizfläche homogener wird bzw. weniger stark gestört ist.
  • Ein Sensor kann grundsätzlich aus Messfühler und Auswerteeinheit bestehen. Sind mehrere Sensoren vorgesehen, können diese auch durch jeweils einen Messfühler und eine gemeinsame Auswerteeinheit gebildet werden.
  • Dabei ist vorzugsweise vorgesehen, dass der zumindest eine Sensor, von der Vorderseite aus gesehen, benachbart zu der Heizfläche und/oder dem Substrat angeordnet ist.
  • Weiter kann die Transparenz bzw. Transluzenz und allgemein die Durchleuchtbarkeit des Substrats und insbesondere eines aus dem Substrat, dem zumindest einen Heizelement und dem zumindest einen Sensor gebildeten Verbund, im Bereich des Heizfläche dadurch verbessert werden, dass der Bedeckungs- bzw. Überdeckungsgrad des Substrats durch das zumindest eine Heizelement bzw. der zumindest einen Heizbahn möglichst reduziert wird.
  • Dies ist einerseits dadurch erreichbar, dass das zumindest eine Heizelement und die zumindest eine durch sie gebildete Heizbahn das Substrat und/oder die durch das Substrat bestimmte Heizfläche gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung zu 1% bis 30%, insbesondere zu 10% bis 20% abdeckt.
  • Weiter kann vorgesehen sein, dass die zumindest eine Heizbahn möglichst dünn und insbesondere 0,1 bis 0,4 mm, weiter insbesondere 0,2 bis 0,3 mm breit ist.
  • Zudem kann die zumindest eine Heizbahn die Heizfläche gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung homogen d.h. gleichmäßig abdecken. Hierfür kann sich die zumindest eine Heizbahn beispielsweise in gleichmäßigen Abständen und/oder mäanderförmig über die Heizfläche erstrecken.
  • Dabei kann auch beispielsweise vorgesehen sein, dass in einer (beliebigen) Teilfläche der Heizfläche von beispielsweise 10% der Heizfläche eine Abweichung des Be- bzw. Überdeckungsgrades von jeder anderen (gleichgroßen) Teilfläche der Heizfläche kleiner 10%, insbesondere 5%, weiter insbesondere 2% vorgesehen ist.
  • Die zumindest eine Heizbahn kann beispielsweise aus einem elektrisch leitfähigen Material, wie Graphit, Carbon, Silber, Kupfer, Gold, Aluminium oder Molybdän sowie elektrisch leitfähigen Metall-Legierungen gebildet sein. Besonders vorteilhaft ist jedoch eine Variante, bei welcher die zumindest eine Heizbahn aus einem elektrisch leitfähigen und zugleich transparenten und/oder transluzenten oder nicht-transparenten Material gebildet ist. Hierfür kommen beispielsweise transparente, leitfähige Oxide (TCO) in Betracht.
  • Weiter kann das Heizelement ferner zwei Versorgungsleitungen zur Stromversorgung insbesondere der zumindest einen Heizbahn aufweisen. Auch die Versorgungsleitungen können aus einem elektrisch leitfähigen Material, wie Silber, Kupfer, Gold, Aluminium oder Molybdän sowie elektrisch leitfähigen Metall-Legierungen, gebildet sein. Bei einer Variante mit solchen Versorgungsleitungen ist vorgesehen, dass die Versorgungsleitungen zueinander beabstandet und von der Vorderseite aus gesehen an oder in einem das Substrat und/oder die Heizfläche rahmenförmig umlaufenden Randbereich d.h. zwar an (oder in) dem Substrat aber außerhalb der Heizfläche oder benachbart zu dem Substrat aber weiterhin außerhalb der Heizfläche angeordnet sind. Weiter verbindet die zumindest eine Heizbahn die zwei Versorgungsleitungen elektrisch leitend, sodass ein Heizstrom zwischen den Versorgungsleitungen über die zumindest eine Heizbahn fliest bzw. fließen kann.
  • Da die Versorgungsleitungen selbst außerhalb der Heizfläche liegen, können die Versorgungsleitungen, welche vorzugsweise breiter als die zumindest eine Heizbahn ausgebildet sind, aus einem intransparenten elektrisch leitfähigen Material gebildet sein.
  • Für das Heizelement und/oder dessen zumindest eine Heizbahn und/oder die Versorgungsleitungen gilt, dass diese vorzugsweise durch Aufdrucken auf das Substrat aufgebracht werden.
  • Um zusätzlich eine günstige und effektive Funktions- und/oder Temperaturüberwachung zu ermöglichen, ist bei einer ebenfalls vorteilhaften Variante vorgesehen, dass der zumindest eine Sensor thermisch und vorzugsweise nicht elektrisch mit dem zumindest einen Heizelement und insbesondere mit dessen zumindest einer Heizbahn kontaktiert und ausgebildet ist, die Funktionsfähigkeit und/oder die Temperatur über den thermischen Kontakt zu bestimmen.
  • Der thermische Kontakt bzw. die thermische Verbindung zwischen Sensor und Heizelement bzw. dessen Heizbahn kann dabei über ein auf dem Substrat aufgetragenes thermisch leitfähiges Material oder über das Substrat selbst hergestellt sein.
  • Weiter kann der Sensor auch elektrisch mit dem zumindest einen Heizelement kontaktiert und ausgebildet sein, die Funktionsfähigkeit über einen durch den Sensor gemessenen Stromverbrauch des Heizelements zu bestimmen.
  • Weiter kann die Temperatur durch den Sensor über die an dem Heizelement bzw. dessen zumindest einer Heizbahn anliegende Spannung bestimmt werden, welcher einen entsprechenden Spannungsabgriff bzw. eine Spannungserfassung erlaubend mit dem zumindest einen Heizelement verbunden ist.
  • Wird durch den Sensor die Temperatur ermittelt, kann aus der Temperatur die Funktionsfähigkeit ermittelt werden.
  • Dabei kann auch vorgesehen sein, dass die Funktionsfähigkeit beispielsweise auch über einen Vergleich einer durch den zumindest einen Sensor erfassten Temperaturverteilung an der Heizfläche mit einer Referenz-Temperaturverteilung bestimmt wird, wobei die Referenz-Temperaturverteilung für verschiedene Betriebszustände in dem Sensor hinterlegt oder von dem Sensor simuliert werden kann. Weiter kann die Referenz-Temperaturverteilung auch der Temperaturverteilung an einem realen und beispielsweise in einer Anordnung mehrerer Flächenheizelemente benachbarten Flächenheizelement entsprechen, welches damit ein Referenz-Flächenheizelement darstellt.
  • Als Temperaturverteilung bzw. Referenz-Temperaturverteilung können beispielsweise die Temperaturen an mehreren Sensoren verstanden werden, wobei jeweils die Anordnung des jeweiligen Sensors zu der Heizfläche bekannt ist, wodurch die Temperaturen der Heizfläche bzw. an der Heizfläche bekannt oder zumindest bestimmbar sind.
  • Da der zumindest eine Sensor außerhalb der Heizfläche angeordnet ist, ist es nicht länger notwendig, dass dieser zwingend unmittelbar auf dem Substrat angeordnet ist. Beispielsweise kann vorgesehen sein, dass das Flächenheizelement ferner einen Sensor-Träger aufweist, auf, an, oder in welchem der zumindest eine Sensor angeordnet ist. Dabei umläuft der Sensor-Träger das Substrat zumindest abschnittsweise rahmenförmig. Entsprechend ist der Sensor-Träger von der Vorderseite aus gesehen beispielsweise an zumindest einer Seite des Substrats oder an zwei gegenüberliegenden Seiten des Substrats vorgesehen, kann dieses jedoch auch an allen vier Seiten umschließen. Weiter muss der Sensor-Träger nicht dem Substrat entsprechend transparent bzw. transluzent sein, sondern kann intransparent sein.
  • Weiter kann der Sensor-Träger und das Substrat einstückig miteinander ausgebildet oder einteilig und insbesondere einstückig miteinander verbunden sein.
  • Weiter kann das Substrat und/oder der Sensor-Träger aus einem flexiblen Material ausgebildet und/oder über einen flexiblen Verbinder miteinander verbunden sein. Dadurch kann zumindest der Sensor-Träger aus einer Ebene mit dem Substrat bewegt bzw. umgeschlagen werden.
  • Wird ein Flächenheizelement mit einem Sensor-Träger beispielsweise in ein Dekorelement integriert, kann das Flächenheizelement auf eine Vorderseite eines gegebenenfalls durch ein Leuchtmittel hinterleuchteten Designträger aufgebracht und der Sensor-Träger auf die Rückseite des Designträgers umgeschlagen werden, sodass das Substrat an der Vorderseite und der Sensor-Träger an der Rückseite des Designträges angeordnet ist.
  • Die vorstehend offenbarten Merkmale sind beliebig kombinierbar, soweit dies technisch möglich ist und diese nicht im Widerspruch zueinander stehen.
  • Andere vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet bzw. werden nachstehend zusammen mit der Beschreibung der bevorzugten Ausführung der Erfindung anhand der Figuren näher dargestellt. Es zeigen:
    • Fig. 1
    eine erste Variante eines Flächenheizelements;
    Fig. 2
    eine zweite Variante eines Flächenheizelements.
  • Die Figuren sind beispielhaft schematisch und zeigen zwei ähnliche aber nicht identische Varianten eines Flächenheizelements 1 aus einer sicht- bzw. vorderseitigen Ansicht. Gleiche Bezugszeichen in den Figuren weisen auf gleiche funktionale und/oder strukturelle Merkmale hin.
  • Sowohl für das Flächenheizelement 1 der Figur 1 als auch für das Flächenheizelement 1 der Figur 2 gilt, dass diese ein transparentes Substrat 10 aufweisen, welches also klar und durchsichtig ist, sodass ein gegebenenfalls dahinter angeordneter Designträger mit dessen Designoberfläche sichtbar und das Substrat von einem gegebenenfalls vorgesehenen Leuchtmittel durchleuchtbar ist.
  • Dabei soll die Sichtbarkeit auf eine solche Designoberfläche und/oder die Durchleuchtbarkeit durch ein Leuchtmittel an dem Flächenheizelement 1 maximiert bzw. eine Störung/Verschlechterung der Sichtbarkeit auf eine solche Designoberfläche oder der Durchleuchtbarkeit minimiert und zugleich eine Beheizung insbesondere eines Fahrzeuginnenraums ermöglicht bzw. eine Beheizung der Heizfläche 11 homogenisiert werden.
  • Hierfür ist vorgesehen, dass von dem Substrat 10 des jeweiligen Flächenheizelements 1 eine Heizfläche 11 bestimmt wird, wobei im Bereich der Heizfläche 11 ausschließlich ein bzw. mehrere Heizelemente 12 vorgesehen und Sensoren 21 zur Temperatur- bzw. Funktionsüberwachung außerhalb der Heizfläche 11 angeordnet sind.
  • Vorliegend weisen die Flächenheizelemente 1 der Figuren 1 und 2 jeweils ein Heizelement 12 mit zwei Versorgungsleitungen 14 und einer Vielzahl von Leiterbahnen als Heizbahnen 13 auf. Dabei sind die Heizbahnen 13 in Figur 2 nicht dargestellt, aber vorhanden. Jedoch ist in Figur 2 der Stromfluss S zwischen den Versorgungsleitungen 14 über die - der Übersichtlichkeit halber - nicht dargestellten Heizbahnen 13 gezeigt.
  • Die Versorgungsleitungen 14 dienen dabei der Stromversorgung der Heizbahnen 13 und sind außerhalb der Heizfläche 11 angeordnet.
  • Die Heizbahnen 13 überdecken die Heizfläche 11 jeweils homogen. In Figur 1 verlaufen die Heizbahnen 13 hierfür mäanderförmig zwischen den Versorgungsleitungen 14.
  • Da im Bereich der Heizfläche 11 ausschließlich die Heizbahnen 13 und nicht etwa die Sensoren 21 oder die Versorgungsleitungen 14 angeordnet sind, wird durch diese weder die Beheizung mittels der Heizbahnen 13 noch die Transparenz bzw. Durchleuchtbarkeit des Substrats gestört. Die Heizbahnen 13 müssen auch die Sensoren 21 oder für diese benötigte Sensor-Versorgungsleitungen 22 nicht umlaufen oder aussparen, sodass überhaupt erst eine homogene d.h. gleichmäßige Verteilung der Heizbahnen 13 über die gesamte Heizfläche 11 möglich wird.
  • Da die Funktionsfähigkeit des Flächenheizelements 1 bzw. dessen Heizelements 12 und vorzugsweise auch die Temperatur(en) des Heizelements 12 oder der gesamten Heizfläche 11 überwacht werden sollen, kann jedoch auf den zumindest einen Sensor 21 nicht verzichtet werden.
  • In Figur 1 ist daher an zwei gegenüberliegenden Seiten des Substrats 10 jeweils ein Sensor-Träger 20 vorgesehen, welche auch als ein einziger Sensor-Träger 20 betrachtet werden können. Auf jedem (Teil des) Senso-Träger(s) sind zwei Sensoren 21 zur Bestimmung der Temperatur in dem jeweils zu dem jeweiligen Sensor 21 benachbarten Bereich der Heizfläche 11 bzw. des Heizelements 12 vorgesehen. Beispielsweise anhand einer Auswertung einer gemessenen Ist-Temperatur gegenüber einer für einen jeweiligen Betriebszustand vorgegebenen Soll-Temperatur kann somit die Funktionsfähigkeit des Heizelements 12 überwacht werden.
  • Dabei können die Teile des Sensor-Trägers 20 bzw. die Sensor-Träger 20 flexibel mit dem Substrat 10 verbunden sein. Wird an einer von der Vorderseite abgewandten Rückseite des Substrats 10 ein nicht dargestellter Designträger angeordnet, können die Teile des Sensor-Trägers 20 bzw. die Sensor-Träger 20 um den Designträger umgeschlagen werden, sodass die Temperaturen mittels der Sensoren entweder durch den Designträger hindurch oder über ein wärmeleitfähiges Material ermittelt werden können, welches sich von den Sensoren bis an das Heizelement 12 erstreckt.
  • In Figur 2 ist der Sensor-Träger 20 außerhalb der Heizfläche 11 unmittelbar durch das Substrat 10 gebildet oder auf dieses aufgebracht. Dabei sind beispielhaft drei Sensoren 21 vorgesehen, welche eine gemeinsame Auswerteeinheit 23 aufweisen.
  • Die Erfindung beschränkt sich in ihrer Ausführung nicht auf die vorstehend angegebenen bevorzugten Ausführungsbeispiele. Vielmehr ist eine Anzahl von Varianten denkbar, welche von der dargestellten Lösung auch bei grundsätzlich anders gearteten Ausführungen Gebrauch macht.

Claims (10)

  1. Flächenheizelement (1) mit einem transparenten oder transluzenten Substrat (10), welches eine Vorderseite des Flächenheizelements (1) bildet und welches eine ebene, gekrümmte oder eine mehrdimensional geformte Heizfläche (11) bestimmt, und zumindest einen Sensor (21),
    wobei in oder an dem Substrat (10) zumindest ein Heizelement (12) angeordnet ist, welches zumindest eine Leiterbahn als Heizbahn (13) zur elektrischen Beheizung des Substrats (10) aufweist,
    wobei der zumindest eine Sensor (21) außerhalb der Heizfläche (11) angeordnet und ausgebildet ist, die Temperatur und/oder die Funktionsfähigkeit des zumindest einen Heizelements (12) und/oder der Heizfläche (11) zu bestimmen.
  2. Flächenheizelement nach Anspruch 1,
    wobei der zumindest eine Sensor (21) von der Vorderseite aus gesehen benachbart zu der Heizfläche (11) und/oder dem Substrat (10) angeordnet ist.
  3. Flächenheizelement nach Anspruch 1 oder 2,
    wobei das zumindest eine Heizelement (12) und die zumindest eine durch sie gebildete Heizbahn (13) das Substrat (10) und/oder die durch das Substrat (10) bestimmte Heizfläche (11) zu 1% bis 30% abdeckt.
  4. Flächenheizelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    wobei die zumindest eine Heizbahn (13) 0,1 bis 0,4 mm breit ist.
  5. Flächenheizelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    wobei die zumindest eine Heizbahn (13) die Heizfläche (11) homogen abdeckt.
  6. Flächenheizelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    wobei die zumindest eine Heizbahn (13) aus einem transparenten und/oder transluzenten oder nicht-transparenten, elektrisch leitfähigen Material gebildet ist.
  7. Flächenheizelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    wobei das Heizelement (12) ferner zwei Versorgungsleitungen (14) zur Stromversorgung aufweist, welche zueinander beabstandet und von der Vorderseite aus gesehen an oder in einem das Substrat (10) und/oder die Heizfläche (11) rahmenförmig umlaufenden Randbereich angeordnet sind,
    wobei die zumindest eine Heizbahn (13) die zwei Versorgungsleitungen (14) elektrisch leitend verbindet.
  8. Flächenheizelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    wobei der zumindest eine Sensor (21) thermisch mit dem zumindest einen Heizelement (12) kontaktiert und ausgebildet ist, die Funktionsfähigkeit und/oder die Temperatur über den thermischen Kontakt zu bestimmen.
  9. Flächenheizelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    ferner aufweisend einen Sensor-Träger (20), auf, an, oder in welchem der zumindest eine Sensor (21) angeordnet ist,
    wobei der Sensor-Träger (20) das Substrat (10) zumindest abschnittsweise rahmenförmig umläuft.
  10. Flächenheizelement nach dem vorhergehenden Anspruch,
    wobei der Sensor-Träger (20) und das Substrat (10) einstückig miteinander ausgebildet oder einteilig miteinander verbunden sind.
EP23216017.6A 2022-12-20 2023-12-12 Durchleuchtbares flächenheizelement Pending EP4398680A1 (de)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102022134064.3A DE102022134064A1 (de) 2022-12-20 2022-12-20 Durchleuchtbares Flächenheizelement

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