WO2022161743A1 - Temperaturerfassungsvorrichtung und system zur erfassung der temperatur einer kühlmediumführenden komponente einer heiz- oder kühlvorrichtung für ein automobil - Google Patents

Temperaturerfassungsvorrichtung und system zur erfassung der temperatur einer kühlmediumführenden komponente einer heiz- oder kühlvorrichtung für ein automobil Download PDF

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WO2022161743A1
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point
cooling medium
detection device
cooling
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Hans Rechberger
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    • H05K2201/10287—Metal wires as connectors or conductors

Definitions

  • the invention relates to a temperature detection device for detecting the temperature of a coolant-carrying component of a heating or cooling device for an automobile.
  • the heating or cooling device is a water heating or cooling device or an air heating or cooling device for an automobile.
  • the cooling medium can include different fluids, for example water, a coolant, air or another gaseous medium, or a refrigerant or a mixture of different substances.
  • the invention relates to a coolant-carrying component of a heating or cooling device for an automobile, in particular a water heating or cooling device or an air heating or cooling device for an automobile.
  • the invention relates to a system for detecting the temperature of a cooling medium-carrying component of a heating or cooling device for an automobile with a temperature detecting device.
  • temperature sensors are used that are placed directly on control devices or on their circuit boards.
  • the temperature sensors are placed on the circuit boards of control units, cables, connectors and sensor housings can be saved. This in turn saves manufacturing and material costs.
  • a temperature sensor 4 is shown, which is thermally conductively connected to a component 10 of a heating device or a system 20 for detecting the temperature of a component carrying a coolant of a heating or cooling device is.
  • the temperature sensor 4 Since the temperature sensor 4 is applied directly to a control unit/a carrier device 2, metal components or metal interfaces electrical insulation from the temperature sensor 4 must be observed for temperature detection. This is necessary so that the temperature sensor 4 is not short-circuited or it unintentionally contacts the electrical potential of the metal component 10 carrying the cooling medium or the electrical potential of the outer wall element 12 .
  • the temperature sensor 4 In order to achieve electrical insulation, the temperature sensor 4 must under no circumstances come into direct contact with a contact point 13 of the component 10 carrying the cooling medium. A sufficient distance between the temperature sensor 4 and the contact point 13 must be maintained.
  • the distance is filled with a thermally conductive but electrically insulating connecting element or material 21, e.g. B. filled with a gap filler or a thermal pad.
  • the distance that must be maintained is defined by the distance required for insulation and the tolerances of the joined components (control unit/carrier device 2 and its temperature measuring point 3, water-carrying component/component 10 carrying cooling medium and its contact point 13) and the positioning tolerances the joining.
  • the contact point is raised in the component 10 carrying the cooling medium.
  • the contact points In the case of metallic components, the contact points must be cast or formed. This means that tools have to be designed in a more complex manner and the manufactured components that carry the cooling medium may require post-processing.
  • a temperature detection device for detecting the temperature of a coolant-carrying component of a heating or cooling device for an automobile comprises:
  • connection point for a connection element for connection to a cooling medium-carrying component
  • both the temperature measuring point and the connection point are arranged on the surface of the carrier device.
  • the carrier device is advantageously designed as a printed circuit board.
  • a carrier device can also be understood to mean, in addition to a circuit board/or printed circuit board, another carrier on which electronic components such as resistors, electronic data memories, arithmetic units (such as CPUs), conductor tracks, etc. can be arranged.
  • the temperature detection device comprises a thermally conductive element which thermally conductively connects the temperature measurement point and the connection point to one another, so that the heat can be transported from the connection point to the temperature measuring point.
  • the heat-conducting element is arranged within the carrier device, so that the carrier device encloses the heat-conducting element in order to electrically insulate it between the connection point and the temperature measuring point.
  • the carrier device insulates the heat-conducting element electrically, so that a short circuit can be prevented. At the same time, however, heat can be conducted from the connection point to the temperature measuring point, so that a temperature measurement using the temperature sensor is possible at the temperature measuring point.
  • the temperature measurement point and the connection point are preferably spaced apart from one another on the carrier device in such a way that the connection point is electrically insulated from the temperature measurement point when the temperature measurement point is operated at high voltage.
  • the distance is preferably dependent on the specific voltage in high-voltage operation. Because the higher the voltage, the longer the clearance and creepage distance.
  • the clearance is the discharge space between two conductors (electrodes), in which there is air, for example. If the voltage between the two electrodes increases to what is known as the flashover voltage, the resulting electric field leads to ionization of the gas in the discharge space. As a result, the gas becomes electrically conductive and the gap between the conductors or electrodes is short-circuited by a spark within fractions of a microsecond due to impact ionization.
  • the temperature detection device includes a temperature sensor, which is arranged at the temperature measuring point, so that the temperature of the temperature measuring point can be detected.
  • the temperature sensor is preferably designed to record the temperature of the temperature measuring point.
  • the temperature of the connection point can be detected, since this is thermally conductively connected to the temperature measuring point via the heat-conducting element.
  • the temperature measurement point and/or the connection point are designed as a contact pad.
  • a contact pad is preferably a specially prepared area, which is formed with copper, for example, and which is used for further contacting of an electronic component and/or a connecting line.
  • the temperature measuring point and/or the connection point and/or the heat-conducting element are applied to the carrier device or introduced into the carrier device with the aid of a photochemical process. In this way, the aforementioned points can be created quickly, easily and inexpensively.
  • connection point is advantageously designed as a welding interface, so that a heat-conducting connection element can be welded on.
  • connection point has a feedthrough and/or a thread for a screw for contacting and attachment to a component carrying the cooling medium.
  • the heat conducting element and/or the temperature measurement point and/or the connection point has metal, in particular copper or aluminum, as the material.
  • the metals mentioned are used for safe conduction of heat and/or electrical currents/voltages.
  • a second aspect of the present invention includes a cooling medium-carrying component of a heating or cooling device for an automobile.
  • the features of the temperature detection device can be used individually or in combination with one another in the component carrying the cooling medium.
  • a coolant-carrying component of a heating or cooling device for an automobile includes:
  • - a hollow body with an outer wall element that delimits the hollow body or surrounds it like a container wall, - wherein the hollow body is designed for flow through with a cooling medium,
  • the outer wall element has a contact point for connection to a temperature detection device for detecting the temperature of the cooling medium in the hollow body.
  • the cooling medium can include, for example, water, a coolant, air or another gaseous medium, or a refrigerant.
  • the contacting point is designed to be thermally conductive, so that heat can be transported from the hollow body to a temperature measuring point, as a result of which the temperature of the cooling medium can be detected by a temperature sensor.
  • the contacting point has a passage and/or a thread with which a connection to a temperature detection device for detecting the temperature of the cooling medium in the hollow body can be produced via a connecting element, in particular with a mating thread.
  • the contacting point prefferably has a thermally conductive material that can be connected to a connecting element for transferring heat from the contacting point to a connecting point of a temperature detection device for detecting the temperature of the cooling medium in the hollow body.
  • the contact point is preferably designed as a welding interface, so that a heat-conducting connection element can be welded on.
  • the contact point has metal, in particular copper or aluminum, as the heat-conducting material.
  • the outer wall element is advantageously made of metal or plastic. In this way, the cooling medium-carrying component is easy to produce.
  • a metallic interface insert is preferably injected to realize a contact point.
  • the outer wall element has a continuously flat surface on the outside where no cooling medium flows through the hollow body.
  • the outer wall element preferably has a continuously flat surface on the inside where cooling medium flows through the hollow body. In this way, a reliable flow can be achieved without dead areas in which heat can accumulate.
  • the hollow body can be manufactured in a simple manner.
  • the outer wall element prefferably be designed in such a way that no dead space is formed for the separate design of the contacting point. It can thus be ensured that a cooling medium or a fluid does not form any spaces in which a flow through is prevented or heat dissipation is impeded.
  • the outer wall element has a shape that avoids dead spaces in the form of protuberances that are designed in such a way that cooling medium can penetrate, but this is prevented from moving. As a result, the heat stored there can falsify the actual temperature in the cooling medium when the temperature is measured.
  • the outer wall element has no raised areas on the outside, where no cooling medium flows through the hollow body, and on the inside. This measure can prevent a falsification of measurement data with regard to the temperature or heat of the outer wall element and thus of the cooling medium conveyed in the hollow body.
  • the hollow body forms part of a heating or cooling device.
  • a third aspect of the present invention comprises a system for detecting the temperature of a component of a heating or cooling device for an automobile that carries a cooling medium.
  • the features of the temperature detection device as mentioned under the first aspect, and/or the features of the component carrying the cooling medium, as mentioned under the second aspect are mentioned, can be used individually or in combination with one another in the system for detecting the temperature of a cooling medium-carrying component of a heating or cooling device.
  • a system for detecting the temperature of a coolant-carrying component of a heating or cooling device for an automobile includes:
  • connection point of the temperature detection device is thermally conductively connected to the contact point of the cooling medium-carrying component.
  • the system preferably includes a connecting element which thermally conductively connects the temperature detection device to the component carrying the cooling medium.
  • the connecting element is designed as a thermally conductive screw or as a thermally conductive bonding wire.
  • the surface of the carrier device of the temperature detection device and the surface of the outer wall element of the component carrying the cooling medium are preferably oriented in the same way, in particular parallel.
  • the carrier device of the temperature detection device is oriented to the surface of the outer wall element such that the temperature sensor of the temperature detection device is oriented on the side of the carrier device facing away from the outer wall element.
  • the carrier device also serves as a protective shield in order to prevent sparks between the temperature sensor and the outer wall element or to increase the spark gap between the outer wall element and the temperature sensor.
  • a fourth aspect of the present invention includes the use of a bonding method, in particular a wire bonding method, for connecting a cooling medium-carrying component according to the second aspect of the present invention to a temperature detection device according to the first aspect of the present invention. It is expressly pointed out that the features of the temperature detection device, as mentioned under the first aspect, and/or the component carrying the coolant, as mentioned under the second aspect, and/or the system, as mentioned under the third aspect can be used individually or in combination with one another when using a bonding process.
  • a bonding method in particular a wire bonding method, is used to connect a component of a heating or cooling device for an automobile that carries a coolant to a temperature measuring device for measuring the temperature of a component of a heating or cooling device that carries a coolant for an automobile.
  • a bonded connection in which, for example, a metal strip made of copper or aluminum is used as the connecting element, welds the contact point of the component carrying the cooling medium with a laser or ultrasound.
  • the metal strip or the connecting element is preferably pulled onto the printed circuit board or onto the carrier device and is welded and cut off there with an interface or connecting point prepared for welding.
  • the order of the welds is arbitrary.
  • bonding machines can approach welding interfaces very precisely and can also check this optically, even large component and position tolerances relating to the connection point of the temperature detection device and the contact point of the component carrying the cooling medium can be compensated for.
  • the temperature measuring point on the carrier device can be placed at a highly precise distance next to the temperature sensor using what is known as SMD assembly (surface-mounted component assembly).
  • Dead time is the period of time that elapses between the signal change at the system input and the signal response at the system output of a controlled system. Every change in the input signal causes a change in the output signal delayed by the dead time.
  • the temperature detection device and/or the component carrying the cooling medium preferably form an electric water heater or a heating device.
  • the system for detecting the temperature of a cooling medium-carrying component of a heating or cooling device for an automobile preferably forms an electric water heater or a heater.
  • FIG. 1 shows a schematic side view of a system for detecting the temperature of a cooling medium-carrying component of a heating or cooling device from the prior art
  • FIG. 2 shows a schematic side view of a system according to the invention for detecting the temperature of a component carrying a cooling medium of a heating or cooling device according to a first exemplary embodiment
  • FIG 3 shows a schematic side view of a system according to the invention according to a second embodiment.
  • FIG. 1 shows a schematic side view of a system 20 for detecting the temperature of a cooling medium-carrying component 10 of a heating or cooling device from the prior art. This system was already discussed at the beginning of the description, so that no further explanations are given at this point.
  • FIG. 2 shows a schematic side view of a system 20 according to the invention for detecting the temperature of a component 10 of a heating or cooling device carrying a cooling medium according to a first exemplary embodiment.
  • the heating or cooling device can be a water heating or cooling device or an air heating or cooling device for an automobile.
  • FIG. 1 shows a system 20 with a temperature detection device 1 for detecting the temperature of a coolant-carrying component 10 of a heating or cooling device for an automobile and with a coolant-carrying component 10 of a heating or cooling device for an automobile.
  • the temperature detection device 1 has a carrier device 2 for electronic components, a temperature measuring point 3 for a temperature sensor 4 and a connection point 5 for a connection element 21 for connection to the cooling medium-carrying component 10.
  • Both the temperature measuring point 3 and the connection point 5 are arranged on the surface of the carrier device 2, which is designed as a printed circuit board.
  • FIG. 2 also shows that the temperature detection device 1 includes a thermally conductive element 6 which thermally conductively connects the temperature measurement point 3 and the connection point 5 to one another, so that the heat can be transported from the connection point 5 to the temperature measurement point 3 .
  • the heat-conducting element 6 is arranged inside the carrier device 2 so that the carrier device 2 encloses the heat-conducting element 6 in order to insulate it electrically between the connection point 5 and the temperature measurement point 3 .
  • the temperature measurement point 3 and the connection point 5 are spaced apart from one another on the carrier device 2 such that, in the case of high-voltage operation of the temperature measurement point 3, the connection point 5 is electrically separated from the temperature measurement point 3 is isolated. This allows the so-called spark gap to be maximized in order to prevent a short circuit.
  • Both the temperature measurement point 3 and the connection point 5 are designed as a contact pad, with the temperature measurement point 3, the connection point 5 and the heat-conducting element 6 being applied to the carrier device 2 or introduced into the carrier device 2 using a photochemical process.
  • the heat conducting element 6, the temperature measurement point 3 and the connection point 5 have metal, in particular copper or aluminum, as material.
  • FIG. 2 shows that the temperature detection device 1 has a temperature sensor 4, which is arranged at the temperature measuring point 3, so that the temperature of the temperature measuring point 3 can be detected.
  • the temperature sensor 4 is designed to detect the temperature of the temperature measuring point 3, whereby the temperature of the connection point 5 can also be detected, since this is thermally conductively connected to the temperature measuring point 3 via the heat conducting element 6.
  • connection point 5 is designed as a welding interface, so that a heat-conducting connection element 21 can be welded on.
  • the component 10 carrying the cooling medium has a hollow body 11 with an outer wall element 12 which delimits the hollow body 11 or surrounds it similar to a container wall, the hollow body 11 for the flow of a cooling medium, in the case of this exemplary embodiment with a coolant , is trained.
  • the cooling medium can alternatively or additionally include, for example, water, a coolant, air or another gaseous medium, or a refrigerant.
  • the cooling medium can include mixtures of different substances, for example a mixture of water and coolant.
  • the outer wall element 12 has a contact point 13 for connection to the temperature detection device 1 for detecting the temperature of the coolant in the hollow body 10 .
  • the contact point 13 is thermally conductive, so that heat can be transported from the hollow body 11 to the temperature measuring point 3, as a result of which the temperature of the coolant can be detected.
  • the contacting point 13 has a thermally conductive material that can be connected to the connecting element 21 for transferring heat from the contacting point 13 to the connecting point 5 of the temperature detection device 1.
  • the contacting point 13 is designed as a welding interface, so that the heat-conducting connecting element 21 can be welded on.
  • the contacting point 13 has metal, in particular copper or aluminum, as the heat-conducting material, with the outer wall element 12 having metal as the material.
  • FIG. 2 shows that the outer wall element 12 has a continuously flat surface on the outside where no coolant flows through or over the hollow body 11 .
  • the outer wall element 12 where coolant flows through the hollow body 11, also has a continuously flat surface.
  • the outer wall element 12 is thus designed in such a way that no dead space has to be formed for the separate formation of the contacting point 13, as for example in the prior art according to FIG.
  • coolant can flow through the hollow body 11 undisturbed, as a result of which the heat stored in the coolant can be detected better and more reliably than in the prior art.
  • the outer wall element 12 has no raised areas on the outside, where no coolant flows through the hollow body 11, and on the inside.
  • hollow body 11 shown in FIG. 2 forms part of a heating or cooling device.
  • the system 20 has a connecting element 21 which thermally conductively connects the temperature detection device 1 to the component 10 carrying the cooling medium.
  • the connection point 5 of the temperature detection device 1 is thermally conductively connected to the contact point 13 of the component 10 carrying the cooling medium.
  • the connecting element 21 is designed as a thermally conductive bonding wire.
  • the surface of the carrier device 2 of the temperature detection device 1 and the surface of the outer wall element 12 of the component 10 carrying the cooling medium are oriented in the same way, in particular parallel.
  • the carrier device 2 of the temperature detection device 1 is oriented to the surface of the outer wall element 12 such that the temperature sensor 4 of the temperature detection device 1 is oriented on the side of the carrier device 2 facing away from the outer wall element 12 .
  • FIG. 3 shows a schematic side view of a system 20 according to the invention according to a second exemplary embodiment.
  • the outer wall element 12 is made of plastic. Due to this configuration, the contact point 13 is made of metal, in particular copper or aluminum, as a heat-conducting material on the hollow body 11 or on the outer wall element 12, so that the wall thickness of the outer wall element 12 is not increased during a bonding process or during the welding process reduce and thus promote a possible leakage.
  • FIG. 3 shows, when plastic is used for the component 10 carrying the cooling medium or its outer wall element 12, a metallic interface insert is injected to implement the contacting point 13.
  • a bonding process in particular a wire bonding process, is used to connect the coolant-carrying component 10 of a heating or cooling device for an automobile with the temperature detection device 1 for detecting the temperature of a coolant-carrying component 10 of a heating or cooling device for an automobile is used or is used.

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Temperaturerfassungsvorrichtung (1) zur Erfassung der Temperatur einer kühlmediumführenden Komponente (10) einer Heiz- oder Kühlvorrichtung für ein Automobil aufweisend: - eine Trägereinrichtung (2) für elektronische Bauteile, - eine Temperaturmessstelle (3) für einen Temperatursensor (4), - eine Verbindungsstelle (5) für ein Verbindungselement (21) zur Verbindung mit der kühlmediumführenden Komponente (10), - wobei sowohl die Temperaturmessstelle (3) als auch die Verbindungsstelle (5) auf der Oberfläche der Trägereinrichtung (2) angeordnet sind, - wobei die Temperaturerfassungsvorrichtung (1) ein Wärmeleitelement (6) umfasst, das die Temperaturmessstelle (3) und die Verbindungsstelle (5) wärmeleitend miteinander verbindet, sodass die Wärme von der Verbindungsstelle (5) hin zur Temperaturmessstelle (3) transportierbar ist, - wobei das Wärmeleitelement (6) innerhalb der Trägereinrichtung (2) angeordnet ist, sodass die Trägereinrichtung (2) das Wärmeleitelement (6) umschließt, um dieses zwischen der Verbindungsstelle (5) und der Temperaturmessstelle (3) elektrisch zu isolieren. Ferner betrifft die Erfindung eine kühlmediumführende Komponente (10) und ein System (20) zur Erfassung der Temperatur einer kühlmediumführenden Komponente (10) sowie die Verwendung eines Bondverfahrens zur Verbindung einer kühlmediumführende Komponente (10) mit einer Temperaturerfassungsvorrichtung (1).

Description

Temperaturerfassunqsvorrichtunq und System zur Erfassung der Temperatur einer kühlmediumführenden Komponente einer Heiz- oder Kühlvorrichtung für ein Automobil
Die Erfindung betrifft eine Temperaturerfassungsvorrichtung zur Erfassung der Temperatur einer kühlmediumführenden Komponente einer Heiz- oder -Kühlvorrichtung für ein Automobil. Insbesondere handelt es sich bei der Heiz- oder Kühlvorrichtung um eine Wasserheiz- oder -Kühlvorrichtung oder eine Luftheiz- oder -Kühlvorrichtung für ein Automobil.
Das Kühlmedium kann verschiedene Fluide umfassen, beispielsweise Wasser, ein Kühlmittel, Luft oder ein weiteres gasförmiges Medium, oder ein Kältemittel oder eine Mischung verschiedener Stoffe.
Des Weiteren betrifft die Erfindung eine kühlmediumführende Komponente einer Heizoder Kühlvorrichtung für ein Automobil, insbesondere eine Wasserheiz- oder -Kühlvorrichtung oder eine Luftheiz- oder -Kühlvorrichtung für ein Automobil.
Ferner betrifft die Erfindung ein System zur Erfassung der Temperatur einer kühlmediumführenden Komponente einer Heiz- oder Kühlvorrichtung für ein Automobil mit einer Temperaturerfassungsvorrichtung.
Um zum Beispiel Kühlmittel- oder Heizkern-Temperaturen bei elektrischen Wasserhei- zern bzw. Heizgeräten zu messen, werden bekanntermaßen Temperatursensoren verwendet, die direkt auf Steuergeräten bzw. auf deren Platinen platziert sind. Insbesondere dadurch, dass die Temperatursensoren auf Platinen von Steuergeräten platziert sind, können Kabel, Stecker und Sensorgehäuse eingespart werden. Dies wiederum spart Herstellungs- unter Materialkosten.
Unter Bezugnahme auf Figur 1 , welche den in Rede stehenden Stand der Technik zeigt, ist ein Temperatursensor 4 gezeigt, der thermisch leitend an eine kühlmediumführende Komponente 10 eines Heizgerätes bzw. eines Systems 20 zur Erfassung der Temperatur einer kühlmediumführenden Komponente einer Heiz- oder Kühlvorrichtung angebunden ist.
Da der Temperatursensor 4 direkt auf einem Steuergerät / einer Trägereinrichtung 2 aufgebracht ist, muss bei metallischen Komponenten oder metallischen Schnittstellen zur Temperaturerfassung auf die elektrische Isolation gegenüber dem Temperatursensor 4 geachtet werden. Dies ist deswegen notwendig, damit der Temperatursensor 4 nicht kurzgeschlossen wird oder dieser ungewollt das elektrische Potential der metallischen, kühlmediumführenden Komponente 10 bzw. das elektrische Potential des Außenwandelements 12 kontaktiert.
Um eine elektrische Isolation zu realisieren, darf der Temperatursensor 4 also auf keinen Fall eine Kontaktierungsstelle 13 der kühlmediumführenden Komponente 10 direkt berühren bzw. kontaktieren. Es muss ein ausreichender Abstand zwischen den Temperatursensor 4 und der Kontaktierungsstelle 13 eingehalten werden.
Dadurch, dass Luft ein schlechter Wärmeleiter ist, wird der Abstand mit einem thermisch leitenden aber elektrisch isolierenden Verbindungselement bzw. Material 21 , z. B. mit einem Gapfiller oder einem Wärmeleitpad, aufgefüllt.
Der Abstand, der eingehalten werden muss, definiert sich aus dem für die Isolation notwendigen Abstand und den Toleranzen der gefügten Komponenten (Steuerge- rät/Trägereinrichtung 2 und deren Temperaturmessstelle 3, wasserführenden Komponente / kühlmediumführende Komponente 10 und deren Kontaktierungsstelle 13) und der Positioniertoleranzen durch das Fügen.
Dadurch kann jedoch der Abstand zu groß werden und zu einem weiteren Nachteil führen, nämlich der Verlängerung der Totzeit. Das bedeutet, es dauert länger, bis die tatsächliche Kühlmittel- bzw. Heizkerntemperatur von dem Temperatursensor erfasst werden kann.
Die Kontaktierungsstelle ist, wie Figur 1 zeigt, bei der kühlmediumführenden Komponente 10 erhaben ausgeführt.
Bei metallischen Komponenten müssen die Kontaktierungsstellen angegossen oder ausgeformt werden. Das bedeutet, dass Werkzeuge aufwändiger gestaltet werden müssen und die hergestellten kühlmediumführenden Komponenten eventuell einer Nachbearbeitung bedürfen.
Bei der Verwendung von Kunststoff für die kühlmediumführende Komponente muss zur Realisierung einer Kontaktierungsstelle ein metallischer Schnittstellen-Einsatz präzise gefertigt und eingespritzt werden. Zusammenfassend kann festgehalten werden, dass die Realisierung eines Systems zur Erfassung der Temperatur einer kühlmediumführenden Komponente einer Heizoder Kühlvorrichtung mit Mitteln aus dem Stand der Technik fehlerbehaftet ist, da geringe Fertigungstoleranzen eingehalten werden müssen, um präzise und verlässliche Messwerte von einem Temperatursensor zu erhalten.
Daher ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Temperaturerfassungsvorrichtung, eine kühlmediumführende Komponente sowie ein System zur Erfassung der Temperatur einer kühlmediumführenden Komponente einer Heiz- oder Kühlvorrichtung für ein Automobil anzugeben, welche/welches kostengünstig und materialsparend herstellbar ist sowie mit hoher Genauigkeit bzw. mit geringer Toleranz fertigbar ist.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Weitere vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegenstand der Unteransprüche.
Erfindungsgemäß umfasst bei einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung eine Temperaturerfassungsvorrichtung zur Erfassung der Temperatur einer kühlmediumführenden Komponente einer Heiz- oder Kühlvorrichtung für ein Automobil:
- eine Trägereinrichtung für elektronische Bauteile.
- eine Temperaturmessstelle für einen Temperatursensor, und
- eine Verbindungsstelle für ein Verbindungselement zur Verbindung mit einer kühlmediumführenden Komponente,
- wobei sowohl die Temperaturmessstelle als auch die Verbindungsstelle auf der Oberfläche der Trägereinrichtung angeordnet sind.
Vorteilhafterweise ist die Trägereinrichtung als Leiterplatte ausgebildet.
In der vorliegenden Beschreibung kann unter einer Trägereinrichtung aber auch neben einer Platine / oder Leiterplatte ein anderer Träger verstanden werden, auf dem elektronische Bauteile, wie Widerstände, elektronische Datenspeicher, Rechenwerke (wie CPUs), Leiterbahnen, usw. anordenbar sind.
Ferner umfasst die Temperaturerfassungsvorrichtung ein Wärmeleitelement, das die Temperaturmessstelle und die Verbindungsstelle wärmeleitend miteinander verbindet, sodass die Wärme von der Verbindungsstelle hin zur Temperaturmessstelle transportierbar ist.
Hierbei ist das Wärmeleitelement innerhalb der Trägereinrichtung angeordnet, sodass die Trägereinrichtung das Wärmeleitelement umschließt, um dieses zwischen der Verbindungsstelle und der Temperaturmessstelle elektrisch zu isolieren.
Dadurch, dass das Wärmeleitelement von der Trägereinrichtung umschlossen ist, isoliert die Trägereinrichtung das Wärmeleitelement elektrisch, sodass ein Kurzschluss verhinderbar ist. Gleichzeitig jedoch kann Wärme von der Verbindungsstelle hin zur Temperaturmessstelle geleitet werden, sodass an der Temperaturmessstelle eine Temperaturmessung mithilfe des Temperatursensors möglich ist.
Bevorzugterweise sind die Temperaturmessstelle und die Verbindungsstelle so voneinander auf der Trägereinrichtung beabstandet, dass bei Hochvoltbetrieb der Temperaturmessstelle die Verbindungsstelle von der Temperaturmessstelle elektrisch isoliert ist. Hierbei ist der Abstand vorzugsweise abhängig von der konkreten Spannung im Hochvoltbetrieb. Denn je höher die Spannung, desto länger die Luft- und Kriechstrecke.
Die Luftstrecke ist der Entladungsraum zwischen zwei Leitern (Elektroden), in dem sich beispielsweise Luft befindet. Steigt die Spannung zwischen den beiden Elektroden auf die sogenannte Überschlagspannung an, so führt das entstehende elektrische Feld zu einer Ionisation des im Entladungsraum befindlichen Gases. Dadurch wird das Gas elektrisch leitfähig und der Abstand zwischen den Leitern bzw. Elektroden wird aufgrund der Stoßionisation innerhalb von Bruchteilen einer Mikrosekunde durch einen Funken kurzgeschlossen.
Des Weiteren ist es bevorzugt, dass die Temperaturerfassungsvorrichtung einen Temperatursensor umfasst, der an der Temperaturmessstelle angeordnet ist, sodass die Temperatur der Temperaturmessstelle erfassbar ist.
Vorzugsweise ist der Temperatursensor ausgebildet, die Temperatur der Temperaturmessstelle zu erfassen. Dadurch ist die Temperatur der Verbindungsstelle erfassbar, da diese wärmeleitend über das Wärmeleitelement mit der Temperaturmessstelle verbunden ist. Ferner ist es von Vorteil, wenn die Temperaturmessstelle und/oder die Verbindungsstelle als Kontaktpad ausgebildet sind. Vereinfacht dargestellt handelt es sich vorzugsweise bei einem Kontaktpad um einen speziell vorbereiteten Bereich, welcher beispielsweise mit Kupfer ausgebildet ist und welcher zur weiteren Kontaktierung eines elektronischen Bauteiles und/oder einer Verbindungsleitung bedient.
Auch ist es vorteilhaft, wenn die Temperaturmessstelle und/oder die Verbindungsstelle und/oder das Wärmeleitelement mithilfe eines photochemischen Verfahrens auf der Trägereinrichtung aufgebracht sind bzw. in die Trägereinrichtung eingebracht sind. Auf diese Weise können vorgenannte Stellen schnell und einfach sowie kostengünstig erstellt werden.
Günstigerweise ist die Verbindungsstelle als Schweißschnittstelle ausgebildet, sodass ein wärmeleitendes Verbindungselement anschweißbar ist.
Ferner ist es günstig, wenn die Verbindungsstelle eine Durchführung und/oder ein Gewinde für eine Schraube zur Kontaktierung und Befestigung an einer kühlmediumführenden Komponente aufweist.
Vorzugsweise weist das Wärmeleitelement und/oder die Temperaturmessstelle und/oder die Verbindungsstelle Metall, insbesondere Kupfer oder Aluminium, als Material aufweist. Genannte Metalle dienen der sicheren Leitung von Wärme und/oder elektrischen Strömen/Spannungen.
Ein zweiter Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst eine kühlmediumführende Komponente einer Heiz- oder Kühlvorrichtung für ein Automobil.
Es wird darauf hingewiesen, dass die Merkmale der Temperaturerfassungsvomch- tung, wie sie unter dem ersten Aspekt erwähnt werden, einzeln oder miteinander kombinierbar bei der kühlmediumführenden Komponente Anwendung finden können.
Anders ausgedrückt, die oben unter dem ersten Aspekt der Erfindung genannten Merkmale betreffend die Temperaturerfassungsvorrichtung können auch hier unter dem zweiten Aspekt der Erfindung mit weiteren Merkmalen kombiniert werden.
Bevorzugterweise umfasst eine kühlmediumführende Komponente einer Heiz- oder Kühlvorrichtung für ein Automobil:
- einen Hohlkörper mit einem Außenwandelement, das den Hohlkörper begrenzt bzw. ähnlich einer Behälterwand umgibt, - wobei der Hohlkörper zur Durchströmung mit einem Kühlmedium ausgebildet ist,
- wobei das Außenwandelement eine Kontaktierungsstelle zur Verbindung mit einer Temperaturerfassungsvorrichtung zur Erfassung der Temperatur des Kühlmediums im Hohlkörper aufweist.
Das Kühlmedium kann dabei beispielsweise Wasser, ein Kühlmittel, Luft oder ein weiteres gasförmiges Medium, oder ein Kältemittel umfassen.
Dabei ist die Kontaktierungsstelle wärmeleitend ausgebildet, sodass Wärme von dem Hohlkörper hin zu einer Temperaturmessstelle transportierbar ist, wodurch die Temperatur des Kühlmediums von einem Temperatursensor erfassbar ist.
Ferner ist es bevorzugt, dass die Kontaktierungsstelle eine Durchführung und/oder ein Gewinde aufweist, mit welchem über ein Verbindungselement, insbesondere mit Gegengewinde, eine Verbindung zu einer Temperaturerfassungsvorrichtung zur Erfassung der Temperatur des Kühlmediums im Hohlkörper herstellbar ist.
Auch ist es möglich, dass die Kontaktierungsstelle ein wärmeleitendes Material aufweist, das verbindbar ist mit einem Verbindungselement zum Übertragen von Wärme von der Kontaktierungsstelle hin zu einer Verbindungsstelle einer Temperaturerfas- sungsvorrichtung zur Erfassung der Temperatur des Kühlmediums im Hohlkörper.
Vorzugsweise ist die Kontaktierungsstelle als Schweißschnittstelle ausgebildet, sodass ein wärmeleitendes Verbindungselement anschweißbar ist.
Ferner kann vorgesehen sein, dass die Kontaktierungsstelle Metall, insbesondere Kupfer oder Aluminium, als wärmeleitendes Material aufweist.
Günstigerweise weist das Außenwandelement Metall oder Kunststoff auf. Auf diese Weise ist die kühlmediumführende Komponente einfach herstellbar.
Bei der Verwendung von Kunststoff für die kühlmediumführende Komponente bzw. deren Außenwandelement ist bevorzugterweise zur Realisierung einer Kontaktierungsstelle ein metallischer Schnittstellen-Einsatz eingespritzt.
Ferner ist es günstig, dass das Außenwandelement außenseitig, wo kein Kühlmedium den Hohlkörper durchströmt, eine kontinuierlich ebene Oberfläche aufweist. Vorzugsweise weist das Außenwandelement innenseitig, wo Kühlmedium den Hohlkörper durchströmt, eine kontinuierlich ebene Oberfläche auf. Somit kann eine sichere Durchströmung ohne Totbereiche, in denen sich Wärme stauen kann, realisiert werden.
Bei Ausgestaltung einer ebenen Oberfläche kann der Hohlkörper auf einfache Weise gefertigt werden.
Auch ist es möglich, dass das Außenwandelement so ausgebildet ist, dass kein Totraum zur gesonderten Ausbildung der Kontaktierungsstelle gebildet wird. Somit kann gewährleistet werden, dass ein Kühlmedium bzw. ein Fluid keine Räume bildet, in denen eine Durchströmung verhindert wird oder ein Abfließen von Wärme behindert wird.
Des Weiteren kann vorgesehen sein, dass das Außenwandelement eine Formgebung aufweist, die Toträume in Form von Ausstülpungen vermeidet, die so ausgebildet sind, dass Kühlmedium eindringen kann, jedoch dieses an seiner Bewegung gehindert wird. Dadurch kann die dort gespeicherte Wärme die tatsächliche Temperatur im Kühlmedium bei einer Temperaturerfassung verfälschen.
Mit anderen Worten ausgedrückt ist es von Vorteil, wenn das Außenwandelement außenseitig, wo kein Kühlmedium den Hohlkörper durchströmt, und innenseitig keine erhabenen Stellen aufweist. Diese Maßnahme kann eine Verfälschung von Messdaten bezüglich der Temperatur bzw. der Wärme des Außenwandelements und somit des in dem Hohlkörper geförderten Kühlmediums verhindern.
Auch ist denkbar, dass der Hohlkörper einen Teil einer Heiz- oder Kühlvorrichtung bildet.
Ein dritter Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst ein System zur Erfassung der Temperatur einer kühlmediumführenden Komponente einer Heiz- oder Kühlvorrichtung für ein Automobil.
Es wird ausdrücklich darauf hingewiesen, dass die Merkmale der Temperaturerfassungsvorrichtung, wie sie unter dem ersten Aspekt erwähnt werden, und/oder die Merkmale der kühlmediumführenden Komponente, wie sie unter dem zweiten Aspekt erwähnt werden, einzeln oder miteinander kombinierbar bei dem System zur Erfassung der Temperatur einer kühlmediumführenden Komponente einer Heiz- oder Kühlvorrichtung Anwendung finden können.
Hierbei umfasst ein System zur Erfassung der Temperatur einer kühlmediumführenden Komponente einer Heiz- oder Kühlvorrichtung für ein Automobil:
- eine Temperaturerfassungsvorrichtung nach dem ersten Aspekt, und
- eine kühlmediumführende Komponente nach dem zweiten Aspekt,
- wobei die Verbindungsstelle der Temperaturerfassungsvorrichtung mit der Kontaktierungsstelle der kühlmediumführenden Komponente wärmeleitend verbunden ist.
Bevorzugterweise umfasst das System ein Verbindungselement, das die Temperaturerfassungsvorrichtung mit der kühlmediumführenden Komponente wärmeleitend verbindet.
Ferner ist bevorzugt, dass das Verbindungselement als wärmeleitende Schraube oder als wärmeleitender Bonddraht ausgebildet ist.
Vorzugsweise sind die Oberfläche der Trägereinrichtung der Temperaturerfassungsvorrichtung und die Oberfläche des Außenwandelements der kühlmediumführenden Komponente gleich orientiert, insbesondere parallel, ausgebildet.
Auch ist es denkbar, dass die Trägereinrichtung der Temperaturerfassungsvorrichtung so zur Oberfläche des Außenwandelements orientiert ist, dass der Temperatursensor der Temperaturerfassungsvorrichtung auf der vom Außenwandelement abgewandten Seite der Trägereinrichtung orientiert ist. Somit dient die Trägereinrichtung zusätzlich noch als Schutzschild, um einen Funkenschlag zwischen Temperatursensor und Außenwandelement zu verhindern bzw. um die Funkenstrecke zwischen Außenwandelement und Temperatursensor zu vergrößern.
Ein vierter Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst die Verwendung eines Bondverfahrens, insbesondere eines Drahtbondverfahrens, zur Verbindung einer kühlmediumführende Komponente nach dem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung mit einer Temperaturerfassungsvorrichtung nach dem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung. Es wird ausdrücklich darauf hingewiesen, dass die Merkmale der Temperaturerfassungsvorrichtung, wie sie unter dem ersten Aspekt erwähnt werden, und/oder der kühlmediumführenden Komponente, wie sie unter dem zweiten Aspekt erwähnt werden, und/oder des Systems, wie sie unter dem dritten Aspekt erwähnt werden, einzeln oder miteinander kombinierbar bei der Verwendung eines Bondverfahrens Anwendung finden können.
Nochmals gesondert erwähnt, ist es bevorzugt, dass ein Bondverfahren, insbesondere ein Drahtbondverfahren, zur Verbindung einer kühlmediumführende Komponente einer Heiz- oder Kühlvorrichtung für ein Automobil mit einer Temperaturerfassungsvorrichtung zur Erfassung der Temperatur einer kühlmediumführenden Komponente einer Heiz- oder Kühlvorrichtung für ein Automobil verwendet wird.
Vorteilhafterweise verschweißt eine Bondverbindung, bei der zum Beispiel ein metallisches Blechband aus Kupfer oder Alu als Verbindungselement verwendet wird, die Kontaktierungsstelle der kühlmediumführenden Komponente mit Laser oder Ultraschall.
Dabei wird vorzugsweise das metallische Band bzw. das Verbindungselement auf die Leiterplatte bzw. auf die Trägereinrichtung gezogen und dort mit einer für das Aufschweißen vorbereiteten Schnittstelle bzw. Verbindungsstelle verschweißt und abgeschnitten. Die Reihenfolge der Verschweißungen ist beliebig.
Da Bondmaschinen Schweißschnittstellen sehr genau anfahren können und dies auch noch optisch überprüfen können, können selbst große Bauteil- und Positionstoleranzen betreffend die Verbindungsstelle der Temperaturerfassungsvorrichtung und die Kontaktierungsstelle der kühlmediumführenden Komponente ausgeglichen werden.
Somit ist es also nicht notwendig, dass die Kontaktierungsstelle der kühlmediumführenden Komponente hochgenau ausgeführt ist und zudem erhaben ist (wie zum Beispiel im Stand der Technik).
Die Temperaturmessstelle auf der Trägereinrichtung kann durch die sogenannte SMD-Bestückung (oberflächenmontierte Bauelement-Bestückung) in einem hoch genauen Abstand neben dem Temperatursensor platziert werden.
Der resultierende notwendige Abstand aus Isolationsabstand und Positionsabstand ist im Ergebnis geringer als im Stand der Technik, wodurch Bauraum einsparbar ist. Stoffschlüssige Verbindungen an den Schnittstellen, Wärmeleitung durch die metallische Verbindung und optimierte Wärmeführung im Leiterplattenlayout bzw. in der Trägereinrichtung führen vorzugsweise zu kurzen Totzeiten.
Dabei ist unter Totzeit diejenige Zeitspanne zu verstehen, die zwischen der Signaländerung am Systemeingang und der Signalantwort am Systemausgang einer Regelstrecke vergeht. Hierbei ruft jede Änderung des Eingangssignals eine um die Totzeit verzögerte Änderung des Ausgangssignals hervor.
Bevorzugterweise bilden die Temperaturerfassungsvomchtung und/oder die kühlmediumführende Komponente einen elektrischen Wasserheizer bzw. ein Heizgerät.
Anders ausgedrückt, bildet vorzugsweise das System zur Erfassung der Temperatur einer kühlmediumführenden Komponente einer Heiz- oder Kühlvorrichtung für ein Automobil einen elektrischen Wasserheizer bzw. ein Heizgerät.
Nachstehend wird die Erfindung anhand zweier Ausführungsbeispiele in Verbindung mit zugehörigen Zeichnungen näher erläutert. Hierbei zeigen schematisch:
Fig. 1 eine schematische Seitenansicht auf ein System zur Erfassung der Temperatur einer kühlmediumführenden Komponente einer Heiz- oder Kühlvorrichtung aus dem Stand der Technik;
Fig. 2 eine schematische Seitenansicht auf ein erfindungsgemäßes System zur Erfassung der Temperatur einer kühlmediumführenden Komponente einer Heiz- oder Kühlvorrichtung nach einem ersten Ausführungsbeispiel; und
Fig. 3 eine schematische Seitenansicht auf ein erfindungsgemäßes System nach einem zweiten Ausführungsbeispiel.
In der nachfolgenden Beschreibung werden gleiche Bezugszeichen für gleiche Gegenstände verwendet. Figur 1 zeigt eine schematische Seitenansicht auf ein System 20 zur Erfassung der Temperatur einer kühlmediumführenden Komponente 10 einer Heiz- oder Kühlvorrichtung aus dem Stand der Technik. Dieses System wurde bereits eingangs der Beschreibung diskutiert, sodass von weiteren Ausführungen an dieser Stelle abgesehen wird.
Figur 2 zeigt eine schematische Seitenansicht auf ein erfindungsgemäßes System 20 zur Erfassung der Temperatur einer kühlmediumführenden Komponente 10 einer Heiz- oder Kühlvorrichtung nach einem ersten Ausführungsbeispiel.
Insbesondere kann es sich bei der Heiz- oder Kühlvorrichtung um eine Wasserheizoder -kühlvorrichtung oder eine Luftheiz- oder -kühlvorrichtung für ein Automobil handeln.
Genauer dargestellt zeigt Figur 1 ein System 20 mit einer Temperaturerfassungsvorrichtung 1 zur Erfassung der Temperatur einer kühlmediumführenden Komponente 10 einer Heiz- oder Kühlvorrichtung für ein Automobil und mit einer kühlmediumführende Komponente 10 einer Heiz- oder Kühlvorrichtung für ein Automobil.
Dabei hat die Temperaturerfassungsvorrichtung 1 eine Trägereinrichtung 2 für elektronische Bauteile, eine Temperaturmessstelle 3 für einen Temperatursensor 4 und eine Verbindungsstelle 5 für ein Verbindungselement 21 zur Verbindung mit der kühlmediumführenden Komponente 10.
Sowohl die Temperaturmessstelle 3 als auch die Verbindungsstelle 5 sind auf der Oberfläche der Trägereinrichtung 2 angeordnet, die als Leiterplatte ausgebildet ist.
Ferner zeigt Figur 2, dass die Temperaturerfassungsvorrichtung 1 ein Wärmeleitelement 6 umfasst, das die Temperaturmessstelle 3 und die Verbindungsstelle 5 wärmeleitend miteinander verbindet, sodass die Wärme von der Verbindungsstelle 5 hin zur Temperaturmessstelle 3 transportierbar ist.
Dabei ist das Wärmeleitelement 6 innerhalb der Trägereinrichtung 2 angeordnet, sodass die Trägereinrichtung 2 das Wärmeleitelement 6 umschließt, um dieses zwischen der Verbindungsstelle 5 und der Temperaturmessstelle 3 elektrisch zu isolieren.
Im Idealfall sind die Temperaturmessstelle 3 und die Verbindungsstelle 5 so voneinander auf der Trägereinrichtung 2 beabstandet, dass bei Hochvoltbetrieb der Temperaturmessstelle 3 die Verbindungsstelle 5 von der Temperaturmessstelle 3 elektrisch isoliert ist. Dadurch kann die sog. Funkenstrecke maximiert werden, um einen Kurzschluss zu verhindern.
Sowohl die Temperaturmessstelle 3 als auch die Verbindungsstelle 5 sind als Kontaktpad ausgebildet, wobei die Temperaturmessstelle 3, die Verbindungsstelle 5 und das Wärmeleitelement 6 mithilfe eines photochemischen Verfahrens auf der Trägereinrichtung 2 aufgebracht sind bzw. in die Trägereinrichtung 2 eingebracht sind.
Des Weiteren weisen das Wärmeleitelement 6, die Temperaturmessstelle 3 und die Verbindungsstelle 5 Metall, insbesondere Kupfer oder Aluminium, als Material auf.
Ferner zeigt Figur 2, dass die Temperaturerfassungsvomchtung 1 einen Temperatursensor 4 hat, der an der Temperaturmessstelle 3 angeordnet ist, sodass die Temperatur der Temperaturmessstelle 3 erfassbar ist.
Der Temperatursensor 4 ist ausgebildet, die Temperatur der Temperaturmessstelle 3 zu erfassen, wodurch ebenfalls die Temperatur der Verbindungsstelle 5 erfassbar ist, da diese wärmeleitend über das Wärmeleitelement 6 mit der Temperaturmessstelle 3 verbunden ist.
Des Weiteren zeigt Figur 2, dass die Verbindungsstelle 5 als Schweißschnittstelle ausgebildet ist, sodass ein wärmeleitendes Verbindungselement 21 anschweißbar ist.
Ferner ist in Figur 2 dargestellt, dass die kühlmediumführende Komponente 10 einen Hohlkörper 11 mit einem Außenwandelement 12 hat, das den Hohlkörper 11 begrenzt bzw. ähnlich einer Behälterwand umgibt, wobei der Hohlkörper 11 zur Durchströmung mit einem Kühlmedium, im Falle dieses Ausführungsbeispiels mit einem Kühlmittel, ausgebildet ist.
Bei weiteren Ausführungsbeispielen kann das Kühlmedium alternativ oder zusätzlich beispielsweise Wasser, ein Kühlmittel, Luft oder ein weiteres gasförmiges Medium, oder ein Kältemittel umfassen. Ferner kann das Kühlmedium Mischungen verschiedener Stoffe umfassen, beispielsweise eine Mischung von Wasser und Kühlmittel.
Das Außenwandelement 12 weist dabei eine Kontaktierungsstelle 13 zur Verbindung mit der Temperaturerfassungsvomchtung 1 zur Erfassung der Temperatur des Kühlmittels im Hohlkörper 10 auf. Die Kontaktierungsstelle 13 ist wärmeleitend ausgebildet, sodass Wärme von dem Hohlkörper 11 hin zur Temperaturmessstelle 3 transportiert werden kann, wodurch die Temperatur des Kühlmittels erfassbar ist.
Ferner hat die Kontaktierungsstelle 13 ein wärmeleitendes Material, das verbindbar ist mit dem Verbindungselement 21 zum Übertragen von Wärme von der Kontaktierungsstelle 13 hin zur Verbindungsstelle 5 der Temperaturerfassungsvorrichtung 1.
Dabei ist die Kontaktierungsstelle 13 als Schweißschnittstelle ausgebildet, sodass das wärmeleitende Verbindungselement 21 anschweißbar ist.
Im vorliegenden Fall weist die Kontaktierungsstelle 13 Metall, insbesondere Kupfer oder Aluminium, als wärmeleitendes Material auf, wobei das Außenwandelement 12 Metall als Material hat.
Zudem zeigt Figur 2, dass das Außenwandelement 12 außenseitig, wo kein Kühlmittel den Hohlkörper 11 durch- oder überströmt, eine kontinuierlich ebene Oberfläche aufweist.
Innenseitig hat das Außenwandelement 12, wo Kühlmittel den Hohlkörper 11 durchströmt, ebenfalls eine kontinuierlich ebene Oberfläche.
Somit ist das Außenwandelement 12 also so ausgebildet, dass kein Totraum zur gesonderten Ausbildung der Kontaktierungsstelle 13 gebildet werden muss, wie zum Beispiel im Stand der Technik nach Figur 1 .
Durch die Vermeidung von Toträumen in Form von Ausstülpungen kann Kühlmittel ungestört den Hohlkörper 11 durchströmen, wodurch die im Kühlmittel gespeicherte Wärme im Vergleich zum Stand der Technik besser und verlässlicher erfassbar ist.
Zusammengefasst kann festgehalten werden, dass das Außenwandelement 12 außenseitig, wo kein Kühlmittel den Hohlkörper 11 durchströmt, und innenseitig keine erhabenen Stellen hat.
Ebenfalls sei erwähnt, dass der in Figur 2 dargestellte Hohlkörper 11 einen Teil einer Heiz- oder Kühlvorrichtung bildet.
Wie bereits mehrfach angedeutet, hat also das System 20 ein Verbindungselement 21 , das die Temperaturerfassungsvorrichtung 1 mit der kühlmediumführenden Komponente 10 wärmeleitend verbindet. Anders ausgedrückt, ist die Verbindungsstelle 5 der Temperaturerfassungsvorrichtung 1 mit der Kontaktierungsstelle 13 der kühlmediumführenden Komponente 10 wärmeleitend verbunden.
Dabei ist das Verbindungselement 21 als wärmeleitender Bonddraht ausgebildet.
Ferner sind die Oberfläche der Trägereinrichtung 2 der Temperaturerfassungsvomchtung 1 und die Oberfläche des Außenwandelements 12 der kühlmediumführenden Komponente 10 gleich orientiert, insbesondere parallel, ausgebildet.
Wie ebenfalls bereits erwähnt, ist die Trägereinrichtung 2 der Temperaturerfassungsvomchtung 1 so zur Oberfläche des Außenwandelements 12 orientiert, dass der Temperatursensor 4 der Temperaturerfassungsvorrichtung 1 auf der vom Außenwandelement 12 abgewandten Seite der Trägereinrichtung 2 orientiert ist.
Figur 3 zeigt eine schematische Seitenansicht auf ein erfindungsgemäßes System 20 nach einem zweiten Ausführungsbeispiel.
Betreffend die weiteren Ausführungen wird zur Vermeidung unnötiger Wiederholungen auf das erste Ausführungsbeispiel nach Figur 2 verwiesen, die hier analog anwendbar sind.
Daher wird nachstehend lediglich auf die Unterschiede zwischen dem ersten und zweiten Ausführungsbeispiel eingegangen.
Zunächst ist bei Vergleich der Figuren 2 und 3 festzuhalten, dass in Figur 2 das Außenwandelement 12 Metall als Material hat.
Hingegen ist in Figur 3 des Außenwandelement 12 aus Kunststoff. Aufgrund dieser Ausgestaltung ist die Kontaktierungsstelle 13 aus Metall, insbesondere aus Kupfer o- der aus Aluminium, als wärmeleitendes Material auf dem Hohlkörper 11 bzw. auf dem Außenwandelements 12 aufgebracht, um bei einem Bondverfahren bzw. bei dem Schweißverfahren nicht die Wandstärke des Außenwandelements 12 zu reduzieren und somit eine mögliche Leckage zu befördern.
Wie Figur 3 zeigt, ist bei der Verwendung von Kunststoff für die kühlmediumführende Komponente 10 bzw. deren Außenwandelement 12 zur Realisierung der Kontaktierungsstelle 13 ein metallischer Schnittstellen-Einsatz eingespritzt.
Somit kann also festgehalten werden, dass für beide vorgenannten Ausführungsbeispielen ein Bondverfahren, insbesondere ein Drahtbondverfahren, zur Verbindung der kühlmediumführende Komponente 10 einer Heiz- oder Kühlvorrichtung für ein Automobil mit der Temperaturerfassungsvomchtung 1 zur Erfassung der Temperatur einer kühlmediumführenden Komponente 10 einer Heiz- oder Kühlvorrichtung für ein Automobil zum Einsatz kommt bzw. verwendet wird.
Bezuqszeichenliste
Temperaturerfassungsvorrichtung
Trägereinrichtung
Temperaturmessstelle
Temperatursensor
Verbindungsstelle
Wärmeleitelement
Kühlmediumführende Komponente
Hohlkörper
Außenwandelement
Kontaktierungsstelle
System
Verbindungselement

Claims

Patentansprüche
1 . Temperaturerfassungsvorrichtung (1 ) zur Erfassung der Temperatur einer kühlmediumführenden Komponente (10) einer Heiz- oder Kühlvorrichtung für ein Automobil aufweisend:
- eine Trägereinrichtung (2) für elektronische Bauteile,
- eine Temperaturmessstelle (3) für einen Temperatursensor (4),
- eine Verbindungsstelle (5) für ein Verbindungselement (21 ) zur Verbindung mit der kühlmediumführenden Komponente (10),
- wobei sowohl die Temperaturmessstelle (3) als auch die Verbindungsstelle (5) auf der Oberfläche der Trägereinrichtung (2) angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, dass
- die Temperaturerfassungsvorrichtung (1 ) ein Wärmeleitelement (6) umfasst, das die Temperaturmessstelle (3) und die Verbindungsstelle (5) wärmeleitend miteinander verbindet, sodass die Wärme von der Verbindungsstelle (5) hin zur Temperaturmessstelle (3) transportierbar ist,
- wobei das Wärmeleitelement (6) innerhalb der Trägereinrichtung (2) angeordnet ist, sodass die Trägereinrichtung (2) das Wärmeleitelement (6) umschließt, um dieses zwischen der Verbindungsstelle (5) und der Temperaturmessstelle (3) elektrisch zu isolieren.
2. Temperaturerfassungsvorrichtung nach Anspruch 1 ,
- wobei die Temperaturmessstelle (3) und die Verbindungsstelle (5) so voneinander auf der Trägereinrichtung (2) beabstandet sind, dass bei Hochvoltbetrieb der Temperaturmessstelle (3) die Verbindungsstelle (5) von der Temperaturmessstelle (3) elektrisch isoliert ist,
- wobei vorzugsweise Temperaturerfassungsvorrichtung (1 ) einen Temperatursensor (4) umfasst, der an der Temperaturmessstelle (3) angeordnet ist, sodass die Temperatur der Temperaturmessstelle (3) erfassbar ist, - wobei vorzugsweise der Temperatursensor (4) ausgebildet ist, die Temperatur der Temperaturmessstelle (3) zu erfassen, wodurch die Temperatur der Verbindungsstelle (5) erfassbar ist, da diese wärmeleitend über das Wärmeleitelement (6) mit der Temperaturmessstelle (3) verbunden ist. Temperaturerfassungsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2,
- wobei die Trägereinrichtung (2) als Leiterplatte ausgebildet ist,
- wobei vorzugsweise die Temperaturmessstelle (3) und/oder die Verbindungsstelle (5) als Kontaktpad ausgebildet sind,
- wobei vorzugsweise die Temperaturmessstelle (3) und/oder die Verbindungsstelle (5) und/oder das Wärmeleitelement (6) mithilfe eines photochemischen Verfahrens auf der Trägereinrichtung (2) aufgebracht sind. Temperaturerfassungsvorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche,
- wobei die Verbindungsstelle (5) als Schweißschnittstelle ausgebildet ist, sodass ein wärmeleitendes Verbindungselement (21 ) anschweißbar ist,
- wobei vorzugsweise die Verbindungsstelle (5) eine Durchführung und/oder ein Gewinde für eine Schraube zur Kontaktierung und Befestigung an der kühlmediumführenden Komponente (10) aufweist. Kühlmediumführende Komponente (10) einer Heiz- oder Kühlvorrichtung für ein Automobil aufweisend:
- einen Hohlkörper (11 ) mit einem Außenwandelement (12), das den Hohlkörper (11 ) begrenzt,
- wobei der Hohlkörper (11 ) zur Durchströmung mit einem Kühlmedium ausgebildet ist,
- wobei das Außenwandelement (12) eine Kontaktierungsstelle (13) zur Verbindung mit einer Temperaturerfassungsvorrichtung (1 ) zur Erfassung der Temperatur des Kühlmediums im Hohlkörper (10) aufweist,
- wobei die Kontaktierungsstelle (13) wärmeleitend ausgebildet ist, sodass Wärme von dem Hohlkörper (11 ) hin zu einer Temperaturmessstelle (3) transportierbar ist, wodurch die Temperatur des Kühlmediums erfassbar ist. - 19 - Kühlmediumführende Komponente nach Anspruch 5,
- wobei die Kontaktierungsstelle (13) eine Durchführung und/oder ein Gewinde aufweist, mit welchem über ein Verbindungselement (21 ), insbesondere mit Gegengewinde, eine Verbindung zu einer Temperaturerfassungsvorrichtung (1 ) zur Erfassung der Temperatur des Kühlmediums im Hohlkörper (11 ) herstellbar ist,
- wobei vorzugsweise die Kontaktierungsstelle (13) ein wärmeleitendes Material aufweist, das verbindbar ist mit einem Verbindungselement (21 ) zum Übertragen von Wärme von der Kontaktierungsstelle (13) hin zu einer Verbindungsstelle (5) einer Temperaturerfassungsvorrichtung (1 ) zur Erfassung der Temperatur des Kühlmediums im Hohlkörper (11 ),
- wobei vorzugsweise die Kontaktierungsstelle (13) als Schweißschnittstelle ausgebildet ist, sodass ein wärmeleitendes Verbindungselement (21 ) anschweißbar ist. Kühlmediumführende Komponente nach Anspruch 5 oder 6,
- wobei das Außenwandelement (12) Metall oder Kunststoff aufweist,
- wobei vorzugsweise das Außenwandelement (12) außenseitig, wo kein Kühlmedium den Hohlkörper (11 ) durchströmt, eine kontinuierlich ebene Oberfläche aufweist,
- wobei vorzugsweise das Außenwandelement (12) innenseitig, wo Kühlmedium den Hohlkörper (11 ) durchströmt, eine kontinuierlich ebene Oberfläche aufweist. System (20) zur Erfassung der Temperatur einer kühlmediumführenden Komponente (10) einer Heiz- oder Kühlvorrichtung für ein Automobil aufweisend:
- eine Temperaturerfassungsvorrichtung (1 ) zur Erfassung der Temperatur einer kühlmediumführenden Komponente (10) einer Heiz- oder Kühlvorrichtung für ein Automobil nach einem der Ansprüche 1 bis 4, und
- eine kühlmediumführende Komponente (10) einer Heiz- oder Kühlvorrichtung für ein Automobil nach einem der Ansprüche 5 bis 7, - 20 -
- wobei die Verbindungsstelle (5) der Temperaturerfassungsvorrichtung (1 ) mit der Kontaktierungsstelle (13) der kühlmediumführenden Komponente (10) wärmeleitend verbunden ist.
9. System nach Anspruch 8,
- wobei das System (20) ein Verbindungselement (21 ) umfasst, das die Temperaturerfassungsvorrichtung (1 ) mit der kühlmediumführenden Komponente (10) wärmeleitend verbindet,
- wobei vorzugsweise das Verbindungselement (21 ) als wärmeleitende Schraube oder als wärmeleitender Bonddraht ausgebildet ist,
- wobei vorzugsweise die Oberfläche der Trägereinrichtung (2) der Temperaturerfassungsvorrichtung (1 ) und die Oberfläche des Außenwandelements (12) der kühlmediumführenden Komponente (10) gleich orientiert, insbesondere parallel, ausgebildet sind,
- wobei vorzugsweise die Trägereinrichtung (2) der Temperaturerfassungsvorrichtung (1 ) so zur Oberfläche des Außenwandelements (12) orientiert ist, dass der Temperatursensor (4) der Temperaturerfassungsvorrichtung (1 ) auf der vom Außenwandelement (12) abgewandten Seite der Trägereinrichtung (2) orientiert ist.
10. Verwendung eines Bondverfahrens, insbesondere eines Drahtbondverfahrens, zur Verbindung einer kühlmediumführenden Komponente (10) einer Heiz- oder Kühlvorrichtung für ein Automobil mit einer Temperaturerfassungsvorrichtung (1 ) zur Erfassung der Temperatur einer kühlmediumführenden Komponente (10) einer Heiz- oder Kühlvorrichtung für ein Automobil.
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