用于机动车辆的电加热装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及用于机动车辆的，作为辅助加热的电加热装置，其中，阻尼寄存器和控制单元整体形成一个结构单元。为了控制阻尼寄存器的加热元件，功率晶体管直接安装在印刷电路板上。为了有效去除功率晶体管的耗散热，功率晶体管通过印刷电路板上的开孔直接与其下面的冷却元件相接触。为了简化生产，冷却元件由两部分组成：具有较小热质量的导热盘，可插入到印刷电路板的开孔内，以及与导热件相连接的冷却体。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及用于加热空气的电加热装置，其特别适合作为机动车辆中的辅助电加热装置。
技术介绍
在机动车辆中，特别是具有消耗尽可能小的优化电动机的机动车辆，需要使用电加热装置来加热其内部和/或机动车辆。在机动车辆启动后，如果内燃机不能提供足够热能，就特别需要辅助电加热。消耗尽可能少的优化内燃机甚至也需要运用辅助电加热装置。然而，该种加热装置不局限于机动车辆的领域，其也可以应用于许多其它方面，例如家用装置(室内空调)，工业工厂等领域。从EP-A2-0 902 311中的用于机动车辆的电加热装置可知。所描述的加热装置包括多个一起连接在加热块上的加热元件。加热块和用于控制加热元件的控制单元一起被夹持在共用框架上。因而，夹持在框架上的控制单元与加热块形成结构单元。控制单元包括具有电子开关的功率电子系统，每个功率电子系统都设置有冷却体。这样排布控制单元，可使得要加热的气流部分能吹到控制单元上，特别是能吹到用于冷却电子开关的冷却元件上。控制供给到加热元件的电能的电子开关，特别是功率晶体管形式的电子开关，被直接安装在印刷电路板的一个侧面。为了去除功率晶体管产生的耗散热，冷却元件或冷却板设置在印刷电路板的相对侧面。为了改进晶体管和冷却元件之间通过印刷电路板的热传递，印刷电路板设置在晶体管和冷却元件之间的区域，并具有多个置入通孔(feed-throughs)。这种所熟知的方法的缺点在于，这些置入通孔的导热性不足以消除耗散热。尽管这些置入通孔设置在晶体管下方约1cm2的区域，但是通过它们仍然不能将超过/多于6瓦特的热量传递到冷却元件。从EP-A-11 57 867的电加热装置中可知，在该装置中，缓冲寄存器和电控制单元可整体形成一个结构单元。控制单元的功率晶体管直接排布在印刷电路板上，而在功率晶体管的底面，通过印刷电路板上的孔与冷却元件接触。直接与功率晶体管接触的该冷却元件，能以简单的方式和足够的量去除晶体管的耗散热。然而该种加热装置存在的缺点是需要有夹子将冷却元件紧固到晶体管上。车辆震动对冷却元件的紧固件会产生负面影响，从而导致热导率的下降。另外，夹子不能补偿晶体管接触表面和从印刷电路板突出的销元件表面的不均衡。从这点上来说，削弱了传热性能，且不能被计量，此外，接触表面不能去除从功率晶体管以致整个晶体管表面的耗散热。可选择地，晶体管和冷却元件可以在接触表面焊接在一起。通过这种紧固，可以不用夹子，同时，可以确定晶体管接触表面以及从印刷电路板中突出的冷却元件销表面的可靠的高热传导读取。该种紧固的缺点在于生产成本。与冷却体相比，功率晶体管由于其非常小的热质量，在该种生产过程中，容易遭受特别高的热应力。为了将整个冷却体也加热到相应的温度，与普通的焊接温度相比，在焊接过程中，冷却体较大的热质量需要保持控制电路较长的时间段。在焊接过程中，具有功率晶体管和冷却体的控制电路需承受的温度大约是230℃。由于功率晶体管的热质量非常小，其非常容易吸收周围温度。冷却体被加热到相应温度值的时间段通常会超过功率晶体管承受该温度所允许的最长时间。
技术实现思路
于是本专利技术提供了一种足以去除耗散热的加热装置，而且该装置可以通过简单的方式被制造。这即是专利权利要求1的特征所能达到的。根据本专利技术，冷却元件由两部分组成，更确切地讲一个是导热件，一个是与导热件连接的冷却体。由于冷却元件的两部分结构，两部分的参数可以单独调整。特别是两部分尺寸、热质量、形状、和材料都可分别选择，这样，可以恰当选择参数，显著降低生产成本。由于分成两部分，在生产过程期间，冷却元件的两部分可以在不同点连接到控制电路。利用这种方式，与单件示例相比，通过冷却元件一起被去除的热量基本不变。根据本专利技术，冷却元件的热质量可以分成热质量非常小的部件、导热件、以及热质量较大的部件、冷却体。在生产过程中，热质量较小的部件连接到各晶体管。这样可以避免如传统所需的，特别依靠热阻晶体管。具有较大热质量的第二个部件随后没有任何危险地连接到第一部件。这样，加热装置能够通过非常简单的方式和低廉的成本而被制造。根据本专利技术的优选实施例，冷却元件的两部分是互相粘接在一起的。以这种方式，可以通过简单方式获得特别有效和特别高的导热连接。用于将两部件彼此粘接的粘接剂除了应该具备机械紧固和较高的导热连接性之外，还应该使冷却元件的两部分，即，导热件和冷却体电绝缘。这这种方式下，可以同时获得冷却体和导热件的电绝缘，这样，通常在晶体管下面所加的电极不与从外部可接近的加热装置的部件接触。本专利技术的另一个优点在于冷却元件的两部件可以选用不同的材料。因此，例如，对于冷却体可选用比导热件便宜的材料，因为只要可以通过导热件将耗散热传导至冷却体，就可以消除足够量的耗散热。在这种方式下，冷却元件可以一起以非常低廉的成本制造，而不会减少可被消除的热量。在优选实施例中，导热件由铜制成。铜具有优异的导热性能，但相对较贵，因此只能用于对导热，也即，用于将热量从晶体管通过板子传导至冷却体时特别关键的点。这些由铜制成的导热件可以特别低廉的方式制造，例如冲压件或烧结件。根据另一优选实施例，冷却体由铝制成。由于冷却体的热质量较大，因而选用较低廉的材料对于整个制造成本的降低具有特别显著的效果。另外，冷却体自身也能以低廉的方式例如冲压件和弯曲件制成。因而本专利技术的特殊优点在于冷却元件的两部分形式允许各部件以非常简单的方式制成，因而，与单件示例相比，制造成本可以显著降低。根据优选实施例，印刷电路板上设置的开孔和导热件基本上是圆柱形的。该形状使得生产成本的降低成为可能。根据优选实例，冷却元件具有与印刷电路板相接触的平部件。该平部件设置有开孔，通过该开孔，导热件的一端突出。热导元件的一端通过冷却体的平部件突出，通过至少一个侧部凸台，冷却体可被机械紧固。这样放置，就可免除将冷却体粘贴到导热件上了。优选地，用于紧固冷却体的侧部凸台为球状，围绕导热件的末端装配。通过该球状件，冷却元件能以非常简单的方式形成良好的机械紧固。在本专利技术的优选实施例中，要加热的空气没有吹到整个控制单元，用于冷却功率电子系统的空气流量可以通过开孔窗控制。优选，开孔窗的设置使得外界空气只能吹到冷却体的冷却肋上。通过这种方式，用于冷却电能系统的空气量是可调节的，这样在加热的空气流中不会有发生温带变化的区域，也即，冷却空气流和被散热器元件加热了的空气流具有与初始温度近似相同的温度。在这种情况下，整个加热装置的效率没有因为空气转向冷却电控系统而降低。根据本专利技术的一个优选实施例，在相对两侧的开孔窗之间的区域内，设置有影响气流的装置。这这种方式下，气流非常直接，因而可以直接吹到功率电子系统的冷却元件上，以便最大限度的加热冷却气流。采用U形冷却元件的一个特殊优势在于在U形冷却元件的两个管脚中可以突出设置另外的导热件。如果冷空气也能直接吹到控制单元的部件上，那么可以更好地去除耗散热。为此，优选只在控制单元的板子一侧设置有部件。以这种方式，可以用最简单方式使气流吹到部件上。另外，这样放置部件，在技术生产方面也特别具有优势。根据本专利技术的优选实施例，板子可以垂直设置于加热块的框架的平面。由于该种设置方式，一方面使得用简单方式使气流吹到部件上成为可能，另一方面，可以获得电加热装置较小的结构深度。冷却体的表面从外部可接近，为了本文档来自技高网...

【技术保护点】
电加热装置，特别是作为机动车辆辅助加热的装置，具有多个加热元件（２），包括：加热块，以及用于控制所述加热元件（２）的控制单元，因此所述控制单元与所述加热块形成一个结构单元，并且其功率晶体管（１９）被设置在印刷电路板（１０）上，以及所述这些功率晶体管都分配有冷却元件，每一个所述冷却元件通过所述印刷电路板（１０）上的开孔（２３）与各所述功率晶体管连接；其特征在于：所述冷却元件包括冷却体（２５），以及可插入所述印刷电路板（１０）上的所述开孔（２３）的导热件（２４）。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：京特乌尔，米夏埃尔尼德雷尔，马克伯恩哈特，弗朗茨博伦德，
申请(专利权)人：凯特姆两合公司，
类型：发明
国别省市：DE[德国]