本发明专利技术提供一种车辆电加热装置(1)，具有：至少一个基本上板状构造的、陶瓷的PTC加热元件(2)，所述PTC加热元件具有一个第一主表面(2a)和一个与第一主表面对置的第二主表面(2b)；一个金属的第一接触层(4)，所述第一接触层基本上整面地电接触第一主表面(2a)；一个金属的第二接触层(3)，所述第二接触层基本上整面地电接触第二主表面(2b)；一个电绝缘的、陶瓷的第一绝缘结构(5)，所述第一绝缘结构覆盖第一接触层(4)的一个背向第一主表面(2a)的面；和一个电绝缘的、陶瓷的第二绝缘结构(6)，所述第二绝缘结构覆盖第二接触层(3)的一个背向第二主表面(2b)的面。PTC加热元件(2)、第一接触层(4)、第二接触层(3)、第一绝缘结构(5)与第二绝缘结构(6)材料锁合地相互连接。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种具有至少一个陶瓷的PTC加热元件的车辆电加热装置和一种用于制造这类车辆电加热装置的方法。
技术介绍
在车辆、尤其是道路车辆中，通常提供一种车辆加热装置，借助该加热装置能够实现对乘客室及必要时对其它区域的加热。在常规的道路车辆中，为此目的通常使用内燃机的余热，余热中有一部分通过发动机冷却液和液体-空气-热交换器传导给空气，所述空气被输入到内部空间中用于调节该内部空间。尤其是基于总是优化油耗的燃料驱动的驱动发动机的发展，在这些发动机中余热在许多运行状态下不再足够用于充分地加热内部空间，因此，附加地提供加热功率的辅助加热器被越来越广泛地构建。此外，纯电力驱动的电动车辆和所谓的混合动力车辆发展迅猛，混合动力车辆不仅具有一个电驱动马达而且还具有一内燃机。在这些车辆中，驱动部件至少在很多运行状态中不能提供足够的热量用于加热车辆内部空间。可以使用燃料运行的加热器或电加热装置作为加热车辆内部空间的加热装置，所述燃料运行的加热器常常借助与车辆内燃机相同的燃料运行，而电加热装置则在接收电能的情况下提供热能。在此，尤其是使用电阻加热器作为电加热装置，所述电阻加热器将电能转换成欧姆热。在此，特别常用的是所谓的PTC加热元件，所述元件具有电阻-温度-特性，所述特性在一个工作点区域内在温 度升高时显示电阻抗的急剧升高。在此，这些常用的陶瓷PTC加热元件具有最大程度的自调节性能，该性能基于电阻-温度-特性阻止超过预给定的极限温度的过强的加热。在此，电阻加热元件常规地被这样设置，使得一个引导电压的部件与输入到车辆内部空间的空气形成直接接触。尤其是在电动-或混合动力车辆中，通常并行存在着具有几百伏范围内的供电电压的高压车载电网和一个具有典型地例如12伏供电电压的低压车载电网。在这种类型的车辆中，常常期望在大于2kW直到超过6kW的范围内的辅助加热功率。在此，借助通过由低压车载电网供电的电加热元件来提供期望的加热功率常常由于高的所需电流和昂贵的变压器而受到限制。借助高压车载电网运行传统的电加热元件在所要求的乘客安全性方面是有危险的，使得需要附加的电绝缘装置。借助附加的绝缘层的绝缘经常导致用于热耦合输出的传热系数明显变差，因为形成了更多的传热热阻。此外出现了问题，即，由于例如PTC加热元件的热膨胀过程在运行中可使PTC加热元件的电接触变差。
技术实现思路
本专利技术的任务是，提供一种车辆电加热装置和一种制造所述车辆电加热装置的方法，其中，能够在乘客高度安全的情况下实现PTC加热元件借助高压车载电网的运行和同时实现PTC加热元件稳固的接触和PTC加热元件的良好的热耦合输出。该任务通过按照权利要求1的车辆电加热装置解决。有利的扩展方案在从属权利要求中说明。车辆电加热装置具有:至少一个基本上构造成板状的、陶瓷的PTC加热元件，所述PTC加热元件具有一个第一主表面和一个与第一主表面对置的第二主表面；一个金属的第一接触层，所述第一接触层基本上整面地电接触第一主表面；一个金属的第二接触层，所述第二接触层基本上整面地电接触第二主表面；一个电绝缘的、陶瓷的第一绝缘结构，所述第一绝缘结构覆盖第一接触层的一个背向第一主表面的面；和一个电绝缘的、陶瓷的第二绝缘结构，所述第二绝缘结构覆盖第二接触层的一个背向第二主表面的面。PTC加热元件、第一接触层、第二接触层、第一绝缘结构和第二绝缘结构材料锁合地彼此连接。陶瓷的PTC加热元件被理解为一种陶瓷加热元件，该元件在一个工作点附近的温度范围内具有电阻-温度-特性，在所述特性中随着升高的温度显现电阻的急剧增加。尤其是这种例如基于钛酸钡(BaTiO3)的陶瓷PTC加热元件是已知的。在施加恒定的供电电压时，这类陶瓷PTC加热元件具有最大程度的自调节性能，因为随着加热的增强电阻抗也随之升高，及因此电功率消耗和由此加热功率也降低。当PTC加热元件排出大量热量时，电阻抗保持相对的低并提供大量加热功率。但是，当只有很少的或没有加热功率被排出时，PTC加热元件的温度升高并且电阻抗随着温度的升高而增加，造成的结果是电功率消耗越来越少。在相应的设计中，可以这种方式可靠地阻止超过预给定的极限温度的过热。“基本上板状的”在这里被理解为，PTC加热元件具有两个对置的主表面，它们明显大于PTC加热元件的其它表面。尤其是，PTC加热元件可这样构成，S卩，两个主表面彼此平行地延伸。主表面在此例如可基本上平地或者但是也可以是弯曲、波纹形、弧形等地构造。“基本上整面地接触”在这里被理解为，与相应的主表面的至少60%、优选地与主表面的至少80%、更优选地与主表面的100%接触。陶瓷PTC加热元件的第一主表面和第二主表面不仅用于它们的电接触而且用于从PTC加热元件中热耦合输出及用于机械连接。电接触由第一接触层和第二接触层提供。基于第一和第二绝缘结构，当待 加热的介质直接接触第一和第二绝缘结构时，用作热耦合输出面的主表面相对于待加热的介质电绝缘。电加热装置的其它区域、尤其是侧面同样可相对于待加热的介质电绝缘地构造。基于通过第一和第二绝缘结构形成的电绝缘，即使在PTC加热元件例如以来自高压车载电网的、高的供电电压运行时，也提供了高度的车辆乘客安全性。因为PTC加热元件、第一接触层、第二接触层、第一绝缘结构与第二绝缘结构材料锁合地相互连接，因此传热热阻在热耦合输出方向上、即垂直于第一和第二主表面地减小至最小。此外，在这种构型中，通过第一接触层和第二接触层也确保了 PTC加热元件的持久可靠的接触。在此，第一和第二绝缘结构优选具有尽可能高的导热能力。此外，由于材料锁合的连接，可靠地抑制了 PTC加热元件因交替性的热长度变化而引起的移动运动。与PTC加热元件的借助例如电绝缘的、良好导热的薄膜的电绝缘相比，以此方式也可靠地阻止了电绝缘的机械磨损。此外，提供了一种具有小的电接触电阻的、持久的电接触并且为此不需要机械的接触压紧力。此外，车辆加热装置作为一个紧凑的并且成本有利的结构单元提供，在所述单元中用于PTC元件的电接头、相对于待加热介质的电绝缘和该PTC元件被固定地组合成一个组件。由于所实现的高效的热耦合输出，就可通过少量的PTC加热元件提供很多的加热功率，这样能够实现成本有利的并且紧凑的构型，该构型仅需要很小的结构空间。材料锁合的连接例如可通过接触层材料的焊接过程、熔化或烧结等实现。根据一个构型，第一绝缘结构和第二绝缘结构的背向PTC加热元件的自由表面被构造用于传导热量到待加热的介质上。该自由表面例如可被构造为空气加热装置用于与待加热的空气直接接触，或者被构造为液体加热装置用于与待加热的液体直接接触。也可以直接地在该自由表面上构造一个例如由金属、如铝或铝合金制成的热交换器。在此，热交换器例如可设置有一个例如以肋、叠片、叶片(Finne)等形式的、用于传导热量到待加热的介质上的大的自由表面。在这种情况下，借助小的传热热阻(W&metibeigangswiderstande)实现了加热热量由PTC加热元件的高效排出。根据一个构型，车辆电加热装置被构造用于加热作为待加热介质的空气，S卩，构成为空气加热器。在这种情况下，例如可直接借助车辆加热装置高效地加热空气，用于调节车辆内部空间并且在此即使在以高的供电电压运行时也能为乘客提供高度的安全性。根据一本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...
【专利技术属性】
技术研发人员：M·伦纳，N·埃尔姆，W·福斯图贝尔，M·策恩，D·比特策克，
申请(专利权)人：韦巴斯托股份公司，
类型：
国别省市：
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