用于机动车辆的电热流体调节装置以及相应的供暖和/或空调设备的制造方法
【专利摘要】本发明涉及一种用于机动车辆的电热流体热调节装置(1)，所述装置(1)包括至少两个热模块(3a、3b)，其被设置用于在两个热模块(3a、3b)中沿共同方向的平行流体流，热模块(3a、3b)包括：?封壳(13a、13b)，和?芯部(11a、11b)，设置在封壳(13a、13b)内，以便限定用于流体在芯部(11a、11b)和封壳(13a、13b)之间的引导回路(15a、15b)。根据本发明，热模块(3a、3b)的芯部(11a、11b)包括用于加热所述流体的至少一个电器件(17)，以便允许电加热器件(17)和能够在引导回路(15a、15b)中流动的流体之间的热传递。
【专利说明】
用于机动车辆的电热流体调节装置以及相应的供暖和/或空调设备
技术领域
[0001]本发明涉及一种用于机动车辆的对流体进行热调节的电气装置。特别地，其包括电加热装置。本发明更具体地可应用到机动车辆的供暖和/或空调系统。
【背景技术】
[0002]通常，意图为机动车辆乘客舱供暖或还意图执行除雾或除冰的空气的重新加热通过空气流经过热交换器而实现，更准确地通过空气流和流体之间的热交换而实现。在热机的情况下，所述流体通常包括冷却流体。
[0003]但是，在非常冷的环境下使用车辆之前或当需要温度的非常快速增加时，该供暖方法可证明不适当或不足以确保车辆的乘客舱的快速和有效供暖，特别是为乘客舱重新供暖，或确保除冰或除雾。
[0004]此外，在电动车辆的情况下，供暖功能不再通过冷却流体在热交换器中流通而执行。可以设想用于为乘客舱供暖的水回路。但是，该供暖方法可还证明对于确保车辆乘客舱的快速和有效供暖是不适当或不足够的。
[0005]此外，为了减小额外水回路的体积和成本，还已知的是，电动车辆使用作为热栗操作的空调环路。由此，通过传统上允许空气流借助冷却流体而被冷却，空调环路在该情况下用于重新加热空气流。为此目的，方便的是，使用空调环路的蒸发器，诸如冷凝器。
[0006]但是，该供暖方法也可被证明是不适当或不足够的。实际上，当用作热栗时空调环路的性能取决于外部温度条件。例如，当外部空气具有非常低的温度时，该空气不能用作热能量源。
[0007]为了克服现有技术的这些缺点，已知的方案包括向热交换器或向水回路或向空调环路添加附加的用于对流体进行热调节的电加热装置，诸如电加热装置。
[0008]这样的电加热装置可适于加热上游液体，诸如用于热机的冷却液体，或用于水回路的水，用于为电动车辆的乘客舱供暖或加热空调环路的冷却流体。
[0009]以已知的方式，用于对流体进行热调节的附加电气装置包括一个或多个热模块，例如与要被加热的流体接触。
[0010]更准确地，热模块可包括芯部和柱形封壳形式的加热元件，所述封壳围绕芯部，以便限定用于在芯部和柱形封壳之间的流体的引导回路。柱形封壳因此是热能量源。
[0011]根据已知的方案，加热元件具有电加热器件，例如一个或多个加热电阻，其通过丝网印刷在加热元件的外表面上制造为电阻迹线的形式。
[0012]但是，芯部和柱形封壳之间的引导回路中的轴向流体流减小柱形封壳和流体之间的热传递。
[0013]为了增加加热元件与在芯部和加热元件之间流动的流体之间的热交换效率，因此优选的是，避免流体平行于柱形封壳形式的加热元件的轴线流动。
[0014]已知的方案是产生在引导回路中流动的流体的螺旋运动。例如为柱形封壳形式的加热元件和在该柱形封壳内流动的流体之间的热交换由此增加。
[0015]为了实现此，已经提出，为芯部在其外表面上设置有大体螺旋的沟槽。该螺旋沟槽能够引起流体的涡流，以便增加热传递。但是，通过这样的方案，已经注意到在流体引导回路入口处速度缺乏均匀性和高的压头损失。此外，这样的芯部因此具有复杂的设计。
[0016]此外，在包括多个热模块的电加热装置的情况下，例如并排设置的两个热模块，为了改善电加热装置的热效率，重要的是在装置的热模块之间具有平衡的流体流速和流体温度。
【发明内容】
[0017]本发明意图通过提出一种用于流体的热调节装置而至少部分地克服现有技术的这些缺点，所述装置能够以简单的方式改善热性能。
[0018]为了达到该目的，本发明涉及一种用于机动车辆的用于对流体进行热调节的电气装置，所述装置包括至少两个热模块，被设置为在所述两个热模块内获得流体沿共同方向的平行流，热模块包括:
[0019]-封壳，和
[0020]-芯部，设置在封壳内，以便在芯部和封壳之间限定用于流体的引导回路，
[0021]其特征在于，热模块的芯部包括用于为流体加热的至少一个电器件，以便允许电加热器件和能够在引导回路中流动的流体之间的热传递。
[0022]由此，通过这样的热调节装置借助电加热器件浸入在用于要被加热的流体的引导回路中而执行流体的加热能够改善热传递，且因此获得比电加热器件在流体引导回路外侧设置在封壳上的已知方案更好的性能。
[0023]此外，热模块设置为在两个热模块中获得独立且沿共同方向的流体流能够改善装置的可靠性，特别是在热模块中的一个故障的情况下。
[0024]此外，流体流速在两个热模块中是均匀的。
[0025]根据本发明的一个方面，芯部包括用于电加热器件的支撑件，其由电绝缘且导热的材料制成，诸如陶瓷材料。
[0026]根据实施例的例子，电加热器件包括至少一个电阻迹线，芯部包括设置在电阻迹线上且由电绝缘和导热材料制成的保护膜，所述材料诸如陶瓷材料。
[0027]保护膜例如由与用于电加热器件的支撑件相同的材料制成。
[0028]芯部由此允许电加热器件安装在要被加热的流体的回路中，同时确保相对于流体的电绝缘而不改变热性能，因为其有助于增加电加热器件相对于要被加热的流体的导热性。
[0029]根据本发明的另一个方面，芯部分别具有两个端子，所述端子能够连接至用于控制相关联的电加热器件的器件且包覆模制在相应支撑件的芯部的材料上。不需要提供接口或额外的缆线用于将安装在芯部上的电加热器件连接至控制器件。
[0030]实际上，芯部可经由端子直接连接至电加热器件的控制器件，所述端子包覆模制在相应支撑件的材料上且允许电流传递至电加热器件。
[0031 ]所述装置还可以包括一个或多个以下特征，单独地或结合地考虑:
[0032]-用于加热两个热模块的芯部的电气器件电连接至共用的控制器件；
[0033]-控制器件与至少一个芯部的一个端部相对地设置；
[0034]-封壳制成为单个块的形式，所述块具有至少两个座，用于接收相应的芯部。
[0035]根据本发明的另一个方面，所述装置包括至少一个流体入口管和至少一个流体出口管，其分别与流体引导回路连通，且在装置的两侧沿纵向轴线彼此相对布置。流体入口和出口在装置两侧沿芯部的纵向轴线的这种相对布置，有助于在机动车辆中进行安装。
[0036]此外，这种设置允许在两个热模块的引导回路中的沿共同方向的流体流。当该方向是相对于装置在机动车辆中的安装从底部向上时，空气泡形成在引导流体回路内且能够改变热模块的性能的风险由此减小。
[0037]本发明还涉及一种用于机动车辆的供暖和/或空调设备，其特征在于，其包括如上限定的用于对流体进行热调节的电气装置。
【附图说明】
[0038]本发明的其它特征和优势将由阅读以下通过非限制性示例给出的描述和从附图变得更加清晰，在附图中:
[0039]图1以示意和简化的形式示出用于机动车辆的电流体加热装置；
[0040]图2是图1所示的加热装置的分解图；和[0041 ]图3是图1和2所示的加热装置的横截面视图。
【具体实施方式】
[0042]在这些附图中，相同的元件具有相同的附图标记。
[0043]图1示出用于对流体进行热调节的装置I，诸如用于机动车辆的供暖和/或空调设备的流体的电加热装置。
[0044]热调节装置I例如是额外的加热装置，其允许加热设置在用于为乘客舱供暖的、车辆的流体加热回路中的流体。
[0045]根据一个例子，热调节装置I设置在能够作为热栗操作的、空调环路的热交换器上游，以便加热冷却流体。
[0046]根据另一例子，热调节装置I设置在将热机冷却流体用作热传递流体的热交换器的上游。
[0047]这样的热调节装置I可也设置在意图用于电能存储装置的热调节的热交换器的上游，所述电能存储装置用于电驱动或混合动力车辆，有时称为电池组或燃料电池。
[0048]参考图2和图3，现将更详细地描述热调节装置I。
[0049]热调节装置I包括至少一个第一热模块3a和第二热模块3b。当然，热调节装置I可包括多于两个的热模块3a、3b，这取决于需求。
[0050]为了控制热模块3a、3b的电力供应，热调节装置I还包括至少一个控制器件5。根据所示的实施例，热调节装置I包括共用的控制器件5，用于控制所述两个热模块3a、3b的电力供应。
[0051 ] 所示的热调节装置I还包括流体入口7和流体出口9。
[0052]热模块3a、3b可以是相同的。
[0053]根据图2和3所示的实施例的两个热模块3a、3b以大体平行的方式并排设置。由于并排设置，加热装置I沿纵向方向的体积可减小。该设置引起有限的热调节惯性和小的压头损失。
[0054]此外，两个热模块3a、3b设置为在两个热模块3a、3b中获得平行且沿共同方向的流体流。作为例子，根据图1至3所示的布局，流体能够在两个热模块3a、3b中从底部向上流动。
[0055]该设置具有特别的意义，因为热模块3a、3b在流体流方面是独立的。由此，例如，在其中一个热模块3a或3b故障的情况下，这不影响另一热模块的性能。由此，与流体首先在一个热模块内流动然后在另一热模块内流动的现有技术方案不同，第一热模块的故障不会导致第二热模块的性能的损失。
[0056]此外，当流体沿从底部向上的方向流动时，如在图3中示意地所示，这有助于防止空气泡在热模块(一个或多个)中形成，所述空气泡有导致相关热模块(一个或多个)过热的风险。
[0057]参考图3，热模块3a、3b分别包括芯部11a、IIb和围绕相关芯部I Ia或I Ib的封壳13a、13b。芯部11a、IIb因此设置在相关封壳13a、13b内。芯部11a、IIb分别是中央芯部11a、Ilb0
[0058]中央芯部11a、Ilb和相关封壳13a、13b分别在中央芯部Ila或Ilb和相关封壳13a或13b内之间限定用于流体的引导回路15a、15b，所述流体例如是要被加热的流体。由此，中央芯部Ila或Ilb的外表面和相关封壳13a或13b的内表面限定用于流体的流动容积，在该例子中，所述流体是要被加热的流体。
[0059]芯部Ila和Ilb例如大体为柱形的，且沿纵向轴线A延伸。
[0060]芯部Ila、I Ib可具有大体恒定的横截面，或替换地，渐缩的横截面。在芯部I la、I Ib的大体恒定的横截面的情况下，流体可以恒定速度在相关引导回路15a、15b中流动。另一方面，在渐缩的横截面的情况下，流动速度沿引导回路15a、15b改变。
[0061]热模块3a、3b的芯部Ila或Ilb根据所述例子分别具有两个纵向相对的端部:设置在流体入口侧的第一端部和设置在流体出口侧的第二相对端部。
[0062]根据本发明，芯部lla、llb分别包括电加热器件17。电加热器件17能够被控制器件5控制，以便通过在芯部11a、Ilb和芯部11a、Ilb浸入的流体之间的热交换来加热在引导回路15a或15b中流动的流体。
[0063]引导回路15a、15b因此围绕所述一个或多个电器件17限定，用于加热芯部Ila或I Ib。由此，加热通过电加热器件17浸入在要被加热的流体中而进行，所述流体在引导回路15a或15b中流动。由于该实施例，由电加热器件17产生的热直接传递给要被加热的流体，由此最小化热损失且减小装置I的热惯性。流体可被快速加热。
[0064]此外，芯部Ila或Ilb的外表面可以没有沟槽，以便限定平行于纵向轴线A的轴向引导回路。
[0065]实际上，不再必需提供流体流(例如螺旋的)以便改善热传递，因为电加热器件17在要被加热的流体容积中的浸入已经确保热传递的改善。
[0066]此外，芯部lla、llb每个例如具有用于电加热器件17的支撑件19。
[0067]支撑件19因此具有允许电加热器件17设置在热调节装置I中的功能，例如用于执行如所述的加热。
[0068]支撑件19由电绝缘但是导热的材料制成。
[0069]支撑件19可具有本体21和在本体21的一个端部处的基部或座23，更精确地在芯部11a、Ilb的第一端部的区域中。
[0070]基部23在所示例子中设置在流体入口7所在那侧。
[0071]本体21可具有大体柱形的形状，且基部23例如具有大体圆形的形状。本体21例如是实心本体，诸如实心柱体。
[0072]电加热器件17可例如具有至少一个电阻迹线，其形成在支撑件19上，更精确地形成在支撑件19的本体21上。
[0073]此外，根据所述的实施例，芯部lla、llb在每种情况下具有设置在电阻迹线上的保护膜(在图中不可见)。所述膜例如由柔性膜构成，其围绕支撑件19缠绕，以便保护电阻迹线(一个或多个)。该保护膜由导热且电绝缘材料制成。有利地，所述材料是与支撑件19的材料相同的材料，例如陶瓷材料。
[0074]支撑件19和保护膜具有辅助在电加热器件17和围绕芯部11a、Ilb的流体之间的热传递的额外功能。
[0075]形成芯部Ila或Ilb的组件，S卩，支撑件19和设置在电阻迹线上的保护膜，可通过在炉子中处理而被固定到一起。
[0076]此外，芯部Ila或Ilb包括两个端子25，用于经由控制器件5将电加热器件17连接到电势。端子25因此能够将电流传递给电加热器件17。
[0077]端子25可设计为柔性舌的形式，其能够例如夹持到控制器件5上，或还设计为连接线的形式，其能够例如钎焊到控制器件5上。
[0078]在图3所示的例子中，端子25从支撑件19的基部23突出。
[0079 ]端子25例如包覆模制在支撑件19的材料(例如陶瓷)上，且可直接连接到控制器件
5。这简化了布线。支撑件19由此执行经由端子25来互连电器件17和控制器件5的功能。
[0080]由此，芯部lla、llb同时执行支撑电加热器件17以及支撑并保护端子、确保电加热器件17和控制器件5之间的连接的机械功能，和将电加热器件17相对于流体引导回路15a、16b电绝缘的能够，以及确保电加热器件17的热相对于流体的导热的功能。
[0081 ]此外，关于分别容纳芯部I Ia和I Ib的封壳13a和13b，第一热模块3a的封壳13a可与第二热模块3b的封壳13b制成为单件。
[0082]如图2更清晰地可见，两个封壳13a、13b由此形成具有两个座29a和29b的单个块27，所述两个座用于分别接收相关联的芯部Ila或lib。
[0083]关于控制器件5，其设置为对着与热模块3a和3b的芯部IIa和I Ib的端子。
[0084]根据所示例子，控制器件5因此与基部23相对设置，所述基部23分别设置在承载电加热器件17的支撑件19的纵向端部处。在该情况下，控制器件5因此与芯部lla、llb的第一$而部相对布置。
[0085]当然，可设想控制器件5的不同设置，例如在热调节装置I的一侧上。
[0086]控制器件5可包括至少一个电路板，诸如PCB(印刷电路板)31。根据图3所示的例子，两个热模块3a和3b的芯部Ila和Ilb的端子25连接至共用的控制器件5，且更具体地连接至同一电路板31。
[0087]控制器件5特别地包括安装在电路板31上的电子和/或电气部件。这些电子和/或电气部件可例如包括微控制器和电触点，其连接至芯部Ila和Ilb的电阻迹线。电路板31可还包括至少一个电源和信号连接器33。
[0088]如上所述，热调节装置I还包括用于流体进入的至少一个流体入口7(在图3中示意地通过白箭头指示)和用于排放流体的至少一个流体出口 9(在图3中示意地通过黑箭头指示)。
[0089]根据所示例子，流体入口 7包括流体入口壳体35。
[0090]流体入口壳体35固定到封壳13a、13b，更精确地，在该例子中，固定到容纳两个芯部I Ia和I Ib的单个块27。一个或多个密封器件36可设置在流体入口壳体35与封壳13a和13b之间(参见图3)。
[0091]此外，两个热模块3a和3b的芯部IIa和I Ib的相应基部23在该例子中固定到流体入口壳体35。一个或多个密封器件37可设置在芯部I la、llb的支撑件19的基部23和流体入口壳体35之间。
[0092]流体入口壳体35还设置有流体入口管38。入口管38可为所述两个热模块3a、3b—起供应流体。入口管38例如设置为从流体入口壳体35突出。入口管38例如相对于热模块3a、3b的纵向轴线A径向地延伸。
[0093]在所示例子中，流体入口壳体35具有与所述两个热模块3a和3b的引导回路15a和15b和与入口管38流体连通的流体入口管道39。这允许流体从入口管38流动到引导回路15a和15b，如图3中的箭头不意性地显不ο
[0094]热调节装置I此外包括盖41，盖41固定至流体入口壳体35。控制器件5例如设置在流体入口壳体35和盖41之间。盖41用作用于控制器件5的保护盖。该盖41例如具有开口，用于允许电源和信号连接器33插入。
[0095]类似地，与热模块3a、3b的引导回路15a和15b流体连通的出口管43可被设置用于排放流体。由此，在经由出口管43排放之前，来自流体入口壳体35的流体可流入到流体入口管道39中且然后流入到两个热模块3a和3b的引导回路15a、15b中。
[0096]在所示例子中，出口管43例如设置为大体垂直于热模块3a、3b的纵向轴线A。
[0097]此外，入口管38和出口管43可设置在装置I的两个相对侧上。当然，其他设置也是可行的，例如入口管38和出口管43设置在装置I的同一侧。
[0098]由此设计的热调节装置I能够限制压头损失，且具有与现有技术的一些方案相比更小的体积，同时其增加热传递。实际上，由电加热器件17 (例如以电阻迹线的形式实现)产生的热直接传递至芯部Ila或Ilb所浸入的流体。
[0099]此外，在安装在机动车辆期间流体沿共同方向的平行流(例如从底部向上)能够确保在两个热模块3a和3b中的均匀流速，且特别地避免空气泡在两个热模块3a和3b的引导回路15a和15b中形成。
【主权项】
1.一种用于机动车辆的用于对流体进行热调节的电气装置(I)，所述装置(I)包括至少两个热模块(3&、313)，所述热模块被设置为在所述两个热模块(3&、313)中获得流体沿共同方向的平行流，热模块(3a、3b)包括: -封壳(13a、13b)，和 -芯部(IIa、IIb)，设置在所述封壳(I3a、13b)内，以在所述芯部(IIa、IIb)和所述封壳(13a、13b)之间限定用于流体的引导回路(15a、15b)， -其特征在于，热模块(3a、3b)的芯部(11a、lib)包括用于加热所述流体的至少一个电器件(17)，以便允许电加热器件(17)和能够在引导回路(lla、llb)中流动的流体之间的热传递。2.如权利要求1所述的装置，其中，芯部(IlaUlb)包括用于电加热器件(17)的支撑件(19)，所述支撑件(19)由电绝缘且导热的材料制成，诸如陶瓷材料。3.如权利要求1或2所述的装置，其中，所述电加热器件(17)包括至少一个电阻迹线，且其中，所述芯部(lla、llb)包括设置在电阻迹线上且由电绝缘和导热材料制成的保护膜，所述材料诸如陶瓷材料。4.如权利要求2和3所述的装置，其中，所述保护膜由与用于电加热器件(17)的支撑件(19)相同的材料制成。5.如权利要求2所述的装置，其中，所述芯部(lla、llb)分别具有两个端子(25)，所述端子(25)能够连接至用于控制相关联的电加热器件(17)的器件(5)且包覆模制在相应芯部(lla、llb)的支撑件(19)的材料上。6.如前述权利要求中的任一项所述的装置，其中，用于加热两个热模块(3a、3b)的芯部(lla、llb)的电器件(17)电连接至共用的控制器件(5)。7.如权利要求5或6中的任一项所述的装置，其中，所述控制器件(5)与至少一个芯部(I Ia、I Ib)的一个端部相对地设置。8.如前述权利要求中的任一项所述的装置，其中，所述封壳(13a、13b)制成为单个块(27)的形式，所述单个块具有至少两个座(29&、2%)，用于接收相应的芯部(11&、1113)。9.如前述权利要求中的任一项所述的装置，包括至少一个流体入口管(38)和至少一个流体出口管(43)，其分别与流体引导回路(15a、15b)连通，且在装置(I)的两侧沿纵向轴线(A)彼此相对布置。10.—种用于机动车辆的供暖和/或空调设备，其特征在于，其包括至少一个如前述权利要求中的任一项所述的对流体进行热调节的装置(I)。
【文档编号】F24H1/00GK105899888SQ201480061254
【公开日】2016年8月24日
【申请日】2014年10月16日
【发明人】F.皮尔伦, J.莱博尼, L.特列尔
【申请人】法雷奥热系统公司