DE102017109507B4 - Electric wire heater for a vehicle interior - Google Patents

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Abstract

Elektrische Drahtheizeinrichtung (10) für einem Fahrzeuginnenraum (12) zuzuführende Luft (14), umfassend- einen Drahtheizwiderstand (16) zur Erzeugung von Wärme aus elektrischer Energie,- eine elektrische Anschlussleitung (18), über die der Drahtheizwiderstand (16) mit einer Stromquelle (20) verbindbar ist, so dass Drahtheizwiderstand (16), elektrische Anschlussleitung (18) und Stromquelle (20) einen Stromkreis (22) ausbilden, und- wobei der Stromkreis (22) ein Kaltleiterelement (24) aufweist, das thermisch an den Drahtheizwiderstand (16) angebunden ist und den Stromkreis (22) bei Überschreiten einer Schwellentemperatur unterbricht, dadurch gekennzeichnet, dass eine Schalteinrichtung (26) vorgesehen ist, die dazu eingerichtet ist, die elektrische Anschlussleitung (18) mit der Stromquelle (20) zu verbinden, um den Stromkreis (22) zu schließen, und dass die Schalteinrichtung (26) dazu eingerichtet ist, einen Stromfluss (28) in dem Stromkreis (22) zu messen und eine Fehlermeldung zu speichern, wenn die elektrische Anschlussleitung (18) mit der Stromquelle (20) leitend verbunden ist und der Stromfluss (28) zu gering ist.Electrical wire heating device (10) for air (14) to be supplied to a vehicle interior (12), comprising - a wire heating resistor (16) for generating heat from electrical energy, - an electrical connecting line (18) via which the wire heating resistor (16) connects to a power source (20) can be connected so that the wire heating resistor (16), the electrical connecting line (18) and the power source (20) form a circuit (22), and the circuit (22) has a thermistor element (24) which is thermally connected to the wire heating resistor (16) is connected and interrupts the circuit (22) when a threshold temperature is exceeded, characterized in that a switching device (26) is provided which is set up to connect the electrical connecting line (18) to the current source (20) in order to to close the circuit (22) and that the switching device (26) is set up to measure a current flow (28) in the circuit (22) and to store an error message If the electrical connection line (18) is conductively connected to the current source (20) and the current flow (28) is too low.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine elektrische Drahtheizeinrichtung für einen Fahrzeuginnenraum.The present invention relates to an electrical wire heating device for a vehicle interior.

Moderne Kraftfahrzeuge umfassen häufig elektrische Heizeinrichtungen, um die für eine Fahrzeuginnenraumklimatisierung erforderliche Wärme bereitstellen zu können. Derartige Kraftfahrzeuge sind beispielsweise Kraftfahrzeuge, welche keinen kraftstoffbetriebenen Verbrennungsmotor umfassen und elektrisch angetrieben werden, und Hybridfahrzeuge, die zumindest zeitweise auf einen brennstoffbetriebenen Motor verzichten können. In derartigen Kraftfahrzeugen können unterschiedliche Versorgungsspannungen vorhanden sein, beispielsweise 12V, 24V, 48V oder höher. Derartige elektrische Heizeinrichtungen weisen eine hohe Heizleistung auf, so dass entsprechende Vorsichtsmaßnahmen für einen sicheren Betrieb und für mögliche Defektfälle der elektrischen Heizeinrichtungen getroffen werden müssen.Modern motor vehicles often include electrical heating devices in order to be able to provide the heat required for vehicle interior air conditioning. Such motor vehicles are, for example, motor vehicles which do not include a fuel-operated internal combustion engine and are electrically driven, and hybrid vehicles which can at least temporarily dispense with a fuel-operated motor. Different supply voltages can be present in such motor vehicles, for example 12V, 24V, 48V or higher. Such electrical heating devices have a high heating output, so that appropriate precautionary measures must be taken for safe operation and for possible malfunctions in the electrical heating devices.

DE 28 06 159 A1 beschreibt einen Tauchsieder, wobei insbesondere die Verwendung des Tauchsieders in Personenwagen erwähnt wird. Das in dem Tauchsieder angeordnete Heizelement besteht aus einem scheibenförmigen Kaltleiter, der senkrecht zu der Scheibenebene von Strom durchflossen ist. DE 28 06 159 A1 describes a immersion heater, the use of the immersion heater in passenger cars being mentioned in particular. The heating element arranged in the immersion heater consists of a disk-shaped PTC thermistor through which current flows perpendicular to the disk plane.

Die US 2004 / 0 026 405 A1 beschreibt eine elektrische Heizdecke, die als Heizelement Heizdrähte aufweist. Diese Heizdrähte können aus einem PTC-Material oder aus einem anderen widerstandsbehafteten Material geformt sein oder ein solches PTC-Material umfassen.US 2004/0 026 405 A1 describes an electric heating blanket which has heating wires as the heating element. These heating wires can be formed from a PTC material or from another resistive material or can comprise such a PTC material.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine elektrische Drahtheizeinrichtung bereitzustellen, welche bei Defektfällen zuverlässig deaktiviert wird.The object of the present invention is to provide an electrical wire heating device which is reliably deactivated in the event of defects.

Diese Aufgabe wird mit einer elektrischen Drahtheizeinrichtung mit den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der elektrischen Drahtheizeinrichtung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.This object is achieved with an electrical wire heating device with the features of the independent claim. Advantageous refinements of the electric wire heating device are specified in the dependent claims.

Beschrieben wird eine elektrische Drahtheizeinrichtung für einem Fahrzeuginnenraum zuzuführende Luft. Die elektrische Drahtheizeinrichtung umfasst einen Drahtheizwiderstand zur Erzeugung von Wärme aus elektrischer Energie. Die zuzuführende Luft kann dabei direkt oder indirekt durch die elektrische Drahtheizeinrichtung erwärmt werden. Das direkte Erwärmen der Luft ist beispielsweise durch das einfache Entlangströmen der zu erwärmenden Luft an dem Drahtheizwiderstand möglich. Ein indirektes Erwärmen der Luft ist beispielsweise durch das Entlangströmen der Luft an durch den Drahtheizwiderstand erwärmte Komponenten möglich. Die Komponenten können beispielsweise fest oder flüssig sein, als Wärmepuffer dienen und durch direkten Kontakt mit dem Drahtheizwiderstand erwärmt werden. Ein Drahtheizwiderstand ist eine einfache kostengünstige und effiziente Möglichkeit elektrische Energie in Wärme umzusetzen. Die elektrische Drahtheizeinrichtung umfasst weiterhin eine elektrische Anschlussleitung, über die der Drahtheizwiderstand mit einer Stromquelle verbindbar ist, so dass Drahtheizwiderstand, elektrische Anschlussleitung und Stromquelle einen Stromkreis ausbilden. Vorzugsweise weist die elektrische Anschlussleitung einen geringen elektrischen Widerstand auf, so dass diese im Vergleich zu dem Drahtheizwiderstand durch einen elektrischen Stromfluss im ausgebildeten Stromkreis nur geringfügig erwärmt wird. Erfindungsgemäß weist der Stromkreis ein Kaltleiterelement auf, das thermisch an den Drahtheizwiderstand angebunden ist und den Stromkreis bei Überschreiten einer Schwellentemperatur unterbricht. Als Draht kann in diesem Zusammenhang ein länglicher, metallischer Leiter mit rundem, rechteckigem oder anderem Querschnitt, angesehen werden. Dementsprechend ist auch ein stromdurchflossener Blechstreifen als Drahtheizwiderstand im Sinne der vorliegenden Beschreibung anzusehen. Derartige Blechstreifen können beispielsweise aus einem Metallblech ausgestanzt sein und einen „Blechheizer“ bilden, der dementsprechend als elektrische Drahtheizeinrichtung aufzufassen ist. Ein Kaltleiterelement weist eine temperaturabhängige elektrische Leitfähigkeit auf, welche unterhalb der Schwellentemperatur hoch ist und oberhalb der Schwellentemperatur sprunghaft abfällt, so dass ein sehr großer elektrischer Widerstand in dem Stromkreis entsteht. Das Kaltleiterelement kann beispielsweise ein Kaltleitermaterial auf Polymerbasis umfassen, wobei das Kaltleitermaterial die vorstehend genannte temperaturabhängige elektrische Leitfähigkeit aufweist. Bei Überschreiten der Schwellentemperatur wird der Stromfluss innerhalb des geschlossenen Stromkreises durch die sprunghaft abfallende Leitfähigkeit des Kaltleiterelementes unterdrückt, so dass eine weitere Erhitzung des Drahtheizwiderstandes mangels Stromfluss unterbleibt. Aufgrund der endlichen Steilheit der Kurve der elektrischen Leitfähigkeit des Kaltleiterelementes in dem Temperaturbereich, in dem seine elektrische Leitfähigkeit sprunghaft ansteigt, kann als Schwellentemperatur der Anfang des sprunghaften Anstiegs, das Ende des sprunghaften Anstiegs oder ein Punkt zwischen Anfang und Ende definiert werden. Das Unterbrechen des Stromkreises durch das Kaltleiterelement kann daher als Abregelung oder Leistungsbegrenzung des Stromflusses begriffen werden, da an dem Kaltleiterelement praktisch die gesamte Spannung abfällt, so dass der Stromfluss gegen Null geht. Das Kaltleiterelement weist üblicherweise eine große Hysterese auf, so dass das sprunghafte Ansteigen der elektrischen Leitfähigkeit des Kaltleiterelementes bei abfallender Temperatur erst wieder bei einer weiteren Schwellentemperatur erfolgt, welche viel niedriger als die Schwellentemperatur ist, bei der ursprünglich das sprunghafte Abfallen der elektrischen Leitfähigkeit erfolgt. Auch die weitere Schwellentemperatur kann wie die Schwellentemperatur definiert werden. Das thermische Ankoppeln des Kaltleiterelementes an den Stromkreis kann beispielsweise durch das Anordnen des Kaltleiterelementes in räumlicher Nähe zu dem Drahtheizwiderstand erreicht werden. Dabei kann eine stoffliche elektrisch nichtleitende Wärmebrücke zwischen dem Drahtheizwiderstand und dem Kaltleiterelement ausgebildet sein. Möglich ist auch, das Kaltleiterelement direkt, ohne zwischenliegende längere Anschlussleitungen elektrisch mit dem Drahtheizwiderstand zu verbinden und auf diese Weise die räumliche Nähe zu dem Drahtheizwiderstand zu erreichen. Zusätzlich bietet das Kaltleiterelement auch eine Sicherung gegen Überstrom und Kurzschlüsse, da bei Überschreiten eines bestimmten Stromflusses im Kaltleiterelement die durch den Stromfluss im Kaltleiterelement selbst erzeugte Wärme ebenfalls zu einem sprunghaften Abfall der elektrischen Leitfähigkeit im Kaltleiterelement führt.An electrical wire heating device for air to be supplied to a vehicle interior is described. The electrical wire heating device comprises a wire heating resistor for generating heat from electrical energy. The air to be supplied can be heated directly or indirectly by the electrical wire heating device. The direct heating of the air is possible, for example, by simply flowing the air to be heated along the wire heating resistor. Indirect heating of the air is possible, for example, by flowing the air along components heated by the wire heating resistor. The components can, for example, be solid or liquid, serve as a heat buffer and can be heated by direct contact with the wire heating resistor. A wire heating resistor is a simple, inexpensive and efficient way of converting electrical energy into heat. The electrical wire heating device further comprises an electrical connection line, via which the wire heating resistor can be connected to a current source, so that the wire heating resistor, electrical connection line and current source form a circuit. The electrical connecting line preferably has a low electrical resistance, so that it is only slightly heated in comparison to the wire heating resistor by an electrical current flow in the circuit formed. According to the invention, the circuit has a PTC thermistor element which is thermally connected to the wire heating resistor and interrupts the circuit when a threshold temperature is exceeded. In this context, an elongated, metallic conductor with a round, rectangular or other cross section can be regarded as a wire. Accordingly, a current-carrying sheet metal strip can also be regarded as a wire heating resistor in the sense of the present description. Such sheet metal strips can, for example, be punched out of a metal sheet and form a “sheet metal heater”, which is accordingly to be understood as an electrical wire heating device. A PTC thermistor element has a temperature-dependent electrical conductivity, which is high below the threshold temperature and drops abruptly above the threshold temperature, so that a very large electrical resistance arises in the circuit. The PTC thermistor element can comprise, for example, a PTC thermistor material based on polymer, the PTC thermistor material having the above-mentioned temperature-dependent electrical conductivity. If the threshold temperature is exceeded, the current flow within the closed circuit is suppressed by the sudden drop in conductivity of the PTC element, so that the wire heating resistor is not heated further due to a lack of current flow. Due to the finite steepness of the electrical conductivity curve of the PTC thermistor element in the temperature range in which its electrical conductivity increases suddenly, the threshold temperature can be defined as the beginning of the sudden increase, the end of the sudden increase or a point between the beginning and the end. The interruption of the circuit by the PTC thermistor element can therefore be understood as a limitation or power limitation of the current flow, since practically the entire voltage drops at the PTC thermistor element, so that the current flow tends to zero. The PTC thermistor element usually has a large hysteresis, so that the sudden increase the electrical conductivity of the PTC thermistor element when the temperature drops only occurs again at a further threshold temperature which is much lower than the threshold temperature at which the sudden drop in the electrical conductivity takes place. The further threshold temperature can also be defined like the threshold temperature. The thermal coupling of the PTC thermistor element to the circuit can be achieved, for example, by arranging the PTC thermistor element in spatial proximity to the wire heating resistor. A material, electrically non-conductive thermal bridge can be formed between the wire heating resistor and the PTC thermistor element. It is also possible to electrically connect the PTC thermistor element directly to the wire heating resistor without any longer connecting cables in between, and in this way to achieve spatial proximity to the wire heating resistor. In addition, the PTC thermistor element also offers protection against overcurrent and short-circuits, since when a certain current flow in the PTC thermistor element is exceeded, the heat generated by the current flow in the PTC thermistor element itself also leads to a sudden drop in the electrical conductivity in the PTC thermistor element.

Erfindungsgemäß ist eine Schalteinrichtung vorgesehen, die dazu eingerichtet ist, die elektrische Anschlussleitung mit der Stromquelle zu verbinden, um den Stromkreis zu schließen. Auf diese Weise kann das übliche Ein- und Ausschalten der elektrischen Drahtheizeinrichtung realisiert sein. Die Schalteinrichtung kann beispielsweise das Ein- und Ausschalten der elektrischen Drahtheizeinrichtung basierend auf manuellen externen Schalterbetätigungen, beispielsweise durch einen Fahrzeugführer, der eine Heizleistung anfragt, realisieren.According to the invention, a switching device is provided which is set up to connect the electrical connection line to the power source in order to close the circuit. In this way, the usual switching on and off of the electrical wire heating device can be realized. The switching device can, for example, switch the electrical wire heating device on and off based on manual external switch operations, for example by a vehicle driver requesting heating power.

Weiterhin ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass die Schalteinrichtung dazu eingerichtet ist, einen Stromfluss in dem Stromkreis zu messen und einen Fehlerstrom auszugeben, wenn die elektrische Anschlussleitung mit der Stromquelle leitend verbunden ist und der Stromfluss zu gering ist. Basierend auf dem zu geringen Stromfluss kann die Schalteinrichtung das Ansprechen des Kaltleiterelementes erkennen, das den Stromfluss in dem Stromkreis reduziert. Da die Reduzierung des Stromflusses üblicherweise als Folge einer zumindest partiellen Überhitzung der elektrischen Drahtheizeinrichtung durch das Kaltleiterelement erfolgt, kann auf einen Fehler in der elektrischen Drahtheizeinrichtung geschlossen werden. Das Messen des Stromflusses kann innerhalb der Schalteinrichtung beispielsweise durch einen geeigneten Sensor erfolgen. Der ausgegebene Fehlerstrom kann beispielsweise zur Erzeugung eines Fehlersignals in einer übergeordneten Fahrzeugelektronik genutzt werden.It is further provided according to the invention that the switching device is set up to measure a current flow in the circuit and to output a fault current if the electrical connection line is conductively connected to the current source and the current flow is too low. Based on the current flow being too low, the switching device can recognize the response of the PTC thermistor element, which reduces the current flow in the circuit. Since the current flow is usually reduced as a result of an at least partial overheating of the electrical wire heating device by the PTC thermistor element, an error in the electrical wire heating device can be concluded. The current flow can be measured within the switching device, for example by a suitable sensor. The output fault current can be used, for example, to generate an error signal in a higher-level vehicle electronics.

Nützlicherweise kann vorgesehen sein, dass die Schalteinrichtung dazu eingerichtet ist, die elektrische Drahtheizeinrichtung stillzulegen, wenn der Fehlerstrom ausgegeben wird. Auf diese Weise kann das erneute Auftreten einer zumindest partiellen Überhitzung in der elektrischen Drahtheizeinrichtung verhindert werden, da das Stilllegen der elektrischen Drahtheizeinrichtung durch die Schalteinrichtung das erneute Schließen des Stromkreises durch das Kaltleiterelement bei Unterschreiten der weiteren Schwellentemperatur vermeidet. Das erneute Inbetriebnehmen der elektrischen Drahtheizeinrichtung kann dann beispielsweise erst im Zuge einer erforderlichen Instandsetzung, welche den Grund für die partielle Überhitzung ausräumt, erfolgen. Der ausgegebene Fehlerstrom kann beispielsweise eine nur manuell rückstellbare oder nicht zerstörungsfrei auslösende Sicherung aktivieren, die den Stromkreis unabhängig von einer Schaltstellung der Schalteinrichtung unterbricht.It can usefully be provided that the switching device is set up to shut down the electric wire heating device when the fault current is output. In this way, the recurrence of at least partial overheating in the electric wire heating device can be prevented, since the shutdown of the electric wire heating device by the switching device avoids the re-closing of the circuit by the PTC thermistor element when the further threshold temperature is undershot. The electrical wire heating device can then only be restarted, for example, only in the course of a necessary repair, which eliminates the reason for the partial overheating. The output fault current can, for example, activate a fuse which can only be reset manually or which does not trigger non-destructively and which interrupts the circuit regardless of a switching position of the switching device.

Nützlicherweise kann vorgesehen sein, dass der Drahtheizwiderstand einen Leitungszweig mit einem ersten Heizabschnitt und einem zweiten Heizabschnitt umfasst, die elektrisch in Serienschaltung miteinander verbunden sind, und wobei das Kaltleiterelement in einem Leitungszweig angeordnet ist. Dies erlaubt beispielsweise eine räumliche Anordnung des Kaltleiterelementes zwischen dem ersten Heizabschnitt und dem zweiten Heizabschnitt bei serieller Kopplung von erstem Heizabschnitt, Kaltleiterelement und zweitem Heizabschnitt, so dass zusätzliche Maßnahmen zur thermischen Anbindung des Kaltleiterelementes an den Drahtheizwiderstand entfallen können.It can usefully be provided that the wire heating resistor comprises a line branch with a first heating section and a second heating section, which are electrically connected to one another in series, and the PTC thermistor element is arranged in a line branch. This allows, for example, a spatial arrangement of the PTC thermistor element between the first heating section and the second heating section with serial coupling of the first heating section, PTC thermistor element and second heating section, so that additional measures for thermally connecting the PTC thermistor element to the wire heating resistor can be omitted.

Weiterhin kann vorgesehen sein, dass der Drahtheizwiderstand einen weiteren Leitungszweig mit einem weiteren ersten Heizabschnitt und einem weiteren zweiten Heizabschnitt umfasst, die elektrisch in Serienschaltung miteinander verbunden sind, wobei der Leitungszweig und der weitere Leitungszweig elektrisch in Parallelschaltung miteinander verbunden sind, wobei in dem weiteren Leitungszweig ein weiteres Kaltleiterelement angeordnet ist. Auf diese Weise kann eine partielle Überhitzung in dem Leitungszweig beziehungsweise in dem weiteren Leitungszweig zu einer unabhängigen Deaktivierung des Leitungszweigs oder des weiteren Leitungszweigs führen, so dass die elektrische Drahtheizeinrichtung auch im Fehlerfall noch eine zumindest reduzierte Heizleistung erbringen kann.Provision can furthermore be made for the wire heating resistor to comprise a further line branch with a further first heating section and a further second heating section, which are electrically connected to one another in series connection, the line branch and the further line branch being electrically connected to one another in parallel connection, in the further line branch a further PTC element is arranged. In this way, partial overheating in the line branch or in the further line branch can lead to an independent deactivation of the line branch or the further line branch, so that the electrical wire heating device can also provide an at least reduced heating output even in the event of a fault.

Die Erfindung wird nun anhand der begleitenden Zeichnungen auf der Grundlage bevorzugter Ausführungsformen beispielhaft erläutert.The invention will now be explained by way of example with reference to the accompanying drawings based on preferred embodiments.

Es zeigen:

  • 1 eine erste schematische Darstellung einer ersten elektrischen Drahtheizeinrichtung;
  • 2 eine zweite schematische Darstellung einer zweiten elektrischen Drahtheizeinrichtung;
  • 3 eine dritte schematische Darstellung einer dritten elektrischen Drahtheizeinrichtung;
  • 4 eine vierte schematische Darstellung einer vierten elektrischen Drahtheizeinrichtung, und
  • 5 eine schematische Darstellung einer Luftzuführung für einen Fahrzeuginnenraum.
Show it:
  • 1 a first schematic representation of a first electrical wire heating device;
  • 2nd a second schematic representation of a second electrical wire heating device;
  • 3rd a third schematic representation of a third electric wire heater;
  • 4th a fourth schematic representation of a fourth electric wire heater, and
  • 5 is a schematic representation of an air supply for a vehicle interior.

In den folgenden Zeichnungen bezeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche oder gleichartige Teile.In the following drawings, the same reference numerals designate the same or similar parts.

1 zeigt eine erste schematische Darstellung einer ersten elektrischen Drahtheizeinrichtung. Die elektrische Drahtheizeinrichtung 10 umfasst einen Drahtheizwiderstand 16, der über elektrische Anschlussleitungen 18 mit einer Stromquelle 20 verbindbar ist. Die Verbindbarkeit wird mit Hilfe einer Schalteinrichtung 26 realisiert, die beispielsweise im Wesentlichen die Funktion eines einfachen Schalters ausüben und entsprechend einfach ausgebildet sein kann. Der Drahtheizwiderstand 16 ist in einem einzigen Leitungszweig 30 angeordnet, welcher nicht weiter unterteilt ist. In einer der elektrischen Anschlussleitungen 18 sind Kaltleiterelemente 24 angeordnet, die an unterschiedlichen räumlichen Positionen in dem Leitungszweig 30 positioniert sind und dort thermisch mit dem Drahtheizwiderstand 16 in Kontakt stehen. Stromquelle 20, Schalteinrichtung 26, elektrische Anschlussleitungen 18 und Drahtheizwiderstand 16 bilden einen Stromkreis 22, der von der Schalteinrichtung 26 geöffnet und geschlossen werden kann. Bei Betrieb der dargestellten elektrischen Drahtheizeinrichtung 10 wird Luft 14 mit Hilfe des schematisch angedeuteten Gebläses 36 durch den Drahtheizwiderstand 16 gefördert, so dass diese die in dem Drahtheizwiderstand 16 erzeugte Wärme aufnimmt und dabei den Drahtheizwiderstand 16 kühlt. Sollte lokal eine Verdämmung des Drahtheizwiderstandes 16 erfolgen, beispielsweise durch angesaugtes Laub oder durch sich schleichend ansammelnde Ablagerungen innerhalb der Luftführung, beispielsweise aufgrund angesaugter Pollen, sinkt in dem entsprechenden Bereich die von der vorbeiströmenden Luft 14 verursachte Kühlwirkung, so dass dort lokal eine Temperaturerhöhung gegenüber den übrigen Bereichen des Drahtheizwiderstandes 16 auftritt. Überschreitet eine derartige lokale Temperaturerhöhung in der Nähe eines der Kaltleiterelemente 24 die Schwellentemperatur, bei der das Kaltleiterelement 24 sprunghaft seine elektrische Leitfähigkeit reduziert, so wird ein in dem Stromkreis 22 vorhandener Stromfluss 28 reduziert beziehungsweise unterbrochen. Dies bewirkt eine Unterbrechung des Stromkreises 22 und der Drahtheizwiderstand 16 verliert seine Heizleistung, so dass keine weitere Erwärmung der elektrischen Drahtheizeinrichtung 10 erfolgt. Insbesondere erfolgt keine weitere Erwärmung der elektrischen Drahtheizeinrichtung 10 in dem Bereich, in dem die partielle Überhitzung die Unterbrechung des Stromkreises 22 durch das jeweilige Kaltleiterelement 24 verursacht hat. Das Unterbrechen des Stromkreises 22 durch das Kaltleiterelement 24 kann daher als Abregelung oder Leistungsbegrenzung des Stromflusses 28 begriffen werden, da an dem Kaltleiterelement 24 praktisch die gesamte Spannung abfällt, so dass der Stromfluss 28 gegen Null geht. Der Stromfluss 28 in dem Stromkreis 22 kann in üblicher Weise gemessen werden, und durch die Reduzierung des Stromflusses 28 auf das Ansprechen eines Kaltleiterelementes 24 erkannt werden. Dies kann zur Ausgabe eines Fehlerstromes genutzt werden, der dann beispielsweise eine nur manuell rückstellbare oder nicht zerstörungsfrei auslösende Sicherung aktiviert, die den Stromkreis unabhängig von einer Schaltstellung der Schalteinrichtung 26 unterbricht. 1 shows a first schematic representation of a first electric wire heating device. The electric wire heater 10th includes a wire heating resistor 16 that has electrical connection cables 18th with a power source 20th is connectable. The connectivity is with the help of a switching device 26 realized that, for example, essentially perform the function of a simple switch and can be designed accordingly simple. The wire heating resistor 16 is in a single line branch 30th arranged, which is not further divided. In one of the electrical connection lines 18th are PTC thermistor elements 24th arranged at different spatial positions in the line branch 30th are positioned and there thermally with the wire heating resistor 16 stay in contact. Power source 20th , Switching device 26 , electrical connection cables 18th and wire heating resistor 16 form a circuit 22 by the switching device 26 can be opened and closed. When operating the electrical wire heater shown 10th becomes air 14 with the help of the schematically indicated fan 36 through the wire heating resistor 16 promoted so that these in the wire heating resistor 16 generated heat absorbs and thereby the wire heating resistor 16 cools. Insulation of the wire heating resistor should be local 16 take place, for example by sucked-in leaves or by creeping deposits inside the air duct, for example due to sucked-in pollen, the air flowing past drops in the corresponding area 14 caused cooling effect, so that there is a local temperature increase compared to the other areas of the wire heating resistor 16 occurs. Such a local temperature increase in the vicinity of one of the PTC thermistor elements exceeds 24th the threshold temperature at which the PTC element 24th abruptly reduced its electrical conductivity, so one in the circuit 22 existing current flow 28 reduced or interrupted. This causes an open circuit 22 and the wire heating resistor 16 loses its heating power, so that no further heating of the electric wire heater 10th he follows. In particular, there is no further heating of the electrical wire heating device 10th in the area where the partial overheating interrupted the circuit 22 through the respective PTC element 24th caused. Interrupting the circuit 22 through the PTC element 24th can therefore be used as a curtailment or power limitation of the current flow 28 can be understood because of the PTC element 24th practically all of the voltage drops, so the current flow 28 goes to zero. The current flow 28 in the circuit 22 can be measured in the usual way, and by reducing the current flow 28 to the response of a PTC thermistor element 24th be recognized. This can be used to output a fault current, which then, for example, activates a fuse which can only be reset manually or which does not trigger non-destructively, and which activates the circuit independently of a switching position of the switching device 26 interrupts.

2 zeigt eine zweite schematische Darstellung einer zweiten elektrischen Drahtheizeinrichtung. Im Unterschied zu der in 1 dargestellten elektrischen Drahtheizeinrichtung 10 ist in 2 der Drahtheizwiderstand 16, welcher wieder einen einzigen nicht näher bezeichneten Leitungszweig ausbildet, in einen ersten Heizabschnitt 32, einen zweiten Heizabschnitt 34 und weitere nicht näher bezeichnete Heizabschnitte unterteilt. Zwischen dem ersten Heizabschnitt 32 und dem zweiten Heizabschnitt 34 ist das Kaltleiterelement 24 angeordnet. Der erste Heizabschnitt 32, das Kaltleiterelement 24 und der zweite Heizabschnitt 34 sind elektrisch in Serie miteinander gekoppelt. Auch die weiteren nicht näher bezeichneten Heizabschnitte des Drahtheizwiderstandes 16 sind in Serie miteinander elektrisch gekoppelt und zwischen diesen sind jeweils weitere ebenfalls nicht näher bezeichnete Kaltleiterelemente verschaltet. Auch bei der in 2 dargestellten elektrischen Drahtheizeinrichtung 10 führt eine lokale Überhitzung im Bereich eines der Kaltleiterelemente 24 zu einer sprunghaften Reduzierung des Stromflusses 28 in dem Stromkreis und damit zu einer Unterdrückung der Wärmeentwicklung. 2nd shows a second schematic representation of a second electrical wire heating device. Unlike the one in 1 Electric wire heater shown 10th is in 2nd the wire heating resistor 16 , which again forms a single line branch, not specified, into a first heating section 32 , a second heating section 34 and further heating sections, not specified, are divided. Between the first heating section 32 and the second heating section 34 is the PTC element 24th arranged. The first heating section 32 , the PTC element 24th and the second heating section 34 are electrically coupled together in series. The further heating sections of the wire heating resistor, which are not described in more detail 16 are electrically coupled to each other in series and between them further PTC thermistor elements, also not specified, are connected. Even with the in 2nd Electric wire heater shown 10th causes local overheating in the area of one of the PTC thermistor elements 24th to a sudden reduction in the current flow 28 in the circuit and thus to suppress the development of heat.

3 zeigt eine dritte schematische Darstellung einer dritten elektrischen Drahtheizeinrichtung. Die in 3 dargestellte elektrische Drahtheizeinrichtung 10 ähnelt der in 1 dargestellten elektrischen Drahtheizeinrichtung 10. Neben dem Leitungszweig 30 ist allerdings ein weitere Leitungszweig 30' erkennbar, welcher parallel zu dem Leitungszweig 30 elektrisch geschaltet ist. In den entsprechenden elektrischen Anschlussleitungen 18 zu dem weiteren Leitungszweig 30' sind weitere Kaltleiterelemente 24' erkennbar, welche eine lokale Überhitzung im Bereich des weiteren Leitungszweigs 30' detektieren können.
Das Auslösen des Kaltleiterelementes 24, das im Bereich des Leitungszweigs 30 angeordnet ist, führt aufgrund der parallelen Verschaltung nur zu einer Unterbrechung des Stromflusses 28 im Leitungszweig 30. Der Stromfluss durch den weiteren Leitungszweig 30' bleibt erhalten. In gleicher Weise führt ein Auslösen des weiteren Kaltleiterelementes 24' im weiteren Leitungszweig 30' nur zu einer Unterbrechung des Stromflusses im weiteren Leitungszweig 30'. Auf diese Weise kann die Heizleistung der elektrischen Drahtheizeinrichtung bei einer partiellen Überhitzung zum Teil erhalten bleiben. 3rd shows a third schematic representation of a third electric wire heating device. In the 3rd Electric wire heater shown 10th resembles that in 1 Electric wire heater shown 10th . Next to the line branch 30th is another line branch 30 ' recognizable which parallel to the line branch 30th is electrically switched. In the corresponding electrical connection lines 18th to the other line branch 30 ' are additional PTC thermistor elements 24 ' recognizable which local overheating in the area of the other line branch 30 ' can detect.
Tripping the PTC element 24th that in the area of the line branch 30th is arranged, only leads to an interruption of the current flow due to the parallel connection 28 in the line branch 30th . The current flow through the other line branch 30 ' remains intact. The further PTC thermistor element is triggered in the same way 24 ' in the further line branch 30 ' only to interrupt the current flow in the other line branch 30 ' . In this way, the heating power of the electrical wire heating device can be partially preserved in the event of partial overheating.

4 zeigt eine vierte schematische Darstellung einer vierten elektrischen Drahtheizeinrichtung. Die in 4 dargestellte elektrische Drahtheizeinrichtung 10 ähnelt der in 3 dargestellten elektrischen Drahtheizeinrichtung 10, wobei allerdings die bereits im Zusammenhang mit 2 dargestellte Unterteilung des Leitungszweigs 30 und des weiteren Leitungszweigs 30' in den ersten Heizabschnitt 32 und den zweiten Heizabschnitt 34 beziehungsweise einen weiteren ersten Heizabschnitt 32' und einen weiteren zweiten Heizabschnitt 34' erkennbar ist. Zwischen dem weiteren ersten Heizabschnitt 32' und dem weiteren zweiten Heizabschnitt 34' ist das weitere Kaltleiterelement 24' angeordnet. Auch bei der in 4 dargestellten elektrischen Drahtheizeinrichtung 10 führt eine lokale Überhitzung im Bereich des Leitungszweigs 30 beziehungsweise des weiteren Leitungszweigs 30' nur zu einer Abschaltung des jeweiligen Leitungszweigs 30, 30'. 4th shows a fourth schematic representation of a fourth electrical wire heating device. In the 4th Electric wire heater shown 10th resembles that in 3rd Electric wire heater shown 10th , although the already related to 2nd shown division of the line branch 30th and the further line branch 30 ' in the first heating section 32 and the second heating section 34 or a further first heating section 32 ' and another second heating section 34 ' is recognizable. Between the further first heating section 32 ' and the further second heating section 34 ' is the other PTC element 24 ' arranged. Even with the in 4th Electric wire heater shown 10th causes local overheating in the area of the line branch 30th or the other line branch 30 ' only to switch off the respective line branch 30th , 30 ' .

5 zeigt eine schematische Darstellung einer Luftzuführung für einen Fahrzeuginnenraum. Die Luft 14 wird durch die elektrische Drahtheizeinrichtung 10 hindurch geführt und dabei erwärmt. Die mit der elektrischen Drahtheizeinrichtung 10 verbundene Stromquelle 20 liefert die hierfür notwendige elektrische Energie. Die erwärmte Luft 14 wird anschließend einem Fahrzeuginnenraum 12 zugeführt. Der Fahrzeuginnenraum kann in üblicher Weise beispielsweise ein Fahrgastraum eines Kraftfahrzeugs sein. 5 shows a schematic representation of an air supply for a vehicle interior. The air 14 is by the electric wire heater 10th passed through and heated. The one with the electric wire heater 10th connected power source 20th provides the necessary electrical energy. The warmed air 14 then becomes a vehicle interior 12 fed. The vehicle interior can be, for example, a passenger compartment of a motor vehicle in the usual way.

Die in der vorstehenden Beschreibung, in den Zeichnungen sowie in den Ansprüchen offenbarten Merkmale der Erfindung können sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination für die Verwirklichung der Erfindung wesentlich sein.The features of the invention disclosed in the above description, in the drawings and in the claims can be essential both individually and in any combination for realizing the invention.

BezugszeichenlisteReference symbol list

1010th
elektrische Drahtheizeinrichtungelectric wire heater
1212
FahrzeuginnenraumVehicle interior
1414
Luftair
1616
DrahtheizwiderstandWire heating resistor
1818th
elektrische Anschlussleitungelectrical connection cable
2020th
StromquellePower source
2222
StromkreisCircuit
2424th
KaltleiterelementPTC thermistor element
24'24 '
weitere Kaltleiterelementfurther PTC thermistor element
2626
SchalteinrichtungSwitching device
2828
StromflussCurrent flow
3030th
LeitungszweigLine branch
30'30 '
weiterer Leitungszweigfurther line branch
3232
erster Heizabschnittfirst heating section
32'32 '
weiterer erster Heizabschnittanother first heating section
3434
zweiter Heizabschnittsecond heating section
34'34 '
weiterer zweiter Heizabschnittanother second heating section
3636
Gebläsefan

Claims (4)

Elektrische Drahtheizeinrichtung (10) für einem Fahrzeuginnenraum (12) zuzuführende Luft (14), umfassend - einen Drahtheizwiderstand (16) zur Erzeugung von Wärme aus elektrischer Energie, - eine elektrische Anschlussleitung (18), über die der Drahtheizwiderstand (16) mit einer Stromquelle (20) verbindbar ist, so dass Drahtheizwiderstand (16), elektrische Anschlussleitung (18) und Stromquelle (20) einen Stromkreis (22) ausbilden, und - wobei der Stromkreis (22) ein Kaltleiterelement (24) aufweist, das thermisch an den Drahtheizwiderstand (16) angebunden ist und den Stromkreis (22) bei Überschreiten einer Schwellentemperatur unterbricht, dadurch gekennzeichnet, dass eine Schalteinrichtung (26) vorgesehen ist, die dazu eingerichtet ist, die elektrische Anschlussleitung (18) mit der Stromquelle (20) zu verbinden, um den Stromkreis (22) zu schließen, und dass die Schalteinrichtung (26) dazu eingerichtet ist, einen Stromfluss (28) in dem Stromkreis (22) zu messen und eine Fehlermeldung zu speichern, wenn die elektrische Anschlussleitung (18) mit der Stromquelle (20) leitend verbunden ist und der Stromfluss (28) zu gering ist.Electrical wire heating device (10) for air (14) to be supplied to a vehicle interior (12), comprising - a wire heating resistor (16) for generating heat from electrical energy, - an electrical connecting line (18) via which the wire heating resistor (16) is connected to a power source (20) can be connected, so that the wire heating resistor (16), the electrical connecting line (18) and the power source (20) form a circuit (22), and - the circuit (22) has a PTC thermistor element (24) which is thermally connected to the wire heating resistor (16) is connected and interrupts the circuit (22) when a threshold temperature is exceeded, characterized in that a switching device (26) is provided which is set up to connect the electrical connecting line (18) to the current source (20) in order to to close the circuit (22) and that the switching device (26) is set up to measure a current flow (28) in the circuit (22) and an error message to s save if the electrical connection line (18) is conductively connected to the current source (20) and the current flow (28) is too low. Elektrische Drahtheizeinrichtung (10) nach Anspruch 1, wobei die Schalteinrichtung (26) dazu eingerichtet ist, die elektrische Drahtheizeinrichtung (10) stillzulegen, wenn die gespeicherte Fehlermeldung erkannt wird.Electric wire heater (10) after Claim 1 , wherein the switching device (26) is set up to shut down the electric wire heating device (10) when the stored error message is detected. Elektrische Drahtheizeinrichtung (10) nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Drahtheizwiderstand (16) einen Leitungszweig (30) mit einem ersten Heizabschnitt (32) und einem zweiten Heizabschnitt (34) umfasst, die elektrisch in Serienschaltung miteinander verbunden sind, und wobei das Kaltleiterelement (24) in dem Leitungszweig (30) angeordnet ist.Electric wire heater (10) after Claim 1 or 2nd , wherein the wire heating resistor (16) comprises a line branch (30) with a first heating section (32) and a second heating section (34) which are electrically connected in series are connected to one another, and the PTC thermistor element (24) is arranged in the line branch (30). Elektrische Drahtheizeinrichtung (10) nach Anspruch 3, wobei der Drahtheizwiderstand (16) einen weiteren Leitungszweig (30') mit einem weiteren ersten Heizabschnitt (32') und einem weiteren zweiten Heizabschnitt (34') umfasst, die elektrisch in Serienschaltung miteinander verbunden sind, wobei der Leitungszweig (30) und der weitere Leitungszweig (30') elektrisch in Parallelschaltung miteinander verbunden sind, wobei in dem weiteren Leitungszweig (30') ein weiteres Kaltleiterelement (24') angeordnet ist.Electric wire heater (10) after Claim 3 , wherein the wire heating resistor (16) comprises a further line branch (30 ') with a further first heating section (32') and a further second heating section (34 '), which are electrically connected to one another in series connection, the line branch (30) and the further line branches (30 ') are electrically connected to one another in parallel connection, a further PTC thermistor element (24') being arranged in the further line branch (30 ').
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DE2806159A1 (en) 1978-02-14 1979-08-16 Siemens Ag DIVERSEER
US20040026405A1 (en) * 2002-08-07 2004-02-12 Sunbean Products, Inc. Warming fabric with multiplex controller

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