Beschreibung

Die Erfindung betrifft eine elektrische Heizeinrichtung für mobile Anwendungen nach Anspruch 1 sowie ein Fahrzeug, insbesondere Kraftfahrzeug, umfassend eine elektrische Heizeinrichtung.

WO 2013/186106 AI beschreibt eine elektrische Heizeinrichtung für ein

Kraftfahrzeug mit einem als Leiterbahn auf einem Substrat ausgebildeten

Heizwiderstand. Die Leiterbahn ist bifilar ausgebildet und im Bereich einer Leiterbahnumlenkung in die Gegenrichtung ist ein verbreiterter Isolationsbereich vorgesehen. Der verbreiterte Isolationsbereich soll bewirken, dass sich ein Stromfluss möglichst durch die volle Breite der Leiterbahn einstellt, um zu vermeiden, dass sich lokal innenliegend besonders gut durchströmte Bereiche und im außenliegenden Randbereich der Leiterbahn schlecht durchströmte Bereiche ausbilden können. In diesem Zusammenhang hat sich jedoch herausgestellt, dass sich im Vergleich zum Rest der elektrischen Heizeinrichtung im Bereich der Leiterbahnumlenkung immer noch eine vergleichsweise stark erhöhte Temperatur einstellen kann.

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine elektrische Heizeinrichtung sowie ein entsprechendes Fahrzeug, insbesondere Kraftfahrzeug, vorzuschlagen, bei der eine vergleichsweise homogene Temperaturverteilung erreicht wird, wobei die elektrische Heizeinrichtung möglichst kompakt und kostengü nstig in der

Herstellung sein soll.

Diese Aufgabe wird durch eine elektrische Heizeinrichtung für mobile

Anwendungen nach Anspruch 1 gelöst.

Insbesondere wird die Aufgabe durch eine elektrische Heizeinrichtung für mobile Anwendungen, gelöst, mit: einem Substrat und einer auf dem Substrat ausgebildeten Heizleiterschicht, wobei die Heizleiterschicht zumindest eine Heizleiterbahn aufweist, die sich (in einer Hauptebene) auf dem Substrat erstreckt, wobei die Heizleiterbahn derart strukturiert ist, dass eine Vielzahl (nebeneinander, insbesondere auf im Wesentlichen gleicher Höhe gegenüber dem Substrat, verlaufender) durch Isolierunterbrechungen voneinander getrennter Bahnabschnitte ausgebildet ist, wobei die Heizleiterbahn zumindest einen

Umlenkabschnitt aufweist, an dem die Heizleiterbahn (in der Hauptebene) umgelenkt ist und der (unmittelbar) zwischen einem ersten und einem zweiten Bahnabschnitt angeordnet ist, wobei der erste und der zweite Bahnabschnitt eine im Vergleich zum Umlenkabschnitt geringere Krümmung aufweisen, insbesondere zumindest im Wesentlichen gerade ausgebildet sind, wobei sich die Heizleiterbahn in dem ersten Bahnabschnitt oder in dem Umlenkabschnitt in mindestens zwei durch eine oder mehrere Zweig-Isolierunterbrechungen voneinander getrennte Zweigbahnen aufzeigt, wobei sich die Zweigbahnen in dem zweiten Bahnabschnitt oder in dem Umlenkabschnitt wieder vereinigen.

Ein wesentlicher Aspekt der Erfindung liegt darin, dass eine oder mehrere zusätzliche Leiterbahnen im Bereich der Umlenkungen (Umlenkabschnitte) vorgesehen sind. Dadurch wird erreicht, dass eine vergleichsweise homogene Stromdichtenverteilung vorliegt. Dad urch können mit einfachen Mitteln hohe Temperaturen an den Umlenkpunkten (Umlenkabschnitten) mit einer

entsprechend hohen Belastung für die Heizeinrichtung vermieden werden. Die Robustheit der Heizeinrichtung wird dadurch verbessert. Grundsätzlich kann die Temperatur in den Umlenkabschnitten auch dadurch reduziert werden, dass die Umlenkabschnitt (lokal) mit einem elektrisch gut leitenden Material versehen werden. Eine derartige (lokale) Beschichtung mit einem gut leitenden Material hat jedoch den Nachteil, dass ein zusätzlicher Verfahrensschritt (bei der Herstellung) durchgeführt werden muss (z.B. Maskieren und/oder Beschichten). Außerdem können darauffolgende Schichten (z.B. eine Sensorschicht) durch lokale

Verdickungen beeinträchtigt werden.

Unter der Krümmung ist vorzugsweise die Abweichung von einem geraden Verlauf zu verstehen. Betrachtet werden soll hier insbesondere nur der Betrag der Krümmung (also ohne Berücksichtigung eines Vorzeichens). Die

Isolierunterbrechungen trennen die voneinander getrennten Bahnabschnitte derart, dass ein Stromfluss von einem zu dem anderen getrennten Bahnabschnitt (durch die Isolierunterbrechungen hindurch) ausgeschlossen ist (oder zumindest erheblich reduziert ist). Ein spezifischer Widerstand der Isolierunterbrechungen ist gegenüber den voneinander getrennten Bahnabschnitten vorzugsweise mindestens lOmal, noch weiter vorzugsweise mindestens 50mal größer. Erster und/oder zweiter Bahnabschnitt sollen insbesondere dann als im Wesentlichen gerade ausgebildet betrachtet werden, wenn eine Abweichung von einer

(geraden) Verbindungslinie zwischen einem Anfang und einem Ende des jeweiligen Bahnabschnitts maximal 10 %, vorzugsweise maximal 5 %, noch weiter vorzugsweise maximal 2 % beträgt. Eine Krümmung in dem

Umlenkabschnitt ist vorzugsweise mindestens 2mal, noch weiter vorzugsweise mindestens 5mal, noch weiter vorzugsweise mindestens lOmal so groß (im Durchschnitt) wie eine Krümmung des ersten und/oder zweiten Bahnabschnittes. Erster und/oder zweiter Bahnabschnitt grenzen insbesondere (unmittelbar) an den Umlenkabschnitt an. Erster und/oder zweiter Bahnabschnitt können mindestens genauso lang, vorzugsweise mindestens l,5mal so lang noch weiter vorzugsweise mindestens 3mal so lang sein wie der Umlenkabschnitt.

Insgesamt wird eine elektrische Heizeinrichtung vorgeschlagen, die insbesondere den zunehmenden Bedarf in elektrisch angetriebenen Fahrzeugen (aufgrund deren zunehmender Verbreitung) effektiv abdecken kann. In der Vergangenheit kamen als elektrische Heizeinrichtungen für derartige mobile Anwendungen überwiegend sogenannte PTC-Heizelemente zum Einsatz, die mit vergleichsweise niedrigen Versorgungsspannungen betrieben wurden, die in einem Bordnetz eines herkömmlichen Kraftfahrzeugs mit einem Verbrennungsmotor vorhanden sind. Insbesondere bei modernen Fahrzeugen, die vollständig oder teilweise elektrisch angetrieben werden, besteht der Bedarf, die Fahrzeuge auch elektrisch mit den Versorgungsspannungen betreiben zu können, die in einem bei diesen realisierten Hochvolt-Bordnetz vorliegen, wie z.B. einer Spannung in einem Bereich zwischen 150 Volt und 900 Volt, ggf. sogar bis über 1.000 Volt. Unter einer Heizeinrichtung für mobile Anwendungen wird im vorliegenden Kontext eine Heizeinrichtung verstanden, die für den Einsatz i n mobilen

Anwendungen ausgelegt und dementsprechend angepasst ist. Dies bedeutet insbesondere, dass sie transportabel ist (ggf. in einem Fahrzeug fest eingebaut oder lediglich für den Transport darin untergebracht) und nicht ausschließlich für den dauerhaften, stationären Einsatz, wie es beispielsweise bei der Beheizung eines Gebäudes der Fall ist, ausgelegt ist. Ein Gewicht der Heizeinrichtung kann unter 500 kg, vorzugsweise unter 100 kg, noch weiter vorzugsweise unter 20 kg liegen. Die Heizeinrichtung kann ggf. fest in einem Fahrzeug (Landfahrzeug, Schiff, etc.) insbesondere in einem Landfahrzeug, installiert sein. Insbesondere kann sie zur Beheizung eines Fahrzeug-Innenraums, wie beispielsweise eines Land-, Wasser- oder Luftfahrzeugs, sowie eines (Teil -) offenen Raums, wie er beispielsweise auf Schiffen, insbesondere Yachten, aufzufinden ist, ausgelegt sein. Die Heizeinrichtung kann auch (vorübergehend) stationär eingesetzt werden, wie beispielsweise in großen Zelten, Containern (z.B. Baucontainern), et cetera. Insbesondere kann die elektrische Heizeinrichtung für mobile

Anwendungen als Stand- oder Zuheizer für ein Landfahrzeug, wie beispielsweise für einen Wohnwagen, ein Wohmobil, einen Bus, einen PKW, etc., ausgelegt sein.

In dem Umlenkabschnitt kann die Heizleiterbahn um mindestens 90 Grad, vorzugsweise um mindestens 120 Grad, noch weiter vorzugsweise um mindestens 150 Grad umgelenkt werden (insbesondere um, zumindest ungefähr, 180 Grad).

Das Substrat kann eine plane oder nicht-plane (beispielsweise gewölbte oder gekrümmte) Oberfläche aufweisen. Die Vielzahl der (nebeneinander verlaufenden) durch Isolierunterbrechungen voneinander getrennten Bahnabschnitte ist vorzugsweise auf einer (zumindest im Wesentlichen) gleichmäßigen Höhe gegenüber der Substratoberfläche angeordnet.

Erster und zweiter Leitabschnitt verlaufen vorzugsweise (zumindest

abschnittsweise) parallel (im geometrischen Sinne) zueinander. Der

Umlenkabschnitt bewirkt vorzugsweise eine Umlenkung um 180 Grad oder zumindest ungefähr 180 Grad (d. h. insbesondere um mindestens 170 Grad). Bei einer derartigen Ausbildung ist die potentielle (lokale) Erwärmung besonders ausgeprägt, so dass durch die zusätzlichen Leiterbahnen im Bereich der Umlenkungen besonders effektiv eine (lokale) Aufheizung reduziert oder verhindert werden kann.

Eine innere Zweigbahn ist gegenüber einer äußeren Zweigbahn (zu mindest im Durchschnitt und/oder zumindest abschnittsweise, vorzugsweise durchgängig) schmaler ausgebildet. Auch durch eine derartige Maßnahme wird die

Stromverteilu ng weiter vergleichmäßigt.

Die Zweigbahnen erstrecken sich vorzugsweise über maximal 70 %, weiter vorzugsweise maximal 30 %, noch weiter vorzugsweise maximal 15 % und/oder vorzugsweise mindestens 5 %, noch weiter vorzugsweise mindestens 10 % des ersten und/oder zweiten Bahnabschnittes. Vorzugsweise befindet sich also ein Abzweigungspunkt erst kurz vor dem Umlenkabschnitt, was eine vergleichsweise einfache Herstellung bei dennoch effektiver Vergleichmäßigung der

Stromverteilung ermöglicht.

In einer Ausführungsform zweigt sich die Heizleiterbahn in dem ersten

Bahnabschnitt oder in dem Umlenkabschnitt in mindestens drei (oder genau drei) durch Zweig-Isolierunterbrechungen voneinander getrennte Zweigbahnen auf, wobei sich die Zweigbahnen in dem zweiten Leitabschnitt oder in dem

Umlenkabschnitt wieder vereinigen. Dadurch kann die Stromverteilung weiter vergleichmäßigt werden.

Die Zweigbahnen können auf gleicher Höhe gegenüber einer Oberfläche des Substrats angeordnet sein und/oder eine gleiche Dicke (se nkrecht zu der Oberfläche des Substrats) aufweisen.

Ein Abstand zwischen benachbarten Bahnabschnitten mit zueinander

entgegengesetzten Stromflussrichtungen im Bereich des Umlenkabschnittes kann (lokal) verbreitert ausgebildet sein. Durch die Kombination der Zweigbahnen mit einer solchen (lokalen) Verbreiterung des Abstandes kann die Ausbildung von „Hot-Spots" besonders zuverlässig unterdrückt werden. Grundsätzlich ist es jedoch auch möglich, dass auf eine derartige (lokale) Verbreiterung des

Abstandes verzichtet wird, so dass eine verbesserte Flächennutzung der

Oberfläche des Substrats erreicht wird . Die zumindest eine Heizleiterbahn kann sich in einem bifilaren Muster auf dem Substrat erstrecken. Durch eine bifilare Anordnung kann die Heizleiterbahn, di e durch das Substrat bereitgestellte Oberfläche mit geringen Leerflächen in hohem Maße überdecken. Ferner ermöglicht es die bifilare Anordnung, mögliche

Störstrahlungen durch die elektrische Heizeinrichtung zu minimieren. Bei der bifilaren Anordnung liegen Bahnabschnitte der Heizleiterbahn derart

nebeneinander vor, dass gegenläufig von Strom durchflossene bzw.

durchfließbare Bahnabschnitte jeweils nebeneinander verlaufend angeordnet sind. Bevorzugt können dabei zumindest im Wesentlichen sämtliche zum Erwärmen vorgesehene Bahnabschnitte der Heizleiterbahn Teil der bifilaren Anordnung sein. Dadurch können sich die erzeugten elektromagnetischen Felder zumindest teilweise gegenseitig aufheben. Es ist jedoch zu beachten, dass insbesondere Anschlussbereiche zum Verbinden mit einer elektrischen Leistungsversorgung auch nicht-bifilar angeordnet sein können. Die restlichen Bereiche der

Heizleiterbahn können bevorzugt zumindest im Wesentlichen bifilar angeordnet sein.

Die Heizleiterbahn kann mindestens zwei oder mindestens drei Umlenkabschnitte aufweisen. Diesen (mehreren) Umlenkabschnitten können jeweils entsprechende Zweigbahnen zugeordnet sein. Wenn die Heizleiterbahn (genau) zwei

(insbesondere um 180 Grad umlenkende) Umlenkabschnitte aufweist, kann eine optimierte bifilare Anordnung realisiert werden, die eine geringe

elektromagnetische Abstrahlung aufweist und dabei nur wenige Bereiche aufweist, in denen im Betrieb eine erhöhte Temperatur auftritt. In dem Fall einer Mehrzahl von auf dem Substrat ausgebildeten Heizleiterbahnen kann bevorzugt jede der Heizleiterbahnen jeweils (genau) zwei Umkehrpunkte aufweisen.

In einer konkreten Ausführungsform bedeckt die Heizleiterschicht zumindest 80 % der Substratoberfläche, bevorzugt zumindest 85 % der Substratoberfläche. In diesem Fall ist eine vergleichsweise gute Ausnutzung der zur Verfügung stehenden Substratoberfläche gegeben und es ist trotzdem noch eine

ausreichende Isolierung der einzelnen Bahnabschnitte gegeneinander ermöglicht. Die Heizleiterschicht kann insbesondere weniger als 95 % der Substratoberfläche bedecken.

Vorzugsweise ist in den Isolierunterbrechungen ein elektrisch isolierendes

Material angeordnet. Das elektrisch isolierende Material kann bevorzugt neben den Isolierunterbrechungen auch die von dem Substrat abgewandte Oberfläche der Heizleiterbahn bzw. Heizleiterbahnen bedecken. Das elektrische isolierende Material kann insbesondere bevorzugt nach dem Ausbilden der Heizleiterbahn bzw. der Heizleiterbahnen als Schicht abgeschieden sein. Das elektrisch isolierende Material ist bevorzugt einerseits elektrisch (vergleichsweise gut) isolierend, andererseits aber thermisch (vergleichsweise gut) leitend. Durch das elektrisch isolierende Material kann die Breite der Isolierunterbrechungen vergleichsweise klein gehalten werden, so dass die zur Verfügung stehende Oberfläche des Substrats effizient für die Heizleiterbahn bzw. Heizleiterbahnen ausgenutzt werden kann.

Gemäß einer Weiterbildung ist die Heizleiterbahn derart ausgebildet, dass zumindest über einen überwiegenden Anteil ihrer Länge jeweils zwei

Bahnabschnitte mit gleichgerichteter Stromflussrichtung benachbart und ggf. parallel zueinander verlaufen. Die Heizleiterbahn kann insbesondere derart ausgebildet sein, dass über zumindest 80 % der Länge jeweils zwei

Leiterbahnabschnitte mit gleichgerichteter Stromflussrichtung benachbart und parallel zueinander verlaufen. Die jeweils zwei Bahnabschnitte können an ihren Enden insbesondere jeweils zu einem gemeinsamen Anschlussabschnitt zur Verbindung mit einer elektrischen Leistungsversorgung verbunden sein. Eine derartige Ausgestaltung ermöglicht eine besonders günstige Verteilung des in dem elektrischen Heizelement fließenden Stroms und somit eine besonders homogene Verteilung der Heizleistung. Ferner kann diese Strukturierung in kostengünstig einfacher Weise gebildet und dabei die zur Verfügung stehende Oberfläche des Substrats gut ausgenutzt werden.

In einer Ausführungsform ist die Heizleiterbahn derart ausgebildet, dass sie über einen überwiegenden Anteil ihrer Länge gerade verläuft. Auch dadurch kann das Substrat effektiv mit der Heizleiterbahn ausgestattet werden.

Gemäß einer Weiterbildung ist auf der Heizleiterschicht zumindest eine weitere Schicht ausgebildet. Es können insbesondere auch mehrere Schichten auf d er Heizleiterschicht ausgebildet sein. Bevorzugt kann auf der Heizleiterschicht eine Isolierschicht ausgebildet sein, die ggf. auch die Isolierunterbrechungen zwischen den Bahnabschnitten der Heizleiterbahn füllt. Auf der Isolierschicht kann bevorzugt z.B. auch noch eine Sensorschicht zur Überwachung der Funktion der elektrischen Heizeinrichtung ausgebildet sein. Über die Isolierschicht kann ein hohes Maß an Sicherheit bereitgestellt werden, indem stromführende Bereiche zusätzlich isoliert sind .

In einer konkreten Ausführungsform ist die elektrische Heizeinrichtung eine Kraftfahrzeug-Heizeinrichtung . Die elektrische Heizeinrichtung kann dabei insbesondere zum Beheizen eines Fluids, wie z. B. Luft für einen Innenraum des Fahrzeugs oder einer Flüssigkeit in einem Flüssigkeitskreislauf des Fahrzeugs ausgebildet sein.

Die obengenannte Aufgabe wird insbesondere durch ein Fahrzeug, vorzugsweise Kraftfahrzeug, weiter vorzugsweise PKW oder LKW, umfassend eine elektrische Heizeinrichtung der oben beschriebenen Art gelöst.

Die obengenannte Aufgabe wird weiterhin insbesondere durch die Verwendung einer elektrischen Heizeinrichtung der oben beschriebenen Art für ein Fahrzeug, insbesondere Kraftfahrzeug, gelöst.

Die Ausgestaltung der elektrischen Heizeinrichtung hat im Allgemeinen auch den Vorteil, dass kein (oder nur wenig) zusätzlicher Platz auf der Substratoberfläche benötigt wird, so dass eine effiziente Ausnutzung des zur Verfügung stehenden Platzes ermöglicht wird . Insgesamt ist eine vergleichsweise einfache und kostengünstige Ausgestaltung möglich. Bei einem (vorgegebenen) Verlauf der Heizleiterbahn ermöglichen die Zweigbahnen eine Erhöhung der erreichbaren Heizleistung pro Flächeneinheit, da die mögliche Heizleistung vornehmlich durch kritische Stellen, an denen sich lokale„Hot-Spots" ausbilden können, bestimmt wird . Je stärker die Heizleiterbahn an dem Umlenkabschnitt umgelenkt wird, desto größer ist der erzielte Effekt. Die Zweigbahnen wirken sich also da nn besonders stark aus, wenn der Umlenkabschnitt eine Umlenkung um (zumindest annähernd) 180 Grad bewirkt.

Die Heizleiterschicht ist vorzugsweise eine flächig auf dem Substrat

abgeschiedene und ggf. anschließend unter Materialabtrag strukturierte Schicht . Dies ermöglicht eine vergleichsweise kostengünstige Herstellung der

Heizleiterbahn bzw. der Heizleiterbahnen. Die Heizleiterschicht kann bevorzugt durch ein thermisches Spritzverfahren auf dem Substrat aufgebracht und anschließend (z. B. durch Laserbearbeitung) stru kturiert sein. Grundsätzlich sind aber auch andere Verfahren, wie z. B. Druckverfahren, Gießverfahren oder Ähnliches zur Ausbildung der Heizleiterschicht denkbar. Ebenso sind andere Verfahren zur Strukturierung möglich, wie beispielsweise Ätzen, mechanisches Abtragen, Ultraschall oder Ähnliches. Die Heizleiterschicht ist bevorzugt a us einem elektrisch leitfähigen, insbesondere metallischen, Material gefertigt.

Weiterhin kann die Heizleiterschicht über eine zwischengelagerte, elektrisch isolierende (und ggf. thermisch gut leitfähige) Zwischenschicht von dem Material des Substrates getrennt sein. Insbesondere kann die Heizleiterschicht

beispielsweise aus einer Nickel-Chrom-Legierung gebildet sein und/oder über eine Aluminiumoxidschicht von dem Material des Substrates getrennt sein. Das Substrat kann vorzugsweise eine vergleichsweise gute thermische Leitfähigkeit aufweisen, insbesondere aus einem Metall gefertigt sein. Die jeweilige

Heizleiterbahn kann bevorzugt eine Breite von einigen Millimetern aufweisen, insbesondere eine Breite zwischen 2,5 mm und 5 mm, und eine Dicke (in der Richtung senkrecht zum Substrat) im Bereich von 5 μιη bis 30 μιη, insbesondere im Bereich von 10 μιη bis 25 μιη.

In einer konkreten Ausführungsform ist die elektrische Heizeinrichtung als Hochvolt-Heizung für eine Betriebsspannung im Bereich von vorzugsweise zwischen 150 Volt und 900 Volt, weiter vorzugsweise zwischen 200 Volt und 600 Volt ausgelegt. Es ist jedoch ggf. auch eine Auslegung bis über 1.000 Volt möglich. In diesem Fall kann die elektrische Heizeinrichtung besonders vorteilhaft beispielsweise in einem Elektro- oder Hybridfahrzeug zum Einsatz kommen, ohne dass aufwändige Spannungswandler erforderlich sind.

Weitere Ausführungsformen ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen beschrieben, die anhand der Abbildungen näher erläutert werden. Hierbei zeigen:

Fig. 1 eine schematische Schnittansicht einer erfindungsgemäßen

elektrischen Heizeinrichtung;

Fig. 2 einen Abschnitt einer Heizleiterschicht gemäß einem

Vergleichsbeispiel;

Fig. 3 einen Abschnitt analog Fig. 2 gemäß einem erfindungsgemäßen

Ausführungsbeispiel; und Fig. 4 einen Abschnitt analog Fig. 2 und 3 gemäß einem weiteren

Ausführungsbeispiel.

In der nachfolgenden Beschreibung werden für gleiche und gleichwirkende Teile dieselben Bezugsziffern verwendet.

Fig. 1 zeigt einen schematischen Schnitt einer erfindungsgemäßen

Heizeinrichtung. Diese umfasst ein Substrat 10, eine (unmittelbar) auf dem Substrat 10 angeordnete elektrisch isolierende Schicht 11, eine (unmittelbar) auf der elektrisch isolierenden Schicht 11 angeordnete Heizleiterschicht 12 sowie eine (unmittelbar) auf der Heizleiterschicht 12 angeordnete Isolierschicht 13.

Elektrisch isolierende Schicht 11 und Isolierschicht 13 sind nur optional. Die elektrisch isolierende Schicht 11 ist insbesondere dann vorgesehen, wenn das Substrat 10 aus einem leitfähigen Material, z.B. Metall, ausgebildet ist.

Die elektrische Heizeinrichtung gemäß Fig. 1 ist dazu ausgelegt, in einem

Fahrzeug ein Fluid zu beheizen. Das Fluid kann dabei insbesondere durch zu beheizende Luft oder durch eine Flüssigkeit in einem Flüssigkeitskreislauf des Fahrzeugs gebildet sein. Die elektrische Heizeinrichtung ist dabei insbesondere als eine Hochvolt-Heizung für einen Betrieb mit einer Betriebsspannung im Bereich zwischen 150 Volt und 900 Volt, insbesondere im Bereich zwischen 200 Volt und 600 Volt ausgelegt. Es ist jedoch beispielsweise auch eine Auslegung bis über 1.000 Volt möglich.

Das Substrat 10 ist insbesondere gleichzeitig als ein Wärmetauscher zum

Übertragen einer freigesetzten Heizleistung auf das zu erwärmende Fluid ausgebildet. Insbesondere kann eine (nicht dargestellte) Unterseite mit einer Mehrzahl von Wärmetauscherrippen und/oder Kanälen versehen sein, über die das zu erwärmende Fluid geleitet wird. Das Substrat 10 kann vorzugsweise (in herstellungstechnisch kostengünstiger Weise) aus einem metallischen Material mit einem hohen Wärmeübertragungskoeffizienten gebildet sein, insbesondere aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung. Grundsätzlich ist es aber auch möglich, das Substrat 10 aus einem elektrisch isolierenden Material mit hoher thermischer Leitfähigkeit zu fertigen, wie insbesondere aus einer entsprechenden Keramik. Die elektrisch isolierende Schicht 11 weist vorzugsweise eine hohe thermische Leitfähigkeit auf. Weiterhin ist die elektrische isolierende Schicht 11 vorzugsweise aus Aluminiumoxid gebildet. Weiterhin kann die elektrisch isolierende Schicht 11 in einem thermischen Spritzverfahren auf dem Substrat 10 abgeschieden sein. Insbesondere in dem Fall, dass das Substrat aus Aluminium oder einer

Aluminiumlegierung ausgebildet ist, kann die elektrisch isolierende Schicht 11 beispielsweise auch durch gezieltes Oxidieren der Oberfläche des Substrates 10 gebildet werden. Die elektrisch isolierende Schicht 11 ist dazu ausgebildet, das Substrat 10 elektrisch gegenüber der Heizleiterschicht 12 zu isolieren (gleichzeitig jedoch eine gute Wärmeübertragung auf das Material des Substrates 10 zu ermöglichen).

Die Heizleiterschicht 12 ist vorzugsweise auf dem Substrat 10 (bzw. auf der isolierenden Schicht 11) abgeschieden. Die Heizleiterschicht 12 kann aus einem metallischen Material (insbesondere aus einer Nickel -Chrom-Legierung) ausgebildet sein. Bevorzugt ist die Heizleiterschicht 11 in einem thermischen Spritzverfahren abgeschieden. Alternativ ist es aber beispielsweise auch möglich, die Heizleiterschicht 11 in einem Druck- oder Gießverfahren abzuscheiden.

Die Heizleiterschicht 12 ist derart strukturiert, dass zumindest eine Heizleiterbahn ausgebildet ist, die dazu ausgelegt ist, ohmsche Wärme freizusetzen, wenn zwischen ihren entgegengesetzten Enden eine elektrische Spannung angelegt wird. Grundsätzlich kann die Heizleiterbahn wie in WO 2013/186106 AI beschrieben, strukturiert sein (abgesehen von den im Nachfolgenden noch näher zu beschreibenden Zweigbahnen im Bereich der Umlenkabschnitte).

In einem Randbereich der elektrischen Heizeinrichtung können Anschlüsse zum Verbinden der Heizleiterbahnen mit einer elektrischen Leistungsversorgung vorgesehen sein. Derartige Anschlüsse können elektrisch voneinander isoliert (beispielsweise nebeneinander) über einem Rand des Substrates 10 angeordnet sein. Dabei kann ein erster Anschluss zum elektrischen Kontaktieren der

Heizleiterbahn und Anlegen eines ersten elektrischen Potentials ausgebildet sein und ein zweiter Anschluss zum elektrischen Kontaktieren der Heizleiterbahn und Anlegen eines anderen, zweiten Potentials ausgebildet sein. Über die beiden Anschlüsse kann somit eine gewünschte Potentialdifferenz an die Heizleiterbahn angelegt werden. g Fig . 2 zeigt einen Ausschnitt eines Vergleichsbeispiels für eine Strukt urierung der Heizleiterschicht 12. Generell kann diese Heizleiterschicht so strukturiert sein, dass sie sich in einem bifilaren Muster auf dem Substrat 10 erstreckt.

Die Heizleiterschicht weist eine Heizleiterbahn 14 auf, die eine Vielzahl nebeneinander ausgebildeter Bahnabschnitte 15a, 15b, 15c und 15d umfasst. Die Bahnabschnitte 15a bis 15d sind durch Isolierunterbrechungen 16 voneinander getrennt und somit gegeneinander elektrisch isoliert. Die Isolierunterbrechu ngen können bevorzugt dadurch ausgebildet sein, dass die Heizleiterschicht 12 zunächst flächig auf dem Substrat 10 abgeschieden wird und im Bereich der Isolierunterbrechungen anschließend das Material der Heizleiterschicht 12 gezielt abgetragen wird, insbesondere du rch Laserbearbeitung . In Fig . 2 sind bevorzugte Stromflussrichtungen in der Heizleiterbahn 14 schematisch durch Pfeile dargestellt.

Die Isolierunterbrechu ngen 16 weisen vorzugsweise (über ihre Längserstreckung) eine (zumindest im Wesentlichen) gleichbleibende Breite auf. In dieser Weise wird erreicht, dass die Bahnabschnitte 15a bis 15d der Heizleiterbahn 14 die Oberfläche des Substrates großflächig überdecken können, so dass die zur Verfügung stehende Fläche möglichst optimal zur Ausbildung von Heizleistung bereitstellenden Bahnabschnitten ausgenutzt werden kann.

Die (gerade verlaufenden) Bahnabschnitte 15a und 15b bzw. 15c und 15d si nd über Umlenkabschnitte 17a und 17b miteinander verbunden. In dem

Umlenkabschnitt 17a wird die Heizleiterbahn 14 (in einer Hauptebene) um (zumindest im Wesentlichen) 180 Grad umgelenkt, so dass die

Leiterbahnabschnitte 15a, 15b (mit entgegengesetzter Stro mflussrichtung) nur durch eine Isolierunterbrechu ng 16 getrennt nebeneinander und parallel zueinander verlaufen.

In dem Vergleichsbeispiel gemäß Fig . 2 tritt im Bereich einer Innenkurve 18 des Umkehrabschnittes 17a ein Bereich 19 mit einem vergleichsweise hohen

Stromfluss auf, da sich der fließende elektrische Strom überwiegend den Weg des geringsten elektrischen Widerstandes sucht ( bzw. den kürzesten Weg). Eine solche inhomogene Stromverteilung über den Querschnitt der Heizleiterbahn 14 führt zu einer starken lokalen Erhitzung in dem stärker von elektrischem Strom durchflossenen Bereich 19, so dass dort das Risiko von„Hot-Spots" existiert, die aufgrund einer starken Erhitzung die Lebensdauer der elektrischen

Heizeinrichtung negativ beeinflussen können. Bei dem Vergleichsbeispiel gemäß Fig. 2 können sich dabei Maximaltemperaturen von 254 C° ergeben.

Das Problem der Ausbildung unerwünschter„Hot-Spots" wird durch die

Ausbildung der Heizleiterschicht 12 gemäß Fig. 3 (die eine erfindungsgemäße Ausführungsform der elektrischen Heizeinrichtung näher illustriert) gelöst bzw. zumindest abgemildert. Die Heizleiterschicht 12 gemäß Fig. 3 kann insbesondere wie die Heizleiterschicht 12 gemäß Fig. 2 (gemäß dem Vergleichsbeispiel) ausgebildet sein, mit den folgenden, näher erläuterten Unterschieden. Vor dem Umlenkabschnitt 17a verzweigt sich ein erster Bahnabschnitt 15a, so dass der elektrische Strom auf zwei voneinander isolierten (durch

Zweigisolierunterbrechungen) Pfaden strömt. Dadurch wird die Stromverteilung auf effektive Art und Weise im Vergleich gemäßigt. An der Innenkurve 18 kann zwar immer noch ein Bereich 19 mit einer erhöhten Stromdichte auftreten. Dieser Bereich 19 ist jedoch weit weniger stark ausgeprägt als bei dem

Vergleichsbeispiel gemäß Fig. 2. Insgesa mt zweigt sich also der Bahnabschnitt 15a in zwei Zweigabschnitte 21a, 21b auf. Diese Zweigabschnitte 21a, 21b vereinigen sich in der Ausführungsform gemäß Fig. 3 am Ende des

Umlenkabschnittes 17a. Bei abgesehen von den Zweigabschnitten ansonsten gleicher Struktur wie im Vergleichsbeispiel gemäß Fig. 2 ergibt sich eine deutlich niedrigere Maximaltemperatur von nur 226 C°.

Fig. 4 zeigt einen Ausschnitt einer weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsform der elektrischen Heizeinrichtung. Im Unterschied zu der Ausführungsform gemäß Fig. 3 zweigt sich hier der erste Bahnabschnitt 15a in drei Zweigabschnitte 21a, 21b und 21c auf (getrennt durch Zweig-Isolierunterbrechungen 20a, 20b) .

Dadurch kann die Stromverteilung weiter vergleichmäßigt werden. Weiterhin ist in der Ausführungsform gemäß Fig. 4 eine Wiedervereinigung der Zweigabschnitte 21a bis 21c erst in einem Abstand gegenüber einem Ende des Umlenkabschnittes 17a vorgesehen. Anfang und Ende der Zweigabschnitte 21a bis 21c liegen also nebeneinander (bezogen auf die Stromrichtung). Dies kann grundsätzlich auch bei der Ausführungsform gemäß Fig. 3 der Fall sein.

Bevorzugt ist es (wie in Fig. 3 und 4 schematisch dargestellt), dass der innere Zweigabschnitt 21a oder die beiden inneren Zweigabschnitte 21a und 21b (gemäß Fig. 4) schmaler ausgeführt sind wie der äußere (äußerste) Zweigabschnitt 21b bzw. 21c (zumindest im Durchschnitt) . Dadurch wird ein vergleichsweise hoher Anteil des Stromes auf die weiter außenliegenden Zweigabschnitte oder den weiter außenliegenden Zweigabschnitt gezwungen, was der Entstehung eines „Hot-Spots" im Bereich der Innenkurve 18 weiter entgegenwirkt.

Wie in Fig . 1 schematisch dargestellt, kann auf der Heizleiterschicht 12 bzw. auf den entsprechend strukturierten Heizleiterbahnen 14 zumindest eine weitere Isolierschicht 13 ausgebildet sein, die die von dem Substrat 10 abgewandte Oberseite der Heizleiterschicht 12 bedeckt. Vorzugsweise ist die weitere

Isolierschicht 13 insbesondere derart ausgebildet, dass sie auch die

Isolierunterbrechungen 16, 20 zwischen den Bahnabschnitten 15a bis 15d ausfü llt. In dieser Weise ist eine besonders gute Isolierung der Bahnabschnitte 15a bis 15d untereinander gewährleistet. Die weitere Isolierschicht 11 kann beispielsweise nach dem Strukturieren der Heizleiterschicht 12 auf der strukturierten Heizleiterbahn 14 abgeschieden werden. Das Abscheiden kann dabei beispielsweise bevorzugt durch ein thermisches Spritzverfahren, ein Gießverfahren oder ähnliches erfolgen. Insbesondere kann die weitere

Isolierschicht 13 beispielsweise durch Aluminiumoxid gebildet werden, um eine gute elektrische Isolierung und gleichzeitig eine gute thermische Leitfähigkeit zu erzielen.

Vorzugsweise ist/sind auf der weiteren Isolierschicht 13 noch eine oder mehrere weitere Schichten aufgebracht. Insbesondere kann es vorteilhaft sein, zumindest noch eine Sensorschicht zum Überwachen der Funktion der elektrischen

Heizeinrichtung auszubilden.

Ein Abstand zwischen benachbarten Bahnabschnitten im Bereich des

Umlenkabschnittes 17a kann (lokal) verbreitert ausgebildet sein, so dass die Umlenkung der Heizleiterbahn 14 beispielsweise einen (im Wesentlichen) tropfenförmigen oder streichholzkopfförmigen Bereich 22 einschließt. Bei der konkret dargestellten Ausführungsform ist der eingeschlossene Berei ch 22 mit einem der Bahnabschnitte, nämlich dem Bahnabschnitt 15b elektrisch leitend verbunden (d . h. es ist zu diesem Leiter 15b keine Unterbrechu ng der

Heizleiterschicht ausgebildet) . Es ist jedoch beispielsweise auch möglich, den eingeschlossenen Bereich 22 vollständig durch eine Isolierunterbrechung von den innenliegenden Bahnabschnitten zu trennen. Durch die lokalen Verbreiterungen des Abstandes zwischen den innenliegenden Bahnabschnitten im Bereich des Umlenkabschnittes 17a wird ein übermäßiger Streckenunterschied zwischen Strompfaden am äußeren Rand der innenliegenden Bahnabschnitte und

Strompfade am inneren Rand der innenliegenden Bahnabschnitte vermieden, so dass eine zu starke Konzentration des Stromflusses an der Innenseite an den Umlenkabschnitten weiter verhindert wird. Durch synergistisches

Zusammenwirken mit den vorgesehenen Zweigabschnitten kann dadurch eine lokale Aufheizung effektiv vermieden werden.

An dieser Stelle sei darauf hingewiesen, dass alle oben beschriebenen Teile für sich alleine gesehen und in jeder Kombination, insbesondere die in den

Zeichnungen dargestellten Details, als erfindungswesentlich beansprucht werden. Abänderungen hiervon sind dem Fachmann geläufig.

Bezuqszeichen

10 Substrat

11 elektrisch isolierende Schicht

12 Heizleiterschicht

13 Isolierschicht

14 Heizleiterbahn

15a Bahnabschnitt

15b Bahnabschnitt

15c Bahnabschnitt

15d Bahnabschnitt

16 Isolierunterbrechung

17a Umlenkabschnitt

17b Umlenkabschnitt

18 Innenkurve

19 Bereich

20 Zweig-Isolierunterbrechung

20a Zweig-Isolierunterbrechung

20b Zweig-Isolierunterbrechung

21a Zweigabschnitt

21b Zweigabschnitt

21c Zweigabschnitt

22 Bereich