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Title:
TEMPERATURE-RECORDING DEVICE AND SYSTEM FOR RECORDING THE TEMPERATURE OF A COOLING-MEDIUM-CARRYING COMPONENT OF A HEATING OR COOLING DEVICE FOR AN AUTOMOBILE
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2022/161743
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a temperature-recording device (1) for recording the temperature of a cooling-medium-carrying component (10) of a heating or cooling device for an automobile, comprising: - a carrier device (2) for electronic components, - a temperature-measuring point (3) for a temperature sensor (4), - a connecting point (5) for a connecting element (21) for connecting to the cooling-medium-carrying component (10), - wherein both the temperature-measuring point (3) and the connecting point (5) are arranged on the surface of the carrier device (2), - wherein the temperature-recording device (1) comprises a heat-conducting element (6), which connects the temperature-measuring point (3) and the connecting point (5) to one another in a heat-conducting manner, and so the heat can be transported from the connecting point (5) to the temperature-measuring point (3), - wherein the heat-conducting element (6) is arranged within the carrier device (2), and so the carrier device (2) encloses the heat-conducting element (6) in order to insulate it electrically between the connecting point (5) and the temperature-measuring point (3). The invention also relates to a cooling-medium-carrying component (10) and to a system (20) for recording the temperature of a cooling-medium-carrying component (10) and also to the use of a bonding method for connecting a cooling-medium-carrying component (10) to a temperature-recording device (1).

Inventors:
RECHBERGER HANS (DE)
Application Number:
PCT/EP2022/050039
Publication Date:
August 04, 2022
Filing Date:
January 04, 2022
Export Citation:
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Assignee:
WEBASTO SE (DE)
International Classes:
G01K1/143; G01K1/18
Foreign References:
DE102018122940A12020-03-19
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Claims:
Patentansprüche

1 . Temperaturerfassungsvorrichtung (1 ) zur Erfassung der Temperatur einer kühlmediumführenden Komponente (10) einer Heiz- oder Kühlvorrichtung für ein Automobil aufweisend:

- eine Trägereinrichtung (2) für elektronische Bauteile,

- eine Temperaturmessstelle (3) für einen Temperatursensor (4),

- eine Verbindungsstelle (5) für ein Verbindungselement (21 ) zur Verbindung mit der kühlmediumführenden Komponente (10),

- wobei sowohl die Temperaturmessstelle (3) als auch die Verbindungsstelle (5) auf der Oberfläche der Trägereinrichtung (2) angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, dass

- die Temperaturerfassungsvorrichtung (1 ) ein Wärmeleitelement (6) umfasst, das die Temperaturmessstelle (3) und die Verbindungsstelle (5) wärmeleitend miteinander verbindet, sodass die Wärme von der Verbindungsstelle (5) hin zur Temperaturmessstelle (3) transportierbar ist,

- wobei das Wärmeleitelement (6) innerhalb der Trägereinrichtung (2) angeordnet ist, sodass die Trägereinrichtung (2) das Wärmeleitelement (6) umschließt, um dieses zwischen der Verbindungsstelle (5) und der Temperaturmessstelle (3) elektrisch zu isolieren.

2. Temperaturerfassungsvorrichtung nach Anspruch 1 ,

- wobei die Temperaturmessstelle (3) und die Verbindungsstelle (5) so voneinander auf der Trägereinrichtung (2) beabstandet sind, dass bei Hochvoltbetrieb der Temperaturmessstelle (3) die Verbindungsstelle (5) von der Temperaturmessstelle (3) elektrisch isoliert ist,

- wobei vorzugsweise Temperaturerfassungsvorrichtung (1 ) einen Temperatursensor (4) umfasst, der an der Temperaturmessstelle (3) angeordnet ist, sodass die Temperatur der Temperaturmessstelle (3) erfassbar ist, - wobei vorzugsweise der Temperatursensor (4) ausgebildet ist, die Temperatur der Temperaturmessstelle (3) zu erfassen, wodurch die Temperatur der Verbindungsstelle (5) erfassbar ist, da diese wärmeleitend über das Wärmeleitelement (6) mit der Temperaturmessstelle (3) verbunden ist. Temperaturerfassungsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2,

- wobei die Trägereinrichtung (2) als Leiterplatte ausgebildet ist,

- wobei vorzugsweise die Temperaturmessstelle (3) und/oder die Verbindungsstelle (5) als Kontaktpad ausgebildet sind,

- wobei vorzugsweise die Temperaturmessstelle (3) und/oder die Verbindungsstelle (5) und/oder das Wärmeleitelement (6) mithilfe eines photochemischen Verfahrens auf der Trägereinrichtung (2) aufgebracht sind. Temperaturerfassungsvorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche,

- wobei die Verbindungsstelle (5) als Schweißschnittstelle ausgebildet ist, sodass ein wärmeleitendes Verbindungselement (21 ) anschweißbar ist,

- wobei vorzugsweise die Verbindungsstelle (5) eine Durchführung und/oder ein Gewinde für eine Schraube zur Kontaktierung und Befestigung an der kühlmediumführenden Komponente (10) aufweist. Kühlmediumführende Komponente (10) einer Heiz- oder Kühlvorrichtung für ein Automobil aufweisend:

- einen Hohlkörper (11 ) mit einem Außenwandelement (12), das den Hohlkörper (11 ) begrenzt,

- wobei der Hohlkörper (11 ) zur Durchströmung mit einem Kühlmedium ausgebildet ist,

- wobei das Außenwandelement (12) eine Kontaktierungsstelle (13) zur Verbindung mit einer Temperaturerfassungsvorrichtung (1 ) zur Erfassung der Temperatur des Kühlmediums im Hohlkörper (10) aufweist,

- wobei die Kontaktierungsstelle (13) wärmeleitend ausgebildet ist, sodass Wärme von dem Hohlkörper (11 ) hin zu einer Temperaturmessstelle (3) transportierbar ist, wodurch die Temperatur des Kühlmediums erfassbar ist. - 19 - Kühlmediumführende Komponente nach Anspruch 5,

- wobei die Kontaktierungsstelle (13) eine Durchführung und/oder ein Gewinde aufweist, mit welchem über ein Verbindungselement (21 ), insbesondere mit Gegengewinde, eine Verbindung zu einer Temperaturerfassungsvorrichtung (1 ) zur Erfassung der Temperatur des Kühlmediums im Hohlkörper (11 ) herstellbar ist,

- wobei vorzugsweise die Kontaktierungsstelle (13) ein wärmeleitendes Material aufweist, das verbindbar ist mit einem Verbindungselement (21 ) zum Übertragen von Wärme von der Kontaktierungsstelle (13) hin zu einer Verbindungsstelle (5) einer Temperaturerfassungsvorrichtung (1 ) zur Erfassung der Temperatur des Kühlmediums im Hohlkörper (11 ),

- wobei vorzugsweise die Kontaktierungsstelle (13) als Schweißschnittstelle ausgebildet ist, sodass ein wärmeleitendes Verbindungselement (21 ) anschweißbar ist. Kühlmediumführende Komponente nach Anspruch 5 oder 6,

- wobei das Außenwandelement (12) Metall oder Kunststoff aufweist,

- wobei vorzugsweise das Außenwandelement (12) außenseitig, wo kein Kühlmedium den Hohlkörper (11 ) durchströmt, eine kontinuierlich ebene Oberfläche aufweist,

- wobei vorzugsweise das Außenwandelement (12) innenseitig, wo Kühlmedium den Hohlkörper (11 ) durchströmt, eine kontinuierlich ebene Oberfläche aufweist. System (20) zur Erfassung der Temperatur einer kühlmediumführenden Komponente (10) einer Heiz- oder Kühlvorrichtung für ein Automobil aufweisend:

- eine Temperaturerfassungsvorrichtung (1 ) zur Erfassung der Temperatur einer kühlmediumführenden Komponente (10) einer Heiz- oder Kühlvorrichtung für ein Automobil nach einem der Ansprüche 1 bis 4, und

- eine kühlmediumführende Komponente (10) einer Heiz- oder Kühlvorrichtung für ein Automobil nach einem der Ansprüche 5 bis 7, - 20 -

- wobei die Verbindungsstelle (5) der Temperaturerfassungsvorrichtung (1 ) mit der Kontaktierungsstelle (13) der kühlmediumführenden Komponente (10) wärmeleitend verbunden ist.

9. System nach Anspruch 8,

- wobei das System (20) ein Verbindungselement (21 ) umfasst, das die Temperaturerfassungsvorrichtung (1 ) mit der kühlmediumführenden Komponente (10) wärmeleitend verbindet,

- wobei vorzugsweise das Verbindungselement (21 ) als wärmeleitende Schraube oder als wärmeleitender Bonddraht ausgebildet ist,

- wobei vorzugsweise die Oberfläche der Trägereinrichtung (2) der Temperaturerfassungsvorrichtung (1 ) und die Oberfläche des Außenwandelements (12) der kühlmediumführenden Komponente (10) gleich orientiert, insbesondere parallel, ausgebildet sind,

- wobei vorzugsweise die Trägereinrichtung (2) der Temperaturerfassungsvorrichtung (1 ) so zur Oberfläche des Außenwandelements (12) orientiert ist, dass der Temperatursensor (4) der Temperaturerfassungsvorrichtung (1 ) auf der vom Außenwandelement (12) abgewandten Seite der Trägereinrichtung (2) orientiert ist.

10. Verwendung eines Bondverfahrens, insbesondere eines Drahtbondverfahrens, zur Verbindung einer kühlmediumführenden Komponente (10) einer Heiz- oder Kühlvorrichtung für ein Automobil mit einer Temperaturerfassungsvorrichtung (1 ) zur Erfassung der Temperatur einer kühlmediumführenden Komponente (10) einer Heiz- oder Kühlvorrichtung für ein Automobil.

Description:
Temperaturerfassunqsvorrichtunq und System zur Erfassung der Temperatur einer kühlmediumführenden Komponente einer Heiz- oder Kühlvorrichtung für ein Automobil

Die Erfindung betrifft eine Temperaturerfassungsvorrichtung zur Erfassung der Temperatur einer kühlmediumführenden Komponente einer Heiz- oder -Kühlvorrichtung für ein Automobil. Insbesondere handelt es sich bei der Heiz- oder Kühlvorrichtung um eine Wasserheiz- oder -Kühlvorrichtung oder eine Luftheiz- oder -Kühlvorrichtung für ein Automobil.

Das Kühlmedium kann verschiedene Fluide umfassen, beispielsweise Wasser, ein Kühlmittel, Luft oder ein weiteres gasförmiges Medium, oder ein Kältemittel oder eine Mischung verschiedener Stoffe.

Des Weiteren betrifft die Erfindung eine kühlmediumführende Komponente einer Heizoder Kühlvorrichtung für ein Automobil, insbesondere eine Wasserheiz- oder -Kühlvorrichtung oder eine Luftheiz- oder -Kühlvorrichtung für ein Automobil.

Ferner betrifft die Erfindung ein System zur Erfassung der Temperatur einer kühlmediumführenden Komponente einer Heiz- oder Kühlvorrichtung für ein Automobil mit einer Temperaturerfassungsvorrichtung.

Um zum Beispiel Kühlmittel- oder Heizkern-Temperaturen bei elektrischen Wasserhei- zern bzw. Heizgeräten zu messen, werden bekanntermaßen Temperatursensoren verwendet, die direkt auf Steuergeräten bzw. auf deren Platinen platziert sind. Insbesondere dadurch, dass die Temperatursensoren auf Platinen von Steuergeräten platziert sind, können Kabel, Stecker und Sensorgehäuse eingespart werden. Dies wiederum spart Herstellungs- unter Materialkosten.

Unter Bezugnahme auf Figur 1 , welche den in Rede stehenden Stand der Technik zeigt, ist ein Temperatursensor 4 gezeigt, der thermisch leitend an eine kühlmediumführende Komponente 10 eines Heizgerätes bzw. eines Systems 20 zur Erfassung der Temperatur einer kühlmediumführenden Komponente einer Heiz- oder Kühlvorrichtung angebunden ist.

Da der Temperatursensor 4 direkt auf einem Steuergerät / einer Trägereinrichtung 2 aufgebracht ist, muss bei metallischen Komponenten oder metallischen Schnittstellen zur Temperaturerfassung auf die elektrische Isolation gegenüber dem Temperatursensor 4 geachtet werden. Dies ist deswegen notwendig, damit der Temperatursensor 4 nicht kurzgeschlossen wird oder dieser ungewollt das elektrische Potential der metallischen, kühlmediumführenden Komponente 10 bzw. das elektrische Potential des Außenwandelements 12 kontaktiert.

Um eine elektrische Isolation zu realisieren, darf der Temperatursensor 4 also auf keinen Fall eine Kontaktierungsstelle 13 der kühlmediumführenden Komponente 10 direkt berühren bzw. kontaktieren. Es muss ein ausreichender Abstand zwischen den Temperatursensor 4 und der Kontaktierungsstelle 13 eingehalten werden.

Dadurch, dass Luft ein schlechter Wärmeleiter ist, wird der Abstand mit einem thermisch leitenden aber elektrisch isolierenden Verbindungselement bzw. Material 21 , z. B. mit einem Gapfiller oder einem Wärmeleitpad, aufgefüllt.

Der Abstand, der eingehalten werden muss, definiert sich aus dem für die Isolation notwendigen Abstand und den Toleranzen der gefügten Komponenten (Steuerge- rät/Trägereinrichtung 2 und deren Temperaturmessstelle 3, wasserführenden Komponente / kühlmediumführende Komponente 10 und deren Kontaktierungsstelle 13) und der Positioniertoleranzen durch das Fügen.

Dadurch kann jedoch der Abstand zu groß werden und zu einem weiteren Nachteil führen, nämlich der Verlängerung der Totzeit. Das bedeutet, es dauert länger, bis die tatsächliche Kühlmittel- bzw. Heizkerntemperatur von dem Temperatursensor erfasst werden kann.

Die Kontaktierungsstelle ist, wie Figur 1 zeigt, bei der kühlmediumführenden Komponente 10 erhaben ausgeführt.

Bei metallischen Komponenten müssen die Kontaktierungsstellen angegossen oder ausgeformt werden. Das bedeutet, dass Werkzeuge aufwändiger gestaltet werden müssen und die hergestellten kühlmediumführenden Komponenten eventuell einer Nachbearbeitung bedürfen.

Bei der Verwendung von Kunststoff für die kühlmediumführende Komponente muss zur Realisierung einer Kontaktierungsstelle ein metallischer Schnittstellen-Einsatz präzise gefertigt und eingespritzt werden. Zusammenfassend kann festgehalten werden, dass die Realisierung eines Systems zur Erfassung der Temperatur einer kühlmediumführenden Komponente einer Heizoder Kühlvorrichtung mit Mitteln aus dem Stand der Technik fehlerbehaftet ist, da geringe Fertigungstoleranzen eingehalten werden müssen, um präzise und verlässliche Messwerte von einem Temperatursensor zu erhalten.

Daher ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Temperaturerfassungsvorrichtung, eine kühlmediumführende Komponente sowie ein System zur Erfassung der Temperatur einer kühlmediumführenden Komponente einer Heiz- oder Kühlvorrichtung für ein Automobil anzugeben, welche/welches kostengünstig und materialsparend herstellbar ist sowie mit hoher Genauigkeit bzw. mit geringer Toleranz fertigbar ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Weitere vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegenstand der Unteransprüche.

Erfindungsgemäß umfasst bei einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung eine Temperaturerfassungsvorrichtung zur Erfassung der Temperatur einer kühlmediumführenden Komponente einer Heiz- oder Kühlvorrichtung für ein Automobil:

- eine Trägereinrichtung für elektronische Bauteile.

- eine Temperaturmessstelle für einen Temperatursensor, und

- eine Verbindungsstelle für ein Verbindungselement zur Verbindung mit einer kühlmediumführenden Komponente,

- wobei sowohl die Temperaturmessstelle als auch die Verbindungsstelle auf der Oberfläche der Trägereinrichtung angeordnet sind.

Vorteilhafterweise ist die Trägereinrichtung als Leiterplatte ausgebildet.

In der vorliegenden Beschreibung kann unter einer Trägereinrichtung aber auch neben einer Platine / oder Leiterplatte ein anderer Träger verstanden werden, auf dem elektronische Bauteile, wie Widerstände, elektronische Datenspeicher, Rechenwerke (wie CPUs), Leiterbahnen, usw. anordenbar sind.

Ferner umfasst die Temperaturerfassungsvorrichtung ein Wärmeleitelement, das die Temperaturmessstelle und die Verbindungsstelle wärmeleitend miteinander verbindet, sodass die Wärme von der Verbindungsstelle hin zur Temperaturmessstelle transportierbar ist.

Hierbei ist das Wärmeleitelement innerhalb der Trägereinrichtung angeordnet, sodass die Trägereinrichtung das Wärmeleitelement umschließt, um dieses zwischen der Verbindungsstelle und der Temperaturmessstelle elektrisch zu isolieren.

Dadurch, dass das Wärmeleitelement von der Trägereinrichtung umschlossen ist, isoliert die Trägereinrichtung das Wärmeleitelement elektrisch, sodass ein Kurzschluss verhinderbar ist. Gleichzeitig jedoch kann Wärme von der Verbindungsstelle hin zur Temperaturmessstelle geleitet werden, sodass an der Temperaturmessstelle eine Temperaturmessung mithilfe des Temperatursensors möglich ist.

Bevorzugterweise sind die Temperaturmessstelle und die Verbindungsstelle so voneinander auf der Trägereinrichtung beabstandet, dass bei Hochvoltbetrieb der Temperaturmessstelle die Verbindungsstelle von der Temperaturmessstelle elektrisch isoliert ist. Hierbei ist der Abstand vorzugsweise abhängig von der konkreten Spannung im Hochvoltbetrieb. Denn je höher die Spannung, desto länger die Luft- und Kriechstrecke.

Die Luftstrecke ist der Entladungsraum zwischen zwei Leitern (Elektroden), in dem sich beispielsweise Luft befindet. Steigt die Spannung zwischen den beiden Elektroden auf die sogenannte Überschlagspannung an, so führt das entstehende elektrische Feld zu einer Ionisation des im Entladungsraum befindlichen Gases. Dadurch wird das Gas elektrisch leitfähig und der Abstand zwischen den Leitern bzw. Elektroden wird aufgrund der Stoßionisation innerhalb von Bruchteilen einer Mikrosekunde durch einen Funken kurzgeschlossen.

Des Weiteren ist es bevorzugt, dass die Temperaturerfassungsvorrichtung einen Temperatursensor umfasst, der an der Temperaturmessstelle angeordnet ist, sodass die Temperatur der Temperaturmessstelle erfassbar ist.

Vorzugsweise ist der Temperatursensor ausgebildet, die Temperatur der Temperaturmessstelle zu erfassen. Dadurch ist die Temperatur der Verbindungsstelle erfassbar, da diese wärmeleitend über das Wärmeleitelement mit der Temperaturmessstelle verbunden ist. Ferner ist es von Vorteil, wenn die Temperaturmessstelle und/oder die Verbindungsstelle als Kontaktpad ausgebildet sind. Vereinfacht dargestellt handelt es sich vorzugsweise bei einem Kontaktpad um einen speziell vorbereiteten Bereich, welcher beispielsweise mit Kupfer ausgebildet ist und welcher zur weiteren Kontaktierung eines elektronischen Bauteiles und/oder einer Verbindungsleitung bedient.

Auch ist es vorteilhaft, wenn die Temperaturmessstelle und/oder die Verbindungsstelle und/oder das Wärmeleitelement mithilfe eines photochemischen Verfahrens auf der Trägereinrichtung aufgebracht sind bzw. in die Trägereinrichtung eingebracht sind. Auf diese Weise können vorgenannte Stellen schnell und einfach sowie kostengünstig erstellt werden.

Günstigerweise ist die Verbindungsstelle als Schweißschnittstelle ausgebildet, sodass ein wärmeleitendes Verbindungselement anschweißbar ist.

Ferner ist es günstig, wenn die Verbindungsstelle eine Durchführung und/oder ein Gewinde für eine Schraube zur Kontaktierung und Befestigung an einer kühlmediumführenden Komponente aufweist.

Vorzugsweise weist das Wärmeleitelement und/oder die Temperaturmessstelle und/oder die Verbindungsstelle Metall, insbesondere Kupfer oder Aluminium, als Material aufweist. Genannte Metalle dienen der sicheren Leitung von Wärme und/oder elektrischen Strömen/Spannungen.

Ein zweiter Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst eine kühlmediumführende Komponente einer Heiz- oder Kühlvorrichtung für ein Automobil.

Es wird darauf hingewiesen, dass die Merkmale der Temperaturerfassungsvomch- tung, wie sie unter dem ersten Aspekt erwähnt werden, einzeln oder miteinander kombinierbar bei der kühlmediumführenden Komponente Anwendung finden können.

Anders ausgedrückt, die oben unter dem ersten Aspekt der Erfindung genannten Merkmale betreffend die Temperaturerfassungsvorrichtung können auch hier unter dem zweiten Aspekt der Erfindung mit weiteren Merkmalen kombiniert werden.

Bevorzugterweise umfasst eine kühlmediumführende Komponente einer Heiz- oder Kühlvorrichtung für ein Automobil:

- einen Hohlkörper mit einem Außenwandelement, das den Hohlkörper begrenzt bzw. ähnlich einer Behälterwand umgibt, - wobei der Hohlkörper zur Durchströmung mit einem Kühlmedium ausgebildet ist,

- wobei das Außenwandelement eine Kontaktierungsstelle zur Verbindung mit einer Temperaturerfassungsvorrichtung zur Erfassung der Temperatur des Kühlmediums im Hohlkörper aufweist.

Das Kühlmedium kann dabei beispielsweise Wasser, ein Kühlmittel, Luft oder ein weiteres gasförmiges Medium, oder ein Kältemittel umfassen.

Dabei ist die Kontaktierungsstelle wärmeleitend ausgebildet, sodass Wärme von dem Hohlkörper hin zu einer Temperaturmessstelle transportierbar ist, wodurch die Temperatur des Kühlmediums von einem Temperatursensor erfassbar ist.

Ferner ist es bevorzugt, dass die Kontaktierungsstelle eine Durchführung und/oder ein Gewinde aufweist, mit welchem über ein Verbindungselement, insbesondere mit Gegengewinde, eine Verbindung zu einer Temperaturerfassungsvorrichtung zur Erfassung der Temperatur des Kühlmediums im Hohlkörper herstellbar ist.

Auch ist es möglich, dass die Kontaktierungsstelle ein wärmeleitendes Material aufweist, das verbindbar ist mit einem Verbindungselement zum Übertragen von Wärme von der Kontaktierungsstelle hin zu einer Verbindungsstelle einer Temperaturerfas- sungsvorrichtung zur Erfassung der Temperatur des Kühlmediums im Hohlkörper.

Vorzugsweise ist die Kontaktierungsstelle als Schweißschnittstelle ausgebildet, sodass ein wärmeleitendes Verbindungselement anschweißbar ist.

Ferner kann vorgesehen sein, dass die Kontaktierungsstelle Metall, insbesondere Kupfer oder Aluminium, als wärmeleitendes Material aufweist.

Günstigerweise weist das Außenwandelement Metall oder Kunststoff auf. Auf diese Weise ist die kühlmediumführende Komponente einfach herstellbar.

Bei der Verwendung von Kunststoff für die kühlmediumführende Komponente bzw. deren Außenwandelement ist bevorzugterweise zur Realisierung einer Kontaktierungsstelle ein metallischer Schnittstellen-Einsatz eingespritzt.

Ferner ist es günstig, dass das Außenwandelement außenseitig, wo kein Kühlmedium den Hohlkörper durchströmt, eine kontinuierlich ebene Oberfläche aufweist. Vorzugsweise weist das Außenwandelement innenseitig, wo Kühlmedium den Hohlkörper durchströmt, eine kontinuierlich ebene Oberfläche auf. Somit kann eine sichere Durchströmung ohne Totbereiche, in denen sich Wärme stauen kann, realisiert werden.

Bei Ausgestaltung einer ebenen Oberfläche kann der Hohlkörper auf einfache Weise gefertigt werden.

Auch ist es möglich, dass das Außenwandelement so ausgebildet ist, dass kein Totraum zur gesonderten Ausbildung der Kontaktierungsstelle gebildet wird. Somit kann gewährleistet werden, dass ein Kühlmedium bzw. ein Fluid keine Räume bildet, in denen eine Durchströmung verhindert wird oder ein Abfließen von Wärme behindert wird.

Des Weiteren kann vorgesehen sein, dass das Außenwandelement eine Formgebung aufweist, die Toträume in Form von Ausstülpungen vermeidet, die so ausgebildet sind, dass Kühlmedium eindringen kann, jedoch dieses an seiner Bewegung gehindert wird. Dadurch kann die dort gespeicherte Wärme die tatsächliche Temperatur im Kühlmedium bei einer Temperaturerfassung verfälschen.

Mit anderen Worten ausgedrückt ist es von Vorteil, wenn das Außenwandelement außenseitig, wo kein Kühlmedium den Hohlkörper durchströmt, und innenseitig keine erhabenen Stellen aufweist. Diese Maßnahme kann eine Verfälschung von Messdaten bezüglich der Temperatur bzw. der Wärme des Außenwandelements und somit des in dem Hohlkörper geförderten Kühlmediums verhindern.

Auch ist denkbar, dass der Hohlkörper einen Teil einer Heiz- oder Kühlvorrichtung bildet.

Ein dritter Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst ein System zur Erfassung der Temperatur einer kühlmediumführenden Komponente einer Heiz- oder Kühlvorrichtung für ein Automobil.

Es wird ausdrücklich darauf hingewiesen, dass die Merkmale der Temperaturerfassungsvorrichtung, wie sie unter dem ersten Aspekt erwähnt werden, und/oder die Merkmale der kühlmediumführenden Komponente, wie sie unter dem zweiten Aspekt erwähnt werden, einzeln oder miteinander kombinierbar bei dem System zur Erfassung der Temperatur einer kühlmediumführenden Komponente einer Heiz- oder Kühlvorrichtung Anwendung finden können.

Hierbei umfasst ein System zur Erfassung der Temperatur einer kühlmediumführenden Komponente einer Heiz- oder Kühlvorrichtung für ein Automobil:

- eine Temperaturerfassungsvorrichtung nach dem ersten Aspekt, und

- eine kühlmediumführende Komponente nach dem zweiten Aspekt,

- wobei die Verbindungsstelle der Temperaturerfassungsvorrichtung mit der Kontaktierungsstelle der kühlmediumführenden Komponente wärmeleitend verbunden ist.

Bevorzugterweise umfasst das System ein Verbindungselement, das die Temperaturerfassungsvorrichtung mit der kühlmediumführenden Komponente wärmeleitend verbindet.

Ferner ist bevorzugt, dass das Verbindungselement als wärmeleitende Schraube oder als wärmeleitender Bonddraht ausgebildet ist.

Vorzugsweise sind die Oberfläche der Trägereinrichtung der Temperaturerfassungsvorrichtung und die Oberfläche des Außenwandelements der kühlmediumführenden Komponente gleich orientiert, insbesondere parallel, ausgebildet.

Auch ist es denkbar, dass die Trägereinrichtung der Temperaturerfassungsvorrichtung so zur Oberfläche des Außenwandelements orientiert ist, dass der Temperatursensor der Temperaturerfassungsvorrichtung auf der vom Außenwandelement abgewandten Seite der Trägereinrichtung orientiert ist. Somit dient die Trägereinrichtung zusätzlich noch als Schutzschild, um einen Funkenschlag zwischen Temperatursensor und Außenwandelement zu verhindern bzw. um die Funkenstrecke zwischen Außenwandelement und Temperatursensor zu vergrößern.

Ein vierter Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst die Verwendung eines Bondverfahrens, insbesondere eines Drahtbondverfahrens, zur Verbindung einer kühlmediumführende Komponente nach dem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung mit einer Temperaturerfassungsvorrichtung nach dem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung. Es wird ausdrücklich darauf hingewiesen, dass die Merkmale der Temperaturerfassungsvorrichtung, wie sie unter dem ersten Aspekt erwähnt werden, und/oder der kühlmediumführenden Komponente, wie sie unter dem zweiten Aspekt erwähnt werden, und/oder des Systems, wie sie unter dem dritten Aspekt erwähnt werden, einzeln oder miteinander kombinierbar bei der Verwendung eines Bondverfahrens Anwendung finden können.

Nochmals gesondert erwähnt, ist es bevorzugt, dass ein Bondverfahren, insbesondere ein Drahtbondverfahren, zur Verbindung einer kühlmediumführende Komponente einer Heiz- oder Kühlvorrichtung für ein Automobil mit einer Temperaturerfassungsvorrichtung zur Erfassung der Temperatur einer kühlmediumführenden Komponente einer Heiz- oder Kühlvorrichtung für ein Automobil verwendet wird.

Vorteilhafterweise verschweißt eine Bondverbindung, bei der zum Beispiel ein metallisches Blechband aus Kupfer oder Alu als Verbindungselement verwendet wird, die Kontaktierungsstelle der kühlmediumführenden Komponente mit Laser oder Ultraschall.

Dabei wird vorzugsweise das metallische Band bzw. das Verbindungselement auf die Leiterplatte bzw. auf die Trägereinrichtung gezogen und dort mit einer für das Aufschweißen vorbereiteten Schnittstelle bzw. Verbindungsstelle verschweißt und abgeschnitten. Die Reihenfolge der Verschweißungen ist beliebig.

Da Bondmaschinen Schweißschnittstellen sehr genau anfahren können und dies auch noch optisch überprüfen können, können selbst große Bauteil- und Positionstoleranzen betreffend die Verbindungsstelle der Temperaturerfassungsvorrichtung und die Kontaktierungsstelle der kühlmediumführenden Komponente ausgeglichen werden.

Somit ist es also nicht notwendig, dass die Kontaktierungsstelle der kühlmediumführenden Komponente hochgenau ausgeführt ist und zudem erhaben ist (wie zum Beispiel im Stand der Technik).

Die Temperaturmessstelle auf der Trägereinrichtung kann durch die sogenannte SMD-Bestückung (oberflächenmontierte Bauelement-Bestückung) in einem hoch genauen Abstand neben dem Temperatursensor platziert werden.

Der resultierende notwendige Abstand aus Isolationsabstand und Positionsabstand ist im Ergebnis geringer als im Stand der Technik, wodurch Bauraum einsparbar ist. Stoffschlüssige Verbindungen an den Schnittstellen, Wärmeleitung durch die metallische Verbindung und optimierte Wärmeführung im Leiterplattenlayout bzw. in der Trägereinrichtung führen vorzugsweise zu kurzen Totzeiten.

Dabei ist unter Totzeit diejenige Zeitspanne zu verstehen, die zwischen der Signaländerung am Systemeingang und der Signalantwort am Systemausgang einer Regelstrecke vergeht. Hierbei ruft jede Änderung des Eingangssignals eine um die Totzeit verzögerte Änderung des Ausgangssignals hervor.

Bevorzugterweise bilden die Temperaturerfassungsvomchtung und/oder die kühlmediumführende Komponente einen elektrischen Wasserheizer bzw. ein Heizgerät.

Anders ausgedrückt, bildet vorzugsweise das System zur Erfassung der Temperatur einer kühlmediumführenden Komponente einer Heiz- oder Kühlvorrichtung für ein Automobil einen elektrischen Wasserheizer bzw. ein Heizgerät.

Nachstehend wird die Erfindung anhand zweier Ausführungsbeispiele in Verbindung mit zugehörigen Zeichnungen näher erläutert. Hierbei zeigen schematisch:

Fig. 1 eine schematische Seitenansicht auf ein System zur Erfassung der Temperatur einer kühlmediumführenden Komponente einer Heiz- oder Kühlvorrichtung aus dem Stand der Technik;

Fig. 2 eine schematische Seitenansicht auf ein erfindungsgemäßes System zur Erfassung der Temperatur einer kühlmediumführenden Komponente einer Heiz- oder Kühlvorrichtung nach einem ersten Ausführungsbeispiel; und

Fig. 3 eine schematische Seitenansicht auf ein erfindungsgemäßes System nach einem zweiten Ausführungsbeispiel.

In der nachfolgenden Beschreibung werden gleiche Bezugszeichen für gleiche Gegenstände verwendet. Figur 1 zeigt eine schematische Seitenansicht auf ein System 20 zur Erfassung der Temperatur einer kühlmediumführenden Komponente 10 einer Heiz- oder Kühlvorrichtung aus dem Stand der Technik. Dieses System wurde bereits eingangs der Beschreibung diskutiert, sodass von weiteren Ausführungen an dieser Stelle abgesehen wird.

Figur 2 zeigt eine schematische Seitenansicht auf ein erfindungsgemäßes System 20 zur Erfassung der Temperatur einer kühlmediumführenden Komponente 10 einer Heiz- oder Kühlvorrichtung nach einem ersten Ausführungsbeispiel.

Insbesondere kann es sich bei der Heiz- oder Kühlvorrichtung um eine Wasserheizoder -kühlvorrichtung oder eine Luftheiz- oder -kühlvorrichtung für ein Automobil handeln.

Genauer dargestellt zeigt Figur 1 ein System 20 mit einer Temperaturerfassungsvorrichtung 1 zur Erfassung der Temperatur einer kühlmediumführenden Komponente 10 einer Heiz- oder Kühlvorrichtung für ein Automobil und mit einer kühlmediumführende Komponente 10 einer Heiz- oder Kühlvorrichtung für ein Automobil.

Dabei hat die Temperaturerfassungsvorrichtung 1 eine Trägereinrichtung 2 für elektronische Bauteile, eine Temperaturmessstelle 3 für einen Temperatursensor 4 und eine Verbindungsstelle 5 für ein Verbindungselement 21 zur Verbindung mit der kühlmediumführenden Komponente 10.

Sowohl die Temperaturmessstelle 3 als auch die Verbindungsstelle 5 sind auf der Oberfläche der Trägereinrichtung 2 angeordnet, die als Leiterplatte ausgebildet ist.

Ferner zeigt Figur 2, dass die Temperaturerfassungsvorrichtung 1 ein Wärmeleitelement 6 umfasst, das die Temperaturmessstelle 3 und die Verbindungsstelle 5 wärmeleitend miteinander verbindet, sodass die Wärme von der Verbindungsstelle 5 hin zur Temperaturmessstelle 3 transportierbar ist.

Dabei ist das Wärmeleitelement 6 innerhalb der Trägereinrichtung 2 angeordnet, sodass die Trägereinrichtung 2 das Wärmeleitelement 6 umschließt, um dieses zwischen der Verbindungsstelle 5 und der Temperaturmessstelle 3 elektrisch zu isolieren.

Im Idealfall sind die Temperaturmessstelle 3 und die Verbindungsstelle 5 so voneinander auf der Trägereinrichtung 2 beabstandet, dass bei Hochvoltbetrieb der Temperaturmessstelle 3 die Verbindungsstelle 5 von der Temperaturmessstelle 3 elektrisch isoliert ist. Dadurch kann die sog. Funkenstrecke maximiert werden, um einen Kurzschluss zu verhindern.

Sowohl die Temperaturmessstelle 3 als auch die Verbindungsstelle 5 sind als Kontaktpad ausgebildet, wobei die Temperaturmessstelle 3, die Verbindungsstelle 5 und das Wärmeleitelement 6 mithilfe eines photochemischen Verfahrens auf der Trägereinrichtung 2 aufgebracht sind bzw. in die Trägereinrichtung 2 eingebracht sind.

Des Weiteren weisen das Wärmeleitelement 6, die Temperaturmessstelle 3 und die Verbindungsstelle 5 Metall, insbesondere Kupfer oder Aluminium, als Material auf.

Ferner zeigt Figur 2, dass die Temperaturerfassungsvomchtung 1 einen Temperatursensor 4 hat, der an der Temperaturmessstelle 3 angeordnet ist, sodass die Temperatur der Temperaturmessstelle 3 erfassbar ist.

Der Temperatursensor 4 ist ausgebildet, die Temperatur der Temperaturmessstelle 3 zu erfassen, wodurch ebenfalls die Temperatur der Verbindungsstelle 5 erfassbar ist, da diese wärmeleitend über das Wärmeleitelement 6 mit der Temperaturmessstelle 3 verbunden ist.

Des Weiteren zeigt Figur 2, dass die Verbindungsstelle 5 als Schweißschnittstelle ausgebildet ist, sodass ein wärmeleitendes Verbindungselement 21 anschweißbar ist.

Ferner ist in Figur 2 dargestellt, dass die kühlmediumführende Komponente 10 einen Hohlkörper 11 mit einem Außenwandelement 12 hat, das den Hohlkörper 11 begrenzt bzw. ähnlich einer Behälterwand umgibt, wobei der Hohlkörper 11 zur Durchströmung mit einem Kühlmedium, im Falle dieses Ausführungsbeispiels mit einem Kühlmittel, ausgebildet ist.

Bei weiteren Ausführungsbeispielen kann das Kühlmedium alternativ oder zusätzlich beispielsweise Wasser, ein Kühlmittel, Luft oder ein weiteres gasförmiges Medium, oder ein Kältemittel umfassen. Ferner kann das Kühlmedium Mischungen verschiedener Stoffe umfassen, beispielsweise eine Mischung von Wasser und Kühlmittel.

Das Außenwandelement 12 weist dabei eine Kontaktierungsstelle 13 zur Verbindung mit der Temperaturerfassungsvomchtung 1 zur Erfassung der Temperatur des Kühlmittels im Hohlkörper 10 auf. Die Kontaktierungsstelle 13 ist wärmeleitend ausgebildet, sodass Wärme von dem Hohlkörper 11 hin zur Temperaturmessstelle 3 transportiert werden kann, wodurch die Temperatur des Kühlmittels erfassbar ist.

Ferner hat die Kontaktierungsstelle 13 ein wärmeleitendes Material, das verbindbar ist mit dem Verbindungselement 21 zum Übertragen von Wärme von der Kontaktierungsstelle 13 hin zur Verbindungsstelle 5 der Temperaturerfassungsvorrichtung 1.

Dabei ist die Kontaktierungsstelle 13 als Schweißschnittstelle ausgebildet, sodass das wärmeleitende Verbindungselement 21 anschweißbar ist.

Im vorliegenden Fall weist die Kontaktierungsstelle 13 Metall, insbesondere Kupfer oder Aluminium, als wärmeleitendes Material auf, wobei das Außenwandelement 12 Metall als Material hat.

Zudem zeigt Figur 2, dass das Außenwandelement 12 außenseitig, wo kein Kühlmittel den Hohlkörper 11 durch- oder überströmt, eine kontinuierlich ebene Oberfläche aufweist.

Innenseitig hat das Außenwandelement 12, wo Kühlmittel den Hohlkörper 11 durchströmt, ebenfalls eine kontinuierlich ebene Oberfläche.

Somit ist das Außenwandelement 12 also so ausgebildet, dass kein Totraum zur gesonderten Ausbildung der Kontaktierungsstelle 13 gebildet werden muss, wie zum Beispiel im Stand der Technik nach Figur 1 .

Durch die Vermeidung von Toträumen in Form von Ausstülpungen kann Kühlmittel ungestört den Hohlkörper 11 durchströmen, wodurch die im Kühlmittel gespeicherte Wärme im Vergleich zum Stand der Technik besser und verlässlicher erfassbar ist.

Zusammengefasst kann festgehalten werden, dass das Außenwandelement 12 außenseitig, wo kein Kühlmittel den Hohlkörper 11 durchströmt, und innenseitig keine erhabenen Stellen hat.

Ebenfalls sei erwähnt, dass der in Figur 2 dargestellte Hohlkörper 11 einen Teil einer Heiz- oder Kühlvorrichtung bildet.

Wie bereits mehrfach angedeutet, hat also das System 20 ein Verbindungselement 21 , das die Temperaturerfassungsvorrichtung 1 mit der kühlmediumführenden Komponente 10 wärmeleitend verbindet. Anders ausgedrückt, ist die Verbindungsstelle 5 der Temperaturerfassungsvorrichtung 1 mit der Kontaktierungsstelle 13 der kühlmediumführenden Komponente 10 wärmeleitend verbunden.

Dabei ist das Verbindungselement 21 als wärmeleitender Bonddraht ausgebildet.

Ferner sind die Oberfläche der Trägereinrichtung 2 der Temperaturerfassungsvomchtung 1 und die Oberfläche des Außenwandelements 12 der kühlmediumführenden Komponente 10 gleich orientiert, insbesondere parallel, ausgebildet.

Wie ebenfalls bereits erwähnt, ist die Trägereinrichtung 2 der Temperaturerfassungsvomchtung 1 so zur Oberfläche des Außenwandelements 12 orientiert, dass der Temperatursensor 4 der Temperaturerfassungsvorrichtung 1 auf der vom Außenwandelement 12 abgewandten Seite der Trägereinrichtung 2 orientiert ist.

Figur 3 zeigt eine schematische Seitenansicht auf ein erfindungsgemäßes System 20 nach einem zweiten Ausführungsbeispiel.

Betreffend die weiteren Ausführungen wird zur Vermeidung unnötiger Wiederholungen auf das erste Ausführungsbeispiel nach Figur 2 verwiesen, die hier analog anwendbar sind.

Daher wird nachstehend lediglich auf die Unterschiede zwischen dem ersten und zweiten Ausführungsbeispiel eingegangen.

Zunächst ist bei Vergleich der Figuren 2 und 3 festzuhalten, dass in Figur 2 das Außenwandelement 12 Metall als Material hat.

Hingegen ist in Figur 3 des Außenwandelement 12 aus Kunststoff. Aufgrund dieser Ausgestaltung ist die Kontaktierungsstelle 13 aus Metall, insbesondere aus Kupfer o- der aus Aluminium, als wärmeleitendes Material auf dem Hohlkörper 11 bzw. auf dem Außenwandelements 12 aufgebracht, um bei einem Bondverfahren bzw. bei dem Schweißverfahren nicht die Wandstärke des Außenwandelements 12 zu reduzieren und somit eine mögliche Leckage zu befördern.

Wie Figur 3 zeigt, ist bei der Verwendung von Kunststoff für die kühlmediumführende Komponente 10 bzw. deren Außenwandelement 12 zur Realisierung der Kontaktierungsstelle 13 ein metallischer Schnittstellen-Einsatz eingespritzt.

Somit kann also festgehalten werden, dass für beide vorgenannten Ausführungsbeispielen ein Bondverfahren, insbesondere ein Drahtbondverfahren, zur Verbindung der kühlmediumführende Komponente 10 einer Heiz- oder Kühlvorrichtung für ein Automobil mit der Temperaturerfassungsvomchtung 1 zur Erfassung der Temperatur einer kühlmediumführenden Komponente 10 einer Heiz- oder Kühlvorrichtung für ein Automobil zum Einsatz kommt bzw. verwendet wird.

Bezuqszeichenliste

Temperaturerfassungsvorrichtung

Trägereinrichtung

Temperaturmessstelle

Temperatursensor

Verbindungsstelle

Wärmeleitelement

Kühlmediumführende Komponente

Hohlkörper

Außenwandelement

Kontaktierungsstelle

System

Verbindungselement