温度控制装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种用于电池(23)的至少一个电池芯(2)的温度控制的温度控制装置(1)，其具有能够流过流体的温度控制结构(3)，并且具有由至少一个第一管壁(5a)划界的内腔室(4)，具有布置在温度控制结构(3)上的至少一个热电模块(6)，其中热电模块(6)具有分别具有至少两个热电元件(9a‑9e)的一个第一和至少一个第二元件行(8a‑8e)，其中至少两个元件行(8a‑8e)分别沿延伸方向(E)延伸，其中第一元件行(8a)的至少两个热电元件(9a)串联地电连接，并且至少一个第二元件行(8b‑8e)的至少两个热电元件(9b‑9e)串联地电连接，其中在至少一个元件行(8a‑8e)中，存在电切换元件(11a‑11e)，其能够在关闭状态与打开状态之间切换。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】温度控制装置
本专利技术涉及一种温度控制装置，并且涉及一种具有这样的温度控制装置的电池布置。
技术介绍
在当前的混合动力以及电动车辆中，锂离子电池通常被用作可充电的能量储存单元。关于使用寿命和最大储能量进行了优化的电池要求针对每个电池芯的相应有效的温度控制装置，其能够特别防止电池被加热至超过最大运行温度。在该背景之前，从现有技术中已知主动温度控制装置，其包括温度控制结构，流体形式的温度控制介质能够流过所述温度控制结构。这样的温度控制结构通常包括限定流体通道的两个温度控制板。所述温度控制结构用作热源或散热片，并且允许待进行温度控制的电池与流体之间的热交换。热交换能够由所谓帕尔帖(Peltier)元件形式的热电元件支撑，其附接在待进行温度控制的电池与温度控制板之间限定的地点。从例如DE102012211259A1的现有技术已知描述了这样的温度控制装置。通过这样的温度控制装置，其证明了实现耦合至温度控制装置的电池的每个电池芯中的电池芯的尽可能均匀的冷却是存在问题的。
技术实现思路
因此，本专利技术的目的为：创建一种温度控制装置的改进的实施例，其使得热耦合至温度控制装置的电池的电池芯的均匀的温度控制成为可能。而且，本专利技术的目的为：创建一种具有这样的温度控制装置的电池布置。这些目的通过独立专利权利要求的主题解决。优选的实施例为从属专利权利要求的主题。因此，本专利技术的基本构思是：装备具有热电元件的至少两个元件行的温度控制装置，其中至少一个元件行在电切换元件的帮助下能够可选地电接通(switchedon)或电断开(switchoff)。以这种方式，针对热耦合至热电元件的电池芯的温度控制，每个元件行的热电元件能够单独地激活或者去激活。这使得能够特别地对待进行温度控制的电池芯中的所谓的热点做出反应。这些是电池芯的如下的局部外壳地带：具有局部地升高或降低的温度，并且转而需要局部地升高或降低的温度控制性能以实现电池芯的总体均匀的温度控制。然而，能够可选地接通或关断热电元件的至少一个元件行的构思在这种情况下将其有益的效果发展到特别的程度：特别是当可控的电切换元件不仅出现在一个元件行中，而是优选地出现在已有的许多元件行中，特别优选的是出现在全部已有的元件行中时。通过增加这样的电切换元件的数量，能够可持续地改进相对于电池芯的待个别地进行温度控制的区域的可实现的灵活性。根据本专利技术的用于电池的至少一个电池芯的温度控制的温度控制装置包括能够流过流体的温度控制结构，所述温度控制结构的内腔室由至少一个管壁划界。通常，这样的温度控制结构能够设计为管状，例如以扁平管的形式，使得其管壁对温度控制结构的内腔室进行划界。而且，根据本专利技术的温度控制装置包括至少一个热电模块，其在远离温度控制结构的内腔室的一侧被布置在温度控制结构的管壁上。热电模块包括分别具有至少两个热电元件的第一元件行和至少一个第二元件行，其中在每种情况下至少两个元件行沿着延伸方向延伸。这些由至少两个热电元件形成的元件行呈现传统帕尔帖(Peltier)元件的功能。根据本专利技术，现在在至少一个元件行中设置电切换元件，其能够在关闭(closed)与打开(opened)状态之间切换。在关闭状态下，电流能够流过分配至切换元件的元件行的热电元件，在打开状态下则是不可能的。在优选的实施例中能够实现温度控制装置的几何上特别紧凑的结构，根据该优选的实施例，元件行的热电元件基本上沿着纵向方向线性地布置，并且至少两个元件行沿着横向于纵向延伸的横向彼此相邻地布置。在该方案中，热电元件的延伸方向与纵向是相同的。在此，在第一电绝缘绝缘元件与第二电绝缘绝缘元件之间，热电模块的热电元件沿着相对于纵向且也相对于横向正交延伸的竖直方向布置。第二电绝缘绝缘元件沿着竖直方向布置在热电元件与温度控制结构的管壁之间。这样的布置几何形状使得与待进行温度控制的电池芯的改进的热接触是可能的，特别是当电池芯包括基本上扁平的外壳壁时。这能够随后沿着元件行的纵向机械地与温度控制结构的管壁接触，从而实现优化的热接触。在特别有益的实施例中，热电模块能够包括至少一个用于测量热耦合至热电模块的电池芯的温度的温度传感器。当激活至少一个电切换元件时，这特别能够使得考虑到温度传感器测量的温度。以这种方式，能够实现电池芯的温度的闭环控制。为此目的，在本专利技术的有益的进一步的发展中的温度控制装置能够包括与至少一个电切换元件以及与至少一个温度传感器相互作用的开环/闭环控制单元。开环/闭环控制单元以如下的方式配置/编程：作为由温度传感器测量的温度的函数其在打开与关闭状态之间切换电切换元件。协同开环/闭环控制单元，作为耦合至这些热电元件的电池芯的温度的函数，温度传感器因此允许由元件行的热电元件提供的加热或冷却性能的闭环控制。在电切换元件的帮助下通过各个元件行的目标的接通(Switching-on)和关断(Switching-off)，这导致了电池芯的改进的、特别是均匀的温度控制。根据特别优选的实施例，为了测量热耦合至热电模块的相应的元件行的电池芯的温度，至少温度传感器、优选地至少两个温度传感器、特别优选地多个温度传感器能够设置在至少两个元件行中，特别优选地设置在全部的元件行中。据此，开环/闭环控制单元也能够以如下的方式设计：作为能够通过分配至相同元件行的至少一个温度传感器确定的温度的函数，分配至某个元件行的电切换元件由开环/闭环控制单元激活。以这种方式，使用各个分支导体或与热电元件相关的元件行的已经说明的开环/闭环控制单元实现了单独的(individual)闭环控制。这揭示了关于由这些地带中的热电元件提供的加热或冷却结构单独地激活温度控制结构的局部地带的可能性。由此，能够特别有利地对已经提到的热点的潜在的形成做出反应。在特别优选的实施例中，至少一个电切换元件能够包括半导体开关，特别是晶闸管。通过这样的半导体开关，能够以特别简单的方式说明实现上述闭环温度控制所需的电切换元件的可控性。由于晶闸管适于用于控制诸如操作热电元件所需的高电流的特别程度，所以推荐晶闸管的使用。在另一个优选的实施例中，温度传感器能够被设计为红外传感器，通过所述红外传感器用于确定由电池芯发出的红外辐射的温度是可测量的。这允许特别准确的确定温度。在进一步优选的实施例中，能够将至少一个电切换元件设置在热电模块的面向温度控制结构的一侧。以这种方式，能够避免在运行期间由电切换元件产生的废热以干扰的方式影响电池芯的温度控制。在有益的进一步的发展中，温度控制结构能够装备有适合元件行或分支导体的流体管道结构。可想到的是，在温度控制结构中针对每个元件行以如下方式设置流体管道：每个流体管道热耦合至所分配的元件行。在此，温度控制结构的至少一个管壁将相应的流体管道与所分配的元件行分开。而且建议在至少一个流体管道、优选在全部的流体管道中设置阀元件，所述阀元件在关闭位置(closedposition)(在该位置所述阀元件关闭流体管道)与打开位置(openedposition)(在该位置所述阀元件打开流体管道以流过流体)之间可调节。这允许灵活地改变通过相关的流体管道带来的温度控制效果。如果流过流体管道的流体例如为冷却剂，通过关闭流体管道，在该流体管道的区域中能够大大地局部地降低由流体产生的冷却效果。通过将阀元件调节为其打开位置本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种温度控制装置(1)，其用于电池(23)的至少一个电池芯(2)的温度控制，‑具有温度控制结构(3)，流体能够流过所述温度控制结构(3)，所述温度控制结构(3)的内腔室(4)由至少一个第一管壁(5a)划界，‑具有至少一个热电模块(6)，其背向所述温度控制结构(3)的所述内腔室(4)的一侧被布置在所述温度控制结构(3)的所述第一管壁(5a)上，‑其中所述热电模块(6)包括第一元件行和至少一个第二元件行(8a‑8e)，每个元件行具有至少两个热电元件(9a，9e)，‑其中至少两个元件行(8a‑8e)分别沿延伸方向(E)延伸，‑其中所述第一元件行(8a)的所述至少两个热电元件(9a)串联地电连接以形成第一电分支导体(10a)，并且所述至少一个第二元件行(8b‑8e)的所述至少两个热电元件(9b‑9e)串联地电连接以形成第二电分支导体(10b‑10e)，‑其中在至少一个元件行(8a‑8e)中，设置有电切换元件(11a‑11e)，其能够在关闭状态与打开状态之间切换。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.08.29 DE 102014217336.11.一种温度控制装置(1)，其用于电池(23)的至少一个电池芯(2)的温度控制，-具有温度控制结构(3)，流体能够流过所述温度控制结构(3)，所述温度控制结构(3)的内腔室(4)由至少一个第一管壁(5a)划界，-具有至少一个热电模块(6)，其背向所述温度控制结构(3)的所述内腔室(4)的一侧被布置在所述温度控制结构(3)的所述第一管壁(5a)上，-其中所述热电模块(6)包括第一元件行和至少一个第二元件行(8a-8e)，每个元件行具有至少两个热电元件(9a，9e)，-其中至少两个元件行(8a-8e)分别沿延伸方向(E)延伸，-其中所述第一元件行(8a)的所述至少两个热电元件(9a)串联地电连接以形成第一电分支导体(10a)，并且所述至少一个第二元件行(8b-8e)的所述至少两个热电元件(9b-9e)串联地电连接以形成第二电分支导体(10b-10e)，-其中在至少一个元件行(8a-8e)中，设置有电切换元件(11a-11e)，其能够在关闭状态与打开状态之间切换。2.根据权利要求1所述的温度控制装置，其特征在于-元件行(8a-8e)的所述热电元件(9a-9e)基本上沿纵向(L)线性地布置，-所述至少两个元件行(8a-8e)沿横向于所述纵向(L)延伸的横向(Q)彼此相邻地布置，-元件行(8a-8e)的所述热电元件(9a-9e)沿竖直方向(H)布置在第一电绝缘绝缘元件(12a)与第二电绝缘绝缘元件(12b)之间，所述竖直方向(H)正交于所述纵向(L)且正交于所述横向(Q)延伸，-所述第二电绝缘元件(12b)沿竖直方向(H)布置在所述热电元件(9a-9e)和所述温度控制结构(3)的所述第一管壁(5a)之间。3.根据权利要求1或权利要求2所述的温度控制装置，其特征在于，所述热电模块(6)包括用于测量热耦合至所述热电模块(6)的电池芯(2)的温度的至少一个温度传感器(14a-14e)。4.根据权利要求3所述的温度控制装置，其特征在于，设置有与所述至少一个电切换元件(11a-11e)和所述至少一个温度传感器(14a-14e)相互作用的开环/闭环控制单元(15)，作为由所述温度传感器(14a-14e)测量的温度的函数，其在打开和关闭状态之间切换所述至少一个电切换元件(11a-11e)。5.根据权利要求3或4所述的温度控制装置，其特征在于，-在至少一个元件行(8a-8e)中、优选地在至少两个元件行(8a-8e)中、最优选地在全部元件行(8a-8e)中，设置有用于测量热耦合至所述热电模块(6)的电池芯(2)的温度至少一个温度传感器(14a-14e)、优选地至少两个温度传感器(14a-14e)，-所述开环/闭环控制单元(15)以如下的方式设计：作为能够通过分配至某个元件行(8a-8e)的温度传感器(14a-14e)确定的温度的函数，由所述开环/闭环控制单元(15)激活设置在同一个元件行(8a-8e)中的切换元件(11a-11e)。6.根据前面权利要求中任一项所述的温度控制装置，其特征在于，所述第一和/或所述第二切换元件(11a-11e)包括半导体开关，特别是晶闸管。7.根据权利要求3至6中任一项所述的温度控制装置，其特征在于，所述温度传感器(14a-14e)被设计为红外传感器，通过用于确定温度的所述红外传感器能够测量由待进行温度控制的电池芯(2)发出的红外辐射。8.根据前面权利要求中任一项所述的温度控制装置，其特征在于，所述至少一个电切换元件(11a-11e)被设置在所述热电模块(6)的面向所述温度控制结构(3)的一侧。9.根据前面权利要求中任一项所述的温度控制装置，其特征在于，-在所述温度控制结构(...

【专利技术属性】
技术研发人员：斯特凡·希尔施，于尔根·格伦瓦尔德，约阿希姆·特赖尔，
申请(专利权)人：马勒国际有限公司，
类型：发明
国别省市：德国,DE