用于电池的温度控制的热交换器、尤其是热电热泵制造技术

本发明专利技术涉及一种用于电池的温度控制的热交换器(1)，尤其是热电热泵，包括第一罩(2a)和第二罩(2b)，在所述第一罩(2a)和第二罩(2b)之间以夹在中间的方式布置有支撑框架(3)，所述支撑框架围绕通道开口(4)，在所述通道开口(4)中布置有至少一个热电元件(22)，其中，至少一个用于流过的流体的流动的流体槽(6)形成在所述第一罩(2a)中。

Heat exchangers for temperature control of batteries, especially thermoelectric heat pumps

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于电池的温度控制的热交换器、尤其是热电热泵
本专利技术涉及一种用于电池的温度控制的热交换器，尤其是热电热泵，以及具有这样的热交换器的电池装置。
技术介绍
术语“热电”理解为意味着温度和电流的交互影响以及它们彼此的转换。热电材料利用该影响，从而作为发电机由废热产生电能，而且以所谓的热泵的形式开始使用，如果通过电能的使用，则热被从具有较低温度的蓄热器运送至具有较高温度的蓄热器。特别地，在大多数部件(诸如例如，当前的锂离子电池，其在操作期间以可观的程度开发废热)的冷却中，热电热泵用在车辆技术中。然而，这样的热泵形式的热电热交换器还能够作为结合的加热及冷却装置用在电动车辆中，例如用于客舱的温度控制，尤其是它们与例如传统的电阻加热器相比，具有独特的更高的效率。机动车辆中的热电热交换器的应用领域因此本质上是不同的。在机动车辆中的使用总是导致需要制造具有高效率以及紧凑结构的热电热交换器。安装在车辆中的热交换器因此经常制造为板或层结构，其中热电活性元件布置在导热外壳内，并且供给有用于运送热的外部电源。
技术实现思路
本专利技术的目的为指出具有热电元件的热交换器的发展新方式。该问题由独立权利要求的主题解决。优选的实施例为从属权利要求的主题。根据本专利技术的用于电池的温度控制的热交换器，尤其是热电热泵，包括彼此相对放置的第一罩和第二罩。在两个罩之间，布置有支撑框架，所述支撑框架围绕通道开口。在通道开口中，布置有至少一个热电元件，并且在第一罩中，形成有用于流过的流体的流动的至少一个流体槽。热交换器的第二罩在此用于热交换器在待温度控制的电池上的安装。通过第一罩和第二罩的经由支撑框架的与待温度控制的电池的热联接，流过至少一个流体槽的流体能够将热散发至电池或者能够从后者接收热。在电池待冷却的情况下，冷却剂或制冷剂能够被用作流体，流体之间的这样的热交换由至少一个热电元件辅助，如果后者以热泵的方式操作。为此，仅仅需要将外部电源施加至热电活性元件，使得后者依据所述电源的极化，由于热电效应而将热从第二罩运送至第一罩，反之亦然。至少一个热电元件以夹在中间的方式在两个罩之间的支撑框架中的布置允许具有小的安装空间(尤其是沿着两个罩和具有至少一个热电元件的支撑框架堆叠在彼此上所沿着的堆叠方向)要求的热交换器的实现。结果，在此呈现的根据本专利技术的热交换器允许具有小的安装空间要求的热联接的电池的改进的温度控制。特别地，热交换器的各部件的根据本专利技术的布置使得其能够以平坦的结构实现，这一方面允许联接的电池的层流式的且因此有效的温度控制，并且另一方面显著地改进热交换器在具有高部件密度的机动车辆的发动机本体中的布置。为了改进流体与至少一个热电元件之间的热交换，在本专利技术的有益的另一个发展中提出在至少一个流体槽中布置用于流过流体槽的流体的导流元件，尤其是紊流产生元件。分别通过紊流或以这种方式在流体中产生的紊流，热电元件以及因此的待温度控制的电池伴随有改进的热交换。特别方便地，第二罩能够实现为罩板，其经配置以便背向支撑框架的至少一侧基本上是平坦的，使得其能够以层流的方式安装在待通过热交换器进行温度控制的电池单元的电池外壳上。第二罩的该特性还导致改进的热交换。在优选的实施例中，多个夹子状的紧固元件安装在热交换器的外周边缘上，所述热交换器由两个罩和支撑框架沿着圆周方向形成。通过这些紧固元件，两个罩被彼此按压并且分别按压支撑框架。这改进了两个罩在支撑框架上以及在至少一个布置在其中的热电元件上的热联接。特别优选地，除了通道开口，至少一个另外的开口能够设置在支撑框架中，在所述开口中没有布置热电元件。所述另外的开口在两个罩之间形成空腔，所述空腔用作两个罩之间的热隔离。以这种方式，能够确保在两个罩之间大量地进行热交换，或者甚至专门经由至少一个热电元件进行热交换。通过提供施加至至少一个热电元件的外部电源，这使得能够实现由热交换器提供的热交换的精确控制。特别方便地，支撑框架能够具有框架材料，所述框架材料包括至少75％的塑料或者由至少75％的这样的塑料组成。优选地，支撑框架全部由塑料组成。因此，第一罩能够与第二罩电绝缘。以这种方式能够经由热交换器的两个罩防止通常金属的电池外壳与导电材料制成的不属于热交换器的另外的部件的不期望的电短路。在包含特别低的生产成本的进一步优选的实施例中，第一罩形成为具有面向支撑框架的第一层以及背向支撑框架的第二层的两个层。在该变型中，槽结构的至少一个流体槽形成在两个层之间。在有益的进一步的发展中，第一罩的(特别是第一层的)面向支撑框架的侧形成为以便在至少75％的表面区域中是平坦的。特别优选地，该侧形成为以便基本上全部是平坦的，因此除了具有可以忽略的横向延伸的不均匀部分以外全部是平坦的。第一罩的该特性便于平坦结构的热交换器的实现。在另外的有益的进一步发展中，至少一个热胶元件为帕尔帖元件。这样的帕尔帖元件能够大量且以有利的成本在商业上获得。因此，特别是通过使用若干帕尔帖元件产生了热交换器的制造的显著的成本益处。当至少两个热电元件，优选地多个热电元件彼此相邻地布置在通道开口中时，能够实现热交换器中的特别高的热转移效率。所述热电元件在此优选地通过相应的保持元件，特别是以支柱的方式，保持在支撑框架的通道开口中。热电元件的具有至少两个栅格线以及至少两个栅格间隙的栅格状的布置是特别优选的，因为其节省空间。在另外的优选实施例中，密封装置布置在两个罩之间，其使由支撑框架的通道开口形成的空腔相对于外部环境密封。以这种方式，能够防止至少一个热电元件被损坏或被存在于周围空气中的污染物破坏。在有益的进一步的发展中，密封装置包括两个密封环，所述两个密封环布置在支撑框架的相对侧，并且二者分别沿周向完全围绕通道开口。以这种方式，能够以有利的成本在支撑框架的两侧实现期望的密封。当支撑框架形成为塑料注塑成型件(其中布置有用于为至少一个热电元件供给来自外部电源的电能的至少一个电导体)时，热交换器能够被特别简单并且因而以有利的成本制造。在该变型中，至少一个电导体由支撑框架的塑料注射在周围。以这种方式，能够免除电导体的分开的电绝缘壳体。在进一步的发展中，多个这样的电导体能够由支撑框架的塑料分别彼此电绝缘地注射在周围。该变型允许存在于具有外部电源的支撑框架中的热电元件的简单的电力布线。本专利技术还涉及一种电池装置，所述电池装置带有具有电池外壳的电池，并且带有上述的用于电池的温度控制的热交换器，其中用于电池的温度控制的第二罩抵靠电池外壳放置，或者形成电池的电池外壳的一部分。热交换器的上述益处因此转移至电池装置。本专利技术的进一步的重要特征和益处将从从属权利要求、附图以及通过附图辅助的相关附图描述显现。应当理解的是，在没有脱离本专利技术的范围的情况下，上述特征以及将在下文中进一步说明的特征不仅能够用在分别指示的结合中，而且还能够用在其他结合中或者单独使用。附图说明本专利技术的优选的示例性实施例图示在附图中并且在接下来的描述中进一步地说明，其中相同的附图标记指的是相同的或本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于电池的温度控制的热交换器(1)，/n-包括第一罩(2a)和第二罩(2b)，在所述第一罩(2a)和第二罩(2b)之间以夹在中间的方式布置有支撑框架(3)，所述支撑框架围绕通道开口(4)，在所述通道开口(4)中布置有至少一个热电元件(22)，/n-其中，至少一个用于流体流过的流体槽(6)形成在所述第一罩(2a)中,/n其特征在于/n在由两个罩(2a、2b)以及所述支撑框架(3)形成的外周边缘(12)上，沿着所述热交换器(1)的周向(U)安装有多个夹子状的紧固元件(13)，通过所述紧固元件所述两个罩(2a、2b)彼此按压并且分别按压所述支撑框架(3)。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20151023 DE 102015220759.51.一种用于电池的温度控制的热交换器(1)，
-包括第一罩(2a)和第二罩(2b)，在所述第一罩(2a)和第二罩(2b)之间以夹在中间的方式布置有支撑框架(3)，所述支撑框架围绕通道开口(4)，在所述通道开口(4)中布置有至少一个热电元件(22)，
-其中，至少一个用于流体流过的流体槽(6)形成在所述第一罩(2a)中,
其特征在于
在由两个罩(2a、2b)以及所述支撑框架(3)形成的外周边缘(12)上，沿着所述热交换器(1)的周向(U)安装有多个夹子状的紧固元件(13)，通过所述紧固元件所述两个罩(2a、2b)彼此按压并且分别按压所述支撑框架(3)。


2.根据权利要求1所述的热交换器，
其特征在于
所述热交换器为热电热泵。


3.根据权利要求1所述的热交换器，
其特征在于
在所述至少一个流体槽(6)中，布置有用于流过所述流体槽(6)的流体的导流元件。


4.根据权利要求3所述的热交换器，
其特征在于
所述导流元件为紊流产生元件。


5.根据权利要求1所述的热交换器，
其特征在于
所述第二罩(2b)为罩板(9)，所述罩板(9)经配置以便至少在背向所述支撑框架(3)的侧(10)上是平坦的，使得能够以层流式的方式安装在待通过所述热交换器(1)进行温度控制的电池单元的外壳上。


6.根据权利要求1所述的热交换器，
其特征在于
在所述支撑框架(3)中，除了所述通道开口(4)之外还设置有至少一个另外的开口(14)，在所述至少一个另外的开口(14)中没有布置热电元件(22)，使得所述至少一个另外的开口(14)在所述两个罩(2a、2b)之间形成空腔(15)，所述空腔(15)用作所述两个罩(2a、2b)之间的热隔离。


7.根据权利要求1所述的热交换器，
其特征在于
所述支撑框架(3)具有框架材料，所述框架材料由至...

【专利技术属性】
技术研发人员：迪普勒茵巴·蒂莫·亨克，斯特凡·希尔施，曼努埃尔·韦霍夫斯基，
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