用于供电单元的温度控制的温度控制装置的制作方法

本发明涉及用于供电单元的温度控制的温度控制装置以及具有至少一个这样的温度控制装置的温度控制设备。

背景技术：

用于纯电动车辆和用于混合动力车辆以及燃料电池驱动的车辆的可充电电池系统为当前研究的主题。如今，在车辆的所述类型中锂离子电池被优选使用，其区别之处在于高能量密度和不够明显的记忆效应。可充电电池的可靠地向安装在机动车中的各种耗电器供给电源的容量在很大程度上依赖于在电池的环境中流行的热条件。在电池的充电方面，发生在提供电力和接收电力中的电化学过程以并非微不足道的程度依赖于电池的操作温度。大量基于锂离子的不同电池系统的调查已经示出，例如在临界温度以下，例如在大约0℃的范围中，相比于更高的操作温度由电池获得的电能量密度强烈地下降。在临界温度以下，在充电期间能够发生对锂离子电池的额外的损害。

因此，对于所述电池-这不仅应用于基于锂离子的所述电池，而且通常针对任何期望的可充电电池系统-的可靠且无故障的操作的关键性因素是热的良好定义的环境条件的创建。这意味着，关于在正常运转期间例如在机动车中发生的明显的温度波动，这些需要由热联接至电池的合适的温度控制装置来均衡。一方面，如果这假定位于允许的温度范围以下的值，则这样的装置必须能够增加电池的相邻区域中的环境温度。另一方面，如果这不向上超过所述温度区间，则必须也存在减小环境温度的可能性。

从现有技术中已知能够热联接至电池的各种温度装置，其通常包括用于增加电池温度的加热单元以及用于减小电池温度的冷却系统。

因此在de1020099058819a1中描述了一种用于加热和冷却电池的装置，其具有制冷剂回路和至少一个电加热元件，二者布置在共同的热传递部件中。电加热元件在此以适配和/或压配合的方式连接至热传递部件。对于该装置，特征在于其需要较大数量的部件，所述部件在加热过程期间也被加热元件加热，由于该构成，所述部件显然增加了实际针对的电池的加热所需的加热输出。

技术实现要素：

本发明的目的在于：提供一种用于供电单元的改进的温度控制装置，其实现了与该供电单元的有效的热联接，并且同时通过具有小数量的部件的简单结构组成而区别。本发明的进一步的目标在于：提供一种具有至少一个这样的温度控制装置的温度控制设备。

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。

根据本发明的温度控制装置具有冷却装置和至少一个加热装置，所述冷却装置用于冷却供电单元-为了简便，待进行温度控制的供电单元在下文中命名为“电池”，所述加热装置用于加热电池。两个装置与待进行温度控制的电池的热联接通过热传递部件进行，所述热传递部件分别用作(一方面)加热装置或冷却装置与(另一方面)待进行温度控制的电池之间的热接口。为了使整个温度控制装置保持尽可能小的所需的安装空间，热传递部件、加热装置以及冷却装置在堆叠方向上一个叠在另一个的顶部。这特别辅助了平坦结构的温度控制装置的实现。冷却装置具有至少一个用于流过制冷剂的流体路径。因此，至少一个加热装置分别具有至少一个电加热元件，优选地具有多个电加热元件，其布置在导电的第一接触板与导电的第二接触板之间。两个接触板用于将电加热元件电连接至外部能源。同时，通过优选由金属制造的第一导电接触板，电加热元件与热传递部件之间的热传递能够被显著地改善，并且因此也显著地改善了电加热元件与电池之间的热传递。

在优选的实施例中，热传递部件构成为基板，所述基板至少在背向至少一个加热装置的第一侧具有用于与供电单元的热联接的基本上平坦的表面。作为基板的热传递部件的结构至少导致堆叠的装置中需要的安装空间能够被保持得小。这便于将用于已有的电池组电池或可充电电池的温度控制的温度控制装置安装在机动车中。

如果为温度控制装置配备多于只有一个加热装置，则证明为每个加热装置配备与热传递部件一起划界出外壳内部的外壳是有益的。在该外壳内部，加热装置的部件(因此至少两个电接触板)能够布置有至少一个加热元件。该设置便利了具有多个加热装置的温度控制装置的模块结构，而且能够用于只具有一个单独的加热装置的温度控制装置。

特别方便地，外壳具有放置在第二接触板的背向至少一个加热元件的那侧上的外壳罩。所述外壳罩方便地被从外壳罩朝向热传递部件突出的外壳接口完全包围。外壳接口转而使其面侧紧靠热传递部件的面向第一接触板的第二侧放置。

关于外壳以及接纳在其中的加热装置的部件的在热传递部件上的稳定的紧固，对于本领域技术人员揭示了各种选项：可想到通过螺纹连接或通过粘合连接的将外壳接口和/或外壳罩紧固在热传递部件上。可替代地，也可以考虑或者通过按压或者通过夹紧而分别将外壳或外壳接口紧固在热传递部件上。在后者情况下，其本身也出现以在热传递部件上设置夹持凸耳(holdinglugs)，其将外壳向热传递部件按压。

在示例的变型中，具有两个导电接触板和布置在其间的加热元件的加热装置也能够在周围注射由塑料制成的外壳。

在进一步优选的实施例中，在热传递部件的第二侧能够设置有至少一个凹槽，在所述凹槽中接纳有至少一个加热装置。以这种方式，能够减少由整个温度控制装置占据的安装空间。同时，以这种方式，也将改善加热装置与热传递部件之间的热传递。

为了使电加热元件和两个导电接触板相对于冷却装置电绝缘，在进一步优选的实施例中建议使用特别是作为用于电绝缘材料的塑料材料。

在前述实施例的有益的进一步的发展中，彼此具有距离地布置的至少两个凹槽能够布置在热传递部件的第二侧，在所述凹槽中分别接纳有加热装置。在该构思的进一步的发展中，也可想到以特定应用的方式为多个这样的凹槽设置分别的加热装置。以这种方式，能够实现温度控制装置的模块结构，其中加热装置的数量能够适于待由温度控制装置提供的总加热输出。

特别有益的，冷却装置也能够接纳在至少一个凹槽中。这导致了冷却装置与热传递部件以及至少一个加热装置的改善的热联接。

根据有益的进一步的发展能够实现温度控制装置的平坦结构，其中热传递部件的第二侧与冷却装置的背向加热装置的侧齐平而终止。

在另一个优选的实施例中，热传递部件能够构成为至少两部分，并且能够具有第一部件和至少第二部件。第一部件在此基本上构成为平板。至少一个第二部件能够构成框架，其中至少一个凹槽构成为通孔。对于温度控制装置的生产，热传递部件的这样的多部分结构能够导致明显减少的生产成本。

在进一步的优选实施例中，至少两个加热装置的外壳罩能够彼此紧靠地一体形成。这特别应用于使用了多个加热装置的实施例。以这种方式，能够减少温度控制装置所需的部件数量。特别地，简化了温度控制装置的组装。

为了使电加热元件与两个导电接触板相对于热传递部件电绝缘，在另一个优选的实施例中，建议在第一接触板与热传递部件之间设置电绝缘绝缘层。

特别方便地，电绝缘绝缘层能够构成为薄膜，特别是硅酮，或者构成为电绝缘粘合剂的粘合层。两种设置允许电绝缘层在第一接触板组装在热传递部件上之前以简单的方式施加在第一接触板上，或施加在热传递部件上。这导致了在温度控制装置的制造方面的并非微不足道的成本减少。

在另一个优选实施例中，冷却装置构成为扁平管，其布置在外壳罩的背向至少一个加热元件的侧上，并且具有至少一个用于流过冷却剂的流体通道。

为了向冷却装置供应冷却剂，扁平管在背向至少一个加热装置的侧能够具有流体入口，所述流体入口与至少一个流体通道流体地连通以将流体引入到流体通道中。以类似的方式，也能够在扁平管的相同侧具有流体出口，所述流体出口与至少一个流体通道流体地连通以将流体从流体通道导出。

本发明还涉及一种具有至少一个所提出的温度控制装置的温度控制设备。温度控制设备还包括至少一个供电单元，所述供电单元布置在热传递部件上的背向加热装置的侧，并且与加热装置热联接。

应当理解的是，在不偏离本发明的范围的情况下，上述特征以及留待在下文中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

本发明的优选示例性的实施例图示在附图中并且在下面的描述中进一步地说明，其中相同的附图标记涉及相同或相似或功能上相同的部件。

分别示意性地示出有，

图1为在纵向截面中的根据本发明的温度控制设备的示例，

图2为在纵向截面中的根据本发明的温度控制装置的示例，

图3为在热传递部件上的、俯视图中的图1的温度控制装置的变型。

具体实施方式

图1以粗略的示意性图示图示了根据本发明的用于机动车的以可充电电池19形式的供电单元的温度控制的温度控制装置1的示例。温度控制装置1包括冷却装置2、三个加热装置3以及用于冷却装置2和加热装置3与电池19的热联接的热传递部件4。电池19与温度控制装置1一起形成根据本发明的温度控制设备20。

如图1所示，热传递部件4能够被构成为基板5，其在背向三个加热装置3的第一侧6具有基本上平坦的表面。这使得能够使热传递部件4平坦地与电池19抵接，凭此能够实现其与电池19的最优的热联接。例如，热传递部件4能够由诸如金属的导电和导热材料制造。

冷却装置2、三个加热装置3以及热传递部件4彼此热联接，并且在堆叠方向s上一个叠在另一个的顶部。热传递部件4主要用于使电池20与冷却装置2或者与相应的加热装置3之间的热接触均匀。冷却装置2被构成为扁平管10并且包括在图1中仅仅粗略地示意性指示的一个或若干个流体路径9，其能够分别地流过有制冷剂。如同样在图1中仅仅粗略地适应性指示的，扁平管10在背向加热装置3的侧25能够具有流体入口24a和流体出口24b，所述流体入口24a与至少一个流体通道流体地连通，用于将流体引入到流体通道中，所述流体出口24b与至少一个流体通道流体地连通，用于将流体从流体通道导出。

三个加热装置3在凹槽7中接纳在热传递部件4中，所述凹槽7设置在热传递部件4的面向冷却装置2的第一侧8，并且以与加热装置3互补的方式构成。

如图1所示，冷却装置2也能够接纳在凹槽7中。在示例的方案中，冷却装置2布置在由三个凹槽7结合地形成的凹槽区域26中。优选地，冷却装置2在凹槽7的共同的凹槽区域26中的布置以如下方式发生：热传递部件4的第二侧8与冷却装置2的背向加热装置3的侧25齐平而终止。

在进一步的变型中，热传递部件4能够以若干部件构成。可想到，例如，将热传递部件4的关于堆叠方向s面向电池19的第一部件27a构成为平板，其在堆叠方向s上紧靠构成为框架的第二部件27b平坦地放置。在第二部件27b中，凹槽7能够构成为通孔。这样可选的热传递部件4的两部分构成通过分界线28在图1中指示。

图2现在通过示例的方式以细节图示并且以沿着堆叠方向s的纵向截面示出三个加热装置3中的一个。加热装置3在图2的示例中包括两个电加热元件12，其布置在导电的第一接触板11a与导电的第二接触板11b之间。电加热元件12能够是传统的ptc加热元件。针对导电的接触板11a、11b相对于同样导电的热传递部件4的电绝缘，电绝缘绝缘层22设置在第一接触板11a与热传递部件4之间。这能够构成为薄膜，特别是构成为硅酮薄膜，或者构成为电绝缘粘合剂的粘合层。

如图2额外地示出的，加热装置3进一步也包括外壳14，其与热传递部件4一起界定加热装置3的外壳内部13。外壳14由电绝缘材料制造，例如由塑料制造。在外壳内部13中，两个导电的接触板11a、11b布置有电加热元件12。

如图2清楚地展示的，外壳14具有外壳罩15，其在第二接触板11b的背向电加热元件12的侧17上与后者紧靠放置。外壳罩16被外壳接口16完全包围，所述外壳接口16从外壳罩15向热传递部件4突出。外壳接口16通过其面侧18放置在热传递部件4的面向第一接触板11a的第二侧8上。外壳接口16通过螺纹连接、粘合连接或者通过压入或者通过夹紧而能够紧固至热传递部件4。

如果多个加热装置3将要安装在温度控制装置1中，其以本身紧靠彼此而整体地形成相应的外壳罩15，使得在加热装置3安装到凹槽7期间它们能够作为单独的部件被插入(参阅图1)。通过这样的构造，共有的外壳罩能够以外壳框架的方式实现。

图3示出了图1的温度控制装置1的在技术上特别优选的实现形式。图3在俯视图中示出了没有外壳且没有冷却装置2的温度控制装置1的细节。在后者中，加热装置3的第一电接触板11a通过第一共用的汇流条23a彼此电连接。同样应用于第二汇流条23b，通过所述第二汇流条23b第二电接触板11b彼此电连接。两个汇流条23a、23b用于将电加热元件12经由电接触板11a、11b分别与外部电源的正极或负极连接。在图3的示例中，电加热元件11构成为以便为纵向形状并且相应地沿着正交于堆叠方向s延伸的纵向方向l延伸。同样构成为以便为纵向形状的两个汇流条23a、23b另一方面横向于沿着同样正交于堆叠方向s延伸的横向方向r的纵向方向l延伸。换言之，纵向方向l、横向方向r以及堆叠方向s形成笛卡尔坐标系的基础。