热交换组件的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种热交换组件，用于电能存储的温度控制系统，如按照权利要求1的导言。本发明同样涉及一种有所述类型热交换组件的电能存储。
【背景技术】
[0002]为控制现代混合动力和电动汽车中蓄电池的温度，通常使用冷却板和/或附加的加热器，流体通过该冷却板流动。因为总的来说更好的导热特性，所述冷却板通常由金属或导电材料制造。由于蓄电池单元使用时通常有由金属材料组成的壳体，在冷却板和蓄电池单元之间要求有附加的电绝缘以防止短路和漏泄电流。为能保证所述绝缘，通常使用由导热材料组成的薄塑料箔或应用层，例如有机硅。但是，所述绝缘层的应用通常包括大量支出，例如用于准备，清洁和颗粒消除，其中由有机硅组成的涂层通常十分昂贵，并且因为其粘性特征在处理过程中会造成问题。此外，要求固化时间，这对制造费用有不利影响。
【发明内容】
[0003]附加的加热器使得附加的组件或类似于上述绝缘层的附加的涂层必须得以应用或结合至冷却回路作为附加的外部组件。这进一步增加费用，其中所述解决方法此外关于可利用的安装空间不利。因此，对于一般类型的热交换组件，本发明关心的问题是明确指明一种改善或至少可供选择的实施方式，该实施方式特别消除，或至少减少，现有技术已知的缺点。
[0004]所述问题根据本发明通过所述独立权利要求的主题解决。所附权利要求涉及有利的实施方式。
[0005]本发明基于所述总体概念，借助原先已知的用于电能存储的温度控制系统的冷却板，和例如附加的加热层，现在根据本发明形成为多层热交换组件，其中每层现在都指定有专用功能。因此，根据本发明所述热交换组件因此由载体材料和至少两层形成，其中第一层有电绝缘作用并且第二层允许对电能存储的温度控制，也就是说冷却和/或加热。从纯理论上来说，电绝缘层同样可由载体材料自身形成，该电绝缘层允许热交换组件直接配对至能量存储的壳体或其中的蓄电池单元，借以此外，可实现紧凑的设计和最佳的热交换，特别是冷却。因为所述热交换组件根据本发明的多层构造，此外可消除至今为止所述绝缘塑料箔要求的单独并且累赘的应用，这样关于制作过程产生大量的优点。
[0006]此外，热交换组件根据本发明的多层构造允许所述热交换组件完全单独的制作，此外更加特殊的是以适用于个别要求的方式制作，使得总的来说，可借助于层的个别设置数或个别设置的层构造来制造最能满足各种要求的热交换组件。此外，根据本发明的热交换组件关于成形为制造商提供极大的自由，同时减少重量和费用。
[0007]在根据本发明的解决方法的一个有利改进中，载体材料有纤维增强塑料，其中所述载体材料的形式可为例如有机板材，纤维增强带或纤维增强有机板材，或覆盖有完整金属层的塑料，特别是用于机械加固的增强层。至于纤维，在这里可特别使用碳纤维，芳纶纤维或玻璃纤维，或者纤维毡和无纺布，例如粗纱。所述纤维毡从塑料模具构造领域的示例中得知。纤维自身可长，可短或为无尽的纤维，其中所述纤维自身因为相对较高的抗拉强度，可令根据本发明的热交换组件产生相当大的加固，而同时重量极轻。在这里，层一般同样可以所述的多层带构成，其中单个带可充满不同的纤维或功能材料。这样，单个的功能，例如机械强度，加热，绝缘和扩散密封，可得以分配，因此首先在达到要求时获得最佳的变化性，并且其次凭借根据本发明和要求的最大效益组装的层状结构限制费用。
[0008]在这种情况下，功能材料的结合可在例如纤维增强复合材料或预浸料，例如有机板材或带，的半成品的制造期间进行。这样，例如流体指导随后的形状可已经预制，例如流体管道，借以可省去为此要求的随后的成形过程。在这种情况下，可能的制造方法特别为纤维的编织或针织，该纤维接下来在进一步的工作步骤中被载体材料环绕，例如塑料基体。此夕卜，所述结构同样可由金属或导热材料组成(例如以无纺布，织物，花格结构或变形件的形式)，并且借助于模制或包裹成型的塑料表面或成形的塑料件逆动地造成相对应的流体指导。此外，上述功能化同样可借助于所述混合型无纺布实现，该混合型无纺布由不同的纤维材料组成。
[0009]此外，可理解的是，所述结构同样可穿透应用的塑料表面并且与用于冷却的所述组件，也就是说例如所述电能存储，直接接触。这将相当大的改善相对于塑料表面的热交换。在一进一步的改进中，所述组件可穿透与所述外部环境相接触，并且因此冷却位于所述热交换组件内部的冷却流体或冷却介质。这样，可进一步使用根据本发明的有反向导热路径的热交换组件。在这里，所述元件穿透和大的表面结构相对应的成形，这改善了和所述外部环境的热交换。特别地，在根据本发明的热交换组件一个有利的改进中，因此所述第二层可有放大的表面，该放大的表面例如由尖状物或尾翼形成。
[0010]便利地，提供所述第二或另一层有流体管道，热交换流体或热交换介质可通过该流体管道流动。总的来说，因此多层构造为用于热交换介质的管道系统的结合服务，管道系统优选与要控制其温度的所述电能存储直接热交换接触。在这种情况下，所述成形的流体管道另外可包括用于增加机械强度的元件，该元件例如由金属或塑料组成，并且在制作期间以形式适合或黏合的方式嵌入和/或掺入所述载体材料。
[0011]总的来说，整体形成在，特别是成型在所述第二层上的连接件，可提供用来供应/释放热交换流体至/出所述第二层，其中所述流体指导可由大量材料组成，例如塑料，金属或发泡材料，该流体指导不是直接在所述层状结构外部形成。外部流体指导，例如连接件，的制作可特别借助于以下制作方法实现:注射成型(模制/包裹成型，注射成型工具的变形，特殊方法，例如气体注入，流体注入)，黏合剂粘接，热成形，冲压，吹气模制，去肩切削或压铸。另一可能是将所述有机板材压印或按压成特定形状。这样，可在一侧形成平面并且另一面形成流体指导，不需要附加的材料。这样实现现存的基质材料从纤维增强复合材料中逼出进入按压工具相对应的洞中。这样消除对附加的模制过程步骤，或附加组件和/或材料的需要。
[0012]此外，在成形过程中，连接件式的开口另外可完整形成，这样提供加固随后要模制或连接的连接件(进口或出口)的可能，或所述完整形成的连接件式开口可自身构成所述进口或出口。这种方法的一个优点是，机械高度加载的纤维取向从热交换组件转移至各个连接几何。为实现甚至更好的纤维取向并且让模制连接件几何甚至以更加有效的方式逆动地连接至所述热交换组件，例如可在制造过程中为有机板材提供凹处，该凹处不提供有载体材料。所述凹处可例如借助于冲压机保持自由。随后，所述裸露的纤维可被划破并且通过成形构成所述连接件的突出物，塑料随后模制在所述纤维上。这样，另一组件，例如定位耳和紧固元件同样可为完整的。同样，连接件可逆动地连接至位于层状结构中的孔，例如通过过焊，粘接，注射成型或类似方法。所述孔可在层状结构的制造期间和借助于追溯机械加工在所述层状结构中产生。此外，例如为管状几何构造有盘形基座的组件可以进口或出口连接件的形式结合至层状结构，并且借助于上述方法固定至热交换组件。所述电绝缘层的结合借助于所述材料自身实现，例如借助于载体材料，其中加热器的结合例如通过单个载体材料层之间金属层的采用来进行，金属层可传导电流。但是显而易见，同样可理解的是采用箔或应用印花至载体材料或使用导电纤维。特别是借助于后来附加的材料，可改善通过所述层状结构的热传递，并且因此优化冷却表现，因为在这种结构中使用的材料一般使得实现较小的壁厚成为可能。此外，所述载体材料可用颗粒填充以改善热传递，例如金属颗粒。借助于所述可单个选择的层状结构，此外可仅有一层充满所述颗粒，例如借助于其他层来抵消由所述颗粒造成的机械强度减小。
[0013]此外，同样另一层可关于所述热交换器中的用于扩散密封，其中显而易见的是，所述塑料层的附加压实同样可借助于例如化学，化学-电学或物理(等离子体)方法实行。通过为载体材料和/或另一层的材料选择相对应的塑料，同样可实现有目标定向扩散的膜功能，例如从热交换组件的表面到热交换组件自身并且向外进入在其中流动的冷却介质。借助于所述可单个自由选择的层状结构，电能存储的温度控制，特别是其中的冷却，可变得多变并且十分灵活。在这种情况下，单个层可以根据要求的方式以大量的组合产生或省去。
[0014]具有根据本发明的热交换组件，特别地可省去迄今为止累赘的电绝缘，并且减少用于附加组件和加工步骤的支出，借以可降低费用和重量。
[0015]本发明更重要的特征和优点将在所述附属权利要求、所述附图和借助于附图的所述相关【附图说明】中出现。
[0016]显而易见的是，上述特征和在下面将进一步解释的特征不仅能用于所述各个已指示的结合，也能在不离开本发明的所述范围时用于其他结合或是自身使用。
[0017]本发明的优选示例性实施方式在所述附图中示出并且在以下的所述说明中更详细的解释，所述相同的参考数目指的