用于控制蓄电池温度的温度控制设备的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种用于控制蓄电池温度的温度控制设备，尤其是用于蓄电池冷却的冷却设备和/或用于蓄电池加热的加热设备，以及具有这种温度控制设备的蓄电池装置。本发明还涉及一种具有这种蓄电池装置的机动车辆。最后，本发明涉及一种用于生产这种温度控制设备的方法。
【背景技术】
[0002]用于纯电力驱动的电动车辆以及用于燃料电池驱动的混合车辆的可充电蓄电池系统是当前研究的主题。目前，在所述的车辆类型中，优选使用锂离子蓄电池，锂离子蓄电池的独特之处是高能量密度以及仅稍微标注，不期望内存效应。安装在具有电能的机动车辆中的可充电蓄电池可靠供给各种电能消费者的能力在很大程度上取决于蓄电池环境中占优势的热条件。这是因为在提供时蓄电池中发生的电化过程以及在充电情况下接收电能时，在并非微不足道的程度上依赖于蓄电池的操作温度。对各种锂离子蓄电池系统的广泛调查已经示出了，例如，低于临界温度，例如在约0°C的区域，通过蓄电池相比于更高操作温度下可获得的电能的密度极大地减小。此外，低于该温度，在充电期间还会发生对锂离子电池的破坏。
[0003]因此提供热定义良好的环境条件对于蓄电池的可靠及无干扰的操作至关重要-这不仅适用于锂离子蓄电池，而且通常适用于任何可充电蓄电池系统。关于发生在例如机动车辆的正常操作条件下的相当大的温度波动，这意味着这些温度波动必须通过与蓄电池热耦合的合适的温度控制设备被补偿，以便保持蓄电池的环境温度-因此还保持蓄电池本身的温度-在例如由制造商指定的温度间隔内。
[0004]现有技术公知的是具有热交换器的温度控制设备，它们例如是基于呈冷却板或者集电器/管系统形式的流体导管，形成冷却通道，其被热传递介质(例如冷却剂)流过。将被温度控制的蓄电池单元被平整地抵靠温度控制设备的热交换器的至少一个导管壁。以该方式，蓄电池和冷却剂之间产生热接触，使得冷却剂能够从蓄电池提取热，结果它们的温度能够保持低于最大许可阈值。
[0005]在这种温度控制设备中，但是，经证明显著的是，对于流体导管的导管壁，以及还对于壳体来说，如果将要在蓄电池和冷却剂之间实现高效的热耦合，必须选择具有高导热性的材料。因此，在特定程度上会考虑具有期望传热性特性的金属。但是，如果将金属选择作为用于与蓄电池或蓄电池壳体协作的温度控制设备的热交换器的材料，那么当这两个部件彼此机械接触时，在热交换器和蓄电池之间还会产生导电连接，基于安全考虑，该导电连接是不期望的。如果热交换器布置成与蓄电池具有足够距离，则能够避免这种电连接。但是，由于此时存在的空气间隙，这将导致蓄电池与热交换器之间不可接受的热耦合的降低。
[0006]为了实现蓄电池单元与热交换器之间的有效热耦合，同时这两个部件相对于彼此电绝缘，因此通常在这两个部件之间提供具有电绝缘特性的热界面。从DE102008059952B4中公知一种蓄电池，其具有若干蓄电池单元，还公知一种通用的温度控制设备，其构建为用于冷却蓄电池单元的冷却设备。温度控制设备的金属基座主体装备有电绝缘的绝缘层。这是塑料喷射至基座主体上的喷射模塑层。
[0007]从现有技术进一步公知的是，在各个蓄电池单元和温度控制设备之间布置具有弹性特性的高导热材料。这些能够局部补偿各个蓄电池单元和流体导管的导管壁之间的不期望的中间空间的形成，例如由于制造或者安装容差的缘故引起的不期望的中间空间。导热箔、导热浆或者导热粘着剂被用来作为蓄电池单元和导管壁之间的常规热界面。
[0008]在所述导热浆中被证明是一个问题的是，它们的功能在温度控制设备的实践操作中(典型地在机动车辆中)由于经常发生振动的缘故不能够被保证利用。另一方面，提到的导热箔具有劣势，它们购买起来贵，由于技术处理，它们对温度控制设备的无气泡应用是复杂的。此外，由于它们仅具有有限的弹性变形，它们仅能够补偿温度控制设备与各个蓄电池单元之间的中间空间的有限范围的尺寸变动。
【发明内容】
[0009]因此本发明的目的是提供一种用于温度控制设备的改进的实施例，在该实施例中上述讨论的问题不再发生。
[0010]通过独立权利要求的主题解决所述问题。优选实施例是从属权利要求的主题。
[0011]因此，本发明的基本构思是，在温度控制设备的流体导管的导电导管壁上设置塑料构成的电绝缘的绝缘层，所述绝缘层依靠丝网印刷和/或刻板印刷施加。将塑料应用至金属导管壁允许通过适当选择将被使用的印刷布局来在电绝缘层中形成几乎任何期望的印刷图案。由此，能够使绝缘层适应蓄电池的各蓄电池单元的几何形状，以及仅在需要使用材料的地方使用材料。
[0012]相比于基于导热浆或者导热箔的常规绝缘层，基于根据本发明的绝缘层，用降低的层厚度也可实现相同的热耦合。除了显著地节约材料，还发生成本优势，因为依靠丝网印刷和/或刻板印刷施加塑料相比于通常生产的绝缘层显著降低了制造成本。
[0013]根据本发明的温度控制设备用于冷却具有至少一个蓄电池单元的蓄电池，包括流体导管，能够被流体尤其是热传递介质流过，例如冷却剂，，流体导管具有至少一个导管壁，导管壁例如是金属的。在所述导管壁的外侧上至少设置了依靠丝网印刷和/或刻板印刷所施加的电绝缘的绝缘层。
[0014]在优选实施例中，所述电绝缘绝缘层的塑料是弹性体。弹性体能够在压缩应力或者拉伸应力下变形，这意味着由弹性体形成的绝缘层由于其弹性特性而能够适应各蓄电池单元和导管壁的外侧之间的可变距离。因此，可确保的是，特定蓄电池单元和导管壁之间的每个各中间空间特定由绝缘层填充。硅树脂以及聚酯(PU)证明是尤其适于用作绝缘层中的弹性体。
[0015]这些基本材料能够使用在另一优选实施例中以增加导热性，设置有填充物，例如铝氧化物、硼氮化物等。
[0016]使用对本发明基本的印刷方法使得在优选实施例中能够生产具有均匀层厚度的电绝缘的绝缘层。以该方式，能够确保的是，绝缘层的各区域不会形成为层厚度特别小的层。实验研究已经示出的是，取决于单元距离，在对应材料下50和ΙΟΟΟμπι之间的值导致绝缘层的压缩，这引起绝缘层与蓄电池单元以及还与流体导管的导体壁的尤其好的机械接触或热接触。
[0017]通过对比，在另一优选实施例中，能够有利的是，设置绝缘层的不同区域(以下称为层段)具有不同的层厚度。可想到的是，例如，在导管壁上设置局部区域，该区域中不布置任何蓄电池单元，该区域的绝缘层具有降低的层厚度。但是，可替换地，还可想到的是，增加在该区域的层厚度，使得用于相应的蓄电池单元的绝缘层形成凹槽，该凹槽中能够局部接收蓄电池单元。
[0018]在进一步优选实施例中，所述电绝缘层包括至少两个单层，优选多个单层，单层在导管壁的外侧上沿着堆叠方向彼此堆叠，所述堆叠方向正交于由导管壁限定的平面而运行。以该方式，能够调节电绝缘的绝缘壁的压缩性。
[0019]在本发明的有利进一步发展中，至少一个单层完全在导管壁上延伸，而至少一个另一单层仅布置于导管壁的段上。以该方式，能够确保的是，导管壁相对于蓄电池单元完全电绝缘。
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