用于控制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电池温度的温度控制设备，尤其是用于电池冷却的冷却设备和/或用于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。
【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学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性能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，例如冷却板或者集电器/管系统具有形成冷却通道的流体导管，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平整地抵靠热传递元件，例如温度控制设备的热交换器的导管壁。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，经证明显著的是，对于热传递元件，例如流体导管，以及还对于壳体来说，如果将要在蓄电池和热传递介质之间实现高效的热耦合，必须选择具有高导热性的材料。此外，但是，还必须频繁地通过所谓的界面材料也执行机械补偿，以补偿电池组件制造中的制造和安装容差。如果该补偿不能够发生或者仅能局部发生，则这会导致在冷却器和电池组件基座之间的区域中有空气内含物，由此发生组件的差冷却或者非同质冷却。但是，基本任务是不仅要维持特定温度范围，而且要保持蓄电池的单元之间的温度差尽可能小。
[0006]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热交换器之间布置具有弹性特性的高导热材料，例如温度控制设备的冷却板，例如所谓的导热箔。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热传递元件之间的常规热界面。
[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，由于它们仅具有有限的弹性变形，它们仅能够根据许可表面压力来局部补偿热交换器(例如冷却板)与各个蓄电池单元之间的中间空间的尺寸变动。
【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，向温度控制设备的热传递元件分段地提供弹性的机械补偿层，所述补偿层具有低热阻力并且依靠丝网印刷和/或模板印刷施加。将塑料应用至热传递元件允许通过适当选择将被使用的印刷布局来形成几乎任何期望的印刷图案。从而，能够使得补偿层适应例如各个蓄电池单元的几何形状，由此反过来能够实现改善的压缩行为或者改善的补偿层的弹性变形能力。结果，能够实现所有蓄电池单元与热传递元件的改善热耦合以及能够确保蓄电池的所有单元的低温差。
[0012]此处对本发明重要的是，热传递元件的有效区域不完全由所述补偿层覆盖，而是存在热传递元件的有效区域的至少一个这样的区域:该区域中不存在这种层。换句话说，根据本发明的补偿层包括位于热传递元件上的彼此间隔布置的至少两个层段。当蓄电池的蓄电池单元布置在补偿层上时，这允许仅分段地形成在热传递元件上的补偿层还在热传递元件上横向延伸。结果，保证了流经流体导管的流体与布置在补偿层上的所有蓄电池单元的尤其可靠的机械接触以及还有热接触，甚至当仅允许小的表面压力时。这也明确地适用于这样的蓄电池单元，即由于具有不同的制造或者安装，这些蓄电池单元与热传递元件的有效区域间具有不同的增加的距离；该增加的距离完全由补偿层的塑料填充，补偿层依靠丝网印刷和/或模板印刷施加。因为不期望的中间空间降低了各个蓄电池单元和热传递元件之间的热耦合，因此要避免不期望的中间空间。
[0013]此外，相比于基于导热浆或者导热箔的常规界面层，基于根据本发明的补偿层，相对于单元的热同质性，利用降低的层厚度已经能够实现相同程度的热耦合，即降低了材料的使用。此外，发生成本优势，因为相比于通常生产的层来说，依靠丝网印刷和/或模板印刷施加塑料可相当大的降低制造成本。
[0014]根据本发明的用于控制电池温度的温度控制设备具有流体导管，流体尤其是冷却剂能够流过流体导管，其作为热传递元件又具有至少一个导管壁。在热传递元件的至少一个有效区域上，设置了依靠丝网印刷和/或模板印刷施加的至少一个塑料的弹性补偿层。补偿层具有至少两个层段，所述层段彼此间隔布置在热传递元件的外侧上。
[0015]在优选实施例中，补偿层的塑料是弹性体。在压缩应力和拉伸应力下弹性体能够变形，这意味着由弹性体形成的层由于其弹性特性故能够适应各个蓄电池单元和热传递元件的有效区域之间的变化的距离。因此，如果期望，能够确保的是，特定蓄电池单元和热传递元件之间的每个各中间空间均由补偿层填充。硅树脂、橡胶以及聚氨酯(PU)被证明特别适合用作补偿层中的弹性体。这些基本物质能够优选具有增加的导热性，增加的导热性能够通过填充合适的物质实现，物质诸如是例如氧化铝或铜。因此，根据要求，补偿层的材料能够是电绝缘的或者导电的。
[0016]在另一优选实施例中，对发明来说重要的补偿层能够不仅具有两个，而且具有多个层段，所有的层段都彼此间隔设置在热传递元件上。例如，可想到的是，单独的层段关联于每个将被冷却的蓄电池的蓄电池单元。于是，形成在各层段之间的中间空间允许各层挨靠在蓄电池单元上，当后者在它们的安装过程中挤压补偿层时。
[0017]在本发明的有利的进一步发展中，在热传递元件的顶视图中，补偿层能够具有分别带有相同边缘轮廓的多个层段。根据本发明，补偿层产生的图案状构造能够通过使用对应构造的丝网或者模板依靠丝网印刷和/或模板印刷以简单的方式生产。利用各层段的合适的几何形状构造，这些给整个补偿层的压缩特性带来进一步的改善。
[0018]实验研究已经表明，之前所不知道的是，关于它们安装在热传递元件上，当层段在顶视图中具有多边形的边缘轮廓，优选四边形、六边形，最优选矩形或者正六边形时，能够特别好地补偿不同蓄电池单元和热传递元件之间的不同距离。
[0019]在有利的进一步发展中，在顶视图中所述层段以栅格状方式布置在热传递元件的有效区域上，具有至少两个栅格线和至少两个栅格间隙。在形成于