熱電調(diào)溫單元的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種熱電調(diào)溫單元，其具有第一珀耳帖元件和第二珀耳帖元件，這兩個(gè)珀耳帖元件各自具有第一表面和第二表面，其中，所述第一表面與所述第二表面相鄰或者相對(duì)設(shè)置，其中，所述珀耳帖元件各自以所述第一表面與第一蓋板連接并且以相應(yīng)的第二表面與第二蓋板連接，其中，至少能夠通過(guò)所述蓋板中的一個(gè)蓋板供給熱量并且能夠通過(guò)另一個(gè)蓋板導(dǎo)出熱量，其中，所述第一蓋板和/或所述第二蓋板具有膨脹縫和/或彈性結(jié)構(gòu)。
【專利說(shuō)明】
熱電調(diào)溫單元

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種熱電調(diào)溫單元，其具有第一珀耳帖元件和第二珀耳帖元件，這兩個(gè)拍耳帖兀件各自具有第一表面和第二表面，其中，第一表面與第二表面相鄰或者相對(duì)設(shè)置，其中，珀耳帖元件各自以第一表面與第一蓋板連接并且以相應(yīng)的第二表面與第二蓋板連接，其中，至少能夠通過(guò)所述蓋板中的一個(gè)蓋板供給熱量并且能夠通過(guò)另一個(gè)蓋板導(dǎo)出熱量。

【背景技術(shù)】
[0002]具有附加電驅(qū)動(dòng)裝置或者全電驅(qū)動(dòng)裝置的機(jī)動(dòng)車輛通常需要電能量?jī)?chǔ)存器。在這些能量?jī)?chǔ)存器中可以暫時(shí)儲(chǔ)存和保存電能。
[0003]根據(jù)工作情況和環(huán)境條件，這些能量?jī)?chǔ)存器必須被加熱或者冷卻。這是特別必要的，以便使能量?jī)?chǔ)存器始終保持在規(guī)定的溫度窗口內(nèi)，在該溫度窗口內(nèi)，能量?jī)?chǔ)存器最優(yōu)地工作。特別是過(guò)高溫度可能導(dǎo)致能量?jī)?chǔ)存器損壞和提早老化。過(guò)低溫度對(duì)性能產(chǎn)生不利影響。
[0004]在現(xiàn)有技術(shù)中已知這樣的調(diào)溫單元，它們?cè)诶苗甓臒犭娞匦缘臈l件下工作。在這里，珀耳帖元件或者由于施加電壓產(chǎn)生在它的兩個(gè)界面上的溫差，或者由于存在溫差產(chǎn)生電壓。
[0005]在每一種情況下，珀耳帖元件總是具有溫度水平高的一側(cè)和相對(duì)而言溫度水平較低的一側(cè)。由于在熱電調(diào)溫單元內(nèi)的不同溫度水平產(chǎn)生熱應(yīng)力，這些熱應(yīng)力可能導(dǎo)致熱電調(diào)溫單元損壞。
[0006]現(xiàn)有技術(shù)中的解決方案的缺點(diǎn)特別是，沒(méi)有采取足夠的預(yù)防措施來(lái)防止熱應(yīng)力在熱電調(diào)溫單元中產(chǎn)生或者至少將熱應(yīng)力減小至這樣的程度，該程度不會(huì)導(dǎo)致熱電調(diào)溫單元以及特別是珀耳帖元件的損壞。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]因此，本發(fā)明的目的是提供一種熱電調(diào)溫單元，其適合于減小或者完全避免熱應(yīng)力的產(chǎn)生以及不利影響。
[0008]本發(fā)明的一種實(shí)施例涉及一種熱電調(diào)溫單元，其具有第一珀耳帖元件和第二珀耳帖元件，這兩個(gè)珀耳帖元件各自具有第一表面和第二表面，其中，第一表面與第二表面相鄰或者相對(duì)設(shè)置，其中，珀耳帖元件各自以第一表面與第一蓋板連接并且以相應(yīng)的第二表面與第二蓋板連接，其中，至少能夠通過(guò)所述蓋板中的一個(gè)蓋板供給能量并且能夠通過(guò)另一個(gè)蓋板導(dǎo)出熱量，其中，所述第一蓋板和/或所述第二蓋板具有膨脹縫和/或彈性結(jié)構(gòu)。
[0009]珀耳帖元件有利地被設(shè)計(jì)成長(zhǎng)方體形物體。第一表面和第二表面在這里是兩個(gè)相對(duì)的表面。珀耳帖元件此外還被電接觸，以能夠根據(jù)應(yīng)用目的產(chǎn)生加熱作用或者冷卻作用。
[0010]珀耳帖元件與蓋板固定連接。在這里，可以在珀耳帖元件與蓋板之間設(shè)置柔性連接層，該連接層用于吸收在熱電調(diào)溫單元工作中產(chǎn)生的熱應(yīng)力。但是，這種柔性層不是絕對(duì)必要的。珀耳帖元件也可以有利地通過(guò)基本上為剛性的連接與蓋板連接。那么，對(duì)產(chǎn)生的熱應(yīng)力的補(bǔ)償主要是通過(guò)設(shè)置在蓋板中的膨脹縫和彈性結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)。
[0011]膨脹縫通過(guò)切口形成，這些切口分別將蓋板分開。為了產(chǎn)生對(duì)由于長(zhǎng)度變化引起的熱應(yīng)力的盡可能大的吸收能力，有利的是，膨脹縫將蓋板完全斷開成多個(gè)區(qū)域。
[0012]彈性結(jié)構(gòu)通過(guò)設(shè)置多個(gè)切口產(chǎn)生。在這里，蓋板不是被劃分成多個(gè)彼此分開的部分。蓋板的各個(gè)部分始終通過(guò)由切口產(chǎn)生的各個(gè)彈性條保持相互連接。
[0013]也可優(yōu)選的是，珀耳帖元件相互隔開地設(shè)置在蓋板之間。
[0014]珀耳帖元件有利地相互隔開地設(shè)置。這特別有利于在整個(gè)蓋板上產(chǎn)生均勻溫度分布。
[0015]此外還可優(yōu)選的是，在第一蓋板和/或第二蓋板中的膨脹縫和/或彈性結(jié)構(gòu)在珀耳帖元件與相應(yīng)的蓋板之間的接觸面之外延伸。
[0016]膨脹縫和/或彈性結(jié)構(gòu)設(shè)置在蓋板的一個(gè)位于珀耳帖元件與相應(yīng)的蓋板之間的接觸面之外的區(qū)域中，這是特別有利的，因?yàn)樯w板的所謂的“熱中性纖維”位于該區(qū)域中。這些中性纖維在這里位于蓋板的具有最大熱量輸入的點(diǎn)之間的中間位置上。具有最大熱量輸入的點(diǎn)或者說(shuō)區(qū)域在這里位于珀耳帖元件與蓋板之間的接觸面的區(qū)域中。
[0017]也適宜的是，彈性結(jié)構(gòu)通過(guò)在蓋板中設(shè)置多個(gè)切口形成，其中，通過(guò)這些切口形成至少一個(gè)彈性條。
[0018]通過(guò)多個(gè)切口產(chǎn)生彈性結(jié)構(gòu)，這是特別簡(jiǎn)單的。這些切口可以通過(guò)常用方法被引入蓋板中。分別通過(guò)兩個(gè)切口形成的彈性條是蓋板的相鄰區(qū)域之間的連接元件。以這種方式，盡管產(chǎn)生彈性結(jié)構(gòu)對(duì)熱應(yīng)力的大的吸收能力，但是仍然只對(duì)蓋板的穩(wěn)定性產(chǎn)生微不足道的影響。
[0019]此外還有利的是，所述蓋板中的一個(gè)蓋板具有多個(gè)膨脹縫和/或彈性結(jié)構(gòu)。
[0020]多個(gè)膨脹縫和/或彈性結(jié)構(gòu)是特別有利的，以便即使在具有較大表面膨脹的蓋板中也可產(chǎn)生對(duì)熱應(yīng)力的足夠大的吸收能力。
[0021]此外還可優(yōu)選的是，彈性結(jié)構(gòu)的切口中的至少一個(gè)切口通過(guò)膨脹縫形成。
[0022]這是特別有利的，以便盡管存在延伸完全穿過(guò)蓋板的膨脹縫但仍能夠形成彈性結(jié)構(gòu)，該彈性結(jié)構(gòu)在盡可能大的區(qū)域上延伸并且同時(shí)不被膨脹縫的走向斷開。
[0023]也有利的是，彈性結(jié)構(gòu)通過(guò)多個(gè)波浪狀切口形成，其中，這些波浪狀切口基本上呈點(diǎn)對(duì)稱并且以它們的對(duì)稱中心彼此平行地沿著同一直線設(shè)置。
[0024]波浪狀切口是特別有利的，因?yàn)樗a(chǎn)生了彈性條的一種優(yōu)選實(shí)施方式。此外，切口的點(diǎn)對(duì)稱設(shè)計(jì)防止了彈性條無(wú)意地進(jìn)行朝向電池元件或者遠(yuǎn)離電池元件的補(bǔ)償移動(dòng)。通過(guò)切口的平行設(shè)置產(chǎn)生大小均勻的彈性條，這特別是有助于熱應(yīng)力的均勻吸收。
[0025]根據(jù)本發(fā)明的一種特別有利的改進(jìn)方案，可以規(guī)定，膨脹縫彼此平行地延伸且與相應(yīng)的彈性結(jié)構(gòu)成直角地延伸。
[0026]此外還適宜的是，所述蓋板中的一個(gè)蓋板與至少一個(gè)電池元件處于熱接觸，其中，相應(yīng)的另一個(gè)蓋板與換熱器處于熱接觸，其中，該換熱器能夠被能夠主動(dòng)調(diào)溫的流體流過(guò)。
[0027]以這種方式可以通過(guò)主動(dòng)加熱流體，向電池元件供給熱量。在這里，向電池元件供給的熱量是主動(dòng)調(diào)溫流體的熱量和珀耳帖元件的加熱功率的總和。替代地，電池元件可以通過(guò)以下方式進(jìn)行冷卻:熱量被從電池元件經(jīng)由珀耳帖元件輸送到流體，其中，熱量被流體從熱電調(diào)溫單元帶走。
[0028]在這里有利的是，一個(gè)蓋板通過(guò)相互成直角地設(shè)置的膨脹縫被劃分成多個(gè)部分，其中，每個(gè)珀耳帖元件分別與所述部分中的一個(gè)部分連接。
[0029]這種設(shè)置產(chǎn)生各個(gè)區(qū)域相互間的盡可能大的隔離作用。以這種方式，對(duì)熱應(yīng)力的吸收能力達(dá)到最大。
[0030]此外還可優(yōu)選的是，至少一個(gè)膨脹縫被彈性結(jié)構(gòu)的彈性條斷開，其中，兩個(gè)相鄰設(shè)置的部分通過(guò)該彈性條相互連接。
[0031]彈性條被設(shè)置成使得蓋板的相鄰部分分別都相互連接，這是有利的，因?yàn)橐赃@種方式不必高耗費(fèi)地使各個(gè)部分相互對(duì)齊。此外，該蓋板仍然只由一個(gè)元件構(gòu)成。倘若所述部分不是通過(guò)彈性條相互連接，制造過(guò)程會(huì)由于那就需要的所述部分的對(duì)齊而變得更加復(fù)雜且成本更高。
[0032]也有利的是，所述蓋板中的一個(gè)蓋板沿一個(gè)或兩個(gè)延伸方向具有變化的材料厚度。
[0033]通過(guò)變化的材料厚度，可以實(shí)現(xiàn)一種特別有利的蓋板設(shè)計(jì)。因此，特別是可以提高在整個(gè)蓋板上的溫度均勻性。蓋板的延伸方向在這里與空間方向相一致。
[0034]此外還可以是特別有利的是，蓋板在與珀耳帖元件的接觸面的區(qū)域中具有它的最大材料厚度。
[0035]由于特別是在接觸面區(qū)域中進(jìn)行最大熱量輸入，特別有利的是將那里的材料厚度設(shè)計(jì)成最大。
[0036]一種優(yōu)選實(shí)施例的特征是，在最大材料厚度區(qū)域之間設(shè)有腹板狀元件，這些腹板狀元件提高了蓋板特別是在較小材料厚度區(qū)域中的穩(wěn)定性。
[0037]這些腹板狀元件提高了蓋板的由于材料厚度減小而局部減小的強(qiáng)度。
[0038]也可以優(yōu)選的是，膨脹縫和/或彈性結(jié)構(gòu)設(shè)置在較小材料厚度區(qū)域中。
[0039]這是特別有利的，因?yàn)殛P(guān)于熱應(yīng)力呈中性的纖維特別是位于小材料厚度區(qū)域中。
[0040]本發(fā)明的有利改進(jìn)方案在從屬權(quán)利要求中和在隨后的附圖描述中進(jìn)行描述。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0041]借助于作為示例而非限制的下面給出的具體實(shí)施例并參照附圖，本發(fā)明將更容易理解。在附圖中:
[0042]圖1示出了一種熱電調(diào)溫單元的示意圖，其中，該熱電調(diào)溫單元與可以用來(lái)帶走或者供給熱量的流體回路連接，
[0043]圖2示出了一種具有上蓋板的熱電調(diào)溫單元的立體圖，該上蓋板提供了膨脹縫和彈性結(jié)構(gòu)，
[0044]圖3示出了一種如圖2的熱電調(diào)溫單元的上蓋板的一種替代設(shè)計(jì)方案，
[0045]圖4示出了圖3的熱電調(diào)溫單元的上蓋板的俯視圖，
[0046]圖5示出了一種具有不均勻材料厚度的上蓋板的部分視圖，
[0047]圖6示出了一種蓋板的立體圖，其中，該蓋板具有材料厚度不同的區(qū)域并且在最大材料厚度區(qū)域之間設(shè)有腹板狀元件，以及
[0048]圖7示出了一種熱電調(diào)溫單元的立體圖，其中，使用一種具有不均勻材料厚度的蓋板。

【具體實(shí)施方式】
[0049]圖1示出了一種熱電調(diào)溫單元I的示意圖。在圖1中用剖視圖示出了熱電調(diào)溫單元1，由于本圖僅用于示出熱電調(diào)溫單元I的原理，因此它沒(méi)有被完整地示出。
[0050]在熱電調(diào)溫單元I上方設(shè)有多個(gè)電池元件5，熱電調(diào)溫單元I用于對(duì)這些電池單元進(jìn)行調(diào)溫。電池元件5在這里可以由單個(gè)或多個(gè)單獨(dú)的蓄電池構(gòu)成。熱電調(diào)溫單元I主要包括多個(gè)珀耳帖元件2，這些珀耳帖元件能夠通過(guò)施加電壓將熱量從它們的一個(gè)外表面輸送至相對(duì)的外表面。因此，可以對(duì)電池元件5進(jìn)行冷卻或者加熱。在這里，熱量可以通過(guò)流體回路7進(jìn)行供給或者導(dǎo)出。
[0051]為此，珀耳帖元件2的第一表面12與換熱器6的流動(dòng)通道處于熱接觸。換熱器6在這里構(gòu)成流體回路7的接口并且例如可以通過(guò)被流體流過(guò)的管子構(gòu)成。第一表面12與換熱器6的連接在圖1中所示的實(shí)施例中是通過(guò)一個(gè)蓋板3實(shí)現(xiàn)，該蓋板作為中間元件設(shè)置在換熱器6的流動(dòng)通道與珀耳帖元件2之間。
[0052]替代地，在沒(méi)有設(shè)置中間元件的條件下，通過(guò)珀耳帖元件放置在換熱器的流動(dòng)通道上，也可以直接與換熱器形成導(dǎo)熱連接。
[0053]拍耳帖兀件2的與第一表面12相對(duì)的第二表面11與另一個(gè)蓋板4處于熱接觸。在蓋板4上方設(shè)有多個(gè)電池元件5。由這些電池元件5輻射的熱量通過(guò)珀耳帖元件2被輸送到珀耳帖元件2與流體回路7的接觸位置并且在那里被散發(fā)到在流體回路7中流動(dòng)的流體中。在加熱工作模式中，熱量相應(yīng)地被從流體回路7輸送到電池元件5。來(lái)自流體回路7的熱量在這里還可以通過(guò)珀耳帖元件2的加熱功率得到增強(qiáng)。
[0054]被散發(fā)到流體回路7中的流體中的熱量隨后通過(guò)換熱器8散發(fā)到環(huán)境中，該換熱器通過(guò)鼓風(fēng)機(jī)10被加載空氣流9。流體回路7的結(jié)構(gòu)以及在其中所包含的位于熱電調(diào)溫單元I之外的組成部分不是本發(fā)明的內(nèi)容并且因此不再進(jìn)行詳細(xì)描述。
[0055]圖2示出了一種熱電調(diào)溫單元I的立體圖，其中，只示出了熱電調(diào)溫單元I的一部分。該視圖在這里示出沿每個(gè)空間方向22、23至少有兩個(gè)珀耳帖元件2是相鄰的。珀耳帖元件2在它們的關(guān)于空間方向22和23的對(duì)稱軸中被切斷，從而每個(gè)珀耳帖元件2分別只有四分之一被示出。由于所示部分的對(duì)稱結(jié)構(gòu)，所示布置結(jié)構(gòu)可以沿兩個(gè)空間方向22和23任意地，常常是重復(fù)地延續(xù)下去。如在圖1中已描述，熱電調(diào)溫單元I通過(guò)一個(gè)上蓋板4a以及一個(gè)下蓋板3構(gòu)成，在上蓋板和和下蓋板之間設(shè)有多個(gè)珀耳帖元件2。珀耳帖元件2沿著空間方向22以間距20相互隔開。此外，珀耳帖元件2沿著空間方向23以間距21相互隔開。
[0056]空間方向22以及23是在熱電調(diào)溫單元I的工作中可能產(chǎn)生的熱應(yīng)力的主要作用方向。
[0057]上蓋板4a具有膨脹縫24。該膨脹縫沿著空間方向22延伸。膨脹縫24在這里在珀耳帖元件2之間延伸的一個(gè)區(qū)域中延伸。因此，膨脹縫24設(shè)置在珀耳帖元件2與蓋板4a之間形成的接觸面之外。如在圖2中可見(jiàn)，膨脹縫24設(shè)置在用附圖標(biāo)記21表示的珀耳帖元件之間沿著空間方向23的間距中。
[0058]此外，蓋板4a具有彈性結(jié)構(gòu)25，該彈性結(jié)構(gòu)大體上沿著空間方向23延伸。彈性結(jié)構(gòu)25在這里在用間距20表示且位于珀耳貼元件2之間的區(qū)域中延伸。彈性結(jié)構(gòu)25在這里通過(guò)多個(gè)切口 26構(gòu)成，這些切口借助于合適的方法，比如激光切割被引入到上蓋板4a中。
[0059]在圖2的實(shí)施例中，各個(gè)切口 26由點(diǎn)對(duì)稱的波浪線構(gòu)成。這些點(diǎn)對(duì)稱的波浪線在這里相互平行地沿著一根假想直線設(shè)置。在這里，特別是切口 26呈點(diǎn)對(duì)稱所圍繞的對(duì)稱中心位于在彈性結(jié)構(gòu)25的中間區(qū)域中沿著空間方向23延伸的假想直線上。
[0060]膨脹縫24和假想直線都在彈性結(jié)構(gòu)25內(nèi)沿著熱中性纖維延伸，該熱中性纖維由于熱量分布在蓋板4a中產(chǎn)生。膨脹縫24或彈性結(jié)構(gòu)25設(shè)置在相應(yīng)的珀耳帖元件2之間的中間位置的原因就在于此。
[0061]通過(guò)彼此平行的多個(gè)切口 26，在每?jī)蓚€(gè)相鄰切口 26之間產(chǎn)生一個(gè)彈性條27。該彈性條提供了一種特別是使蓋板4a沿著空間方向22膨脹或者收縮且同時(shí)不會(huì)使蓋板4a發(fā)生持久變形的可能方案。此外，通過(guò)在彈性結(jié)構(gòu)25內(nèi)吸收長(zhǎng)度變化，還可以減輕優(yōu)選通過(guò)剛性連接于蓋板4a的珀耳帖元件2的負(fù)荷。沿空間方向23的膨脹縫24承擔(dān)類似功能。
[0062]如在圖2中可見(jiàn)，膨脹縫24延伸經(jīng)過(guò)彈性結(jié)構(gòu)25并且形成切口 26中的一個(gè)切口。在替代實(shí)施方式中，膨脹縫也可以被設(shè)計(jì)成使得它不是彈性結(jié)構(gòu)的一部分。
[0063]圖2的切口 26的設(shè)計(jì)是示例性的且不具有限制性。這些切口也可以例如通過(guò)圓弧形或者之字形或者菱形或者盒形的切口構(gòu)成。
[0064]在蓋板4a的頂側(cè)上設(shè)有電池元件5。該電池元件橫向于膨脹縫24而定向。在圖2中，為了清楚起見(jiàn)只示出一個(gè)電池元件5，其中，在一種根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式中也可以設(shè)置多個(gè)電池元件5。
[0065]圖3示出了熱電調(diào)溫單元I的一種替代設(shè)計(jì)方案。所示部分與圖2類似地限定并且基于對(duì)稱結(jié)構(gòu)能夠沿著兩個(gè)空間方向22和23重復(fù)地延續(xù)。在這里，基本結(jié)構(gòu)與圖2的基本結(jié)構(gòu)基本一致。只要使用相同元件，附圖標(biāo)記就相一致。上蓋板4b被設(shè)計(jì)成與圖2不同。
[0066]上蓋板4b具有相互成直角地延伸的膨脹縫30以及31。在這里，膨脹縫30沿著空間方向22延伸以及膨脹縫31沿著空間方向23延伸。膨脹縫31在蓋板4b的示出部分的外邊上分別被一個(gè)彈性結(jié)構(gòu)32斷開。膨脹縫30在蓋板4b的示出部分的外邊上分別被彈性結(jié)構(gòu)33斷開。
[0067]如已在圖2中的蓋板4a中可見(jiàn)，蓋板4b沿著空間方向22或23也具有不均勻材料厚度。在材料厚度方面與蓋板4a相一致的蓋板4b，在蓋板4b與珀耳帖元件2的接觸面的區(qū)域中具有最大材料厚度區(qū)域35。特別是在珀耳帖元件2之間在膨脹縫30或31延伸所在的區(qū)域中，蓋板4b具有最小材料厚度區(qū)域34。
[0068]蓋板4b的這種設(shè)計(jì)特別是有助于實(shí)現(xiàn)在蓋板4b的頂側(cè)上的經(jīng)過(guò)補(bǔ)償?shù)臏囟染鶆蛐浴＿@應(yīng)當(dāng)在結(jié)構(gòu)空間或者說(shuō)材料需求盡可能小的情況下實(shí)現(xiàn)。由于特別是通過(guò)珀耳帖元件2，最大熱量被輸送經(jīng)過(guò)蓋板4b，因此特別是在與珀耳帖元件的接觸面的區(qū)域中，材料厚度最大，如在區(qū)域35中所示的那樣。
[0069]較小材料厚度區(qū)域34在通常情況下被施加比直接位于珀耳帖元件2之上的區(qū)域35更小的熱通過(guò)量。因此，蓋板4b可以被設(shè)計(jì)成在該區(qū)域34中具有較小材料厚度。因此，總體上實(shí)現(xiàn)在蓋板4b上的均勻熱量分布。
[0070]圖4示出了如在圖3中所示的蓋板4b的俯視圖。從圖中可看到相互成直角地延伸的膨脹縫30以及31，它們沿著空間方向22、23延伸。膨脹縫30、31中的每一條都被彈性結(jié)構(gòu)32、33斷開。彈性結(jié)構(gòu)32、33在圖4中被設(shè)計(jì)成尺寸不同。彈性結(jié)構(gòu)32、33的不同尺寸在這里是示例性的。
[0071]彈性結(jié)構(gòu)32、33分別由兩個(gè)單個(gè)切口構(gòu)成，這些切口基本上符合圖2的切口 26的形狀。通過(guò)這兩個(gè)切口在彈性結(jié)構(gòu)32中形成彈性條36并且在彈性結(jié)構(gòu)33中形成彈性條37。沿著空間方向22相鄰的部分38分別通過(guò)彈性條36相互連接。部分38在這里通過(guò)膨脹縫30以及31產(chǎn)生，它們將蓋板4b劃分成多個(gè)部分38。沿著空間方向23相鄰的部分38在這里分別通過(guò)彈性條37相互連接。
[0072]相互成直角地設(shè)置且被各個(gè)彈性結(jié)構(gòu)32、33斷開的膨脹縫的這種構(gòu)思是特別有利的，因?yàn)橐赃@種方式可以結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單地設(shè)計(jì)蓋板4b，該蓋板不僅具有與沿空間方向22、23的熱應(yīng)力相關(guān)的高吸收能力且同時(shí)可以簡(jiǎn)單地進(jìn)行制造。
[0073]特別是無(wú)彈性結(jié)構(gòu)32、33的實(shí)施方式需要高的耗費(fèi)來(lái)使各個(gè)部分38相互對(duì)齊。此夕卜，這種蓋板的穩(wěn)定性不是最優(yōu)的。
[0074]通過(guò)各個(gè)相鄰部分38通過(guò)彈性條36、37連接，總體上可提高蓋板4b的穩(wěn)定性并且此外還可簡(jiǎn)化制造和裝配過(guò)程。膨脹縫30、31以及彈性結(jié)構(gòu)32、33的切口可以有利地通過(guò)一種方法，比如激光切割引入板4b中。
[0075]在圖2至圖4中所示的彈性結(jié)構(gòu)分別被設(shè)計(jì)成，使得在工作中產(chǎn)生的熱應(yīng)力只會(huì)導(dǎo)致在疲勞強(qiáng)度范圍內(nèi)的材料變形。通過(guò)彈性結(jié)構(gòu)25、32、33反復(fù)的膨脹或收縮，相應(yīng)的蓋板4a、4b不會(huì)發(fā)生持久地變形或損壞。彈性結(jié)構(gòu)25、32、33的強(qiáng)度可以通過(guò)例如改變切口的傾斜角度、彈性條27、36、37的寬度或者一般地通過(guò)切口 26的造型來(lái)實(shí)現(xiàn)。
[0076]切口 26的如在圖2至圖4中所示的設(shè)計(jì)是特別有利的，因?yàn)榍锌诒辉O(shè)計(jì)成呈點(diǎn)對(duì)稱。這特別是在沿著空間方向22或23的膨脹和收縮方面是有利的。此外，通過(guò)切口 26的點(diǎn)對(duì)稱設(shè)計(jì)可以避免彈性條27、36、37朝著下蓋板3的方向無(wú)意地偏移?？偟膩?lái)說(shuō)，膨脹縫24,30,31的寬度應(yīng)當(dāng)選取得盡可能小，以便確保電池元件的盡可能無(wú)間斷的連接。
[0077]切口 26的寬度同樣應(yīng)當(dāng)盡可能小。但是，切口應(yīng)當(dāng)具有一定的最小寬度，以便為長(zhǎng)度變化提供足夠的吸收能力。在切口寬度過(guò)小的情況下，可能發(fā)生相鄰彈性條27、36、37在對(duì)線膨脹的吸收中相互妨礙。
[0078]此外，特別是通過(guò)彈性結(jié)構(gòu)25、32、33的寬度上的膨脹可以進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)在彈性結(jié)構(gòu)25、32、33上設(shè)置多個(gè)電池單元5。以這種方式，由切口 26必然產(chǎn)生的間斷點(diǎn)可以被分布到多個(gè)電池元件5上，由此總體上使熱傳遞均勻化。
[0079]特別是在蓋板4b的彈性結(jié)構(gòu)32、33的設(shè)計(jì)中適當(dāng)?shù)氖?，選擇擴(kuò)大的切口寬度。這是特別有利的是，因?yàn)樯w板4b與彈性條36、37鄰接的區(qū)域只在較小程度上或者根本不會(huì)發(fā)生變形。由于這個(gè)原因，彈性條36、37在該區(qū)域的偏移較大。因此，切口的較寬設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了彈性條36、37的較大的相對(duì)自由運(yùn)動(dòng)。
[0080]在替代實(shí)施方式中，在圖2至圖4中所示的膨脹縫24、30、31例如可以被設(shè)計(jì)成之字形。以這種方式可以實(shí)現(xiàn)，通過(guò)膨脹縫24、30、31實(shí)現(xiàn)的間斷點(diǎn)被分布到多個(gè)電池元件5上。這特別有助于獲得在蓋板4a、4b上的溫度分布均勻性。
[0081]圖5示出了蓋板4、4a、4b的一部分。在圖5的這個(gè)部分中特別是可以看到，存在一個(gè)最大材料厚度區(qū)域35和一個(gè)最小材料厚度區(qū)域34。最大材料厚度區(qū)域35特別是構(gòu)成與珀耳帖元件的接觸的區(qū)域。在最小材料厚度區(qū)域34中優(yōu)選設(shè)有所述膨脹縫或所述彈性結(jié)構(gòu)。
[0082]在最小材料厚度區(qū)域34與最大材料厚度區(qū)域35之間的過(guò)渡部分以盡可能平滑的方式示出并且省去了尖銳的臺(tái)階和棱。理想地，對(duì)于過(guò)渡部分的設(shè)計(jì)應(yīng)當(dāng)規(guī)定不采用小于1mm的曲率半徑。省去尖銳的棱、臺(tái)階以及角特別是關(guān)于在蓋板4，4a，4b上的均勻溫度分布是有利的，這通過(guò)所示的熱流矢量場(chǎng)得到說(shuō)明。
[0083]圖6不出了蓋板4c的另一種替代設(shè)計(jì)方案。圖6不出了該蓋板4c的底側(cè),拍耳帖元件可以與該底側(cè)連接。特別是可以看到最大材料厚度區(qū)域35以及最小材料厚度區(qū)域34。在圖6的實(shí)施例中，十二個(gè)最大材料厚度區(qū)域35設(shè)置在4*3的網(wǎng)格中，這些區(qū)域用于連接珀耳帖元件2。在最大材料厚度區(qū)域35與最小材料厚度區(qū)域34之間設(shè)有過(guò)渡區(qū)域42，這些過(guò)渡區(qū)域與在圖5中所示的走向相類似地從最大材料厚度區(qū)域35過(guò)渡到最小材料厚度區(qū)域34。
[0084]在最大材料厚度區(qū)域35之間沿一個(gè)空間方向設(shè)有多個(gè)腹板狀元件40。沿另一個(gè)空間方向，在最大材料厚度區(qū)域35之間設(shè)有腹板狀元件41。這些腹板狀元件40以及41用于對(duì)由于最小材料厚度區(qū)域34在蓋板4c中引起的強(qiáng)度損失進(jìn)行補(bǔ)償。通過(guò)腹板狀元件40以及41，板4c可以達(dá)到一種與不具有不同材料厚度的板相似的基本強(qiáng)度。腹板狀元件40、41可以在最大材料厚度區(qū)域35之間形成的凹槽的整個(gè)高度上形成或者只在該高度的部分區(qū)域上形成。
[0085]特別是在通過(guò)腹板狀元件41橋接的區(qū)域中可以看到，從最大材料厚度區(qū)域35到最小材料厚度區(qū)域34的過(guò)渡部分無(wú)尖棱地延伸。如已在圖5中所示，所有過(guò)渡部分被修圓并且不具有小于1mm的曲率半徑。
[0086]最大材料厚度區(qū)域35在這里被設(shè)計(jì)成平臺(tái)狀區(qū)域。平臺(tái)狀區(qū)域的朝上表面是正方形的。該表面有利地與所使用的珀耳帖元件的造型相匹配。
[0087]在圖6中所示的蓋板4c可以如同前面的蓋板4a和4b在背向觀察者的一側(cè)上具有膨脹縫或者彈性結(jié)構(gòu)。
[0088]圖7示出了一種熱電調(diào)溫單元I的另一種替代實(shí)施例。圖7的熱電調(diào)溫單元I具有蓋板4d。該蓋板被設(shè)計(jì)成相當(dāng)于如在圖6中所示的蓋板4c。在蓋板4d的表面上沒(méi)有設(shè)置膨脹縫也沒(méi)有設(shè)置彈性結(jié)構(gòu)。但是在如在圖2至圖4中所示的替代實(shí)施方式中同樣可以設(shè)置膨脹縫和彈性結(jié)構(gòu)。蓋板4d被設(shè)計(jì)成使得在珀耳帖元件2之間延伸的通道52以及53具有一種基本輪廓，該輪廓向下朝向蓋板3呈直線形延伸并且向上朝向蓋板4d呈弧形延伸。
[0089]沿著通道52設(shè)有兩個(gè)腹板狀元件51。這兩個(gè)腹板狀元件用于提高蓋板4d的強(qiáng)度。沿著較窄通道53，特別是在與通道52的交叉點(diǎn)處設(shè)有漏斗狀過(guò)渡部分51，這些漏斗狀過(guò)渡部分由通道52以及53的曲率半徑產(chǎn)生。
[0090]在替代實(shí)施方式中，也可以在通道53內(nèi)設(shè)置腹板狀元件。在蓋板4d的頂側(cè)上同樣示出了電池元件5。
[0091]通過(guò)蓋板4d的設(shè)計(jì)，特別是可實(shí)現(xiàn)一種具有高溫度均勻性的蓋板。通過(guò)不同材料厚度，可以對(duì)溫度分布進(jìn)行影響。此外，不同材料厚度已經(jīng)提供了一種用來(lái)吸收熱應(yīng)力的改進(jìn)可能方案，因?yàn)殡S著不同材料厚度也產(chǎn)生各個(gè)區(qū)域的不同強(qiáng)度。此外，通過(guò)設(shè)置如已在圖2至圖4中所示的膨脹縫和彈性結(jié)構(gòu)，可以進(jìn)一步提高蓋板4d對(duì)熱應(yīng)力的吸收能力。
[0092]圖1至圖7的實(shí)施例的各個(gè)特征也可以相互組合。所示的實(shí)施例不具有限制性。這特別是在例如珀耳帖元件的幾何設(shè)計(jì)、尺寸和材料選擇以及沿空間方向22和/或沿空間方向23的數(shù)量之類的參數(shù)方面適用。圖1至7具有示例性并且用于說(shuō)明發(fā)明構(gòu)思。它們不會(huì)產(chǎn)生限制作用。
【權(quán)利要求】
1.一種熱電調(diào)溫單元(I)，所述熱電調(diào)溫單元⑴包括: 第一珀耳帖元件(2)，和 第二珀耳帖元件(2)，這兩個(gè)珀耳帖元件各自具有第一表面(11、12)和第二表面(11、12)，所述第一表面(11、12)與所述第二表面(11、12)相鄰或者相對(duì)設(shè)置，所述珀耳帖元件(2)各自以所述第一表面(11、12)與第一蓋板(3、4、4a、4b、4c、4d)連接并且以相應(yīng)的第二表面(11、12)與第二蓋板(3、4、4a、4b、4c、4d)連接， 其中，至少能夠通過(guò)所述蓋板中的一個(gè)蓋板(3、4、4a、4b、4c、4d)供給熱量并且能夠通過(guò)另一個(gè)蓋板(3、4、4a、4b、4c、4d)導(dǎo)出熱量， 其特征在于，所述第一蓋板和/或所述第二蓋板(3、4、4a、4b、4c、4d)具有膨脹縫(24、30,31)和/或彈性結(jié)構(gòu)(25、32、33)。
2.如權(quán)利要求1所述的熱電調(diào)溫單元(I)，其特征在于，所述珀耳帖元件(2)相互隔開地設(shè)置在所述蓋板(3、4、4a、4b、4c、4d)之間。
3.如前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的熱電調(diào)溫單元(I)，其特征在于，在所述第一蓋板(3、4、4a、4b、4c、4d)和 / 或所述第二蓋板(3、4、4a、4b、4c、4d)中的所述膨脹縫(24、30、31)和/或所述彈性結(jié)構(gòu)(25、32、33)在所述珀耳帖元件(2)與相應(yīng)的蓋板(3、4、4a、4b、4c、4d)之間的接觸面之外延伸。
4.如前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的熱電調(diào)溫單元(I)，其特征在于，所述彈性結(jié)構(gòu)(25、32、33)通過(guò)在一個(gè)蓋板(3、4、4a、4b、4c、4d)中設(shè)置多個(gè)切口(26)形成，其中，通過(guò)所述切口形成至少一個(gè)彈性條(27、36、37)。
5.如前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的熱電調(diào)溫單元(I)，其特征在于，所述蓋板中的一個(gè)蓋板(4b)具有多個(gè)膨脹縫(30、31)和/或彈性結(jié)構(gòu)(32、33)。
6.如前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的熱電調(diào)溫單元(I)，其特征在于，所述彈性結(jié)構(gòu)(25)的切口(26)中的至少一個(gè)切口通過(guò)一個(gè)膨脹縫(24)構(gòu)成。
7.如前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的熱電調(diào)溫單元(I)，其特征在于，一個(gè)彈性結(jié)構(gòu)(25、32、33)通過(guò)多個(gè)波浪狀切口(26)構(gòu)成，其中，所述波浪狀切口(26)基本上呈點(diǎn)對(duì)稱并且以它們的對(duì)稱中心彼此平行地沿著同一直線設(shè)置。
8.如前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的熱電調(diào)溫單元(I)，其特征在于，所述膨脹縫(24)彼此平行地延伸并且與相應(yīng)的彈性結(jié)構(gòu)(25)成直角地延伸。
9.如前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的熱電調(diào)溫單元(I)，其特征在于，所述蓋板中的一個(gè)蓋板(3、4、4a、4b、4c、4d)與至少一個(gè)電池元件(5)處于熱接觸，其中，相應(yīng)的另一個(gè)蓋板(3、4、4a、4b、4c、4d)與換熱器(6)處于熱連接，其中，所述換熱器被主動(dòng)調(diào)溫的流體流過(guò)。
10.如前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的熱電調(diào)溫單元(I)，其特征在于，一個(gè)蓋板(4b)通過(guò)相互成直角地設(shè)置的膨脹縫(30、31)被劃分成多個(gè)部分(38)，其中，每個(gè)珀耳帖元件(2)分別與所述部分(38)中的一個(gè)部分連接。
11.如權(quán)利要求10所述的熱電調(diào)溫單元(I)，其特征在于，至少一個(gè)膨脹縫(30、31)通過(guò)彈性結(jié)構(gòu)(32、33)的彈性條(36、37)被斷開，其中，兩個(gè)彼此相鄰設(shè)置的部分(38)通過(guò)所述彈性條(36、37)相互連接。
12.如前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的熱電調(diào)溫單元(I)，其特征在于，所述蓋板中的一個(gè)蓋板(4、4a、4b、4c、4d)沿一個(gè)或兩個(gè)延伸方向(22、23)具有變化的材料厚度。
13.如權(quán)利要求12所述的熱電調(diào)溫單元(1)，其特征在于，所述蓋板(4、4a、4b、4c、4d)在與所述珀耳帖元件(2)的接觸面的區(qū)域中具有它們的最大材料厚度(35)。
14.如前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的熱電調(diào)溫單元(I)，其特征在于，在所述最大材料厚度區(qū)域(35)之間設(shè)有腹板狀元件(40、41)，所述腹板狀元件提高了所述蓋板(4c、4d)在較小材料厚度區(qū)域(34)中的穩(wěn)定性。
15.如前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的熱電調(diào)溫單元(I)，其特征在于，所述膨脹縫和/或所述彈性結(jié)構(gòu)設(shè)置在所述較小材料厚度區(qū)域(34)中。
【文檔編號(hào)】H01M10/625GK104253290SQ201410299458
【公開日】2014年12月31日 申請(qǐng)日期:2014年6月26日 優(yōu)先權(quán)日:2013年6月27日
【發(fā)明者】彼特·羅爾, 約爾根·格倫沃爾德, 霍爾格·施羅特, 弗羅林·莫爾多萬(wàn), 馬丁·施泰因巴赫 申請(qǐng)人:貝洱兩合公司