用于控制蓄電池溫度的溫度控制設(shè)備的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種用于控制蓄電池溫度的溫度控制設(shè)備，尤其是用于蓄電池冷卻的冷卻設(shè)備和/或用于蓄電池加熱的加熱設(shè)備，以及具有這種溫度控制設(shè)備的蓄電池裝置。本發(fā)明還涉及一種具有這種蓄電池裝置的機(jī)動(dòng)車(chē)輛。最后，本發(fā)明涉及一種用于生產(chǎn)這種溫度控制設(shè)備的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]用于純電力驅(qū)動(dòng)的電動(dòng)車(chē)輛以及用于燃料電池驅(qū)動(dòng)的混合車(chē)輛的可充電蓄電池系統(tǒng)是當(dāng)前研究的主題。目前，在所述的車(chē)輛類(lèi)型中，優(yōu)選使用鋰離子蓄電池，鋰離子蓄電池的獨(dú)特之處是高能量密度以及僅稍微標(biāo)注，不期望內(nèi)存效應(yīng)。安裝在具有電能的機(jī)動(dòng)車(chē)輛中的可充電蓄電池可靠供給各種電能消費(fèi)者的能力在很大程度上取決于蓄電池環(huán)境中占優(yōu)勢(shì)的熱條件。這是因?yàn)樵谔峁r(shí)蓄電池中發(fā)生的電化過(guò)程以及在充電情況下接收電能時(shí)，在并非微不足道的程度上依賴(lài)于蓄電池的操作溫度。對(duì)各種鋰離子蓄電池系統(tǒng)的廣泛調(diào)查已經(jīng)示出了，例如，低于臨界溫度，例如在約0°C的區(qū)域，通過(guò)蓄電池相比于更高操作溫度下可獲得的電能的密度極大地減小。此外，低于該溫度，在充電期間還會(huì)發(fā)生對(duì)鋰離子電池的破壞。
[0003]因此提供熱定義良好的環(huán)境條件對(duì)于蓄電池的可靠及無(wú)干擾的操作至關(guān)重要-這不僅適用于鋰離子蓄電池，而且通常適用于任何可充電蓄電池系統(tǒng)。關(guān)于發(fā)生在例如機(jī)動(dòng)車(chē)輛的正常操作條件下的相當(dāng)大的溫度波動(dòng)，這意味著這些溫度波動(dòng)必須通過(guò)與蓄電池?zé)狁詈系暮线m的溫度控制設(shè)備被補(bǔ)償，以便保持蓄電池的環(huán)境溫度-因此還保持蓄電池本身的溫度-在例如由制造商指定的溫度間隔內(nèi)。
[0004]現(xiàn)有技術(shù)公知的是具有熱交換器的溫度控制設(shè)備，它們例如是基于呈冷卻板或者集電器/管系統(tǒng)形式的流體導(dǎo)管，形成冷卻通道，其被熱傳遞介質(zhì)(例如冷卻劑)流過(guò)。將被溫度控制的蓄電池單元被平整地抵靠溫度控制設(shè)備的熱交換器的至少一個(gè)導(dǎo)管壁。以該方式，蓄電池和冷卻劑之間產(chǎn)生熱接觸，使得冷卻劑能夠從蓄電池提取熱，結(jié)果它們的溫度能夠保持低于最大許可閾值。
[0005]在這種溫度控制設(shè)備中，但是，經(jīng)證明顯著的是，對(duì)于流體導(dǎo)管的導(dǎo)管壁，以及還對(duì)于殼體來(lái)說(shuō)，如果將要在蓄電池和冷卻劑之間實(shí)現(xiàn)高效的熱耦合，必須選擇具有高導(dǎo)熱性的材料。因此，在特定程度上會(huì)考慮具有期望傳熱性特性的金屬。但是，如果將金屬選擇作為用于與蓄電池或蓄電池殼體協(xié)作的溫度控制設(shè)備的熱交換器的材料，那么當(dāng)這兩個(gè)部件彼此機(jī)械接觸時(shí)，在熱交換器和蓄電池之間還會(huì)產(chǎn)生導(dǎo)電連接，基于安全考慮，該導(dǎo)電連接是不期望的。如果熱交換器布置成與蓄電池具有足夠距離，則能夠避免這種電連接。但是，由于此時(shí)存在的空氣間隙，這將導(dǎo)致蓄電池與熱交換器之間不可接受的熱耦合的降低。
[0006]為了實(shí)現(xiàn)蓄電池單元與熱交換器之間的有效熱耦合，同時(shí)這兩個(gè)部件相對(duì)于彼此電絕緣，因此通常在這兩個(gè)部件之間提供具有電絕緣特性的熱界面。從DE102008059952B4中公知一種蓄電池，其具有若干蓄電池單元，還公知一種通用的溫度控制設(shè)備，其構(gòu)建為用于冷卻蓄電池單元的冷卻設(shè)備。溫度控制設(shè)備的金屬基座主體裝備有電絕緣的絕緣層。這是塑料噴射至基座主體上的噴射模塑層。
[0007]從現(xiàn)有技術(shù)進(jìn)一步公知的是，在各個(gè)蓄電池單元和溫度控制設(shè)備之間布置具有彈性特性的高導(dǎo)熱材料。這些能夠局部補(bǔ)償各個(gè)蓄電池單元和流體導(dǎo)管的導(dǎo)管壁之間的不期望的中間空間的形成，例如由于制造或者安裝容差的緣故引起的不期望的中間空間。導(dǎo)熱箔、導(dǎo)熱漿或者導(dǎo)熱粘著劑被用來(lái)作為蓄電池單元和導(dǎo)管壁之間的常規(guī)熱界面。
[0008]在所述導(dǎo)熱漿中被證明是一個(gè)問(wèn)題的是，它們的功能在溫度控制設(shè)備的實(shí)踐操作中(典型地在機(jī)動(dòng)車(chē)輛中)由于經(jīng)常發(fā)生振動(dòng)的緣故不能夠被保證利用。另一方面，提到的導(dǎo)熱箔具有劣勢(shì)，它們購(gòu)買(mǎi)起來(lái)貴，由于技術(shù)處理，它們對(duì)溫度控制設(shè)備的無(wú)氣泡應(yīng)用是復(fù)雜的。此外，由于它們僅具有有限的彈性變形，它們僅能夠補(bǔ)償溫度控制設(shè)備與各個(gè)蓄電池單元之間的中間空間的有限范圍的尺寸變動(dòng)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]因此本發(fā)明的目的是提供一種用于溫度控制設(shè)備的改進(jìn)的實(shí)施例，在該實(shí)施例中上述討論的問(wèn)題不再發(fā)生。
[0010]通過(guò)獨(dú)立權(quán)利要求的主題解決所述問(wèn)題。優(yōu)選實(shí)施例是從屬權(quán)利要求的主題。
[0011]因此，本發(fā)明的基本構(gòu)思是，在溫度控制設(shè)備的流體導(dǎo)管的導(dǎo)電導(dǎo)管壁上設(shè)置塑料構(gòu)成的電絕緣的絕緣層，所述絕緣層依靠絲網(wǎng)印刷和/或刻板印刷施加。將塑料應(yīng)用至金屬導(dǎo)管壁允許通過(guò)適當(dāng)選擇將被使用的印刷布局來(lái)在電絕緣層中形成幾乎任何期望的印刷圖案。由此，能夠使絕緣層適應(yīng)蓄電池的各蓄電池單元的幾何形狀，以及僅在需要使用材料的地方使用材料。
[0012]相比于基于導(dǎo)熱漿或者導(dǎo)熱箔的常規(guī)絕緣層，基于根據(jù)本發(fā)明的絕緣層，用降低的層厚度也可實(shí)現(xiàn)相同的熱耦合。除了顯著地節(jié)約材料，還發(fā)生成本優(yōu)勢(shì)，因?yàn)橐揽拷z網(wǎng)印刷和/或刻板印刷施加塑料相比于通常生產(chǎn)的絕緣層顯著降低了制造成本。
[0013]根據(jù)本發(fā)明的溫度控制設(shè)備用于冷卻具有至少一個(gè)蓄電池單元的蓄電池，包括流體導(dǎo)管，能夠被流體尤其是熱傳遞介質(zhì)流過(guò)，例如冷卻劑，，流體導(dǎo)管具有至少一個(gè)導(dǎo)管壁，導(dǎo)管壁例如是金屬的。在所述導(dǎo)管壁的外側(cè)上至少設(shè)置了依靠絲網(wǎng)印刷和/或刻板印刷所施加的電絕緣的絕緣層。
[0014]在優(yōu)選實(shí)施例中，所述電絕緣絕緣層的塑料是彈性體。彈性體能夠在壓縮應(yīng)力或者拉伸應(yīng)力下變形，這意味著由彈性體形成的絕緣層由于其彈性特性而能夠適應(yīng)各蓄電池單元和導(dǎo)管壁的外側(cè)之間的可變距離。因此，可確保的是，特定蓄電池單元和導(dǎo)管壁之間的每個(gè)各中間空間特定由絕緣層填充。硅樹(shù)脂以及聚酯(PU)證明是尤其適于用作絕緣層中的彈性體。
[0015]這些基本材料能夠使用在另一優(yōu)選實(shí)施例中以增加導(dǎo)熱性，設(shè)置有填充物，例如鋁氧化物、硼氮化物等。
[0016]使用對(duì)本發(fā)明基本的印刷方法使得在優(yōu)選實(shí)施例中能夠生產(chǎn)具有均勻?qū)雍穸鹊碾娊^緣的絕緣層。以該方式，能夠確保的是，絕緣層的各區(qū)域不會(huì)形成為層厚度特別小的層。實(shí)驗(yàn)研究已經(jīng)示出的是，取決于單元距離，在對(duì)應(yīng)材料下50和ΙΟΟΟμπι之間的值導(dǎo)致絕緣層的壓縮，這引起絕緣層與蓄電池單元以及還與流體導(dǎo)管的導(dǎo)體壁的尤其好的機(jī)械接觸或熱接觸。
[0017]通過(guò)對(duì)比，在另一優(yōu)選實(shí)施例中，能夠有利的是，設(shè)置絕緣層的不同區(qū)域(以下稱(chēng)為層段)具有不同的層厚度。可想到的是，例如，在導(dǎo)管壁上設(shè)置局部區(qū)域，該區(qū)域中不布置任何蓄電池單元，該區(qū)域的絕緣層具有降低的層厚度。但是，可替換地，還可想到的是，增加在該區(qū)域的層厚度，使得用于相應(yīng)的蓄電池單元的絕緣層形成凹槽，該凹槽中能夠局部接收蓄電池單元。
[0018]在進(jìn)一步優(yōu)選實(shí)施例中，所述電絕緣層包括至少兩個(gè)單層，優(yōu)選多個(gè)單層，單層在導(dǎo)管壁的外側(cè)上沿著堆疊方向彼此堆疊，所述堆疊方向正交于由導(dǎo)管壁限定的平面而運(yùn)行。以該方式，能夠調(diào)節(jié)電絕緣的絕緣壁的壓縮性。
[0019]在本發(fā)明的有利進(jìn)一步發(fā)展中，至少一個(gè)單層完全在導(dǎo)管壁上延伸，而至少一個(gè)另一單層僅布置于導(dǎo)管壁的段上。以該方式，能夠確保的是，導(dǎo)管壁相對(duì)于蓄電池單元完全電絕緣。
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