高溫?zé)峤粨Q器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及高溫?zé)峤粨Q器以及高溫?zé)峤粨Q器的應(yīng)用。
【背景技術(shù)】
[0002]高溫?zé)峤粨Q器例如用于從電加熱棒吸熱。這種電加熱棒例如用在混合動力車輛或電動車中，以便吸收例如在余熱利用(Rekuperieren)時在發(fā)電機中出現(xiàn)的多余的電能。在此，如果電能儲存器滿載或例如電池的溫度過低，則出現(xiàn)多余的電能。這種電加熱棒的使用例如在DE-A 10 2007 032 726中進行了說明。在此還公開了可使用多個加熱棒，其中，例如利用多個加熱棒可加熱不同的構(gòu)件。
[0003]在很低的溫度下使用鋰離子電池時在輸送電能的情況下非?？斓剡_到電池的電壓上限并且此時必須對電池很快地進行限制(abgeregelt)。此外，在很低的溫度下會在鋰離子電池中出現(xiàn)鋰鍍層，由此在正極處出現(xiàn)鋰沉積物。如果針狀的鋰晶體形成在正極處，則沉積物對于可靠性至關(guān)重要。沉積物可穿透分隔件，這結(jié)果導(dǎo)致短路。此外，沉積的鋰還可與電解質(zhì)反應(yīng)，由此電池逐漸地變干。此時，這種現(xiàn)象導(dǎo)致鋰離子電池的加速的老化。因此，具有重大關(guān)系的是，盡可能快地加熱非常冷的電池(即，具有溫度低于0°C的電池)。
[0004]為了加熱非常冷的電池，通常使用液態(tài)的熱載體。熱載體例如可利用電加熱棒加熱。為此，加熱棒通常被液態(tài)的熱載體在周圍沖刷。如果在余熱利用時為加熱棒輸送很高的電功率并且電功率轉(zhuǎn)變成熱，則必須將熱引出到環(huán)境處。在很高的熱功率的情況下，這可導(dǎo)致在周圍沖刷加熱棒的液體不受控地蒸發(fā)。為此，這可導(dǎo)致不受歡迎的聲學(xué)的伴隨現(xiàn)象。如此加熱的液體由此用于加熱電池。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]根據(jù)本發(fā)明的高溫?zé)峤粨Q器包括由導(dǎo)熱性很好的耐高溫的材料構(gòu)成的固體，該固體具有至少一個引入到其中的加熱元件，其中，在固體中構(gòu)造有可由流體穿流的通道，并且其中，該固體是絕熱的。
[0006]通過使用導(dǎo)熱性很好的固體將熱從加熱元件導(dǎo)出并且在此避免了使用液體的缺點。通過使用固體尤其避免液體不受控地蒸發(fā)。在使用導(dǎo)熱性很好的固體時，另一優(yōu)點是，可將熱從至少一個加熱元件輸出到很小的空間上，從而高溫?zé)峤粨Q器還可相應(yīng)很小地建造?！皩?dǎo)熱很好”在本發(fā)明的范圍中意指熱導(dǎo)率為至少20W/mK，優(yōu)選為至少150W/mK。
[0007]“耐高溫”在本發(fā)明的范圍中意指材料在可通過加熱棒達到的溫度下沒有受到損害。在此，加熱元件例如可達到最高700°C的溫度，在特定應(yīng)用中甚至達到直至1200°C。
[0008]引入到固體中的加熱元件通常為電加熱元件。合適的加熱元件例如為電加熱棒或加熱墊。加熱元件還可為加熱芯。
[0009]為了能夠使用高溫?zé)峤粨Q器，引入到固體中的通道與用于穿流的流體的入口和出口連接。如果多于一個通道容納在固體中，則入口優(yōu)選地具有分配器并且出口具有收集器，從而流體可流動通過所有的通道。替代地，也可設(shè)置多個入口和多個出口。流動通過固體的流體優(yōu)選地為氣體，例如空氣。在使用氣體時避免了液體快速蒸發(fā)并且在液體管路中出現(xiàn)蒸發(fā)沖擊并且進而出現(xiàn)聲學(xué)的伴隨現(xiàn)象或壓力沖擊。這種聲學(xué)的伴隨現(xiàn)象和壓力沖擊同樣在由現(xiàn)有技術(shù)已知的系統(tǒng)中出現(xiàn)，在其中直接利用加熱棒加熱液體。這同樣通過根據(jù)本發(fā)明的高溫?zé)峤粨Q器得以避免。
[0010]使用固體的另一優(yōu)點是，可將很大的熱功率導(dǎo)出到固體處。在此通常將固體加熱。通過將固體加熱，可將實際的固體(加熱元件的能量被引出到該固體處)的質(zhì)量保持得很小。此外，在固體的很高的熱導(dǎo)率的情況下實現(xiàn)盡可能高的效率。因為將固體加熱，固體同時還可用作蓄熱器，并且在更長的時段上對熱分配地加以利用。具有很大的熱容量的固體特別好地適合作為蓄熱器。
[0011]根據(jù)本發(fā)明，將導(dǎo)熱性很好的耐高溫的材料用作固體的材料。該材料優(yōu)選地為陶瓷。特別優(yōu)選地為基于碳化硅構(gòu)造的陶瓷。因此，碳化硅陶瓷例如具有的熱導(dǎo)率最高為350ff/mKo
[0012]此外為了可進一步利用輸出給流體的熱，優(yōu)選的是，用于穿流的流體的出口與另一熱交換器連接，其中，流動通過固體并且已加熱的流體將熱輸出給熱載體。于是，如此在熱交換器中加熱的熱載體可用于加熱構(gòu)件，例如鋰離子電池。在其他的熱交換器中通過流體加熱的熱載體優(yōu)選地為液體。
[0013]除了使用用于電池的熱管理電池系統(tǒng)的液態(tài)的熱載體之外，還可使用氣態(tài)的熱載體，例如空氣。然而，優(yōu)選使用液態(tài)的熱載體，例如水-乙二醇-混合物。
[0014]此外，如果通過流體簡單地穿流固體不足以將流體加熱到期望的溫度上，優(yōu)選地設(shè)置從出口分出并且通到入口中的旁路。流體的一部分或所有的流體由此可流動經(jīng)過旁路并且再一次流經(jīng)固體，由此進一步加熱流體。
[0015]如果固體的熱容量足夠大，固體還可用作蓄熱器。在本發(fā)明的一種實施方式中，固體包含至少一種其他的蓄熱材料。作為蓄熱材料例如同樣合適的是相變材料，相變材料可在確定的溫度下通過從固態(tài)到液態(tài)的相位轉(zhuǎn)變吸收特別多的熱。
[0016]高溫?zé)峤粨Q器特別優(yōu)選地用于電池、尤其鋰離子電池的調(diào)溫。為此，使高溫?zé)峤粨Q器與用于電池的熱管理回路連接。為此，例如可如上述已經(jīng)說明的那樣通過以下方式將流動通過在固體中的通道的流體導(dǎo)引到另一熱交換器中，即，將熱從流體輸出給液態(tài)的用于加熱電池的熱載體。此外，如果電池充滿電，熱還可用于加熱其他的構(gòu)件或用于加熱車輛內(nèi)部空間。
[0017]在另一實施方式中，高溫?zé)峤粨Q器與熱電發(fā)電機聯(lián)結(jié)。通過聯(lián)結(jié)熱電發(fā)電機可將儲存在固體中的熱的一部分再次轉(zhuǎn)變成電能。該電能可用于為電池重新充電或作為替代還直接用于運行用電運行的構(gòu)件。
【附圖說明】
[0018]在附圖中示出了本發(fā)明的實施例并且在隨后的說明中對其進行詳細闡述。
[0019]唯一的附圖示出了根據(jù)本發(fā)明的高溫?zé)峤粨Q器的示意性的圖示。
【具體實施方式】
[0020]在唯一的附圖中示意性地示出了根據(jù)本發(fā)明構(gòu)造的高溫?zé)峤粨Q器。
[0021]高溫?zé)峤粨Q器I包括固體3，在固體中容納有加熱元件5。固體3包圍加熱元件5，使得熱可從加熱元件5直接傳遞給固體3。固體3在此由導(dǎo)熱性很好的耐高溫的材料制成。陶瓷、尤其是導(dǎo)熱性很好的陶瓷(例如基于碳化硅的陶瓷)特別適合作為用于固體的材料。除了陶瓷之外，例如高熔點的金屬或金屬合金同樣適