用于電能供應(yīng)單元的溫度控制設(shè)備的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及用于電能供應(yīng)單元的溫度控制設(shè)備和有溫度控制設(shè)備的溫度控制裝置。此外，本發(fā)明涉及有所述溫度控制設(shè)備的溫度控制裝置。本發(fā)明進(jìn)一步涉及有所述溫度控制裝置的汽車。
【背景技術(shù)】
[0002]用于完全由電力驅(qū)動的電動車和用于混合型車輛和燃料電池驅(qū)動的車輛的可充電電池系統(tǒng)是最近研宄的主題?，F(xiàn)在，在指定的車輛類型中優(yōu)選使用鋰離子電池，該鋰離子電池因高能量密度和僅有不明顯的記憶效應(yīng)而出眾?？沙潆婋姵毓?yīng)各種安置在汽車中依靠電能的電子產(chǎn)品的能力在相當(dāng)大的程度上取決于在電池環(huán)境占優(yōu)勢的熱狀況。這是因為在電池提供并且接收電能時(從充電意義上來說)發(fā)生的電化過程在不小程度上取決于電池的運行溫度。讓所述電池在運行時不受干擾，十分重要的便是創(chuàng)造熱界限明確的環(huán)境狀況，這不僅適用于所述鋰離子基的電池，也廣泛的適用于任何可充電電池系統(tǒng)。這直接意味著關(guān)于汽車在正常運行期間產(chǎn)生相當(dāng)大的溫度起伏，必須有與電池?zé)崤鋵Φ暮线m的溫度控制設(shè)備來平衡熱，以能將電池的環(huán)境溫度和因此電池本身的溫度保持在預(yù)定的溫度范圍內(nèi)。
[0003]術(shù)語“溫度控制設(shè)備”在本專利中理解為任何能夠降低應(yīng)被控制溫度的電池單元的當(dāng)前溫度(在這種情況下溫度控制設(shè)備按照冷卻裝置的工作原理)或升高該電池單元的當(dāng)前溫度的裝置。在后者情況下，溫度裝置充當(dāng)加熱裝置。
[0004]現(xiàn)代的溫度控制設(shè)備經(jīng)常以熱交換器的形式構(gòu)成，該熱交換器有可供冷卻液流過的冷卻板。應(yīng)被冷卻的電池單元以平板方法安裝在所述冷卻板上并且由此與冷卻液熱配對。現(xiàn)在為不僅實現(xiàn)冷卻功能也實現(xiàn)加熱功能，所述熱交換器也經(jīng)常提供有電熱元件，例如以PTC加熱組件方法，該電熱元件可電運行和電加熱。通過適當(dāng)?shù)陌惭b加熱元件，例如以夾在電池單元和冷卻板之間的方法或此外可供選擇的，在冷卻板提供的凹陷處，可產(chǎn)生加熱電池單元時必需的電池單元和加熱元件之間的熱接觸。有用于冷卻電池的冷卻管而沒有整合的加熱功能的熱交換器例如在DE 10 2011 079 091 A1中有所描述。
[0005]然而，在所述整合有電熱元件的溫度控制設(shè)備中，證實仍有疑問的是電熱元件通常由例如金屬的導(dǎo)電材料制成并且因而要求相對于被加熱的電池單元電絕緣。
[0006]與此背景相對，DE 10 2011 084 002 A1描述布置在電池和溫度控制板之間的熱轉(zhuǎn)換裝置，并且該熱轉(zhuǎn)換裝置有至少兩層膜以分層的方法構(gòu)成。膜中的一層是所謂的熱絕緣膜，該熱絕緣膜在這里用作安排在電池和溫度控制板之間的熱阻，在另一方面，另一層膜用作所謂的公差補(bǔ)償膜，借助于該公差補(bǔ)償膜可補(bǔ)償熱絕緣膜在本地不同的厚度。
[0007]與此背景相對，可從先前的技術(shù)得知塑料膜或硅樹脂涂層形式的電絕緣。然而，應(yīng)用所述膜通常需要相當(dāng)多的生產(chǎn)費用，這會導(dǎo)致溫度控制設(shè)備的制作過程的成本增加。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]因此本發(fā)明的目標(biāo)是制造用于電能供應(yīng)單元(特別是可充電電池)溫度控制的改善的溫度控制設(shè)備。
[0009]所述目標(biāo)通過所述獨立權(quán)利要求的主題解決。所述附屬權(quán)利要求的主題是優(yōu)選的實施方式。
[0010]因此本發(fā)明的基本觀念為用纖維復(fù)合塑料生產(chǎn)溫度控制設(shè)備，該溫度控制設(shè)備可供冷卻液或加熱媒介流過。所述纖維復(fù)合塑料在材料科學(xué)的專業(yè)領(lǐng)域也稱為纖維塑料復(fù)合材料(FPC)或纖維增強(qiáng)塑料，該纖維復(fù)合塑料包括強(qiáng)化纖維，該強(qiáng)化纖維嵌入塑料基質(zhì)并且由黏合劑或黏合力粘合至所述基質(zhì)的塑料。所述纖維和塑料基質(zhì)的組合產(chǎn)生具有高穩(wěn)定性的膜材料，并且同時該膜材料具有希望的熱和電性質(zhì)，即高導(dǎo)熱性和電絕緣性。因此纖維復(fù)合塑料非常適合構(gòu)造用于充當(dāng)加熱媒介或冷卻液的流體的流體通道，特別是流體管道，例如以流體管的方法。所述流體管道組成這里所出現(xiàn)的所述溫度控制設(shè)備的核心組件。另夕卜，在這里所出現(xiàn)的塑料基質(zhì)使得額外提供的電絕緣(例如以塑料絕緣膜的形式)不必要，同時該電絕緣到目前為止是由金屬流體管子制成的溫度控制設(shè)備最需要的，以使這些金屬流體管子相對于需被冷卻的所述電池的金屬外罩電絕緣，因為所述電絕緣在根據(jù)本發(fā)明所述的溫度控制設(shè)備中由所述限定元件包含。
[0011]根據(jù)本發(fā)明的溫度控制設(shè)備包括第一限定元件，該第一限定元件有至少一個由纖維復(fù)合塑料制成的第一膜。而且，所述溫度控制設(shè)備包括第二限定元件，該第二限定元件包括至少一個由所述纖維復(fù)合塑料制成的第二膜，并且該第二限定元件安裝在所述第一限定元件上以致兩個所述限定元件形成供流體流過的流體管道。需理解的是所述流體管道部件可由兩個限定元件組成，也可由大量所述限定元件組成。相應(yīng)地，限定元件可包括數(shù)層膜，這將在下面進(jìn)一步詳細(xì)討論。
[0012]一種實施方式可認(rèn)為特別有利，因為該實施方式構(gòu)成簡單并且因此需要特別低的制作成本，在該實施方式中，所述第一限定元件包括由所述纖維復(fù)合塑料制成的所述第一膜并且所述第二限定元件包括由所述纖維復(fù)合塑料制成的所述第二膜。也就是說，兩個所述限定元件由所述纖維復(fù)合塑料制成的所述第一或第二膜分別特定形成，即不出現(xiàn)其他膜。
[0013]特別便利地，所述溫度控制設(shè)備可構(gòu)成為扁管。這樣所述溫度控制設(shè)備要求的所述結(jié)構(gòu)空間可相對保持較小。而且，借助于所述平板式的構(gòu)成，可與需被控制溫度的組件(例如電池，該電池通常包括同樣以平板式方法構(gòu)成的外罩零件)產(chǎn)生平面的并因此效率高的熱接觸。在所述限定元件的平板式構(gòu)成中，與所述限定元件以特別優(yōu)選的變體接觸可在所述平板式限定元件彼此相對的兩側(cè)分別提供有熱塑性的基質(zhì)膜。這樣促進(jìn)兩個所述限定元件的塑形以及彼此封合。
[0014]物理穩(wěn)定并且不漏流體(同時在所述管道的構(gòu)成中必需)的所述溫度控制設(shè)備的構(gòu)成可通過兩個所述限定元件借助于雙方各自的邊緣部分彼此封合(借助于形狀適合或材料黏合的連接)實現(xiàn)。在這里，形狀適合的連接可借助于剪切產(chǎn)生，材料黏合的連接可借助于焊接產(chǎn)生，特別是借助于熱氣焊接、激光焊接或摩擦焊接。
[0015]在特別優(yōu)選的實施方式中，所述纖維復(fù)合塑料的所述纖維大體上在一定程度上沿著共享的方向延伸。這樣可以是有利的，如果至少構(gòu)成個別的纖維(該個別的纖維將在下面進(jìn)一步詳細(xì)解釋)以便導(dǎo)電并且該纖維可與外部的能量供應(yīng)單元連接，因此加熱裝置的所述功能已整合入所述膜中。此外可供選擇地，至少兩個，甚至優(yōu)選大量，甚至特別優(yōu)選所有纖維可在一定程度上沿著不同的方向延伸。所述個別纖維的所述布置計劃以專用方法建立所述膜在拉緊時負(fù)荷的穩(wěn)定性，并且不僅是說沿著特別優(yōu)選的方向，也有沿著相當(dāng)不相干的負(fù)荷方向。
[0016]用于嵌入所述塑料基質(zhì)的所述纖維的纖維材料考慮到各種材料系統(tǒng)。特別推薦使用玻璃纖維、碳纖維、芳綸纖維和/或天然纖維。
[0017]現(xiàn)在為將加熱裝置的所述功能整合至在這里出現(xiàn)的所述溫度控制設(shè)備，建議使用導(dǎo)電材料作為所述纖維的纖維材料，因此至少所述纖維塑料復(fù)合材料的一種纖維可導(dǎo)電流和/或熱。已經(jīng)提到的碳纖維因此可供考慮，但是金屬纖維也可供考慮，例如鋁纖維或銅纖維。當(dāng)所述導(dǎo)電和/或?qū)岬睦w維通過活塞的電連接在終端與外部電能源或分別與合適的熱源(例如所謂的電輔助加熱器)連接后，所述電流或各個所述熱流流過所述纖維導(dǎo)致所述纖維，所述塑料基質(zhì)加熱，并且因此也導(dǎo)致所述溫度控制設(shè)備的整個第一膜或各個第二膜加熱。在這種情況下，所述纖維復(fù)合塑料的所述膜按照加熱裝置的所述運行原則。
[0018]可供選擇地或此外，可以導(dǎo)熱方法構(gòu)成至少一種所述纖維，也就是說選擇有高導(dǎo)熱性的纖維材料，因此可顯著改善所述流體的熱配對流過所述流體管道至需被加熱或冷卻的所述組件。
[0019]除如上所述的過程，即將加熱功能直接植入所述纖維塑料復(fù)合材料的所述原始纖維