本發(fā)明涉及一種溫度控制裝置，并且涉及一種具有這樣的溫度控制裝置的電池布置。

背景技術(shù)：

在當(dāng)前的混合動力以及電動車輛中，鋰離子電池通常被用作可充電的能量儲存單元。關(guān)于使用壽命和最大儲能量進行了優(yōu)化的電池要求針對每個電池芯的相應(yīng)有效的溫度控制裝置，其能夠特別防止電池被加熱至超過最大運行溫度。

在該背景之前，從現(xiàn)有技術(shù)中已知主動溫度控制裝置，其包括溫度控制結(jié)構(gòu)，流體形式的溫度控制介質(zhì)能夠流過所述溫度控制結(jié)構(gòu)。這樣的溫度控制結(jié)構(gòu)通常包括限定流體通道的兩個溫度控制板。所述溫度控制結(jié)構(gòu)用作熱源或散熱片，并且允許待進行溫度控制的電池與流體之間的熱交換。熱交換能夠由所謂帕爾帖(peltier)元件形式的熱電元件支撐，其附接在待進行溫度控制的電池與溫度控制板之間限定的地點。

從例如de102012211259a1的現(xiàn)有技術(shù)已知描述了這樣的溫度控制裝置。

通過這樣的溫度控制裝置，其證明了實現(xiàn)耦合至溫度控制裝置的電池的每個電池芯中的電池芯的盡可能均勻的冷卻是存在問題的。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

因此，本發(fā)明的目的為：創(chuàng)建一種溫度控制裝置的改進的實施例，其使得熱耦合至溫度控制裝置的電池的電池芯的均勻的溫度控制成為可能。而且，本發(fā)明的目的為：創(chuàng)建一種具有這樣的溫度控制裝置的電池布置。

這些目的通過獨立專利權(quán)利要求的主題解決。優(yōu)選的實施例為從屬專利權(quán)利要求的主題。

因此，本發(fā)明的基本構(gòu)思是：裝備具有熱電元件的至少兩個元件行的溫度控制裝置，其中至少一個元件行在電切換元件的幫助下能夠可選地電接通(switchedon)或電斷開(switchoff)。以這種方式，針對熱耦合至熱電元件的電池芯的溫度控制，每個元件行的熱電元件能夠單獨地激活或者去激活。

這使得能夠特別地對待進行溫度控制的電池芯中的所謂的熱點做出反應(yīng)。這些是電池芯的如下的局部外殼地帶：具有局部地升高或降低的溫度，并且轉(zhuǎn)而需要局部地升高或降低的溫度控制性能以實現(xiàn)電池芯的總體均勻的溫度控制。

然而，能夠可選地接通或關(guān)斷熱電元件的至少一個元件行的構(gòu)思在這種情況下將其有益的效果發(fā)展到特別的程度：特別是當(dāng)可控的電切換元件不僅出現(xiàn)在一個元件行中，而是優(yōu)選地出現(xiàn)在已有的許多元件行中，特別優(yōu)選的是出現(xiàn)在全部已有的元件行中時。通過增加這樣的電切換元件的數(shù)量，能夠可持續(xù)地改進相對于電池芯的待個別地進行溫度控制的區(qū)域的可實現(xiàn)的靈活性。

根據(jù)本發(fā)明的用于電池的至少一個電池芯的溫度控制的溫度控制裝置包括能夠流過流體的溫度控制結(jié)構(gòu)，所述溫度控制結(jié)構(gòu)的內(nèi)腔室由至少一個管壁劃界。通常，這樣的溫度控制結(jié)構(gòu)能夠設(shè)計為管狀，例如以扁平管的形式，使得其管壁對溫度控制結(jié)構(gòu)的內(nèi)腔室進行劃界。而且，根據(jù)本發(fā)明的溫度控制裝置包括至少一個熱電模塊，其在遠離溫度控制結(jié)構(gòu)的內(nèi)腔室的一側(cè)被布置在溫度控制結(jié)構(gòu)的管壁上。熱電模塊包括分別具有至少兩個熱電元件的第一元件行和至少一個第二元件行，其中在每種情況下至少兩個元件行沿著延伸方向延伸。這些由至少兩個熱電元件形成的元件行呈現(xiàn)傳統(tǒng)帕爾帖(peltier)元件的功能。

根據(jù)本發(fā)明，現(xiàn)在在至少一個元件行中設(shè)置電切換元件，其能夠在關(guān)閉(closed)與打開(opened)狀態(tài)之間切換。在關(guān)閉狀態(tài)下，電流能夠流過分配至切換元件的元件行的熱電元件，在打開狀態(tài)下則是不可能的。

在優(yōu)選的實施例中能夠?qū)崿F(xiàn)溫度控制裝置的幾何上特別緊湊的結(jié)構(gòu)，根據(jù)該優(yōu)選的實施例，元件行的熱電元件基本上沿著縱向方向線性地布置，并且至少兩個元件行沿著橫向于縱向延伸的橫向彼此相鄰地布置。在該方案中，熱電元件的延伸方向與縱向是相同的。在此，在第一電絕緣絕緣元件與第二電絕緣絕緣元件之間，熱電模塊的熱電元件沿著相對于縱向且也相對于橫向正交延伸的豎直方向布置。第二電絕緣絕緣元件沿著豎直方向布置在熱電元件與溫度控制結(jié)構(gòu)的管壁之間。這樣的布置幾何形狀使得與待進行溫度控制的電池芯的改進的熱接觸是可能的，特別是當(dāng)電池芯包括基本上扁平的外殼壁時。這能夠隨后沿著元件行的縱向機械地與溫度控制結(jié)構(gòu)的管壁接觸，從而實現(xiàn)優(yōu)化的熱接觸。在特別有益的實施例中，熱電模塊能夠包括至少一個用于測量熱耦合至熱電模塊的電池芯的溫度的溫度傳感器。

當(dāng)激活至少一個電切換元件時，這特別能夠使得考慮到溫度傳感器測量的溫度。以這種方式，能夠?qū)崿F(xiàn)電池芯的溫度的閉環(huán)控制。

為此目的，在本發(fā)明的有益的進一步的發(fā)展中的溫度控制裝置能夠包括與至少一個電切換元件以及與至少一個溫度傳感器相互作用的開環(huán)/閉環(huán)控制單元。開環(huán)/閉環(huán)控制單元以如下的方式配置/編程：作為由溫度傳感器測量的溫度的函數(shù)其在打開與關(guān)閉狀態(tài)之間切換電切換元件。協(xié)同開環(huán)/閉環(huán)控制單元，作為耦合至這些熱電元件的電池芯的溫度的函數(shù)，溫度傳感器因此允許由元件行的熱電元件提供的加熱或冷卻性能的閉環(huán)控制。在電切換元件的幫助下通過各個元件行的目標(biāo)的接通(switching-on)和關(guān)斷(switching-off)，這導(dǎo)致了電池芯的改進的、特別是均勻的溫度控制。

根據(jù)特別優(yōu)選的實施例，為了測量熱耦合至熱電模塊的相應(yīng)的元件行的電池芯的溫度，至少溫度傳感器、優(yōu)選地至少兩個溫度傳感器、特別優(yōu)選地多個溫度傳感器能夠設(shè)置在至少兩個元件行中，特別優(yōu)選地設(shè)置在全部的元件行中。據(jù)此，開環(huán)/閉環(huán)控制單元也能夠以如下的方式設(shè)計：作為能夠通過分配至相同元件行的至少一個溫度傳感器確定的溫度的函數(shù)，分配至某個元件行的電切換元件由開環(huán)/閉環(huán)控制單元激活。以這種方式，使用各個分支導(dǎo)體或與熱電元件相關(guān)的元件行的已經(jīng)說明的開環(huán)/閉環(huán)控制單元實現(xiàn)了單獨的(individual)閉環(huán)控制。這揭示了關(guān)于由這些地帶中的熱電元件提供的加熱或冷卻結(jié)構(gòu)單獨地激活溫度控制結(jié)構(gòu)的局部地帶的可能性。由此，能夠特別有利地對已經(jīng)提到的熱點的潛在的形成做出反應(yīng)。

在特別優(yōu)選的實施例中，至少一個電切換元件能夠包括半導(dǎo)體開關(guān)，特別是晶閘管。通過這樣的半導(dǎo)體開關(guān)，能夠以特別簡單的方式說明實現(xiàn)上述閉環(huán)溫度控制所需的電切換元件的可控性。由于晶閘管適于用于控制諸如操作熱電元件所需的高電流的特別程度，所以推薦晶閘管的使用。

在另一個優(yōu)選的實施例中，溫度傳感器能夠被設(shè)計為紅外傳感器，通過所述紅外傳感器用于確定由電池芯發(fā)出的紅外輻射的溫度是可測量的。這允許特別準(zhǔn)確的確定溫度。

在進一步優(yōu)選的實施例中，能夠?qū)⒅辽僖粋€電切換元件設(shè)置在熱電模塊的面向溫度控制結(jié)構(gòu)的一側(cè)。以這種方式，能夠避免在運行期間由電切換元件產(chǎn)生的廢熱以干擾的方式影響電池芯的溫度控制。

在有益的進一步的發(fā)展中，溫度控制結(jié)構(gòu)能夠裝備有適合元件行或分支導(dǎo)體的流體管道結(jié)構(gòu)?？上氲降氖?，在溫度控制結(jié)構(gòu)中針對每個元件行以如下方式設(shè)置流體管道：每個流體管道熱耦合至所分配的元件行。在此，溫度控制結(jié)構(gòu)的至少一個管壁將相應(yīng)的流體管道與所分配的元件行分開。而且建議在至少一個流體管道、優(yōu)選在全部的流體管道中設(shè)置閥元件，所述閥元件在關(guān)閉位置(closedposition)(在該位置所述閥元件關(guān)閉流體管道)與打開位置(openedposition)(在該位置所述閥元件打開流體管道以流過流體)之間可調(diào)節(jié)。這允許靈活地改變通過相關(guān)的流體管道帶來的溫度控制效果。如果流過流體管道的流體例如為冷卻劑，通過關(guān)閉流體管道，在該流體管道的區(qū)域中能夠大大地局部地降低由流體產(chǎn)生的冷卻效果。通過將閥元件調(diào)節(jié)為其打開位置，相反地由流體提供的冷卻性能被最大化。這使得特別能夠?qū)Υ鋮s的電池芯中的已經(jīng)說明過的熱點做出反應(yīng)。

在此介紹的具有可調(diào)節(jié)的流體流速的“可調(diào)節(jié)”流體管道的構(gòu)思以特別的程度將其發(fā)展為有益的效果，特別是當(dāng)優(yōu)選的許多、特別優(yōu)選的是全部的流體管道裝備有可調(diào)節(jié)的閥元件時。

在優(yōu)選的實施例中，與閥元件相互作用的電致動器元件能夠設(shè)置在分配至包括閥元件的流體管道的元件行中，所述電致動器元件電連接至該元件行的至少兩個熱電元件。在該情況下電致動器元件具有兩個操作狀體并且以如下方式與對應(yīng)的流體管道的閥元件相互作用：其在第一操作狀態(tài)下將閥元件調(diào)節(jié)至打開位置，并且在第二操作狀態(tài)下將閥元件調(diào)節(jié)至關(guān)閉位置，或者反之亦然。這樣的構(gòu)造允許將某個元件行的熱電元件耦合至分配至該元件行的流體管道的閥元件。因此，由熱電元件產(chǎn)生的制熱或冷卻性能也能夠有益地耦合至由流過流體管道的流體產(chǎn)生的制熱或冷卻性能。通過使熱電元件的各個元件行切換為開和關(guān)，上述閉環(huán)溫度控制也能夠以這種方式轉(zhuǎn)換至流體能夠流經(jīng)其中的流體管道。將電切換元件切換為打開位置隨后不會導(dǎo)致有關(guān)的熱電元件的熱電元件不再有利于電池芯的溫度控制，而是通過將相關(guān)的閥元件切換為與切換為關(guān)閉位置的切換元件的打開相關(guān)的關(guān)閉位置則會導(dǎo)致對應(yīng)的流體管道也同時被關(guān)閉。因此，流體管道也能夠不再有助于電池芯的溫度控制。相反地，將電切換元件切換為關(guān)閉位置使電流流過熱電元件，使得這些有助于電池芯的溫度控制。同時，將電切換元件切換為關(guān)閉位置也能夠使閥元件調(diào)節(jié)至打開位置，使得流體能夠流過流體管道，并且有助于電池芯的溫度控制。

在有益的進一步的發(fā)展中，電致動器元件能夠包括與至少兩個熱電元件串聯(lián)地電連接的線圈元件，其在第一操作狀態(tài)下流過有電流，而在第二操作狀態(tài)下沒有。在第一操作狀態(tài)下，因此能夠由流過電線圈元件的電流產(chǎn)生磁場，所述磁場通過與閥元件的磁的相互作用引起后者在打開與關(guān)閉位置之間的調(diào)節(jié)。

特別可行地，針對在打開與關(guān)閉位置之間的調(diào)節(jié)，電致動器元件能夠以如下的方式設(shè)計：其與閥元件非接觸地相互作用。當(dāng)閥元件設(shè)置有磁性部件(例如與由電線圈元件產(chǎn)生的磁場相互作用的磁化部件)時，這可以優(yōu)選地經(jīng)由已經(jīng)提到的磁性耦合進行。

在優(yōu)選的實施例中，閥元件能夠包括彈簧-彈性元件，特別是彈簧片，其向打開位置或關(guān)閉位置預(yù)加載荷。這樣的彈簧-彈性元件在制造方面易于制造，并且只需要很少的安裝空間，使得其能夠節(jié)省空間地安裝在溫度結(jié)構(gòu)中。另外，其也能夠高費效比地制造，這導(dǎo)致了整個溫度控制裝置的減少的制造成本，特別是當(dāng)安裝多個這樣的彈簧-彈性元件時。彈簧-彈性元件向在此所建議的打開或關(guān)閉位置的預(yù)加載荷額外地允許實現(xiàn)激活原則，對所述激活原則本領(lǐng)域技術(shù)人員熟悉為故障保護功能。對此可替代地，也可想到如微型閥的設(shè)計。

在進一步優(yōu)選的實施例中，致動器元件電布置在兩個熱電元件之間。以這種方式，用于容納相應(yīng)的致動器元件所需的安裝空間能夠被保持得小。

特別可行地，閥元件能夠特別沿著延伸方向布置在致動器元件的區(qū)域中。以這種方式，能夠特別有效地實現(xiàn)閥元件與致動器元件之間期望的耦合。

特別優(yōu)選地，電切換元件也能夠電布置兩個熱電元件之間。以這種方式，能夠?qū)⒂糜跓犭娫碾娋€花費保持在低價位。

特別可行地，溫度控制結(jié)構(gòu)能夠設(shè)計為扁平管，其中設(shè)置有至少兩個流體管道，并且其面向熱電模塊的一側(cè)對著熱電模塊平坦地放置。這導(dǎo)致了在低安裝空間需求的同時扁平管的流體管道與熱電模塊的有益的大面積熱接觸。根據(jù)本發(fā)明，至少兩個流體管道與元件行的熱電元件能夠分別沿已經(jīng)介紹的延伸方向延伸。相對于同樣已經(jīng)介紹的豎直方向(所述豎直方向相對于延伸方向且也相對于橫向正交地延伸)，每個流體管道能夠因此與分配至其的元件行隔開并且平行地延伸。

本發(fā)明還涉及具有以上介紹的熱電裝置的電池布置。電池布置還包括包括至少一個電池芯的電池。在該情況下至少一個電池芯被布置在熱電模塊的背向所述模塊上的溫度控制結(jié)構(gòu)的一側(cè)。以這種方式，能夠同時實現(xiàn)至少一個電池芯既與熱電元件又與溫度控制裝置的溫度控制結(jié)構(gòu)的有效的熱耦合。

在特別優(yōu)選的實施例中，針對待進行溫度控制的每個電池芯能夠設(shè)置個別的熱電模塊。通過熱電裝置的這樣的模塊結(jié)構(gòu)，能夠以靈活的方式使用該結(jié)構(gòu)用于基本上任何數(shù)量的電池芯的溫度控制。根據(jù)該實施例，電池布置因此包括第一熱電模塊和至少一個第二熱電模塊。因此，待進行溫度控制的電池包括第一電池芯和至少第二電池芯。為了熱耦合至相應(yīng)的熱電模塊，相應(yīng)的電池芯的外殼的外殼壁能夠機械地并且因此也熱地連接至對應(yīng)的熱電模塊的溫度控制結(jié)構(gòu)的管壁。

如已經(jīng)提到的，以上介紹的模塊化構(gòu)思允許具有基本上任何數(shù)量的電池芯的電池的溫度控制。在此處介紹的電池布置的優(yōu)選實施例中，電池因此包括多個電池芯。在此，針對每個電池芯精確地設(shè)置有一個熱電模塊，其機械地且因此也熱地連接至該電池芯。

根據(jù)在此介紹的電池布置的特別有益的實施例，針對每對電池芯和熱電模塊能夠設(shè)置至少一個單獨的溫度傳感器。這使得通過分配至它們的熱電模塊并且使用以上介紹的結(jié)合的開環(huán)/閉環(huán)控制單元的各個電池芯的單獨的溫度控制是可能的。

在有益的進一步的發(fā)展中，因此推薦以如下的方式設(shè)計開環(huán)/閉環(huán)控制單元：作為能夠由分配至該模塊的至少一個溫度傳感器確定的溫度的函數(shù)，該開環(huán)/閉環(huán)控制單元使相應(yīng)的熱電模塊的電切換元件在它們的關(guān)閉和打開狀態(tài)之間切換。作為測量的溫度的函數(shù)，這允許打開和關(guān)閉對應(yīng)的元件行和流體管道。

在另一個優(yōu)選的實施例中，導(dǎo)熱材料的電絕緣適配層，特別是粘合層，能夠設(shè)置在至少一個電池芯與溫度控制結(jié)構(gòu)之間，對著其放置用于熱傳遞的至少一個電池芯以及用于至少一個電池芯與溫度控制結(jié)構(gòu)的熱耦合的溫度控制結(jié)構(gòu)。以這種方式，通常伴隨著減小的熱耦合的、待進行溫度控制的電池芯的外殼與熱電模塊之間的不期望的中間空間能夠被避免。

本發(fā)明的進一步重要的特征和益處從從屬權(quán)利要求、附圖以及通過附圖的相關(guān)附圖描述獲得。

能夠理解的是，在不偏離本發(fā)明的范圍的情況下，前面提到的特征以及留待在下文中說明的特征不僅能夠用在所述的相應(yīng)的結(jié)合中使用，而且還能夠用在其他結(jié)合中或者由它們自身使用。

附圖說明

本發(fā)明的優(yōu)選示例性的實施例示出在附圖中并且在下面的描述中更加詳細地說明，其中相同的附圖標(biāo)記涉及相同或相似或功能上相同的部件。

在每種情況下示意性地示出

圖1為沿著圖2的剖切線i-i的縱截面上的根據(jù)本發(fā)明的用于溫度控制的溫度控制裝置的示例；

圖2為沿著圖1的剖切線ii-ii的橫截面上的圖1的溫度控制裝置；

圖3為沿著圖2的剖切線iii-iii的橫截面上的圖1的溫度控制裝置；

圖4為沿著圖5的剖切線iv-iv的具有12個待進行溫度控制的電池芯的根據(jù)本發(fā)明的電池布置；

圖5為沿著圖4的剖切線v-v的橫截面上的圖4的電池布置；

圖6為三個相鄰的電池芯或三個相鄰的熱電模塊的區(qū)域中的圖4的細節(jié)體現(xiàn)。

具體實施方式

圖1圖示了縱截面上的根據(jù)本發(fā)明的用于溫度控制的溫度控制裝置1的示例。溫度控制裝置1用作對至少一個以具有至少一個電池芯2的電池23的形式的電化學(xué)能量供給單元進行溫度控制。溫度控制裝置1包括溫度控制結(jié)構(gòu)3，流體能夠流過所述溫度控制結(jié)構(gòu)3，溫度控制結(jié)構(gòu)3的內(nèi)腔室4由第一和第二管壁5a，5b界定。溫度控制裝置1還包括熱電模塊6，其在背向溫度控制結(jié)構(gòu)3的內(nèi)腔室4的側(cè)7上布置在溫度控制結(jié)構(gòu)3的管的第一管壁5a上。熱電模塊6能夠通過導(dǎo)熱粘合劑的接觸層28緊固至溫度控制結(jié)構(gòu)3。

圖2示出了沿著圖1的剖切線ii-ii的橫截面上的圖1的溫度控制裝置1。能夠看出，熱電模塊6(純示例性地)包括每個都具有多個熱電元件9a-9e的五行元件5a-5e。包括熱電作用材料的熱電元件9a-9e的結(jié)構(gòu)對本領(lǐng)域技術(shù)人員而言是已知的，使得圖1中的熱電元件9a-9e僅僅粗略地進行了示意性的描繪。

每行元件8a-8e均沿著共同的延伸方向e延伸。每行元件8a-8e的熱電元件9a-9e串聯(lián)地電連接以形成相應(yīng)的電分支導(dǎo)體10a-10e。換言之，第一行元件8a的熱電元件9a形成第一電分支導(dǎo)體10a，第二行元件8b的熱電元件9b形成第二電分支導(dǎo)體10b，等等。如圖1所示，各元件行8a-8e或分支導(dǎo)體10a-10e能夠通過電連接元件33a，33b并聯(lián)地電連接。通過電連接元件33a，33b，元件行8a-8e也能夠連接至電能的外部源(未示出)。從圖2顯而易見的是，每行元件8a-8e的熱電元件9a-9e基本上沿著縱向l線性地布置，并且相對于正交于縱向而延伸的橫向q彼此相鄰。

再次觀看圖1，顯而易見的是在圖1所示的第一分支導(dǎo)體10a中設(shè)置有第一電切換元件11a，其與熱電元件9a串聯(lián)地電連接。如圖2所示，這樣的電切換元件11b至11e也能夠設(shè)置在其他元件行8b-8e中。在示例的簡化的型式中，只有個別的元件行8a-8e裝配有電切換元件11a-11e。

特別優(yōu)選地，相應(yīng)的電切換元件11a-11e電布置在兩個熱電元件9a-9e之間。以這種方式，能夠?qū)⒂糜跓犭娫?a-9e所需的電線花費保持在低價位。

電切換元件11a-11e分別能夠在關(guān)閉狀態(tài)(closedstate)與打開狀態(tài)(openstate)之間切換，即，電切換元件11a-11e遵循電開關(guān)的操作原則。在關(guān)閉狀態(tài)下，來自外部能源(未示出)的電流能夠流過相關(guān)元件行8a-8e的熱電元件9a-9e，在打開狀態(tài)下這是不可能的。

圖1示出了每個元件行8a-8e的熱電元件9a-9e沿著豎直方向h布置，所述豎直方向h正交于縱向l且正交于橫向q而延伸，夾在第一電絕緣絕緣元件12a與第二電絕緣絕緣元件12b之間。在此，第二絕緣元件12b沿豎直方向h布置在熱電元件9a-9e與溫度控制結(jié)構(gòu)3的第一管壁5a之間。在附圖的示例中，延伸方向e和縱向l彼此平行地延伸。然而，也可想到如下型式：延伸方向e沿著元件行8a-8e而指向不同方向，即，變化。

兩個絕緣元件12a，12b能夠是傳統(tǒng)的電路板，其中，例如通過傳統(tǒng)的蝕刻加工而形成銅橋(copperbridges)形式的導(dǎo)電帶13a，13b。這些以如下方式定位在絕緣元件12a，12b的面向熱電元件9a-9e的那側(cè)：它們沿著延伸方向e將相同分支導(dǎo)體10a-10e的相鄰的熱電元件9a-9e電連接(參見圖1)。這樣的電路板能夠包括一個或更多的玻璃纖維增強塑料層。電路板的各個塑料層能夠分別具有50μm至300μm之間的層厚，從而確保了電絕緣元件12a，12b的好的導(dǎo)熱性，而無需損害相對于電池芯所需的電絕緣。

為了實現(xiàn)電池芯2與熱電模塊6的良好的熱耦合，能夠在第一絕緣元件12a與待進行溫度控制的電池芯2之間設(shè)置適配層(adapterlayer)29，其包括導(dǎo)熱和/或電絕緣材料?？上氲降氖牵缡褂脽崴芑蛩芰媳∧?。通過適配層29的適當(dāng)?shù)亩ǔ叽纾軌蚍乐乖诘谝唤^緣元件12a與待進行溫度控制的電池芯2之間能夠形成不期望的中間空間，所述中間空間削弱了電池芯2與熱電模塊6的熱耦合。

根據(jù)圖1，電切換元件11a-11e能夠設(shè)置在熱電模塊6的面向溫度控制結(jié)構(gòu)3的那側(cè)。以這種方式，能夠大大地或者甚至完全地防止在操作期間由電切換元件11a-11e產(chǎn)生的廢熱介入到電池芯2的溫度控制中。

熱電模塊1也包括用于測量被熱耦合至熱電模塊6的電池芯2的溫度的溫度傳感器14a-14e。在圖2的示例性方案中，一個這樣的溫度傳感器14a-14e設(shè)置在每個元件行8a-8e中。在簡化的型式中，也能夠在一個或更多的元件行8a-8e中省略這樣的溫度傳感器14a-14e。相反地，然而也可想到在各個元件行8a-8e中布置多于一個的溫度傳感器14a-14e。在該情況下，為了能夠確定在空間解析的溫度，溫度傳感器14a-14e的矩陣狀的布置能夠是可行的。原則上這一點是正確的：增加溫度傳感器14a-14e的數(shù)量而通過溫度傳感器14a-14e能夠確定的溫度的空間解析度也會增加。

溫度傳感器14a-14e能夠被設(shè)計為諸如例如ptc傳感器的傳統(tǒng)的溫度傳感器，所述ptc傳感器基于電阻測量。對此可替代地，然而，它們也能夠被設(shè)計為紅外傳感器，通過所述紅外傳感器能夠測量由電池芯2發(fā)出的紅外輻射來確定溫度。

而且，溫度控制裝置1包括與溫度傳感器14a-14e和切換元件11a-11e相互作用的開環(huán)/閉環(huán)控制元件15，溫度傳感器14a-14e和切換元件11a-11e粗略地示意性地示出在圖1中，但為了清楚起見在圖2中省略了其描繪。開環(huán)/閉環(huán)控制單元15以如下方式被配置/編程：其在每種情況下作為由相同元件行8a-8e的溫度傳感器14a-14e測量的溫度的函數(shù)而在打開和關(guān)閉狀態(tài)之間切換電切換元件11a-11e。為此目的，在圖1中，溫度傳感器14a-14e經(jīng)由合適的信號線連接至開環(huán)/閉環(huán)控制單元15(為了清楚起見，只有分配至溫度傳感器14a的信號線30a被示出)，使得由溫度傳感器14a測量的當(dāng)前溫度值能夠傳遞至開環(huán)/閉環(huán)控制單元15。

為了激活電切換元件11a-11e，合適的電控制線-(為了清楚起見圖1再次只示出了一個這樣的控制線31a)從開環(huán)/閉環(huán)控制單元15通向電切換元件11a-11e。由溫度控制裝置1帶來的溫度控制的閉環(huán)控制能夠例如以如下的方式發(fā)生：只要由溫度傳感器14a-14e測量的溫度超過預(yù)定的第一閾值,則開環(huán)/閉環(huán)控制單元15將一個或更多的切換元件11a-11e切換為關(guān)閉狀態(tài)，其中熱電元件有助于電池芯2的溫度控制，并且只要由溫度傳感器14a-14e測量的溫度降到第二閾值以下則再次切換至打開狀態(tài)，其中熱電元件9a-9e被切除并且無助于電池芯2的冷卻。第二閾值在該情況下能夠等于第一閾值或者為了實現(xiàn)磁滯曲線而小于第一閾值。開環(huán)/閉環(huán)控制裝置15能夠以如下方式被配置/編程：針對某行元件8a-8e的溫度傳感器14a-14e執(zhí)行個別閉環(huán)溫度控制，-在最簡單的情況下，針對用于每個元件行8a-8e的單個溫度傳感器14a-14e以及分配至這些溫度傳感器14a-14e的電切換元件11a-11e實施個別的閉環(huán)溫度控制。協(xié)同共同的開環(huán)/閉環(huán)控制單元15以及電切換元件11a-11e，溫度傳感器14a-14e允許由布置在分支導(dǎo)體10a-10e中的熱電元件9a-9e提供的加熱或冷卻性能的閉環(huán)控制作為耦合至這些熱電元件9a-9e的電池芯2的溫度的函數(shù)。這導(dǎo)致通過熱電元件9a-9e的電池23的電池芯2的改進的均勻的溫度控制。

電切換元件11a-11e能夠包括半導(dǎo)體開關(guān)，特別是晶閘管。通過這樣的半導(dǎo)體開關(guān)，能夠由開環(huán)/閉環(huán)控制單元15以簡單的方式確保實現(xiàn)上述閉環(huán)溫度控制所需的電切換元件的可控性。由于晶閘管特別適于控制用于操作熱電元件9a-9e所需的高電流，所以推薦使用晶閘管。

圖3示出了沿著圖2的剖切線iii-iii的截面上的溫度控制裝置1。如由圖3清楚地確認(rèn)的，不但單個的流體管道16a形成在溫度控制結(jié)構(gòu)3的內(nèi)腔室4中，而且針對每個元件行8a-8e設(shè)置了各個流體管道16a-16e。流體管道16a-16e以如下方式布置在溫度控制結(jié)構(gòu)3中：每個流體管道16a-16e熱耦合至其所分配的元件行8a-8e。

特別可行地，溫度控制結(jié)構(gòu)3能夠被設(shè)計為如圖3所示的扁平管21，其中流體管道16a-16e通過合適的分離壁22形成，并且彼此流體地分離。在該情況下第一管壁5a相對于第二絕緣元件12b平坦放置，并且其側(cè)7面向熱電模塊6。在實現(xiàn)為電路板的第二電絕緣元件12b與第一管壁5a之間，能夠設(shè)置導(dǎo)熱粘合劑的接觸層28。這導(dǎo)致了扁平管21的流體管道16a-16e與熱電模塊6的大面積熱接觸。

如進一步從圖3顯而易見的，流體管道16a-16e與元件行8a-8e的熱電元件9a-9e沿已經(jīng)介紹過的延伸方向e延伸，在示例性的方案中所述延伸方向e等同于縱向l。相對于同樣已經(jīng)確定的、正交于延伸方向e或者縱向l并且也正交于橫向q的豎直方向h，每個流體管道16a-16e因此與分配至其且平行于其的元件行8a-8e間隔地延伸。

現(xiàn)在再次觀看圖1，其中只示出了分配至第一元件行8a的流體管道16a，能夠看出在流體管道8a中設(shè)置有閥元件17a。同樣閥元件17a能夠在圖1所示的關(guān)閉位置(在該處閥元件17a關(guān)閉流體管道17a)與打開位置(在該處閥元件17a打開流體管道16以流過流體)之間切換。

根據(jù)圖1，與閥元件17a相互作用的電致動器元件18a也設(shè)置在分配至包括閥元件17a的流體管道16a的元件行8a中。這轉(zhuǎn)而電連接至元件行8a的熱電元件9a。特別優(yōu)選地，致動器元件18a-18e電布置在兩個熱電元件9a-9e之間，即串聯(lián)地電連接在兩個熱電元件9a-9e之間。以這種方式，能夠使得用于容納相應(yīng)的致動器元件18a-18e所需的安裝空間保持得小。

電致動器元件18a具有兩個操作狀態(tài)并且在第一操作狀態(tài)下與閥元件17a以將閥元件17a調(diào)節(jié)至打開位置的方式相互作用。因此，致動器元件18a在第二操作狀態(tài)下將閥元件17a調(diào)節(jié)為關(guān)閉位置。為此目的，致動器元件18能夠包括例如只在圖1中粗略地示意性描繪的電線圈元件19a，其與元件行8a的熱電元件9a串聯(lián)地電連接，并且在其第一操作狀態(tài)下有也流過熱電元件9a的電流流過，而在其第二操作狀態(tài)下則沒有。在變體中，也能夠?qū)崿F(xiàn)致動器元件18a的兩個操作狀態(tài)與分配至致動器元件18a的閥元件17a的兩個位置之間的相反的關(guān)系。

致動器元件18a與閥元件17a的這樣的相互作用使得能夠?qū)⒃?a的熱電元件9a耦合至分配至該元件行8a的流體管道16a的閥元件17a。因此，由熱電元件9a產(chǎn)生的加熱或冷卻性能也能夠耦合至由流過流體管道16a的流體產(chǎn)生的加熱或冷卻性能。

通過切換電切換元件11a而間接地發(fā)生致動器元件18a在其兩個操作狀態(tài)之間的切換。因此，能夠通過閥元件17a而“附加地切換”的流體管道16a能夠被包括在上述的閉環(huán)溫度控制中。在電切換元件11a的關(guān)閉狀態(tài)下，流經(jīng)熱電元件9a以及因此也流經(jīng)電致動器元件18a的電流是可能的。電致動器單元18隨后處于其將閥元件17a調(diào)節(jié)為打開位置的第一操作狀態(tài)。

當(dāng)電切換元件11a切換為打開狀態(tài)時，這導(dǎo)致通過元件行8a的熱電元件9a以及也通過電致動器元件18a的電流的中斷，使得電致動元件18a被切換為其第一操作狀態(tài)。此后，閥元件17a也切換到關(guān)閉狀態(tài)，其中防止了流過流體管道16a的流體的流動。

伴隨有致動器元件18a的第一操作狀態(tài)的、流體管道16a的通過閥元件17a的打開，在將致動器元件18a設(shè)計為如示例中示出的電線圈元件19a的情況下，能夠如下地發(fā)生：通過流經(jīng)線圈元件19a的電流，轉(zhuǎn)而產(chǎn)生使閥元件17a被調(diào)節(jié)為打開位置的磁場。為此目的，閥元件17能夠包括彈簧片形式的彈簧-彈性元件20a，其向關(guān)閉位置預(yù)加載荷。如果彈簧-彈性元件20a具有磁性性能，彈簧-彈性元件20a在由致動器元件18a產(chǎn)生的磁場的幫助下移動到打開位置。

通過打開電切換元件11a由致動器元件18a斷開電流也導(dǎo)致由線圈元件19a產(chǎn)生的磁場被切斷。預(yù)加載荷的彈簧-彈性元件隨后移動回關(guān)閉位置，在該位置其關(guān)閉流體管道16a。

顯然，在示例的型式中也可想到向彈簧-彈性元件20a的打開位置預(yù)加載荷。

在以上介紹的方案中，電致動器元件18a以如下方式設(shè)計：通過用于在打開與關(guān)閉位置之間調(diào)節(jié)的磁性耦合而與閥元件17非接觸地相互作用。

可替代如彈簧-彈性元件20a的設(shè)計地，也可想到實現(xiàn)微型閥形式的閥元件17a，所述微型閥隨后電耦合至致動器元件18a。

優(yōu)選地，閥元件17a-17e布置在相應(yīng)的致動器元件18a-18e的區(qū)域中，特別是沿著延伸方向e。以這種方式，能夠特別有效地實現(xiàn)期望的閥元件與致動器元件之間的耦合。

在此處介紹的本發(fā)明的范圍中，上述的電切換元件11a、電致動器元件18a以及閥元件17a的相互作用不僅限于第一元件行8a和分配至該元件行8a的流體管道16a；而是證明了如果至少兩個(特別優(yōu)選的是全部)元件行8a-8e設(shè)置有例如以電線圈元件19a-e的形式的對應(yīng)的致動器元件18a-18e，并且在對應(yīng)的流體管道16a-16e中也設(shè)置有例如彈簧-彈性元件20a-20e的形式的相應(yīng)的閥元件17a-17e是有益的。換言之：上述對第一元件行18a與相關(guān)的流體管道16a的說明也可以稍作改動地施加至其余的元件行8b-8e以及對應(yīng)的流體管道16b-16e。

以上介紹的溫度控制裝置1也適于具有多于單個的電池芯2的電池23的溫度控制。溫度控制裝置1與作為電池23的一部分的至少兩個電池芯2形成電池布置24。

沿著圖5的剖切線iv-iv，圖4示出了示例性地具有12個待進行溫度控制的一起形成電池23的電池芯2的這樣的電池布置24。圖5在沿著圖4的剖切線v-v的截面上圖示出了電池布置24，圖6為圖4的細節(jié)體現(xiàn)。

顯而易見的是，用于每個電池芯2的溫度控制裝置1包括分離的熱電模塊6。與電池芯2相同，熱電模塊6沿著橫向q彼此相鄰布置。每個電池芯2包括具有外殼壁27的外殼26，通過外殼26電池芯2機械地且熱地連接至分配至其的熱電模塊6。

從圖4和圖5能夠看出，用于每個熱電模塊6的扁平管21具有帶有內(nèi)腔室4的分離的溫度控制結(jié)構(gòu)3。內(nèi)腔室4經(jīng)由合適的流體管線結(jié)構(gòu)能夠彼此連接，例如通過圖5中示出的岐管32以如下方式：流體通過設(shè)置在岐管32上的共同的入口25a被分散至溫度控制結(jié)構(gòu)3的內(nèi)腔室4并且經(jīng)由同樣設(shè)置在岐管32上的共同的出口25b再次從內(nèi)腔室4離開。

通過岐管32、扁平管21、形成于其中的內(nèi)腔室4和再次形成在內(nèi)腔室4中的流體管道16a-16e的流體控制的可能的技術(shù)實現(xiàn)對本領(lǐng)域技術(shù)人員而言是熟悉的，并且因此在此將不更詳細地討論。

從圖6的詳細體現(xiàn)中能夠看出在該圖中示例性地示出并且形成為扁平管21的溫度控制結(jié)構(gòu)3能夠在每種類似于根據(jù)圖1至圖3的溫度控制裝置1的情況下具有它們的內(nèi)腔室4地被形成。因此，圖6示出了在三個扁平管21的每個的相應(yīng)的內(nèi)腔室4中形成五個流體管道16a-16e，其能夠通過相應(yīng)的閥元件17a-17e關(guān)閉。在圖6中，一些閥元件17a-17e示例性地示出在關(guān)閉位置，而一些在打開位置。

如已經(jīng)提到的，以上介紹的模塊化概念允許具有任何數(shù)量的電池芯2的電池23的溫度控制。在此處介紹的電池布置24的優(yōu)選型式中，電池23因此包括多個電池芯2。

在電池布置24的特別優(yōu)選的型式中，在每種情況下針對每對電池芯2和熱電模塊6能夠布置至少一個溫度傳感器14a-14e。這允許各個電池芯2的溫度的特別準(zhǔn)確的溫度測量，并且因此也允許電池芯2的各個溫度控制。為此目的，由開環(huán)/閉環(huán)控制單元15執(zhí)行的閉環(huán)溫度控制作為在其關(guān)閉和打開狀態(tài)之間的溫度的函數(shù)，能夠切換相應(yīng)的熱電模塊6的切換元件11a-11e，該溫度能夠由分配至該熱電模塊6的至少一個溫度傳感器14a-14e確定。電切換元件11a-11e的切換隨后伴隨包括相應(yīng)的切換元件11a-11e的元件行8a-8e的打開和關(guān)閉以及經(jīng)由相應(yīng)的致動器元件18a-18e分配至元件行8a-8e的閥元件17a-17e的打開和關(guān)閉。