WO2018024269A1 - Befestigungseinrichtung für eine oder mehrere thermoelektrische vorrichtungen - Google Patents

Befestigungseinrichtung für eine oder mehrere thermoelektrische vorrichtungen Download PDF

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WO2018024269A1
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heat
receiving device
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fastening
thermoelectric devices
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Rüdiger SPILLNER
Benjamin SCHRAFF
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Gentherm GmbH
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Gentherm GmbH
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    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B21/00—Machines, plants or systems, using electric or magnetic effects
    • F25B21/02—Machines, plants or systems, using electric or magnetic effects using Peltier effect; using Nernst-Ettinghausen effect
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/60—Heating or cooling; Temperature control
    • H01M10/65—Means for temperature control structurally associated with the cells
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    • H01M10/6572—Peltier elements or thermoelectric devices
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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    • H10N10/00—Thermoelectric devices comprising a junction of dissimilar materials, i.e. devices exhibiting Seebeck or Peltier effects
    • H10N10/10—Thermoelectric devices comprising a junction of dissimilar materials, i.e. devices exhibiting Seebeck or Peltier effects operating with only the Peltier or Seebeck effects
    • H10N10/13—Thermoelectric devices comprising a junction of dissimilar materials, i.e. devices exhibiting Seebeck or Peltier effects operating with only the Peltier or Seebeck effects characterised by the heat-exchanging means at the junction
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10—Energy storage using batteries

Definitions

  • the invention relates to a fastening device for one or more thermoelectric devices, a tempering device for tempering an object and a method for producing a fastening device.
  • Generic fastening devices usually have an insulating frame structure, which has a plurality of openings for receiving thermoelectric devices.
  • the thermoelectric devices disposed in the openings of the insulating frame structure are heat-transmittingly connected to a heat-dissipating device to facilitate heat exchange with the environment.
  • the insulating frame structure is formed separately from the heat distribution device. This results in the need to attach both the insulating frame structure and the heat distribution device to an object to be tempered.
  • the attachment requires a plurality of fasteners and corresponding isolation discs which thermally insulate the respective fasteners from the heat spreader means to prevent unwanted additional heat flow through the fasteners.
  • the invention was therefore based on the object to provide a way to simplify the attachment of thermoelectric devices and the production of appropriate fasteners.
  • the fastening device comprises a receiving device and a heat distribution device.
  • the receiving device is configured to receive the one or more thermoelectric devices.
  • the heat spreader is configured to be heat-transfer connected to the one or more thermoelectric devices.
  • the heat distribution device and the receiving device are connected to one another.
  • the invention makes use of the knowledge that by connecting the heat distribution device and the receiving device with each other, a considerable number of components can be saved in the attachment of one or more thermoelectric devices to an object to be tempered. Due to the reduced number of parts, the attachment of one or more thermoelectric devices to an object to be tempered and the production of corresponding fastening devices are considerably simplified.
  • the heat distribution device and the receiving device are connected to one another in a material-locking, non-positive and / or form-fitting manner.
  • the heat distribution device and the receiving device are preferably connected to one another during the production of the heat distribution device and / or the receiving device.
  • the joining of the heat distribution device and the receiving device takes place during the shaping process of the receiving device, in particular during its injection molding production.
  • the joining of the heat distribution device and the receiving device takes place during the shaping process of the heat distribution device, in particular during its casting production.
  • the fastening device according to the invention is advantageously further developed in that the receiving device comprises heat-insulating material and is adapted to thermally isolate the one or more thermoelectric devices in sections.
  • the heat insulating material is configured to partially or completely surround the one or more thermoelectric devices at their lateral sides.
  • a unwanted sideways outward heat flow reduced or even avoided.
  • the amount of heat flowing through the heat spreader means is thus increased and heat exchange is promoted in this way.
  • the receiving device is at least partially formed from plastic.
  • the receiving device is at least partially formed of acrylonitrile-butadiene-styrene, polyphenylene sulfide, polyamide and / or polyetheretherketone.
  • These plastics have suitable thermal and electrical insulation properties and are therefore particularly suitable for the receiving device of the fastening device.
  • these plastics are relatively inexpensive and allow easy processing.
  • the plastics also allow the production of comparatively complex component geometries, for example by the plastic injection molding process.
  • the plastic is a fiber reinforced plastic.
  • the plastic includes glass fibers.
  • the receiving device of the fastening device according to the invention has one or more recesses which are each adapted to receive one or more thermoelectric devices.
  • the contours of the recesses preferably correspond substantially to the contours of the thermoelectric devices.
  • the recesses may extend over the entire height of the receiving device and thus form through holes. Alternatively, the recesses may not extend over the entire height of the receptacle and thus form pockets for receiving the one or more thermoelectric devices.
  • the receiving device has one or more sections with a defined height, so that the receiving device can also be used as a spacer. For example, a main body of the receiving device to the height of a thermoelectric device.
  • the receiving device has fixing means, which are adapted to fix the one or more thermoelectric devices in the one or more recesses.
  • fixing means which are adapted to fix the one or more thermoelectric devices in the one or more recesses.
  • elastic Projections such as an elastically deformable bellows, arranged, which are adapted to fix the respective thermoelectric device in the recess.
  • the receiving device is formed at least partially deformable.
  • the receiving device is at least partially elastically deformable. Due to the deformability, the mounting of the receiving device is simplified.
  • identical receptacles can be used because of their deformability for the production of fasteners with different geometries. Thus, the production of various fasteners is simplified.
  • the elastic deformability of the receiving device favors the positive and non-positive connection of the receiving device with the heat distribution device.
  • the receiving device comprises a seal, preferably a circumferential seal.
  • the gasket may be formed as a resilient plastic lip configured to include one or more thermoelectric devices and / or one or more electrical leads, the gasket being particularly adapted to receive the one or more thermoelectric devices and / or To seal the one or more electrical lines in the installed state.
  • the seal may be configured to keep dust, dirt, and / or moisture away from the one or more thermoelectric devices and / or the one or more electrical leads.
  • the seal is adapted to retain condensate, which occurs for example during cooling.
  • the seal may be formed for example as an O-ring.
  • the receiving device may also have a plurality of such seals.
  • the fastening device according to the invention is also advantageously further developed in that the receiving device comprises one or more Ricksausneh- ments.
  • the one or more plinsausappel traditions are adapted to receive electrical lines.
  • the one or the multiple Ricksausappel traditions are formed as cavities or channels.
  • the line recesses may also be recesses or recesses in a main body of the receiving device.
  • electrically insulating material is disposed between the one or more conduit recesses and the heat distribution device. In this way, shorts can be effectively avoided.
  • the receiving device on holding means for holding lines within the Kausausappellus.
  • the holding means may for example be designed as clamping means, which are each adapted to jam one or more electrical lines in a Maschinensausappel traditions.
  • the receiving device comprises one or more embedded electrical lines.
  • the one or more embedded electrical lines have preferably been embedded in the base body of the receiving device during the production of the receiving device, for example during an injection molding process.
  • the embedded electrical leads may also be prepared to be welded or soldered to one or more thermoelectric devices. By a stable and robust welded joint or solder joint can be dispensed with an additional attachment of the thermoelectric devices to the receiving device. The attachment of the one or more thermoelectric devices is thus accomplished by soldering or welding to the one or more electrical leads.
  • the receiving device also has one or more alignment means which are adapted to support or specify the positioning and / or the orientation of the one or more thermoelectric devices.
  • the alignment means may include poka-yoke elements which avoid mispositioning and / or misalignment of the one or more thermoelectric devices.
  • the heat distribution device has one or more through holes, which are each adapted to receive a fastening element.
  • the one or more fasteners may be formed as screws.
  • the receiving device also has one or more Re through holes, which are each adapted to receive a fastener.
  • the one or more fastening elements are preferably configured to fasten the receiving device to the heat distribution device and / or the fastening device to the object to be tempered. In particular, other fastening variants can be used.
  • the receiving device may be glued to the heat distribution device.
  • heat-insulating material is arranged on the one or more through-holes, which is designed to reduce the heat exchange between the one or more fastening elements and the heat distribution device.
  • the fastening elements are usually in contact with the object to be tempered, for example, an external thread of a fastening element engages in an internal thread of the object to be tempered. Through this contact, a heat flow from the object to be tempered by the fastener to the ambient air is formed. Because of this direct contact, the fasteners in the cooling operation of the one or more thermoelectric devices often have a comparatively high temperature and in the heating operation of the one or more thermoelectric devices often a comparatively low temperature.
  • the fastening elements of the heat distribution device are to be thermally insulated.
  • the heat insulating material at the one or more through holes avoids direct contact between the one or more fasteners and the heat spreader means and reduces heat exchange between the one or more fasteners and the heat spreader means.
  • there are no additional insulating required whereby the production is simplified and accelerated.
  • the number of parts is significantly reduced in this way.
  • the heat-insulating material arranged on the one or more through-holes has a hollow cone basic shape.
  • the one or more through-holes in the region in which the heat-insulated Lying material is arranged each having a corresponding conical section.
  • the one or more fastening elements also each have a corresponding conical section, so that the one or more fastening elements in the respective through holes, in which heat-insulating material is arranged, can be sunk.
  • the one or more fasteners are formed as countersunk screws.
  • the heat-insulating material disposed on the one or more through-holes is formed as an integral part of the receiving device.
  • the receiving means comprises a flat base body and the heat insulating material disposed on the one or more through holes extends away from the main body of the receiving means towards the heat spreader means.
  • Such a receiving device can be produced without high production costs, for example by injection molding. Characterized in that the arranged on the one or more through-holes heat-insulating material is formed as an integral part of the receiving device, the number of parts is further reduced and thus simplifies the production and accelerated.
  • the heat-insulating material arranged on the one or more through-holes is configured to fasten the receiving device to the heat-distributing device.
  • the heat-insulating material arranged on the one or more through-holes acts as a clip connector or as a retaining element and holds the receiving device and the heat-distributing device together in a force-locking and / or form-fitting manner.
  • the heat-insulating material arranged on the one or more through-holes is designed to be elastically deformable, so that the connection between the receiving device and the heat-distributing device can be reversibly and non-destructively released.
  • the fastener of the invention is further developed by co-creating the one or more through-holes and the heat-insulating material disposed on the one or more through-holes.
  • the one or more through holes and the heat insulating material disposed on the one or more through holes were produced together by simultaneous punching, bending and / or deep drawing of the receiving device and the heat distribution device.
  • heat has been applied to the susceptor and the heat spreader, for example to promote conformance of the heat-insulating material to the geometry of the one or more through-holes.
  • additives may be used to assist.
  • the object underlying the invention is also achieved by a tempering device for tempering an object, preferably a battery, wherein the temperature control device according to the invention comprises one or more thermoelectric devices and one or more fastening devices.
  • the one or more fasteners are configured to attach the one or more thermoelectric devices to the object.
  • the one or more fastening devices are formed according to one of the embodiments described above.
  • the one or more thermoelectric devices are preferably formed as a Peltier element or as a Seebeck element or comprise a Peltier element or a Seebeck element.
  • the object to be tempered can also be a plate, for example a cooling plate or a heating plate, which is set up for tempering a further object to be fastened to the further object.
  • the object underlying the invention is also achieved by a method for producing a fastening device, preferably a fastening device according to one of the embodiments described above.
  • the method according to the invention comprises the provision of a heat distribution device which is adapted to be heat-transfer-connected to one or more thermoelectric devices, and the provision of a receiving device which is adapted to receive the one or more thermoelectric devices.
  • the method according to the invention comprises connecting the heat distribution device and the receiving unit. direction with each other.
  • the joining of the heat distribution device and the receiving device takes place during the production of the heat distribution device and / or the receiving device.
  • the joining of the heat distribution device and the receiving device takes place during the injection molding of the receiving device and / or during the casting production, preferably the die-casting, the heat distribution device.
  • the method according to the invention is also achieved by producing one or more recesses within the receiving device, which are respectively adapted to receive one or more thermoelectric devices, and / or by generating one or more line recesses within the receiving device, respectively are configured to receive one or more electrical lines, further developed.
  • the method according to the invention comprises embedding one or more electrical lines in the receiving device, producing one or more through-holes through the heat distribution device, which are each adapted to receive a fastening element, and / or arranging heat-insulating material on the latter one or more through holes configured to reduce the heat exchange between the one or more fasteners and the heat distribution device.
  • a targeted stiffening of the receiving device and / or the heat distribution device can be generated.
  • different materials can be brought together and / or applied in several steps.
  • plastics with different proportions and / or different types of fillers can be used.
  • thermally insulating and thermally conductive plastic can be combined, for example, to isolate one side of the receiving device and to apply additional heat exchanger surfaces on the other side of the heat distribution device.
  • the production of the one or more through-holes by the heat distribution device and the arrangement of heat-insulating material at the one or more through-holes are common.
  • Generation of the one or more through-holes by the heat-distributing means and arranging heat-insulating material together at the one or more through-holes are carried out, for example, by simultaneously and jointly punching, bending and / or deep-drawing the receiving means and the heat-distributing means.
  • heat is applied to the susceptor and the heat spreader, for example, to promote the conforming of the heat-insulating material to the geometry of the one or more through-holes.
  • additives may be used to assist.
  • thermoelectric device 1 shows an embodiment of the fastening device according to the invention for a thermoelectric device in a schematic sectional view
  • FIG. 2 shows an exemplary embodiment of the tempering device according to the invention for tempering a battery in a schematic representation
  • Fig. 3 shows an embodiment of the inventive method for producing a fastening device as a block diagram.
  • the fastening device 10 comprises a receiving device 12 and a heat distribution device 14.
  • the receiving device 12 is configured to receive the thermoelectric device 104.
  • the heat spreader 14 is configured to be heat-transfer connected to the thermoelectric device 104.
  • the receptacle 12 comprises heat-insulating plastic and is configured to thermally insulate the thermoelectric device 104 at its lateral sides from the environment. Thus, there is an increased heat exchange between the thermoelectric device 104 and the heat distribution device 14.
  • the heat-insulating plastic of the receiving device 12 comprises polyamide, wherein the polyamide is glass fiber reinforced.
  • the heat-insulating plastic of the receiving device is formed elastically deformable.
  • the receiving device 12 has a recess 16, which is adapted to receive the thermoelectric devices 104.
  • the main body of the receiving device 12 is formed as a flat plate and has substantially the same height as the thermoelectric device 104. In this way, the receiving device 12 also acts as a spacer between an object to be tempered and the heat distribution device 14.
  • the heat distribution device 14 has two spaced-apart through holes 24a, 24b which are each adapted to receive a fastening element 108a, 108b.
  • the receiving device 12 also has two through holes 28a, 28b, which are each adapted to receive a fastener 108a, 108b.
  • the fastening elements 108a, 108b are designed as countersunk screws and serve for fastening the fastening device 10 to the object to be tempered.
  • the fasteners 108a, 108b also serve to connect the receptacle 12 to the heat spreader 14.
  • the receiving device 12 and the heat distribution device 14 are glued together.
  • each heat-insulating material 26a, 26b is arranged at the two through holes 24a, 24b.
  • the heat insulating material 26 a, 26 b is configured to reduce the heat exchange between the two fastening elements 108 a, 108 b and the heat distribution device 14.
  • the heat-insulating material 26 a, 26 b disposed on the two through-holes 24 a, 24 b has a hollow cone basic shape and is formed as an integral part of the receiving device 12.
  • the heat insulation arranged on the two through holes 24a, 24b rende material 26 a, 26 b extends from the main body of the receiving device 12 in the direction of the heat spreader 14th
  • the heat distribution device 14 and the receiving device 12 are positively and non-positively connected to each other. This is done by arranging the heat-insulating material 26 a, 26 b disposed on the two through-holes 24 a, 24 b to fix the receiving device 12 to the heat-distributing device 14.
  • the heat insulating material 26a, 26b disposed on the two through holes 24a, 24b forms a clip connection with the through holes 24a, 24b, so that the heat insulating material 26a, 26b disposed on the two through holes 24a, 24b acts as a retaining member.
  • the receiving device 12 comprises two different types of Chasaus- recesses 18, 20.
  • the first KassausEnglishungen 18 are formed by recesses or recesses in the main body of the receiving device 12.
  • the second power recesses 20 are formed by cavities or channels within the main body of the receiving device 12.
  • electrically insulating material is arranged so that short circuits are effectively avoided.
  • the receiving device 12 also includes embedded electrical lines 22. These are embedded during the manufacture of the receiving device 12 by means of the injection molding process in the main body of the receiving device 12.
  • FIG. 2 shows a tempering device 100 according to the invention for tempering an object 102.
  • the object 102 is designed as a vehicle battery.
  • the object 102 may also be a tempering plate, for example a cooling plate or a heating plate, which in turn may be fastened to another object to be tempered.
  • the temperature control device 100 comprises a thermoelectric device 104 and a fastening device 10 which is adapted to fix the thermoelectric device 104 to the object 102.
  • the thermoelectric device 104 is electrically conductively connected to a voltage source 106 and, depending on the current direction, can be operated as a pellet element or as a Seebeck element.
  • the fastening device 10 comprises a receiving device 12 and a heat distribution device 14.
  • the receiving device 12 accommodates the thermoelectric device 104 and the heat distribution device 14 is connected in a heat-transmitting manner to the thermoelectric device 104.
  • the heat distribution device 14 and the receiving device 12 are integrally connected to one another.
  • the receiving device 12 and the heat distribution device 14 each have two through holes 24a, 24b, 28a, 28b, which are each adapted to receive a trained as a countersunk screw fastener 108a, 108b.
  • the fastening elements 108a, 108b fasten the fastening device 10 to the object 102 to be tempered.
  • heat-insulating material 26a, 26b which is adapted to reduce the heat exchange between the two fastening elements 108a, 108b and the heat-distributing device 14.
  • FIG. 3 shows the method according to the invention for producing a fastening device 10. The illustrated method begins with the steps:
  • thermoelectric devices 104 providing a heat spreader 14 which is adapted to be heat transfer connected to a plurality of thermoelectric devices 104;
  • thermoelectric devices 104 providing a receptacle 12 adapted to receive the plurality of thermoelectric devices 104.
  • thermoelectric devices 104 The provision of the heat distribution device 14, which is adapted to be heat-transfer-connected to a plurality of thermoelectric devices 104, comprises the following steps:
  • the fastening elements 108a, 108b are designed as countersunk screws.
  • the through holes 24a, 24b have a tapered portion.
  • the heat insulating material 26a, 26b has a hollow cone basic shape at the plurality of through holes 24a, 24b.
  • the provision of the receiving device 12, which is adapted to receive the plurality of thermoelectric devices 104, comprises the following steps:
  • the through holes 24a, 24b through the heat spreader 14 and the through holes 28a, 28b through the receiver 12 have an identical pattern, so that the respective fasteners 108a, 108b pass through a through hole 24a, 24b respectively through the heat spreader 14 and a through hole 28a, 28b the receiving device 12 may extend.
  • the provision of the receiving device 12, which is adapted to receive the plurality of thermoelectric devices 104, also comprises the following steps:
  • the illustrated embodiment of the method according to the invention for producing a fastening device 10 also comprises the following step:
  • the joining of the heat distribution device 14 and the receiving device 12 with one another takes place already during the production of the heat distribution device 14 and the receiving device 12.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Befestigungseinrichtung (10) für eine oder mehrere thermoelektrische Vorrichtungen (104), mit einer Aufnahmeeinrichtung (12), welche dazu eingerichtet ist, die eine oder die mehreren thermoelektrischen Vorrichtungen (104) aufzunehmen, und einer Wärmeverteilereinrichtung (14), welche dazu eingerichtet ist, wärmeübertragend mit der einen oder den mehreren thermoelektrischen Vorrichtungen (104) verbunden zu werden, wobei die Wärmeverteilereinrichtung (14) und die Aufnahmeeinrichtung (12) miteinander verbunden sind.

Description

Befestigungseinrichtung für eine oder mehrere
thermoelektrische Vorrichtungen
Die Erfindung betrifft eine Befestigungseinrichtung für eine oder mehrere thermoelektrische Vorrichtungen, eine Temperiervorrichtung zum Temperieren eines Objekts und ein Verfahren zum Herstellen einer Befestigungseinrichtung.
Gattungsgemäße Befestigungseinrichtungen weisen üblicherweise eine isolierende Rahmenstruktur auf, welche zur Aufnahme von thermoelektrischen Vorrichtungen mehrere Öffnungen aufweist. Die in den Öffnungen der isolierenden Rahmenstruktur angeordneten thermoelektrischen Vorrichtungen sind wärmeübertragend mit einer Wärmeverteilereinrichtung verbunden, damit der Wärmeaustausch mit der Umgebung unterstützt wird.
Bei bekannten Befestigungseinrichtungen ist die isolierende Rahmenstruktur jedoch separat von der Wärmeverteilereinrichtung ausgebildet. Hierdurch ergibt sich die Notwendigkeit sowohl die isolierende Rahmenstruktur als auch die Wärmeverteilereinrichtung an einem zu temperierenden Objekt befestigen zu müssen.
Aufgrund der separaten Ausbildung der isolierenden Rahmenstruktur und der Wärmeverteilereinrichtung kommt es somit zu einer erhöhten Teileanzahl. Beispielsweise bedarf die Befestigung einer Vielzahl von Befestigungselementen und entsprechenden Isolationsscheiben, welche die jeweiligen Befestigungselemente thermisch von der Wärmeverteilereinrichtung isolieren, um einen ungewünschten zusätzlichen Wärmestrom durch die Befestigungselemente zu verhindern.
Aufgrund der Vielzahl der notwendigen Einzelteile ist somit auch der Herstellungsund Montageprozess zeit- und kostenaufwändig.
Der Erfindung lag somit die Aufgabe zugrunde, eine Möglichkeit zu schaffen, die Befestigung von thermoelektrischen Vorrichtungen und die Herstellung entsprechender Befestigungseinrichtungen zu vereinfachen.
Bestätigungskopiel Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe wird gelöst durch eine Befestigungseinrichtung der eingangs genannten Art, wobei die erfindungsgemäße Befestigungseinrichtung eine Aufnahmeeinrichtung und eine Wärmeverteilereinrichtung aufweist. Die Aufnahmeeinrichtung ist dazu eingerichtet, die eine oder die mehreren thermoelektri- schen Vorrichtungen aufzunehmen. Die Wärmeverteilereinrichtung ist dazu eingerichtet, wärmeübertragend mit der einen oder den mehreren thermoelektrischen Vorrichtungen verbunden zu werden. Erfindungsgemäß sind die Wärmeverteilereinrichtung und die Aufnahmeeinrichtung miteinander verbunden.
Die Erfindung macht sich die Erkenntnis zunutze, dass durch das Verbinden der Wärmeverteilereinrichtung und der Aufnahmeeinrichtung miteinander, eine erhebliche Anzahl von Bauteilen bei der Befestigung von einer oder mehreren thermoelektrischen Vorrichtungen an einem zu temperierenden Objekt eingespart werden können. Durch die reduzierte Teileanzahl werden die Befestigung von einer oder mehreren thermoelektrischen Vorrichtungen an einem zu temperierenden Objekt und die Herstellung entsprechender Befestigungseinrichtungen erheblich vereinfacht.
In einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Befestigungseinrichtung sind die Wärmeverteilereinrichtung und die Aufnahmeeinrichtung stoffschlüssig, kraftschlüssig und/oder formschlüssig miteinander verbunden. Die Wärmeverteilereinrichtung und die Aufnahmeeinrichtung werden vorzugsweise während der Herstellung der Wärmeverteilereinrichtung und/oder der Aufnahmeeinrichtung miteinander verbunden. Insbesondere erfolgt das Verbinden der Wärmeverteilereinrichtung und der Aufnahmeeinrichtung während des Formgebungsprozesses der Aufnahmeeinrichtung, insbesondere während dessen Spritzgussherstellung. Insbesondere erfolgt das Verbinden der Wärmeverteilereinrichtung und der Aufnahmeeinrichtung während des Formgebungsprozesses der Wärmeverteilereinrichtung, insbesondere während dessen Gussherstellung.
Die erfindungsgemäße Befestigungseinrichtung wird dadurch vorteilhaft weitergebildet, dass die Aufnahmeeinrichtung wärmeisolierendes Material umfasst und dazu eingerichtet ist, die eine oder die mehreren thermoelektrischen Vorrichtungen abschnittsweise thermisch zu isolieren. Vorzugsweise ist das wärmeisolierende Material dazu eingerichtet, die eine oder die mehreren thermoelektrischen Vorrichtungen an ihren lateralen Seiten abschnittsweise oder vollständig zu umgeben. Somit wird ein unerwünschter seitwärts nach außen gerichteter Wärmestrom verringert oder sogar vermieden. Die Menge der durch die Wärmeverteilereinrichtung strömenden Wärme wird somit vergrößert und der Wärmeaustausch auf diese Weise begünstigt.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Befesti- gungseinrichtung ist die Aufnahmeeinrichtung zumindest abschnittsweise aus Kunststoff ausgebildet. Insbesondere ist die Aufnahmeeinrichtung zumindest abschnittsweise aus Acrylnitril-Butadien-Styrol, Polyphenylensulfid, Polyamid und/oder Po- lyetheretherketon ausgebildet. Diese Kunststoffe weisen geeignete thermische und elektrische Isolationseigenschaften auf und eigenen sich somit in besonderem Maße für die Aufnahmeeinrichtung der Befestigungseinrichtung. Darüber hinaus sind diese Kunststoffe vergleichsweise kostengünstig und ermöglichen eine einfache Verarbeitung. Die Kunststoffe erlauben außerdem die Erzeugung vergleichsweise komplexer Bauteilgeometrien, beispielsweise durch das Kunststoffspritzgussverfahren. Vorzugsweise ist der Kunststoff ein faserverstärkter Kunststoff. Beispielsweise beinhaltet der Kunststoff Glasfasern. Hierdurch kann die mechanische Belastbarkeit erhöht werden, sodass beispielsweise geringere Materialstärken umgesetzt werden können. Außerdem werden somit die Haltbarkeit und die Stoßfestigkeit erhöht.
Die Aufnahmeeinrichtung der erfindungsgemäßen Befestigungseinrichtung weist in einer weiteren Ausführungsform eine oder mehrere Ausnehmungen auf, welche jeweils dazu eingerichtet sind, eine oder mehrere thermoelektrische Vorrichtungen aufzunehmen. Die Konturen der Ausnehmungen entsprechen vorzugsweise im Wesentlichen den Konturen der thermoelektrischen Vorrichtungen. Die Ausnehmungen können sich über die gesamte Höhe der Aufnahmeeinrichtung erstrecken und somit Durchgangslöcher ausbilden. Alternativ können die Ausnehmungen sich nicht über die gesamte Höhe der Aufnahmeeinrichtung erstrecken und somit Taschen zur Aufnahme der einen oder der mehreren thermoelektrischen Vorrichtungen ausbilden. Vorzugsweise weist die Aufnahmeeinrichtung einen oder mehrere Abschnitte mit einer definierten Höhe auf, sodass die Aufnahmeeinrichtung auch als Abstandshalter eingesetzt werden kann. Beispielsweise weist ein Grundkörper der Aufnahmeeinrichtung die Höhe einer thermoelektrischen Vorrichtung auf. Insbesondere weist die Aufnahmeeinrichtung Fixierungsmittel auf, welche dazu eingerichtet sind, die eine oder die mehreren thermoelektrischen Vorrichtungen in der einen oder den mehreren Ausnehmungen zu fixieren. Beispielsweise sind in den Ausnehmungen elastische Vorsprünge, wie einem elastisch verformbaren Balg, angeordnet, welche dazu eingerichtet sind, die jeweilige thermoelektrische Vorrichtung in der Ausnehmung zu fixieren.
In einer vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemäßen Befestigungseinrichtung ist die Aufnahmeeinrichtung zumindest abschnittsweise verformbar ausgebildet. Vorzugsweise ist die Aufnahmeeinrichtung zumindest abschnittsweise elastisch verformbar ist. Durch die Verformbarkeit ist die Montage der Aufnahmeeinrichtung vereinfacht. Außerdem können baugleiche Aufnahmeeinrichtungen aufgrund ihrer Verformbarkeit für die Herstellung von Befestigungseinrichtungen mit unterschiedlichen Geometrien verwendet werden. Somit wird die Herstellung verschiedener Befestigungseinrichtungen vereinfacht. Außerdem begünstigt die elastische Verformbarkeit der Aufnahmeeinrichtung das formschlüssige und das kraftschlüssige Verbinden der Aufnahmeeinrichtung mit der Wärmeverteilereinrichtung.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Befestigungseinrichtung umfasst die Aufnahmeeinrichtung eine Dichtung, vorzugsweise eine umlaufende Dichtung. Die Dichtung kann als elastische Kunststofflippe geformt sein, welche dazu eingerichtet ist, eine oder mehrere thermoelektrische Vorrichtungen und/oder eine oder mehrere elektrische Leitungen zu umfassen, wobei die Dichtung insbesondere dazu eingerichtet ist, die eine oder die mehreren thermoelektri- schen Vorrichtungen und/oder die eine oder die mehreren elektrischen Leitungen im verbauten Zustand abzudichten. Die Dichtung kann beispielsweise dazu eingerichtet sein, Staub, Schmutz und/oder Feuchtigkeit von der einen oder den mehreren ther- moelektrischen Vorrichtungen und/oder der einen oder den mehreren elektrischen Leitungen fernzuhalten. Alternativ oder zusätzlich ist die Dichtung dazu eingerichtet, Kondensat, welches beispielsweise beim Kühlen auftritt, zurückzuhalten. Es kann eine Nut vorgesehen sein, welche dazu geeignet ist, die Dichtung aufzunehmen und zu halten. Die Dichtung kann beispielsweise als O-Ring ausgebildet sein. Die Aufnahmeeinrichtung kann auch mehrere solcher Dichtungen aufweisen.
Die erfindungsgemäße Befestigungseinrichtung wird außerdem dadurch vorteilhaft weitergebildet, dass die Aufnahmeeinrichtung eine oder mehrere Leitungsausneh- mungen umfasst. Die eine oder die mehreren Leitungsausnehmungen sind dazu eingerichtet, elektrische Leitungen aufzunehmen. Beispielsweise ist die eine oder sind die mehreren Leitungsausnehmungen als Hohlräume oder Kanäle ausgebildet. Alternativ können die Leitungsausnehmungen auch Vertiefungen oder Aussparungen in einem Grundkörper der Aufnahmeeinrichtung sein. Vorzugsweise ist zwischen der einen oder den mehreren Leitungsausnehmungen und der Wärmeverteilereinrichtung elektrisch isolierendes Material angeordnet. Auf diese Weise können Kurzschlüsse wirksam vermieden werden. Insbesondere weist die Aufnahmeeinrichtung Haltemittel zum Halten von Leitungen innerhalb der Leitungsausnehmungen auf. Die Haltemittel können beispielsweise als Klemmmittel ausgebildet sein, welche jeweils dazu eingerichtet sind, ein oder mehrere elektrische Leitungen in einer Leitungsausnehmungen zu verklemmen.
In einer weiteren Ausführungsform der erfindungsgemäßen Befestigungseinrichtung umfasst die Aufnahmeeinrichtung eine oder mehrere eingebettete elektrische Leitungen. Die eine oder die mehreren eingebetteten elektrischen Leitungen sind vorzugsweise während der Herstellung der Aufnahmeeinrichtung in den Grundkörper der Aufnahmeeinrichtung eingebettet worden, beispielsweise während eines Spritzgussverfahrens. Die eingebetteten elektrischen Leitungen können außerdem dazu vorbereitet sein, mit einer oder mehreren thermoelektrischen Vorrichtungen verschweißt oder verlötet zu werden. Durch eine stabile und robuste Schweißverbindung oder Lötverbindung kann auf eine zusätzliche Befestigung der thermoelektrischen Vorrichtungen an der Aufnahmeeinrichtung verzichtet werden. Die Befestigung der einen oder der mehreren thermoelektrischen Vorrichtungen erfolgt somit durch Verlöten oder Verschweißen mit der einen oder den mehreren elektrischen Leitungen. Insbesondere weist die Aufnahmeeinrichtung außerdem ein oder mehrere Ausrichtmittel auf, welche dazu eingerichtet sind, die Positionierung und/oder die Ausrichtung der einen oder der mehreren thermoelektrischen Vorrichtungen zu unterstützen oder vorzugeben. Die Ausrichtmittel können Poka-Yoke Elemente umfassen, welche die Fehlpositionierung und/oder die Fehlausrichtung der einen oder der mehreren thermoelektrischen Vorrichtungen vermeiden.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Befestigungseinrichtung weist die Wärmeverteilereinrichtung ein oder mehrere Durchgangslöcher auf, welche jeweils dazu eingerichtet sind, ein Befestigungselement aufzunehmen. Das eine oder die mehreren Befestigungselemente können als Schrauben ausgebildet sein. Vorzugsweise weist auch die Aufnahmeeinrichtung ein oder mehre- re Durchgangslöcher auf, welche jeweils dazu eingerichtet sind, ein Befestigungselement aufzunehmen. Das eine oder die mehreren Befestigungselemente sind vorzugsweise dazu eingerichtet, die Aufnahmeeinrichtung an der Wärmeverteilereinrichtung und/oder die Befestigungseinrichtung an dem zu temperierenden Objekt zu befestigen. Insbesondere können auch weitere Befestigungsvarianten Verwendung finden. Beispielsweise kann die Aufnahmeeinrichtung mit der Wärmeverteilereinrichtung verklebt sein.
In einer vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemäßen Befestigungseinrichtung ist an dem einen oder den mehreren Durchgangslöchern wärmeisolierendes Material angeordnet, welches dazu eingerichtet ist, den Wärmeaustausch zwischen dem einen oder den mehreren Befestigungselementen und der Wärmeverteilereinrichtung zu reduzieren. Die Befestigungselemente stehen üblicherweise mit dem zu temperierenden Objekts in Kontakt, beispielsweise greift ein Außengewinde eines Befestigungselements in eine Innengewinde des zu temperierenden Objekts. Durch diesen Kontakt bildet sich ein Wärmestrom von dem zu temperierenden Objekt durch das Befestigungselement zur Umgebungsluft aus. Aufgrund dieses direkten Kontakts weisen die Befestigungselemente im Kühlbetrieb der einen oder der mehreren ther- moelektrischen Vorrichtungen häufig eine vergleichsweise hohe Temperatur und im Heizbetrieb der einen oder der mehreren thermoelektrischen Vorrichtungen häufig eine vergleichsweise niedrige Temperatur auf. Um eine zusätzliche Erwärmung beziehungsweise Abkühlung der Wärmeverteilereinrichtung zu vermeiden, sind die Befestigungselemente von der Wärmeverteilereinrichtung thermisch zu isolieren. Durch das wärmeisolierende Material an dem einen oder den mehreren Durchgangslöchern wird der direkte Kontakt zwischen dem einen oder den mehreren Befesti- gungselementen und der Wärmeverteilereinrichtung vermieden und der Wärmeaustausch zwischen dem einen oder den mehreren Befestigungselementen und der Wärmeverteilereinrichtung wird reduziert. Es sind außerdem keine zusätzlichen Isolierscheiben notwendig, wodurch die Herstellung vereinfacht und beschleunigt wird. Außerdem wird auf diese Weise die Teileanzahl erheblich reduziert. In einer anderen Ausführungsform der erfindungsgemäßen Befestigungseinrichtung weist das an dem einen oder den mehreren Durchgangslöchern angeordnete wärmeisolierende Material eine Hohlkegelgrundform auf. Vorzugsweise weist das eine oder weisen die mehreren Durchgangslöcher in dem Bereich, in welchem das wärmeiso- lierende Material angeordnet ist, jeweils einen entsprechenden konischen Abschnitt auf. Insbesondere weist das eine oder weisen die mehreren Befestigungselemente ebenfalls jeweils einen entsprechenden konischen Abschnitt auf, sodass das eine oder die mehreren Befestigungselemente in den jeweiligen Durchgangslöchern, in welchen wärmeisolierendes Material angeordnet ist, versenkt werden können. Vorzugsweise ist das eine oder sind die mehreren Befestigungselemente als Senkschrauben ausgebildet. Alternativ oder zusätzlich ist das an dem einen oder den mehreren Durchgangslöchern angeordnete wärmeisolierende Material als integraler Bestandteil der Aufnahmeeinrichtung ausgebildet. Vorzugsweise weist die Aufnahmeeinrichtung einen flachen Grundkörper auf und das an dem einen oder den mehreren Durchgangslöchern angeordnete wärmeisolierende Material erstreckt sich von dem Grundkörper der Aufnahmeeinrichtung weg in Richtung der Wärmeverteilereinrichtung. Eine solche Aufnahmeeinrichtung lässt sich ohne einen hohen Produktionsaufwand beispielsweise im Spritzgussverfahren herstellen. Dadurch, dass das an dem einen oder den mehreren Durchgangslöchern angeordnete wärmeisolierende Material als integraler Bestandteil der Aufnahmeeinrichtung ausgebildet ist, wird die Teileanzahl weiter verringert und die Herstellung somit vereinfacht und beschleunigt.
In einer bevorzugten Weiterbildung der erfindungsgemäßen Befestigungseinrichtung ist das an dem einen oder den mehreren Durchgangslöchern angeordnete wärmeisolierende Material dazu eingerichtet, die Aufnahmeeinrichtung an der Wärmeverteilereinrichtung zu befestigen. Beispielsweise wirkt das an dem einen oder den mehreren Durchgangslöchern angeordnete wärmeisolierende Material als Klippverbinder oder als Zurückhalteelement und hält die Aufnahmeeinrichtung und die Wärmeverteilereinrichtung kraftschlüssig und/oder formschlüssig zusammen. Insbesondere ist das an dem einen oder den mehreren Durchgangslöchern angeordnete wärmeisolierende Material elastisch verformbar ausgebildet, sodass die Verbindung zwischen der Aufnahmeeinrichtung und der Wärmeverteilereinrichtung reversibel zerstörungsfrei lösbar ist.
Die erfindungsgemäße Befestigungseinrichtung wird außerdem weitergebildet, indem das eine oder die mehreren Durchgangslöcher und das an dem einen oder den mehreren Durchgangslöchern angeordnete wärmeisolierende Material gemeinsam erzeugt wurden. Das eine oder die mehreren Durchgangslöcher und das an dem einen oder den mehreren Durchgangslöchern angeordnete wärmeisolierende Material wurden beispielsweise durch gleichzeitiges Stanzen, Biegen und/oder Tiefziehen der Aufnahmeeinrichtung und der Wärmeverteilereinrichtung gemeinsam erzeugt. Insbesondere wurde der Aufnahmeeinrichtung und der Wärmeverteilereinrichtung Wärme zugeführt, beispielsweise um die Formanpassung des wärmeisolierenden Materials an die Geometrie des einen oder der mehreren Durchgangslöcher zu fördern. Zusätzlich können während des Formgebungsprozesses des wärmeisolierenden Materials Additive zur Unterstützung eingesetzt werden.
Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe wird außerdem durch eine Temperiervorrichtung zum Temperieren eines Objekts, vorzugsweise einer Batterie, gelöst, wobei die erfindungsgemäße Temperiervorrichtung eine oder mehrere thermoelektri- sche Vorrichtungen und eine oder mehrere Befestigungseinrichtungen umfasst. Die eine oder die mehreren Befestigungseinrichtungen sind dazu eingerichtet, die eine oder die mehreren thermoelektrischen Vorrichtungen an dem Objekt zu befestigen. Außerdem ist die eine oder sind die mehreren Befestigungseinrichtungen nach einer der vorstehend beschriebenen Ausführungsformen ausgebildet. Die eine oder die mehreren thermoelektrischen Vorrichtungen sind vorzugsweise als Peltier-Element oder als Seebeck-Element ausgebildet oder umfassen ein Peltier-Element oder ein Seebeck-Element. Hinsichtlich der Vorteile der erfindungsgemäßen Temperiervorrichtung wird auf die Vorteile der erfindungsgemäßen Befestigungseinrichtung verwiesen.
Das zu temperierende Objekt kann auch eine Platte, beispielsweise eine Kühlplatte oder eine Heizplatte sein, welche zum Temperieren eines weiteren Objekts dazu eingerichtet ist, an dem weiteren Objekt befestigt zu werden.
Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe wird außerdem durch ein Verfahren zum Herstellen einer Befestigungseinrichtung, vorzugsweise einer Befestigungseinrichtung nach einer der vorstehend beschriebenen Ausführungsformen, gelöst. Das erfindungsgemäße Verfahren umfasst das Bereitstellen einer Wärmeverteilereinrichtung, welche dazu eingerichtet ist, wärmeübertragend mit einer oder mehreren thermoelektrischen Vorrichtungen verbunden zu werden, und das Bereitstellen einer Aufnahmeeinrichtung, welche dazu eingerichtet ist, die eine oder die mehreren thermoelektrischen Vorrichtungen aufzunehmen. Außerdem umfasst das erfindungsgemäße Verfahren das Verbinden der Wärmeverteilereinrichtung und der Aufnahmeein- richtung miteinander. Hinsichtlich der Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens wird auf die Vorteile der erfindungsgemäßen Befestigungsvorrichtung verwiesen.
In einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens erfolgt das Verbinden der Wärmeverteilereinrichtung und der Aufnahmeeinrichtung miteinander während der Herstellung der Wärmeverteilereinrichtung und/oder der Aufnahmeeinrichtung. Insbesondere erfolgt das Verbinden der Wärmeverteilereinrichtung und der Aufnahmeeinrichtung miteinander während der Spritzgussherstellung der Aufnahmeeinrichtung und/oder während der Gussherstellung, vorzugsweise der Druckgussherstellung, der Wärmeverteilereinrichtung.
Das erfindungsgemäße Verfahren wird außerdem durch das Erzeugen von einer oder mehreren Ausnehmungen innerhalb der Aufnahmeeinrichtung, welche jeweils dazu eingerichtet sind, eine oder mehrere thermoelektrische Vorrichtungen aufzunehmen, und/oder durch das Erzeugen von einer oder mehreren Leitungsausneh- mungen innerhalb der Aufnahmeeinrichtung, welche jeweils dazu eingerichtet sind, eine oder mehrere elektrische Leitungen aufzunehmen, weitergebildet. Alternativ oder zusätzlich umfasst das erfindungsgemäße Verfahren das Einbetten von einer oder mehreren elektrischen Leitungen in die Aufnahmeeinrichtung, das Erzeugen von einem oder mehreren Durchgangslöchern durch die Wärmeverteilereinrichtung, welche jeweils dazu eingerichtet sind, ein Befestigungselement aufzunehmen, und/oder das Anordnen von wärmeisolierendem Material an dem einen oder den mehreren Durchgangslöchern, welches dazu eingerichtet ist, den Wärmeaustausch zwischen dem einen oder den mehreren Befestigungselementen und der Wärmeverteilereinrichtung zu reduzieren.
Durch eine geeignete Materialauswahl und/oder Strukturgebung (beispielsweise Wabenstruktur) kann eine gezielte Versteifung der Aufnahmevorrichtung und/oder der Wärmeverteilereinrichtung erzeugt werden. Es können ferner verschiedene Materialien in mehreren Schritten zusammengebracht und/oder aufgebracht werden. So können Kunststoffe mit unterschiedlichen Anteilen und/oder unterschiedlichen Arten von Füllstoffen verwendet werden. Insbesondere kann thermisch isolierender und thermisch leitfähiger Kunststoff kombiniert werden, um beispielsweise eine Seite der Aufnahmevorrichtung zu isolieren und auf der anderen Seite der Wärmeverteilereinrichtung zusätzliche Wärmetauscherflächen aufzubringen. In einer besonders bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens erfolgt das Erzeugen des einen oder der mehreren Durchgangslöcher durch die Wärmeverteilereinrichtung und das Anordnen von wärmeisolierendem Material an dem einen oder den mehreren Durchgangslöchern gemeinsam.
Das Erzeugen des einen oder der mehreren Durchgangslöcher durch die Wärmeverteilereinrichtung und das Anordnen von wärmeisolierendem Material an dem einen oder den mehreren Durchgangslöchern gemeinsam erfolgt beispielsweise durch gleichzeitiges und gemeinsames Stanzen, Biegen und/oder Tiefziehen der Aufnahmeeinrichtung und der Wärmeverteilereinrichtung. Insbesondere wird der Aufnahmeeinrichtung und der Wärmeverteilereinrichtung Wärme zugeführt, beispielsweise um die Formanpassung des wärmeisolierenden Materials an die Geometrie des einen oder der mehreren Durchgangslöcher zu fördern. Zusätzlich können während des Formgebungsprozesses des wärmeisolierenden Materials Additive zur Unterstützung eingesetzt werden.
Nachfolgend werden bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen näher erläutert und beschrieben. Dabei zeigen:
Fig. 1 ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Befestigungseinrichtung für eine thermoelektrische Vorrichtung in einer schematischen Schnittdarstellung;
Fig. 2 ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Temperiervorrichtung zum Temperieren einer Batterie in einer schematischen Darstellung; und
Fig. 3 ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Herstellen einer Befestigungseinrichtung als Blockdiagramm.
Fig. 1 zeigt eine erfindungsgemäße Befestigungseinrichtung 10 für eine thermoelektrische Vorrichtung 104. Die Befestigungseinrichtung 10 umfasst eine Aufnahmeeinrichtung 12 und eine Wärmeverteilereinrichtung 14.
Die Aufnahmeeinrichtung 12 ist dazu eingerichtet, die thermoelektrische Vorrichtung 104 aufzunehmen. Die Wärmeverteilereinrichtung 14 ist dazu eingerichtet, wärmeübertragend mit der thermoelektrischen Vorrichtungen 104 verbunden zu werden. Außerdem umfasst die Aufnahmeeinrichtung 12 wärmeisolierenden Kunststoff und ist dazu eingerichtet, die thermoelektrische Vorrichtung 104 an ihren lateralen Seiten thermisch gegenüber der Umgebung zu isolieren. Es kommt somit zu einem gesteigerten Wärmeaustausch zwischen der thermoelektrischen Vorrichtung 104 und der Wärmeverteilereinrichtung 14. Der wärmeisolierende Kunststoff der Aufnahmeeinrichtung 12 umfasst Polyamid, wobei das Polyamid glasfaserverstärkt ist. Außerdem ist der wärmeisolierende Kunststoff der Aufnahmeeinrichtung elastisch verformbar ausgebildet.
Darüber hinaus weist die Aufnahmeeinrichtung 12 eine Ausnehmung 16 auf, welche dazu eingerichtet ist, die thermoelektrische Vorrichtungen 104 aufzunehmen. Der Grundkörper der Aufnahmeeinrichtung 12 ist als flache Platte ausgebildet und weist im Wesentlichen dieselbe Höhe wie die thermoelektrische Vorrichtung 104 auf. Auf diese Weise wirkt die Aufnahmeeinrichtung 12 auch als Abstandshalter zwischen einem zu temperierenden Objekt und der Wärmeverteilereinrichtung 14.
Die Wärmeverteilereinrichtung 14 weist zwei zueinander beabstandete Durchgangslöcher 24a, 24b auf, welche jeweils dazu eingerichtet sind, ein Befestigungselement 108a, 108b aufzunehmen. Die Aufnahmeeinrichtung 12 weist ebenfalls zwei Durchgangslöcher 28a, 28b auf, welche jeweils dazu eingerichtet sind, ein Befestigungselement 108a, 108b aufzunehmen. Die Befestigungselemente 108a, 108b sind als Senkschrauben ausgebildet und dienen zur Befestigung der Befestigungseinrichtung 10 an dem zu temperierenden Objekt. Darüber hinaus dienen die Befestigungselemente 108a, 108b ebenfalls, um die Aufnahmeeinrichtung 12 mit der Wärmeverteilereinrichtung 14 zu verbinden. Zusätzlich sind die Aufnahmeeinrichtung 12 und die Wärmeverteilereinrichtung 14 miteinander verklebt.
An den zwei Durchgangslöchern 24a, 24b ist jeweils wärmeisolierendes Material 26a, 26b angeordnet. Das wärmeisolierende Material 26a, 26b ist dazu eingerichtet, den Wärmeaustausch zwischen den zwei Befestigungselementen 108a, 108b und der Wärmeverteilereinrichtung 14 zu reduzieren. Das an den zwei Durchgangslöchern 24a, 24b angeordnete wärmeisolierende Material 26a, 26b weist eine Hohlkegelgrundform auf und ist als integraler Bestandteil der Aufnahmeeinrichtung 12 ausgebildet. Das an den zwei Durchgangslöchern 24a, 24b angeordnete wärmeisolie- rende Material 26a, 26b erstreckt sich von dem Grundkörper der Aufnahmeeinrichtung 12 in Richtung der Wärmeverteilereinrichtung 14.
Die Wärmeverteilereinrichtung 14 und die Aufnahmeeinrichtung 12 sind formschlüssig und kraftschlüssig miteinander verbunden. Dies erfolgt dadurch, dass das an den zwei Durchgangslöchern 24a, 24b angeordnete wärmeisolierende Material 26a, 26b dazu eingerichtet ist, die Aufnahmeeinrichtung 12 an der Wärmeverteilereinrichtung 14 zu befestigen. Das an den zwei Durchgangslöchern 24a, 24b angeordnete wärmeisolierende Material 26a, 26b bildet mit den Durchgangslöchern 24a, 24b eine Klippverbindung, sodass das an den zwei Durchgangslöchern 24a, 24b angeordnete wärmeisolierende Material 26a, 26b als Zurückhalteelement wirkt.
Die Aufnahmeeinrichtung 12 umfasst zwei verschiedene Typen von Leitungsaus- nehmungen 18, 20. Die ersten Leitungsausnehmungen 18 werden durch Vertiefungen beziehungsweise Aussparungen in dem Grundkörper der Aufnahmeeinrichtung 12 ausgebildet. Die zweiten Leistungsausnehmungen 20 werden durch Hohlräume beziehungsweise Kanäle innerhalb des Grundkörpers der Aufnahmeeinrichtung 12 ausgebildet. Zwischen den Leitungsausnehmungen 18, 20 und der Wärmeverteilereinrichtung 14 ist elektrisch isolierendes Material angeordnet, sodass Kurzschlüsse wirksam vermieden werden. Die Aufnahmeeinrichtung 12 umfasst außerdem eingebettete elektrische Leitungen 22. Diese werden während des Herstellens der Aufnahmeeinrichtung 12 mittels des Spritzgussverfahrens in den Grundkörper der Aufnahmeeinrichtung 12 eingebettet.
Fig. 2 zeigt eine erfindungsgemäße Temperiervorrichtung 100 zum Temperieren eines Objekts 102. Das Objekt 102 ist als Fahrzeugbatterie ausgebildet. Beispielsweise kann das Objekt 102 jedoch auch eine Temperierplatte, beispielsweise eine Kühlplatte oder eine Heizplatte sein, welche wiederum an einem weiteren zu temperierenden Objekt befestigt werden kann. Die Temperiervorrichtung 100 umfasst eine thermoelektrische Vorrichtung 104 und eine Befestigungseinrichtungen 10, welche dazu eingerichtet ist, die thermoelektrische Vorrichtung 104 an dem Objekt 102 zu befestigen. Die thermoelektrische Vorrichtung 104 ist elektrisch leitend mit einer Spannungsquelle 106 verbunden und kann abhängig von der Stromrichtung als Pel- tier-Element oder als Seebeck-Element betrieben werden. Die Befestigungseinrichtung 10 umfasst eine Aufnahmeeinrichtung 12 und eine Wärmeverteilereinrichtung 14. Die Aufnahmeeinrichtung 12 nimmt die thermoelektri- sche Vorrichtung 104 auf und die Wärmeverteilereinrichtung 14 ist mit der thermo- elektrischen Vorrichtungen 104 wärmeübertragend verbunden. Die Wärmeverteilereinrichtung 14 und die Aufnahmeeinrichtung 12 sind stoffschlüssig miteinander verbunden.
Die Aufnahmeeinrichtung 12 und die Wärmeverteilereinrichtung 14 weisen jeweils zwei Durchgangslöcher 24a, 24b, 28a, 28b auf, welche jeweils dazu eingerichtet sind, ein als Senkschraube ausgebildetes Befestigungselement 108a, 108b aufzunehmen. Die Befestigungselemente 108a, 108b befestigen die Befestigungseinrichtung 10 an dem zu temperierenden Objekt 102.
An den zwei Durchgangslöchern 24a, 24b ist erneut wärmeisolierendes Material 26a, 26b angeordnet, welches dazu eingerichtet ist, den Wärmeaustausch zwischen den zwei Befestigungselementen 108a, 108b und der Wärmeverteilereinrichtung 14 zu reduzieren.
Fig. 3 zeigt das erfindungsgemäße Verfahren zum Herstellen einer Befestigungseinrichtung 10. Das dargestellte Verfahren beginnt mit den Schritten:
200) Bereitstellen einer Wärmeverteilereinrichtung 14, welche dazu eingerichtet ist, wärmeübertragend mit mehreren thermoelektrischen Vorrichtungen 104 verbunden zu werden; und
202) Bereitstellen einer Aufnahmeeinrichtung 12, welche dazu eingerichtet ist, die mehreren thermoelektrischen Vorrichtungen 104 aufzunehmen.
Das Bereitstellen der Wärmeverteilereinrichtung 14, welche dazu eingerichtet ist, wärmeübertragend mit mehreren thermoelektrischen Vorrichtungen 104 verbunden zu werden umfasst dabei die folgenden Schritte:
204) Erzeugen von mehreren Durchgangslöchern 24a, 24b durch die Wärmeverteilereinrichtung 14, welche jeweils dazu eingerichtet sind, ein Befestigungselement 108a, 108b aufzunehmen. 206) Anordnen von wärmeisolierendem Material 26a, 26b an den mehreren Durchgangslöchern 24a, 24b, welches dazu eingerichtet ist, den Wärmeaustausch zwischen den mehreren Befestigungselementen 108a, 108b und der Wärmeverteilereinrichtung 14 zu reduzieren.
Die Befestigungselemente 108a, 108b sind als Senkschrauben ausgebildet. Damit die Senkschrauben innerhalb der Durchgangslöcher 24a, 24b durch die Wärmeverteilereinrichtung 14 versenkt werden können, weisen die Durchgangslöcher 24a, 24b einen konisch ausgebildeten Abschnitt auf. Entsprechend weist das wärmeisolierende Material 26a, 26b an den mehreren Durchgangslöchern 24a, 24b eine Hohlkegelgrundform auf.
Das Bereitstellen der Aufnahmeeinrichtung 12, welche dazu eingerichtet ist, die mehreren thermoelektrischen Vorrichtungen 104 aufzunehmen, umfasst die folgenden Schritte:
208) Erzeugen von mehreren Ausnehmungen 16 innerhalb der Aufnahmeeinrichtung 12, welche jeweils dazu eingerichtet sind, eine thermoelektrische Vorrichtung 104 aufzunehmen; und
210) Erzeugen von mehreren Durchgangslöchern 28a, 28b durch die Aufnahmeeinrichtung 12, welche jeweils dazu eingerichtet sind, ein Befestigungselement 108a, 108b aufzunehmen.
Die Durchganglöcher 24a, 24b durch die Wärmeverteilereinrichtung 14 und die Durchgangslöcher 28a, 28b durch die Aufnahmeeinrichtung 12 weisen ein identisches Muster, sodass sich die jeweiligen Befestigungselemente 108a, 108b jeweils durch ein Durchgangloch 24a, 24b durch die Wärmeverteilereinrichtung 14 und ein Durchgangsloch 28a, 28b durch die Aufnahmeeinrichtung 12 erstrecken können. Das Bereitstellen der Aufnahmeeinrichtung 12, welche dazu eingerichtet ist, die mehreren thermoelektrischen Vorrichtungen 104 aufzunehmen, umfasst außerdem die folgenden Schritte:
212) Erzeugen von mehreren Leitungsausnehmungen 18, 20 innerhalb der Aufnahmeeinrichtung 12, welche jeweils dazu eingerichtet sind, eine elektrische Leitung aufzunehmen; und 214) Einbetten von mehreren elektrischen Leitungen in die Aufnahmeeinrichtung 12.
Das dargestellte Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Herstellen einer Befestigungseinrichtung 10 umfasst außerdem den folgenden Schritt:
216) Verbinden der Wärmeverteilereinrichtung 14 und der Aufnahmeeinrichtung 12 miteinander.
Das Verbinden der Wärmeverteilereinrichtung 14 und der Aufnahmeeinrichtung 12 miteinander erfolgt bereits während der Herstellung der Wärmeverteilereinrichtung 14 und der Aufnahmeeinrichtung 12.
Bezugszeichen
Befestigungseinrichtung
Aufnahmeeinrichtung
Wärmeverteilereinrichtung
Ausnehmung
Leitungsausnehmung
Leitungsausnehmung
eingebettete elektrische Leitunga, 24b Durchgangslöcher
a, 26b wärmeisolierendes Material
a, 28b Durchgangslöcher 0 Temperiervorrichtung
2 Objekt
4 thermoelektrische Vorrichtung
6 Spannungsquelle
8a, 108b Befestigungselemente 0-216 Verfahrensschritte

Claims

Ansprüche
1. Befestigungseinrichtung (10) für eine oder mehrere thermoelektrische Vorrichtungen (104), mit:
einer Aufnahmeeinrichtung (12), welche dazu eingerichtet ist, die eine o- der die mehreren thermoelektrischen Vorrichtungen (104) aufzunehmen; und
einer Wärmeverteilereinrichtung (14), welche dazu eingerichtet ist, wärmeübertragend mit der einen oder den mehreren thermoelektrischen Vorrichtungen (104) verbunden zu werden;
dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmeverteilereinrichtung (14) und die Aufnahmeeinrichtung (12) miteinander verbunden sind.
2. Befestigungseinrichtung (10) nach Anspruch 1 ,
dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmeverteilereinrichtung (14) und die Aufnahmeeinrichtung (12) stoffschlüssig, kraftschlüssig und/oder formschlüssig miteinander verbunden sind.
3. Befestigungseinrichtung (10) nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, dass die Aufnahmeeinrichtung (12) wärmeisolierendes Material umfasst und dazu eingerichtet ist, die eine oder die mehreren thermoelektrischen Vorrichtungen (104) abschnittsweise thermisch zu isolieren.
4. Befestigungseinrichtung (10) nach einem der vorstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass die Aufnahmeeinrichtung (12) zumindest abschnittsweise aus Kunststoff ausgebildet ist.
5. Befestigungseinrichtung (10) nach einem der vorstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass die Aufnahmeeinrichtung (12) eine oder mehrere Ausnehmungen (16) aufweist, welche jeweils dazu eingerichtet sind, eine oder mehrere thermoelektrische Vorrichtungen (104) aufzunehmen.
6. Befestigungseinrichtung (10) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufnahmeeinrichtung (12) zumindest abschnittsweise verformbar, vorzugsweise elastisch verformbar, ausgebildet ist.
7. Befestigungseinrichtung (10) nach einem der vorstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass die Aufnahmeeinrichtung (12) eine Dichtung, vorzugsweise eine umlaufende Dichtung, umfasst.
8. Befestigungseinrichtung (10) nach einem der vorstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass die Aufnahmeeinrichtung (12) eine oder mehrere Leitungsausnehmungen (18, 20) umfasst.
9. Befestigungseinrichtung (10) nach einem der vorstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass die Aufnahmeeinrichtung (12) eine oder mehrere eingebettete elektrische Leitungen (22) umfasst.
10. Befestigungseinrichtung (10) nach einem der vorstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmeverteilereinrichtung (14) ein oder mehrere Durchgangslöcher (24a, 24b) aufweist, welche jeweils dazu eingerichtet sind, ein Befestigungselement (108a, 108b) aufzunehmen.
11. Befestigungseinrichtung (10) nach Anspruch 10,
dadurch gekennzeichnet, dass an dem einen oder den mehreren Durchgangslöchern (24a, 24b) wärmeisolierendes Material (26a, 26b) angeordnet ist, welches dazu eingerichtet ist, den Wärmeaustausch zwischen dem einen oder den mehreren Befestigungselementen (108a, 108b) und der Wärmeverteilereinrichtung (14) zu reduzieren.
12. Befestigungseinrichtung (10) nach Anspruch 11 ,
dadurch gekennzeichnet, dass das an dem einen oder den mehreren Durchgangslöchern (24a, 24b) angeordnete wärmeisolierende Material (26a, 26b) eine Hohlkegelgrundform aufweist und/oder als integraler Bestandteil der Aufnahmeeinrichtung (12) ausgebildet ist.
13. Befestigungseinrichtung (10) nach Anspruch 12,
dadurch gekennzeichnet, dass das an dem einen oder den mehreren Durchgangslöchern (24a, 24b) angeordnete wärmeisolierende Material (26a, 26b) dazu eingerichtet ist, die Aufnahmeeinrichtung (12) an der Wärmeverteilereinrich- tung (14) zu befestigen.
14. Befestigungseinrichtung (10) nach einem der vorstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass das eine oder die mehreren Durchgangslöcher (24a, 24b) und das an dem einen oder den mehreren Durchgangslö- ehern (24a, 24b) angeordnete wärmeisolierende Material (26a, 26b) gemeinsam erzeugt wurden.
15. Temperiervorrichtung (100) zum Temperieren eines Objekts (102), vorzugsweise einer Batterie, mit
- einer oder mehreren thermoelektrische Vorrichtungen (104); und
einer oder mehreren Befestigungseinrichtungen (10), welche dazu eingerichtet sind, die eine oder die mehreren thermoelektrischen Vorrichtungen (104) an dem Objekt (102) zu befestigen;
dadurch gekennzeichnet, dass die eine oder die mehreren Befestigungseinrich- tungen (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 14 ausgebildet sind.
16. Verfahren zum Herstellen einer Befestigungseinrichtung (10), vorzugsweise einer Befestigungseinrichtung (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 14, mit den Schritten:
- Bereitstellen einer Wärmeverteilereinrichtung (14), welche dazu eingerichtet ist, wärmeübertragend mit einer oder mehreren thermoelektrischen Vorrichtungen (104) verbunden zu werden;
Bereitstellen einer Aufnahmeeinrichtung (12), welche dazu eingerichtet ist, die eine oder die mehreren thermoelektrischen Vorrichtungen (104) aufzu- nehmen; und
Verbinden der Wärmeverteilereinrichtung (14) und der Aufnahmeeinrichtung (12) miteinander.
17. Verfahren nach Anspruch 16,
dadurch gekennzeichnet, dass das Verbinden der Wärmeverteilereinrichtung (14) und der Aufnahmeeinrichtung (12) miteinander während der Herstellung der Wärmeverteilereinrichtung (14) und/oder der Aufnahmeeinrichtung (12) erfolgt.
18. Verfahren nach Anspruch 16 oder 17,
gekennzeichnet durch einen, mehrere oder sämtliche der folgenden Schritte:
Erzeugen von einer oder mehreren Ausnehmungen (16) innerhalb der Aufnahmeeinrichtung (12), welche jeweils dazu eingerichtet sind, eine o- der mehrere thermoelektrische Vorrichtungen (104) aufzunehmen;
Erzeugen von einer oder mehreren Leitungsausnehmungen (18, 20) innerhalb der Aufnahmeeinrichtung (12), welche jeweils dazu eingerichtet sind, eine oder mehrere elektrische Leitungen aufzunehmen;
- Einbetten von einer oder mehreren elektrischen Leitungen in die Aufnahmeeinrichtung (12);
Erzeugen von einem oder mehreren Durchgangslöchern (24a, 24b) durch die Wärmeverteilereinrichtung (14), welche jeweils dazu eingerichtet sind, ein Befestigungselement (108a, 108b) aufzunehmen.
- Anordnen von wärmeisolierendem Material (26a, 26b) an dem einen oder den mehreren Durchgangslöchern (24a, 24b), welches dazu eingerichtet ist, den Wärmeaustausch zwischen dem einen oder den mehreren Befestigungselementen (108a, 108b) und der Wärmeverteilereinrichtung (14) zu reduzieren.
19. Verfahren nach einem der Ansprüche 16 bis 18,
dadurch gekennzeichnet, dass das Erzeugen des einen oder der mehreren Durchgangslöcher (24a, 24b) durch die Wärmeverteilereinrichtung (14) und das Anordnen von wärmeisolierendem Material (26a, 26b) an dem einen oder den mehreren Durchgangslöchern (24a, 24b) gemeinsam erfolgt.
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