CN112420908A

CN112420908A - 热活性元件

Info

Publication number: CN112420908A
Application number: CN202010819703.2A
Authority: CN
Inventors: K·畑中; M·厄克斯勒; R·马尔克斯; T·迪特尔特
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2019-08-20
Filing date: 2020-08-14
Publication date: 2021-02-26
Also published as: DE102019212434A1

Abstract

所介绍的发明涉及一种热活性元件（100），其中所述热活性元件（100）包括至少一块具有多个用于传导电流的印制导线的柔性的电路板（101）以及至少一个布置在所述至少一块柔性的电路板（101）上的珀耳贴元件（113），并且其中能够通过所述至少一块柔性的电路板（101）的相应的印制导线（200）向所述至少一个珀耳贴元件（113）供给电流。此外，所介绍的发明涉及一种用于制造所述热活性元件（100）的制造方法。

Description

热活性元件

技术领域

本发明涉及一种热活性元件以及一种用于制造所述热活性元件的方法。

背景技术

为了监测技术设备中的热过程，越来越频繁地使用珀耳贴元件。对于技术上的应用来说，这些珀耳贴元件通常被合并为较大的元件。在此，多个珀耳贴元件比如被串联连接。为此，将它们与设有电导体、像比如陶瓷上的铜面的底板和封板电连接起来。这些电导体通常构成所述珀耳贴元件的电接口。

已经知道，将电缆、像比如FLRY车辆导线钎焊到珀耳贴元件的相应的接触面上，以用于将其与电源连接起来。如果将多个元件串联起来，则产生昂贵的并且体积大的电缆束，所述电缆束尤其由于大的弯曲半径而引起巨大的结构空间需求。

此外，能够通过温度传感器来监控珀耳贴元件，所述温度传感器同样必须与相应的电源相连接，这额外地将相应的电缆束扩大或者增粗。

发明内容

在所介绍的发明的范围内，介绍具有相应的独立权利要求的特征的一种热活性元件和一种用于热活性元件的制造方法。本发明的另外的特征和细节从相应的从属权利要求、说明书和附图中得出。在此结合按本发明的热活性元件所描述的特征和细节当然也结合所述按本发明的用于热活性元件的制造方法而适用并且相应地反之亦然，因而关于有关各个发明方面的公开内容始终相互参照或者能够相互参照。

所介绍的发明尤其用于提供用于对构件的温度进行监测的热活性元件，所述热活性元件可以标准化地制造并且具有最小的结构空间需求。

由此介绍一种热活性元件，该热活性元件包括至少一块具有多个用于传导电流的印制导线的柔性的电路板以及至少一个布置在所述至少一块柔性的电路板上的珀耳贴元件，其中可以通过所述至少一块柔性的电路板的相应的印制导线向所述至少一个珀耳贴元件供给电流。

“珀耳贴元件”在所介绍的发明的上下文中是指一种热活性的转换器。珀耳贴元件不仅能够用于冷却而且能够用于加热。

“柔性的电路板”在所介绍的发明的上下文中是指由至少一个布置在底部层上的电导体构成的层结构，该层结构能够弯曲。尤其柔性的电路板能够由薄膜复合结构来构成。在此，柔性的电路板能够部分地被构造为刚性结构，方法是：比如刚性的组件被集成在薄膜复合结构中。通过将所述层结构的相应的层切除这种方式来选择性地裸露电导体，由此提供印制导线，通过所述印制导线可以向有待布置在相应的柔性的电路板上的电组件供给电流。

规定，可以通过所述热活性元件的柔性的电路板的电印制导线来给所述热活性元件的珀耳贴元件供给电流并且可以由此有条件地对其进行监测和运行。通过将所述柔性的电路板及珀耳贴元件集成在所介绍的热活性元件中，能够放弃通过电线、比如电缆给所述珀耳贴元件进行麻烦的电缆敷设并且换而言之通过所述柔性的电路板的电印制导线来实现对于珀耳贴元件的供给。相应地，所介绍的热活性元件尤其适合于狭窄的结构空间，因为不要考虑电缆束的弯曲半径。

此外，柔性的电路板的突出之处在于特别小的、比如0.1mm的高度伸展。因此，通过所述柔性的电路板给所介绍的热活性元件的珀耳贴元件进行的供电尤其具有结构空间效率。

所介绍的热活性元件基于柔性的电路板的预先给定的电印制导线，所述电印制导线与相应的布置在柔性电路板上的珀耳贴元件电接触。在此，精确地预先给定所述电印制导线的几何尺寸，从而可以通过全自动的过程、像比如浸焊槽或者自动的焊接过程将所述珀耳贴元件布置在柔性的电路板上并且将其与相应的电印制导线连接起来。相应地，能够全自动地并且特别成本合算地制造所介绍的热活性元件。

通过所述柔性的电路板的电印制导线，能够向所述热活性元件的相应的组件供给电流并且/或者与监测仪或者与所述热活性元件的另外的组件交换电信号。

此外，通过所述柔性的电路板的电印制导线来给所介绍的热活性元件的珀耳贴元件进行供给能够实现另外的电组件、像比如温度传感器的特别反应快速的布置，所述另外的电组件不比有线的组件反应迟钝。比如，作为温度传感器能够使用SMD（surface mounteddevice）组件，所述SMD组件的突出之处在于特别小的高度伸展以及由此引起的特别小的热惯性。相应地，通过作为SMD组件来构成的温度传感器能够特别快地检测环境介质中的温度变化。此外，作为SMD组件来构成的温度传感器特别成本合算。

能够规定，所述热活性元件包括大量的珀耳贴元件，其中所述大量的珀耳贴元件被合并在至少一个组中并且一个组的相应珀耳贴元件彼此间通过至少一块柔性的电路板来并联或者串联连接。

通过以组的形式来布置珀耳贴元件，能够将不同的线路装置有效地并且以最小的空间位置需求布置在相应的柔性的电路板上。在此，比如能够规定，所述柔性的电路板被划分为分段或者区域并且布置在相应的分段中的珀耳贴元件不一样地电连接，使得比如布置在第一区域中的第一组珀耳贴元件布置在串联线路中并且布置在第二区域中的第二组珀耳贴元件布置在并联线路中或者与柔性的电路板相连接。为此，所述柔性的电路板在第一区域中具有布置在串联线路中的印制导线并且在第二区域中具有布置在并联线路中的印制导线。

此外，能够规定，所述至少一个珀耳贴元件被熔焊、被粘贴、被钎焊在至少一块柔性的电路板上或者以机械的方式与至少一块柔性的电路板相连接。

尤其所述至少一个珀耳贴元件能够通过导电胶与所述柔性的电路板相连接。

此外，能够规定，所述热活性元件包括至少一个温度传感器、尤其是NTC热敏电阻。

通过附加于相应的珀耳贴元件来设置的温度传感器，能够检查或者调节或者控制所述热活性元件的功能。为此，所述温度传感器比如能够用作调整回路的传感元件。在此，尤其规定，通过所述柔性的电路板的电印制导线来向相应的温度传感器供给电能或者相应的温度传感器通过所述电印制导线与监测仪进行通信或者交换电信号。

此外，能够规定，所述至少一块柔性的电路板具有至少一个接纳部，在其中布置有至少一个温度传感器。

接纳部比如通过柔性的电路板中的凹部或者“缝隙”来形成，借助于所述接纳部能够提供标准化的测量室，在所述测量室中存在对大量的温度测量来说相类似的条件。作为替代方案或者补充方案，比如能够规定，所述接纳部包括隆起，所述隆起相对于周围环境对所述测量室进行遮蔽并且使所述测量室内部的空气循环最小化或者标准化。

能够考虑，所述接纳部通过覆盖层来封闭，从而仅仅用之前与珀耳贴元件相接触的介质来对布置在所述接纳部的温度传感器进行绕流。所述覆盖层比如能够由金属或者其他具有良好的导热性的材料构成并且将不同的温度传感器彼此连接起来，从而通过所述不同的温度传感器来形成冗余并且使所述热活性元件的故障安全性最大化。

用于温度传感器的接纳部比如能够通过所述柔性的电路板的至少一个层、尤其是覆盖层的部分切除来实现。此外，所述接纳部能够通过隆起元件、像比如所喷射的或者所挤压的塑料的布置来实现。

此外，能够规定，所述多个印制导线包括一根主印制导线和多个次印制导线，并且所述热活性元件包括监测仪，所述监测仪被配置用于：为应该提供小于或者等于预先给定的阈值的电流的情况通过主印制导线给至少一个珀耳贴元件供给电流并且为应该提供比预先给定的阈值大的电流的情况额外地通过次印制导线给至少一个珀耳贴元件供给电流。

为了防止用于给相应的珀耳贴元件供给电流的主印制导线的过载或者过热，能够设置附加的次印制导线，所述附加的次印制导线向相应的珀耳贴元件供给电流并且所述附加的次印制导线在需要时应该得到激活或者应该加以使用。这意味着，对于所述主印制导线的可能预料的过载来说要将所述次印制导线用于给相应的珀耳贴元件供给电流。为此，能够规定，所述次印制导线比如根据当前为了运行珀耳贴元件而应该提供的电流或者应该提供的电流强度或者应该提供的电压的相应的数值来完全或者按顺序地被激活或者应该得到激活。

此外，能够规定，所述热活性元件包括大量的用于给至少一个珀耳贴元件供给电流的插脚，其中相应的被设置用于提供比预先给定的阈值大的电压差的插脚被构造为分开的单元。

将插脚布置在分开的单元、也就是作为在空间上并且/或者在功能上被拆分的单元中、尤其布置在以下区域中——在所述区域中大的电压差比如通过48伏的高压的供给来构成，由此能够将由通过高压而发热的组件传递到其他组件上的热负荷降低到最低限度。这样被拆分的布置比如能够被设置在相应的热活性元件的所谓的“头部（Header）”或者接口中。

在使用插塞连接器、尤其是双排的插塞连接器的情况下，能够将大量的柔性的电路板或者电路板元件连接成热活性元件。在此，能够将不同的电路板或者电路板元件如此布置在一个或者多个插塞连接器上，使得这些电路板或者电路板元件在彼此隔开的情况下产生大量“分支”，从而在相应的电路板或者电路板元件之间能够布置附加组件、像比如温度传感器。在此，所述电路板或者电路板元件比如能够通过压接与相应的插塞连接器相连接。

能够考虑，将大量的温度传感器布置在所述热活性元件上，以比如用于通过冗余来提高故障安全性或者通过多个测量点来给所述热活性元件内部的热分布制图。借助于所述热活性元件的热地图，比如能够选择性地监测、也就是说控制或者调节相应的珀耳贴元件。

此外，能够规定，将所述热活性元件与散热体或者所谓的“散热器（Heatspreader）”连接起来，以用于对构件、比如车辆的电池进行调温，也就是进行加热或者冷却。

一种用于热活性元件的制造方法同样是本发明的主题，所述方法包括以下步骤：

a）提供至少一块具有多个用于传导电流的印制导线的柔性的电路板；

b）将至少一个珀耳贴元件布置在所述至少一块柔性的电路板上；

c）将所述至少一个珀耳贴元件与至少一块柔性的电路板的相应的印制导线电连接起来。

由此，所述按本发明的制造方法带来和参照按本发明的热活性元件已经详细描述的优点的相同的优点。尤其在此所述制造方法用于全自动地制造所述热活性元件。

本发明的另外的优点、特征和细节从以下说明中得出，在以下说明中参照附图对本发明的实施例进行详细描述。在此，在权利要求和说明书中所提到的特征分别单个地本身或者在任意的组合中可能对本发明来说是重要的。

附图说明

其中：

图1示出了所介绍的热活性元件的一种可能的设计方案的第一图示；

图2示出了图1的热活性元件的第二图示；并且

图3示出了所介绍的制造方法的一种可能的设计方案的流程的示意图。

具体实施方式

在图1中以侧视图示出了热活性元件100。所述热活性元件100包括柔性的电路板101和第一组珀耳贴元件103及第二组珀耳贴元件105。

所述柔性的电路板101包括基底层107、绝缘层109和导体层111。

所述第一组珀耳贴元件103及第二组珀耳贴元件105的相应的珀耳贴元件113通过由导体层111形成的印制导线与未示出的监测仪相连接，所述监测仪向珀耳贴元件113供给电流并且由此对其进行限制、控制或调节。

此外，在所述基底层107上布置了如参照图2详细描述的一样的温度传感器115。所述温度传感器115布置在接纳部117中，该接纳部被覆盖层119限定。

由于所述柔性的电路板101，所述热活性元件100放弃个别的用于珀耳贴元件113和温度传感器115的电缆敷设，使得所述热活性元件100如通过箭头A所勾画的那样以特别紧凑的或者结构空间优化的方式来构成。相应地，所述热活性元件100特别有利地适合于对狭窄的结构空间中的组件、像比如车辆中的冷却回路和/或电池进行调温。为此，能够将所述热活性元件100与这里未示出的散热体或者导热体连接起来。

在图2中以俯视图示出了所述热活性元件100。在这里可以看出，所述接纳部117通过将温度传感器115包围的材料堆积123来形成。此外，通过所述覆盖层119将所述温度传感器115与另一个温度传感器121热连接起来，使得所述另一个温度传感器121用作用于温度传感器115的冗余件。

此外，在图2中可以看出印制导线200，所述印制导线通过所述柔性的电路板100的导体层111来形成。通过所述印制导线200来向所述热活性元件100的相应的元件、像比如珀耳贴元件113或者温度传感器115供给电流并且相应地对其进行控制或调节。

通过所述印制导线200来确定所述珀耳贴元件113的连接，使得所述印制导线200预先规定，是以串联线路还是以并联线路来运行所述珀耳贴元件113。

所述珀耳贴元件113和/或温度传感器115与所述柔性的电路板101导电地连接。为此，所述珀耳贴元件113和/或温度传感器115比如能够通过熔焊、钎焊、压接或者每种其他在技术上合适的连接方法与所述柔性的电路板101相连接。

在图3中示出了用于制造比如按照图1和2的热活性元件100的制造方法300的流程。

在提供步骤301中，提供至少一块具有多个用于传导电流的印制导线的柔性的电路板。

在布置步骤303中，将至少一个珀耳贴元件布置在所述至少一块柔性的电路板上。因为所述印制导线精确地预先给定应该用于布置至少一个珀耳贴元件的位置，所以有利的是，使所述至少一个珀耳贴元件在布置在柔性的电路板上时相对于基准点、像比如周围环境中的预先给定的点或者柔性的电路板上的点进行定向。当然，也能够规定，使所述柔性的电路板在将所述至少一个珀耳贴元件布置在该柔性的电路板上时相对于能够在周围环境中或者在至少一个珀耳贴元件上所设置的基准点进行定向。

在连接步骤305中，将所述至少一个珀耳贴元件与所述柔性的电路板的相应的印制导线电连接起来，其中所述至少一个珀耳贴元件已经相对于所述基准点定向并且相应地处于预先给定的相对于所述柔性的电路板的位置中。为此，能够将所述至少一个珀耳贴元件比如与相应的印制导线熔焊、钎焊在一起或者以机械的方式连接起来。

所述实施方式的前述解释仅仅在实施例的范围内描述了本发明。当然，所述实施方式的各个特征——只要在技术上有意义——就能够自由地彼此组合，而不离开本发明的范围。

Claims

1.热活性元件（100），

其中所述热活性元件（100）包括至少一块具有多个用于传导电流的印制导线（200）的柔性的电路板（101）以及至少一个布置在所述至少一块柔性的电路板（101）上的珀耳贴元件（113），并且其中能够通过所述至少一块柔性的电路板（101）的相应的印制导线（200）向所述至少一个珀耳贴元件（113）供给电流。

2.根据权利要求1所述的热活性元件（100），

其特征在于，

所述热活性元件（100）包括大量的珀耳贴元件（113），其中所述大量的珀耳贴元件（113）被合并在至少一个组（103、105）中并且一个组（103、105）的相应的珀耳贴元件（113）彼此间通过所述至少一块柔性的电路板（101）并联或者串联连接。

3.根据权利要求1或2所述的热活性元件（100），

其特征在于，

所述至少一个珀耳贴元件（113）被熔焊、被粘贴、被钎焊在所述至少一块柔性的电路板（101）上或者以机械的方式与所述至少一块柔性的电路板（101）相连接。

4.根据前述权利要求中任一项所述的热活性元件（100），

其特征在于，

所述热活性元件（100）包括至少一个温度传感器（115、121）、尤其是NTC热敏电阻。

5.根据权利要求4所述的热活性元件（100），

其特征在于，

所述至少一块柔性的电路板（101）具有至少一个接纳部（117），在其中布置了所述至少一个温度传感器（115、121）。

6.根据前述权利要求中任一项所述的热活性元件（100），

其特征在于，

所述多个印制导线（200）包括一根主印制导线和多个次印制导线，并且所述热活性元件（100）包括监测仪，所述监测仪被配置用于：为应该提供小于或者等于预先给定的阈值的电流的情况通过主印制导线向所述至少一个珀耳贴元件（113）供给电流并且为应该提供比预先给定的阈值大的电流的情况额外地通过所述次印制导线向所述至少一个珀耳贴元件（113）供给电流。

7.根据前述权利要求中任一项所述的热活性元件（100），

其特征在于，

所述热活性元件（100）包括大量的用于向至少一个珀耳贴元件（113）供给电流的插脚，其中相应的被设置用于提供比预先给定的阈值大的电压差的插脚被构造为分开的单元。

8.根据前述权利要求中任一项所述的热活性元件（100），

其特征在于，

所述热活性元件（100）具有大量的通过至少一个插塞连接器来连接的柔性的电路板（101）。

9.用于根据权利要求1到8中任一项所述的热活性元件（100）的制造方法（300），

其中所述制造方法包括以下步骤：

a）提供（301）至少一块具有多个用于传导电流的印制导线（200）的柔性的电路板（101）；

b）将至少一个珀耳贴元件（113）布置（303）在所述至少一块柔性的电路板（101）上；

c）将所述至少一个珀耳贴元件（113）与所述至少一块柔性的电路板（101）的相应的印制导线（200）电连接起来（305）。

10. 根据权利要求9所述的制造方法（300），

其中将所述至少一块柔性的电路板（101）的多个印制导线（200）在一侧或两侧如此裸露，使得所述至少一块柔性的电路板引起相应的有待布置在至少一块柔性的电路板上的珀耳贴元件（113）的串联线路和/或并联线路；并且

其中使所述至少一个珀耳贴元件（113）首先相对于基准点定向并且随后使所述至少一块柔性的电路板（101）相对于所述至少一个珀耳贴元件（113）定向并且最后通过所述至少一个珀耳贴元件（113）来电接触。

11.根据权利要求9或10所述的制造方法（300），

其中部分地给所述至少一块柔性的电路板（101）开槽并且在相应的被开槽的区域中布置至少一个温度传感器（115、121）、尤其是NTC热敏电阻，其中为多个温度传感器（115、121）布置在所述至少一块柔性的电路板（101）上的情况将相应的温度传感器（115、121）布置在相应的通过相应的被开槽的区域分开的支臂上。