DE102018113661A1 - Flat tempering element - Google Patents

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Udo Schmidt
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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein flächiges Temperierelement (1) zur Zuleitung oder zur Ableitung von Wärme zu oder von einer Batterie (2, 2a, 2b), insbesondere für ein Kraftfahrzeug, mit einem flachen Trägerkern (3), und mit einem auf dem Trägerkern (3) angeordneten Kontaktelement (4) für das Anlegen des Temperierelements (1) an wenigstens einer Seite der Batterie (2, 2a, 2b), wobei das Kontaktelement (4) so ausgebildet ist, dass es Unebeneinheiten in der Kontaktfläche (5) der Batterie (2, 2a, 2b) ausgleicht, wobei das Kontaktelement (4) eine Vielzahl von Fasern (6) oder Faserbündeln (6') aus einem wärmeleitfähigen Material aufweist, wobei die Fasern (6) oder die Faserbündel (6') von dem Trägerkern (3) winklig abstehend angeordnet sind und, wobei das wärmeleitfähige Material eine Wärmeleitfähigkeit von mindestens 5 W/(m·K) aufweist. Teil der Erfindung ist ferner ein Batteriemodul mit einem erfindungsgemäßen Temperierelement (1).

Figure DE102018113661A1_0000
The present invention relates to a planar tempering element (1) for supplying or dissipating heat to or from a battery (2, 2a, 2b), in particular for a motor vehicle, with a flat carrier core (3), and with a carrier core (3). 3) arranged contact element (4) for applying the tempering (1) on at least one side of the battery (2, 2a, 2b), wherein the contact element (4) is formed so that it unevenness units in the contact surface (5) of the battery (2, 2a, 2b), wherein the contact element (4) comprises a plurality of fibers (6) or fiber bundles (6 ') of a thermally conductive material, wherein the fibers (6) or the fiber bundles (6') of the carrier core (3) are arranged at an angle and wherein the thermally conductive material has a thermal conductivity of at least 5 W / (m · K). Part of the invention is further a battery module with a tempering element (1) according to the invention.
Figure DE102018113661A1_0000

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein flächiges Temperierelement zur Zuleitung oder zur Ableitung von Wärme zu oder von einer Batterie, mit einem flachen Trägerkern und mit einem auf dem Trägerkern angeordneten Kontaktelement für das Anlegen des Temperierelements an wenigstens einer Seite der Batterie, wobei das Kontaktelement so ausgebildet ist, dass es Unebenheiten in der Kontaktfläche der Batterie ausgleicht.The present invention relates to a planar tempering for supplying or dissipating heat to or from a battery, with a flat carrier core and arranged on the carrier core contact element for applying the tempering on at least one side of the battery, wherein the contact element is formed in that it compensates for unevenness in the contact surface of the battery.

Derartige Temperierelemente sind im Stand der Technik beispielsweise aus den Dokumenten DE 10 2013 203 468 A1 , DE 10 2014 210 570 A1 oder US 9,431,686 B2 vorbekannt.Such tempering are in the art, for example, from the documents DE 10 2013 203 468 A1 . DE 10 2014 210 570 A1 or US 9,431,686 B2 previously known.

Sämtliche der vorgenannten Dokumente beschäftigen sich mit dem Problem, dass in der Kontaktfläche der Batterie Unebenheiten auftreten können, welche bei flächig ausgebildeten und angelegten Temperierelementen zu Lufteinschlüssen und Hohlräumen führen und die Wärmeübertragung bzw. die Wärmeableitung negativ beeinträchtigen. Die Lösungen aus dem Stand der Technik sehen dabei vor das flächiges Temperierelement mittels Druckbeaufschlagung aufzublähen, oder als Kontaktelement elastisch verformbare Vergussmassen vorzusehen, um die vorgenannten Unebenheiten ausgleichen.All of the above-mentioned documents deal with the problem that in the contact surface of the battery bumps can occur, which lead to flat enclosures and applied tempering elements to air pockets and cavities and adversely affect the heat transfer or heat dissipation. The solutions of the state of the art in this case provide for the planar tempering element to be inflated by applying pressure, or to provide elastically deformable casting compounds as the contact element in order to compensate for the abovementioned unevenness.

Ein mit Druck beaufschlagter Hohlraum birgt jedoch immer die Gefahr von Leckagen, wohingegen die aus dem Stand der Technik bekannten Vergussmassen in der Produktion schwer händelbar sind und zudem über die Einsatzdauer im Volumen schwinden können und hierdurch unerwünschte Luftspalte entstehen.However, a pressurized cavity always carries the risk of leakage, whereas the known from the prior art casting compounds are difficult to handle in production and can also dwindle over the duration of use in volume and thereby undesirable air gaps arise.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher ein gattungsgemäßes flächiges Temperierelement anzugeben, das einfacher in der Herstellung ist und über die Einsatzdauer zuverlässig seine Funktion erfüllt.Object of the present invention is therefore to provide a generic planar tempering, which is easier to manufacture and reliably fulfills its function over the period of use.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein flächiges Temperierelement zur Zuleitung oder zur Ableitung von Wärme zu oder von einer Batterie, insbesondere für ein Kraftfahrzeug, mit

  • - einem flachen Trägerkern, und
  • - einem auf dem Trägerkern angeordneten Kontaktelement für das Anlegen des Temperierelements an wenigstens einer Seite der Batterie, wobei das Kontaktelement so ausgebildet ist, dass es Unebenheiten in der Kontaktfläche der Batterie ausgleicht,

wobei das Kontaktelement erfindungsgemäß eine Vielzahl von Fasern oder Faserbündeln aus einem wärmeleitfähigen Material aufweist, wobei die Fasern oder die Faserbündel von dem Trägerkern winklig abstehend angeordnet sind und, wobei das wärmeleitfähige Material eine Wärmeleitfähigkeit von mindestens 5 W/(m·K) aufweist. Besonders bevorzugt weist das wärmeleitfähige Material eine Wärmeleitfähigkeit von mindestens 10 W/(m·K), weiter besonders bevorzugt von mindestens 20 W/(m·K), weiter besonders bevorzugt von mindestens 40 W/(m·K), weiter besonders bevorzugt von mindestens 80 W/(m·K), weiter besonders bevorzugt von mindestens 160 W/(m·K) auf. Die Einheit W/(m·K) entspricht der Wärmeleitfähigkeit im SI-System mit der Einheit Watt pro Meter und Kelvin.This object is achieved by a flat tempering for supplying or dissipating heat to or from a battery, especially for a motor vehicle, with
  • - a flat carrier core, and
  • a contact element arranged on the carrier core for applying the tempering element to at least one side of the battery, wherein the contact element is designed such that it compensates for unevenness in the contact surface of the battery,

wherein the contact element according to the invention comprises a plurality of fibers or fiber bundles of a thermally conductive material, wherein the fibers or the fiber bundles are arranged at an angle from the carrier core and wherein the thermally conductive material has a thermal conductivity of at least 5 W / (m · K). Particularly preferably, the thermally conductive material has a thermal conductivity of at least 10 W / (m · K), more preferably at least 20 W / (m · K), even more preferably at least 40 W / (m · K), more preferably of at least 80 W / (m · K), more preferably at least 160 W / (m · K). The unit W / (m · K) corresponds to the thermal conductivity in the SI system with the unit watts per meter and Kelvin.

Zusätzlich kann auf der im bestimmungsgemäßen Einsatz von der Batterie abgewandten Seite der Trägerstruktur ein weiteres Kontaktelement vorgesehen sein, welches eine Vielzahl von Fasern oder Faserbündeln aufweist.In addition, on the side of the carrier structure facing away from the battery in the intended use, a further contact element may be provided which has a multiplicity of fibers or fiber bundles.

Nachfolgend beschriebene Ausbildungen von Fasern oder Faserbündeln beziehen sich sowohl auf die Fasern oder Faserbündeln des Kontaktelements als auch die des weiteren Kontaktelements.Embodiments of fibers or fiber bundles described below relate both to the fibers or fiber bundles of the contact element and those of the further contact element.

Das Material der Fasern oder Faserbündel kann ein Metall und/oder Kohlenstoff und/oder ein wärmeleitfähiges Polymer und/oder eine wärmeleitfähige Keramik umfassen. Im Fall des Kohlenstoffs kann es sich insbesondere um Kohlenstoffnanoröhren, Diamant, Graphen, Fullerene und/oder Graphit handeln. Bei Metall kann es sich insbesondere um Kupfer, Gold, Aluminium, Molybdän, Messing, Zink, Magnesium, Wolfram, Nickel, Eisen, Platin, Zinn, Tantal, Blei, Titan oder Legierungen aus einer der vorgenannten Metalle handeln. Bei der Keramik kann es sich insbesondere um Siliciumcarbid, Bornitrid, Aluminiumnitrid, Silicium oder Aluminiumoxid handeln.The material of the fibers or fiber bundles may comprise a metal and / or carbon and / or a thermally conductive polymer and / or a thermally conductive ceramic. In the case of carbon, it can be in particular carbon nanotubes, diamond, graphene, fullerenes and / or graphite. In particular, metal may be copper, gold, aluminum, molybdenum, brass, zinc, magnesium, tungsten, nickel, iron, platinum, tin, tantalum, lead, titanium or alloys of any of the foregoing metals. The ceramic may in particular be silicon carbide, boron nitride, aluminum nitride, silicon or aluminum oxide.

Die Fasern oder Faserbündel können in einem Winkel α zwischen 25° bis 90°, bevorzugt zwischen 35° bis 90°, zur Oberfläche des Trägerkerns winklig abstehend angeordnet sein. The fibers or fiber bundles may be arranged at an angle α between 25 ° to 90 °, preferably between 35 ° to 90 °, projecting at an angle to the surface of the carrier core.

Hierbei müssen nicht alle Fasern oder Faserbündel den exakt gleichen Winkel aus diesem Winkelbereich aufweisen. Dieser Winkel α wird so bestimmt, dass es sich um den jeweils kleineren der beiden an die Fasern oder Faserbündel anlegbaren Winkel handelt. Diese bevorzugten Winkelbereiche haben sich als besonders geeignet gezeigt im Hinblick auf ein Optimum zwischen Anpresskraft und maximalem Kompressionsweg des Kontaktelements.In this case, not all fibers or fiber bundles must have the exact same angle from this angular range. This angle α is determined such that it is the smaller of the two angles that can be applied to the fibers or fiber bundles. These preferred angular ranges have been found to be particularly suitable with regard to an optimum between contact force and maximum compression travel of the contact element.

Der Trägerkern kann wenigstens einen Hohlraum aufweisen der von einem Kühl- und/oder Heizfluid durchströmbar ist. Vorteilhaft kann so der Trägerkern, und damit das Temperierelement selbst, unmittelbar beheizt oder gekühlt werden. Alternativ erfolgt eine Zufuhr oder Abfuhr von Wärme über ein separates Kühl- und/oder Heizelement, das in wärmeleitendem Kontakt zu dem Temperierelement steht.The carrier core may have at least one cavity through which a cooling and / or heating fluid can flow. Advantageously, the carrier core, and thus the tempering element itself, can be directly heated or cooled. alternative There is a supply or removal of heat via a separate cooling and / or heating element, which is in heat-conducting contact with the tempering.

Die Fasern oder Faserbündel weisen bevorzugt eine Länge in ihrer jeweiligen Längserstreckungsrichtung von mindestens 0,5 mm, vorzugsweise von mindestens 0,75 mm auf. Besonders bevorzugt weisen die Fasern oder Faserbündel eine Länge in ihrer jeweiligen Längserstreckungsrichtung von mindestens 1 mm auf.The fibers or fiber bundles preferably have a length in their respective longitudinal extension direction of at least 0.5 mm, preferably of at least 0.75 mm. Particularly preferably, the fibers or fiber bundles have a length in their respective longitudinal direction of at least 1 mm.

Die Fasern oder Faserbündel können im Verbindungsbereich zu dem Trägerkern mittels einer Klebstoffschicht stoffschlüssig mit dem Trägerkern verbunden sein.The fibers or fiber bundles can be adhesively bonded to the carrier core in the connection region to the carrier core by means of an adhesive layer.

Der Klebstoff der Klebstoffschicht enthält bevorzugt Zusätze die dessen Wärmeleitfähigkeit erhöhen. Vorgenannte Zusätze können insbesondere keramische oder metallische Füllstoffe sein. Vorgenannte Füllstoffe können als Partikel oder Fasern ausgebildet sein.The adhesive of the adhesive layer preferably contains additives which increase its thermal conductivity. The aforementioned additives may in particular be ceramic or metallic fillers. The aforementioned fillers may be formed as particles or fibers.

Der Trägerkern kann insbesondere aus einem Metall-Kunststoffverbund bestehen. Der Trägerkern lässt sich insbesondere im Extrusionsverfahren herstellen in dem ein metallisches Band oder Blech in einem Extruderkopf mit einem Kunststoff überhautet oder vollständig umschlossen wird. Das Metall des Bands oder Blechs kann Kupfer, Gold, Aluminium, Molybdän, Messing, Zink, Magnesium, Wolfram, Nickel, Eisen, Platin, Zinn, Tantal, Blei, Titan oder Legierungen aus einer der vorgenannten Metalle umfassen.The carrier core may in particular consist of a metal-plastic composite. The carrier core can be produced in particular in the extrusion process in which a metallic strip or sheet in an extruder head is covered with a plastic or completely enclosed. The metal of the strip or sheet may comprise copper, gold, aluminum, molybdenum, brass, zinc, magnesium, tungsten, nickel, iron, platinum, tin, tantalum, lead, titanium or alloys of any of the foregoing metals.

Ferner Teil der Erfindung ist ein Batteriemodul, insbesondere für ein Kraftfahrzeug, mit wenigstens einer Batterie, und wenigstens einem Temperierelement nach einem der Ansprüche 1 bis 9, oder einem Temperierelement wie vorstehend beschrieben. Hierbei liegt die Batterie an wenigstens einer ihrer Seiten über eine Kontaktfläche an dem Kontaktelement des Temperierelements an.Furthermore, part of the invention is a battery module, in particular for a motor vehicle, with at least one battery, and at least one tempering element according to one of the claims 1 to 9 , or a tempering as described above. In this case, the battery is applied to at least one of its sides via a contact surface on the contact element of the tempering.

Bevorzugt besteht die Batterie aus wenigstens zwei benachbart angeordneten Batteriezellen, wobei die Batteriezellen zueinander einen Höhenversatz in Bezug auf die (gemeinsam ausgebildete) Kontaktfläche aufweisen.Preferably, the battery consists of at least two adjacently arranged battery cells, wherein the battery cells to each other have a height offset with respect to the (jointly formed) contact surface.

Bevorzugt ist das Batteriemodul in einem separaten Gehäuse angeordnet, wobei das Temperierelement an einer Innenwandung des Gehäuses anliegt. Insbesondere kann das Temperierelement hierbei über das vorstehend beschriebene weitere Kontaktelement an der Innenwandung des Gehäuses anliegen.Preferably, the battery module is arranged in a separate housing, wherein the temperature control element bears against an inner wall of the housing. In particular, the tempering element can rest on the inner wall of the housing via the further contact element described above.

Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zur Herstellung eines Temperierelements nach einem der Ansprüche 1 bis 9, oder einem Temperierelement wie vorstehend beschrieben, umfassend die Schritte:

  • - Bereitstellen eines Trägerkerns,
  • - Aufbringen einer klebefähigen Klebstoffschicht auf zumindest eine Seite des Trägerkerns,
  • - Erzeugen eines elektrischen Feldes zwischen dem Trägerkern und einem mit Fasern oder Faserbündeln befüllten Faserapplikator,
  • - Beschleunigen der Fasern oder Faserbündel in Richtung der zumindest einen Seite des Trägerkerns mittels des elektrischen Feldes,
  • - Einschießen der Fasern oder Faserbündel in die Klebstoffschicht,
  • - Vernetzen und/oder Aushärten der Klebstoffschicht.
The invention further relates to a method for producing a tempering element according to one of the claims 1 to 9 , or a tempering element as described above, comprising the steps:
  • Providing a carrier core,
  • Applying a stickable adhesive layer to at least one side of the carrier core,
  • Generating an electric field between the carrier core and a fiber applicator filled with fibers or fiber bundles,
  • Accelerating the fibers or fiber bundles in the direction of the at least one side of the carrier core by means of the electric field,
  • - injecting the fibers or fiber bundles into the adhesive layer,
  • - Crosslinking and / or curing of the adhesive layer.

Die Erfindung wird anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert.The invention will be explained in more detail with reference to an embodiment.

Es zeigen:

  • 1 und 2: Querschnittsdarstellung eines erfindungsgemäßen Temperierelements,
  • 3: Detail der Querschnittsdarstellung gemäß 1.
Show it:
  • 1 and 2 : Cross-sectional view of a tempering element according to the invention,
  • 3 : Detail of cross-sectional view according to 1 ,

Die 1 und 2 zeigen eine Querschnittsdarstellung durch ein erfindungsgemäßes Temperierelement 1, sowie ein erfindungsgemäß ist Batteriemodul in unterschiedlichen Stadien der Kontaktierung des Temperierelements 1 mit der Batterie 2.The 1 and 2 show a cross-sectional view through an inventive tempering 1 , As well as a battery module according to the invention in different stages of contacting the tempering 1 with the battery 2 ,

Das flächiges Temperierelement 1 zur Zuleitung oder zur Ableitung von Wärme zu oder von einer Batterie 2, 2a, 2b umfasst einen flachen Trägerkern 3 und ein auf dem Trägerkern 3 angeordnetes Kontaktelement 4 für das Anlegen des Temperierelements 1 an wenigstens einer Seite der Batterie 2, 2a, 2b. Das Kontaktelement 4 ist so ausgebildet, dass es Unebenheiten in der Kontaktfläche 5 der Batterie 2, 2a, 2b ausgleicht. Das Kontaktelement 4 weist hierfür eine Vielzahl von Fasern 6 oder Faserbündeln 6' auf, wobei die Fasern 6 oder die Faserbündel 6' von dem Trägerkern 3 winklig abstehend angeordnet sind. Das wärmeleitfähige Material der Fasern 6 oder Faserbündel 6' weist eine Wärmeleitfähigkeit von mindestens 5 W/(m·K) auf.The flat tempering element 1 for supplying or discharging heat to or from a battery 2 . 2a . 2 B includes a flat carrier core 3 and one on the carrier core 3 arranged contact element 4 for the application of the tempering element 1 on at least one side of the battery 2 . 2a . 2 B , The contact element 4 is designed so that there are bumps in the contact surface 5 the battery 2 . 2a . 2 B balances. The contact element 4 has a variety of fibers for this purpose 6 or fiber bundles 6 ' on, with the fibers 6 or the fiber bundles 6 ' from the carrier core 3 are arranged angularly projecting. The thermally conductive material of the fibers 6 or fiber bundles 6 ' has a thermal conductivity of at least 5 W / (m · K).

Zusätzlich ist auf der im bestimmungsgemäßen Einsatz von der Batterie 2, 2a, 2b abgewandten Seite der Trägerstruktur 3 ein weiteres Kontaktelement 7 vorgesehen, welches ebenfalls eine Vielzahl von Fasern 6 oder Faserbündeln 6' aufweist.In addition, on the intended use of the battery 2 . 2a . 2 B opposite side of the support structure 3 another contact element 7 provided, which also has a variety of fibers 6 or fiber bundles 6 ' having.

Im Vergleich von 1 zu 2 ist die vorteilhafte Funktionsweise des erfindungsgemäßen Temperierelements 1 erkennbar. Die winklig abstehend angeordneten Fasern 6 oder Faserbündel 6' des Temperierelements 1 wirken (vergleichbar mit einem sich an eine Schuhsohle anpassenden Teppichboden) ausgleichend auf die Unebenheiten in der Kontaktfläche 5 der Batterie 2, 2a, 2b und sorgen zudem für eine Anpresskraft des Temperierelements 1 an die Batterie 2, 2a, 2b, sowie eine Komprimierbarkeit des Kontaktelements 4, indem die Fasern 6 oder Faserbündel 6' unter der Kraft (z.B. durch das Eigengewicht oder Einspannung) der Batterie 2, 2a, 2b ausweichen und sich flacher legen. In comparison of 1 to 2 is the advantageous operation of the tempering element according to the invention 1 recognizable. The angularly spaced arranged fibers 6 or fiber bundles 6 ' of the tempering 1 act (similar to a matching to a shoe sole carpet) balancing on the bumps in the contact surface 5 the battery 2 . 2a . 2 B and also ensure a contact pressure of the tempering 1 to the battery 2 . 2a . 2 B , as well as a compressibility of the contact element 4 by removing the fibers 6 or fiber bundles 6 ' under the force (eg by the dead weight or clamping) of the battery 2 . 2a . 2 B dodge and flatten.

Das Material der Fasern 6 oder Faserbündel 6' umfasst ein Metall und/oder Kohlenstoff und/oder ein wärmeleitfähiges Polymer und/oder eine wärmeleitfähige Keramik. Im Falle von Kohlenstoff können insbesondere Graphit oder Kohlenstoffnanoröhren eingesetzt werden.The material of the fibers 6 or fiber bundles 6 ' comprises a metal and / or carbon and / or a thermally conductive polymer and / or a thermally conductive ceramic. In the case of carbon, in particular graphite or carbon nanotubes can be used.

In 3 ist ersichtlich wie der Winkel α zwischen der Oberfläche 8 des Trägerkerns 3 und den Fasern 6 oder Faserbündeln 6' zu bestimmen ist. Hierbei ist der jeweils kleinere der beiden an die Fasern 6 oder Faserbündel 6' anlegbaren Winkel als Winkel α definiert. Die Fasern 6 oder Faserbündel 6' sind bevorzugt in einem Winkel α zwischen 25° bis 90°, weiter bevorzugt zwischen 35° bis 90°, zur Oberfläche 8 des Trägerkerns 3 winklig abstehend angeordnet.In 3 is apparent as the angle α between the surface 8th of the carrier core 3 and the fibers 6 or fiber bundles 6 ' is to be determined. Here is the smaller of the two to the fibers 6 or fiber bundles 6 ' Applicable angle as angle α Are defined. The fibers 6 or fiber bundles 6 ' are preferred at an angle α between 25 ° to 90 °, more preferably between 35 ° to 90 °, to the surface 8th of the carrier core 3 arranged at an angle.

Der Trägerkern 3 weist wenigstens einen Hohlraum 9 auf der von einem Kühl- und/oder Heizfluid durchströmbar ist. Alternativ oder ergänzend kann eine Kühlung oder Beheizung des Temperierelements 1 (und letztendlich der Batterie 2) über Fluidleitungen (F) außerhalb eines das Batteriemodul aufnehmenden Gehäuses 14 erfolgen.The carrier core 3 has at least one cavity 9 on which a cooling and / or heating fluid can flow. Alternatively or additionally, a cooling or heating of the tempering 1 (and finally the battery 2 ) via fluid lines ( F ) outside of a battery module receiving housing 14 respectively.

Die Fasern 6 oder die Faserbündel 6' weisen bevorzugt eine Länge in ihrer jeweiligen Längserstreckungsrichtung von mindestens 0,5 mm, vorzugsweise von mindestens 0,75 mm besonders bevorzugt von mindestens 1 mm auf.The fibers 6 or the fiber bundles 6 ' preferably have a length in their respective longitudinal direction of extension of at least 0.5 mm, preferably of at least 0.75 mm, more preferably of at least 1 mm.

Die Fasern 6 oder Faserbündel 6' sind im Verbindungsbereich 10 zu dem Trägerkern 3 mittels einer Klebstoffschicht 11 stoffschlüssig mit dem Trägerkern 3 verbunden (vergleiche insbesondere Detaildarstellung in 3). Der Klebstoff der Klebstoffschicht 11 kann hierbei Zusätze, insbesondere keramische oder metallische Füllstoffe, enthalten die dessen Wärmeleitfähigkeit erhöhen.The fibers 6 or fiber bundles 6 ' are in the connection area 10 to the carrier core 3 by means of an adhesive layer 11 cohesively with the carrier core 3 connected (compare in particular detail representation in 3 ). The adhesive of the adhesive layer 11 may contain additives, in particular ceramic or metallic fillers, which increase its thermal conductivity.

Der Trägerkern besteht aus einem Metall-Kunststoffverbund 12, 13. Der Kunststoff 12 befindet sich hierbei bevorzugt zwischen dem Kontaktelement 4 und dem Metall 13.The carrier core consists of a metal-plastic composite 12 . 13 , Plastic 12 is here preferably between the contact element 4 and the metal 13 ,

In den Figuren ist neben dem flächigen Temperierelement 1 auch ein Batteriemodul, insbesondere für ein Kraftfahrzeug dargestellt. Das Batteriemodul umfasst wenigstens eine Batterie 2, 2a, 2b, und wenigstens ein Temperierelement 1 wie vorstehend beschrieben (oder insbesondere gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9). Die Batterie 2, 2a, 2b liegt an wenigstens einer ihrer Seiten über eine Kontaktfläche 5 an dem Kontaktelement 4 des Temperierelements 1 an. Die Batterie besteht hierbei aus wenigstens zwei benachbart angeordneten Batteriezellen 2a, 2b, wobei die Batteriezellen 2a, 2b zueinander einen Höhenversatz in Bezug auf die Kontaktfläche 5 aufweisen (vgl. Strich-Punktlinie in 1).In the figures, in addition to the flat tempering 1 also a battery module, in particular for a motor vehicle. The battery module comprises at least one battery 2 . 2a . 2 B , and at least one tempering element 1 as described above (or in particular according to one of the claims 1 to 9 ). The battery 2 . 2a . 2 B lies on at least one of its sides over a contact surface 5 on the contact element 4 of the tempering 1 at. The battery consists of at least two adjacent arranged battery cells 2a . 2 B , wherein the battery cells 2a . 2 B to each other a height offset with respect to the contact surface 5 have (see dash-dotted line in 1 ).

Das Batteriemodul ist in einem Gehäuse 14 angeordnet, wobei das Temperierelement 1 an einer Innenwandung 15 des Gehäuses 14 anliegt.The battery module is in a housing 14 arranged, wherein the tempering 1 on an inner wall 15 of the housing 14 is applied.

Ein Verfahren zur Herstellung eines vorstehend beschriebene Temperierelements 1 umfasst die Schritte:

  • - Bereitstellen eines Trägerkerns 3,
  • - Aufbringen einer klebefähigen Klebstoffschicht auf zumindest eine Seite des Trägerkerns 3,
  • - Erzeugen eines elektrischen Feldes zwischen dem Trägerkern 3 und einem mit Fasern 6 oder Faserbündeln 6' befüllten Faserapplikator,
  • - Beschleunigen der Fasern 6 oder Faserbündel 6' in Richtung der zumindest einen Seite des Trägerkerns 3 mittels des elektrischen Feldes,
  • - Einschießen der Fasern 6 oder Faserbündeln 6' in die Klebstoffschicht,
  • - Vernetzen und/oder Aushärten der Klebstoffschicht 11.
A method for producing a tempering element described above 1 includes the steps:
  • - Providing a carrier core 3 .
  • - Applying a stickable adhesive layer on at least one side of the carrier core 3 .
  • - Generating an electric field between the carrier core 3 and one with fibers 6 or fiber bundles 6 ' filled fiber applicator,
  • - accelerating the fibers 6 or fiber bundles 6 ' towards the at least one side of the carrier core 3 by means of the electric field,
  • - Shooting the fibers 6 or fiber bundles 6 ' in the adhesive layer,
  • - Crosslinking and / or curing of the adhesive layer 11 ,

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  • DE 102013203468 A1 [0002]DE 102013203468 A1 [0002]
  • DE 102014210570 A1 [0002]DE 102014210570 A1 [0002]
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Claims (12)

Flächiges Temperierelement (1) zur Zuleitung oder zur Ableitung von Wärme zu oder von einer Batterie (2, 2a, 2b), insbesondere für ein Kraftfahrzeug, mit - einem flachen Trägerkern (3), und - einem auf dem Trägerkern (3) angeordneten Kontaktelement (4) für das Anlegen des Temperierelements (1) an wenigstens einer Seite der Batterie (2, 2a, 2b), wobei das Kontaktelement (4) so ausgebildet ist, dass es Unebeneinheiten in der Kontaktfläche (5) der Batterie (2, 2a, 2b) ausgleicht, dadurch gekennzeichnet, dass das Kontaktelement (4) eine Vielzahl von Fasern (6) oder Faserbündeln (6') aus einem wärmeleitfähigen Material aufweist, wobei die Fasern (6) oder die Faserbündel (6') von dem Trägerkern (3) winklig abstehend angeordnet sind und, wobei das wärmeleitfähige Material eine Wärmeleitfähigkeit von mindestens 5 W/(m·K) aufweist.Flat tempering element (1) for supplying or dissipating heat to or from a battery (2, 2a, 2b), in particular for a motor vehicle, having - a flat carrier core (3), and - a contact element arranged on the carrier core (3) (4) for applying the tempering (1) on at least one side of the battery (2, 2a, 2b), wherein the contact element (4) is formed so that there are unevenness units in the contact surface (5) of the battery (2, 2a , 2b), characterized in that the contact element (4) comprises a plurality of fibers (6) or fiber bundles (6 ') made of a thermally conductive material, wherein the fibers (6) or the fiber bundles (6') of the carrier core (6 3) are arranged at an angle and wherein the thermally conductive material has a thermal conductivity of at least 5 W / (m · K). Flächiges Temperierelement (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zusätzlich auf der im bestimmungsgemäßen Einsatz von der Batterie (2, 2a, 2b) abgewandten Seite der Trägerstruktur (3) ein weiteres Kontaktelement (7) vorgesehen ist, welches eine Vielzahl von Fasern (6) oder Faserbündeln (6') aufweist.Flat tempering element (1) according to Claim 1 , characterized in that in addition to the intended use of the battery (2, 2a, 2b) side facing away from the support structure (3) a further contact element (7) is provided which a plurality of fibers (6) or fiber bundles (6 '. ) having. Flächiges Temperierelement (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Material der Fasern (6) oder Faserbündel (6') ein Metall und/oder Kohlenstoff und/oder ein wärmeleitfähiges Polymer und/oder eine wärmeleitfähige Keramik umfasst.Flat tempering element (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the material of the fibers (6) or fiber bundles (6 ') comprises a metal and / or carbon and / or a thermally conductive polymer and / or a thermally conductive ceramic. Flächiges Temperierelement (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Fasern (6) oder Faserbündel (6') in einem Winkel α zwischen 25° bis 90°, bevorzugt zwischen 35° bis 90°, zur Oberfläche (8) des Trägerkerns (3) winklig abstehend angeordnet sind.Flat tempering element (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the fibers (6) or fiber bundles (6 ') at an angle α between 25 ° to 90 °, preferably between 35 ° to 90 °, to the surface (8) the carrier core (3) are arranged at an angle projecting. Flächiges Temperierelement (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Trägerkern (3) wenigstens einen Hohlraum (9) aufweist der von einem Kühl- und/oder Heizfluid durchströmbar ist.Flat tempering element (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the carrier core (3) has at least one cavity (9) through which a cooling and / or heating fluid can flow. Flächiges Temperierelement (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Fasern (6) oder Faserbündel (6') eine Länge in ihrer jeweiligen Längserstreckungsrichtung von mindestens 0,5 mm, vorzugsweise von mindestens 0,75 mm aufweisen.Flat tempering element (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the fibers (6) or fiber bundles (6 ') have a length in their respective longitudinal direction of at least 0.5 mm, preferably of at least 0.75 mm. Flächiges Temperierelement (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Fasern (6) oder Faserbündel (6') im Verbindungsbereich (10) zu dem Trägerkern (3) mittels einer Klebstoffschicht (11) stoffschlüssig mit dem Trägerkern (3) verbunden sind.Flat tempering element (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the fibers (6) or fiber bundles (6 ') in the connection region (10) to the carrier core (3) by means of an adhesive layer (11) cohesively with the carrier core (3) are connected. Flächiges Temperierelement (1) nach dem vorstehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass der Klebstoff der Klebstoffschicht (11) Zusätze, insbesondere keramische oder metallische Füllstoffe, enthält die dessen Wärmeleitfähigkeit erhöhen.Flat tempering element (1) according to the preceding claim, characterized in that the adhesive of the adhesive layer (11) contains additives, in particular ceramic or metallic fillers, which increase its thermal conductivity. Flächiges Temperierelement (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Trägerkern (3) aus einem Metall-Kunststoffverbund (12, 13) besteht.Flat tempering element (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the carrier core (3) consists of a metal-plastic composite (12, 13). Batteriemodul, insbesondere für ein Kraftfahrzeug, mit - wenigstens einer Batterie (2, 2a, 2b), und - wenigstens einem Temperierelement (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Batterie (2, 2a, 2b) an wenigstens einer ihrer Seiten über eine Kontaktfläche (5) an dem Kontaktelement (4) des Temperierelements (1) anliegt.Battery module, in particular for a motor vehicle, with - At least one battery (2, 2a, 2b), and - At least one tempering (1) according to one of the preceding claims, wherein the battery (2, 2a, 2b) on at least one of its sides via a contact surface (5) against the contact element (4) of the tempering (1). Batteriemodul nach dem vorstehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Batterie (2) aus wenigstens zwei benachbart angeordneten Batteriezellen (2a, 2b) besteht, wobei die Batteriezellen (2a, 2b) zueinander einen Höhenversatz in Bezug auf die Kontaktfläche (5) aufweisen.Battery module according to the preceding claim, characterized in that the battery (2) consists of at least two adjacently arranged battery cells (2a, 2b), wherein the battery cells (2a, 2b) to each other have a height offset with respect to the contact surface (5). Batteriemodul nach einem der vorstehenden Ansprüche 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Batteriemodul in einem Gehäuse (14) angeordnet ist, wobei das Temperierelement (1) an einer Innenwandung (15) des Gehäuses (14) anliegt.Battery module according to one of the preceding Claims 10 or 11 , characterized in that the battery module in a housing (14) is arranged, wherein the tempering (1) on an inner wall (15) of the housing (14).
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