DE102019217054A1 - Temperature control device - Google Patents

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Thomas Dittert
Koji Hatanaka
Matthias Oechsle
Roman Marx
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Robert Bosch GmbH
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Robert Bosch GmbH
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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Temperierungsvorrichtung (100) mit mehreren Peltier-Elementen (10).Die Erfindung betrifft ferner ein Batteriesystem, das mindestens eine erfindungsgemäße Temperierungsvorrichtung (100) umfasst.Die Erfindung betrifft auch ein Kraftfahrzeug, das mindestens eine erfindungsgemäße Temperierungsvorrichtung (100) und/oder mindestens ein erfindungsgemäßes Batteriesystem umfasst.The invention relates to a temperature control device (100) with several Peltier elements (10). The invention also relates to a battery system that comprises at least one temperature control device (100) according to the invention. The invention also relates to a motor vehicle that has at least one temperature control device (100) according to the invention and / or comprises at least one battery system according to the invention.

Description

Die Erfindung betrifft eine Temperierungsvorrichtung mit mehreren Peltier-Elementen.
Die Erfindung betrifft ferner ein Batteriesystem, das mindestens eine erfindungsgemäße Temperierungsvorrichtung umfasst.
Die Erfindung betrifft auch ein Kraftfahrzeug, das mindestens eine erfindungsgemäße Temperierungsvorrichtung und/oder mindestens ein erfindungsgemäßes Batteriesystem umfasst.The invention relates to a temperature control device with several Peltier elements.
The invention also relates to a battery system which comprises at least one temperature control device according to the invention.
The invention also relates to a motor vehicle which comprises at least one temperature control device according to the invention and / or at least one battery system according to the invention.

Stand der TechnikState of the art

Ein Peltier-Element, das auch als ein thermoelektrisches Modul bezeichnet wird, ist ein elektrothermischer Wandler, der basierend auf dem Peltier-Effekt bei Stromdurchfluss eine Temperaturdifferenz oder bei Temperaturdifferenz einen Stromfluss erzeugt. Peltier-Elemente können sowohl zur Kühlung als auch - bei Stromrichtungsumkehr - zum Heizen verwendet werden.A Peltier element, which is also referred to as a thermoelectric module, is an electrothermal converter that, based on the Peltier effect, generates a temperature difference when a current flows through or a current flow when there is a temperature difference. Peltier elements can be used both for cooling and - if the current direction is reversed - for heating.

Ein Peltier-Element umfasst zwei oder mehrere Quader aus p- und n-dotiertem Halbleitermaterial und zwei dielektrische Platten, die bevorzugt aus Keramik hergestellt werden. An zugewandten Flächen der zwei dielektrischen Platten sind Metallbrücken angebracht, die bevorzugt aus Kupfer hergestellt sind. Die zwei oder mehreren Quader sind dabei abwechselnd oben und unten durch die Metallbrücken miteinander verbunden. Die Metallbrücken bilden zugleich die thermischen Kontaktflächen. Immer zwei unterschiedliche Quader sind so miteinander verbunden, dass sie eine Reihenschaltung ergeben. Der zugeführte elektrische Strom durchfließt alle Quader nacheinander.A Peltier element comprises two or more cuboids made of p- and n-doped semiconductor material and two dielectric plates, which are preferably made of ceramic. Metal bridges, which are preferably made of copper, are attached to facing surfaces of the two dielectric plates. The two or more cuboids are alternately connected to each other at the top and bottom by the metal bridges. The metal bridges also form the thermal contact surfaces. Two different cuboids are always connected to one another in such a way that they form a series connection. The supplied electrical current flows through all the cuboids one after the other.

Für technische Anwendungen können mehrere Peltier-Elemente zu größeren Elementen oder Temperierungsvorrichtungen zusammengefasst. Dabei sind die mehreren Peltier-Elemente in Reihe geschaltet. Zum Verschalten der mehreren Peltier-Elemente sowie zur elektrischen Verbindung der mehreren Peltier-Elemente mit einer Energiequelle und/oder einem Steuergerät werden Kabel verwendet. Zur Überwachung der mehreren Peltier-Elemente wird üblicherweise mindestens ein Temperatursensor eingesetzt, der ebenfalls über Kabel mit dem Steuergerät elektrisch verbunden wird. Somit ergibt sich ein aufwändiger und dicker Kabelbaum, der einen großen Biegeradius aufweist.For technical applications, several Peltier elements can be combined to form larger elements or temperature control devices. The multiple Peltier elements are connected in series. Cables are used to interconnect the multiple Peltier elements and to electrically connect the multiple Peltier elements to an energy source and / or a control device. To monitor the multiple Peltier elements, at least one temperature sensor is usually used, which is also electrically connected to the control unit via a cable. This results in a complex and thick cable harness that has a large bending radius.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Es wird eine Temperierungsvorrichtung mit mehreren Peltier-Elementen vorgeschlagen.A temperature control device with several Peltier elements is proposed.

Bevorzugt umfassen die mehreren Peltier-Elemente jeweils zwei oder mehrere Quader, die abwechselnd als p- oder n-dotiertem Halbleitermaterial ausgebildet sind, und zwei dielektrische Platten.The plurality of Peltier elements each include two or more cuboids, which are alternately designed as p- or n-doped semiconductor material, and two dielectric plates.

Erfindungsgemäß sind die mehreren Peltier-Elemente mittels Leiterbahnen einer flexiblen Leiterplatte (FPC, engl.: Flexible Printed Circuit) elektrisch seriell oder parallel miteinander verschaltet. Dabei können die Peltier-Elemente mit den Leiterbahnen stoffschlüssig, wie beispielsweise durch Schweißen, Löten oder leitfähiges Kleben, elektrisch verbunden werden.According to the invention, the plurality of Peltier elements are electrically connected to one another in series or in parallel by means of conductor tracks on a flexible printed circuit board (FPC). The Peltier elements can be electrically connected to the conductor tracks in a materially bonded manner, for example by welding, soldering or conductive gluing.

Bevorzugt ist mindestens ein Temperatursensor zur Überwachung der mehreren Peltier-Elemente auf der flexiblen Leiterplatte angebracht. Der mindestens eine Temperatursensor kann dabei als ein oberflächenmontiertes Bauelement (SMD, engl.: Surface-Mounted Device) ausgebildet sein und mittels einer Oberflächenmontage (SMT, engl.: Surface-Mounting Technology) auf die flexible Leiterplatte gelötet werden. Bevorzugt ist der mindestens eine Temperatursensor zum Schutz oder zur Wärmedämmung auf einer einer Messstelle abgewandten Seite des mindestens einen Temperatursensors ummantelt. Denkbar ist aber auch, dass der mindestens eine Temperatursensor als ein Bauelement, das Drahtanschlüsse aufweist, ausgebildet und mittels eine Durchsteckmontage (THT, engl.: Through Hole Technology) auf die flexible Leiterplatte gelötet wird. At least one temperature sensor for monitoring the multiple Peltier elements is preferably attached to the flexible printed circuit board. The at least one temperature sensor can be designed as a surface-mounted component (SMD) and can be soldered to the flexible printed circuit board by means of surface mounting (SMT). The at least one temperature sensor is preferably encased for protection or for thermal insulation on a side of the at least one temperature sensor facing away from a measuring point. However, it is also conceivable that the at least one temperature sensor is designed as a component that has wire connections and is soldered to the flexible printed circuit board by means of a through hole assembly (THT).

Vorzugsweise ist der mindestens eine Temperatursensor als ein Heißleiter ausgebildet. Der mindestens eine Temperatursensor kann auch als ein Thermoelement ausgebildet sein.The at least one temperature sensor is preferably designed as a thermistor. The at least one temperature sensor can also be designed as a thermocouple.

Bevorzugt ist die flexible Leiterplatte um den mindestens einen Temperatursensor herum geschlitzt. Dadurch kann der mindestens eine Temperatursensor aus einer Hauptebene der flexiblen Leiterplatte herausgebogen werden und somit kann eine Temperatur einer Messstelle, die auf einer anderen Ebene liegt, gemessen werden.The flexible printed circuit board is preferably slotted around the at least one temperature sensor. As a result, the at least one temperature sensor can be bent out of a main plane of the flexible printed circuit board and thus a temperature of a measuring point that is on a different plane can be measured.

Vorteilhaft sind mehrere Temperatursensoren zum Vermeiden von Ausfällen aufgrund gemeinsamer Ursache (CCF, engl.: Commen Cause Faliures) eingesetzt. Dabei kann die flexible Leiterplatte einen oder mehrere durch Schlitze getrennte Arme aufweisen, an denen jeweils ein Temperatursensor angebracht wird. Dadurch können Temperaturen an von den Peltier-Elementen entfernten Stellen gemessen werden.Several temperature sensors are advantageously used to avoid failures due to common causes (CCF, English: Commen Cause Faliures). The flexible printed circuit board can have one or more arms separated by slots, to each of which a temperature sensor is attached. This allows temperatures to be measured at points remote from the Peltier elements.

Vorzugsweise sind die mehreren Peltier-Elemente an einem Träger angebracht, der als ein Hitzeverteiler ausgebildet ist. Dabei können die mehreren Peltier-Elemente mittels verschiedener Fügeverfahren, wie beispielsweise Verschweißen, Löten, Kleben, Klemmen oder Eingießen an dem Träger angebracht werden. Die flexible Leiterplatte kann dabei zur Zugentlastung von elektrischen Verbindungen mit dem Träger und/oder den mehreren Peltier-Elementen stoffschlüssig, wie beispielsweise durch Kleben oder Laminieren, verbunden werden.The plurality of Peltier elements are preferably attached to a carrier which is designed as a heat distributor. The multiple Peltier elements can be attached to the carrier by means of various joining methods, such as welding, soldering, gluing, clamping or casting. The flexible circuit board can thereby to relieve strain on electrical connections with the carrier and / or the multiple Peltier elements in a materially bonded manner, for example by gluing or lamination.

Bevorzugt ist die flexible Leiterplatte mit einem Steckverbinder zur Stromversorgung und/oder Signalübertragung versehen. Mittels dem Steckverbinder wird die flexible Leiterplatte und somit die erfindungsgemäße Temperierungsvorrichtung mit einer Energiequelle und/oder einem Steuergerät elektrisch verbunden. Der Steckverbinder kann dabei an die flexible Leiterplatte gecrimpt werden. Der Steckverbinder kann als ein SMD-Steckverbinder ausgebildet sein, der an die flexible Leiterplatte gelötet oder geschweißt wird. Der Steckverbinder kann aber auch als ein Nullkraftsockel (ZIF, engl.: Zero Insertion Force)-Steckverbinder ausgebildet sein.The flexible printed circuit board is preferably provided with a plug connector for power supply and / or signal transmission. The flexible circuit board and thus the temperature control device according to the invention are electrically connected to an energy source and / or a control device by means of the plug connector. The connector can be crimped onto the flexible printed circuit board. The connector can be designed as an SMD connector that is soldered or welded to the flexible printed circuit board. The connector can, however, also be designed as a zero-force socket (ZIF) connector.

Vorteilhaft ist die Stromversorgung der erfindungsgemäßen Temperierungsvorrichtung auf mehrere parallel zueinander geschaltete Leiterbahnen und mehrere Steckpins/Buchsen des Steckverbinders aufgeteilt. Dadurch kann ein Versorgungsstrom der erfindungsgemäßen Temperierungsvorrichtung erhöht werden.The power supply of the temperature control device according to the invention is advantageously divided between several conductor tracks connected in parallel and several plug pins / sockets of the plug connector. As a result, a supply current of the temperature control device according to the invention can be increased.

Vorteilhaft können Steckpins/Buchsen des Steckverbinders gezielt entstückt werden, wenn große Spannungsdifferenzen zur Versorgung der mehreren Peltier-Elemente notwendig sind. Dadurch kann eine Luft- bzw. Kriechstrecke zwischen elektrischen Kontakten erhöht werden.The plug-in pins / sockets of the plug-in connector can advantageously be deliberately dismantled if large voltage differences are required to supply the multiple Peltier elements. As a result, an air gap or creepage distance between electrical contacts can be increased.

Zur Flächenreduzierung kann die flexible Leiterplatte in mehrere flexible Teilleiterplatten aufgeteilt werden. Dabei sind die mehreren flexiblen Teilleiterplatten über Steckverbinder miteinander verbunden. Dabei kann ein zwei-reihiger Steckverbinder verwendet werden. Die mehreren Teilleiterplatten können dabei seriell oder parallel miteinander verschaltet werden.To reduce the area, the flexible circuit board can be divided into several flexible sub-circuit boards. The multiple flexible sub-circuit boards are connected to one another via plug connectors. A two-row connector can be used for this. The multiple sub-circuit boards can be connected to one another in series or in parallel.

Ferner wird ein Batteriesystem vorgeschlagen, das mindestens eine erfindungsgemäße Temperierungsvorrichtung umfasst.Furthermore, a battery system is proposed which comprises at least one temperature control device according to the invention.

Es wird auch ein Kraftfahrzeug vorgeschlagen, das mindestens eine erfindungsgemäße Temperierungsvorrichtung umfasst und/oder das mindestens ein erfindungsgemäßes Batteriesystem umfasst.A motor vehicle is also proposed which comprises at least one temperature control device according to the invention and / or which comprises at least one battery system according to the invention.

Vorteile der ErfindungAdvantages of the invention

Im Vergleich mit der manuellen Fertigung eines Kabelbaums kann eine flexible Leiterplatte automatisiert gefertigt werden. Mit der Verwendung einer flexiblen Leiterplatte in der erfindungsgemäßen Temperierungsvorrichtung können somit die Herstellungskosten deutlich reduziert werden.Compared to the manual production of a cable harness, a flexible printed circuit board can be produced automatically. With the use of a flexible printed circuit board in the temperature control device according to the invention, the production costs can thus be significantly reduced.

Eine flexible Leiterplatte weist üblicherweise eine Dicke von 0,1 mm und eine kleinen Biegeradius auf. Im Vergleich mit einem dicken Kabelbaum wird ein Platzbedarf bei Verwendung der flexiblen Leiterplatte deutlich reduziert.A flexible printed circuit board usually has a thickness of 0.1 mm and a small bending radius. In comparison with a thick cable harness, the space required when using the flexible printed circuit board is significantly reduced.

Die zur Überwachung der mehreren Peltier-Elemente eingesetzten Temperatursensoren können dabei als SMD-Bauteile ausgebildet werden. Damit können günstigere, kleinere und schnellere Temperatursensoren mit besserer thermischer Anbindung verwendet werden. Dies führt ebenfalls zu einer Kostenreduzierung der Temperierungsvorrichtung.The temperature sensors used to monitor the multiple Peltier elements can be designed as SMD components. This means that cheaper, smaller and faster temperature sensors with better thermal connections can be used. This also leads to a cost reduction of the temperature control device.

FigurenlisteFigure list

Ausführungsformen der Erfindung werden anhand der Zeichnungen und der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.Embodiments of the invention are explained in more detail with reference to the drawings and the following description.

Es zeigen:

  • 1 eine schematische Schnittdarstellung einer Temperierungsvorrichtung und
  • 2 eine Draufsicht der Temperierungsvorrichtung aus 1 entlang der Linie A-A.
Show it:
  • 1 a schematic sectional view of a temperature control device and
  • 2 a plan view of the temperature control device 1 along the line AA.

Ausführungsformen der ErfindungEmbodiments of the invention

In der nachfolgenden Beschreibung der Ausführungsformen der Erfindung werden gleiche oder ähnliche Elemente mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet, wobei auf eine wiederholte Beschreibung dieser Elemente in Einzelfällen verzichtet wird. Die Figuren stellen den Gegenstand der Erfindung nur schematisch dar.In the following description of the embodiments of the invention, the same or similar elements are denoted by the same reference numerals, with a repeated description of these elements in individual cases being dispensed with. The figures represent the subject matter of the invention only schematically.

1 zeigt eine schematische Schnittdarstellung einer erfindungsgemäßen Temperierungsvorrichtung 100. Dabei umfasst die Temperierungsvorrichtung 100 mehrere Peltier-Elemente 10. In der Schnittdarstellung aus 1 sind zwei Peltier-Elemente 10, und zwar ein erstes Peltier-Element 11 und ein zweites Peltier-Element 12, dargestellt. 1 shows a schematic sectional view of a temperature control device according to the invention 100 . The temperature control device includes 100 several Peltier elements 10 . In the section view 1 are two Peltier elements 10 , namely a first Peltier element 11 and a second Peltier element 12th , shown.

Das erste und das zweite Peltier-Element 11, 12 umfassen jeweils mehrere Quader 20 aus p- und n-dotiertem Halbleitermaterial. Dabei werden Quader 20 aus p-dotiertem Halbleitermaterial jeweils als erste Quader 21 bezeichnet, während Quader 20 aus n-dotiertem Halbleitermaterial jeweils als zweite Quader 22 bezeichnet sind.The first and the second Peltier element 11 , 12th each comprise several cuboids 20th made of p- and n-doped semiconductor material. This will be cuboids 20th made of p-doped semiconductor material as the first cuboid 21st referred to while cuboid 20th made of n-doped semiconductor material as a second cuboid 22nd are designated.

Das erste und das zweite Peltier-Element 11, 12 umfassen ferner jeweils zwei dielektrische Platten 40, und zwar eine erste dielektrische Platte 41 und eine zweite dielektrische Platte 42, die bevorzugt aus Keramik hergestellt werden.The first and the second Peltier element 11 , 12th each also include two dielectric plates 40 , namely a first dielectric plate 41 and a second dielectric plate 42 , which are preferably made of ceramic.

An einer ersten Fläche 43 der ersten dielektrischen Platte 41 und einer zweiten Fläche 44 der zweiten dielektrischen Platte 42, die einander zugewandt sind, sind mehrere Metallbrücken 30 angebracht. Die mehreren Metallbrücken 30 sind bevorzugt aus Kupfer hergestellt.On a first surface 43 of the first dielectric plate 41 and a second face 44 of the second dielectric plate 42 facing each other are multiple metal bridges 30th appropriate. The multiple metal bridges 30th are preferably made of copper.

Die mehreren Quader 20 sind dabei abwechselnd oben und unten durch die Metallbrücken 30 miteinander verbunden. Die Metallbrücken 30 bilden zugleich die thermischen Kontaktflächen. Immer ein erster Quader 21 und ein zweiter Quader 22 sind so miteinander verbunden, dass sie eine Reihenschaltung ergeben. Ein zugeführter elektrischer Strom durchfließt alle Quader 20 nacheinander.The several cuboids 20th are alternately above and below through the metal bridges 30th connected with each other. The metal bridges 30th at the same time form the thermal contact surfaces. Always a first cuboid 21st and a second cuboid 22nd are connected to one another in such a way that they form a series connection. An applied electric current flows through all cuboids 20th successively.

Das in 1 dargestellte erste und zweite Peltier-Element 11, 12 sind an einem Träger 50 angebracht, der als ein Hitzeverteiler ausgebildet ist.This in 1 illustrated first and second Peltier element 11 , 12th are on a carrier 50 attached, which is designed as a heat spreader.

Das erste und das zweite Peltier-Element 11, 12 sind mittels Leiterbahnen 62 (siehe 2) einer flexiblen Leiterplatte 60 elektrisch seriell miteinander verschaltet. Dabei können die Peltier-Elemente 11, 12 mit den Leiterbahnen 62 stoffschlüssig, wie beispielsweise durch Schweißen, Löten oder leitfähiges Kleben, elektrisch verbunden werden.The first and the second Peltier element 11 , 12th are by means of conductor tracks 62 (please refer 2 ) a flexible printed circuit board 60 electrically connected in series with one another. The Peltier elements 11 , 12th with the conductor tracks 62 be materially connected, such as by welding, soldering or conductive gluing, electrically connected.

Zur Überwachung der Peltier-Elemente 10 ist ein Temperatursensor 70, der als ein Heißleiter ausgebildet ist, an der flexiblen Leiterplatte 60 angebracht. Der Temperatursensor 70 ist dabei als ein oberflächenmontiertes Bauelement ausgebildet und ist mittels einer Oberflächenmontage an die flexible Leiterplatte 60 gelötet. Zum Schutz oder Wärmedämmung ist der Temperatursensor 70 mit einer Ummantelung (nicht dargestellt) auf einer einer Messstelle abgewandten Seite ummantelt. Dabei wird eine Temperatur des Trägers 50 gemessen.For monitoring the Peltier elements 10 is a temperature sensor 70 , which is designed as a thermistor, on the flexible circuit board 60 appropriate. The temperature sensor 70 is designed as a surface-mounted component and is surface-mounted to the flexible printed circuit board 60 soldered. The temperature sensor is used for protection or thermal insulation 70 encased with a casing (not shown) on a side facing away from a measuring point. Thereby, a temperature of the carrier 50 measured.

Die flexible Leiterplatte 60 kann um den Temperatursensor 70 herum geschlitzt werden. Dadurch kann der Temperatursensor 70 aus einer Hauptebene der flexiblen Leiterplatte 60 herausgebogen werden.The flexible circuit board 60 can around the temperature sensor 70 slit around. This allows the temperature sensor 70 from a main level of the flexible printed circuit board 60 be bent out.

2 zeigt eine Draufsicht der erfindungsgemäßen Temperierungsvorrichtung 100 aus 1 entlang der Linie A-A. 2 shows a top view of the temperature control device according to the invention 100 out 1 along the line AA.

In 2 sind vier Peltier-Elemente 10, und zwar ein erstes Peltier-Element 11, ein zweites Peltier-Element 12, ein drittes Peltier-Element 13 und ein viertes Peltier-Element 14, dargestellt. Selbstverständlich kann die erfindungsgemäße Temperierungsvorrichtung 100 mehr oder weniger als vier Peltier-Elemente 10 umfassen.In 2 are four Peltier elements 10 , namely a first Peltier element 11 , a second Peltier element 12th , a third Peltier element 13th and a fourth Peltier element 14th , shown. Of course, the temperature control device according to the invention 100 more or less than four Peltier elements 10 include.

Die vier Peltier-Elemente 11, 12, 13,14 umfassen jeweils mehrere Quader 20 aus p- und n-dotiertem Halbleitermaterial. Dabei werden Quader 20 aus p-dotiertem Halbleitermaterial jeweils als erste Quader 21 bezeichnet, während Quader 20 aus n-dotiertem Halbleitermaterial jeweils als zweite Quader 22 bezeichnet sind.The four Peltier elements 11 , 12th , 13th , 14 each comprise several cuboids 20th made of p- and n-doped semiconductor material. This will be cuboids 20th made of p-doped semiconductor material as the first cuboid 21st referred to while cuboid 20th made of n-doped semiconductor material as a second cuboid 22nd are designated.

Die vier Peltier-Elemente 11, 12, 13, 14 umfassen ferner jeweils zwei dielektrische Platten 40, und zwar eine erste dielektrische Platte 41 und eine zweite dielektrische Platte 42 (vgl. 1), die bevorzugt aus Keramik hergestellt werden.The four Peltier elements 11 , 12th , 13th , 14th each also include two dielectric plates 40 , namely a first dielectric plate 41 and a second dielectric plate 42 (see. 1 ), which are preferably made of ceramic.

An einer ersten Fläche 43 (vgl. 1) der ersten dielektrischen Platte 41 und einer zweiten Fläche 44 (vgl. 1) der zweiten dielektrischen Platte 42, die einander zugewandt sind, sind mehrere Metallbrücken 30 angebracht. Die mehreren Metallbrücken 30 sind bevorzugt aus Kupfer hergestellt.On a first surface 43 (see. 1 ) of the first dielectric plate 41 and a second face 44 (see. 1 ) of the second dielectric plate 42 facing each other are multiple metal bridges 30th appropriate. The multiple metal bridges 30th are preferably made of copper.

Die mehreren Quader 20 sind dabei abwechselnd oben und unten durch die Metallbrücken 30 miteinander verbunden. Immer ein erster Quader 21 und ein zweiter Quader 22 sind so miteinander verbunden, dass sie eine Reihenschaltung ergeben. Ein zugeführter elektrischer Strom durchfließt alle Quader 20 nacheinander.The several cuboids 20th are alternately above and below through the metal bridges 30th connected with each other. Always a first cuboid 21st and a second cuboid 22nd are connected to one another in such a way that they form a series connection. An applied electric current flows through all cuboids 20th successively.

Die in 2 dargestellten vier Peltier-Elemente 11, 12, 13, 14 sind auf einem Träger 50 angebracht, der als ein Hitzeverteiler ausgebildet ist.In the 2 shown four Peltier elements 11 , 12th , 13th , 14th are on a carrier 50 attached, which is designed as a heat spreader.

Die vier Peltier-Elemente 11, 12, 13, 14 sind mittels Leiterbahnen 62 einer flexiblen Leiterplatte 60 elektrisch seriell miteinander verschaltet. Dabei können die Peltier-Elemente 11, 12, 13, 14 mit den Leiterbahnen 62 stoffschlüssig, wie beispielsweise durch Schweißen, Löten oder leitfähiges Kleben, elektrisch verbunden.
Die flexible Leiterplatte 60 ist zur Zugentlastung von elektrischen Verbindungen 68 zwischen der flexiblen Leiterplatte 60 und den vier Peltier-Elementen 11, 12, 13, 14 mit dem Träger 50 und den vier Peltier-Elementen 11, 12, 13, 14 stoffschlüssig, wie beispielsweise durch Kleben oder Laminieren, verbunden.The four Peltier elements 11 , 12th , 13th , 14th are by means of conductor tracks 62 a flexible printed circuit board 60 electrically connected in series with one another. The Peltier elements 11 , 12th , 13th , 14th with the conductor tracks 62 materially connected, for example by welding, soldering or conductive gluing, electrically connected.
The flexible circuit board 60 is for strain relief of electrical connections 68 between the flexible circuit board 60 and the four Peltier elements 11 , 12th , 13th , 14th with the carrier 50 and the four Peltier elements 11 , 12th , 13th , 14th cohesively, such as by gluing or lamination, connected.

Zur Überwachung der Peltier-Elemente 11, 12, 13,14 ist ein Temperatursensor 70, der als ein Heißleiter ausgebildet ist, an der flexiblen Leiterplatte 60 angebracht. Der Temperatursensor 70 ist dabei als ein oberflächenmontiertes Bauelement ausgebildet und ist mittels einer Oberflächenmontage an die flexible Leiterplatte 60 gelötet. Zum Schutz oder Wärmedämmung ist der Temperatursensor 70 mit einer Ummantelung auf einer einer Messstelle abgewandten Seite ummantelt.For monitoring the Peltier elements 11 , 12th , 13th , 14 is a temperature sensor 70 , which is designed as a thermistor, on the flexible circuit board 60 appropriate. The temperature sensor 70 is designed as a surface-mounted component and is surface-mounted to the flexible printed circuit board 60 soldered. The temperature sensor is used for protection or thermal insulation 70 encased with a jacket on a side facing away from a measuring point.

Die flexible Leiterplatte 60 kann um den Temperatursensor 70 herum geschlitzt werden. Dadurch kann der Temperatursensor 70 aus einer Hauptebene der flexiblen Leiterplatte 60 herausgebogen werden. In 2 ist ein Schlitz 72 um den Temperatursensor 70 dargestellt.The flexible circuit board 60 can around the temperature sensor 70 slit around. This allows the temperature sensor 70 from a main level of the flexible printed circuit board 60 be bent out. In 2 is a slot 72 around the temperature sensor 70 shown.

Vorteilhaft können mehrere Temperatursensoren 70 zum Vermeiden von Ausfällen aufgrund gemeinsamer Ursache eingesetzt werden. Dabei kann die flexible Leiterplatte 60 einen oder mehrere durch Schlitze 72 getrennte Arme 66 aufweisen, an den jeweils ein Temperatursensor 70 angebracht werden kann. Dadurch können Temperaturen an von den Peltier-Elementen 10 entfernten Stellen gemessen werden.Several temperature sensors can be advantageous 70 can be used to prevent common cause failures. The flexible printed circuit board 60 one or more through slots 72 separate arms 66 each have a temperature sensor 70 can be attached. As a result, temperatures can rise from the Peltier elements 10 remote locations can be measured.

Wie in 2 dargestellt, weist die flexible Leiterplatte 60 einen durch Schlitze 72 getrennten Arm 66 auf, an dessen von der flexiblen Leiterplatte 60 entfernten Ende 74 ein weiterer Temperatursensor 76 angebracht ist.As in 2 shown, has the flexible circuit board 60 one through slots 72 separated arm 66 on whose of the flexible circuit board 60 far end 74 another temperature sensor 76 is appropriate.

Die flexible Leiterplatte 60 ist mit einem Steckverbinder 64 zur Stromversorgung und/oder Signalübertragung versehen. Mittels des Steckverbinders 64 wird die flexible Leiterplatte 60 und somit die erfindungsgemäße Temperierungsvorrichtung 100 mit einer Energiequelle (nicht dargestellt) und/oder einem Steuergerät (nicht dargestellt) elektrisch verbunden. Der Steckverbinder 64 kann dabei an die flexible Leiterplatte 60 gecrimpt werden. The flexible circuit board 60 is with a connector 64 for power supply and / or signal transmission. By means of the connector 64 becomes the flexible printed circuit board 60 and thus the temperature control device according to the invention 100 electrically connected to an energy source (not shown) and / or a control device (not shown). The connector 64 can be attached to the flexible printed circuit board 60 be crimped.

Der Steckverbinder 64 kann als ein SMD-Steckverbinder ausgebildet sein, der an die flexible Leiterplatte 60 gelötet oder geschweißt wird. Der Steckverbinder 64 kann aber auch als ein Nullkraftsockel (ZIF, engl.: Zero Insertion Force)-Steckverbinder ausgebildet sein.The connector 64 can be designed as an SMD connector that attaches to the flexible printed circuit board 60 is soldered or welded. The connector 64 but can also be designed as a zero-force socket (ZIF, English: Zero Insertion Force) connector.

Vorteilhalft ist die Stromversorgung der erfindungsgemäßen Temperierungsvorrichtung 100 auf mehrere parallel zueinander geschaltete Leiterbahnen 62 und mehrere Steckpins/Buchsen des Steckverbinders 64 aufgeteilt. Dadurch kann ein Versorgungsstrom der erfindungsgemäßen Temperierungsvorrichtung 100 erhöht werden.The power supply of the temperature control device according to the invention is advantageous 100 on several conductor tracks connected in parallel to one another 62 and several plug pins / sockets of the connector 64 divided up. This allows a supply current to the temperature control device according to the invention 100 increase.

Vorteilhaft können Steckpins/Buchsen des Steckverbinders 64 gezielt entstückt werden, wenn große Spannungsdifferenzen zur Versorgung der vier Peltier-Elemente 11, 12, 13, 14 notwendig sind.Plug pins / sockets of the connector can be advantageous 64 can be deliberately dismantled if there are large voltage differences to supply the four Peltier elements 11 , 12th , 13th , 14th are necessary.

Zur Flächenreduzierung kann die flexiblen Leiterplatte 60 in mehrere flexible Teilleiterplatten (nicht dargestellt) aufgeteilt werden. Dabei sind die mehreren flexiblen Teilleiterplatten über Steckverbinder 64 miteinander verbunden. Der Steckverbinder 64 kann dabei als ein zwei-reihiger Steckverbinder ausgebildet werden.The flexible printed circuit board can be used to reduce the area 60 be divided into several flexible sub-circuit boards (not shown). The multiple flexible circuit boards are connected to connectors 64 connected with each other. The connector 64 can be designed as a two-row connector.

Die Erfindung ist nicht auf die hier beschriebenen Ausführungsbeispiele und die darin hervorgehobenen Aspekte beschränkt. Vielmehr ist innerhalb des durch die Ansprüche angegebenen Bereichs eine Vielzahl von Abwandlungen möglich, die im Rahmen fachmännischen Handelns liegen.The invention is not restricted to the exemplary embodiments described here and the aspects emphasized therein. Rather, a large number of modifications are possible within the range specified by the claims, which are within the scope of expert action.

Claims (10)

Temperierungsvorrichtung (100), umfassend mehrere Peltier-Elemente (10, 11, 12, 13, 14), dadurch gekennzeichnet, dass die mehreren Peltier-Elemente (10, 11, 12, 13, 14) mittels Leiterbahnen (62) einer flexiblen Leiterplatte (60) elektrisch seriell oder parallel miteinander verschaltet sind.Temperature control device (100), comprising several Peltier elements (10, 11, 12, 13, 14), characterized in that the several Peltier elements (10, 11, 12, 13, 14) by means of conductor tracks (62) of a flexible printed circuit board (60) are electrically connected in series or in parallel with one another. Temperierungsvorrichtung (100) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass, mindestens ein Temperatursensor (70) auf der flexible Leiterplatte (60) angebracht ist.Temperature control device (100) according to Claim 1 , characterized in that at least one temperature sensor (70) is attached to the flexible printed circuit board (60). Temperierungsvorrichtung (100) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Temperatursensor (70) als ein Heißleiter ausgebildet ist.Temperature control device (100) according to Claim 2 , characterized in that the at least one temperature sensor (70) is designed as a thermistor. Temperierungsvorrichtung (100) nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die flexible Leiterplatte (60) um den mindestens einen Temperatursensor (70) herum geschlitzt ist.Temperature control device (100) according to Claim 2 or 3 , characterized in that the flexible printed circuit board (60) is slotted around the at least one temperature sensor (70). Temperierungsvorrichtung (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die mehreren Peltier-Elemente (10, 11, 12, 13, 14) auf einem Träger (50), der als ein Hitzeverteiler ausgebildet ist, angeordnet sind, wobei die flexible Leiterplatte (60) mit dem Träger (50) und/oder den mehreren Peltier-Elementen (10, 11, 12, 13) stoffschlüssig verbunden ist.Tempering device (100) according to one of the Claims 1 to 4th , characterized in that the plurality of Peltier elements (10, 11, 12, 13, 14) are arranged on a carrier (50) which is designed as a heat distributor, the flexible printed circuit board (60) with the carrier (50 ) and / or the multiple Peltier elements (10, 11, 12, 13) is firmly connected. Temperierungsvorrichtung (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die flexible Leiterplatte (60) mit einem Steckverbinder (64) zur Stromversorgung und/oder Signalübertragung versehen ist.Tempering device (100) according to one of the Claims 1 to 5 , characterized in that the flexible printed circuit board (60) is provided with a connector (64) for power supply and / or signal transmission. Temperierungsvorrichtung (100) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Stromversorgung auf mehrere parallel zueinander geschaltete Leiterbahnen (62) und mehrere Steckpins/Buchsen des Steckverbinders (64) aufgeteilt ist.Temperature control device (100) according to Claim 6 , characterized in that the power supply is divided into several parallel-connected conductor tracks (62) and several plug pins / sockets of the connector (64). Temperierungsvorrichtung (100) nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die flexible Leiterplatte (60) in mehrere flexible Teilleiterplatten aufgeteilt ist, die mittels Steckverbinder (64) miteinander verbunden sind.Temperature control device (100) according to Claim 6 or 7th , characterized in that the flexible circuit board (60) is divided into several flexible sub-circuit boards which are connected to one another by means of plug connectors (64). Batteriesystem, das mindestens eine Temperierungsvorrichtung (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 8 umfasst.Battery system that has at least one temperature control device (100) according to one of the Claims 1 to 8th includes. Kraftfahrzeug, das mindestens eine Temperierungsvorrichtung (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 8 umfasst und/oder das mindestens einem Batteriesystem nach Anspruch 9 umfasst.Motor vehicle that has at least one temperature control device (100) according to one of the Claims 1 to 8th comprises and / or the at least one battery system according to Claim 9 includes.
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Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE69512622T2 (en) * 1994-12-19 2000-04-06 Xerox Corp Thermoelectric cooling unit
US20140376175A1 (en) * 2013-04-22 2014-12-25 Huawei Device Co., Ltd. Apparatus for Preventing Deformation of Communication Card
DE112016002628T5 (en) * 2015-06-10 2018-04-05 Gentherm Inc. For a vehicle battery thermoelectric module with fastening element and thermoisolating property
DE102017216832A1 (en) * 2017-09-22 2019-03-28 Mahle International Gmbh Thermoelectric device, in particular for an air conditioning device of a motor vehicle

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE69512622T2 (en) * 1994-12-19 2000-04-06 Xerox Corp Thermoelectric cooling unit
US20140376175A1 (en) * 2013-04-22 2014-12-25 Huawei Device Co., Ltd. Apparatus for Preventing Deformation of Communication Card
DE112016002628T5 (en) * 2015-06-10 2018-04-05 Gentherm Inc. For a vehicle battery thermoelectric module with fastening element and thermoisolating property
DE102017216832A1 (en) * 2017-09-22 2019-03-28 Mahle International Gmbh Thermoelectric device, in particular for an air conditioning device of a motor vehicle

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