DE102022203563A1 - Test setup - Google Patents

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Benjamin Lukas Mehnert
Roman Marx
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    • G01N25/00—Investigating or analyzing materials by the use of thermal means
    • G01N25/18—Investigating or analyzing materials by the use of thermal means by investigating thermal conductivity

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Abstract

Die Erfindung betrifft einen Prüfaufbau umfassend zwei Temperierplatten (2), welche jeweils ausgebildet sind, ein konstante Temperatur aufzuweisen, und zwischen welchen ein thermisches Ausgleichsmaterial (3) angeordnet ist und zwischen welchen weiterhin zumindest ein Peltierelement (4) angeordnet ist, wobei das zumindest eine Peltierelement (4) wärmeleitend mit einer Tempierplatte (2) verbunden ist und das thermische Ausgleichsmaterial (3) wärmeleitend mit dem zumindest einen Peltierelement (4) verbunden ist, wobei zumindest ein Temperatursensor (51, 52) weiterhin ausgebildet ist, eine Temperatur des zumindest einen Peltierelements (4) zu erfassen, wobei eine Steuerungseinheit (6) mit dem zumindest einen Peltierelement (4) verbunden ist und ausgebildet ist, eine Polarität des zumindest einen Peltierelements (4) zu wechseln und/oder eine Leistung des elektrischen Stroms zu regeln.The invention relates to a test setup comprising two temperature control plates (2), each of which is designed to have a constant temperature, and between which a thermal compensation material (3) is arranged and between which at least one Peltier element (4) is also arranged, the at least one Peltier element (4) is connected in a heat-conducting manner to a temperature control plate (2) and the thermal compensation material (3) is connected in a heat-conducting manner to the at least one Peltier element (4), wherein at least one temperature sensor (51, 52) is further formed, a temperature of the at least one Peltier element (4), wherein a control unit (6) is connected to the at least one Peltier element (4) and is designed to change a polarity of the at least one Peltier element (4) and / or regulate a power of the electrical current.

Description

Stand der TechnikState of the art

Die Erfindung geht aus von einem Prüfaufbau nach Gattung des unabhängigen Anspruchs. Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist auch ein Verfahren zum Betrieb eines solchen Prüfaufbaus.The invention is based on a test setup according to the preamble of the independent claim. The subject of the present invention is also a method for operating such a test setup.

Elektrische und elektronische Komponenten bspw. eines Batteriemoduls sind aufgrund ihrer Leistungsfähigkeit und einer damit verbundenen Wärmeentwicklung insbesondere stetig zu kühlen. Um einen thermischen Kontaktwiderstand an den zu kühlenden Kontaktflächen zu verringern, ist der Einsatz sogenannter thermischer Ausgleichsmaterialien (zu Englisch „thermal interface material“ oder kurz „TIM“) bekannt. Die thermischen Ausgleichsmaterialen werden somit während der solchen Temperierung von einem Wärmestrom durchströmt, wodurch ein Temperaturgradient über das thermische Ausgleichsmaterial hinweg ausgebildet ist. Ein thermisches Ausgleichsmaterial weist demnach eine vergleichbar wärmere Seite und eine vergleichbar kältere Seite auf. In Abhängigkeit der Randbedingungen, wie zum Beispiel der Umgebungsluft oder des Betriebszustands, verändert sich der Wärmestrom und folglich auch der Temperaturgradient. Insgesamt kann sich hierdurch ein wechselnder Wärmestrom einstellen, sodass das thermische Ausgleichsmaterial über der Betriebsdauer unterschiedlichen thermischen Belastungen ausgesetzt ist. Dies kann unter Umständen zu einer Schädigung des thermischen Ausgleichsmaterial oder einer Schädigung der Verbindung des thermischen Ausgleichsmaterial zu der zu temperierenden Komponente führen.Electrical and electronic components, for example of a battery module, must be constantly cooled due to their performance and the associated heat generation. In order to reduce thermal contact resistance on the contact surfaces to be cooled, the use of so-called thermal compensation materials (“thermal interface material” or “TIM” for short) is known. A heat flow thus flows through the thermal compensation materials during such temperature control, whereby a temperature gradient is formed across the thermal compensation material. A thermal compensation material therefore has a comparably warmer side and a comparably colder side. Depending on the boundary conditions, such as the ambient air or the operating state, the heat flow and consequently also the temperature gradient changes. Overall, this can result in a changing heat flow, so that the thermal compensation material is exposed to different thermal loads over the operating period. Under certain circumstances, this can lead to damage to the thermal compensation material or damage to the connection of the thermal compensation material to the component to be tempered.

Die Zuverlässigkeit derartiger Verbindungen ist messtechnisch zu untersuchen.The reliability of such connections must be examined using measurements.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Ein Prüfaufbau mit den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs bietet den Vorteil, dass auf zuverlässige und vergleichbar schnelle Art und Weise die Eigenschaften und insbesondere auch die Zuverlässigkeit eines thermischen Ausgleichsmaterial bestimmt werden kann.A test setup with the features of the independent claim offers the advantage that the properties and in particular the reliability of a thermal compensation material can be determined in a reliable and comparably quick manner.

Dazu wird erfindungsgemäß ein Prüfaufbau zur Verfügung gestellt. Der Prüfaufbau umfasst dabei zwei Temperierplatten, welche jeweils dazu ausgebildet sind, eine konstante Temperatur aufzuweisen. Zwischen den zwei Temperierplatten ist zum einen ein thermisches Ausgleichsmaterial angeordnet und zum anderen weiterhin zumindest ein Peltierelement angeordnet. Dabei ist das zumindest eine Peltierelement wärmeleitend mit einer der zwei Temperierplatten verbunden. Zudem ist das thermische Ausgleichsmaterial wärmeleitend mit dem zumindest einen Peltierelement verbunden. Weiterhin ist zumindest ein Temperatursensor dazu ausgebildet, eine Temperatur des zumindest einen Peltierelements zu erfassen. Dabei ist eine Steuerungseinheit mit dem zumindest einen Peltierelement verbunden. Ferner ist die Steuerungseinheit dazu ausgebildet, eine Polarität eines elektrischen Stroms des zumindest einen Peltierelements zu wechseln und/oder eine Leistung des elektrischen Stroms zu regeln.For this purpose, according to the invention, a test setup is provided. The test setup includes two temperature control plates, each of which is designed to have a constant temperature. On the one hand, a thermal compensation material is arranged between the two temperature control plates and, on the other hand, at least one Peltier element is also arranged. The at least one Peltier element is connected to one of the two temperature control plates in a heat-conducting manner. In addition, the thermal compensation material is connected to the at least one Peltier element in a heat-conducting manner. Furthermore, at least one temperature sensor is designed to detect a temperature of the at least one Peltier element. A control unit is connected to the at least one Peltier element. Furthermore, the control unit is designed to change a polarity of an electrical current of the at least one Peltier element and/or to regulate a power of the electrical current.

Durch die in den abhängigen Ansprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der im unabhängigen Anspruch angegebenen Vorrichtung möglich.The measures listed in the dependent claims make advantageous developments and improvements of the device specified in the independent claim possible.

Ein Peltierelement ist insbesondere als thermoelektrischer Wandler ausgebildet. Weiterhin ist das Peltierelement in der Art ausgebildet, dass bei einem Durchströmen mit einem elektrischen Strom eine Temperaturdifferenz ausgebildet wird. Insbesondere ist das Peltierelement in der Art ausgebildet, dass bei einem Durchströmen mit einem elektrischen Strom in einer ersten Richtung Wärme in einer ersten Richtung übertragen wird und dass bei einem Durchströmen mit einem elektrischen Strom in einer zweiten Richtung Wärme in einer zweiten Richtung übertragen wird. Daher kann mittels eines Peltierelements zum einen eine natürliche Wärmeleitung unterstützt bzw. verstärkt werden, also mit anderen Worten ausgedrückt, Wärme entgegen der Richtung eines bestehenden Temperaturgradienten geleitet werden und kann zum anderen eine Wärmeleitung ausgebildet werden, welche in Richtung eines bestehenden Temperaturgradienten geleitet wird, also entgegen der natürlichen Wärmeleitung wirkt. Eine Polarität eines angelegten elektrischen Stroms eines Peltierelements bestimmt dabei die Richtung der Wärmeleitung.A Peltier element is designed in particular as a thermoelectric converter. Furthermore, the Peltier element is designed in such a way that a temperature difference is formed when an electrical current flows through it. In particular, the Peltier element is designed in such a way that when an electric current flows through it in a first direction, heat is transferred in a first direction and that when an electric current flows through it in a second direction, heat is transferred in a second direction. Therefore, by means of a Peltier element, on the one hand, natural heat conduction can be supported or increased, in other words, heat can be conducted against the direction of an existing temperature gradient and, on the other hand, heat conduction can be formed, which is conducted in the direction of an existing temperature gradient, i.e works against natural heat conduction. A polarity of an applied electrical current to a Peltier element determines the direction of heat conduction.

Grundsätzlich ist es hierbei auch möglich, mehrere Peltierelemente zu kaskadieren, also mehrere Peltierelement seriell und/oder parallel miteinander zu verschalten. Hierdurch kann bspw. eine vergleichbar noch größere Temperaturdifferenz ausgebildet werden.In principle, it is also possible to cascade several Peltier elements, i.e. to connect several Peltier elements to one another in series and/or parallel. In this way, for example, a comparably even larger temperature difference can be formed.

Zudem sein an dieser Stelle sei angemerkt, dass die zwei Temperierplatten jeweils als Wärmequelle und zugleich als Wärmesenke dienen können. Insbesondere können die zwei Temperierplatten mit einer Temperatureinheit verbunden sein, welche dazu dient, eine eingestellte Temperatur aufrecht zu erhalten.It should also be noted at this point that the two temperature control plates can each serve as a heat source and at the same time as a heat sink. In particular, the two temperature control plates can be connected to a temperature unit which serves to maintain a set temperature.

Des Weiteren können die wärmeleitenden Verbindungen, beispielsweise zwischen einem Peltierelement und einer Temperierplatte oder zwischen einem Peltierelement und dem thermischen Ausgleichsmaterial, bevorzugt vergleichbar gut thermisch kontaktierend bzw. wärmeleitend ausgebildet sein.Furthermore, the heat-conducting connections, for example between a Peltier element and a temperature control plate or between a Peltier element and the thermal compensation material, can preferably be of comparable quality be designed to have mixed contact or heat conduction.

Es ist zweckmäßig, wenn ein erstes Peltierelement wärmeleitend mit einer ersten Temperierplatte verbunden ist und ein zweites Peltierelement wärmeleitend mit einer zweiten Temperierplatte verbunden ist. Dabei ist das thermische Ausgleichselement weiterhin zwischen dem ersten Peltierelement und dem zweiten Peltierelement angeordnet. Weiterhin ist das thermische Ausgleichsmaterial wärmeleitend mit dem ersten Peltierelement und mit dem zweiten Peltierelement verbunden. Insbesondere kann hierdurch ein symmetrischer Aufbau des Prüfstandes ausgebildet werden. Insbesondere sei hierzu angemerkt, dass durch die Anordnung eines Peltierelements an jeder der zwei Temperierplatten eine besonders zuverlässige Bestimmung des Verhaltens des thermischen Ausgleichsmaterial möglich ist. Zudem kann hierdurch ein auf das thermische Ausgleichsmaterial wirkender Wärmestrom vergrößert werden.It is expedient if a first Peltier element is connected in a heat-conducting manner to a first temperature control plate and a second Peltier element is connected in a heat-conducting manner to a second temperature control plate. The thermal compensation element is further arranged between the first Peltier element and the second Peltier element. Furthermore, the thermal compensation material is connected in a heat-conducting manner to the first Peltier element and to the second Peltier element. In particular, a symmetrical structure of the test stand can be formed in this way. In particular, it should be noted that by arranging a Peltier element on each of the two temperature control plates, a particularly reliable determination of the behavior of the thermal compensation material is possible. In addition, this can increase the heat flow acting on the thermal compensation material.

Ferner ist es auch zweckmäßig, wenn zumindest ein erster Temperatursensor ausgebildet ist, eine Temperatur des ersten Peltierelements zu erfassen, und zumindest ein zweiter Temperatursensor ausgebildet ist, eine Temperatur des zweiten Peltierelements zu erfassen. Hierdurch ist es möglich, die Temperatur des ersten Peltierelements und die Temperatur des zweiten Peltierelements, insbesondere kontinuierlich, zu überwachen. Eine Steuereinheit kann hierdurch auf Grundlage der mittels des zumindest einen ersten Temperatursensors erfassten Temperatur des ersten Peltierelements und der mittels des zumindest einen zweite Temperatursensors erfassten Temperatur des zweiten Peltierelements das erste Peltierelement und das zweite Peltierelement regeln, um somit bspw. einen nach der Temperatur geregelten Betrieb des thermischen Ausgleichsmaterial auszubilden. Insbesondere kann die Differenz zwischen der Temperatur des ersten Peltierelements und der Temperatur des zweiten Peltierelements einen Wärmestrom durch das thermische Ausgleichsmaterial hindurch oder eine Veränderung des Verhaltens des thermischen Ausgleichsmaterial beschreiben. Insbesondere wird die Temperaturdifferenz der kälteren Seite des einen Peltierelements und der wärmeren Seite des anderen Peltierelements erfasst. Insbesondere kann zumindest ein weiterer Temperatursensor ausgebildet sein, eine Temperatur an einer Kontaktstelle zwischen einer Temperierplatte und einem Peltierelement zu erfassen, sodass hierdurch die Funktionsfähigkeit des Prüfaufbaus zu erfassen.Furthermore, it is also expedient if at least one first temperature sensor is designed to detect a temperature of the first Peltier element, and at least one second temperature sensor is designed to detect a temperature of the second Peltier element. This makes it possible to monitor the temperature of the first Peltier element and the temperature of the second Peltier element, in particular continuously. A control unit can thereby regulate the first Peltier element and the second Peltier element on the basis of the temperature of the first Peltier element detected by means of the at least one first temperature sensor and the temperature of the second Peltier element detected by means of the at least one second temperature sensor, in order, for example, to operate in accordance with the temperature of the thermal compensation material. In particular, the difference between the temperature of the first Peltier element and the temperature of the second Peltier element can describe a heat flow through the thermal compensation material or a change in the behavior of the thermal compensation material. In particular, the temperature difference between the colder side of one Peltier element and the warmer side of the other Peltier element is recorded. In particular, at least one further temperature sensor can be designed to detect a temperature at a contact point between a temperature control plate and a Peltier element, thereby detecting the functionality of the test setup.

Gemäß eines besonders zweckmäßigen Aspekts der Erfindung ist die Steuerungseinheit mit dem ersten Peltierelement und dem zweiten Peltierelement verbunden. Ferner ist die Steuerungseinheit dazu ausgebildet, eine erste Polarität des elektrischen Stroms des ersten Peltierelements und eine zweite Polarität des elektrischen Stroms des zweiten Peltierelements in der Art zu wechseln, dass das erste Peltierelement und das zweite Peltierelement jeweils gegenläufig geschaltet sind. Somit ist ein Wärmestrom durch das thermische Ausgleichsmaterial hindurch ausgebildet. Insbesondere können auch der erste Temperatursensor und/oder der zweite Temperatursensor mit der Steuerungseinheit verbunden sein.According to a particularly useful aspect of the invention, the control unit is connected to the first Peltier element and the second Peltier element. Furthermore, the control unit is designed to change a first polarity of the electrical current of the first Peltier element and a second polarity of the electrical current of the second Peltier element in such a way that the first Peltier element and the second Peltier element are each connected in opposite directions. A heat flow is thus formed through the thermal compensation material. In particular, the first temperature sensor and/or the second temperature sensor can also be connected to the control unit.

Unter einer gegenläufigen Schaltung soll an dieser Stelle insbesondere verstanden sein, dass hierdurch beispielsweise eine wärmere Seite des ersten Peltierelements mit dem thermischen Ausgleichselement verbunden ist und eine kältere Seite des zweiten Peltierelements mit dem thermischen Ausgleichselement verbunden ist. Nach einem Wechsel der ersten Polarität des ersten Peltierelements und der zweiten Polarität des zweiten Peltierelements mittels der Steuerungseinheit ist dann eine kälteren Seite des ersten Peltierelements mit dem thermischen Ausgleichselement verbunden und ist eine wärmere Seite des zweiten Peltierelements mit dem thermischen Ausgleichselement verbunden. Insbesondere können das erste Peltierelement und das zweite Peltierelement simultan angesteuert werden. Hierdurch kann insgesamt ein alternierend ausgebildeter Wärmestrom durch das thermische Ausgleichsmaterial hindurch ausgebildet werden.At this point, a counter-rotating circuit should be understood in particular to mean that, for example, a warmer side of the first Peltier element is connected to the thermal compensation element and a colder side of the second Peltier element is connected to the thermal compensation element. After changing the first polarity of the first Peltier element and the second polarity of the second Peltier element by means of the control unit, a colder side of the first Peltier element is then connected to the thermal compensation element and a warmer side of the second Peltier element is connected to the thermal compensation element. In particular, the first Peltier element and the second Peltier element can be controlled simultaneously. As a result, an alternating heat flow can be formed overall through the thermal compensation material.

Vorzugsweise ist die Steuerungseinheit dazu ausgebildet, eine jeweilige Polarität des elektrischen Stroms eines jeweiligen Peltierelements nach definierten Zeitabständen zu wechseln.Preferably, the control unit is designed to change a respective polarity of the electrical current of a respective Peltier element after defined time intervals.

Insbesondere ist das thermische Ausgleichsmaterial als Scheibe oder als Matte oder ist das thermische Ausgleichsmaterial als pastöse Flüssigkeit oder als gefüllter Klebstoff ausgebildet. In Abhängigkeit der Beschaffenheit des thermischen Ausgleichsmaterials kann insbesondere auch eine Schichtdicke des thermischen Ausgleichsmaterials verändert werden oder über einen Abstandshalter eingestellt werdenIn particular, the thermal compensation material is designed as a disk or as a mat, or the thermal compensation material is designed as a pasty liquid or as a filled adhesive. Depending on the nature of the thermal compensation material, a layer thickness of the thermal compensation material can in particular be changed or adjusted using a spacer

Von Vorteil ist es, wenn die zwei Temperierplatten jeweils zu einer Durchströmung mit einem Fluid, insbesondere mit einer Flüssigkeit, ausgebildet sind. Insbesondere können die zwei Temperierplatten parallel oder seriell durchströmt werden und insbesondere auch an dieselbe Versorgungsquelle, wie zum Beispiel an einen Thermostat, angeschlossen sein. Dies bietet insbesondere den Vorteil, dass die Temperierplatten eine konstante Temperatur aufweisen können. Hierdurch können die zwei Temperierplatten jeweils eine Wärmequelle und eine Wärmesenke des Prüfaufbaus ausbilden. Insbesondere sollte die Temperatur des Fluids, welches die zwei Temperierplatten durchströmt, kontinuierlich überwacht werden.It is advantageous if the two temperature control plates are each designed to allow a fluid, in particular a liquid, to flow through them. In particular, the two temperature control plates can be flowed through in parallel or in series and in particular can also be connected to the same supply source, such as a thermostat. This offers the particular advantage that the temperature control plates can have a constant temperature. This allows the two temperature control plates to each form a heat source and a heat sink for the test setup. In particular The temperature of the fluid that flows through the two temperature control plates should be continuously monitored.

Von Vorteil kann es auch sein, wenn das thermische Ausgleichsmaterial in einem Aufnahmeelement aufgenommen ist, wobei das Aufnahmeelement zwei Metallkörper, wie insbesondere zwei Aluminiumkörper, umfasst. Somit ist es beispielsweise möglich, eine Vorbaugruppe zur Verfügung zu stellen, welche aus den zwei Metallkörpern und einem darin eingeschlossenen thermischen Ausgleichsmaterial besteht. Hierdurch können insbesondere auch thermische Ausgleichsmaterialien wie zum Beispiel pastöse Flüssigkeiten oder gefüllte Klebstoffe untersucht werden.It can also be advantageous if the thermal compensation material is accommodated in a receiving element, the receiving element comprising two metal bodies, such as in particular two aluminum bodies. It is therefore possible, for example, to provide a pre-assembly which consists of the two metal bodies and a thermal compensation material enclosed therein. In this way, thermal compensation materials such as pasty liquids or filled adhesives can be examined.

Insbesondere können die zwei Metallkörper als Scheiben ausgebildet sein, welche beispielsweise eine Bohrung ausgebildet für eine Aufnahme eines Temperatursensor aufweisen können.In particular, the two metal bodies can be designed as disks, which can, for example, have a hole designed to accommodate a temperature sensor.

Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist auch ein Verfahren zum Betrieb eines eben beschriebenen Prüfaufbaus, wobei die Steuerungseinheit die Polarität des elektrischen Stroms des zumindest einen Peltierelements wechselt sowie insbesondere auch regelt und der Temperatursensor die Temperatur des zumindest einen Peltierelements erfasst. Dabei kann dann auf Basis einer Veränderung der erfassten Temperaturen der Peltierelemente, insbesondere einer Veränderung der erfassten Temperaturen von Kontaktflächen der jeweiligen Peltierelemente mit dem thermischen Ausgleichsmaterial, eine Beanspruchung des thermischen Ausgleichsmaterials bestimmt werden.The subject of the present invention is also a method for operating a test setup just described, wherein the control unit changes and in particular also regulates the polarity of the electrical current of the at least one Peltier element and the temperature sensor detects the temperature of the at least one Peltier element. In this case, a stress on the thermal compensation material can then be determined based on a change in the detected temperatures of the Peltier elements, in particular a change in the detected temperatures of contact surfaces of the respective Peltier elements with the thermal compensation material.

Insgesamt ist es hierbei möglich, in Abhängigkeit der Zeit bzw. des Wärmestroms eine Degradation des thermischen Widerstands des thermischen Ausgleichsmaterial zu bestimmen. Ein solche Degradation wird beispielsweise ersichtlich durch eine Erhöhung der Temperaturdifferenz zwischen dem ersten Peltierelement und dem zweiten Peltierelement.Overall, it is possible to determine a degradation of the thermal resistance of the thermal compensation material depending on the time or the heat flow. Such degradation is evident, for example, by an increase in the temperature difference between the first Peltier element and the second Peltier element.

Weiterhin sei an dieser Stelle auch noch angemerkt, dass ein erfindungsgemäßer Prüfaufbau nicht auf die Anordnung eines thermischen Ausgleichsmaterials beschränkt ist, sondern es auch möglich ist, mehrere thermische Ausgleichsmaterialien parallel bzw. nebeneinander anzuordnen und somit zu prüfen.Furthermore, it should also be noted at this point that a test setup according to the invention is not limited to the arrangement of a thermal compensation material, but it is also possible to arrange several thermal compensation materials in parallel or next to one another and thus test them.

Ferner sei an dieser Stelle auch angemerkt, dass grundsätzlich auch elektrische Leistungen einzelner Peltierelemente verändert werden können. Insbesondere könnte auch nur ein Peltierelemente angesteuert werden, so dass bspw. das erste Peltierelement angesteuert wird, während das zweite Peltierelement nicht angesteuert wird.It should also be noted at this point that, in principle, the electrical output of individual Peltier elements can also be changed. In particular, only one Peltier element could be controlled, so that, for example, the first Peltier element is controlled while the second Peltier element is not controlled.

Ebenfalls denkbar sind Betriebszustände, welche dem zeitweiligen stationären Abkühlen oder Aufheizen der Peltierelemente dienen, sodass das thermische Ausgleichsmaterial in Temperaturgrenzlagen belastet werden kann.Also conceivable are operating states that serve for temporary stationary cooling or heating of the Peltier elements, so that the thermal compensation material can be loaded in temperature limit positions.

Insbesondere ist auch möglich, dass lediglich ein Peltierelement angeordnet ist, welches jeweils mit einer der zwei Temperierplatten sowie dem thermischen Ausgleichsmaterial wärmeleitend verbunden ist, und dass das thermische Ausgleichsmaterial weiterhin wärmeleitend mit der anderen der zwei Temperierplatten verbunden ist.In particular, it is also possible that only one Peltier element is arranged, which is connected in a heat-conducting manner to one of the two temperature control plates and the thermal compensation material, and that the thermal compensation material is further connected to the other of the two temperature control plates in a heat-conducting manner.

Kurze Beschreibung der ZeichnungenBrief description of the drawings

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.Exemplary embodiments of the invention are shown in the drawings and explained in more detail in the following description.

Es zeigt:

  • 1 in einer seitlichen Schnittansicht eine erste Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Prüfstand und
  • 2 in einer seitlichen Schnittansicht eine zweite Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Prüfstand.
It shows:
  • 1 in a side sectional view a first embodiment of a test bench according to the invention and
  • 2 in a side sectional view a second embodiment of a test stand according to the invention.

1 zeigt in einer seitlichen Schnittansicht eine erste Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Prüfstands 1. 1 shows a side sectional view of a first embodiment of a test stand 1 according to the invention.

Der Prüfstand 1 umfasst dabei zwei Temperierplatten 2, welche jeweils ausgebildet sind, eine konstante Temperatur aufzuweisen. Insbesondere sind die zwei Temperierplatten 2 jeweils zu einer Durchströmung mit einem Fluid, insbesondere mit einer Flüssigkeit, ausgebildet.The test stand 1 includes two temperature control plates 2, each of which is designed to have a constant temperature. In particular, the two temperature control plates 2 are each designed to allow a fluid, in particular a liquid, to flow through them.

Zwischen den zwei Temperierplatten 2 ist weiterhin ein thermisches Ausgleichsmaterial 3 angeordnet. Gemäß der in der 1 gezeigten Ausführungsform kann das thermische Ausgleichsmaterial 3 als Scheibe oder als Matte ausgeführt sein.A thermal compensation material 3 is also arranged between the two temperature control plates 2. According to the in the 1 In the embodiment shown, the thermal compensation material 3 can be designed as a disk or as a mat.

Weiterhin sind zwischen den zwei Temperierplatten 2 zwei Peltierelemente 4 angeordnet. Insbesondere sind zwischen den zwei Temperierplatten 2 ein erstes Peltierelement 41 und ein zweites Peltierelement 42 angeordnet. Dabei ist aus der 1 auch zu erkennen, dass das thermische Ausgleichsmaterial 3 weiterhin zwischen dem ersten Peltierelement 41 und dem zweiten Peltierelement 42 angeordnet ist. Zudem ist das thermische Ausgleichsmaterial 3 wärmeleitend mit dem ersten Peltierelement 41 und mit dem zweiten Peltierelement 42 verbunden.Furthermore, two Peltier elements 4 are arranged between the two temperature control plates 2. In particular, a first Peltier element 41 and a second Peltier element 42 are arranged between the two temperature control plates 2. This is from the 1 It can also be seen that the thermal compensation material 3 is further arranged between the first Peltier element 41 and the second Peltier element 42. In addition, the thermal compensation material 3 is connected to the first Peltier element 41 and to the second Peltier element 42 in a heat-conducting manner.

Die Peltierelemente 4 sind dabei jeweils wärmeleitend mit einer der zwei Temperierplatten 2 verbunden. Insbesondere ist das erste Peltierelement 41 wärmeleitend mit einer ersten Temperierplatte 21 verbunden und ist das zweite Peltierelement 42 wärmeleitend mit einer zweiten Temperierplatte 22 verbunden.The Peltier elements 4 are each connected to one of the two temperature control plates 2 in a heat-conducting manner. In particular, the first Peltier element 41 is connected in a heat-conducting manner to a first temperature control plate 21 and the second Peltier element 42 is connected in a heat-conducting manner to a second temperature control plate 22.

Weiterhin ist das thermische Ausgleichsmaterial 3 wärmeleitend mit den Peltierelementen 4, insbesondere mit dem ersten Peltierelement 41 und mit dem zweiten Peltierelement 42, verbunden.Furthermore, the thermal compensation material 3 is connected in a heat-conducting manner to the Peltier elements 4, in particular to the first Peltier element 41 and to the second Peltier element 42.

Weiterhin umfasst der Prüfaufbau 1 einen ersten Temperatursensor 51, welcher ausgebildet ist, eine Temperatur des ersten Peltierelements 41 zu erfassen, und einen zweiten Temperatursensor 52, welcher ausgebildet ist, eine Temperatur des zweiten Peltierelements 42 zu erfassen.Furthermore, the test setup 1 comprises a first temperature sensor 51, which is designed to detect a temperature of the first Peltier element 41, and a second temperature sensor 52, which is designed to detect a temperature of the second Peltier element 42.

Eine Steuerungseinheit 6 ist dabei mit dem ersten Peltierelement 41 und dem zweiten Peltierelement 42 verbunden und ist ausgebildet, eine jeweilige Polarität eines durchströmenden elektrischen Stroms zu wechseln. Insbesondere ist die Steuerungseinheit 6 dazu ausgebildet, eine erste Polarität des elektrischen Stroms des ersten Peltierelements 41 und eine zweite Polarität des elektrischen Stroms des zweiten Peltierelements 42 in der Art zu wechseln, dass das erste Peltierelement 41 und das zweite Peltierelements 42 jeweils gegenläufig geschaltet sind. Grundsätzlich sind auch andere Betriebszustände möglich.A control unit 6 is connected to the first Peltier element 41 and the second Peltier element 42 and is designed to change a respective polarity of an electrical current flowing through. In particular, the control unit 6 is designed to change a first polarity of the electrical current of the first Peltier element 41 and a second polarity of the electrical current of the second Peltier element 42 in such a way that the first Peltier element 41 and the second Peltier element 42 are each connected in opposite directions. In principle, other operating states are also possible.

Insbesondere ist die Steuereinheit 6 dazu ausgebildet, eine jeweilige Polarität des elektrischen Stroms des jeweiligen Peltierelements 4 nach definierten Zeitabständen zu wechseln.In particular, the control unit 6 is designed to change a respective polarity of the electrical current of the respective Peltier element 4 after defined time intervals.

Der Prüfaufbau kann weiterhin weitere Temperatursensoren 53, 54 aufweisen, welche ausgebildet sind, eine Temperatur an einer Kontaktstelle zwischen einer Temperierplatte 2 und einem Peltierelement 4 zu erfassen. Insbesondere kann ein erster weiterer Temperatursensor 53 ausgebildet sein, eine Temperatur an einer Kontaktstelle zwischen einer ersten Temperierplatte 21 und einem ersten Peltierelement 41 zu erfassen und kann ein zweiter weiterer Temperatursensor 54 ausgebildet sein, eine Temperatur an einer Kontaktstelle zwischen einer zweiten Temperierplatte 22 und einem zweiten Peltierelement 42 zu erfassen.The test setup can also have further temperature sensors 53, 54, which are designed to detect a temperature at a contact point between a temperature control plate 2 and a Peltier element 4. In particular, a first further temperature sensor 53 can be designed to detect a temperature at a contact point between a first temperature control plate 21 and a first Peltier element 41 and a second further temperature sensor 54 can be designed to detect a temperature at a contact point between a second temperature control plate 22 and a second Peltier element 42 to detect.

2 zeigt in einer seitlichen Schnittansicht eine zweite Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Prüfstands 1. 2 shows a side sectional view of a second embodiment of a test stand 1 according to the invention.

Die in der 2 gezeigte zweite Ausführungsform unterscheidet sich von der der 1 gezeigten ersten Ausführungsform dadurch, dass das thermische Ausgleichsmaterial 3 in einem Aufnahmeelement 7 aufgenommen ist, wobei das Aufnahmeelement zwei Metallkörper 8 umfasst.The ones in the 2 The second embodiment shown differs from that of 1 First embodiment shown in that the thermal compensation material 3 is accommodated in a receiving element 7, the receiving element comprising two metal bodies 8.

Gemäß der in der 1 gezeigten Ausführungsform kann das thermische Ausgleichsmaterial 3 als pastöse Flüssigkeit oder als gefüllter Klebstoff ausgeführt sein.According to the in the 1 In the embodiment shown, the thermal compensation material 3 can be designed as a pasty liquid or as a filled adhesive.

Claims (9)

Prüfaufbau umfassend zwei Temperierplatten (2), welche jeweils ausgebildet sind, ein konstante Temperatur aufzuweisen, und zwischen welchen zumindest ein thermisches Ausgleichsmaterial (3) angeordnet ist und zwischen welchen weiterhin zumindest ein Peltierelement (4) angeordnet ist, wobei das zumindest eine Peltierelement (4) wärmeleitend mit einer Tempierplatte (2) verbunden ist und das thermische Ausgleichsmaterial (3) wärmeleitend mit dem zumindest einen Peltierelement (4) verbunden ist, wobei zumindest ein Temperatursensor (51, 52) weiterhin ausgebildet ist, eine Temperatur des zumindest einen Peltierelements (4) zu erfassen, wobei eine Steuerungseinheit (6) mit dem zumindest einen Peltierelement (4) verbunden ist und ausgebildet ist, eine Polarität eines elektrischen Stroms des zumindest einen Peltierelements (4) zu wechseln und/oder eine Leistung des elektrischen Stroms zu regeln.Test setup comprising two temperature control plates (2), which are each designed to have a constant temperature, and between which at least one thermal compensation material (3) is arranged and between which further at least one Peltier element (4) is arranged, the at least one Peltier element (4) being connected in a heat-conducting manner to a temperature control plate (2) and the thermal compensation material (3) is connected in a heat-conducting manner to the at least one Peltier element (4), at least one temperature sensor (51, 52) being further formed, to detect a temperature of the at least one Peltier element (4), wherein a control unit (6) is connected to the at least one Peltier element (4) and is designed, to change a polarity of an electrical current of the at least one Peltier element (4) and/or to regulate the power of the electrical current. Prüfaufbau nach dem vorherigen Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein erstes Peltierelement (41) wärmeleitend mit einer ersten Temperierplatte (21) verbunden ist und ein zweites Peltierelement (42) wärmeleitend mit einer zweiten Temperierplatte (22) verbunden ist, wobei das thermische Ausgleichsmaterial (3) weiterhin zwischen dem ersten Peltierelement (41) und dem zweiten Peltierelement (42) angeordnet ist und das thermische Ausgleichsmaterial (3) wärmeleitend mit dem ersten Peltierelement (41) und dem zweiten Peltierelement (42) verbunden ist.Test setup based on the previous one Claim 1 , characterized in that a first Peltier element (41) is connected in a heat-conducting manner to a first temperature control plate (21) and a second Peltier element (42) is connected in a heat-conducting manner to a second temperature control plate (22), the thermal compensation material (3) continuing to be between the first Peltier element (41) and the second Peltier element (42) are arranged and the thermal compensation material (3) is connected in a heat-conducting manner to the first Peltier element (41) and the second Peltier element (42). Prüfaufbau nach dem vorherigen Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein erster Temperatursensor (51) ausgebildet ist, eine Temperatur des ersten Peltierelements (41) zu erfassen und zumindest ein zweiter Temperatursensor (52) ausgebildet ist, eine Temperatur des zweiten Peltierelements (42) zu erfassen.Test setup based on the previous one Claim 2 , characterized in that at least a first temperature sensor (51) is designed to detect a temperature of the first Peltier element (41) and at least a second temperature sensor (52) is designed to detect a temperature of the second Peltier element (42). Prüfaufbau nach einem der vorherigen Ansprüche 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerungseinheit (6) mit dem ersten Peltierelement (41) und dem zweiten Peltierelement (42) verbunden ist und ausgebildet ist, eine erste Polarität eines elektrischen Stroms des ersten Peltierelements (41) und eine zweite Polarität eines elektrischen Stroms des zweiten Peltierelements (42) in der Art zu wechseln, dass das erste Peltierelement (41) und das zweite Peltierelement (42) jeweils gegenläufig geschaltet sind.Test setup according to one of the previous ones Claims 2 or 3 , characterized in that the control unit (6) is connected to the first Peltier element (41) and the second Peltier element (42) and is designed to have a first polarity of an electrical current of the first Peltier element (41) and a second polarity of an electrical current of the second Peltier element (42) in such a way that the first Peltier element (41) and the second Peltier element (42) are each connected in opposite directions. Prüfaufbau nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit (6) ausgebildet ist, eine jeweilige Polarität eines elektrischen Stroms eines jeweiligen Peltierelements (4) nach definierten Zeitabständen zu wechseln.Test setup according to one of the preceding claims, characterized in that the control unit (6) is designed to change a respective polarity of an electrical current of a respective Peltier element (4) after defined time intervals. Prüfaufbau nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das thermische Ausgleichsmaterial (3) als Scheibe oder als Matte oder dass das thermische Ausgleichsmaterial (3) als pastöse Flüssigkeit oder als gefüllter Klebstoff ausgebildet ist.Test setup according to one of the preceding claims, characterized in that the thermal compensation material (3) is designed as a disk or as a mat or that the thermal compensation material (3) is designed as a pasty liquid or as a filled adhesive. Prüfaufbau nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zwei Temperierplatten (2) jeweils zu einer Durchströmung mit einem Fluid, insbesondere mit einer Flüssigkeit, ausgebildet sind.Test structure according to one of the preceding claims, characterized in that the two temperature control plates (2) are each designed to allow a fluid, in particular a liquid, to flow through. Prüfaufbau nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das thermische Ausgleichsmaterial (3) in einem Aufnahmeelement (7) aufgenommen ist, wobei das Aufnahmeelement (7) zwei Metallkörper (8) umfasst.Test setup according to one of the preceding claims, characterized in that the thermal compensation material (3) is accommodated in a receiving element (7), the receiving element (7) comprising two metal bodies (8). Verfahren zum Betrieb eines Prüfaufbaus nach einem der vorherigen Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerungseinheit (6) die Polarität eines elektrischen Stroms des zumindest einen Peltierelements (4) wechselt und der Temperatursensor (51, 52) die Temperatur des zumindest einen Peltierelements (4) erfasst, wobei dann auf Basis der erfassten Temperatur und der Polarität eines elektrischen Stroms des Peltierelements (4) eine Beanspruchung des thermischen Ausgleichsmaterials (3) bestimmt wird.Method for operating a test setup according to one of the previous ones Claims 1 until 8th , characterized in that the control unit (6) changes the polarity of an electrical current of the at least one Peltier element (4) and the temperature sensor (51, 52) detects the temperature of the at least one Peltier element (4), then based on the detected temperature and the polarity of an electrical current of the Peltier element (4) determines a stress on the thermal compensation material (3).
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