DE112016002599T5

DE112016002599T5 - Thermoelektrisches Modul mit thermoisolierenden Eigenschaften für eine Fahrzeugbatterie

Info

Publication number: DE112016002599T5
Application number: DE112016002599.8T
Authority: DE
Inventors: David Scott Thomas; Martin Adldinger; Dumitru-Cristian Leu; Shaun Peter McBride; Rüdiger Spillner
Original assignee: Gentherm Inc
Current assignee: Gentherm Inc
Priority date: 2015-06-10
Filing date: 2016-06-08
Publication date: 2018-05-24
Also published as: JP2018522407A; CN107690558A; WO2016200899A2; WO2016200899A3; JP6556874B2; US20200031242A1; KR20180054515A

Abstract

Eine thermoelektrische Modulbaugruppe zur thermischen Konditionierung einer Komponente umfasst erste und zweite voneinander beabstandete Wärmeverteiler, die dazu konfiguriert sind, jeweils kalte und warme Seiten zur Verfügung zu stellen. Zwischen dem ersten und zweiten Wärmeverteiler ist eine Isolierplatte angeordnet. Die Isolierplatte weist einen Kompressionsbegrenzer auf. Eine thermoelektrische Vorrichtung ist innerhalb der Isolierplatte und im Wirkeingriff mit dem ersten und dem zweiten Wärmeverteiler angeordnet. Im montierten Zustand befestigt ein Befestigungselement den ersten und den zweiten Wärmeverteiler aneinander um die Isolierplatte herum. Die Kompressionsbegrenzer sind so konfiguriert, dass sie im montierten Zustand einen vorgegebenen Abstand zwischen dem ersten und dem zweiten Wärmeverteiler aufrechterhalten.

Description

QUERVERWEISE AUF VERWANDTE ANMELDUNGEN
Diese Anmeldung beansprucht die Priorität der provisorischen US-Anmeldung Nr. 62/173,446 , eingereicht am 10. Juni 2015, die durch Bezugnahme hierin aufgenommen ist.
HINTERGRUND
Die vorliegende Offenbarung betrifft ein thermoelektrisches Modul, das zur Kühlung einer Fahrzeugkomponente, beispielsweise einer Batterie, genutzt wird. Insbesondere betrifft die Offenbarung innerhalb des thermoelektrischen Moduls bestehende thermoisolierende Eigenschaften, welche die Effizienz des Wärmeaustauschs verbessern.
Lithium-Ionen-Batterien werden in Personenkraftwagen und anderen Fahrzeugarten zur Stromversorgung von als Fahrzeugantrieb dienenden Elektromotoren eingesetzt. Derartige Batterien können eine erhebliche Menge an Wärme erzeugen, so dass die Batterie zur Vermeidung von Leistungsverlust gekühlt werden muss.
Es ist eine Variante von Kühlanordnungen für Fahrzeugbatterien vorgeschlagen worden, die ein unterhalb der Batterie und angrenzend an eine Kühlplattenbaugruppe angeordnetes thermoelektrisches Modul umfasst. Das thermoelektrische Modul umfasst basierend auf dem Peltier-Effekt betriebene thermoelektrische Vorrichtungen, die angrenzend an die Batterie für Kühlung sorgen. Die durch die thermoelektrische Vorrichtung übertragene Wärme wird an die Kühlplattenbaugruppe abgegeben, durch das eine Kühlflüssigkeit zirkulieren und zu einem Wärmetauscher geleitet werden kann.
Es ist wünschenswert, das thermoelektrische Modul so auszubilden, dass Wärme durch einige Komponenten innerhalb des thermoelektrischen Moduls effizient übertragen wird und gleichzeitig andere Komponenten innerhalb des thermoelektrischen Moduls isoliert werden.
ZUSAMMENFASSENDE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
In einer beispielhaften Ausführungsform umfasst eine thermoelektrische Modulbaugruppe zur thermischen Konditionierung einer Komponente erste und zweite voneinander beabstandete Wärmeverteiler, die dazu konfiguriert sind, jeweils kalte und warme Seiten zur Verfügung zu stellen. Zwischen dem ersten und zweiten Wärmeverteiler ist eine Isolierplatte angeordnet. Die Isolierplatte weist einen Kompressionsbegrenzer auf. Eine thermoelektrische Vorrichtung ist innerhalb der Isolierplatte und im Wirkeingriff mit dem ersten und dem zweiten Wärmeverteiler angeordnet. Im montierten Zustand befestigt ein Befestigungselement den ersten und den zweiten Wärmeverteiler aneinander um die Isolierplatte herum. Die Kompressionsbegrenzer sind so konfiguriert, dass sie im montierten Zustand einen vorgegebenen Abstand zwischen dem ersten und dem zweiten Wärmeverteiler aufrechterhalten.
In einer weiteren Ausführungsform einer der vorhergehenden Beschreibungen sind der erste und der zweite Wärmeverteiler aus Metall, und die Isolierplatte ist aus einem Kunststoff.
Bei der thermoelektrischen Vorrichtung in einer weiteren Ausführungsform einer der vorhergehenden Beschreibungen handelt es sich um eine Peltier-Vorrichtung.
In einer weiteren Ausführungsform einer der vorhergehenden Beschreibungen umfasst der zweite Wärmeverteiler eine die thermoelektrische Vorrichtung stützende, erhabene Auflage. Der Kompressionsbegrenzer ist angrenzend an die Auflage angeordnet.
In einer weiteren Ausführungsform einer der vorhergehenden Beschreibungen ist eine Wärmeleitfolie zwischen der Auflage und der thermoelektrischen Vorrichtung und im Eingriff mit diesen angeordnet.
In einer weiteren Ausführungsform einer der vorhergehenden Beschreibungen umfasst der zweite Wärmeverteiler einen mit dem Kompressionsbegrenzer zusammenwirkenden Vorsprung zur seitlichen Positionierung der Isolierplatte und des zweiten Wärmeverteilers in Relation zueinander.
In einer weiteren Ausführungsform einer der vorhergehenden Beschreibungen ist das Befestigungselement ein mit einem Gewinde versehenes Befestigungsmittel, welches an einem mit einem Gewinde versehenen Innendurchmesser des Vorsprungs befestigt ist. Der Vorsprung ist innerhalb des Kompressionsbegrenzers aufgenommen.
In einer weiteren Ausführungsform einer der vorhergehenden Beschreibungen weist die Isolierplatte mindestens vier voneinander separate, die thermoelektrische Vorrichtung umgebende Kompressionsbegrenzer auf. Die Kompressionsbegrenzer sind im Eingriff mit dem ersten und zweiten Wärmeverteiler.
In einer weiteren beispielhaften Ausführungsform umfasst eine thermoelektrische Modulbaugruppe zur thermischen Konditionierung einer Komponente erste und zweite voneinander beabstandete Wärmeverteiler, die dazu konfiguriert sind, jeweils kalte und warme Seiten zur Verfügung zu stellen. Zwischen dem ersten und zweiten Wärmeverteiler ist eine Isolierplatte angeordnet. Eine thermoelektrische Vorrichtung ist innerhalb der Isolierplatte und im Wirkeingriff mit dem ersten und dem zweiten Wärmeverteiler angeordnet. Zwischen der Isolierplatte und der thermoelektrischen Vorrichtung ist eine Feststelleinrichtung vorgesehen. Die Feststelleinrichtungen sind dazu konfiguriert, die thermoelektrische Vorrichtung mit der Isolierplatte während eines Montagevorgangs zu tragen.
In einer weiteren Ausführungsform einer der vorhergehenden Beschreibungen umfasst die Isolierplatte eine Öffnung und die thermoelektrische Vorrichtung weist eine Umfangseinfassung auf. Die Feststelleinrichtung ist in der Öffnung angeordnet und steht im Eingriff mit der Umfangseinfassung.
In einer weiteren Ausführungsform einer der vorhergehenden Beschreibungen handelt es sich bei der Feststelleinrichtung um mindestens ein flexibles Federelement.
In einer weiteren Ausführungsform einer der vorhergehenden Beschreibungen ist die Isolierplatte aus Kunststoff. Mindestens ein flexibles Federelement ist in die Isolierplatte integriert.
Um einen gewünschten belasteten Zustand der thermoelektrischen Vorrichtung aufzunehmen, ist die Feststelleinrichtung in einer weiteren Ausführungsform einer der vorhergehenden Beschreibungen in eine zwischen dem ersten und dem zweiten Wärmeverteiler verlaufenden Richtung ablenkbar.
In einer weiteren Ausführungsform einer der vorhergehenden Beschreibungen umfassen die Feststelleinrichtung und eine Umfangseinfassungskonstruktion der thermoelektrischen Vorrichtung Positionierungsseigenschaften, um die thermoelektrische Vorrichtung in Relation zur Isolierplatte zu positionieren.
In einer weiteren beispielhaften Ausführungsform umfasst eine thermoelektrische Modulbaugruppe zur thermischen Konditionierung einer Komponente erste und zweite voneinander beabstandete Wärmeverteiler, die dazu konfiguriert sind, jeweils kalte und warme Seiten zur Verfügung zu stellen. Zwischen dem ersten und zweiten Wärmeverteiler ist eine Isolierplatte angeordnet. Eine thermoelektrische Vorrichtung ist innerhalb der Isolierplatte und im Wirkeingriff mit dem ersten und dem zweiten Wärmeverteiler angeordnet. Die thermoelektrische Vorrichtung umfasst eine Leitung. In der Isolierplatte sind zur Aufnahme der Leitung Kanäle vorgesehen.
In einer weiteren Ausführungsform einer der vorhergehenden Beschreibungen gibt es mehrere thermoelektrische Vorrichtungen. Bei den thermoelektrischen Vorrichtungen handelt es sich um Peltier-Vorrichtungen.
In einer weiteren Ausführungsform einer der vorhergehenden Beschreibungen umfasst die Isolierplatte mehrere Öffnungen. Jede Öffnung nimmt eine thermoelektrische Vorrichtung auf. Der Kanal verbindet die Öffnungen untereinander. Die Peltier-Vorrichtungen sind miteinander in Reihe geschaltet.
In einer weiteren beispielhaften Ausführungsform umfasst eine thermoelektrische Modulbaugruppe zur thermischen Konditionierung einer Komponente erste und zweite voneinander beabstandete Wärmeverteiler, die dazu konfiguriert sind, jeweils kalte und warme Seiten zur Verfügung zu stellen. Zwischen dem ersten und zweiten Wärmeverteiler ist eine Isolierplatte angeordnet. Eine thermoelektrische Vorrichtung ist innerhalb der Isolierplatte und im Wirkeingriff mit dem ersten und dem zweiten Wärmeverteiler angeordnet. Ein in der Isolierplatte vorgesehenes Gitter aus Hohlräumen ist dazu konfiguriert, eine thermisch wirksame Masse der Baugruppe zu reduzieren.
In einer weiteren Ausführungsform einer der vorhergehenden Beschreibungen umfasst die Isolierplatte einen mit dem ersten und dem zweiten Wärmeverteiler eingreifenden Kompressionsbegrenzer. Ein Kanal nimmt eine Leitung der thermoelektrischen Vorrichtung sowie eine Öffnung auf, innerhalb welcher die thermoelektrische Vorrichtung angeordnet ist. Die Hohlräume unterscheiden sich vom Kompressionsbegrenzer, vom Kanal und von der Öffnung.
In einer weiteren Ausführungsform einer der vorhergehenden Beschreibungen sind die Hohlräume in einer Seite der Isolierplatte vertieft ausgespart. Die Hohlräume erstrecken sich nicht bis zu einer gegenüberliegenden Seite der Isolierplatte hindurch.
Figurenliste
Die folgende ausführliche Beschreibung in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen dient dem besseren Verständnis der Offenlegung.

1A ist eine stark schematisierte Ansicht eines Fahrzeugs mit einer durch ein Kühlsystem regulierten Temperatur des Fahrzeugsystems.
1B stellt ein Kühlsystem dar, das eine thermoelektrische Modulbaugruppe und eine Kühlplattenbaugruppe umfasst.
2 ist eine perspektivische Explosionsansicht einer thermoelektrischen Modulbaugruppe.
3A ist eine perspektivische Ansicht einer Isolierplatte.
3B ist ein Aufriss von oben von der Isolierplatte aus 3A.
3C ist eine vergrößerte Querschnittsansicht einer mit einer thermoelektrischen Vorrichtung zusammenwirkenden Feststelleinrichtung.
4A ist eine perspektivische Ansicht der auf einen Wärmeverteiler montierten Isolierplatte.
4B ist eine perspektivische Ansicht der Isolierplatte mit Wärmeverteiler aus 4A mit innerhalb der Isolierplatte angeordneten, thermoelektrischen Vorrichtungen.
5A ist eine perspektivische Ansicht der thermoelektrischen Modulbaugruppe.
5B ist eine Querschnittsansicht durch die in 5A gezeigte thermoelektrische Modulbaugruppe entlang der dort eingetragenen Linie 5B-5B.
5C ist eine vergrößerte Querschnittsansicht einer in 5B dargestellten Partie der thermoelektrischen Modulbaugruppe entsprechend dem dort als 5C bezeichneten Bereich.

Die Ausführungsformen, Beispiele und Alternativen der vorhergehenden Absätze, die Ansprüche oder die folgende Beschreibung und die Zeichnungen, einschließlich jeglicher ihrer unterschiedlichen Aspekte oder jeweiliger einzelner Merkmale, können unabhängig voneinander für sich oder in einer beliebigen Kombination stehen. Merkmale, die in Zusammenhang mit einer Ausführungsform beschrieben sind, gelten für alle Ausführungsformen, es sei denn, diese Merkmale sind nicht kompatibel.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
In 1A ist ein Fahrzeug 10 schematisch dargestellt. Das Fahrzeug 10 umfasst ein Fahrzeugsystem 12, das entweder erwärmt oder gekühlt werden muss. In einem Beispiel umfasst das Fahrzeugsystem 12 eine zum Fahrzeugantrieb genutzte Batterie 14, beispielsweise eine Lithium-Ionen-Batterie, die eine erhebliche Menge an Wärme erzeugt. Eine derartige Batterie muss während des Betriebs gekühlt werden, da ansonsten die Batterieleistung und/oder die Batterieintegrität herabgesetzt werden kann.
Um Wärme von der Batterie 14 abzuführen und dadurch das Fahrzeugsystem 12 zu kühlen, ist in einem Stapel zwischen der Batterie 14 und einem DC/DC-Wandler 16 ein Kühlsystem 18 angeordnet. Der DC/DC-Wandler 16 dient als elektrische Schnittstelle zwischen der Batterie 14 und der Fahrzeugelektrik. Ein Kühlsystem 18 umfasst eine thermoelektrische Modulbaugruppe 20, die auf eine mit einem Kühlkreislauf 24 in Verbindung stehenden Kühlplattenbaugruppe 22 montiert ist. Innerhalb des Kühlkreislaufs 24 wird eine Kühlflüssigkeit, beispielsweise Glykol, durch eine Pumpe 31 zirkuliert. Wärme wird über die Kühlplattenbaugruppe 22 durch mit einem Wärmetauscher 26 verbundene Kühlmittelzu- und -ableitungen 30, 32 an das Kühlmittel abgegeben. Um Wärme aus dem Kühlmittel innerhalb des Wärmetauschers 26 zum Beispiel an eine Außenumgebung abzuführen, kann ein Ventilator oder ein Gebläse 28 eingesetzt werden.
Zur Koordinierung der Batteriekühlung steht eine Steuereinheit 34 mit verschiedenen Komponenten des Fahrzeugs 10, des Fahrzeugsystems 12 und des Kühlsystems 18 in Verbindung. Mit der Steuereinheit 34 können Sensoren und Ausgänge (hier nicht abgebildet) verbunden sein.
1B stellt ein Ausführungsbeispiel eines Kühlsystems 18 detaillierter dar. Die thermoelektrische Modulbaugruppe 20 umfasst eine Kaltseite 38, die eine Fläche 36 der Batterie 14 trägt. Eine aus einem Kunststoff konstruierte Isolierplatte 50 trägt thermoelektrische Vorrichtungen (unter 58 in 2 gezeigt) und trennt die Kaltseite 38 (an der Batterie 14) von einer Warmseite 40 (an der Kühlplattenbaugruppe 22).
Die Kühlplattenbaugruppe 22 umfasst erste und zweite Kühlplatten 42, 44, die so aneinander befestigt sind, dass sie ein Netzwerk von (hier nicht abgebildeten) Fluiddurchgängen umschließen, die Kühlmittel über die Kühlplattenbaugruppe 22 verteilen, um von der Warmseite 40 abgegebene Wärme aufzunehmen. Zwischen der thermoelektrischen Modulbaugruppe 20 und der Kühlplattenbaugruppe 22 kann eine Dichtung 41 vorgesehen sein. Das erwärmte Kühlmittel wird zum Wärmetauscher 26, der sich entfernt vom Stapel befinden kann, übertragen.
Mit Bezug auf 2 wird ein Ausführungsbeispiel einer thermoelektrischen Modulbaugruppe 20 näher dargestellt. Die Kalt- und Warmseiten 38, 40 werden jeweils durch aus Metall konstruierte erste und zweite Wärmeverteiler 46, 48 zur Verfügung gestellt. Nach der Montage zu einer einzigen Einheit, die an der Kühlplattenbaugruppe 22 befestigt werden kann, ist die Isolierplatte 50 zwischen den ersten und den zweiten Wärmeverteiler 46, 48 geschichtet.
Die Isolierplatte 50 umfasst Öffnungen 52, innerhalb derer thermoelektrische Vorrichtungen 54 angeordnet sind. In dem gezeigten Ausführungsbeispiel nutzen die thermoelektrischen Vorrichtungen den Peltier-Effekt, um angrenzend an den ersten Wärmeverteiler 46 eine Kaltseite und angrenzend an den zweiten Wärmeverteiler 48 eine Warmseite zur Verfügung zu stellen. Innerhalb der Öffnungen 52 sind, wie am besten in 3A bis 3C zu erkennen ist, Feststelleinrichtungen 56 angeordnet, die mit einer Umfangseinfassung 58 der thermoelektrischen Vorrichtung zusammenwirken, um die thermoelektrischen Vorrichtungen 54 während der Montage der thermoelektrischen Modulbaugruppe sicher zu tragen. Bei den Feststelleinrichtungen 56 handelt es sich um in die Isolierplatte 50 integrierte, flexible Federelemente, die zusammen im Spritzgussverfahren einteilig ausgeführt sein können. In dem gezeigten Ausführungsbeispiel sind die Feststelleinrichtungen 56 bogenförmig gekrümmt und ihre Stärke ist zur besseren Flexibilität geringer als die Stärke der Isolierplatte 50.
Ein Ausführungsbeispiel der thermoelektrischen Vorrichtung 54 umfasst mit einer p-n-Baugruppe 59 eingreifende Platten 51. Zwischen den Platten 51 nahe der äußeren Begrenzung der thermoelektrischen Vorrichtung 54 ist eine Umfangseinfassungskonstruktion 53 angeordnet, die zum Beispiel aus einem elastischen Material sein kann. Die Feststelleinrichtung 56, die ein abgerundetes Profil 57 aufweisen kann, wirkt zusammen mit einer Vertiefung 55 in der Umfangseinfassungskonstruktion 53, um eine Positionierungseigenschaft bereitzustellen, mittels der die thermoelektrische Vorrichtung innerhalb der Isolierplatte 50 formschlüssig positioniert und festgestellt wird. Zusätzlich dazu, dass die Feststelleinrichtung 56 während der Montage einwärts und weg von der thermoelektrischen Vorrichtung 54 ablenkbar ist, ist die Feststelleinrichtung 56 außerdem in die Pfeilrichtungen ablenkbar, um so die Bewegung der thermoelektrischen Vorrichtung 54 aufzunehmen, wenn sie zwischen den Wärmeverteilern 46, 48 in einem gewünschten Spannungszustand eingespannt ist.
Die Isolierplatte 50 umfasst geformte Leitungskanäle 60 zur Aufnahme von Leitungen 61 der thermoelektrischen Vorrichtungen 54 der thermoelektrischen Modulbaugruppe 20. In dem gezeigten Ausführungsbeispiel sind drei Peltier-Vorrichtungen miteinander in Reihe geschaltet.
In der Isolierplatte 50 ist ein Gitter aus Hohlräumen 62 vorgesehen, um die thermisch wirksame Masse der Isolierplatte 50 zu reduzieren und um Luftspalte zur Verfügung zu stellen, die den ersten und den zweiten Wärmeverteiler 46, 48 voneinander isolieren. Die Hohlräume 62 können eine beliebige Größe oder Form oder ein beliebiges Muster aufweisen. Die Hohlräume können tiefe Aussparungen relativ zur Stärke der Isolierplatte 50 sein (dargestellt), oder sie können sich ganz durch die Isolierplatte 50 erstrecken.
Der zweite Wärmeverteiler 48 umfasst sich nach oben in Richtung der Isolierplatte 50 erstreckende, erhabene Auflagen 64 zum Stützen der thermoelektrischen Vorrichtungen 54. Zwischen den thermoelektrischen Vorrichtungen 54 und den ersten und zweiten Wärmeverteilern 46, 48 kann Wärmeleitmaterial 66 zur Gewährleistung einer für den Wärmewirkungsgrad ausreichenden Bindung zwischen den Komponenten vorgesehen sein. Im gezeigten Ausführungsbeispiel wird eine Wärmeleitfolie eingesetzt.
Mit Bezug auf 2 und 5A bis 5C umfasst die Isolierplatte 50 Abstandhalter 68, die während der Montage den Abstand zwischen dem ersten und dem zweiten Wärmeverteiler 46, 48 definieren und als Kompressionsbegrenzer wirken. Die Abstandhalter 68 sind in dem gezeigten Ausführungsbeispiel in die Isolierplatte 50 integriert. In diesem Ausführungsbeispiel ist auf jeder Seite der thermoelektrischen Vorrichtung 54 ein Abstandhalter 68 in Form von erhabenen Partien vorgesehen, um damit zu verhindern, dass das Gewicht der Batterie 14 auf der thermoelektrischen Modulbaugruppe 20 eine unerwünscht hohe Belastung auf die thermoelektrische Vorrichtung 54 ausübt, was sich nachteilig auf deren Betrieb auswirken könnte. Daher ist mit der Höhe der Abstandhalter 68 die Toleranzsummierung der Komponenten zwischen dem ersten und dem zweiten Wärmeverteiler 46, 48 berücksichtigt, wobei die gewünschte thermische Bindung innerhalb des thermoelektrischen Stapels gewährleistet wird.
Zum Beispiel auf dem zweiten Wärmeverteiler 48 können Vorsprünge 70 vorgesehen sein, um die Isolierplatte 50 in Relation zum zweiten Wärmeverteiler 48 während der Montage zu positionieren. Im gezeigten Ausführungsbeispiel erstrecken sich Befestigungsmittel 74 durch Löcher im ersten Wärmeverteiler 46 hindurch und sind zur Sicherung des Stapels aus erstem und zweiten Wärmeverteiler 46, 48 sowie aus Isolierplatte 50 innerhalb von mit Gewinde versehenen Innendurchmessern der Vorsprünge 70 aufgenommen. Die Abstandhalter 68 und Vorsprünge 70 umgrenzen im gezeigten Ausführungsbeispiel ihre jeweiligen Befestigungsmittel 74; die Abstandhalter 68 könnten sich jedoch auch an einer anderen Stelle befinden oder anders konfiguriert als hier gezeigt. Die Befestigungsmittel 74 sind bis zu einem vorgegebenen Drehmoment festgezogen, und die Abstandhalter 68 begrenzen während des Anziehens der Befestigungsmittel den Verfahrweg der Wärmeverteiler in Relation zueinander.
Eine unerwünschte Batterietemperatur wird im laufenden Betrieb durch eine Steuereinheit 34 erkannt. Die thermoelektrischen Vorrichtungen 50 werden zum Herstellen einer Kaltseite der thermoelektrischen Vorrichtung 54 angesteuert, wobei die Kaltseite zum ersten, an die Batterie 14 angrenzenden Wärmeverteiler 46 übertragen wird und dadurch die Temperaturdifferenz zwischen diesen Komponenten und der Wärmeaustausch zwischen ihnen erhöht wird. Wärme von der Batterie wird vom ersten Wärmeverteiler 46 durch die thermoelektrische Vorrichtung 54 hindurch zu dem zweiten Wärmeverteiler 48 übertragen. Die Wirkung der Isolierplatte 50 geht jedoch dahin, die Wärmeübertragung von dem ersten Wärmeverteiler 46 zu dem zweiten Wärmeverteiler 48 zu verhindern. Der zweite Wärmeverteiler 48 gibt Wärme an das Kühlmittel innerhalb der Kühlplattenbaugruppe 22 ab. Kühlmittel wird von der Kühlplattenbaugruppe 22 zum Wärmetauscher 26 zirkuliert, der die Wärme an die Außenumgebung abgibt, wobei diese Wärmeübertragungsrate durch den Einsatz eines Gebläses 28 erhöht werden kann.
Es soll hier klargestellt sein, dass, obschon eine bestimmte Anordnung der Komponenten in der dargestellten Ausführungsform offenbart ist, auch andere Anordnungen hiervon profitieren werden. Obgleich hier bestimmte Schrittfolgen gezeigt, beschrieben und beansprucht sind, soll klargestellt sein, dass die Schritte, sofern nicht anders angegeben, in beliebiger Reihenfolge, voneinander getrennt oder miteinander kombiniert durchgeführt werden können, und sie auch dann von der vorliegenden Erfindung profitieren können.
Obwohl die verschiedenen Beispiele bestimmte, in den Zeichnungen gezeigte Komponenten aufweisen, sind die Ausführungsformen dieser Erfindung nicht spezifisch auf diese Kombinationen beschränkt. Es ist möglich, einige der Komponenten oder Merkmale des einen Beispiels mit Merkmalen oder Komponenten eines anderen Beispiels zu kombinieren.
Es wurde eine beispielhafte Ausführungsform offenbart; für Fachleute auf dem Gebiet ist jedoch zu erkennen, dass bestimmte Änderungen in den Umfang der Ansprüche fallen. Der wahre Umfang und Kern der Erfindung wird durch die folgenden Ansprüche angezeigt.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

US 62/173446 [0001]

Claims

Beansprucht sind:
Eine thermoelektrische Modulbaugruppe zur thermischen Konditionierung einer Komponente, die Baugruppe umfassend: erste und zweite voneinander beabstandete Wärmeverteiler, die dazu konfiguriert sind, jeweils kalte und warme Seiten zur Verfügung zu stellen; eine zwischen dem ersten und dem zweiten Wärmeverteiler angeordnete Isolierplatte, die einen Kompressionsbegrenzer aufweist; eine innerhalb der Isolierplatte und im Wirkeingriff mit dem ersten und dem zweiten Wärmeverteiler angeordnete thermoelektrische Vorrichtung und ein Befestigungselement, das im montierten Zustand den ersten und den zweiten Wärmeverteiler aneinander um die Isolierplatte herum befestigt, wobei die Kompressionsbegrenzer dazu konfiguriert sind, im montierten Zustand einen vorgegebenen Abstand zwischen dem ersten und dem zweiten Wärmeverteiler aufrecht zu erhalten.
Die Baugruppe nach Anspruch 1, wobei der erste und der zweite Wärmeverteiler aus Metall sind und die Isolierplatte aus einem Kunststoff ist.
Die Baugruppe nach Anspruch 1, wobei die thermoelektrische Vorrichtung eine Peltier-Vorrichtung ist.
Die Baugruppe nach Anspruch 1, wobei der zweite Wärmeverteiler eine die thermoelektrische Vorrichtung stützende, erhabene Auflage umfasst, und der Kompressionsbegrenzer angrenzend an die Auflage angeordnet ist.
Die Baugruppe nach Anspruch 4, umfassend eine zwischen der Auflage und der thermoelektrischen Vorrichtung und im Eingriff mit ihnen angeordnete Wärmeleitfolie.
Die Baugruppe nach Anspruch 1, wobei der zweite Wärmeverteiler einen mit dem Kompressionsbegrenzer zusammenwirkenden Vorsprung zur seitlichen Positionierung der Isolierplatte und des zweiten Wärmeverteilers in Relation zueinander umfasst.
Die Baugruppe nach Anspruch 6, wobei das Befestigungselement ein mit einem Gewinde versehenes Befestigungsmittel ist, welches an einem mit einem Gewinde versehenen Innendurchmesser des Vorsprungs befestigt ist, wobei der Vorsprung innerhalb des Kompressionsbegrenzers aufgenommen ist.
Die Baugruppe nach Anspruch 1, wobei die Isolierplatte mindestens vier voneinander separate, die thermoelektrische Vorrichtung umgebende Kompressionsbegrenzer aufweist, welche mit dem ersten und zweiten Wärmeverteiler eingreifen.
Eine thermoelektrische Modulbaugruppe zur thermischen Konditionierung einer Komponente, die Baugruppe umfassend: erste und zweite voneinander beabstandete Wärmeverteiler, die dazu konfiguriert sind, jeweils kalte und warme Seiten zur Verfügung zu stellen; eine zwischen dem ersten und dem zweiten Wärmeverteiler angeordnete Isolierplatte; eine innerhalb der Isolierplatte und im Wirkeingriff mit dem ersten und dem zweiten Wärmeverteiler angeordnete thermoelektrische Vorrichtung und eine zwischen der Isolierplatte und der thermoelektrischen Vorrichtung vorgesehene Feststelleinrichtung, wobei die Feststelleinrichtungen dazu konfiguriert sind, die thermoelektrische Vorrichtung mit der Isolierplatte während eines Montagevorgangs zu tragen.
Die Baugruppe nach Anspruch 9, wobei die Isolierplatte eine Öffnung umfasst und die thermoelektrische Vorrichtung eine Umfangseinfassung aufweist, wobei die Feststelleinrichtung in der Öffnung angeordnet ist und mit der Umfangseinfassung im Eingriff ist.
Die Baugruppe nach Anspruch 10, wobei die Feststelleinrichtung mindestens ein flexibles Federelement ist.
Die Baugruppe nach Anspruch 11, wobei die Isolierplatte aus Kunststoff ist, und wobei das mindestens eine flexible Federelement in die Isolierplatte integriert ist.
Die Baugruppe nach Anspruch 11, wobei die Feststelleinrichtung in eine zwischen dem ersten und dem zweiten Wärmeverteiler verlaufende Richtung zur Aufnahme eines gewünschten belasteten Zustands der thermoelektrischen Vorrichtung ablenkbar ist.
Die Baugruppe nach Anspruch 11, wobei die Feststelleinrichtung und eine Umfangseinfassungskonstruktion der thermoelektrischen Vorrichtung Positionierungseigenschaften zur Positionierung der thermoelektrischen Vorrichtung in Relation zur Isolierplatte umfassen.
Eine thermoelektrische Modulbaugruppe zur thermischen Konditionierung einer Komponente, die Baugruppe umfassend: erste und zweite voneinander beabstandete Wärmeverteiler, die dazu konfiguriert sind, jeweils kalte und warme Seiten zur Verfügung zu stellen; eine zwischen dem ersten und dem zweiten Wärmeverteiler angeordnete Isolierplatte; eine innerhalb der Isolierplatte und im Wirkeingriff mit dem ersten und dem zweiten Wärmeverteiler angeordnete thermoelektrische Vorrichtung, die eine Leitung umfasst und in der Isolierplatte zur Aufnahme der Leitung vorgesehene Kanäle.
Die Baugruppe nach Anspruch 15, umfassend mehrere thermoelektrische Vorrichtungen, wobei die thermoelektrischen Vorrichtungen Peltier-Vorrichtungen sind.
Die Baugruppe nach Anspruch 15, wobei die Isolierplatte mehrere Öffnungen umfasst, die jeweils eine thermoelektrische Vorrichtung aufnehmen, und der Kanal die Öffnungen untereinander verbindet, und wobei die Peltier-Vorrichtungen in Reihe miteinander geschaltet sind.
Eine thermoelektrische Modulbaugruppe zur thermischen Konditionierung einer Komponente, die Baugruppe umfassend: erste und zweite voneinander beabstandete Wärmeverteiler, die dazu konfiguriert sind, jeweils kalte und warme Seiten zur Verfügung zu stellen; eine zwischen dem ersten und dem zweiten Wärmeverteiler angeordnete Isolierplatte; eine innerhalb der Isolierplatte und im Wirkeingriff mit dem ersten und dem zweiten Wärmeverteiler angeordnete thermoelektrische Vorrichtung und ein in der Isolierplatte vorgesehenes Gitter aus Hohlräumen, das dazu konfiguriert ist, eine thermisch wirksame Masse der Baugruppe zu reduzieren.
Die Baugruppe nach Anspruch 18, wobei die Isolierplatte einen mit dem ersten und dem zweiten Wärmeverteiler eingreifenden Kompressionsbegrenzer, einen eine Leitung der thermoelektrischen Vorrichtung aufnehmenden Kanal und eine Öffnung, innerhalb welcher die thermoelektrische Vorrichtung angeordnet ist, umfasst, wobei die Hohlräume sich vom Kompressionsbegrenzer, vom Kanal und von der Öffnung unterscheiden.
Die Baugruppe nach Anspruch 18, wobei die Hohlräume in einer Seite der Isolierplatte vertieft ausgespart sind, sich jedoch nicht bis zu einer gegenüberliegenden Seite der Isolierplatte hindurch erstrecken.