KR20180127545A - 열전 어셈블리의 열전 장치를 위한 절연체 및 커넥터 - Google Patents

열전 어셈블리의 열전 장치를 위한 절연체 및 커넥터 Download PDF

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Abstract

열전 어셈블리는 절연체, 전류 캐리어, 및 열전 어셈블리를 포함하고 있다. 이러한 절연체는 제1 사이드로부터 제2 사이드로 절연체를 통해 뻗은 개구 및, 상기 제1 사이드와 제2 사이드 사이에 위치되어 있는 리셉터클을 갖고 있다. 상기 전류 캐리어는 상기 절연체에 해제가능하게 고정되어 있고, 단부를 갖고 있다. 상기 열전 어셈블리는 상기 개구 안에 수용되고, 상기 단부에 연결된 단자를 갖고 있다. 열전 어셈블리를 조립하는 방법은 절연부, 전류 캐리어, 및 열전 장치를 제공하는 단계를 포함하고 있다. 상기 절연부는 a) 제1 사이드로부터 제2 사이드로 절연부를 통해 뻗은 개구 및 b) 상기 제1 사이드와 제2 사이드 사이에 위치된 리셉터클을 포함한다. 상기 열전 장치는 단자를 포함하고 있다. 상기 방법은 또한 상기 리셉터클 안에 전류 캐리어를 맞물리는 단계, 열전 장치를 상기 개구 안에 수용하는 단계, 및 상기 열전 장치를 상기 전류 캐리어를 통해 전기 접속하는 단계를 더 포함한다.

Description

열전 어셈블리의 열전 장치를 위한 절연체 및 커넥터{INSULATOR AND CONNECTOR FOR THERMOELECTRIC DEVICES IN A THERMOELECTRIC ASSEMBLY}
본 발명은 일반적으로 열전 냉각 및 가열 장치에 관한 것이고, 보다 구체적으로 열전 어셈블리에 관한 것이다.
배터리와 같은 전력 전자장치 및 다른 전기 장치는 과열, 냉온, 극온, 및 동작 온도 한계값에 민감할 수 있다. 이러한 장치의 성능은 추천된 온도범위 밖에서 동작될 때 떨어질 수 있는데, 때로 심하게 떨어질 수 있다. 반도체 장치에서, 집적 회로 다이는 과열될 수 있고 고장날 수 있다. 예를 들어, 전기 자동차의 자동차 전장에서 사용되는 배터리를 포함하는 배터리에서, 배터리 전지 및 이들의 부품은 과열되거나 과냉각될 때 열화될 수 있다. 이러한 열화는 다수의 듀티 사이클 동안 재충전되는 배터리의 감소된 기능 및/또는 감소된 배터리 저장 용량에서 나타날 수 있다.
본 발명의 배경이 되는 기술은 미국 특허 출원 공개공보 US2011-0108080 호(THERMOELECTRIC GENERATOR ASSEMBLY AND SYSTEM)에 개시되어 있다.
전력 전자 장치 및 다른 전기 장치의 열 상태를 관리하는 것이 유리할 수 있다. 열 관리는 과열, 과냉각, 및 전기 장치 열화의 발생정도를 줄일 수 있다. 여기에 기술된 특정 실시예에 의해 상당한 전력을 전달하고 및/또는 높은 전류 및 효율을 필요로 하는 장치(예를 들어, 전력 증폭기, 트랜지스터, 변압기, 전력 인버터, 절연 게이트 바이폴라 트랜지스터(IGBT), 전기 모터, 고전력 레이저 및 발광 다이오드, 배터리등)에 대해 열관리할 수 있다. 대류 및 액체 냉각, 도전성 냉각, 액체 제트에 의한 스프레이 냉각, 보드 및 칩 경우의 열전 냉각 및 다른 솔루션을 포함하는 광범위한 솔루션이 이러한 장치를 열관리하는데 사용될 수 있다.
아래에 보다 상세하게 개시된 다양한 실시예에서, 본 발명은 열전 어셈블리 및 이러한 열전 어셈블리를 조립하는 방법을 제공한다. 하나의 예에서, 열전 어셈블리는 절연체, 전류 캐리어, 및 열전 어셈블리를 포함하고 있다. 이러한 절연체는 개구 및 리셉터클을 갖고 있다. 상기 개구는 제1 사이드로부터 제2 사이드로 절연체를 통해 뻗어 있다. 상기 리셉터클은 상기 제1 사이드와 제2 사이드 사이에 위치되어 있다. 상기 전류 캐리어는 상기 절연체에 해제가능하게 고정되어 있고, 단부를 갖고 있다. 상기 열전 어셈블리는 상기 개구 안에 수용되고, 상기 단부에 연결된 단자를 갖고 있다.
하나의 예에서, 열전 어셈블리를 조립하는 방법은 a) 제1 사이드로부터 제2 사이드로 절연부를 통해 뻗은 개구 및 b) 상기 제1 사이드와 제2 사이드 사이에 위치된 리셉터클을 포함하는 절연부를 제공하는 단계; 상기 리셉터클 안에 전류 캐리어를 맞물리는 단계; 단자를 갖는 열전 장치를 상기 개구 안에 수용하는 단계; 및 상기 열전 장치를 상기 전류 캐리어를 통해 전기 접속하는 단계를 포함한다.
다양한 실시예가 설명을 위해 첨부된 도면에 나타나 있고, 본 발명의 범위를 제한하는 것으로 해석되어서는 안된다. 또한, 상이한 개시된 실시예의 다양한 특징은 본 발명의 일부인 추가 실시예를 형성하도록 서로 결합될 수 있다. 임의의 특정 또는 구조는 제거되거나, 변경되거나, 생략될 수 있다. 도면에서 부재 번호는 부재 요소 사이의 상응관계를 나타내도록 재사용될 수 있다.
도 1은 배터리 및 본 발명에 따른 배터리에 대한 열관리 시스템의 예를 도시한 사시도이다.
도 2는 도 1의 열관리 시스템을 보다 부분적으로 상세하게 도시한 분해사시도이다.
도 3은 발명에 따른 열전 어셈블리의 예를 개략적으로 도시하는 블록도이다.
도 4는 보다 상세한 열전 어셈블리를 개략적으로 도시한 도 3의 라인 A-A을 따른 단면도이다.
도 5는 보다 상세한 열전 어셈블리를 개략적으로 도시한 도 3의 라인 B-B를 따른 단면도이다.
도 6은 보다 상세한 열전 어셈블리의 접속 및 전류 캐리어의 예를 개략적으로 도시한 도 3의 B-B를 따른 단면도이다.
도 7은 본 발명에 따른 열전 어셈블리를 위한 대안의 접속 및 대안의 전류 캐리어를 도시한 단면도이다.
본 발명은 여기에 개시된 실시예에 의해 설명되어 있지만 본 발명은 이러한 실시예를 넘어 다른 대안의 실시예 및/또는 사용, 그리고 그 수정 및 등가물에 적용된다. 따라서, 여기에 첨부된 청구범위는 하술된 특정 실시예중 하나에 의해 제한되지 않는다. 예를 들어, 여기에 개시된 임의의 방법 또는 프로세스에서, 본 발명 또는 프로세스의 동작은 임의의 적절한 순서로 실행될 수 있고 임의의 특별히 개시된 순서에 반드시 제한되는 것은 아니다. 다양한 동작이 본 실시예를 이해하는데 도움이 되는 방식으로 다수의 이산 동작으로 차례로 설명될 수 있지만, 이러한 설명의 순서는 이러한 동작이 순서에 의존하는 것을 나타내는 것으로 생각해서는 안된다. 추가로, 여기에 기술된 구조, 시스템, 및/또는 장치는 집적 부품으로서 또는 별개의 부품으로서 구현될 수 있다. 다양한 실시예를 비교할 목적으로, 이러한 실시예의 특정 특징 및 장점이 설명되어 있다. 이러한 모든 특징 또는 장점은 반드시 임의의 특정 실시예에 의해 달성되는 것은 아니다. 따라서, 예를 들어, 다양한 실시예가 여기에 기술되거나 제안된 다른 특징 또는 장점을 반드시 달성할 필요 없이 여기에 기술된 하나의 장점 또는 장점들의 그룹을 달성하거나 최적화하는 방식으로 수행될 수 있다.
전자장치 및 전기장치의 열 상태를 관리하는 것이 유리할 수 있다. 이러한 열 관리는 과열, 과냉각, 및 전기 장치 열화의 발생정도를 줄일 수 있다. 여기에 기술된 특정 실시예는 상당한 전력을 전달하고 및/또는 높은 전류 및 효율을 필요로 하는 장치(예를 들어, 전력 증폭기, 트랜지스터, 변압기, 전력 인버터, 절연 게이트 바이폴라 트랜지스터(IGBT), 전기 모터, 고전력 레이저 및 발광 다이오드, 배터리등)의 열 관리를 제공한다. 대류 및 액체 냉각, 도전성 냉각, 액체 제트에 의한 스프레이 냉각, 보드 및 칩 경우의 열전 냉각 및 다른 솔루션을 포함하는 광범위한 솔루션이 이러한 장치를 열관리하는데 사용될 수 있다. 여기에 개시된 적어도 일부 실시예는 전기 장치의 가열 또는 냉각을 위한 기존의 기술과 비교하여, 보다 높은 전력 효율, 보다 낮거나 제거된 유지 비용, 보다 큰 신뢰도, 보다 긴 서비스 수명, 보다 적은 부품, 보다 적거나 제거된 이동 부분, 가열 및 냉각 동작 모드, 다른 장점, 또는 장점이 조합된 장점중 적어도 하나를 제공한다.
전기 장치에서, 보통 이러한 장치의 전기 활성 부분 및/또는 온도 민감 구역이 예를 들어, 외부 회로 또는 장치와 같은 외부 세계에 전기 도체를 통해 접속되어 있다. 예를 들어, 배터리 전지의 전극은 상당한 손실(예를 들어, 줄 법칙에 따른, 전류의 스퀘어에 비례하는 열 손실) 없이 높은 전력을 전달하도록 설계될 수 있다. 이러한 전극에 사용되는 전기 도체의 와이어 게이지는 보통 이러한 장치에 흐르는 높은 전류에 비례한다. 배터리의 크기가 클수록, 외측 회로와 접속하기 위한 전극 포스트는 커진다.
전극의 높은 전기 전도도 및 많은 다른 타입의 전도체 역시 이러한 도체가 높은 열 전도도를 갖는다는 것을 의미한다. 전극을 가열함으로써 및/또는 냉각함으로써, 이러한 장치의 열 둔감 소자를 바이패스함으로써 이러한 장치의 민감 소자에 직접 희망의 열 출력(예를 들어, 냉각, 가열등)을 전달할 수 있는 높은 열 전도도는 다양한 열 관리 문제를 해결하는데 사용될 수 있다. 신체 안으로 깊이 열을 전달하기 위한 수혈 동안 열 조절된 혈액을 사용하는 것과 마찬가지로, 전극을 통한 열 펌핑이 전기 장치 내측 깊이 희망의 열 상태를 효율적으로 전달하는데 사용될 수 있다. 예로서, 진보된 자동차 배터리의 전극 냉각은 배터리 열 관리를 위한 가장 유익한 기술중 하나라는 것이 알려져 있다. 예를 들어, 전극은 고체, 액체, 또는 기체 냉각 기술을 사용하여 냉각될 수 있다. 어떤 의미로, 전극은 이러한 열관리부에서 콜드 핑거로서 동작한다.
여기에 개시된 실시예는 직접 또는 간접 열전(TE) 냉각 및/또는 가열을 전력 부품, 전자장치, 및 다른 전기 장치의 전류 전달 전도체(예를 들어, 전극)에 가함으로써 전기 장치를 열관리할 수 있는 시스템 및 방법을 포함하고 있다. 이러한 장치는 자주 열 관리의 혜택을 볼 수 있다. 일부 실시예는 예를 들어, 배터리와 같은 특정 전기 장치에 대해 설명될 것이다. 그러나, 여기에 개시된 적어도 일부 실시예는 예를 들어, 절연 게이트 바이폴라 트랜지스터(IGBT), 다른 전기 장치, 또는 장치의 조합과 같은 다른 전기 장치에 열 관리를 제공할 수 있다. 적어도 일부 이러한 장치는 높은 전류 운반 용량을 가질 수 있고 바람직한 온도 범위 밖에서 동작할 수 있다. 일부 실시예의 동작은 냉각 동작 모드에 대해 설명되어 있다. 그러나, 여기에 개시된 실시예의 일부 또는 모두는 가열 동작 모드를 가질 수도 있다. 일부 상황에서, 가열 동작 모드는 임계 온도 아래에서 전기 장치가 열화되거나 동작 장애를 나타낼 수 있는 이러한 임계 온도 위에 전기 장치의 온도를 유지하기 위해 채용될 수 있다. TE 장치는 시스템 구조에 대한 최소 준수로 가열 및 냉각 기능 모두를 제공하도록 고유 맞춤되어 있다.
TE 장치가 전도체 냉각 및/또는 가열 태스크를 위해 사용될 수 있는 다양한 방법이 존재한다. 여기에 기술된 바와 같이, TE 장치는 하나 이상의 TE 소자, TE 어셈블리 및/또는 TE 모듈을 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, TE 시스템은 제1 사이드 및 이러한 제1 사이드 반대의 제2 사이드를 포함하는 TE 장치를 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 제1 사이드 및 제2 사이드는 메인 면 및 소모 면 또는 가열면 및 냉각면일 수 있다. TE 장치는 전원과 동작식 결합될 수 있다. 이러한 전원은 전압을 TE 장치에 인가하도록 구성될 수 있다. 전압이 하나의 방향으로 인가될 때, 하나의 사이드(예를 들어, 제1 사이드)는 열을 생성하고 다른 사이드(예를 들어, 제2 사이드)는 열을 흡수한다. 이러한 회로의 극성을 전환하면 반대 효과를 얻게 된다. 전형적인 배치에서, TE 장치는 다른 재료를 포함하는 폐회로를 포함하고 있다. DC 전압이 폐회로에 인가됨에 따라, 상이한 재료의 접합부에서 온도차가 발생된다. 전류의 방향에 따라, 열은 특정 접합부에서 방출되거나 흡수된다. 일부 실시예에서, 이러한 TE 장치는 직렬로 접속된 다수의 고체 상태 P 및 N형 반도체 소자를 포함하고 있다. 특정 실시예에서, 이러한 접합부는 2개의 전기 절연 부재(예를 들어, 세라믹 판) 사이에 샌드위치되어, TE 장치의 콜드 사이드 및 핫 사이드를 형성할 수 있다. 이러한 콜드 사이드는 냉각되는 대상(예를 들어, 열관리되는 전도체, 전기 장치등)에 열결합될 수 있고 핫 사이드는 열을 주위에 방산하는 히트 싱크에 열결합될 수 있다. 일부 실시예에서, 이러한 핫 사이드는 가열되는 대상(예를 들어, 열관리되는 전도체, 전기 장치등)에 결합될 수 있다. 특정 비제한적인 실시예를 아래에 설명하였다.
도 1은 본 발명에 따른 배터리(10) 및 이러한 배터리(10)를 위한 열 관리 시스템(TMS)(12) 예를 도시한 사시도이다. 배터리(10)는 리튬이온(리튬이온) 타입이지만, 본 발명은 리튬이온 배터리에 제한되지 않는다. 배터리(10)는 장축 X를 따라 스택(24)으로 배열된 복수의 N개의 전기(22)를 포함하는 배터리 팩(20)을 포함하고 있다. TMS(12)는 배터리(10)의 일측에 열결합되어 있고 배터리(10)를 냉각하도록 동작가능하다. TMS(12)는 부재 번호 30에 의해 대략 표시된 전원 및 제어 시스템에 동작가능하게 결합되어 있다. TMS(12)는 부재 번호(40)에 의해 대략적으로 표시된 냉매 시스템에 동작가능하게 결합되어 있다.
도 2는 TMS(12)를 보다 상세하게 도시한 분해 사시도이다. TMS(12)는 제1 열 교환기(HEX)(50), 제2 HEX(52), 열 전달 소자(54), 압력판(56, 58), 및 열전(TE) 어셈블리(60)를 포함하고 있다. HEX(50)는 TE 어셈블리(60)의 소모측에 열결합되어 있다. HEX(50)는 TE 어셈블리(60)로부터 열을 받고 이러한 열을 주변에 전달한다. HEX(50)는 도시되어 있고 이제 더 설명되는 바와 같이 멀티-포트-파이프 열 교환기일 수 있지만, 본 발명은 멀티-포트-파이프 열 교환기에 제한되지 않는다.
HEX(50)는 제1 냉매 매니폴드(70), 냉매 입구 및 출구 커넥터(72, 74), 멀티-포트-파이프(MPP)(76), 및 제2 냉매 매니폴드(78)를 포함하고 있다. 함께, 냉매 매니폴드(70) 및 냉매 입구 및 출구 커넥터(72, 74)는 입렛 및 출구을 형성한다. 이러한 입구 및 출구는 도 1 및 도 2에 냉매 입구 및 출구 커넥터(72, 74) 및 냉매 매니폴드(70)의 개구에 의해 도시되어 있다. HEX(50)와 냉매 시스템(40) 사이의 냉매 순환은 HEX(50)에 입구를 통해 들어가 출구로부터 HEX(50)를 나온다. 냉매 입구 및 출구 커넥터(72, 74)는 HEX(50)를 냉매 시스템(40)에 유체적으로 그리고 기계적으로 결합한다.
HEX(52)는 제1 측 또는 주요 면 위의 TE 어셈블리(60)의 주측에 그리고 제2 측 또는 제1 측 반대의 주요 면 위의 열 전달 소자(54)에 열결합되어 있다. HEX(52)는 열 전달 소자(54)로부터 배터리(10)에 의해 발생된 열을 받아 이러한 열을 TE 어셈블리(60)에 전달한다. HEX(52)는 도시된 바와 같이 대략 평면 형상을 갖는 히트 스프레더일 수 있지만, 본 발명은 히트 스프레더에 제한되지 않는다.
열 전달 소자(54)는 X축을 따라 제1 방향으로 상응하는 쌍의 인접한 전지(22) 사이에 각각 배치되어 있고 열결합되어 있다. 열 전달 소자(54)는 Z축을 따라 제2 방향으로 상응하는 인접한 전지(22)와 HEX(52) 사이에 각각 배치되어 있다. 열 전달 소자(54)는 제1 방향으로 전지(22)로부터 열을 받아 이러한 열을 제2 방향으로 HEX(52)에 전달한다. 열 전달 소자(54)는 도시된 바와 같이 대략 "T" 형상을 갖는 열 전도성 핀(fin)일 수 있지만 본 발명은 특정 형상의 열 전달 소자에 제한되지 않는다.
압력판(56, 58)은 HEX(50) 및 HEX(52)와 협동하여 HEX(50), HEX(52) 및 TE 어셈블리(60)를 기계적으로 결합한다. 본 발명에 따른 다양한 실시예에서, 압력판(56, 58)은 Z축을 따른 방향으로 HEX(50)와 HEX(52) 사이에서 TE 어셈블리(60)를 압축한다. 본 실시예에 따라, 압력판(56, 58)은 Y축을 따라 MPP(76)의 양측에 배치되고 중첩되어 있다. 압력판(56, 58)은 HEX(52)에 형성된 나사 구멍(82)에 끼워지는 고정 나사(80)를 통해 HEX(52)에 각각 별개로 고정된다.
TE 어셈블리(60)는 열전 장치(TED)(90), 열 포일(92)의 열 전달층, 절연체(94), 및 전류 캐리어(96)의 상호보완적인 어레이를 포함하고 있다. 본 발명에 따른 다양한 실시예에서, TEC(90) 및 열 포일(92)의 배치는 변할 수 있다. 도 2에 도시된 하나의 예에서, TED(90)는 제1, 2×4 어레이로 배열되어 있다. 열 포일(92)은 TE 어셈블리의 소모측에 배치된 상호보완적인 제2, 2×4 어레이로 배열되어 있고, 상호보완적인 제3, 2×4 어레이가 TE 어셈블리의 메인측에 배치되어 있다. 도 3에 도시되고 아래에 보다 상세하게 기술되는 다른 실시예에서, TED(90) 및 열 포일(92)은 2×2 어레이로 유사하게 배열되어 있다. 열 포일(92)은 열 전도성 재료로 구성된 열 전도성 부분이고 열 그리스(grease)일 수 있다.
절연체(94)는 열적으로 그리고 전기적으로 절연성을 갖는 부분이다. 절연체(94)는 TED(90)를 수용 유지하도록 구성되어 있다. 이러한 절연체(94)는 또한, TE 어셈블리(60)의 조립 동안 절연체(94) 및 전류 캐리어(96)가 나머지 부품에 함께 조립될 수 있기 위해 전류 캐리어(96)를 수용 유지하도록 구성되어 있고, 이러한 전류 캐리어(96)는 TED(90) 사이에 전기 접속을 형성할 수 있다. 이러한 방식으로, 절연체(94)는 조립 동안 그리고 최종 조립된 TE 어셈블리(60)에서 서로 및 절연체(94)에 대한 희망의 위치 관계로 전류 캐리어(96) 및 TED(90)를 유지하기 위한 지그로서 기능한다.
도 3은 본 발명에 따른 다른 TE 어셈블리(60')를 개략적으로 도시하는 블록도이다. 도 4는 보다 상세하게 TE 어셈블리(60')를 개략적으로 도시하는 도 3의 라인 A-A을 따른 단면도이다. 도 5는 보다 상세하게 TE 어셈블리(60')를 개략적으로 도시하는 도 3의 라인 B-B을 따른 단면도이다. TE 어셈블리(60) 및 TE 어셈블리(60')는 상술된 TED 및 열 포일의 수 및 배열을 제외하면 거의 유사하다. TE 어셈블리(60')의 도면 및 다음의 설명에서, 유사한 부재 번호가 달리 언급되지 않으면 TE 어셈블리(60')의 설명이 TE 어셈블리(60)에 동일하게 적용된다는 인식하에 부재 사이의 대응 관계를 나타내기 위해 다시 사용될 것이다(예를 들어, 60, 60').
TE 어셈블리(60')는 서로 관련되어 배열된 열 전달층 또는 전도성 판(91'), 열 그리스(92'), 절연체(94'), 전류 캐리어(96')를 포함하는 열전 장치(TED)(90')의 상호보완적인 어레이를 포함하고 있다. TED(90')는 각각, 하나 이상의 절전 소자를 포함하고, 단자(100'), 그리고, 각각의 단자(100') 및 인접한 전기 도전성 구조부를 분리하기 위한 옵션의 전기 절연체(102')를 포함하는 리드(lead)를 포함하고 있다. 단자(100')중 2개는 TE 어셈블리(60')를 전원 및 제어 시스템(30)에 접속하는 양성 및 음성 리드 와이어(104', 106')에 접속될 수 있다. 전도판(91')은 열 전도성 재료로 구성되어 있다. 단자(100')는 각각의 전류 캐리어(96')와 맞물리거나 접촉하는 리셉터클(108')을 포함하고 있다.
절연체(94')는 열과 전기에서 절연된 부분이고, 적절히 낮은 열 전도성 및 적절히 낮은 전기 전도성을 갖는 임의의 재료로 구성될 수 있다. 절연체(94')는 모노리딕 파트(즉, 단일 피스 파트)일 수 있거나, 2개 이상의 파트를 포함할 수 있다. 본 실시예에서, 절연체(94')는 플라스틱 또는 폴리머 재료로 구성된 모노리딕 파트이다. 다양한 실시예에서, 폴리머 재료는 폴리프로필렌(PP), 폴리마이드 6-6(PA66), 아크릴로니트릴 부타디엔 스티렌(ABS)일 수 있다. 절연체(94')는 개구(110') 및 리셉터클(112')을 포함하고 있다. 개구(110')는 각각, TED 어레이 내의 희망의 위치에서 TED(90')중 상응하는 하나를 받아 보유한다. 도 4 및 도 5에서 가장 잘 볼 수 있는 바와 같이, 개구(110')는 Z축을 따라 측방향으로 HEX(50)로 향하는 제1 측(120')과 HEX(52)로 향하는 제2 측(122') 사이에 절연체(94)를 통해 뻗어 있다. 리셋터클(112')은 각각 각각의 전류 캐리어(96')를 받아 보유하고 제1 및 제2 측(120', 122') 사이에 중간 측방향 위치에 위치되어 있다. 절연체(94')는 압력판(56, 58)에 의해 가해지는 압축 부하의 모두 또는 일부를 흡수하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 절연체(94')의 측방향 두께는 TED(90')의 두께와 동일하거나 보다 작거나 보다 두꺼울 수 있어서, 압축력은 절연체(94')와 TED(90') 사이에 분할되어 있다.
도 6은 보다 상세한 전류 캐리어(96')를 개략적으로 도시하는 도 3의 라인 B-B을 따른 단면도이다. 도 6은 또한 전류 캐리어(96')와 단자(100') 사이의 밀접한 접촉 및 압축력을 통해 만들어진 전기 접속부(200')의 예를 도시하고 있다. 이러한 압축력은 도 6에서 화살표에 의해 도시되어 있다. 전류 캐리어(96')는 전기 전도성 재료로 구성되어 있다. 다양한 실시예에서, 이러한 재료는 주석도금되거나 주석도금되지 않을 수 있는 알루미늄, 구리 또는 동을 포함할 수 있다. 다양한 실시예에서, 전류 캐리어(96')는 실질상 동일하지만, 본 기술은 일부 특징, 예를 들어, 길이가 상이한 전류 캐리어에 적용된다. 전류 캐리어(96')는 각각 단부(212', 214')를 연결하는 브릿지(210')를 포함하고 있다. 이러한 브릿지(210')는 리셉터클(112')중 상응하는 것에 맞물리고 풀림가능하게 고정되어 있다. 다양할 실시예에서, 브릿지(210')는 마찰 및/또는 스냅 피트(fit)로 리셉터클(112')과 맞물려 있다.
단부(212', 214')는 c 형상을 갖고 있고 캔틸레버 타입의 선형 플렉스-스프링을 형성한다. 이러한 플렉스-스프링은 브릿지(210')와 전류 캐리어(96') 사이에 전기 접촉을 생성한다. TE 어셈블리(60')의 동작 동안, 플렉스-스프링은 TE 어셈블리(60')의 열 팽창 및 수축으로 인해 Z 방향으로 TE 어셈블리(60')에 대한 압력 또는 힘이 변함에 따라 기계 에너지를 저장하고 해제함으로써 이러한 접촉을 유지한다. 단부(212', 214')는 볼록 돌기(222', 224')를 각각 포함하고 있다. 이러한 볼록 돌기(222', 224')는 단자(100')에 형성된 상보형 오목부(232', 234')와 맞물려 밀접하게 접촉한다. 다양한 실시예에서, 갭 G가 조립된 상태에서 절연체(94')와 단자(100') 사이에 존재할 수 있다. 대안으로, 갭 G는 조립 상태에서 존재하지 않을 수 있고 단자(100')는 정지부로서 기능할 수 있다.
도 7은 본 발명에 따른 열전 어셈블리를 위한 대안의 접속부(300")를 제공하는 다른 캐리어(96")를 도시하는 단면도이다. 접속(300")은 수형 파트와 암형 파트 사이의 마찰 끼워맞춤에 의한 맞물림을 통해 만들어진다. 캐리어(96")는 이제 설명되는 것을 제외하면 캐리어(96')와 거의 유사하다. 수형 파트(310")는 돌기(222', 224')를 대체하고 단부(222", 224")에 납땜된다. 수형 파트(310")는 맞물림을 돕는 테이퍼, 굽은 외면을 갖는 튜브형 단자이다. 암형 파트(312")는 대략 원통형 형상을 갖는 단자(100")에 형성되어 있다.
TE 어셈블리를 제조하거나 조립하는 방법예(400)는 다음의 단계를 포함한다.
1. a) 제1 사이드로부터 제2 사이드로 절연부를 통해 뻗은 개구 및 b) 제1 사이드와 제2 사이드 사이에 위치된 리셉터클을 포함하는 절연부를 제공하는 단계(단계 402).
2. 전류 캐리어를 리셉터클 안에 맞물리는 단계(단계 404).
3. 단자를 갖는 열전 장치를 상기 개구 안에 수용하는 단계(단계 406).
4. 열전 장치를 전류 캐리어를 통해 전기 접속하는 단계(단계 408).
다양한 실시예에서, 열전 장치를 전기 접속하는 단계 408은 열전 장치를 개구 안에 수용하는 단계 406 동안 실행된다. 또한, 전기 접속 단계 408은 a) 전류 캐리어를 단자에 누르는 단계(단계 410) 및/또는 b) 단자 및 전류 캐리어중 하나가 단자 및 전류 캐리어중 반대 것을 프레스 피트로 수용하는 단계(단계 412)를 수용하는 단계를 포함할 수 있다.
또한, 당업자는 본 발명에 따른 열 관리 시스템이 다음의 특징 및 장점중 하나 이상을 포함할 수 있다는 것을 이해할 것이다.
1. 제조 동안, 모노리딕 플라스틱 파트는 다수의 TED를 정위치에 유지하는 지그로서 동작할 수 있고 정확한 구축 재현성(build reproducibility)을 보장할 수 있다.
2. 완성된 열전 어셈블리에서, 플라스틱 파트는 예를 들어 도 1 - 도 5를 참조하여 설명되고 기술된 바와 같은 히트 스프레더 및 MPP와 같은, 열전 장치에 결합된 메인 사이드와 소모 사이드 열 교환기 사이에 열 절연성을 제공할 수 있다.
3. 마찰, 스냅 및/또는 압축 피트를 채용하는 구리 단자와 같은, TED를 연결하는데 사용된 도전성 단자는 열전 어셈블리의 제조 효율 및 재현성을 향상시킬 수 있다.
4. 도전성 단자를 갖는 전류 캐리어는 TED를 연결하는데 사용된 종래의 와이어 또는 케이블 대신에 사용될 수 있다.
5. 케이블 없이 도전성 단자에 의해 연결된 TED를 채용하는 열전 어셈블리를 위한 설계는 종래의 열전 어셈블리 설계에 비해 비용 및 복잡도가 낮을 수 있고, 제조 용이성 및 재현성이 보다 높을 수 있다.
여기의 다양한 실시예의 설명은 도면에 개략적으로 도시된 실시예에 대한 것이다. 그러나, 여기에 설명된 임의의 실시예의 특정 특징, 구조, 또는 특성은 명확히 도시되거나 설명되지 않은 하나 이상의 별개의 실시예에서 임의의 적절한 방식으로 조합될 수 있다는 것을 이해할 수 있다. 많은 경우에, 단일 또는 인접한 것으로 기술되고 설명된 구조는 단일 구조의 기능을 실행하는 동안 나누어질 수 있다. 많은 경우에, 별개로 기술되거나 설명된 구조는 별개의 구조의 기능을 실행하는 동안 결합되거나 합쳐질 수 있다.
다양한 실시예가 상술되어 있다. 본 발명이 이러한 특정 실시예를 참조하여 설명되어 있지만, 이러한 설명은 예를 위한 것이고 제한을 위한 것은 아니다. 다양한 수정 및 적용이 여기에 설명된 발명의 정신 및 범위로부터 벗어남 없이 당업자에게 가능할 수 있다.
10 : 배터리 12 : TMS
22 : 전지 24 : 스택
50 : 제1 열 교환기(HEX) 52 : 제2 HEX
54 : 열 전달 소자 56, 58 : 압력판
60 : TE 어셈블리 70 : 제1 냉매 매니폴드
72, 74 : 냉매 입구 및 출구 커넥터
76 : 멀티-포트-파이프(MPP) 78 : 제2 냉매 매니폴드

Claims (2)

  1. 열전 어셈블리에 있어서,
    제1 사이드로부터 제2 사이드로 절연체를 통해 뻗은 개구, 및 상기 제1 사이드와 제2 사이드 사이에 위치된 리셉터클을 갖는 하나의 절연체;
    상기 절연체에 해제가능하게 고정되어 있고, 단부와 상기 리셉터클 내에서 결합하여 풀림가능하게 고정되어 상기 단부를 연결하는 브릿지를 갖는 전류 캐리어;
    상기 개구 안에 수용되고, 상기 단부에 연결된 단자를 갖는 열전 장치; 및
    상기 개구 안에서 상기 열전 장치의 상부 및 하부에 배치된 열 전달층을 포함하는 것을 특징으로하는 열전 어셈블리.
  2. 열전 어셈블리를 조립하는 방법에 있어서,
    a) 제1 사이드로부터 제2 사이드로 절연부를 통해 뻗은 개구 및 b) 상기 제1 사이드와 제2 사이드 사이에 위치된 리셉터클을 포함하는 상기 하나의 절연부를 제공하는 단계;
    상기 리셉터클 안에 전류 캐리어를 맞물리는 단계로서, 상기 전류 캐리어가 단부를 연결하는 브릿지를 가지며, 상기 브릿지가 상기 리셉터클 내에서 결합하여 풀림가능하게 고정되는 것을 특징으로 하는 단계;
    단자를 갖는 열전 장치를 상기 개구 안에 수용하는 단계;
    상기 열전 장치를 상기 전류 캐리어를 통해 전기 접속하는 단계; 및
    상기 열전 장치의 상부 및 하부에 열 전달층을 배치시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 열전 어셈블리 조립 방법.
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