[发明专利]热交换器

说明书

本发明涉及一种热交换器(10)，尤其是用于机动车的热交换器，其具有至少一个用来生成热流的热电元件(28，28a，28b)，其中，热电元件(28，28a，28b)设置在承载元件(30，52，65)上，多个沿着堆垛轴线(50)相叠设置的承载元件(30，52，65)构成承载元件堆垛(12，80)，在该承载元件堆垛中设置有用于第一流体的第一流体通道(16)以及用于第二流体的第二流体通道(18)，该第二流体通道在流体方面设置得与第一流体通道(16)分隔开来。

技术领域

本发明涉及一种热交换器，尤其是用于机动车的热交换器，其尤其用来调节至少一个储能元件的温度。

背景技术

在应用现代纯电力驱动的机动车时，由于电池的贮能密度小，所以只能提供有限的能量。因此尤其在继续推进机动车的电气化时，尤其与机动车的加热和冷却任务有关的能源效率起重要作用。例如，如果在冬天需要能量来加热机动车车厢，则这一点例如可能相应地降低机动车的巡航距离。因此以下理念非常有意义，即由电池提供的电能不仅能100％地转化成热能，而且还通过在热泵工艺中应用热泵达到比“1”更高的能效比(COP)，或者通过利用来自车辆或周围环境的余热来达到更高的COP。

在机动车的有效热管理中，例如为了发动机或其它机组的冷却目的或加热目的，应用了冷却剂，该冷却剂作为流体在机动车的冷却系统中循环。已知热电元件(例如帕尔贴元件)来实现电冷却功能，其中在借助热电元件来加热的情况下也能够泵出能效比大于“1”的热量。

热泵具有热交换器，该热交换器借助热电元件(TE-元件)使来自第一流体流的废热和/或余热提高到第二流体中的更高温度水平，并且作为有用热量提供。该有用热量则可例如用作加热体，并因此可用来加热车辆车厢。

此外还有意义的是，例如在电动车或混合动力车中应用现代高性能电池(其由一些单个电池单元构成)，这些高性能电池的温度在机动车运行时处于一定的温度范围内，以确保电池和/或机动车的效率、功能和安全性。一方面当低于适当的运行温度时，电池单元的效率会非常明显地下降，并且这些电池单元会产生很高的损耗功率。另一方面，如果在适当的温度范围之上运行，电池内部发生反应，则会导致不可逆转的损坏。此外，为了避免单个电池单元的不均匀的且随之增强的老化，单个电池单元内部以及整个电池结构中的温差不应该超过特定的预先设定的极限值。由于此原因，必须以冷却或加热的形式来调节电池温度。

还已知具有两个流体侧的热交换器，从而能够实现两个独立的循环，来调节机动车的不同部件的温度。这种热交换器以分层构造方式来设计，其中两个流体侧通过热电元件彼此接触。这种热电元件例如通过DE 10 2009 058673 A1已知，其中，在给热电元件通电流时，热量从一个流体泵向另一流体，但这些流体不会接触或混乱。一流体侧在此是用来调节机动车的部件(例如电池或高压电池)的温度的流体循环的一部分。另一流体侧是用来调节至少另一部件的温度和/或用来在流体循环和周围环境之间进行热量转换的流体循环的一部分。

此外，还已知以对流构造方式应用的热交换器，其中冷却剂流主要在封闭的金属部件(例如平板，金属片)中引导。然后，该热量能够通过导热触点(例如借助胶粘剂)从该板传递到热电元件上。这些金属部件事先由单个零件组接而成，并且通过钎焊工艺形成液密的连接。有利的是，这一点能够在热电元件与这些部件接触之前完成。用来连接单个部件的钎焊工艺是成本密集的，并且在不适当地实施时可能导致部件系统的泄露。

发明内容

本发明的目的是发明一种改善的热交换器，它能够根据需要对部件进行冷却和加热，和/或它能够当作热泵来用。

这一点通过具有以下特征的热交换器得以实现：具有至少一个用来生成热流的热电元件，其中该至少一个热电元件设置在承载元件上，其中多个沿着堆垛轴线相叠设置的承载元件构成承载元件堆垛，在该承载元件堆垛中设置有用于第一流体的第一流体通道以及用于第二流体的第二流体通道，该第二流体通道在流体方面设置得与第一流体通道分隔开来。