热交换器的制造方法
【技术领域】
[0001]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】
[0002]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“I”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C0P。
[0003]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“I”的热量。
[0004]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。
[0005]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。
[0006]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 Al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。
[0007]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】
[0008]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。
[0009]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。
[0010]第一流体通道优选是第一流体循环的一部分，并且可用来调节外部部件或热电元件的温度。第二流体通道优选是第二流体循环的一部分，其与第一流体循环在流体方面分隔开来。第一和第二流体循环典型地与热交换器的承载元件堆垛的堆垛轴线平行地延伸。借助第一流体能够将热量从热电元件中排出来，其方式是:第一流体至少局部地绕流该热电元件，从而能够生成热流。第一流体优选绕流或流入热电元件的表面。
[0011]这些承载元件优选构成为相同的并因此是重复件，它们能够成本低廉地制成。承载元件优选构成为相对平坦的构件，其中承载元件的平行于堆垛轴线的高度小于承载元件平面中的平面伸展的尺寸，该承载元件平面基本上与堆垛轴线垂直地延伸并且设置在外边界线的内部。具有最大尺寸的承载元件平面能够具有带窗口的结构，例如能够设置支柱，接块等。承载元件能够作为注塑件制成。这一点是有利的，因为承载元件堆垛的构造能够简单地调节且模块化地制造，并因此能够成本低廉地制造热交换器。因此，能够以简单的安装制造出模块化构成的紧凑的热交换器，其中在很大程度上无需钎焊工艺来连接单个部件。
[0012]热交换器优选具有封闭承载元件堆垛的底部元件和盖板元件。承载元件堆垛在此可从两侧在纵向延伸方向上沿着堆垛轴线封闭。盖板元件和/或底部元件在此能够是上方的承载元件或下方的承载元件，并且构成承载热电元件的承载元件。在此，优选为第一流体循环和/或第二流体循环设置接口(尤其是连接法兰或连接支管)。该盖板元件和/或底部元件基本上构成为相同的或与其它承载元件类似，但也可具有不同的构造和/或与承载元件不同的结构。
[0013]承载元件尤其优选是合成材料的承载元件并且具有合成材料的框架，第一流体通道和第二流体通道设置在该合成材料的框架中。该至少一个热电元件设置(优选于中间)在合成材料的承载元件上。但也可在承载元件(尤其是合成材料的承载元件)上优选成串地设置多个热电元件。合成材料的承载元件是重复件，并且能够简单地通过相叠堆积组成承载元件堆垛。
[0014]该承载元件在构造方式中具有基本上呈多边形的外边界线。在最简单的构造方案中，承载元件构成为正方形，并且具有基本上呈正方形的底面，该底面具有四个侧面，这些侧面构成四个外边界线。在此，侧边线之间的角度构成为尖角或倒圆的。在特别的构造方案中，承载元件具有八边形的底面，并且外边界线具有八个侧表面。这些侧表面在此具有不同的长度。
[0015]优选在承载元件中设置隔离装置，第一流体通道和第二流体通道能够分别借助该隔离装置分隔开来。隔离装置优选实现第一和第二流体通道之间的热隔离。隔离装置例如能够是由非导热材料构成的接块。隔离装置优选与承载元件构成为一体，并且具有接块或者由承载元件的合成材料构成的接块的组合。
[0016]第一和第二流体通道优选分别具有第一和第二局部流体通道，第一和第二局部流体通道能够通过承载元件中的至少一个溢流孔相连。第一局部流体通道和第二局部流体通道在此优选至少逐段地与堆垛轴线平行地延伸。第一流体通道的第一局部流体通道和第二局部流体通道优选在承载元件上相对而置，因此通过热电元件能够产生与堆垛轴线垂直定向的局部流。在此优选设置至少一个溢流孔，第一流体能够借助该溢流孔从第一流体通道的第一局部流体通道中排出并且能够垂直于堆垛轴线通过热电元件流动，并且设置至少一个第二溢流孔，它能够使流体进入第一流体通道的第二局部流体通道中。第二流体通道的第一局部通道和第二局部通道能够借助连接通道相连，该连接通道在流体方面与第一流体通道的流动路径隔开来。
[0017]在底部元件和/或盖板元件上优选设置连接元件，用来将第一和/或第二流体通道与第一和/或第二流体循环连接起来。流体循环在此能够是机动车的冷却系统的一部分，但也可构成为单独的与之隔开的冷却循环。
[0018]在热交换器的优选的构造方案中，承载元件这样设置，即它们能够在中心堆积在堆垛轴线的周围。该至少一个热电元件优选关于堆垛轴线居中地设置。
[0019]优选在承载元件和热电元件之间设置液密的连接。它尤其能够通过机械的连接技术来实现，例如夹子、卡槽、焊接、粘贴或浇铸。
[0020]在构造方案中，相叠堆积的承载元件相同地定向，或者设置地朝堆垛轴线分别扭转90°。承载元件(尤其是相邻的承载元件)能够在垂直于堆垛轴线的平面中相互相对地以90°、180°或270°的角度扭转地设置。在此，承载元件优选相互液