用于发电的热电模块及相应的制造方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN111670505A(43)申请公布日2020.09.15(21)申请号201980011134.4(74)专利代理机构永新专利商标代理有限公司720(22)申请日2019.02.2602代理人周家新(30)优先权数据102018104716.92018.03.01DE(51)Int.Cl.H01L35/32(2006.01)(85)PCT国际申请进入国家阶段日F01N5/02(2006.01)2020.07.31H01L35/30(2006.01)(86)PCT国际申请的申请数据H01L35/34(2006.01)PCT/EP2019/0546522019.02.26(87)PCT国际申请的公布数据WO2019/166390DE2019.09.06(71)申请人伊莎贝尔努特·霍伊斯勒两合公司地址德国迪伦堡(72)发明人J·马里恩D·楚克曼S·赫伯特权利要求书3页说明书6页附图6页(54)发明名称用于发电的热电模块及相应的制造方法(57)摘要本发明涉及一种用于热电发电的热电模块(7)、特别是在内燃机的排气管线中的热电模块(7)，所述热电模块(7)包括底板(8)和多个热电偶，所述多个热电偶中的每个具有两个臂(13)，其中，热电偶串联电连接并且安装在底板(8)上。根据本发明，底板(8)包括金属材料，这便于便宜制造，允许显著更大的规格，并且与由陶瓷制成的传统底板相比，使得热电模块(7)在机械上更显著地不敏感。本发明还涉及相应的制造方法。CN111670505ACN111670505A权利要求书1/3页1.一种用于热电发电的热电模块(7)、特别是在内燃机的排气系统中的热电模块(7)，所述热电模块(7)具有：a)底板(8)；b)多个热电偶(22)，其均具有两个臂(13)，热电偶(22)至少部分地串联电连接并且安装在底板(8)上，其特征在于，c)底板(8)包括金属材料。2.根据权利要求1所述的热电模块(7)，其特征在于，热电模块(7)具有热侧和冷侧，金属底板(8)布置在热电模块(7)的冷侧上。3.根据前述权利要求中的任一项所述的热电模块(7)，其特征在于，a)冷侧绝缘层(9)，其位于一方面的金属底板(8)与另一方面的热电偶(22)之间，用于使金属底板(8)与热电偶(22)电绝缘，冷侧绝缘层(9)优选地为：a1)结合到金属底板(8)的粘合剂层，和/或a2)至少部分地填充有陶瓷材料，以实现绝缘层(9)的良好的导热性，和/或b)多个导电接触垫(10)，其位于冷侧绝缘层(9)上，用于电接触不同热电偶(22)的两个臂(13)，以用于热电偶(22)的电串联连接，和/或c)冷侧防腐层(11)，其覆盖位于冷侧绝缘层(9)上的接触垫(10)并且保护接触垫(10)不受腐蚀，冷侧防腐层(11)特别地为镍金层，和/或d)热侧导热板(15)、特别是不锈钢的热侧导热板(15)，其用于将热电模块(7)热耦合到热源，和/或e)热侧第一中间层(16)、特别是呈石墨箔形式的热侧第一中间层(16)，其位于导热板(15)与热电偶(22)之间，用于补偿表面不均匀，和/或f)热侧绝缘层(17)、特别地为陶瓷层的热侧绝缘层(17)，其用于使热电偶(22)相对于导热板(15)电绝缘，和/或g)热侧第二中间层(18)、特别地为石墨箔的热侧第二中间层(18)，其位于热侧绝缘层(17)与热电偶(22)之间，用于补偿表面不均匀，和/或h)多个热侧导电接触垫(19)，其用于电接触不同热电偶(22)的两个臂(13)，以用于热电偶(22)的电串联连接，和/或i)热侧防腐层(20)，其位于热侧接触垫(19)上，用于保护热侧接触垫(19)不受腐蚀，热侧防腐层(20)特别地为镍金层。4.根据前述权利要求中的任一项所述的热电模块(7)，其特征在于，a)多个导电接触垫(19)，其位于热电模块(7)的热侧上，用于电接触不同热电偶(22)的两个臂(13)，以用于热电偶(22)的电串联连接，其中，热侧接触垫(19)通过钎焊连接结构(21)连接到热电偶(22)的臂(13)，b)多个导电接触垫(10)，其位于热电模块(7)的冷侧上，用于分别电接触不同热电偶(22)的两个臂(13)，以用于热电偶(22)的电串联连接，其中，冷侧接触垫(10)通过软焊连接结构(14)连接到热电偶(22)的臂(13)。2CN111670505A权利要求书2/3页5.根据前述权利要求中的任一项所述的热电模块(7)，其特征在于，热电偶(22)包括被设计能够用于不同热电偶(22)中的不同操作温度的不同热电材料。6.根据权利要求5所述的热电模块(7)，其特征在于，a)操作中的热电模块(7)在热侧暴露于平行于热侧的温度梯度，使得热电模块(7)的热侧上的温度从高温区(23)至低