Integration von thermoelektrischen Generatoren in die Aufbau- und Verbindungstechnik von autonomen Sensorsystemen
Tobias Zoller
In dieser Arbeit wird die Integration von thermoelektrischen Generatoren (TEG) in ein autonomes Sensorsystem vorgestellt. Es werden grundlegende Untersuchungen zur Robustheit von kommerziell erhältlichen TEGs in Bezug auf spätere Belastungen bezüglich der Aufbau- und Verbindungstechnik eines Systems und deren thermische Beeinflussung dargestellt. Neben den mechanischen Betrachtungen durch den Einsatz von Underfill und stressentkoppelnden Klebstoffen werden die thermischen Einflüsse mit Hilfe von CFD-Simulationen und Messaufbauten ermittelt und bewertet. Mit Hilfe von Simulationen wird eine Methode zur Auslegung von Sensorsystemen mit TEGs vorgestellt, um bei einem gegebenen Temperaturszenario die optimale Performance in Abhängigkeit der Baugröße ermitteln zu können. Abschließend wird mit Hilfe der Designrichtlinien ein Demonstrator vorgestellt, um neben der Optimierung auch die Zuverlässigkeit dieses Systems zu bewerten. Als Abschluss der Arbeit werden die vorgestellten Aufbauten anhand ihrer Effizienz durch die eingeführte Verhältnisgröße Z-System verglichen.
