CN111801236A - 带有至少一个电化学的储能器的车辆 - Google Patents

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Abstract

建议一种带有至少一个电化学的储能器(2)的车辆(1)，该储能器(2)具有至少一个用于调温的装置。有利地，所述用于调温的装置通过至少一个集成到所述至少一个电化学的储能器(2)的壳体(5)中的热交换器(4)形成，该热交换器(4)联接到车辆(1)的至少两个调温流体回路(6,7)处。

Description

带有至少一个电化学的储能器的车辆
技术领域
本发明涉及一种根据本发明的专利权利要求1的前序部分的带有至少一个电化学的储能器的车辆。
背景技术
最近，由于用于机动车的燃烧发动机式(verbrennungsmotorisch，有时称为内燃机式)驱动装置的燃料的供应量变得越来越紧缺作了大量的努力，以提供备选的驱动装置类型供使用。在此电动马达式(elektromotorisch，有时称为电动机式)驱动装置越来越重要，由一个或多个电化学的储存元件如蓄电池或者电池组为该驱动装置供应电能。机动车在此可仅仅借助于一个或多个电动马达式驱动装置驱动或作为所谓的混合动力或插电式混合动力车辆为了驱动不仅具有燃烧发动机(Verbrennungsmotor，有时称为内燃机)而且具有一个或多个电动马达(Elektromotor，有时称为电动机)。本领域技术人员以越来越大的程度偏爱锂离子蓄电池作为所谓的牵引电池组或者更确切地说驱动电池组，其自身有利地不具有记忆效应(Memory-Effekt)且具有低的自动放电。尽管如此，这样的蓄电池或者电池组的效率是取决于温度的且在低温时剧烈地下降。此外可确定的是，在机动车的行驶运行中以及在这样的电池组或电池组系统的充电阶段中由于在导电的构件中的电的损失功率热量被引入到电池组系统中，该热量可导致电池组的高的热负荷。众所周知，通过在高的单元电池温度的情况下运行电池组可出现电池组单元电池的加速的老化，这伴随着电池组系统的缩短的使用寿命。在极端情况中，太高的单元电池温度可导致电池组单元电池的所谓的烧穿(Durchbrennen)且由此导致电池组系统的故障。这些情况要求电池组系统的调温措施，以为了实现所述电池组系统的高的使用寿命以及能够可靠地运行借助于电动马达驱动的机动车且将所述机动车变现为量产车辆(Serienfahrzeug)。
DE 10 2011 084 000 A1那么描述了一种用于引导冷却流体的可安置在电的部件的底部结构处的装置。所提及的装置具有扁平的矩形的盆形件，该盆形件可借助于遮盖件封闭。盆形件借助于遮盖件构造流体引导腔室，该流体引导腔室借助于冷却流体管路联接或者可联接到冷却剂回路处。流体引导腔室通过多个壁部形成。在遮盖件的中间作用(Vermittlung)下盆形件接触电的部件的底部结构。
DE 10 2013 011 894 A1描述了一种用于容纳至少一个储能器部件的容纳装置。所提及的容纳装置具有至少一个框架状的容纳构件，该容纳构件构造多个容纳格。该容纳构件关联有带有冷却设备的另外的容纳构件。所述至少一个储能器部件存放在该另外的容纳构件上。所述另外的容纳构件具有带有底面和竖立地伸出的边缘的盆形的外形。在所述另外的容纳构件的底面中，通过稍带长形的、曲折地延伸的凹入部构造有冷却剂通道结构，该冷却剂通道结构具有冷却剂入口和冷却剂出口。所述另外的容纳构件关联有板状的遮盖元件，以为了向上封闭冷却剂通道结构。板状的遮盖元件由具有良好导热能力的金属如例如铝制成。所述容纳构件此外关联有封闭构件，该封闭构件向上遮盖所述至少一个储能器部件。
DE 10 2011 076 737 A1描述了一种用于提供电能的装置，带有电化学的储能器，尤其为牵引蓄电池，且带有用于产生电能的燃料电池组件。电化学的储能器借助于热传递组件与燃料电池组件热耦合或可热耦合。特别地在此设置成，燃料电池的加热设备(PTC-加热)和电化学的储能器布置在第一流体系统中且燃料电池布置在第二流体系统中。对此备选地设置成，燃料电池的加热设备(PTC-加热)和燃料电池布置在第一流体系统中且电化学的储能器布置在第二流体系统中。两个流体系统经由构造为分离的构件的热交换器互相热耦合。
DE 10 2011 121 245 A1公开了一种用于通过加热或冷却对储能器系统(如高压电池组或燃料电池)进行调节的系统。对此设置有加热单元和冷却单元，该加热单元和该冷却单元与储能器系统热耦合。加热单元可具有紧密地靠近储能器系统的不同的区段的一个或多个加热元件。加热单元通过加热元件、水套、加热衬垫、加热垫等等形成。冷却单元可具有紧密地靠近储能器系统的不同的区段的一个或多个冷却元件。冷却单元通过冷却风扇、水套、空气通路、冷却体、热电式散热器、冷凝器等等形成。
发明内容
本发明的任务是，创造一种带有至少一个电化学的储能器的车辆，该车辆鉴于现有技术使以备选的方式对电化学的储能器进行调温成为可能。
以带有至少一个电化学的储能器(该储能器具有至少一个用于调温的装置)的车辆为出发点，提出的任务通过以下方式解决，即用于调温的装置通过至少一个集成到所述至少一个电化学的储能器的壳体中的热交换器形成，该热交换器联接到车辆的至少两个调温流体回路(Temperierungsfluid-Kreisläufe，有时称为调温流体循环)处。
有利地通过该措施一方面使在最小化的投资耗费以及结构空间的情况中直接地且由此有效率地以及可靠地对电化学的储能器进行调温成为可能。另一方面，通过设置至少两个调温流体回路使简单地且成本适宜地不仅呈现加热功能性而且呈现冷却功能性，以为电化学的储能器提供尽可能最佳的温度运行窗口供使用成为可能。
从属权利要求描述了本发明的优选的改进方案或设计方案。
对此设置成，至少一个调温流体回路通过高温回路(UT)和至少一个另外的调温流体回路通过车辆的低温回路(NT)形成。通过该措施以有利的方式使在特别冷的温度中借助于高温回路(UT)快速地加热电化学的储能器以为了达到最佳的温度运行窗口且紧随其后借助于低温回路(NT)保持该最佳的温度运行窗口成为可能。
在此优选地设置成，带有在80°C和120°C之间的温度的流体流在高温回路(HT)中循环且带有在10°C和30°C之间的温度的流体流在低温回路(NT)中循环。
根据本发明的第一优选的实施变型方案，所述至少一个高温回路(HT)和所述至少一个低温回路(NT)互相分离地连结(einbinden，有时称为并入)到所提及的热交换器中，由此简化温度控制。
根据本发明的第二优选的实施变型方案，通过两个调温流体回路的调温流体可以说在热交换器中混合，所述至少一个高温回路(HT)的流体流和所述至少一个低温回路(NT)的流体流在所提及的热交换器之内至少暂时联合(vereinen，有时称为合为一体)，由此可进一步改善温度控制的性能。
如本发明进一步设置的那样，高温回路(HT)优选地通过内燃机和/或燃料电池组件的冷却回路形成或连结到这样的冷却回路中。由此使内燃机和/或燃料电池组件的余热直接地耦合进入到电化学的储能器中成为可能。
如本发明还设置的那样，低温回路(NT)优选地通过本身已知的且通常本来存在的尤其用于车辆的客舱的空气调节的空气调节回路(Klimatisierungskreislauf，有时称为空调回路)形成或连结到这样的空气调节回路中，由此降低投资耗费。就此而言，空气调节不仅理解为冷却而且理解为加热。
优选地调温流体回路通过如下方式构造成进行流量调节，即通过穿过热交换器的分别的流体穿流取决于尤其电化学的储能器的探测的温度且借助于本身已知的控制和调节技术被开启、被节流或被关闭。
根据所述至少一个热交换器的特别结合实际的实施方案，所述热交换器通过电化学的储能器的壳体的壳体底部和/或壳体壁部和/或壳体罩盖形成或作为嵌入式或附装式构件以直接地或间接地经由热传递介质接触所提及的壳体的方式安置到所述壳体处。
上文描述的车辆优选地为混合动力或插电式混合动力车辆或电动车辆，其具有至少一个增程器，其中所提及的增程器通过内燃机和/或燃料电池组件形成。就此而言，这样的车辆具有至少一个电驱动装置，借助于至少一个以作为牵引电池组起作用的所谓的高伏电池组(HV电池组)的形式的电化学的储能器给该电驱动装置供应电能。
附图说明
在下文中借助于在附图中示意性地示出的实施例进一步阐述本发明。本发明然而不受限于该实施例，而是包括通过专利权利要求定义的所有设计方案。唯一的图1极其示意性地显示了根据本发明装备有电化学的储能器的调温的车辆。
具体实施方式
在图1中极其示意性地示出的以轿车的形式的车辆设有参考标号1且极其示意性地示出的以作为牵引电池组起作用的高伏电池组(HV电池组/蓄电池)的形式的可再充电的电化学的储能器设有参考标号2。所提及的电化学的储能器2基本上用于，为未绘制地示出的至少一个电驱动马达供应电能。车辆1根据该实施例具有极其示意性地示出的内燃机3且因此构造为混合动力或插电式混合动力车辆1，其可借助于电驱动马达和/或借助于内燃机3驱动。内燃机3可通过汽油或柴油发动机形成。
与此相对，所提及的内燃机3也可在与发电机连接的情况下作为增程器(Reichweitenverlängerer，续驶里程延长器)起作用且用于给电化学的储能器2充电。备选地，所提及的增程器也可通过本身已知的且相应地未绘制地示出的燃料电池组件代替(未绘制地示出)。
如已经在开头阐明的那样，电化学的储能器2的效率是取决于温度的且在低温时剧烈地降低。此外可确定，在车辆1的行驶运行中以及在这样的电化学的储能器2的充电阶段中由于在导电的构件中的电的损失功率热量被引入到系统中，该热量可导致电化学的储能器2的高的热负荷。
为了应对不利的情况，当前设置有以至少一个热交换器4的形式的用于对电化学的储能器2进行调温、即加热和必要时冷却的装置。热交换器4集成到电化学的储能器2的壳体5中且联接到车辆1的至少两个、当前第一和第二调温流体回路6,7处。
根据该实施例，热交换器4以这样的方式为壳体底部5a的整体组成部分，即将分离的流体通道8,9加工到该壳体底部中，所述流体通道分别联接到调温流体回路6,7中的一个处。本发明然而不受限于所提及的壳体底部5a，而是也包括附加地或单独地设置有一个或多个壳体壁部5b或壳体罩盖5c的设计方案，在所述设计方案中热交换器4为所述壳体壁部5b或所述壳体罩盖5c的整体组成部分(未绘制地示出)。备选地通过本发明还将这样的解决方案包括在内，即在所述解决方案中热交换器构造为嵌入式或附装式构件且通过如下方式安置在壳体5处，即通过热交换器直接地或间接地经由热传递介质(如导热薄膜或诸如此类)接触壳体(未绘制地示出)。对本领域技术人员而言显而易见的是，集成到壳体5中的、当前集成到壳体的壳体底部5a中的热交换器4以热的方式联接到电化学的储能器2的未绘制地示出的单元电池或者更确切地说初级单元电池处。
车辆1的第一调温流体回路6通过高温回路(HT)形成或者连结到这样的高温回路中，而车辆1的第二调温流体回路7通过低温回路(NT)形成或者连结到这样的低温回路中。
调温流体分别在调温流体回路6,7之内循环。分别借助于循环泵10引起流体流。
第一调温流体回路6用于冷却内燃机3。鉴于此，除所提及的内燃机3之外，壳体底部5a的流体通道8、补偿容器11和在车辆1的前侧处带有风扇13的本身已知的车辆散热器12连结到第一调温流体回路6中。流体通道8在此以适宜的方式布置在内燃机3的回流管线中。
带有在大约80℃和大约120℃之间的温度的流体流在第一调温流体回路6或者更确切地说高温回路(HT)中循环。尤其在冻结温度的情况中，所述温度特别良好地适合于，将电化学的储能器2快速地加热到在大约10°C至大约30°C的最佳的温度运行窗口中的所谓的舒适温度上。在第一调温流体回路6或者更确切地说高温回路(HT)中的流体流以借助于本身已知的阀14、尤其二位三通阀(优选地借助于未绘制地示出的电子的控制单元取决于电化学的储能器2和/或调温流体的借助于未绘制地示出的温度传感器探测的当前的温度和/或探测的外部温度操控所述阀14)进行流量调节的方式实现。
车辆1的第二调温流体回路7或者低温回路(NT)通过如下方式通过本身已知的且在车辆1中通常存在的空气调节回路形成或者连结到这样的空气调节回路中，即通过空气调节回路被引导穿过壳体底部5a的流体通道9。为了简易性起见放弃阀14和优选地电子的控制单元的传感器、循环泵10、可能的补偿容器10和第二调温流体回路7的可能的另外的也许需要的设备的示出，因为它们对本发明而言不是重要的。
带有在大约10°C和大约30°C之间的温度的流体流在第二调温流体回路7或者更确切地说低温回路(NT)中循环。该流体流特别良好地适合于，将电化学的储能器2保持在所提及的在大约10°C至大约30°C的最佳的温度运行窗口中的舒适温度上。在第二调温流体回路7或者更确切地说低温回路(NT)中的流体流优选地同样以进行流量调节的方式实现。
上文描述的实施例关注在热交换器4之内彼此分离的两个调温流体回路6,7。与此相对也可设置成且相应地通过本发明包括在内的是，调温流体回路6,7或者高温和低温回路(HT,NT)的调温流体流在所提及的热交换器4之内至少暂时联合(vereinen)(未绘制地示出)。这意味着，两个调温流体回路6,7的调温流体可以说在热交换器4的共同的流体通道中混合，由此如上面已经阐述的那样，可进一步改善温度控制的性能。
参考标号列表
1 车辆
2 电化学的储能器
3 内燃机
4 热交换器
5 壳体
5a 壳体底部
5b 壳体壁部
5c 壳体罩盖
6 第一调温流体回路
7 第二调温流体回路
8 流体通道 (第一调温流体回路 6)
9 流体通道 (第二调温流体回路 7)
10 循环泵
11 补偿容器
12 车辆散热器
13 风扇
14 阀
(HT) 高温回路
(NT) 低温回路

Claims (9)

1.带有至少一个电化学的储能器(2)的车辆(1)，所述储能器(2)具有至少一个用于调温的装置，其中所述用于调温的装置通过至少一个集成到所述至少一个电化学的储能器(2)的壳体(5)中的热交换器(4)形成，所述热交换器(4)联接到所述车辆(1)的至少两个调温流体回路(6,7)处，其中至少一个调温流体回路(6)通过高温回路(HT)和至少一个另外的调温流体回路(7)通过所述车辆(1)的低温回路(NT)形成，其特征在于，所述高温回路(HT)通过燃料电池组件的冷却回路形成或连结到这样的冷却回路中。
2.根据权利要求1所述的车辆(1)，其特征在于，带有在80°C和120°C之间的温度的流体流在所述高温回路(HT)中循环且带有在10°C和30°C之间的温度的流体流在所述低温回路(NT)中循环。
3.根据权利要求1或2所述的车辆(1)，其特征在于，所述至少一个高温回路(HT)和所述至少一个低温回路(NT)互相分离地连结到所提及的热交换器(4)中。
4.根据权利要求1或2所述的车辆(1)，其特征在于，所述至少一个高温回路(HT)的流体流和所述至少一个低温回路(NT)的流体流在所提及的热交换器(4)之内至少暂时联合。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的车辆(1)，其特征在于，所述高温回路(HT)通过内燃机(3)的冷却回路形成或连结到这样的冷却回路中。
6.根据权利要求1至4中任一项所述的车辆(1)，其特征在于，所述低温回路(NT)通过所述车辆(1)的空气调节回路形成或连结到这样的空气调节回路中。
7.根据前述权利要求中任一项所述的车辆(1)，其特征在于，所述调温流体回路(6,7)构造成进行流量调节。
8.根据前述权利要求中任一项所述的车辆(1)，其特征在于，所述至少一个热交换器(4)通过所述电化学的储能器(2)的所述壳体(5)的壳体底部(5a)和/或壳体壁部(5b)和/或壳体罩盖(5c)形成或作为嵌入式或附装式构件以直接地或间接地经由热传递介质接触所提及的壳体()的方式安置到所述壳体处。
9.根据前述权利要求中任一项所述的车辆(1)，其特征在于，所述车辆(1)为混合动力或插电式混合动力车辆(1)或电动车辆(1)，其具有至少一个增程器，其中所提及的增程器通过内燃机(3)和/或燃料电池组件形成。
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