DE102009019010A1

DE102009019010A1 - Batterieeinheit, insbesondere für Kraftfahrzeuge od. dgl.

Info

Publication number: DE102009019010A1
Application number: DE200910019010
Authority: DE
Inventors: Christian Maier; Ullrich Dr. Hesse
Original assignee: Ipetronik GmbH and Co KG
Current assignee: Maier Christian De
Priority date: 2009-04-16
Filing date: 2009-04-27
Publication date: 2010-10-21

Abstract

Batterieeinheit mit wenigstens einem in einem Gehäuse (7) angeordneten Batteriemodul (6), wobei das Gehäuse (7) Anschlusselemente (8, 9) für eine lösbare Befestigung an oder in einer immobilen oder mobilen Einrichtung, wie Kraftfahrzeug od. dgl., aufweist. Dem wenigstens einen Batteriemodul (6) ist eine Temperiereinrichtung (11), d.h. Einrichtung zur Kühlung oder bei Bedarf auch Beheizung des Batteriemoduls (6) zugeordnet, derart, dass Batteriemodul (6) und Temperiereinrichtung (11) mit oder ohne Gehäuse (7) eine transportable Baueinheit (10) definieren.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Batterieeinheit gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1.
Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung eine Batterieeinheit für Kraftfahrzeuge mit elektromotorischen Antrieben. Derartige Fahrzeuge, insbesondere leistungsfähige Hybrid- und Elektrofahrzeuge sind auf eine funktionsfähige Batterie für die Traktion angewiesen. Werden in der Batterie beim Beschleunigen, im Fahrbetrieb und beim Verzögern hohe elektrische Leistungen umgesetzt, so kommt es zur Erwärmung. Dabei ist zu bedenken, daß die Funktion der Batterie und deren Lebensdauer ganz wesentlich vom Temperaturniveau abhängen. Ein optimaler Bereich von etwa 10°C bis etwa 40°C sollte bei den heute verwendeten Batterien nicht verlassen werden. Insbesondere können deutlich höhere Temperaturen die Batteriezellen bzw. -module schädigen. Darüber hinaus ist auch auf eine nicht zu große lokale Temperaturvarianz innerhalb der Batterie zu achten, da auch diese zur Schädigung der Batterie führen kann. Die Batterien von Elektro- und Hybridfahrzeugen sind in der Regel zu kühlen. Die Kühlung muß so gestaltet sein, daß eine homogene Temperaturverteilung gewährleistet ist.
Je nach Batterietyp ist eine Arbeitstemperatur auf einem zu tiefen Niveau ebenfalls schädlich, zumindest leistungsmindernd. Dann ist eine Beheizung der Batterie erforderlich, wobei auch hier auf eine homogene Temperaturverteilung zu achten ist.
In der Regel erfolgt das Aufladen der Batterie am Netz. Auch da ist darauf zu achten, daß die Temperatur der Batteriezellen bzw. -module in dem oben erwähnten bevorzugten Temperaturbereich liegt.
Unabhängig davon ist es bei den heute verwendeten Batterien nachteilig, daß die Aufladung der Batterie eine gewisse Zeit von meist einigen Stunden benötigt. Steht diese Zeit nicht zur Verfügung, so ist es erforderlich, eine leere Batterie durch eine geladene Batterie auszutauschen. Die anzustrebenden Wechselzeiten sollten die Größenordnung eines herkömmlichen Tankstops für ein konventionelles Fahrzeug nicht übersteigen.
Sofern hohe Netz-Anschlußleistungen vorhanden sind, lassen sich herkömmliche Batterien auch schneller aufladen, z. B. innerhalb von etwa zwei Stunden. Doch auch diese Ladezeit ist in der Regel zu lang. Außerdem stehen derart hohe Netz-Anschlußleistungen nicht überall zur Verfügung.
Schließlich ist auch zu bedenken, daß das Laden einer Batterie vorzugsweise zu Schwachlastzeiten erfolgt, d. h. zu Zeiten, in denen die Stromtarife günstiger sind. Zu Starklastzeiten bietet sich dann ein Austausch einer leeren Batterie gegen eine geladene Batterie an, wobei die leere Batterie zu Schwachlastzeiten aufgeladen wird. Zusätzliche Anreize ergeben sich, wenn Versorgungsunternehmen über „smart grid”-Konzepte auch auf die Batterie als Speicher zurückgreifen können.
Die Batterie ist in hohem Maß bestimmend für die Kosten eines leistungsfähigen Hybrid- oder Elektrofahrzeuges. Es werden daher Marketingkonzepte diskutiert, die z. B. von einem Leasingmodell für die Batterie und nicht von einem Kauf mit dem Fahrzeug ausgehen. Die Kapazität – und damit die Leasinggebühren – können dann den Kundenbedürfnissen angepaßt werden. Auch hiermit ergibt sich der Wunsch nach einem Batteriekonzept, das ein schnelles Wechseln der Batterie zuläßt.
Zusammenfassend gelten also folgende Anforderungen für Traktionsbatterien von Elektro- und Hybridfahrzeugen:

– Kühlung der Batterie
– bei Bedarf Beheizung der Batterie
– einfacher und schneller Austausch von Batterien.

Heutzutage sind Batterien in Fahrzeugen fest installiert. Grundsätzlich erscheint eine Anordnung, bei der eine Batterie schnell und einfach vom elektrischen Boardnetz getrennt werden kann, als geringes Problem und leicht umsetzbar.
Wie bereits oben erwähnt, werden in Fahrzeugbatterien beim Beschleunigen, im Fahrbetrieb und beim Verzögern hohe Leistungen umgesetzt, die zu einer entsprechenden Erwärmung der Batterie führen. Dementsprechend gibt es schon zahlreiche Vorschläge für die Kühlung von Batterien für Fahrzeuge der genannten Art. Bei mäßigen Leistungen wird mit Luft aus dem klimatisierten Fahrgastraum gekühlt, indem die Batterie mit der Kühlluft angeströmt wird. Erreicht die Batterietemperatur Grenzwerte, so wird die Batterie über Strombegrenzung herunter- oder abgeschaltet.
Bei höheren Leistungen oder höheren Anforderungen wird die Batterie direkt oder indirekt mit der ohnehin vorhandenen Klimaanlage des Fahrzeuges gekühlt. Bei indirekten Systemen wird Luft über einen zusätzlichen Verdampfer des Kältemittelkreislaufs der Fahrzeugklimaanlage geführt. Entsprechender Bauraum für Luftführung und Verdampfer sind vorzusehen. Bei der direkten Kühlung sind die Wärmetauscherrohre, in denen das Kältemittel die Wärme aufnehmen kann, in die Batterie integriert. Eine Durchströmung mit Luft ist dann nicht erforderlich. Die Batterie kann in diesem Fall kompakter gebaut werden.
Sowohl bei der direkten als auch bei der indirekten Kühlung mit Kältemittel muß die Fahrzeug-Klimaanlage apparativ erweitert und verzweigt werden. Neben dem komplexeren Verbau ergeben sich Risiken durch Ölverlagerung innerhalb des Kreislaufs und damit letztlich das Risiko eines Verdichterausfalls, womit dann auch die Batteriekühlung versagt.
Der vorgenannte Stand der Technik wird u. a. belegt durch die DE 40 29 018 A1 , DE 102 38 235 A1 , oder auch EP 0 902 520 B1 , wobei dort die Batterieeinheit eine Einrichtung zur Kühlung von Sekundärbatterien aufweist und als Einheit von einem Elektrofahrzeug abnehmbar ist. Die Kühleinrichtung besteht bei der bekannten Konstruktion jedoch nur aus einem Gebläse, mit dem Umgebungsluft in einen Behälter geblasen wird, in dem sich die Batterie und eine der Batterie zugeordnete Steuereinheit befinden. Dieses Gebläse arbeitet in Abhängigkeit von der von der erwähnten Steuereinheit festgestellten Temperatur der Batterie. Eine Temperierung der Batterie ist mit dieser bekannten Konstruktion nicht möglich, wenn es gilt, auf eine Temperatur unterhalb der Umgebungstemperatur herunterzukühlen oder auch eine Beheizung der Batterie vorzunehmen, sofern dies für erforderlich gehalten wird.
Im Lichte des vorgenannten Standes der Technik und der eingangs erörterten Anforderungen ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Batterieeinheit zur Verfügung zu stellen, die sich zum einen schnell wechseln läßt und die hinsichtlich der Temperierung der Batterie bzw. der Batteriemodule autark ist. Die Temperierung soll also sowohl im eingebauten als auch im ausgebauten Zustand arbeiten, z. B. auch beim Laden der Batterie. Damit soll eine hohe Betriebssicherheit der Batterieeinheit gewährleistet sein.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Maßnahmen gemäß dem kennzeichnenden Teil des Anspruches 1 gelöst.
Ein wesentlicher Aspekt der vorliegenden Erfindung liegt also darin, daß eine transportable Baueinheit bestehend aus Batterie bzw. wenigstens einem Batteriemodul und einer diesem Batteriemodul zugeordneten Temperiereinrichtung zur Verfügung gestellt ist. Die Temperiereinrichtung ist also quasi integraler Bestandteil der gesamten Batterieeinheit und sorgt für die Kühlung und bei Bedarf auch die Beheizung der Batterie bzw. des wenigstens einen Batteriemoduls. Eine Auswechslung dieser Baueinheit ist einfach und schnell möglich. Die Batterie bzw. Batteriemodul und Temperiereinrichtung gehören zusammen. Die Temperiereinrichtung arbeitet sowohl während des Einsatzes der Batterie als auch während deren Lagerung oder Aufladung. Die erfindungsgemäße Batterieeinheit steuert sich hinsichtlich des optimalen Batterieklimas selbst.
Durch die erfindungsgemäße Konstruktion wird auch eine klare Trennung zwischen der Temperiereinrichtung für die Batterie einerseits und der Fahrzeug- od. dgl. Klimaanlage andererseits herbeigeführt.
Die Anordnung ist so gestaltet, daß ein Wechsel der vorgenannten Baueinheit schnell möglich ist. Vorzugsweise sind nur die elektrischen Leitungsverbindungen für den Batteriestrom und die Sensorik zwischen Fahrzeug und Batterie, z. B. über sichere Steckverbindungen, herzustellen.
Eine Vernetzung oder Verzweigung der Kreisläufe einer Fahrzeug-Klimaanlage ist nicht erforderlich. Damit können auch die entsprechenden Risiken, die eingangs erwähnt sind, vermieden werden.
Die vorgenannte Baueinheit bestehend aus dem wenigstens einen Batteriemodul und einer Temperiereinrichtung befindet sich vorzugsweise in einem Gehäuse. Zusammen mit diesem Gehäuse ist dann die Baueinheit transportabel. Alternativ ist es natürlich auch denkbar, die vorgenannte Baueinheit zwar innerhalb eines Gehäuses zu plazieren, aber ohne Gehäuse austauschbar zu gestalten. Dann sollte jedoch nicht nur am Einsatzort, sondern auch am Lagerplatz oder an der Ladestation ein entsprechendes Gehäuse vorhanden sein, in dem dann die vorgenannte Baueinheit plazierbar ist. Im Zusammenhang mit Fahrzeugen ist es jedoch zweckmäßiger, daß das Gehäuse zu der transportablen Baueinheit gehört; ein Austausch dieser Baueinheit ist dann weniger problematisch. Insbesondere ist die Baueinheit dann dauerhaft vor äußeren Einflüssen geschützt.
Innerhalb des Gehäuses ist vorzugsweise auch noch ein Steuermodul plaziert, das mit wenigstens einem Temperatursensor gekoppelt ist, der dem wenigstens einen Batteriemodul zugeordnet ist. Das Steuermodul ist mit der Temperiereinrichtung gekoppelt. Über das Steuermodul erfolgt dann die entsprechende Ansteuerung der Temperiereinrichtung zum Zwecke der Kühlung oder auch Beheizung des wenigstens einen Batteriemoduls. Insofern stellt die vorgenannte Baueinheit eine autarke Einheit dar, d. h. eine Einheit, die sich selbst versorgt und selbst steuert, und zwar abhängig von dem Status der Batterie bzw. des wenigstens einen Batteriemoduls.
Der dem wenigstens einen Batteriemodul zugeordnete Temperatursensor mißt die Temperatur entweder am oder im Batteriemodul. Die Verarbeitung der gemessenen Temperatur erfolgt vorzugsweise so, daß auch das Batteriemodul als thermisches Speicherelement mit erfaßt bzw. in das Gesamtsystem einfügbar ist. Die Wärmekapazität des wenigstens einen Batteriemoduls wird mit berücksichtigt innerhalb des autarken Systems.
Vorzugsweise ist das Steuermodul mit einem zusätzlichen Außentemperaturfühler gekoppelt, durch den die Umgebungstemperatur erfaß und verarbeitet wird. Das Steuermodul arbeitet dann unter Berücksichtigung der Differenz zwischen der Temperatur an oder in der Batterie bzw. am oder im wenigstens einen Batteriemodul und der Außentemperatur.
Im Hinblick darauf, daß das System autark sein eigenes Klima bestimmt, ist das Gehäuse, in dem die Batterie bzw. das wenigstens eine Batteriemodul und die zugeordnete Temperiereinrichtung plaziert sind, vorzugsweise wärmeisoliert. Die Gehäusewände sind zu diesem Zweck wärmeisoliert ausgebildet. Gleiches gilt für den Gehäusedeckel. Insbesondere ist nur der Teil des Gehäuses, der das wenigstens eine Batteriemodul aufnimmt, wärmeisoliert. Der andere Teil, der zur Aufnahme der Temperiereinrichtung dient, braucht nicht wärmeisoliert ausgebildet zu sein. Dies hängt letztlich davon ab, ob die Temperiereinrichtung primär zum Kühlen oder zum Heizen verwendet wird. Heizwärme sollte nicht verlorengehen, beim Kühlen sollte dagegen so viel Wärme wie möglich abgeführt werden. Bevorzugt ist jedoch – wie schon ausgeführt – eine Wärmeisolierung nur des Gehäusefachs, welches zur Aufnahme des wenigstens einen Batteriemoduls dient.
Vorzugsweise umfaßt die erfindungsgemäße Batterieeinheit auch noch einen am oder im Gehäuse angeordneten thermischen Speicher, insbesondere Wärme- und/oder Kältespeicher, der bei Bedarf zur Temperierung des wenigstens einen Batteriemoduls zuschaltbar ist. Als thermischer Speicher kann ein

– sensibler Speicher,
– latenter Speicher, und/oder
– thermochemischer Speicher oder Sorptionsspeicher

Latentspeicher verändern beim Lade- oder Entladevorgang nicht ihre „fühlbare” Temperatur, sondern das Wärme-Speichermedium ändert seinen Aggregatzustand. Meistens ist das der Übergang von fest zu flüssig (bzw. umgekehrt). Das Speichermedium kann über seine Latent-Wärmekapazität hinaus be- oder entladen werden, was erst dann zu einer Temperaturerhöhung führt.
Thermochemische Speicher oder Sorptionsspeicher speichern die Wärme mit Hilfe von endo- oder extothermen Reaktionen. Als Speichermedium werden Silicagel oder Zeolithe verwendet.
Entsprechende thermische Speicher können z. B. in der Gehäusewand integriert sein. Sie werden je nach Bedarf zu- oder abgeschaltet. Die Zu- oder Abschaltung erfolgt über das bereits erwähnte Steuermodul.
Vorzugsweise ist der thermische Speicher als austauschbares Bauelement ausgebildet. Die Größe desselben hängt vom gewünschten Temperaturniveau und der erforderlichen Kapazität sowie auch vom Verwendungszweck ab. Damit soll sich für den Kunden die Möglichkeit bieten, entweder Kälte oder Wärme aus dem thermischen Speicher zur Verfügung zu haben. Der thermische Speicher kann, muß aber nicht, neben der Temperierung der Batterie bzw. der Batteriemodule auch zum Kühlen oder Heizen von anderen Komponenten in einem Fahrzeug, wie z. B. Inverter, DC/DC-Wandler od. dgl., und auch zum Heizen oder Kühlen einer Fahrgastkabine dienen.
Abhängig vom Fahrprofil eines Kraftfahrzeuges und den klimatischen Bedingungen kann dann an einer Ladestation eine Batterieeinheit mit einer bedarfsgerechten Kombination von elektrischer und thermischer Kapazität eingewechselt werden. Auch kann z. B. jahreszeitenbedingt nur ein geeigneterer thermischer Speicher eingewechselt werden.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform umfaßt die Temperiereinrichtung eine Kompressionskälteanlage, die bei Bedarf zum Beheizen des wenigstens einen Batteriemoduls auf Wärmepumpenbetrieb umschaltbar ist. In herkömmlicher Weise umfaßt die Kompressionskälteanlage folgende Elemente:

– Kältemittelverdichter
– Kondensator
– Expansionsorgan, insbesondere Expansionsventil,
– Verdampfer
– Verbindungsleitungen zwischen den vorgenannten Elementen.

Konstruktiv kann der Verdampfer ein Verteilerrohr, ein Sammelrohr und wenigstens ein dazwischen angeordnetes, diese beiden Rohre verbindendes Verdampferrohr aufweisen, wobei das Verdampferrohr sich vorzugsweise schlangen- oder mäanderförmig erstreckt, und zwar längs einer Seitenfläche, insbesondere größeren Flachseite des wenigstens einen Batteriemoduls. Sofern zwei oder mehr Verdampferrohre dieser Art vorgesehen sind, ist zwischen diesen jeweils ein Batteriemodul angeordnet.
Auch ist es denkbar, daß wenigstens ein Verdampferrohr sich durch den oder in Anlage an dem zusätzlichen thermischen Speicher erstreckt. Damit wird eine unmittelbare Koppelung zwischen der als Temperiereinrichtung dienenden Kompressionskälteanlage und dem thermischen Speicher erreicht. Damit kann die Kühl- oder auch Heizwirkung der Temperiereinrichtung beschleunigt werden.
Das dem thermischen Speicher zugeordnete Verdampferrohr wird vorzugsweise über ein Ventil zu- oder abgeschaltet, wobei die Schaltung des Ventils ebenfalls durch das Steuermodul erfolgt, welches mit dem oder den Temperaturfühlern gekoppelt ist.
Zur erleichterten Auswechslung der erfindungsgemäßen Baueinheit weist diese und/oder das dazugehörige Gehäuse Tragmittel, insbesondere Tragegriffe auf. Damit ist ein schneller und einfacher Wechsel bzw. Austausch der Baueinheit „Batterie/Temperiereinrichtung” möglich.
Sofern die Temperiereinrichtung eine Kältekompressionsanlage umfaßt, ist dem Kondensator ein Fenster im Gehäuse zugeordnet, über das der Wärmeaustausch mit der Umgebung stattfindet. Der Kondensator kann bei Bedarf auch außerhalb des Gehäuses angeordnet sein.
Von Bedeutung ist bei einer bevorzugten Ausführungsform auch noch, daß dem Steuermodul auch der Ladezustand des wenigstens einen Batteriemoduls für die Temperierung desselben aufschaltbar ist. Damit ist eine Feinjustierung der Temperierung möglich.
Der Verdichter der Kompressionskälteanlage, die vorzugsweise als Temperiereinrichtung zum Einsatz kommt, wird elektrisch angetrieben, und zwar durch die Batterie bzw. den wenigstens einen Batteriemodul.
Zusätzlich können noch thermo-elektrische Kühlmodule, sogenannte Peltier-Elemente vorgesehen sein, um bei Bedarf eine beschleunigte Kühlung des wenigstens einen Batteriemoduls zu erreichen. Der Einsatz von Peltier-Elementen per se ist zwar bekannt, nicht jedoch in Kombination mit der vorgenannten Temperiereinrichtung, die auch eine Beheizung der Batterie bei Bedarf ermöglicht.
Nachstehend wird eine bevorzugte Ausführungsform einer erfindungsgemäß ausgebildeten Batterieeinheit anhand der anliegenden Zeichnung näher erläutert. Diese zeigt in:
1 eine Batterieeinheit gemäß Erfindung in schematischer Schrägansicht, wobei das Gehäuse durchsichtig dargestellt ist;
2 das Schema einer vorzugsweise verwendeten Kompressionskälteanlage zur Temperierung einer Batterie innerhalb des erfindungsgemäßen Systems; und
3 eine schematische Darstellung einer Batterieeinheit mit gesondertem Batteriefach, das vorzugsweise wärmeisoliert ist.
Die Batterieeinheit in 1 umfaßt mehrere Batteriezellen bzw. -module 6, die innerhalb eines Gehäuses 7 angeordnet sind. Das Gehäuse 7 weist stegartige Anschlußelemente 8, 9 auf, die eine lösbare Befestigung an oder in einer immobilen oder mobilen Einrichtung, wie z. B. Kraftfahrzeug od. dgl., erlauben. Den Batteriemodulen 6 ist eine Temperiereinrichtung, d. h. Einrichtung zur Kühlung oder bei Bedarf auch Beheizung der Batteriemodule 6 zugeordnet, und zwar derart, daß die Batteriemodule 6 und Temperiereinrichtung samt Gehäuse 7 eine transportable Baueinheit 10 definieren. Die Temperiereinrichtung ist bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel als Kompressionskälteanlage ausgebildet und umfaßt mehrere Elemente, die nachstehend noch näher bezeichnet werden. Die Temperiereinrichtung ist mit der Bezugsziffer 11 gekennzeichnet. Sowohl die Temperiereinrichtung 11 als auch die Batteriemodule 6 sind innerhalb des Gehäuses 7 angeordnet und zusammen mit diesem transportierbar, insbesondere zum Zwecke eines Austausches bzw. Batteriewechsels. Wie bereits oben erwähnt, kann zumindest das die Batteriemodule aufnehmende Fach 13 des Gehäuses 7 vorzugsweise wärmeisoliert sein, d. h. wärmeisoliert ausgebildete Gehäusewände und -deckel aufweisen (s. 3). Auch kann am oder im Gehäuse noch ein zusätzlicher thermischer Speicher angeordnet sein, der bei Bedarf zur Temperierung der Batteriemodule 6 zuschaltbar ist. Auch diesbezüglich wird auf die obigen Ausführungen verwiesen.
Wie bereits erwähnt, umfaßt die in 1 dargestellte Temperiereinrichtung eine Kompressionskälteanlage, die bei Bedarf zum Beheizen der Batteriemodule 6 auch auf Wärmepumpenbetrieb umschaltbar ist. Die Kompressionskälteanlage umfaßt folgende Elemente:

– Kältemittelverdichter 1,
– Kondensator 2,
– Expansionsorgan bzw. Expansionsventil oder Expansionskapillare 3,
– Verdampfer 4, und hier nicht näher dargestellte Verbindungsleitungen.

Der Verdampfer 4 umfaßt

– ein Verteilerrohr 4.1,
– ein Sammelrohr 4.3, und wenigstens ein dazwischen angeordnetes, diese beiden Rohre verbindendes
– Verdampferrohr 4.2.

Das Verdampferrohr 4.2 erstreckt sich bei der dargestellten Ausführungsform mäanderförmig längs mehrerer vertikal übereinander angeordneter Batteriemodule 6, die hier jeweils als Zylinderstäbe dargestellt sind.
Im vorliegenden Fall sind insgesamt vier Verdampferrohre 4.2 vorgesehen, zwischen denen jeweils ein Satz von Batteriemodulen 6 angeordnet ist.
Wie bereits oben ausgeführt, kann wenigstens ein Verdampferrohr 4.2 sich durch einen thermischen Speicher hindurch oder in Anlage an diesem erstrecken. Ein solches Verdampferrohr ist dann vorzugsweise über ein Ventil zu- oder abschaltbar, wobei die Schaltung dieses Ventils durch das erwähnte Steuermodul erfolgt, welches mit dem oder den Temperaturfühlern gekoppelt ist.
Das Gehäuse 7 weist bei der dargestellten Ausführungsform zwei gegenüberliegend angeordnete Tragmittel, nämlich Griffmulden 12 auf. Damit läßt sich die gesamte Einheit sehr leicht anheben und austauschen.
Am Gehäuse 7 sind Anschlüsse, insbesondere Steckanschlüsse zur Verbindung mit der Elektrik und gegebenenfalls Sensorik der immobilen oder mobilen Einrichtung, z. B. Kraftfahrzeug, vorgesehen.
Das die Temperiereinrichtung aufweisende Fach 14 des Gehäuses 7 weist einen Lufteinlaß 15 und Luftauslaß 16 auf, über die ein Wärmeaustausch mit der Umgebung stattfindet (s. 3). Der Kondensator 2 kann bei Bedarf auch außerhalb des Gehäuses angeordnet bzw. an diesem befestigt sein. In 3 ist zwischen den beiden Fächern 13 und 14 eine vorzugsweise wärmeisolierte Zwischenwand 17 angeordnet.
In 2 ist das Anlagenschema einer Kompressionskälteanlage, wie sie bei dem Beispiel gemäß 1 zum Einsatz kommt, schematisch dargestellt. Dementsprechend umfaßt die Kompressionskälteanlage einen Verdichter 1, Kondensator 2, Expansionsorgan bzw. Expansionsventil 3 und einen Verdampfer 4. Die Zuordnung der vorgenannten Elemente zueinander und zu wenigstens einem Batteriemodul 6 sind in 1 schematisch dargestellt.
Es sei zu 1 auch noch darauf hingewiesen, daß zwischen denn Verteilerrohr 4.1 des Verdampfers und dem Verdichter noch eine Saugleitung 5 zum Verdichter 1 angeordnet ist.
Des weiteren sei nochmals darauf hingewiesen, daß in 1 das Expansionsorgan als Kapillare 3 dargestellt ist.
Sämtliche in den Anmeldungsunterlagen offenbarten Merkmale werden als erfindungswesentlich beansprucht, soweit sie einzeln oder in Kombination gegenüber dem Stand der Technik neu sind.

1: Verdichter
2: Kondensator
3: Expansionsorgan
4: Verdampfer
4.1: Verteilerrohr
4.2: Verdampferrohr
4.3: Sammelrohr
5: Saugleitung zum Verdichtung
6: Batteriemodule
7: Gehäuse
8: Anschlußelement
9: Anschlußelement
10: Batterieeinheit
11: Temperiereinrichtung
12: Griffmulde
13: Batteriefach
14: Temperiereinrichtungsfach
15: Lufteinlaß
16: Luftauslaß
17: Zwischenwand

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- DE 4029018 A1 [0014]
- DE 10238235 A1 [0014]
- EP 0902520 B1 [0014]

Claims

Batterieeinheit mit wenigstens einem in einem Gehäuse (7) angeordneten Batteriemodul (6), wobei das Gehäuse (7) Anschlußelemente (8, 9) für eine lösbare Befestigung an oder in einer immobilen oder mobilen Einrichtung, wie Kraftfahrzeug od. dgl., aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß dem wenigstens einen Batteriemodul (6) eine Temperiereinrichtung (11), d. h. Einrichtung zur Kühlung oder bei Bedarf auch Beheizung des Batteriemoduls (6) zugeordnet ist, derart, daß Batteriemodul (6) und Temperiereinrichtung (11) mit oder ohne Gehäuse (7) eine transportable Baueinheit (10) definieren.
Batterieeinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß dem wenigstens einen Batteriemodul (6) ein Temperatursensor zugeordnet ist, der mit einem Steuermodul für die Temperiereinrichtung (11) gekoppelt ist.
Batterieeinheit nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Temperatursensor und das Steuermodul ebenso wie die Temperiereinrichtung (11) innerhalb des Gehäuses (7) angeordnet sind.
Batterieeinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuermodul mit einem zusätzlichen Außentemperatur-Fühler gekoppelt ist, durch den die Umgebungstemperatur erfaßt und verarbeitet wird.
Batterieeinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (7), insbesondere der das wenigstens eine Batteriemodul aufnehmende Teil des Gehäuses wärmeisoliert ist, d. h. wärmeisoliert ausgebildete Gehäusewände und -deckel aufweist.
Batterieeinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß am oder im Gehäuse (7) ein thermischer Speicher, insbesondere Wärme- und/oder Kältespeicher angeordnet ist, der bei Bedarf zur Temperierung des wenigstens einen Batteriemoduls (6) und/oder anderer Komponenten der immobilen oder mobilen Einrichtung, wie Inverter, DC/DC-Wandler od. dgl., oder eines Fahrgastraumes eines Kraftfahrzeuges, zuschaltbar ist.
Batterieeinheit nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß als thermischer Speicher ein – sensibler Speicher, – Latentspeicher, und/oder – thermochemischer Speicher oder Sorptionsspeicher dient.
Batterieeinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Temperiereinrichtung eine Kompressionskälteanlage umfaßt, die bei Bedarf zum Beheizen des wenigstens einen Batteriemoduls (6) auf Heiz- und ggf. Wärmepumpenbetrieb umschaltbar ist.
Batterieeinheit nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Kompressionskälteanlage folgende Elemente umfaßt: – Kältemittelverdichter (1), – Kondensator (2), – Expansionsorgan (3), insbesondere -ventil, – Verdampfer (4), – Verbindungsleitungen (5).
Batterieeinheit nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Verdampfer (4) – ein Verteilerrohr (4.1), – ein Sammelrohr (4.3) und wenigstens ein dazwischen angeordnetes, diese beiden Rohre verbindendes – Verdampferrohr (4.2), Verdampferplatte od. dgl. Verdampferelement umfaßt, wobei bei einem Verdampferrohr (4.2) dieses sich vorzugsweise mäanderförmig längs einer Seitenfläche, insbesondere Flachseite des wenigstens einen Batteriemoduls (6) erstreckt.
Batterieeinheit nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß zwei oder mehr Verdampferrohre (4.2) vorgesehen sind, zwischen denen jeweils ein oder ein Satz von Batteriemodulen (6) angeordnet ist.
Batterieeinheit nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens ein Verdampferrohr (4.2) sich durch den oder in Anlage an dem zusätzlichen thermischen Speicher erstreckt.
Batterieeinheit nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß das dem thermischen Speicher zugeordnete Verdampferrohr (4.2) über ein Ventil zu- oder abschaltbar ist, wobei die Schaltung des Ventils durch das Steuermodul erfolgt, welches mit dem oder den Temperaturfühlern) gekoppelt ist.
Batterieeinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Baueinheit Batterie/Temperiereinrichtung und/oder das Gehäuse (7) Tragmittel, insbesondere Tragegriffe oder Griffmulden (12) aufweist.
Batterieeinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß am Gehäuse (7) Anschlüsse, insbesondere Steckanschlüsse, Schnellkupplungen od. dgl. Verbindungselemente zur Verbindung mit der Elektrik, Sensorik oder auch einem Fluidkreislauf od. dgl. der immobilen oder mobilen Einrichtung, wie Kraftfahrzeug od. dgl., vorgesehen sind.
Batterieeinheit nach einem der Ansprüche 9 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß dem Kondensator (2) ein Fenster im Gehäuse (7) zugeordnet, oder der Kondensator (2) außerhalb des Gehäuses angeordnet ist.
Batterieeinheit nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der dem wenigstens einen Batteriemodul (6) zugeordnete Temperatursensor die Temperatur am oder im Batteriemodul (6) feststellt derart, daß auch das Batteriemodul (6) als thermisches Speicherelement mit erfaß- bzw. einfügbar ist.
Batterieeinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß dem Steuermodul auch der Ladezustand des wenigstens einen Batteriemoduls für die Temperierung desselben aufschaltbar ist.