DE102009035471A1

DE102009035471A1 - Fahrzeug mit einer Temperiervorrichtung

Info

Publication number: DE102009035471A1
Application number: DE102009035471A
Authority: DE
Inventors: Ralf Dipl.-Ing. Nüßle (FH)
Original assignee: Daimler AG
Current assignee: Mercedes Benz Group AG
Priority date: 2009-07-31
Filing date: 2009-07-31
Publication date: 2011-02-03

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Fahrzeug (1) mit einer Temperiervorrichtung (3) zur Temperierung einer Fahrzeugbatterie (4), wobei die Fahrzeugbatterie (4) mit einem ersten Wärmeübertrager (20) thermisch gekoppelt ist, welcher Bestandteil eines von einem Temperiermittel durchströmten Batterietemperierkreislaufes (19) ist. Erfindungsgemäß ist der Batterietemperierkreislauf (19) über zumindest einen zweiten Wärmeübertrager (21) mit einer Umgebung des Fahrzeugs (1) und/oder mit zumindest einem Medienkreislauf (14) einer Wärmekraftmaschine (8) und/oder einer Brennstoffzelle des Fahrzeugs (1) thermisch gekoppelt. Die Erfindung betrifft des Weiteren ein Verfahren zur Temperierung einer Fahrzeugbatterie (4) eines Fahrzeugs (1).

Description

Die Erfindung betrifft ein Fahrzeug mit einer Temperiervorrichtung zur Temperierung einer Fahrzeugbatterie nach den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1 und ein Verfahren zur Temperierung einer Fahrzeugbatterie eines Fahrzeugs nach den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 15.
Bekannt sind Fahrzeuge bzw. Hybridfahrzeuge, bei denen neben einem Verbrennungsmotor oder einer Brennstoffzelle eine Batterie als Energiequelle Verwendung findet. Bei diesen Fahrzeugen sind Metallhydridbatterien oder Lithium-Ionen-Batterien verbaut. Um eine optimale Betriebstemperatur dieser Batterien sicherzustellen, werden sie z. B. über Umgebungsluft, einen Flüssigkeitskühlreislauf, der wiederum mit der Fahrzeugklimaanlage in Verbindung steht, oder auch über die klimatisierte kühle Innenraumluft gekühlt.
Bei einer Flüssigkeitskühlung wird die Batterie von einer geeigneten Kühlflüssigkeit, z. B. von einem Wasser-Alkohol-Gemisch durchströmt. Die Umwälzung der Kühlflüssigkeit erfolgt über eine entsprechende Pumpe. Die durch diesen Kühlkreislauf bzw. durch die Kühlflüssigkeit aufgenommene Abwärme der Batterie wird dann über einen Wärmeübertrager an den Kältekreislauf der Fahrzeugklimaanlage abgeben.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Fahrzeug mit einer verbesserten Temperiervorrichtung zur Temperierung einer Fahrzeugbatterie und ein verbessertes Verfahren zur Temperierung einer Fahrzeugbatterie eines Fahrzeugs anzugeben.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Fahrzeug mit einer Temperiervorrichtung zur Temperierung einer Fahrzeugbatterie mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und ein Verfahren zur Temperierung einer Fahrzeugbatterie eines Fahrzeugs mit den Merkmalen des Anspruchs 15 gelöst.
Bevorzugte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
Ein Fahrzeug umfasst eine Temperiervorrichtung zur Temperierung einer Fahrzeugbatterie, wobei die Fahrzeugbatterie mit einem ersten Wärmeübertrager thermisch gekoppelt ist, welcher Bestandteil eines von einem Temperiermittel durchströmten Batterietemperierkreislaufes ist.
Erfindungsgemäß ist der Batterietemperierkreislauf über zumindest einen zweiten Wärmeübertrager mit einer Umgebung des Fahrzeugs und/oder mit zumindest einem Medienkreislauf einer Wärmekraftmaschine und/oder einer Brennstoffzelle des Fahrzeugs thermisch gekoppelt.
Die erfindungsgemäße Lösung ermöglicht eine optimale Temperierung der Fahrzeugbatterie, d. h. eine Kühlung oder Erwärmung auf einen optimalen Betriebstemperaturbereich, über einen eigenen, separaten, an eine Abwärmeleistung der Fahrzeugbatterie optimal angepassten Batterietemperierkreislauf, der unabhängig von einem Fahrzeugklimakreislauf ist und ausschließlich an einen Temperierungsbedarf und eine Größe der Fahrzeugbatterie angepasst ist. Dieser Batterietemperierkreislauf ist so aufgebaut, dass er in einfacher Art und Weise von einem Kühlbetrieb zu einer Batteriekühlung und beispielsweise einer Vorheizung eines Medienkreislaufes der Wärmekraftmaschine bzw. der Brennstoffzelle in einen Heizbetrieb zu einer Beheizung der Fahrzeugbatterie beispielsweise bei kalten Umgebungstemperaturen umschaltbar ist, wodurch die Temperiervorrichtung sowohl zur Kühlung als auch zur Erwärmung der Fahrzeugbatterie verwendbar ist.
Dies ermöglicht eine volle Nutzbarkeit und eine volle Alltagstauglichkeit beispielsweise eines Fahrzeugs mit einem seriellen Hybridantrieb, da die Fahrzeugbatterie optimal ladbar bzw. entladbar ist, ohne zu überhitzen, wobei auch bei tiefen Umgebungstemperaturen eine optimale Leistungsfähigkeit der Fahrzeugbatterie sichergestellt ist. Durch eine stets optimale Betriebstemperatur der Fahrzeugbatterie ist deren Lebensdauer erhöht. Des Weiteren verlängert eine Vorheizung der Wärmekraftmaschine und/oder der Brennstoffzelle deren Lebensdauer und verringert Emissionen und einen Verbrauch der Wärmekraftmaschine.
Da der Batterietemperierkreislauf vom Fahrzeugklimakreislauf unabhängig ist, sind ein optimaler Betrieb des Fahrzeugklimakreislaufs und dadurch eine optimale, energieeffiziente Klimatisierung eines Fahrzeuginnenraums sichergestellt.
Um sowohl eine optimale Kühlung als auch eine optimale Erwärmung der Fahrzeugbatterie relativ unabhängig von Umgebungstemperaturen bzw. Temperaturen des Medienkreislaufs erreichen zu können, ist der Batterietemperierkreislauf vorzugsweise als Kompressionskältemaschine ausgebildet und umfasst zweckmäßigerweise einen Kompressor und zumindest eine erste Drossel.
Eine Kompressionskältemaschine umfasst einen von einem Temperiermittel durchströmten Kreislauf mit einem Kompressor, einer Drossel, einem Kondensator und einem Verdampfer. Im Verdampfer verdampft das Temperiermittel unter Wärmeaufnahme. Danach verdichtet der Kompressor das Temperiermittel. Das verdichtete und nunmehr höher temperierte Temperiermittel durchströmt den Kondensator und kondensiert unter Wärmeabgabe. Das nunmehr weitgehend flüssige, aber immer noch unter hohem Druck stehende Temperiermittel durchströmt die Drossel und entspannt auf einen Verdampferdruck. Durch den Entspannungsvorgang kühlt sich das Temperiermittel ab, um danach erneut den Verdampfer zu durchströmen. Damit ist der Kreislauf geschlossen.
In dem Batterietemperierkreislauf ist jeweils zumindest ein Wärmeübertrager als Kondensator und zumindest ein anderer Wärmeübertrager als Verdampfer betreibbar. Des Weiteren ist zur Änderung einer Flussrichtung des Temperiermittels im Batterietemperierkreislauf zwischen dem ersten Wärmeübertrager und dem zweiten Wärmeübertrager im Bereich des Kompressors bevorzugt ein Vierwegeventil angeordnet.
In einer vorteilhaften Ausführungsform umfasst der Batterietemperierkreislauf einen parallel zur ersten Drossel angeordneten Bypass mit einer zweiten Drossel, deren Durchflussrichtung entgegengesetzt zur ersten Drossel ist, und ein Dreiwegeventil zur flussrichtungsabhängigen Steuerung eines Temperiermittelflusses über die erste Drossel oder über den Bypass und die zweite Drossel.
Zur Steuerung und/oder Regelung der Ventile und beispielsweise auch des Kompressors umfasst die Temperiervorrichtung vorzugsweise zumindest eine Steuereinheit und zumindest einen Temperatursensor. Durch eine derartige Ausführung des Batterietemperierkreislaufs ist zur Kühlung der Fahrzeugbatterie der erste Wärmeübertrager als Verdampfer und der zweite Wärmeübertrager als Kondensator betreibbar. Durch eine Umstellung der Ventile und eine daraus resultierende Umkehrung der Flussrichtung ist zur Erwärmung der Fahrzeugbatterie der erste Wärmeübertrager als Kondensator und der zweite Wärmeübertrager als Verdampfer betreibbar.
Zweckmäßigerweise ist der Kompressor zu dessen Antrieb zumindest zeitweise mit einem Kompressorantriebsmotor, mit der Wärmekraftmaschine und/oder mit einem elektrischen Antriebsmotor eines Antriebsstrangs des Fahrzeugs mechanisch gekoppelt. Bei einem Hybridfahrzeug, dessen Antrieb mit einem elektrischen Antriebsmotor erfolgt, ist der Kompressor während der Fahrt beispielsweise energieeffizient durch den Antriebsmotor antreibbar. Im Stillstand des Fahrzeugs ist der Kompressor durch einen vorzugsweise elektrisch betriebenen Kompressorantriebsmotor antreibbar, so dass jederzeit eine optimale Funktion der Temperiervorrichtung sichergestellt ist. Zweckmäßigerweise erfolgt die mechanische Kopplung mittels Kupplungen, so dass nur der jeweils zum Antrieb des Kompressors genutzte Motor eingekuppelt und mit dem Kompressor mechanisch gekoppelt ist.
Der Kompressorantriebsmotor ist zur Energieversorgung bevorzugt mit einer fahrzeugexternen Energieversorgung, mit der Fahrzeugbatterie und/oder mit am Fahrzeug angeordneten Solarzellen elektrisch verbunden. Beispielsweise ist das Fahrzeug im Stillstand an ein Energieversorgungsnetz anschließbar, wodurch sowohl die Fahrzeugbatterie ladbar als auch der Kompressorantriebsmotor mit Energie versorgbar ist. Ist das Fahrzeug nicht an eine solche fahrzeugexterne Energieversorgung angeschlossen, ist der Kompressorantriebsmotor von der Fahrzeugbatterie oder, umweltfreundlich, kostengünstig und energieeffizient über Solarzellen mit Energie versorgbar, welche beispielsweise auf einem Fahrzeugdach des Fahrzeugs angeordnet sind. Bei ausreichender Leistung der Solarzellen ist mittels dieser auch die Fahrzeugbatterie zumindest zusätzlich ladbar.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist der Batterietemperierkreislauf über eine Mehrzahl parallel zueinander in den Batterietemperierkreislauf eingebundener Wärmeübertrager mit der Umgebung des Fahrzeugs und/oder mit zumindest einem Medienkreislauf thermisch gekoppelt. Eine Verteilung des Temperiermittelzuflusses zu den einzelnen Wärmeübertragern ist beispielsweise mittels Ventilen steuerbar, welche vorzugsweise über die Steuereinheit ansteuerbar sind. Auf diese Weise sind sowohl die Temperierung der Fahrzeugbatterie als auch die Temperierung der Wärmekraftmaschine und/oder der Brennstoffzelle situationsabhängig, d. h. abhängig von den jeweiligen aktuellen Temperaturen der Umgebung, der Fahrzeugbatterie sowie der Wärmekraftmaschine und/oder der Brennstoffzelle und den zu erreichenden optimalen Temperaturen der Fahrzeugbatterie sowie der Wärmekraftmaschine und/oder der Brennstoffzelle stets optimal und energieeffizient steuerbar.
Der Medienkreislauf ist zweckmäßigerweise ein Kühlkreislauf der Wärmekraftmaschine und/oder der Brennstoffzelle, d. h. ein von einem Kühlmittel durchströmter Kreislauf zur Kühlung der Wärmekraftmaschine bzw. der Brennstoffzelle. Des Weiteren kann der Medienkreislauf zweckmäßigerweise auch ein Schmiermittelkreislauf der Wärmekraftmaschine sein. Auf diese Weise ist die Brennstoffzelle über deren Kühlkreislauf bzw. die Wärmekraftmaschine über deren Kühlkreislauf und/oder deren Schmiermittelkreislauf beispielsweise mittels Abwärme der Fahrzeugbatterie, welche bei deren Kühlung abzuführen ist, vorwärmbar. Dadurch ist ein Kaltstart der Wärmekraftmaschine bzw. der Brennstoffzelle vermeidbar, wodurch ein geringerer Verschleiß und eine längere Lebensdauer und bei der Wärmekraftmaschine geringere Emissionen erzielbar sind.
In einer vorteilhaften Ausführungsform ist der erste Wärmeübertrager in der Fahrzeugbatterie integriert, wobei er bevorzugt als Träger von Einzelzellen der Fahrzeugbatterie ausgebildet ist und vorteilhafterweise elastisch verformbar ist. Dadurch ist eine optimale thermische Kopplung des ersten Wärmeübertragers an die Fahrzeugbatterie, d. h. an deren Einzelzellen und somit eine optimale und effiziente Temperierbarkeit erreicht. Der erste Wärmeübertrager ist vorzugsweise derart elastisch ausgebildet, dass er sich durch einen Druck des ihn durchströmenden Temperiermittels ausdehnt und auf diese Weise gegen die Einzelzellen gepresst ist. Dadurch liegt der erste Wärmeübertrager fest an den Einzelzellen an, wodurch eine optimale thermische Kopplung der Einzelzellen an den ersten Wärmeübertrager erreicht ist.
In einem Verfahren zur Temperierung einer Fahrzeugbatterie eines Fahrzeugs wird die Fahrzeugbatterie erfindungsgemäß mittels eines von einem Temperiermittel durchströmten Batterietemperierkreislaufes, welcher als Kompressionskältemaschine ausgebildet ist, auf einen optimalen Betriebstemperaturbereich gekühlt oder erwärmt, indem in Abhängigkeit von einer ermittelten Temperatur der Fahrzeugbatterie eine Flussrichtung des Temperiermittels gesteuert wird und dadurch zur Kühlung der Fahrzeugbatterie ein erster Wärmeübertrager, welcher mit der Fahrzeugbatterie thermisch gekoppelt ist, als Verdampfer und zumindest ein zweiter Wärmeübertrager, welcher mit einer Umgebung des Fahrzeugs und/oder mit zumindest einem Medienkreislauf einer Wärmekraftmaschine und/oder einer Brennstoffzelle des Fahrzeugs thermisch gekoppelt ist, als Kondensator betrieben wird oder zur Erwärmung der Fahrzeugbatterie der erste Wärmeübertrager als Kondensator und zumindest der zweite Wärmeübertrager als Verdampfer betrieben wird.
Mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens wird die Fahrzeugbatterie stets optimal temperiert, d. h. auf einen optimalen Betriebstemperaturbereich erwärmt oder abgekühlt. Dabei wird der Batterietemperierkreislauf auf einfache Art und Weise von einem Kühlbetrieb zu einer Batteriekühlung und beispielsweise einer Vorheizung eines Medienkreislaufes der Wärmekraftmaschine bzw. der Brennstoffzelle in einen Heizbetrieb zu einer Beheizung der Fahrzeugbatterie beispielsweise bei kalten Umgebungstemperaturen umgeschaltet, wodurch die Temperierorrichtung sowohl zur Kühlung als auch zur Erwärmung der Fahrzeugbatterie verwendbar ist.
Dies ermöglicht eine volle Nutzbarkeit und eine volle Alltagstauglichkeit beispielsweise eines Fahrzeugs mit einem seriellem Hybridantrieb, da die Fahrzeugbatterie stets optimal geladen bzw. entladen wird, ohne zu überhitzen. Auch bei tiefen Umgebungstemperaturen ist eine optimale Leistungsfähigkeit der Fahrzeugbatterie sichergestellt. Durch eine stets optimale Betriebstemperatur der Fahrzeugbatterie ist deren Lebensdauer erhöht. Des Weiteren verlängert eine Vorheizung der Wärmekraftmaschine und/oder der Brennstoffzelle deren Lebensdauer und verringert Emissionen und einen Verbrauch der Wärmekraftmaschine.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden anhand von Zeichnungen näher erläutert.
Dabei zeigen:
1 eine schematische Darstellung eines Fahrzeugs mit einer ersten Ausführungsform einer Temperiervorrichtung,
2 eine schematische Darstellung eines Fahrzeugs mit einer zweiten Ausführungsform der Temperiervorrichtung,
3 eine schematische Darstellung der ersten Ausführungsform eines Batterietemperierkreislaufs,
4 eine schematische Darstellung der ersten Ausführungsform des Batterietemperierkreislaufs während einer Kühlung einer Fahrzeugbatterie,
5 eine schematische Darstellung einer zweiten Ausführungsform des Batterietemperierkreislaufs während der Kühlung der Fahrzeugbatterie,
6 eine schematische Darstellung der ersten Ausführungsform des Batterietemperierkreislaufs während einer Erwärmung der Fahrzeugbatterie,
7 eine schematische Darstellung der zweiten Ausführungsform des Batterietemperierkreislaufs während der Erwärmung der Fahrzeugbatterie,
8 eine schematische Darstellung des Batterietemperierkreislaufs mit einer weiteren Ausführungsform eines Antriebs eines Kompressors,
9 eine schematische Darstellung eines ersten Wärmeübertragers, und
10 eine schematische Darstellung einer weiteren Ausführungsform des ersten Wärmeübertragers.
Einander entsprechende Teile sind in allen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
1 zeigt eine schematische Darstellung eines Fahrzeugs 1 mit einem seriellen Hybridantrieb 2, bzw. dessen Antriebsstrang, mit einer ersten Ausführungsform einer Temperiervorrichtung 3 zur Temperierung einer Fahrzeugbatterie 4. Der serielle Hybridantrieb 2 umfasst in der hier dargestellten Ausführungsform einen elektrischen Antriebsmotor 5, welcher auch in einem Generatorbetrieb zu einer Energierückgewinnung während Bremsvorgängen des Fahrzeugs 1 einsetzbar ist. Dieser elektrische Antriebsmotor 5 ist beispielsweise über Antriebswellen 6 mit Antriebsrädern 7 des Fahrzeugs 1 verbunden.
Des Weiteren umfasst der dargestellte serielle Hybridantrieb 2 die Fahrzeugbatterie 4 und eine Wärmekraftmaschine 8, welche über eine Generatorwelle 9 mit einem elektrischen Generator 10 verbunden ist. Die Wärmekraftmaschine 8 ist beispielsweise ein Ottomotor, ein Dieselmotor, ein Stirlingmotor oder eine Gasturbine. In einer weiteren, hier nicht dargestellten Ausführungsform umfasst das Fahrzeug 1 alternativ zur Wärmekraftmaschine 8 und dem mit dieser über die Generatorwelle 9 verbundenen elektrischen Generator 10 eine Brennstoffzelle bzw. ein Brennstoffzellensystem. Das Fahrzeug 1 ist im Stand mittels einer Anschlusseinheit 11 beispielsweise an eine fahrzeugexterne Energieversorgung anschließbar, zum Beispiel an eine Haushaltsstromversorgung, wodurch die Fahrzeugbatterie 4 ladbar ist.
Der elektrische Antriebsmotor 5, die Fahrzeugbatterie 4, der elektrische Generator 10 bzw. die Brennstoffzelle und die Anschlusseinheit 11 sind mittels elektrischer Leitungen 12 über eine Energieverteilungseinheit 13 miteinander verbunden. In einer weiteren, hier nicht dargestellten Ausführungsform kann die Fahrzeugbatterie 4 auch direkt mit der Anschlusseinheit 11 verbunden sein.
Eine Energieversorgung des elektrischen Antriebsmotors 5 sowie weiterer Verbraucher des Fahrzeugs 1 erfolgt primär über die Fahrzeugbatterie 4. Während einer Fahrt des Fahrzeugs 1 ist die Fahrzeugbatterie 4 durch Energierückgewinnung mittels des elektrischen Antriebsmotors 5 im Generatorbetrieb ladbar. Sinkt ein Ladezustand der Fahrzeugbatterie 4 unter ein vorgegebenes Niveau ab, startet die Wärmekraftmaschine 8 und treibt den elektrischen Generator 10 an bzw. alternativ startet die Brennstoffzelle, so dass je nach Fahrzustand bzw. Fahranforderung des Fahrzeugs 1 die Energieversorgung des elektrischen Antriebsmotors 5 sichergestellt ist und/oder die Fahrzeugbatterie 4 ladbar ist.
Die Wärmekraftmaschine 8 ist mit einem Medienkreislauf 14, in der hier dargestellten Ausführungsform mit einem Kühlkreislauf verbunden. Da es sich in der hier dargestellten Ausführungsform um einen Kühlkreislauf handelt, ist in diesem ein Kühler 15 und eine Pumpe 16 angeordnet. Des Weiteren umfasst der Kühlkreislauf einen parallel zum Kühler 15 verlaufenden Medienbypass 17 und ein Thermostatventil 18, so dass eine Durchflussmenge eines den Medienkreislauf 14 durchströmenden Mediums durch den Kühler 15 steuerbar ist. Alternativ dazu kann der Medienkreislauf 14 beispielsweise ein Schmiermittelkreislauf der Wärmekraftmaschine 8 sein.
Die Fahrzeugbatterie 4 ist mittels eines von einem Temperiermittel durchströmten Batterietemperierkreislaufes 19 temperierbar, welcher einen ersten Wärmeübertrager 20 umfasst, an welchen die Fahrzeugbatterie 4 thermisch gekoppelt ist. In der hier dargestellten Ausführungsform ist der Batterietemperierkreislauf 19 über einen zweiten Wärmeübertrager 21 mit dem Medienkreislauf 14 thermisch gekoppelt.
Der Batterietemperierkreislauf 19 ist als Kompressionskältemaschine ausgebildet und umfasst in der dargestellten Ausführungsform einen Kompressor 22 und zwei Drosseln 23, 24, wobei die Drosseln 23, 24 parallel angeordnet sind und entgegengesetzte Durchflussrichtungen aufweisen. Die zweite Drossel 24 ist in einem Bypass 25 parallel zur ersten Drossel 23 angeordnet. Mittels eines Dreiwegeventils 26 ist, abhängig von einer jeweiligen Flussrichtung 27 des Temperiermittels, das Temperiermittel über jeweils eine der Drosseln 23, 24 leitbar. Zur Änderung der Flussrichtung 27 des Temperiermittels ist im Batterietemperierkreislauf 19 zwischen dem ersten Wärmeübertrager 20 und dem zweiten Wärmeübertrager 21 im Bereich des Kompressors 22 ein Vierwegeventil 28 angeordnet.
Mittels einer hier nicht näher dargestellten Steuereinheit sind die Ventile 26, 28 des Batterietemperierkreislaufs 19 und beispielsweise auch der Kompressor 22 temperaturabhängig steuerbar und/oder regelbar, wobei mittels Temperatursensoren beispielsweise eine aktuelle Temperatur der Fahrzeugbatterie 4, der Wärmekraftmaschine 8 und/oder der Brennstoffzelle sowie einer Umgebung des Fahrzeugs 1 ermittelbar sind. Der Kompressor 22 ist beispielsweise, wie hier dargestellt, mittels eines Kompressorantriebsmotors 29 antreibbar. In einer besonders vorteilhaften Ausführungsform erfolgt eine Energieversorgung des Kompressorantriebsmotors 29 über Solarzellen, welche beispielsweise in eine Dachfläche des Fahrzeugs 1 integriert sind.
2 zeigt eine schematische Darstellung einer weiteren Ausführungsform der Temperiervorrichtung 3 im Fahrzeug 1. In dieser Ausführungsform ist in dem Batterietemperierkreislauf 19 parallel zum zweiten Wärmeübertrager 21 ein dritter Wärmeübertrager 30 angeordnet, durch welchen der Batterietemperierkreislauf 19 beispielsweise mit einer Umgebung des Fahrzeugs 1 thermisch gekoppelt ist. Mittels eines Ansteuerventils 31 sind der zweite und der dritte Wärmeübertrager 21, 30 ansteuerbar, d. h. das Temperiermittel ist beispielsweise über den zweiten Wärmeübertrager 21 oder den dritten Wärmeübertrager 30 leitbar oder der Temperiermittelfluss ist auf den zweiten und den dritten Wärmeübertrager 21, 30 aufteilbar. Auch das Ansteuerventil 31 ist vorzugsweise mittels der Steuereinheit temperaturabhängig steuerbar und/oder regelbar.
3 zeigt die erste Ausführungsform des Batterietemperierkreislaufs 19 in einer detaillierten Darstellung, d. h. ohne die anderen Komponenten des Fahrzeugs 1, und 4 diese Ausführungsform des Batterietemperierkreislaufs 19 während einer Kühlung der Fahrzeugbatterie 4. Die Flussrichtung 27 des Temperiermittels ist dabei durch Pfeile dargestellt. Als Temperiermittel sind unterschiedlichste Medien, beispielsweise Kältemittel oder eine Mischung von bestimmten Kältemitteln denkbar. Diese sind über eine entsprechende Mischungszusammensetzung an erforderliche Temperaturbereiche angepasst.
Während der Kühlung der Fahrzeugbatterie 4 wird der erste Wärmeübertrager 20 als Verdampfer betrieben. Der erste Wärmeübertrager 20 ist vorzugsweise in der Fahrzeugbatterie 4 integriert. Dieser erste Wärmeübertrager 20 kann auch gleichzeitig ein Träger von Einzelzellen 32 der Fahrzeugbatterie 4 sein. Eine in der Fahrzeugbatterie 4 durch einen Lade- bzw. Entladevorgang entstehende Wärme wird über den ersten Wärmeübertrager 20 abgeführt. Eine in den ersten Wärmeübertrager 20 eingetragene Wärmeenergie verdampft das sich im ersten Wärmeübertrager 20 befindliche Temperiermittel.
Dieses verdampfende Temperiermittel wird vom Kompressor 22 angesaugt. Eine Stellung des Vierwegeventils 28 ist entsprechend so, dass ein Ausgang des ersten Wärmeübertragers 20 in Flussrichtung 27 mit einem Saugeingang des Kompressors 22 über das Vierwegeventil 28 in direkter Verbindung steht. Das Temperiermittel wird im Kompressor 22 verdichtet. Der Kompressor 22 wird hierbei von dem Kompressorantriebsmotor 29 angetrieben. In einer weiteren Ausführungsform ist der Kompressor 22 beispielsweise auch zumindest teilweise und/oder zeitweise, abhängig vom Betriebszustand des Fahrzeugs 1, über den die Antriebsräder 7 antreibenden elektrischen Antriebsmotor 5 des Fahrzeugs 1 und ein Getriebe 33, z. B. ein Riementrieb antreibbar.
Das verdichtete und nunmehr höher temperierte Temperiermittel strömt nun über einen anderen Weg des Vierwegeventils 28 in den zweiten Wärmeübertrager 21, welcher während der Kühlung der Fahrzeugbatterie 4 als Kondensator betrieben wird. Über den zweiten Wärmeübertrager 21 wird die Wärmeenergie an die Umgebung des Fahrzeugs 1 oder den Medienkreislauf 14 der Wärmekraftmaschine 8 oder der Brennstoffzelle abgeführt. Bei Abfuhr der Wärmeenergie an den Medienkreislauf 14 wird die Wärmekraftmaschine 8 oder die Brennstoffzelle bei entsprechend hoher Temperatur vorgewärmt. Dies ist insbesondere dann von Vorteil, wenn die Fahrzeugbatterie 4 bereits seit Fahrtbeginn im Einsatz ist und entsprechend entleert wurde. Dies bedeutet, dass ab einem bestimmten niederen Ladezustand der Fahrzeugbatterie 4 die Wärmekraftmaschine 8 oder die Brennstoffzelle startet und die Fahrzeugbatterie 4 nachlädt bzw. den elektrischen Antriebsmotor 5 versorgt. Durch die Vorwärmung der Wärmekraftmaschine 8 oder der Brennstoffzelle über den Medienkreislauf 14 ist dieser entsprechend vorgewärmt, wodurch eine Lebensdauersteigerung, eine Wirkungsgradsteigerung, eine Kraftstoffverbrauchsverringerung und bei der Wärmekraftmaschine 8 eine Emissionsverringerung von Abgasen erzielbar sind.
Durch die Abgabe der Wärmeenergie im zweiten Wärmeübertrager 21 an die Umgebung bzw. an den Medienkreislauf 14 wird dem Temperiermittel die Wärmeenergie entzogen und es kondensiert bzw. kühlt sich sogar leicht ab, wenn es entsprechend unterkühlt wird. Das nunmehr weitgehend flüssige, aber immer noch unter hohem Druck stehende Temperiermittel wird über das Dreiwegeventil 26 der zweiten Drossel 24 zugeführt und hier auf einen Verdampferdruck entspannt. Durch den Entspannungsvorgang kühlt sich das Temperiermittel ab und es kann nunmehr wieder dem ersten Wärmeübertrager 20 zugeführt werden, wo es die Abwärme der Fahrzeugbatterie 4 wieder aufnehmen kann. Der Batterietemperierkreislauf 19 ist somit geschlossen.
Auf diese Weise wird die Fahrzeugbatterie 4 gekühlt, wenn das Fahrzeug 1 ausschließlich aus der Fahrzeugbatterie 4 mit Energie versorgt wird. Durch den Entladevorgang der Fahrzeugbatterie 4 entsteht entsprechende Abwärme in der Fahrzeugbatterie 4, die abgeführt werden muss. Des Weiteren wird die Fahrzeugbatterie 4 derart gekühlt, wenn sie durch Energierückgewinnung geladen wird, da auch hierbei in der Fahrzeugbatterie 4 Abwärme entsteht, welche abgeführt werden muss. Auch bei einer Ladung der Fahrzeugbatterie 4 über eine fahrzeugexterne Energieversorgung, welche zur schnellen Ladung mit hoher Leistung durchgeführt wird, entsteht Abwärme in der Fahrzeugbatterie 4, die auf die erläuterte Weise abgeführt wird. Dadurch wird eine schnelle Ladung der Fahrzeugbatterie 4 ohne eine Gefahr durch Überhitzung erst ermöglicht. Hierbei kann auch der Kompressorantriebsmotor 29 über die externe Energieversorgung mit Energie versorgt werden. Dadurch ist eine ausreichende Kühlleistung sichergestellt.
5 zeigt eine schematische Darstellung einer zweiten Ausführungsform des Batterietemperierkreislaufs 19 mit dem zweiten Wärmeübertrager 21 und dem dritten Wärmeübertrager 30 während der Kühlung der Fahrzeugbatterie 4. Je nach Auslegung der Fahrzeugbatterie 4 und der Wärmekraftmaschine 8 bzw. der Brennstoffzelle besteht hier die Möglichkeit, den Betrieb bzw. ein Zusammenspiel von Aggregaten des seriellen Hybridantriebs 2 zu optimieren. Durch den zweiten Wärmeübertrager 21 und den dritten Wärmeübertrager 30 ist es z. B. möglich, einen Teil der Abwärme dem Medienkreislauf 14 zuzuführen, aber auch an die Umgebung des Fahrzeugs 1 abzuführen. Dies ist insbesondere aus energetischer Sicht, was eine Antriebsleistung des Kompressors 22 betrifft, sinnvoll. Um eine notwendige Leistung des Kompressors 22 möglichst klein zu halten, sollte ein Temperaturunterschied zwischen einer Wärmequelle, d. h. der Fahrzeugbatterie 4 bzw. dem ersten Wärmeübertrager 20, und einer Wärmesenke, d. h. der Umgebung des Fahrzeugs 1 oder dem Medienkreislauf 14 bzw. den entsprechenden Wärmeübertragern 21, 30 möglichst gering sein. Je nach Betriebszustand, bei welchem die Fahrzeugbatterie 4 gekühlt werden soll, kann daher die Abfuhr der Abwärme an die Umgebung oder auch an den Medienkreislauf 14 erfolgen.
Wurde z. B. die Wärmekraftmaschine 8 oder die Brennstoffzelle seit Fahrtbeginn nicht gestartet, kann es sinnvoll sein, zuerst das Medium des Medienkreislaufs 14 oder auch mehrere Medien mehrerer mit dem Batterietemperierkreislauf 19 thermisch gekoppelter Medienkreisläufe 14 vorzuwärmen, d. h. ein Kühlmittel des Kühlmittelkreislaufs der Wärmekraftmaschine 8 bzw. der Brennstoffzelle und/oder ein Schmiermittel des Schmiermittelkreislaufs der Wärmekraftmaschine 8. Ist der Medienkreislauf 14 allerdings auf Betriebstemperatur, beispielsweise da die Wärmekraftmaschine 8 bzw. die Brennstoffzelle schon längere Zeit laufen, müsste das Temperiermittel auf eine Temperatur erwärmt werden, die höher liegt als die Temperatur des Mediums des Medienkreislaufs 14, wozu eine höhere Energie zum Betrieb des Kompressors 22 erforderlich wäre, um den Druck des Temperiermittels zu erhöhen. Dies ist aus energetischer Sicht nicht sinnvoll.
Für diesen Fall, d. h. die Wärmekraftmaschine 8 oder die Brennstoffzelle bzw. deren Medium des Medienkreislaufs 14 ist auf Betriebstemperatur bzw. nahe der Betriebstemperatur, ist es aus energetischer Sicht für die Antriebsleistung des Kompressors 22 sinnvoller, die Wärmeenergie der Abwärme über den dritten Wärmeübertrager 30 an die Umgebung des Fahrzeugs 1 abzuführen, da hier die Temperaturdifferenz zwischen Wärmequelle, d. h. der Fahrzeugbatterie 4, und Wärmesenke, d. h. der Umgebung des Fahrzeugs 1, deutlich geringer ist.
Eine weitere Möglichkeit besteht darin, einen Teil der Wärmeenergie über die Umgebung und den anderen Teil über die Abgabe an das Medium des Medienkreislaufs 14 abzuführen, wenn z. B. die Wärmekraftmaschine 8 bei einer länger andauernden Bergabfahrt abgeschaltet werden kann, um die Fahrzeugbatterie 4 maximal über die Energierückgewinnung laden zu können. Dazu wird der Temperiermittelfluss mittels des Ansteuerventils 31 auf den zweiten Wärmeübertrager 21 und den dritten Wärmeübertrager 30 aufgeteilt.
6 zeigt eine schematische Darstellung der ersten Ausführungsform des Batterietemperierkreislaufs 19 während einer Erwärmung der Fahrzeugbatterie 4, z. B. dann, wenn das Fahrzeug 1 in einer Garage oder im Freien abgestellt ist, d. h. während der Betriebsweise, bei welcher die Fahrzeugbatterie 4 z. B. bei kalten Umgebungstemperaturen aufgewärmt werden muss, um ihre volle Leistungsfähigkeit sicherstellen zu können. Hierbei werden, um in einen Heizbetrieb zu wechseln, das Vierwegeventil 28 und das Dreiwegeventil 26 mittels der Steuereinheit entsprechend umgeschaltet.
Das Temperiermittel wird nun über die erste Drossel 23 geleitet. Der erste Wärmeübertrager 20 wird nun als Kondensator und der zweite Wärmeübertrager 21 als Verdampfer betrieben. Die Wärmekraftmaschine 8 oder die Brennstoffzelle, bzw. deren Medienkreislauf 14 und Medium verfügen selbst über eine relativ große Wärmekapazität und können somit als Wärmespeicher dienen. Das ist insbesondere der Fall, wenn die Wärmekraftmaschine 8 bzw. die Brennstoffzelle entsprechend gut isoliert ist. Das heißt, dass es relativ lange dauert, bis z. B. eine Kühlmitteltemperatur der Wärmekraftmaschine 8 bzw. der Brennstoffzelle die Umgebungstemperatur erreicht. Dadurch ist die Fahrzeugbatterie 4 durch die Abwärme des Medienkreislaufs 14 erwärmbar.
Das Temperiermittel strömt in den zweiten Wärmeübertrager 21 ein und wird hier über die durch das Medium des Medienkreislaufs 14 übertragene Abwärme oder Restwärme der Wärmekraftmaschine 8 bzw. der Brennstoffzelle verdampft, wodurch dem Medium des Medienkreislaufs 14 Wärmeenergie entzogen wird. Das verdampfte Temperiermittel wird über das Vierwegeventil 28 dem Saugeingang des Kompressors 22 zugeführt, der das Temperiermittel entsprechend verdichtet, wobei sich die Temperatur des Temperiermittels erhöht. Das verdichtete Temperiermittel wird dem ersten Wärmeübertrager 20 zugeführt, welcher in Wärme leitender Verbindung mit der Fahrzeugbatterie 4 bzw. deren Einzelzellen 32 steht. In diesem ersten Wärmeübertrager 20 wird die Wärmeenergie an die Fahrzeugbatterie 4 bzw. an die Einzelzellen 32 abgeführt und somit die Fahrzeugbatterie 4 bzw. die Einzelzellen 32 vorgewärmt bzw. entsprechend auf Temperatur gehalten, damit die Fahrzeugbatterie 4 bzw. die Einzelzellen 32 ihre volle Leistungsfähigkeit behalten und das Fahrzeug 1 auch bei kalten Außentemperaturen nutzbar ist.
Die Antriebsleistung bzw. die Antriebsenergie für den Kompressorantriebsmotor 29 kann hierbei aus unterschiedlichen Quellen kommen. Wird das Fahrzeug 1 über eine externe Energieversorgung geladen, kann die Energie hierüber bezogen werden. Ist das Fahrzeug 1 aber z. B. so abgestellt, dass die Fahrzeugbatterie 4 relativ voll ist, aber nicht über eine externe Energieversorgung geladen werden kann, so muss die Energie für den Kompressorantriebsmotor 29 aus der Fahrzeugbatterie 4 selbst entnommen werden. Hierbei wird die Fahrzeugbatterie 4 zwar entladen, dies hat jedoch auch den Vorteil, dass sich die Fahrzeugbatterie 4 durch die Entladung selbst leicht erwärmt, wodurch eine geringere zusätzliche Erwärmung und daher nur eine geringe Kompressorleistung erforderlich sind.
Der Heizbetrieb kann dabei intermittierend erfolgen, d. h. bei einem Absinken der Temperatur der Fahrzeugbatterie 4 unter einen vorgegebenen Minimalwert wird der Kompressor 22 eingeschaltet und der Batterietemperierkreislauf 19 im Heizbetrieb betrieben, bis die Temperatur einen vorgegebenen Maximalwert erreicht. Danach wird der Kompressor 22 wieder abgeschaltet. Diese Steuerung und/oder Regelung kann über die Steuereinheit erfolgen. Da die Temperatur in der Wärmekraftmaschine 8 oder der Brennstoffzelle bzw. in deren Medienkreislauf 14 und Medium aufgrund der hohen Wärmekapazität nur langsam absinkt, ist diese Nutzung als Wärmequelle sehr effizient. Dadurch ist es möglich, die Fahrzeugbatterie 4 bzw. deren Einzelzellen 32 selbst bei sehr niedrigen Außentemperaturen auf einer optimalen Betriebstemperatur zu halten und somit die volle Einsatzfähigkeit des Fahrzeugs 1 sicherzustellen.
Dies kann, wenn das Fahrzeug 1 nicht an eine externe Energiequelle angeschlossen ist, solange erfolgen, bis die Fahrzeugbatterie 4 entsprechend tief entladen ist, so dass das Fahrzeug 1 ohnehin mit der Wärmekraftmaschine 8 bzw. der Brennstoffzelle gestartet werden muss, oder bis der Wärmekraftmaschine 8 oder der Brennstoffzelle bzw. deren Medienkreislauf 14 und Medium soviel Wärmeenergie entzogen wurde, das hier trotz entsprechender Kühlmittelzusammensetzung ein Einfrieren droht.
Ist die in 7 dargestellte Ausführungsform des Batterietemperierkreislaufs 19 im Fahrzeug 1 installiert, ist auch dann noch eine Erwärmung bzw. ein Erhalt der Temperatur der Fahrzeugbatterie 4 möglich. Die Konfiguration des Batterietemperierkreislaufs 19 entspricht der in 5 dargestellten Konfiguration, d. h. mit dem zweiten Wärmeübertrager 21, dem dritten Wärmeübertrager 30 und dem Ansteuerventil 31 zur Steuerung und Verteilung des Temperiermittelflusses über den zweiten und den dritten Wärmeübertrager 21, 30, nun jedoch im Heizbetrieb, d. h. zur Erwärmung der Fahrzeugbatterie 4.
Diese Konfiguration ist zur Erwärmung der Fahrzeugbatterie 4 dann von Vorteil, wenn wie zuvor beschrieben, der Wärmeentzug aus der Wärmekraftmaschine 8 oder der Brennstoffzelle bzw. deren Medienkreislauf 14 und Medium an technische Grenzen stößt, d. h. beispielsweise das Einfrieren des Kühlmittels droht, oder es effizienter ist, der Umgebung des Fahrzeugs 1 Wärmeenergie zu entziehen. Dies kann z. B. dann der Fall sein, wenn das Fahrzeug 1 sehr lange bei kalten Umgebungstemperaturen im Freien stand und die Temperatur der Wärmekraftmaschine 8 oder der Brennstoffzelle bzw. von deren Medienkreislauf 14 und Medium sich der Umgebungstemperatur angenähert oder durch den Wärmeentzug mittels des Batterietemperierkreislaufs 19 eine Temperatur erreicht wurde, die unterhalb der Umgebungstemperatur liegt. Dann ist es aus energetischer Sicht sinnvoller, der Umgebungsluft über den dritten Wärmeübertrager 30 Wärmeenergie zu entziehen.
Von wo die Wärme entzogen wird, kann über das Ansteuerventil 31 gewählt werden, welches mittels der Steuereinheit in eine entsprechende Stellung geschaltet wird, in Abhängigkeit von mittels Temperatursensoren ermittelter Temperaturwerte. Die Temperatursensoren sind beispielsweise an den Wärmeübertragern 20, 21, 30, an der Wärmekraftmaschine 8 bzw. der Brennstoffzelle oder deren Medienkreislauf 14 angeordnet sowie an einer geeigneten Stelle am Fahrzeug 1 zur Erfassung der Umgebungstemperatur.
8 zeigt eine schematische Darstellung des Batterietemperierkreislaufs 19 mit einer weiteren Ausführungsform eines Antriebs des Kompressors 22. In der dargestellten Ausführungsform ist der Kompressor 22 über eine erste Kupplung 34 mit dem Kompressorantriebsmotor 29 mechanisch verbindbar und über eine zweite Kupplung 35mit einem Getriebe 33, z. B. ein Riementrieb und darüber mit einem Abtrieb 36 für Nebenaggregate des elektrischen Antriebsmotors 5 des Fahrzeugs 1 mechanisch verbindbar.
In der hier dargestellten Ausführungsform wird der Batterietemperierkreislauf 19 während der Fahrt des Fahrzeugs 1 zur Kühlung der Fahrzeugbatterie 4 eingesetzt, da die Fahrzeugbatterie 4 entladen oder durch Energierückgewinnung geladen wird und sich dabei erwärmt. Während dieses Betriebszustandes kann in der dargestellten Ausführungsform der Kompressor 22 über die zweite Kupplung 35 mit dem elektrischen Antriebsmotor 5 des Fahrzeugs 1 mechanisch verbunden und von diesem angetrieben werden. Die erste Kupplung 34 zum Kompressorantriebsmotor 29 ist hierbei vorzugsweise geöffnet, so dass dieser nicht bremsend auf den Kompressor 22 wirkt. Fährt also das Fahrzeug 1, erfolgt der Antrieb des Kompressors 22 besonders effizient mittels des elektrischen Antriebsmotors 5 des Fahrzeugs 1.
Besteht für die Fahrzeugbatterie 4 ein erhöhter Kühlungsbedarf, zum Beispiel in einem stockenden Stadtverkehr bei hohen Außentemperaturen und gleichzeitiger Leistungsanforderung anderer Aggregate des Fahrzeugs 1, wie z. B. zur Innenraumklimatisierung, so dass die Antriebsleistung des Kompressors 22 über den elektrischen Antriebsmotor 5 des Fahrzeugs 1 nicht mehr ausreicht, kann die zweite Kupplung 35 geöffnet und die erste Kupplung 34 geschlossen werden, so dass der Antrieb des Kompressors 22 wieder über den Kompressorantriebsmotor 29 erfolgt, wodurch sich der Kompressor 22 unabhängig von einer Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs 1 bzw. einer Drehzahl des elektrischen Antriebsmotors 5 des Fahrzeugs 1 betreiben lässt.
9 zeigt eine schematische Darstellung einer Ausführungsform des ersten Wärmeübertragers 20 für runde Einzelzellen 32. Der erste Wärmeübertrager 20 ist hier als Träger für die Fahrzeugbatterie 4 bzw. die Einzelzellen 32 ausgeführt, wodurch Bauraumeinsparungen und Gewichtsvorteile erzielbar sind. Des Weiteren ist aufgrund der angepassten Form eine gute thermische Kopplung des ersten Wärmeübertragers 20 an die Einzelzellen 32 erreicht. Der erste Wärmeübertrager 20 kann hierbei z. B. in Aluminium oder einer Aluminiumlegierung ausgeführt sein, was aus Sicht der Wärmeleitung und des Gewichtes besonders vorteilhaft ist.
Eine Wanddicke des ersten Wärmeübertrager 20 in einem Kontaktbereich der Einzelzellen 32 mit dem ersten Wärmeübertrager 20 ist vorteilhafterweise so ausgeführt, dass durch einen Innendruck im ersten Wärmeübertrager 20, hervorgerufen durch einen Druck des Temperiermittels im Inneren des ersten Wärmeübertragers 20, eine elastische Verformung und damit eine Anpassung an eine Form der Einzelzellen 32 ermöglicht ist, wodurch die thermische Kopplung der Einzelzellen 32 an den ersten Wärmeübertrager 20 weiter optimiert ist.
10 zeigt eine schematische Darstellung einer weiteren Ausführungsform des ersten Wärmeübertragers 20. Diese Ausführungsform ist für als Flachzellen ausgeführte Einzelzellen 32 geeignet. Auch hier ist der erste Wärmeübertrager 20 als Träger für die Fahrzeugbatterie 4 bzw. die Einzelzellen 32 ausgeführt, wodurch Bauraumeinsparungen und Gewichtsvorteile erzielbar sind. Wie bereits zuvor erwähnt, kann auch bei dieser Ausführungsform des ersten Wärmeübertragers 20 die Wanddicke so ausgeführt sein, dass der erste Wärmeübertrager 20 durch den Innendruck elastisch verformbar ist und sich dadurch an eine Form der Einzelzellen 32 anpasst, wodurch eine optimale thermische Kopplung des ersten Wärmeübertragers 20 an die Einzelzellen 32 erreicht ist.
Bezugszeichenliste

1: Fahrzeug
2: serieller Hybridantrieb
3: Temperiervorrichtung
4: Fahrzeugbatterie
5: elektrischer Antriebsmotor
6: Antriebswelle
7: Antriebsrad
8: Wärmekraftmaschine
9: Generatorwelle
10: elektrischer Generator
11: Anschlusseinheit
12: elektrische Leitung
13: Energieverteilungseinheit
14: Medienkreislauf
15: Kühler
16: Pumpe
17: Medienbypass
18: Thermostatventil
19: Batterietemperierkreislauf
20: erster Wärmeübertrager
21: zweiter Wärmeübertrager
22: Kompressor
23: erste Drossel
24: zweite Drossel
25: Bypass
26: Dreiwegeventil
27: Flussrichtung
28: Vierwegeventil
29: Kompressorantriebsmotor
30: dritter Wärmeübertrager
31: Ansteuerventil
32: Einzelzelle
33: Getriebe
34: erste Kupplung
35: zweite Kupplung
36: Abtrieb

Claims

Fahrzeug (1) mit einer Temperiervorrichtung (3) zur Temperierung einer Fahrzeugbatterie (4), wobei die Fahrzeugbatterie (4) mit einem ersten Wärmeübertrager (20) thermisch gekoppelt ist, welcher Bestandteil eines von einem Temperiermittel durchströmten Batterietemperierkreislaufes (19) ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Batterietemperierkreislauf (19) über zumindest einen zweiten Wärmeübertrager (21) mit einer Umgebung des Fahrzeugs (1) und/oder mit zumindest einem Medienkreislauf (14) einer Wärmekraftmaschine (8) und/oder einer Brennstoffzelle des Fahrzeugs (1) thermisch gekoppelt ist.
Fahrzeug (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Batterietemperierkreislauf (19) als Kompressionskältemaschine ausgebildet ist.
Fahrzeug (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Batterietemperierkreislauf (19) einen Kompressor (22) und zumindest eine erste Drossel (23) umfasst.
Fahrzeug (1) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass zur Änderung einer Flussrichtung (27) des Temperiermittels im Batterietemperierkreislauf (19) zwischen dem ersten Wärmeübertrager (20) und dem zweiten Wärmeübertrager (21) im Bereich des Kompressors (22) ein Vierwegeventil (28) angeordnet ist.
Fahrzeug (1) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Batterietemperierkreislauf (19) einen parallel zur ersten Drossel (23) angeordneten Bypass (25) mit einer zweiten Drossel (24), deren Durchflussrichtung entgegengesetzt zur ersten Drossel (23) ist, und ein Dreiwegeventil (26) zur flussrichtungsabhängigen Steuerung eines Temperiermittelflusses über die erste Drossel (23) oder über den Bypass (25 und die zweite Drossel (24) umfasst.
Fahrzeug (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperiervorrichtung (3) zumindest eine Steuereinheit und zumindest einen Temperatursensor umfasst.
Fahrzeug (1) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Kompressor (22) zu dessen Antrieb zumindest zeitweise mit einem Kompressorantriebsmotor (29), mit der Wärmekraftmaschine (8) und/oder mit einem elektrischen Antriebsmotor (5) eines Antriebsstrangs des Fahrzeugs (1) mechanisch gekoppelt ist.
Fahrzeug (1) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Kompressorantriebsmotor (29) zur Energieversorgung mit einer fahrzeugexternen Energieversorgung, mit der Fahrzeugbatterie (4) und/oder mit am Fahrzeug (1) angeordneten Solarzellen elektrisch verbunden ist.
Fahrzeug (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Batterietemperierkreislauf (19) über eine Mehrzahl parallel zueinander in den Batterietemperierkreislauf (19) eingebundener Wärmeübertrager (21, 30) mit der Umgebung des Fahrzeugs (1) und/oder mit zumindest einem Medienkreislauf (14) thermisch gekoppelt ist.
Fahrzeug (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Medienkreislauf (14) ein Kühlkreislauf der Wärmekraftmaschine (8) und/oder der Brennstoffzelle ist.
Fahrzeug (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Medienkreislauf (14) ein Schmiermittelkreislauf der Wärmekraftmaschine (8) ist.
Fahrzeug (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Wärmeübertrager (20) in der Fahrzeugbatterie (4) integriert ist.
Fahrzeug (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Wärmeübertrager (20) als Träger von Einzelzellen (32) der Fahrzeugbatterie (4) ausgebildet ist.
Fahrzeug (1) nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Wärmeübertrager (20) elastisch verformbar ist.
Verfahren zur Temperierung einer Fahrzeugbatterie (4) eines Fahrzeugs (1), dadurch gekennzeichnet, dass die Fahrzeugbatterie (4) mittels eines von einem Temperiermittel durchströmten Batterietemperierkreislaufes (19), welcher als Kompressionskältemaschine ausgebildet ist, auf einen optimalen Betriebstemperaturbereich gekühlt oder erwärmt wird, indem in Abhängigkeit von einer ermittelten Temperatur der Fahrzeugbatterie (4) eine Flussrichtung (27) des Temperiermittels gesteuert wird und dadurch zur Kühlung der Fahrzeugbatterie (4) ein erster Wärmeübertrager (20), welcher mit der Fahrzeugbatterie (4) thermisch gekoppelt ist, als Verdampfer und zumindest ein zweiter Wärmeübertrager (21), welcher mit einer Umgebung des Fahrzeugs (1) und/oder mit zumindest einem Medienkreislauf (14) einer Wärmekraftmaschine (8) und/oder einer Brennstoffzelle des Fahrzeugs (1) thermisch gekoppelt ist, als Kondensator betrieben wird oder zur Erwärmung der Fahrzeugbatterie (4) der erste Wärmeübertrager (20) als Kondensator und zumindest der zweite Wärmeübertrager (21) als Verdampfer betrieben wird.