DE102011001922A1 - High-voltage electrical energy storage device for e.g. electric car, has storage module placed in housing, and spraying nozzle for spraying evaporating refrigerant in lower housing wall of housing, where air stream overflows in housing wall - Google Patents

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Abstract

The storage device (11) has a storage module placed in a housing (12). A spraying nozzle sprays an evaporating refrigerant in a lower housing wall (13), where air stream overflows in the housing wall. The spraying nozzle is arranged in a region of an upstream portion of the housing wall that is sprayed with the refrigerant, where the upstream portion is arranged along wind direction (20). Spraying direction of the spraying nozzle is directed toward the wind direction of the upstream portion, so that the refrigerant is uniformly distributed over the wall.

Description

Die Erfindung betrifft einen elektrischen Energiespeicher eines Kraftfahrzeugs, insbesondere einen Hochvoltenergiespeicher eines Hybridfahrzeugs oder eines Elektrofahrzeugs, nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Kraftfahrzeug, insbesondere ein Hybridfahrzeug oder Elektrofahrzeug, nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 6.The invention relates to an electrical energy accumulator of a motor vehicle, in particular a high-voltage energy storage of a hybrid vehicle or an electric vehicle, according to the preamble of claim 1. Furthermore, the invention relates to a motor vehicle, in particular a hybrid vehicle or electric vehicle, according to the preamble of patent claim.

In einem Hybridfahrzeug oder in einem Elektrofahrzeug kommen als Hochvoltenergiespeicher ausgebildete elektrische Energiespeicher zum Einsatz, die im motorischen Betrieb einer elektrischen Maschine des Hybridfahrzeugs oder Elektrofahrzeugs stärker entladen und im generatorischen Betrieb der jeweiligen elektrischen Maschine stärker aufgeladen werden. Elektrische Energiespeicher verfügen über ein Gehäuse und im Gehäuse aufgenommene Speichermodule.In a hybrid vehicle or in an electric vehicle designed as a high-voltage storage electric energy storage devices are used, which are more discharged in the engine operation of an electric machine of the hybrid vehicle or electric vehicle and more charged in the regenerative operation of the respective electric machine. Electrical energy storage devices have a housing and memory modules accommodated in the housing.

Bei Ladevorgängen sowie Entladevorgängen eines elektrischen Energiespeichers fließen elektrische Ströme, in Folge derer der elektrische Energiespeicher einer Erwärmung unterliegt. Um eine möglichst hohe Lebensdauer eines elektrischen Energiespeichers zu gewährleisten, darf derselbe nicht zu stark erhitzt werden. Daher ist es aus der Praxis bereits bekannt, elektrische Energiespeicher zu kühlen.When charging and discharging an electrical energy storage flow electrical currents, as a result of which the electrical energy storage is subject to heating. To ensure the longest possible life of an electrical energy store, the same may not be heated too much. Therefore, it is already known from practice to cool electrical energy storage.

Zur Kühlung von elektrischen Energiespeichern wird nach der Praxis derzeit so vorgegangen, dass der elektrische Energiespeicher an einem Kühlkreislauf eines Kühlmittels gekoppelt ist, wobei das Kühlmittel zur Kühlung des elektrischen Energiespeichers durch Abschnitte desselben geleitet wird. Eine solche Kühlung eines elektrischen Energiespeichers ist konstruktiv aufwendig. Es besteht daher Bedarf an einem elektrischen Energiespeichers eines Kraftfahrzeugs mit einer einfachen und effektiven Kühlung.For cooling of electrical energy storage is currently proceeding according to the practice that the electrical energy storage is coupled to a cooling circuit of a coolant, wherein the coolant for cooling the electrical energy storage is passed through the same sections. Such cooling of an electrical energy storage is structurally complex. There is therefore a need for an electrical energy storage device of a motor vehicle with a simple and effective cooling.

Hiervon ausgehend liegt der hier vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen neuartigen elektrischen Energiespeicher eines Kraftfahrzeugs sowie ein neuartiges Kraftfahrzeug mit einem solchen elektrischen Energiespeicher zu schaffen.On this basis, the present invention has the object to provide a novel electrical energy storage of a motor vehicle and a novel motor vehicle with such an electrical energy storage.

Die Aufgabe wird durch einen elektrischen Energiespeicher gemäß Patentanspruch 1 gelöst. Der erfindungsgemäße elektrische Energiespeicher umfasst mindestens eine Sprüheinrichtung, mit Hilfe derer auf mindestens eine von Fahrtwind überströmte Gehäusewand des Gehäuses zu verdampfendes Kühlmittel sprühbar ist.The object is achieved by an electrical energy storage device according to claim 1. The electrical energy storage device according to the invention comprises at least one spraying device with the aid of which coolant can be sprayed on at least one housing wall of the housing to be vaporized by the wind.

Mit der hier vorliegenden Erfindung wird erstmals vorgeschlagen, zur Kühlung eines elektrischen Energiespeichers eine Gehäusewand eines Gehäuses des elektrischen Energiespeichers, die von Fahrtwind überströmt ist, mit einem zu verdampfenden Kühlmittel zu besprühen. Die Verdampfung bewirkt eine endotherme Reaktion und sorgt für eine effektive Kühlung des elektrischen Energiespeichers an der von Fahrtwind überströmten und mit dem zu verdampfenden Kühlmittel besprühten Gehäusewand des Gehäuses. Diese Kühlung ist konstruktiv einfach, kostengünstig und besonders effektiv.With the present invention, it is proposed for the first time to spray a housing wall of a housing of the electrical energy store, which is overflowed by airflow, with a coolant to be evaporated in order to cool an electrical energy store. The evaporation causes an endothermic reaction and ensures effective cooling of the electrical energy storage at the overflowed by wind and sprayed with the evaporating coolant housing wall of the housing. This cooling is structurally simple, inexpensive and particularly effective.

Vorzugsweise ist die oder jede Sprüheinrichtung einem in Fahrtwindrichtung gesehen stromaufwärtigen Abschnitt der jeweiligen mit dem zu verdampfendem Kühlmittel zu besprühenden Gehäusewand zugeordnet ist, wobei eine Sprührichtung der oder jeder Sprüheinrichtung in Fahrtwindrichtung gerichtet ist, und wobei die jeweilige zu besprühende Gehäusewand in der Einbausituation des Energiespeichers im Bereich eines Unterbodens des Kraftfahrzeugs in etwas waagrecht verläuft. Diese Ausgestaltung des elektrischen Energiespeichers ist besonders einfach und daher besonders bevorzugt Die mit dem zu verdampfenden Kühlmittel zu besprühende Gehäusewand erstreckt sich im Bereich eines Unterbodens des Kraftfahrzeugs in etwa waagrecht und ist demnach von Fahrtwind überströmt. Von der oder jeder Sprüheinrichtung versprühtes Kühlmittel wird aufgrund der Positionierung der Sprüheinrichtung, der Sprührichtung derselben und der Fahrtwindrichtung über den Fahrtwind gleichmäßig über die zu besprühende Gehäusewand verteilt und sorgt so über die gesamte besprühte Gehäusewand des Gehäuses des elektrischen Energiespeichers für eine gleichmäßige und effektive Kühlung desselben.Preferably, the or each spraying device is associated with an upstream in the direction of air flow upstream portion of the respective sprayed with the evaporating coolant housing wall, wherein a spray direction of the or each spray device is directed in the wind direction, and wherein the respective housing wall to be sprayed in the installation situation of the energy storage in Area of a subfloor of the motor vehicle in something horizontal runs. This embodiment of the electrical energy storage device is particularly simple and therefore particularly preferred. The housing wall to be sprayed with the coolant to be vaporized extends approximately horizontally in the region of a subfloor of the motor vehicle and is therefore overflowed by the wind. Coolant sprayed by the or each sprayer is evenly distributed over the housing wall to be sprayed, due to the positioning of the sprayer, the spray direction thereof, and the airflow direction over the airflow, thus providing uniform and effective cooling over the entire sprayed housing wall of the electrical energy store housing ,

Das erfindungsgemäße Kraftfahrzeug ist in Patentanspruch 6 definiert.The motor vehicle according to the invention is defined in claim 6.

Bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung. Ausführungsbeispiele der Erfindung werden, ohne hierauf beschränkt zu sein, an Hand der Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigt:Preferred embodiments of the invention will become apparent from the dependent claims and the description below. Embodiments of the invention will be described, without being limited thereto, with reference to the drawings. Showing:

1 eine schematisierte Ansicht eines Kraftfahrzeugs mit einem elektrischen Energiespeicher; und 1 a schematic view of a motor vehicle with an electrical energy storage; and

2 eine schematisierte Ansicht des elektrischen Energiespeichers. 2 a schematic view of the electrical energy storage.

Die Erfindung betrifft einen elektrischen Energiespeicher eines Kraftfahrzeugs, insbesondere einen Hochvoltenergiespeicher eines Hybridfahrzeugs oder eines Elektrofahrzeugs, sowie ein Kraftfahrzeug mit einem solchen elektrischen Energiespeicher.The invention relates to an electrical energy storage of a motor vehicle, in particular a high-voltage energy storage of a hybrid vehicle or an electric vehicle, and a motor vehicle having such an electrical energy storage.

Ein Antriebsaggregat eines Hybridfahrzeugs oder eines Elektrofahrzeugs umfasst eine elektrische Maschine, die motorisch und generatorisch betrieben werden kann. Im motorischen Betrieb der elektrischen Maschine wird der als Hochvoltenergiespeicher ausgebildete elektrische Energiespeicher von der elektrischen Maschine stärker entladen. Im generatorischen Betrieb der elektrischen Maschine wird der als Hochvoltenergiespeicher ausgebildete elektrische Energiespeicher von der elektrischen Maschine stärker aufgeladen.A drive unit of a hybrid vehicle or an electric vehicle includes an electric Machine that can be operated by motor and generator. In motor operation of the electric machine designed as a high-voltage energy storage electrical energy storage is discharged more strongly by the electric machine. In regenerative operation of the electric machine designed as a high-voltage energy storage electrical energy storage is more charged by the electric machine.

1 zeigt stark schematisiert ein Kraftfahrzeug 10 mit einem elektrischen Energiespeicher 11, wobei der elektrische Energiespeicher 11 gemäß 2 ein Gehäuse 12 mit mehreren Gehäusewänden umfasst. So umfasst das Gehäuse 12 zwei in etwa waagrecht verlaufende Gehäusewände 13 und 14, nämlich eine untere Gehäusewand 13 und eine obere Gehäusewand 14, sowie mehrere sich zwischen der unteren Gehäusewand 13 und der oberen Gehäusewand 14 im Wesentlichen senkrecht erstreckende Gehäusewände 15. Die Gehäusewände 13, 14 und 15 des Gehäuses 12 des elektrischen Energiespeichers 11 definieren einen Innenraum 16 des elektrischen Energiespeichers 11, in welchem mehrere Speichermodule 17 aufgenommen sind. 1 shows a highly schematic of a motor vehicle 10 with an electrical energy storage 11 , wherein the electrical energy storage 11 according to 2 a housing 12 comprising several housing walls. So includes the case 12 two approximately horizontally extending housing walls 13 and 14 namely, a lower housing wall 13 and an upper housing wall 14 , as well as several between the lower housing wall 13 and the upper housing wall 14 substantially vertically extending housing walls 15 , The housing walls 13 . 14 and 15 of the housing 12 of the electrical energy storage 11 define an interior 16 of the electrical energy storage 11 in which several memory modules 17 are included.

1 zeigt die Einbausituation des elektrischen Energiespeicher 11 im Kraftfahrzeug 10, wobei in der in 1 gezeigten, bevorzugten Einbausituation des elektrischen Energiespeichers 11 im Kraftfahrzeug 10 die Gehäuseunterwand 13 des Gehäuses 12 des elektrischen Energiespeichers 11 im Bereich eines Unterbodens 18 des Kraftfahrzeugs 10 in etwa waagrecht verläuft. 1 shows the installation situation of the electrical energy storage 11 in the motor vehicle 10 , where in the in 1 shown, preferred installation situation of the electrical energy storage 11 in the motor vehicle 10 the lower case wall 13 of the housing 12 of the electrical energy storage 11 in the area of a subfloor 18 of the motor vehicle 10 runs approximately horizontally.

In der Einbausituation ergänzt die Bodenwand 13 des Gehäuses 12 des elektrischen Energiespeichers 11 eine im Unterboden 18 des Kraftfahrzeugs 10 ausgebildete Montageöffnung zur Aufnahme des elektrischen Energiespeichers 11 im Kraftfahrzeug 10.In the installation situation, the bottom wall complements 13 of the housing 12 of the electrical energy storage 11 one in the underbody 18 of the motor vehicle 10 trained mounting opening for receiving the electrical energy storage 11 in the motor vehicle 10 ,

In 1 ist eine Fahrtrichtung des Kraftfahrzeugs 10 durch einen Pfeil 19 visualisiert, wobei eine Fahrtwindrichtung 20 in 1 und 2 durch gestrichelte Pfeile visualisiert ist.In 1 is a direction of travel of the motor vehicle 10 through an arrow 19 visualized, with a driving wind direction 20 in 1 and 2 is visualized by dashed arrows.

In der Einbausituation des elektrischen Energiespeichers 11 im Kraftfahrzeug 10 ist die sich im Bereich des Unterbodens 18 im wesentlichen wagrecht erstreckende Bodenwand 13 des Gehäuses 12 des elektrischen Energiespeichers 11 von Fahrtwind überströmt, sodass bereits durch die Überströmung dieser Bodenwand 13 mit dem Fahrtwind eine gewisse Kühlung des elektrischen Energiespeichers 11 gewährleistet werden kann.In the installation situation of the electrical energy storage 11 in the motor vehicle 10 is in the area of the subfloor 18 essentially floor-level extending bottom wall 13 of the housing 12 of the electrical energy storage 11 overflowed by the wind, so that already by the overflow of this bottom wall 13 with the wind a certain cooling of the electrical energy storage 11 can be guaranteed.

Zur Steigerung dieser Kühlwirkung durch den Fahrtwind 20 umfasst der elektrische Energiespeicher 11 erfindungsgemäß mindestens eine Sprüheinrichtung 21 (siehe 2), mithilfe derer auf die von Fahrtwind überströmte Gehäusewand 13 des Gehäuses 12 des elektrischen Energiespeichers 11 zu verdampfendes Kühlmittel, bei welchem es sich vorzugsweise um Wasser handelt, sprühbar ist. Die oder jede Sprüheinrichtung 21 ist dabei vorzugsweise als Sprühdüse ausgeführt. Die Verdampfung des Kühlmittels bewirkt eine endotherme Reaktion und sorgt für eine effektive Kühlung des elektrischen Energiespeichers 11 an der von Fahrtwind überströmten und mit dem zu verdampfenden Kühlmittel besprühten Gehäusewand 13 des Gehäuses 12. Diese Kühlung ist konstruktiv einfach, kostengünstig und besonders effektiv.To increase this cooling effect by the wind 20 includes the electrical energy storage 11 According to the invention at least one spraying device 21 (please refer 2 ), with the help of those on the windshield overflowed housing wall 13 of the housing 12 of the electrical energy storage 11 to be evaporated coolant, which is preferably water, can be sprayed. The or each spraying device 21 is preferably designed as a spray nozzle. The evaporation of the coolant causes an endothermic reaction and ensures effective cooling of the electrical energy storage 11 on the housing wall overflowed by the wind and sprayed with the coolant to be vaporized 13 of the housing 12 , This cooling is structurally simple, inexpensive and particularly effective.

Wie in 2 gezeigt, ist die oder jede Sprüheinrichtung 21 in Fahrtwindrichtung 20 gesehen im Bereich eines stromabwärtigen Abschnitts 22 der mit dem zu verdampfenden Kühlmittel zu besprühenden Gehäusewand 13 angeordnet, wobei eine Sprührichtung 23 der oder jeder Sprüheinrichtung 21 in Fahrtwindrichtung 20 gerichtet ist, sodass das von der oder jeder Sprüheinrichtung 21 versprühte und zu verdampfende Kühlmittel vom Fahrtwind 20 in etwa gleichförmig über die zu besprühende Gehäusewand 13 verteilbar ist. 2 zeigt stark schematisiert einen sich entlang der Gehäusewand 13 ausbildenden Sprühnebel 24 des Kühlmittels.As in 2 shown is the or each sprayer 21 in the direction of travel 20 seen in the region of a downstream section 22 the housing wall to be sprayed with the coolant to be evaporated 13 arranged, with a spray direction 23 the or each spraying device 21 in the direction of travel 20 is directed, so that by the or each sprayer 21 sprayed and vaporized coolant from the wind 20 approximately uniform over the housing wall to be sprayed 13 is distributable. 2 shows very schematically a along the housing wall 13 forming spray 24 of the coolant.

Erfindungsgemäß ist demnach vorgeschlagen, dass ein elektrischer Energiespeicher 11 eines Kraftfahrzeugs 10 mindestens eine von Fahrtwind überströmte Gehäusewand aufweist, die als Kühlfläche für den elektrischen Energiespeicher 11 dient, wobei mithilfe mindestens einer Sprüheinrichtung 21 auf die oder jede Kühlfläche und damit die oder jede von Fahrtwind überströmte Gehäusewand 13 des Gehäuses 12 des elektrischen Energiespeichers 11 ein zu verdampfendes Kühlmittel aufgesprüht wird, bei welchem es sich vorzugsweise um Wasser handelt, welches verdampft und durch eine endotherme Reaktion eine große Wärmeabfuhr vom elektrischen Energiespeicher 11 über die jeweilige von Fahrtwind überströmte und mit zu verdampfendem Kühlmittel besprühte Gehäusewand 12 ermöglicht. Bei der mit Hilfe der oder jeder Sprüheinrichtung 21 zu besprühenden Gehäusewand 13 des elektrischen Energiespeichers 11 handelt es sich vorzugsweise um eine untere Gehäusewand 13 des Gehäuses 12, die in der Einbausituation des elektrischer Energiespeichers 11 im Kraftfahrzeug im Bereich eines Unterbodens 18 des Kraftfahrzeugs in etwa waagrecht verläuft.According to the invention, it is therefore proposed that an electrical energy store 11 of a motor vehicle 10 has at least one overflowed by wind housing wall, which serves as a cooling surface for the electrical energy storage 11 serves, using at least one sprayer 21 on the or each cooling surface and thus the or each windmill overflowed housing wall 13 of the housing 12 of the electrical energy storage 11 sprayed on a coolant to be evaporated, which is preferably water, which evaporates and by an endothermic reaction, a large heat dissipation from the electrical energy storage 11 over the respective wetted by wind and sprayed with evaporating coolant housing wall 12 allows. When using the or each sprayer 21 to be sprayed housing wall 13 of the electrical energy storage 11 it is preferably a lower housing wall 13 of the housing 12 in the installation situation of the electrical energy storage 11 in the motor vehicle in the area of a subfloor 18 of the motor vehicle runs approximately horizontally.

Mit der Erfindung kann auf einfache und kostengünstige Art und Weise eine große Wärmemenge vom elektrischen Energiespeicher 11 abgeführt und so eine effektive Kühlung desselben gewährleistet werden.With the invention, a large amount of heat from the electrical energy storage in a simple and cost-effective manner 11 dissipated and thus ensure an effective cooling of the same.

Claims (7)

Elektrischer Energiespeicher eines Kraftfahrzeugs, insbesondere Hochvoltenergiespeicher eines Hybridfahrzeugs oder eines Elektrofahrzeugs, mit einem Gehäuse (12) und mit im Gehäuse (12) aufgenommenen Speichermodulen (17), gekennzeichnet durch mindestens eine Sprüheinrichtung (21), mit Hilfe derer auf mindestens eine von Fahrtwind überströmte Gehäusewand (13) des Gehäuses (12) zu verdampfendes Kühlmittel sprühbar ist.Electrical energy store of a motor vehicle, in particular high-voltage energy storage of a hybrid vehicle or of an electric vehicle, having a housing ( 12 ) and in the housing ( 12 ) recorded memory modules ( 17 ), characterized by at least one spraying device ( 21 ), with the aid of which at least one housing wall overflowed by the wind (US Pat. 13 ) of the housing ( 12 ) to be evaporated coolant is sprayable. Elektrischer Energiespeicher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die oder jede Sprüheinrichtung (21) als Sprühdüse ausgebildet ist.Electrical energy store according to claim 1, characterized in that the or each spraying device ( 21 ) is designed as a spray nozzle. Elektrischer Energiespeicher nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass mit Hilfe der oder jeder Sprüheinrichtung (21) auf mindestens eine von Fahrtwind überströmte Gehäusewand (13) als zu verdampfendes Kühlmittel Wasser sprühbar ist.Electrical energy store according to claim 1 or 2, characterized in that by means of the or each spraying device ( 21 ) on at least one overflowed by wind housing wall ( 13 ) is sprayed as water to be evaporated coolant water. Elektrischer Energiespeicher nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die oder jede Sprüheinrichtung (21) im Bereich eines in Fahrtwindrichtung gesehen stromaufwärtigen Abschnitts (22) der jeweiligen mit zu verdampfendem Kühlmittel zu besprühenden Gehäusewand (13) angeordnet ist, und dass eine Sprührichtung der oder jeder Sprüheinrichtung (21) in Fahrtwindrichtung gerichtet ist, sodass das von der oder jeder Sprüheinrichtung (21) versprühte Kühlmittel vom Fahrtwind in etwa gleichförmig über die jeweilige zu besprühenden Gehäusewand (13) verteilbar ist.Electrical energy store according to one of claims 1 to 3, characterized in that the or each spray device ( 21 ) in the region of an upstream section seen in the direction of travel ( 22 ) of the respective housing wall to be sprayed with coolant to be vaporized ( 13 ) and that a spray direction of the or each spray device ( 21 ) is directed in the direction of travel wind, so that by the or each spray ( 21 ) sprayed coolant from the wind in approximately uniformly over the respective housing wall to be sprayed ( 13 ) is distributable. Elektrischer Energiespeicher nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass mit Hilfe der oder jeder Sprüheinrichtung (21) das Kühlmittel auf eine untere Gehäusewand (13) des Gehäuses (12) sprühbar ist, die in der Einbausituation des elektrischer Energiespeichers im Kraftfahrzeug im Bereich eines Unterbodens (18) des Kraftfahrzeugs in etwa waagrecht verläuft.Electrical energy store according to one of claims 1 to 4, characterized in that by means of the or each spraying device ( 21 ) the coolant to a lower housing wall ( 13 ) of the housing ( 12 ) is sprayable, in the installation situation of the electrical energy storage in the motor vehicle in the area of a subfloor ( 18 ) of the motor vehicle runs approximately horizontally. Kraftfahrzeug, insbesondere Hybridfahrzeug oder Elektrofahrzeug, gekennzeichnet durch einen elektrischen Energiespeicher (11) nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5.Motor vehicle, in particular hybrid vehicle or electric vehicle, characterized by an electrical energy store ( 11 ) according to one or more of claims 1 to 5. Kraftfahrzeug nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die mit Hilfe der oder jeder Sprüheinrichtung (21) zu besprühende Gehäusewand (13) des Gehäuses (12) in der Einbausituation des elektrischen Energiespeichers im Kraftfahrzeug eine Montageöffnung des Unterbodens (18) für den elektrischen Energiespeicher (11) ergänzt.Motor vehicle according to claim 6, characterized in that by means of the or each spraying device ( 21 ) to be sprayed housing wall ( 13 ) of the housing ( 12 ) in the installation situation of the electrical energy store in the motor vehicle, a mounting opening of the subfloor ( 18 ) for the electrical energy storage ( 11 ) added.
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