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Die hier beschriebene Erfindung betrifft das technische Gebiet der Kühlung von elektrischen Komponenten und insbesondere der Kühlung von elektrischen Energiespeichern in einem Kraftfahrzeug und insbesondere in einem Hybridfahrzeug. Die Erfindung betrifft insbesondere ein Kühlsystem sowie ein Verfahren zum Kühlen eines elektrischen Energiespeichers eines Kraftfahrzeugs. Ferner wird ein Kraftfahrzeug mit einem derartigen Kühlsystem beschrieben.
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Der Umfang der Implementierung von elektrischen und elektronischen Funktionalitäten in Kraftfahrzeugen ist in der Vergangenheit stark gewachsen. In der Zukunft ist eine Fortsetzung dieses Trends zu erwarten.
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Eine klassische Betriebsstrategie in einem Hybridfahrzeug ist das Zwischenspeichern und sog. Rekuperieren von Bremsenergie in einem oder in mehreren elektrochemischen Energiespeichern, um die entsprechende Rekuperationsenergie zu einem späteren Zeitpunkt für einen erneuten elektrischen Vortrieb einsetzen zu können. Die rekuperierte Energie wird zu diesem Zweck vorübergehend in geeigneten elektrochemischen und/oder elektrostatischen Energiespeichern gespeichert. Bei einem elektrochemischen Energiespeicher wie beispielsweise einer Batterie mit vorzugeweise einer Mehrzahl von in Serie und/oder parallel geschalteten Energiespeicherzellen erfolgt dabei (a) im Falle einer Ladung eine Umwandlung von elektrischer Energie in chemische Energie und (b) im Falle einer Entladung eine Umwandlung von chemischer Energie in elektrische Energie. Bei einem elektrostatischen Energiespeicher wie zum Beispiel einem sog. Doppelschichtkondensator erfolgt eine elektrische Ladung bzw. eine elektrische Entladung von bevorzugt mehreren Doppelschichtkondensatoren.
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Insbesondere die elektrochemischen Energieumwandlungsprozesse sind je nach genutztem Typ von Akkumulator und dessen jeweiliger Zellenchemie mit thermischen Verlusten behaftet, die eine Erwärmung und damit eine Änderung der Enthalpie des betreffenden Energiespeichers zur Folge haben.
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Zusätzlich entsteht eine Verlustwärme (a) beim zyklischen Betrieb elektrochemischer Energiespeicher und (b) durch die stets vorhandenen ohmschen Widerstände beispielsweise des Zelleninnenwiderstand und/oder von elektrischen Interzellverbindungsleitungen. Somit sind abhängig von der anfallenden elektrischen Verlustleistung in einem elektrochemischen Energiespeicher eine Erwärmung und ein Temperaturanstieg im Betrieb unvermeidlich, sofern nicht eine effiziente Kühlung eingesetzt wird.
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Die Druckschrift
JP 2003 178 814 A beschreibt eine Batteriekühlvorrichtung, bei der ein Batteriegehäuse, in der eine Fahrzeugbatterie vorgesehen ist, über eine Leitung mit dem Motorraum verbunden ist, in dem sich ein Verbrennungsmotor befindet. Es ist vorgesehen, dass ein der Umgebung entnommener Frischluftstrom zunächst an der Batterie vorbeistreicht und danach in den Motorraum geführt wird, um anhand der Batterietemperatur den Motorraum zu temperieren.
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Um eine hohe Betriebssicherheit insbesondere eines elektrochemischen Energiespeicher(system)s zu gewährleisten und einen vorzeitigen Ausfall des Energiespeichers durch Alterung von Energiespeicherzellen (z. B. Lithium-Ionen-, NiMH-, NiZn-, NiCd-, Blei-Säure-Zellen etc.) zu vermeiden, welche Alterung besonders bei hohen Temperaturen aufgrund des bekannten Gesetztes von Arrhenius sehr schnell verläuft, ist ein thermisches Management mit einer entsprechenden Kühlung sämtlicher Energiespeicherzellen notwendig.
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Die Kühlung kann beispielsweise in Form einer Flüssigkühlung oder einer Luftkühlung ausgeführt sein. Dabei durchströmt bei einer Luftkühlung das Kühlmedium Luft mit einer entsprechend niedrigeren Temperatur den Energiespeicher und führt dabei Verlustwärme ab. Üblicherweise wird der entsprechende Luftstrom über ein Gebläse bedarfsgerecht erzeugt.
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Um ein Verschmutzen der zu kühlenden Oberflächen des Energiespeichers zu vermeiden, ist es bekannt, die angesaugte Umgebungsluft durch einen Filter von Schmutzpartikeln zu befreien. Somit wird einem vorzeitigen Ausfall bzw. einer Herabsetzung der Performanz eines elektrischen Energiespeichersystems entgegen gewirkt.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Kühlung eines elektrischen Energiespeichersystems in einem Kraftfahrzeug insbesondere in Hinblick auf einen geringen apparativen Aufwand und eine hohe Kühleffizienz zu verbessern.
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Diese Aufgabe wird gelöst durch die Gegenstände der unabhängigen Patentansprüche 1 und 7. Vorteilhafte Ausführungsformen sind in den abhängigen Ansprüchen beschrieben.
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Gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung wird ein Kühlsystem zum Kühlen eines elektrischen Energiespeichers eines Kraftfahrzeugs und insbesondere zum Kühlen eines elektrochemischen Energiespeichers eines Hybridfahrzeugs beschrieben. Das beschriebene Kühlsystem weist auf (a) einen Luft-Ansaugkanal zum Leiten von Luft zu einem Verbrennungsmotor des Kraftfahrzeugs und (b) eine Aufnahmevorrichtung, welche in dem Luft-Ansaugkanal angeordnet ist. Erfindungsgemäß ist die Aufnahmevorrichtung derart ausgebildet, dass ein elektrischer Energiespeicher aufnehmbar und von einer durch den Luft-Ansaugkanal strömenden Luft kühlbar ist.
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Dem beschriebenen Kühlsystem liegt die Erkenntnis zugrunde, dass die Ansaugluft eines Verbrennungsmotors dazu verwendet werden kann, eine Komponente eines Kraftfahrzeugs zu kühlen. Dabei kann man sich die Eigenschaft eines Luft-Ansaugkanals zu Nutzen machen, dass sich im Betrieb des Verbrennungsmotors eine gewisse Luftströmung durch den Luft-Ansaugkanal ausbildet, welche ausreichend ist, eine für eine Luftkühlung eines elektrischen Energiespeichers des Kraftfahrzeugs ausreichende Kühlleistung zu erbringen. Mit dem erfindungsgemäßen Kühlsystem kann somit auf vorteilhafte Weise ein in einem Kraftfahrzeug ohnehin bereits vorhandener und üblicherweise hochvolumiger Luftstrom zur Kühlung eines elektrischen Energiespeichers verwendet werden.
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Bei dem beschriebenen Kühlsystem wird somit eine in einem Kraftfahrzeug ohnehin vorhandene Luftströmung zusätzlich für die Kühlung des elektrischen Energiespeichers verwendet. Ein eigens für die Kühlung des elektrischen Energiespeichers verwendetes Gebläse ist daher nicht erforderlich. Aus diesem Grund trägt das beschriebene Kühlsystem auch zu einer Reduzierung der Anzahl an für eine Kühlung des Energiespeichers erforderlichen Komponenten und damit auch zu einem entsprechenden Kostenvorteil bei der Realisierung einer Kühlung des elektrischen Energiespeichers bei. Außerdem kann sich durch eine Komponentenreduktion auch ein Bauraumvorteil bei der räumlichen Gestaltung eines Kraftfahrzeugs ergeben.
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Im Vergleich zu einer Luftkühlung, welche lediglich durch einen Fahrtwind des Kraftfahrzeugs bereitgestellt ist, kann das beschriebene Kühlsystem auch dann auf effektive Weise zum Einsatz kommen, wenn kein oder lediglich ein geringer Fahrtwind vorhanden ist. Kein oder lediglich ein geringer Fahrwind treten beispielsweise dann auf, wenn das Kraftfahrzeug gar nicht in Bewegung ist oder wenn sich das Kraftfahrzeug zusammen mit dem Wind fortbewegt. Auch bei einer (im Mittel) sehr langsamen Fahrt wie beispielsweise in einem sog. ”Stop and Go” Verkehr kann es möglich sein, dass bei einer Fahrtwind-Kühlung pro Zeiteinheit keine ausreichende Menge an Kühlluft an dem elektrischen Energiespeicher vorbeistreicht und somit keine ausreichende Kühlleistung erreicht wird. In diesem Zusammenhang hat ein von Ansaugluft gespeistes Kühlsystem gegenüber einem vom Fahrtwind gespeisten Kühlsystem den Vorteil, dass, solange sich der Verbrennungsmotor im Betrieb befindet, stets eine ausreichende Menge des Kühlmediums Luft für die Kühlung des elektrischen Energiespeichers vorhanden ist.
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Unter dem Begriff ”Luft-Ansaugkanal” können in diesem Zusammenhang alle Komponenten des Kraftfahrzeugs verstanden werden, welche Luft führen, die für die Verbrennung eines Kraftstoffgemisches in einem Verbrennungsraum eines Verbrennungsmotors erforderlich ist. Ein derartiger Luft-Ansaugkanal wird häufig auch als Luft-Ansaugtrakt oder kurz als Ansaugtrakt bezeichnet.
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Der Luft-Ansaugkanal kann insbesondere eine Ansaugöffnung, einen Luftfilter und einen Ansaugkrümmer aufweisen. Bei Verbrennungsmotoren mit einer sog. äußeren Gemischbildung kann der Luft-Ansaugkanal auch noch einen Vergaser oder eine Einspritzanlage sowie deren Hilfsaggregate aufweisen. Bei Verbrennungsmotoren mit einer sog. Motoraufladung können auch ein Turbolader und/oder ein Kompressor Teil des Luft-Ansaugkanals sein, wobei dann in dem Luft-Ansaugkanal auch gegenüber dem Umgebungsdruck ein Überdruck herrschen kann.
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Die beschriebene Aufnahmevorrichtung kann nicht nur derart ausgebildet sein, einen bestimmten elektrischen Energiespeicher in einer festen räumlichen Position bzw. Anordnung aufzunehmen. Die Aufnahmevorrichtung kann ggf. auch derart ausgestaltet sein, dass eine flexible und/oder vom jeweiligen Betriebszustand abhängige und damit auch zeitlich veränderliche räumliche Anordnung des elektrischen Energiespeichers in dem Luft-Ansaugkanal möglich ist. So kann beispielsweise je nach Stärke der aktuellen Wärmeentwicklung in dem elektrischen Energiespeicher der elektrische Energiespeicher in einer jeweils geeigneten Winkelstellung relativ zu der Strömungsrichtung der durch den Luft-Ansaugkanal strömenden Luft orientiert sein, so dass ein für den jeweiligen Betriebszustand des elektrischen Energiespeichers eine optimale Kühlung realisiert wird.
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Um sowohl eine effiziente Luftkühlung des elektrischen Energiespeichers als auch ein einwandfreies Arbeiten der Verbrennungskraftmaschine des Kraftfahrzeugs zu gewährleisten, sollte sowohl der Luft-Ansaugkanal als auch die Aufnahmevorrichtung gegenüber der Umgebung pneumatisch abgedichtet sein.
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Gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung weist der Luft-Ansaugkanal einen Umgehungskanal auf, mittels welchem zumindest ein Teil der durch den Luft-Ansaugkanal strömenden Luft an der Aufnahmevorrichtung vorbei zu dem Verbrennungsmotor des Kraftfahrzeugs führbar ist. Durch die Verwendung des beschriebenen Umgehungskanals, welches die Funktion eines sog. Bypasses hat, kann erreicht werden, dass nicht zwangsläufig alle durch den Luft-Ansaugkanal strömende Luft durch die Aufnahmevorrichtung strömen muss. Auf diese Weise kann eine bedarfsgerechte Kühlung eines in der Aufnahmevorrichtung befindlichen elektrischen Energiespeichers realisiert werden.
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Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung weist das Kühlsystem ferner auf eine Steuereinrichtung zum Verteilen der durch den Luft-Ansaugkanal strömenden Luft in einen ersten Teilstrom, welcher durch die Aufnahmevorrichtung strömt, und in einen zweiten Teilstrom, welche durch den Umgebungskanal strömt. Die Steuereinrichtung kann in dem Luft-Ansaugkanal an einer Stelle angeordnet sein, an der sich die derjenige Teil des Luft-Ansaugkanals, welcher zu der Aufnahmevorrichtung führt, von demjenigen Teil des Luft-Ansaugkanals verzweigt, welcher zu dem Umgehungskanal führt bzw. welcher in den Umgehungskanal mündet. Alternativ oder in Kombination kann die Steuereinrichtung auch an einer anderen Stelle im Luft-Ansaugkanal angeordnet sein, an welcher sich der Umgehungskanal wieder mit demjenigen Teil des Luft-Ansaugkanals verbindet, welcher von der Aufnahmevorrichtung kommt.
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Die Steuereinrichtung kann beispielsweise mittels einer oder mittels mehrerer Steuerklappen realisiert werden, welche den Gesamt-Luftstrom durch den Luft-Ansaugkanal so auf die beiden Teile des Luft-Ansaugkanals verteilt, dass eine für den jeweiligen Betriebszustand des elektrischen Energiespeichers geeignete Kühlleistung realisiert wird.
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Durch die beschriebene Implementierung eines Bypasses für die Ansaugluft vorbei an dem elektrischen Energiespeicher zusammen mit einer geeigneten Steuereinrichtung kann auf vorteilhafte Weise eine bedarfsgerechte Kühlung des Energiespeichers realisiert werden.
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An dieser Stelle wird darauf hingewiesen, dass bei anderen bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung eine Steuerung des Durchflusses durch den Luft-Ansaugkanal auch in Abhängigkeit von anderen Parametern wie beispielsweise einer gemessenen Temperatur in dem Batteriespeicher erfolgen kann. Ferner kann der Durchfluss durch den Luft-Ansaugkanal ggf. auch in Abhängigkeit von einer zu erwartenden Wärmeentwicklung erfolgen, welche beispielsweise von einem Batterieüberwachungssystem (häufig auch als Batteriemonitoringsystem bezeichnet) vorhergesagt wird.
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Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung weist das Kühlsystem ferner eine Luftdurchflussmesseinrichtung auf, welche in dem Luft-Ansaugkanal angeordnet ist und welche derart eingerichtet ist, dass der erste Teilstrom und/oder der zweite Teilstrom messbar ist.
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Die beschriebene Luftdurchflussmesseinrichtung kann jede beliebige Messeinrichtung sein, welche in der Lage ist einen Volumenstrom eines Gases zu messen. Dazu kann je nach spezifischer Anforderung auf verschiedene bekannte physikalische Messprinzipien wie z. B. (a) Ultraschalldurchflussmessungen, (b) Differenzdruckmessungen, Venturi-Effekt, (c) Messungen mittels Balometer, (d) Messungen des Dopplereffekts von in den zu messenden Volumenstrom gerichtetes Laserlicht zurückgegriffen werden.
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Mittels einer Luftdurchflussmesseinrichtung kann insbesondere in Verbindung mit der oben beschriebenen Steuereinrichtung die angesaugte Menge der Luft pro Zeiteinheit erfasst und geregelt werden, so dass stets eine ausreichende Kühlleistung sichergestellt werden kann.
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Ferner kann auf vorteilhafte Weise eine Betriebsstrategie für den elektrischen Energiespeicher realisiert werden. So kann beispielsweise für den Fall, dass lediglich eine relativ kleine Menge an Luftstrom für die Kühlung des elektrischen Energiespeichers zur Verfügung steht, die maximal erlaubten elektrischen Lade- und/oder Entlade-Ströme in geeigneter Weise begrenzt werden, um ein zu starkes Erwärmen des elektrischen Energiespeichers zu verhindern.
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Es wird darauf hingewiesen, dass alternativ oder zusätzlich zu der beschriebenen Luftdurchflussmesseinrichtung auch ein Messsignal verwendet werden kann, welches auf andere Weise indikativ für den aktuellen Volumenstrom durch den Luft-Ansaugkanal und insbesondere indikativ für die Stärke des ersten Teilstroms ist, welcher durch die Aufnahmevorrichtung strömt. So kann beispielsweise auch einfach die Anzahl der Motorumdrehungen als Richtwert für die Stärke des angesaugten Luftvolumenstromes und zu Anpassung der Betriebsstrategie des elektrischen Energiespeichers verwendet werden.
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Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung weist das Kühlsystem ferner einen Luftfilter auf, welcher in dem Luft-Ansaugkanal angeordnet ist.
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Bevorzugt ist der Luftfilter in Bezug zu der Strömungsrichtung der Luft stromaufwärts von der Aufnahmevorrichtung angeordnet. Dies hat den Vorteil, dass zur Kühlung des elektrischen Energiespeichers von Fremdstoffpartikeln zumindest teilweise gereinigte Luft verwendet wird.
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Der beschriebene Luftfilter kann ein üblicher Luftfilter sein, welcher in bekannter Weise zur Filterung der von dem Verbrennungsmotor angesaugten Luft wird. Der beschriebene Luftfilter reinigt damit automatisch nicht nur die Kühlluft sondern auch die erfindungsgemäß mit der Kühlluft zumindest teilweise identische Ansaugluft des Verbrennungsmotors. Ein eigener Filter für die Reinigung der Kühlluft ist damit nicht erforderlich, so dass sich durch die damit verbundene weitere Redundanz an Komponenten im Vergleich zu anderen Lösungen zur Kühlung von elektrischen Energiespeicher nicht nur eine Kostenersparnis sondern auch ein Bauraumvorteil ergeben kann.
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Der Luftfilter kann je nach speziellem Anwendungsfall in einem Gehäuse (auch Luftsammler oder Airbox genannt) untergebracht sein oder offen vorliegen.
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Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird ein Kraftfahrzeug und insbesondere ein Hybridfahrzeug beschrieben. Das beschriebene Kraftfahrzeug weist auf (a) einen Verbrennungsmotor, (b) einen elektrischen Energiespeicher und (c) ein Kühlsystem der vorstehend beschriebenen Art. Der Luft-Ansaugkanal ist pneumatisch mit dem Verbrennungsmotor gekoppelt und der elektrische Energiespeicher ist in der Aufnahmevorrichtung angeordnet.
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Dem beschriebenen Kraftfahrzeug liegt die Erkenntnis zugrunde, dass das vorstehend beschriebene Kühlsystem auf vorteilhafte Weise in einem Kraftfahrzeug und insbesondere in einem Hybridfahrzeug eingesetzt werden kann. Dabei wird die Ansaugluft, welche von dem Verbrennungsmotor für die in seinem Verbrennungsraum stattfindenden Kraftstoff-Verbrennungen benötigt wird, zuvor zur Kühlung des elektrischen Energiespeichers verwendet.
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Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird ein Verfahren zum Kühlen eines elektrischen Energiespeichers eines Kraftfahrzeugs und insbesondere zum Kühlen eines elektrochemischen Energiespeichers eines Hybridfahrzeugs beschrieben. Das beschriebene Verfahren weist auf (a) ein Zuführen von Luft durch einen Luft-Ansaugkanal zu dem elektrischen Energiespeicher, welche sich in einer in dem Luft-Ansaugkanal angeordneten Aufnahmevorrichtung befindet, (b) ein Kühlen des elektrischen Energiespeichers mittels der zugeführten Luft und (c) ein Weiterleiten der für die Kühlung des elektrischen Energiespeichers verwendeten Luft durch den Luft-Ansaugkanal zu einem Verbrennungsmotor des Kraftfahrzeugs.
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Auch dem beschriebenen Verfahren liegt die Erkenntnis zugrunde, dass die Ansaugluft eines Verbrennungsmotors dazu verwendet werden kann, einen elektrischen Energiespeicher zu kühlen, welche eine Komponente eines Kraftfahrzeugs und insbesondere eine Komponente eines Hybridfahrzeugs darstellt.
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Gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung weist das Verfahren ferner ein Steuern der Menge an pro Zeiteinheit dem elektrischen Energiespeicher zugeführten Luft auf.
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Um den Luftvolumenstrom, der für die Kühlung des elektrischen Energiespeichers verwendet wird, unabhängig oder zumindest weitgehend unabhängig von demjenigen Luftvolumenstrom zu steuern, welcher dem Verbrennungsmotor zugeführt wird, kann es vorteilhaft sein, einen sog. Bypass Luft-Ansaugkanal vorzusehen, mittels welchem eine bestimmte Teilmenge an Luft, welche dem Verbrennungsmotor zugeführt wird, an der Aufnahmevorrichtung und damit an dem elektrischen Energiespeicher vorbei zu leiten. Dann kann nämlich mittels einer geeigneten Steuereinrichtung, beispielsweise eine in dem Luft-Ansaugkanal angeordnete Steuerklappe, der gesamte Volumenstrom durch den Luft-Ansaugkanal in zwei Teilströme aufgeteilt werden, wobei ein erster Teilstrom durch die Aufnahmevorrichtung und ein zweiter Teilstrom durch den Bypass Luft-Ansaugkanal strömt. Auf diese Weise kann die Kühlleistung für den elektrischen Energiespeicher in geeigneter Weise eingestellt werden.
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Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung weist das Verfahren ferner ein Begrenzen eines elektrischen Lade- und/oder Entlade-Stroms des elektrischen Energiespeichers in Abhängigkeit von einer Kühlleistung auf, welche dem elektrischen Energiespeicher von der zugeführten Luft bereit gestellt wird. Dies hat den Vorteil, dass auf einfache Weise eine elektrischen Betriebsstrategie für den elektrischen Energiespeicher realisiert werden kann, mittels welcher zuverlässig verhindert werden kann, dass der elektrische Energiespeicher überlastet und damit in seiner Lebensdauer eingeschränkt wird.
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Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung wird die Kühlleistung, welche dem elektrischen Energiespeicher von der zugeführten Luft bereit gestellt wird, anhand einer Messung des Volumenstroms der zugeführten Luft bestimmt.
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Der Volumenstrom der zugeführten Luft kann durch eine beliebige Luftmengenmessung bestimmt werden, bei der die pro Zeiteinheit angesaugte Menge an Luft erfasst wird. Wie bereits vorstehend erläutert, können für die Luftmengenmessung verschiedene physikalische Messprinzipien herangezogen werden. Die Bestimmung der pro Zeiteinheit angesaugten Luftmenge kann auch grob anhand der Drehzahl des Verbrennungsmotors erfolgen.
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Es wird darauf hingewiesen, dass Ausführungsformen der Erfindung mit Bezug auf unterschiedliche Erfindungsgegenstände beschrieben wurden. Insbesondere sind einige Ausführungsformen der Erfindung mit Vorrichtungsansprüchen und andere Ausführungsformen der Erfindung mit Verfahrensansprüchen beschrieben. Dem Fachmann wird jedoch bei der Lektüre dieser Anmeldung sofort klar werden, dass, sofern nicht explizit anders angegeben, zusätzlich zu einer Kombination von Merkmalen, die zu einem Typ von Erfindungsgegenstand gehören, auch eine beliebige Kombination von Merkmalen möglich ist, die zu unterschiedlichen Typen von Erfindungsgegenständen gehören.
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Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der folgenden beispielhaften Beschreibung einer derzeit bevorzugten Ausführungsform.
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Die einzige Figur zeigt in einer schematischen Darstellung den prinzipiellen Aufbau einer Luftkühlung mittels einer Ansaugluft eines Verbrennungsmotors.
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Es wird darauf hingewiesen, dass die nachfolgend beschriebene Ausführungsform lediglich eine beschränkte Auswahl an möglichen Ausführungsvarianten der Erfindung darstellt.
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Die Figur zeigt ein Hybridfahrzeug 100 gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung. Das Hybridfahrzeug 100 weist einen Verbrennungsmotor 120 und einen elektrischen Energiespeicher 118 auf. Ferner weist das Hybridfahrzeug 100 noch einen nicht dargestellten Elektromotor auf. Das Zusammenwirken von Verbrennungsmotor 120, elektrischem Energiespeicher 118 und Elektromotor im Betrieb des Hybridfahrzeugs 100 ist dem Fachmann bekannt und wird an dieser Stelle nicht erläutert.
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Das Hybridfahrzeug 100 weist ein Kühlsystem auf, welches sich wie folgt beschreiben bzw. herstellen lässt: Eine Luft-Ansaugkanal 110 zwischen einem Luftfilter 112 und dem Verbrennungsmotor 120 wird aufgetrennt. In diese Trennstelle wird zunächst eine Aufnahmevorrichtung 116 für den elektrischen Energiespeicher 118 integriert. Die Luftleitung innerhalb der Aufnahmevorrichtung 116 erfolgt auf eine Art und Weise, welche die Abfuhr einer möglichst großen Wärmemenge von dem in der Aufnahmevorrichtung 116 aufgenommenen elektrischen Energiespeicher 118 an die ihn umströmende (Ansaug-)Luft erlaubt.
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Wie aus der Figur ersichtlich, ist gemäß dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel ferner eine als Steuerklappe ausgebildete Steuereinrichtung 114 vorgesehen, welche den Luftstrom durch den Luft-Ansaugkanal 110 in zwei Teilströme aufteilt. Ein erster Teilstrom fließt durch einen Hauptkanal 110a des Luft-Ansaugkanals 110, in welchem sich auch die Aufnahmevorrichtung 116 befindet. Der erste Teilstrom dient der Kühlung des in der Aufnahmevorrichtung 116 befindlichen elektrischen Energiespeichers 118. Ein zweiter Teilstrom fließt durch einen Umgehungskanal 110b an der Aufnahmevorrichtung 116 vorbei und mündet später wieder in den Luft-Ansaugkanal 110. Mittels eines Volumenstromsensors 124 kann direkt der für die Kühlung des elektrischen Energiespeichers 118 verwendete Luftstrom gemessen werden.
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Durch die Implementierung des Umgehungskanals 110b, welcher für den elektrischen Energiespeicher 118 einen Bypass darstellt, in Verbindung mit einer geeigneten Ansteuerung der Steuerklappe 114 kann auf einfache Weise eine bedarfsgerechte Kühlung des elektrischen Energiespeichers 118 realisiert werden.
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Es wird darauf hingewiesen, dass auch eine kombinierte Ausführung von Luftfilter 112 und Energiespeicher 118 mittels einer gemeinsamen Baugruppe möglich ist. Auf diese Weise kann eine besonders hohe räumliche Integrationsdichte des beschriebenen Kühlsystems realisiert werden.
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Die in diesem Dokument beschriebene Kühlung eines elektrischen Energiespeichers mittels einer Ansaugluft eines Verbrennungsmotors bietet im Vergleich zu einer herkömmlichen Kühlung unter anderem folgende Vorteile:
- (A) Es wird eine bereits von einem Luftfilter gereinigte Luft als Kühlmedium verwendet. Eine zusätzliche Filtereinheit zur Reinigung des Kühlmediums ist nicht erforderlich.
- (B) Es wird ein ohnehin bereits vorhandener hochvolumiger Luftstroms zur Energiespeicherkühlung verwendet. Ein zusätzliches Gebläse für die Zufuhr von Kühlluft ist nicht erforderlich.
- (C) Durch eine geeignete Einstellung der Steuerklappe kann eine optimale Betriebsstrategie in Abhängigkeit der möglichen Wärmeabfuhr durch die Luftansaugmenge realisiert werden.
- (D) Durch die Reduzierung der Anzahl an erforderlichen Komponenten entsteht ein Kostenvorteil.
- (E) Durch die Reduzierung der Anzahl an erforderlichen Komponenten entsteht ein Bauraumvorteil.
- (F) Bei einer kombinierten Ausführung von Luftfiltergehäuse und Energiespeichergehäuse kann ein weiterer Bauraumvorteil erzielt werden.
