DE102013110301A1 - Energy system comprising at least one energy unit and at least one heat element - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Energiesystem (1), aufweisend mindestens eine Energieeinheit (10) und mindestens ein Wärmeelement (14), wobei die Energieeinheit (10) und das Wärmelement (14) von einem Gehäuse (12) umfasst sind, wodurch ein Raum (16) des Energiesystems (1) umgrenzt ist, wobei durch das Wärmeelement (14) der Raum (16) des Energiesystems (1) beheizbar ist. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass das elektrische Wärmeelement (14) zu der mindestens einen Energieeinheit (10) derart angeordnet ist, dass eine im Wesentlichen homogene Temperaturverteilung im Raum (16) des Energiesystems (1) erreichbar ist.The invention relates to an energy system (1), comprising at least one energy unit (10) and at least one heat element (14), the energy unit (10) and the heating element (14) being surrounded by a housing (12), whereby a space (16 ) of the energy system (1) is bounded, wherein by the heat element (14) of the space (16) of the energy system (1) is heatable. According to the invention, the electrical heating element (14) is arranged relative to the at least one energy unit (10) in such a way that a substantially homogeneous temperature distribution in the space (16) of the energy system (1) can be achieved.

Description

Die Erfindung betrifft ein Energiesystem, aufweisend mindestens eine Energieeinheit und mindestens ein Wärmeelement, gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1.The invention relates to an energy system, comprising at least one energy unit and at least one heat element, according to the preamble of claim 1.

Stand der TechnikState of the art

In der DE 10 2009 005 853 A1 ist ein Energiesystem dargestellt, wobei das Energiesystem mindestens eine Energieeinheit und ein Wärmeelement aufweist. Durch das Wärmeelement kann die mindestens eine Energieeinheit erwärmt werden. Durch die Erwärmung der Energieeinheit kann dabei die Betriebstemperatur der Energieeinheit erhöht werden, um eine elektrische Effizienz zu verbessern. Als nachteilig hat sich hierbei jedoch herausgestellt, dass eine unkontrollierte Anordnung des Wärmeelementes an die mindestens eine Energieeinheit eine unkontrollierte Erwärmung des gesamten Energiesystems bedeutet und dementsprechend der umfassenden Energieeinheit. Das hat zur Folge, dass die Kapazität der Energieeinheit, welche vom Energiesystem umfasst ist, sinkt, insbesondere bei Temperaturen unterhalb des Gefrierpunktes. In the DE 10 2009 005 853 A1 an energy system is shown, wherein the energy system has at least one energy unit and a heating element. By the heat element, the at least one energy unit can be heated. By heating the energy unit while the operating temperature of the power unit can be increased to improve electrical efficiency. However, it has proved to be disadvantageous here that an uncontrolled arrangement of the heat element to the at least one energy unit means an uncontrolled heating of the entire energy system and accordingly the comprehensive energy unit. This has the consequence that the capacity of the energy unit, which is covered by the energy system, decreases, especially at temperatures below freezing.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Energiesystem, aufweisend mindestens eine Energieeinheit und mindestens Wärmeelement bereitzustellen, wobei das Energiesystem einfach und zuverlässig aufgebaut ist und gleichzeitig die Kapazität der mindestens einen Energieeinheit, insbesondere bei Temperaturen unterhalb des Gefrierpunktes, zu erhöhen.It is the object of the present invention to provide an energy system comprising at least one energy unit and at least one heat element, wherein the energy system is simple and reliable and at the same time increases the capacity of the at least one energy unit, in particular at temperatures below the freezing point.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird ein Energiesystem mit den Merkmalen des Anspruches 1 vorgeschlagen, insbesondere mit den Merkmalen des kennzeichnenden Teils. In den abhängigen Ansprüchen sind bevorzugte Weiterbildungen ausgeführt. Dabei können die in den Ansprüchen und in der Beschreibung erwähnten Merkmalen jeweils einzeln für sich oder in Kombination erfindungswesentlich sein. To solve this problem, an energy system with the features of claim 1 is proposed, in particular with the features of the characterizing part. In the dependent claims preferred developments are carried out. The features mentioned in the claims and in the description may each be essential to the invention individually or in combination.

Die Erfindung offenbart ein Energiesystem, aufweisend mindestens eine Energieeinheit und mindestens ein Wärmeelement, wobei die Energieeinheit und das Wärmeelement von einem Gehäuse umfasst sind. Durch das Gehäuse ist ein Raum des Energiesystems umgrenzt, wobei durch das Wärmeelement der Raum des Energiesystems beheizbar ist. Erfindungsgemäß ist hierbei vorgesehen, dass das elektrische Wärmeelement zu der mindestens einen Energieeinheit derart angeordnet ist, dass eine im Wesentlichen homogene Temperaturverteilung im Raum des Energiesystems erreichbar ist. Das Gehäuse weist dabei mindestens ein Gehäuseelement auf. Als Gehäuseelement kann eine Kugelform in Betracht kommen. Auch andere Formen des Gehäuses, z. B. mit einem Bodenelement und einem Deckelelement sind dabei denkbar. So kann das Gehäuse ein ebenes Bodenelement aufweisen, auf dem eine halbrunde Kugel angeordnet ist. Auch kann das Gehäuse ein Bodenelement, ein Seitenelement und ein Deckelelement aufweisen, wodurch sich z. B. ein Zylinder als Gehäuse realisieren lässt. Auch andere Gehäuseformen wie z. B. ein Kubus sind dabei denkbar. Alle Gehäuseformen haben miteinander gemeinsam, dass durch die eingesetzten Gehäuseelemente der Raum des Energiesystems aufgespannt wird. In dem Raum des Energiesystems ist die Energieeinheit angeordnet, wobei die Energieeinheit z. B. bodennah an dem verfügbaren Bodenelement des Gehäuses angeordnet werden kann. Auch ist es denkbar, dass die Energieeinheit über Abstandshalter zentral in der Mitte eines Gehäuses z.B. ein Gehäuse in Kugelform angeordnet werden kann. Die Energieeinheit weist dabei eine räumlich-körperliche Ausdehnung auf, wodurch sich ein bestimmtes Volumen ergibt. Das Volumen der Energieeinheit ist dabei geringer, als das Volumen des Gehäuses. Dementsprechend lässt sich die Energieeinheit in das Gehäuse anordnen. Bei einer bodennahen Anordnung der Energieeinheit in dem Gehäuse ist dementsprechend ein Freiraum zwischen der Energieeinheit und den übrigen Gehäuseelementen ausgebildet. Dieser Freiraum kann mit Luft gefüllt sein. Die Energieeinheit kann dabei eine Batteriezelle sein, welche für einen Antrieb eines Kraftfahrzeuges eingesetzt werden kann. Die Energieeinheit ist dementsprechend unterschiedlichen Temperaturwerten ausgesetzt. So kann die Energieeinheit im Winter einer Temperatur unterhalb des Gefrierpunktes ausgesetzt sein. Die Energieeinheit kann dabei ein Lithium-Ionen-Akku sein, wobei der Lithium-Ionen-Akku bei einer Temperatur zwischen 20 °C und 40 °C die höchste Kapazität aufweist. Zudem ist die Kapazität des Lithium-Ionen-Akkus bei einer homogenen Temperaturverteilung höher, als bei einer inhomogenen Temperaturverteilung. Das Gehäuse und dementsprechend die Energieeinheit kann nach einem Betrieb in dem Kraftfahrzeug dementsprechend bei winterlichen Verhältnissen Minusgeraden ausgesetzt sein. Die Energieeinheit, insbesondere der Lithium-Ionen-Akku kann nach dem Betrieb vorteilhafterweise eine Betriebstemperatur von z. B. 20 °C aufweisen. Die Energieeinheit kann an dem Bodenelement des Gehäuses angeordnet sein. Die Abkühlung erfolgt dabei inhomogen, wobei in Bodennähe die Abkühlung der Energieeinheit stärker erfolgt, als weiter oberhalb des Bodenelementes. Im Falle, dass das Gehäuse als Zylinder ausgestaltet ist, das heißt, dass ein Bodenelement ein Seitenelement und ein Deckelelement das Gehäuse aufweist, verläuft der Temperaturgradient vom Bodenelement zum Deckelelement. Das heißt in Bodennähe kühlt sich die Luft zwischen Energieeinheit und Seitenelement schneller ab, als in der Nähe des Deckelelementes. Dies erfolgt aus der Tatsache, dass die Luftdichte von kalter Luft höher ist, als die von warmer Luft. So beträgt die Luftdichte bei –20° C 1,3943 kg pro m3 und bei 20°C 1,2041 kg pro m3. Dementsprechend erfolgt eine inhomogene Abkühlung der Energieeinheit, wodurch die Kapazität der Energieeinheit reduziert wird. Zudem können Energieeinheiten, insbesondere Lithium-Ionen-Batteriezellen stark an Kapazität verlieren, wenn sei bei Minusgeraden geladen werden. Daher kann das elektrische Wärmelement zum Ausgleich der inhomogenen Temperaturverteilung in Bodennähe an dem Bodenelement angeordnet sein. Das elektrische Wärmeelement wirkt dementsprechend einer stärkeren Abkühlung einer Energieeinheit in Bodennähe entgegen, wodurch eine homogene Temperaturverteilung im Raum des Energiesystems erreichbar ist. Das elektrische Wärmeelement kann bei einem Gehäuse, welches als Zylinder ausgeführt ist, vorteilhafterweise ringförmig ausgestaltet sein. Der Ring kann um die Energieeinheit in Bodennähe angeordnet sein. Vorteilhafterweise kann mindestens ein Temperatursensor in dem Gehäuse angeordnet sein, welcher die Temperaturverteilung in dem Gehäuse erfasst. Die von dem Temperatursensor erfassten Temperaturdaten können an eine Steuereinheit weitergeleitet werden. An dieser Steuereinheit kann auch das elektrische Wärmeelement angeordnet sein. Die Steuereinheit kann das elektrische Wärmeelement anhand der Temperaturdaten elektrisch steuern. Die elektrische Steuerung bezieht sich dabei auf eine Regulierung der Wärmeabgabe des Wärmeelementes. The invention discloses an energy system, comprising at least one energy unit and at least one heat element, wherein the energy unit and the heat element are covered by a housing. Through the housing, a space of the energy system is bounded, which can be heated by the heat element, the space of the energy system. According to the invention, it is provided that the electrical heating element is arranged relative to the at least one energy unit such that a substantially homogeneous temperature distribution in the space of the energy system can be achieved. The housing has at least one housing element. As a housing element may be considered a spherical shape. Other forms of housing, z. B. with a bottom element and a cover element are conceivable. Thus, the housing may have a flat bottom element, on which a semicircular ball is arranged. Also, the housing may comprise a bottom element, a side member and a lid member, whereby z. B. can realize a cylinder as a housing. Other types of housing such. B. a cube are conceivable. All housing types have in common that the housing of the energy system is clamped by the housing elements used. In the space of the energy system, the energy unit is arranged, wherein the energy unit z. B. close to the ground can be arranged on the available floor element of the housing. It is also conceivable that the energy unit can be arranged via spacers centrally in the middle of a housing, for example a housing in spherical form. The energy unit has a spatial-physical extent, resulting in a certain volume. The volume of the energy unit is less than the volume of the housing. Accordingly, the energy unit can be arranged in the housing. In the case of a ground-level arrangement of the energy unit in the housing, a free space is accordingly formed between the energy unit and the other housing elements. This space can be filled with air. The energy unit can be a battery cell, which can be used for a drive of a motor vehicle. The energy unit is accordingly exposed to different temperature values. Thus, the energy unit may be exposed to a temperature below freezing in winter. The energy unit can be a lithium-ion battery, wherein the lithium-ion battery at a temperature between 20 ° C and 40 ° C has the highest capacity. In addition, the capacity of the lithium-ion battery is higher with a homogeneous temperature distribution, than with an inhomogeneous temperature distribution. Accordingly, the housing and accordingly the energy unit can be exposed to minus straight line after operation in the motor vehicle in wintry conditions. The energy unit, in particular the lithium-ion battery can advantageously after operation, an operating temperature of z. B. 20 ° C have. The energy unit can be arranged on the bottom element of the housing. The cooling takes place inhomogeneous, where near the bottom of the cooling of the energy unit is stronger than further above the bottom element. In the case that the housing is designed as a cylinder, that is to say that a base element has a side element and a cover element has the housing, the temperature gradient runs from the floor element to the cover element. This means that near the ground, the air between the energy unit and the side element cools down faster than in the air Near the lid element. This is due to the fact that the air density of cold air is higher than that of warm air. Thus, the air density at -20 ° C is 1.3943 kg per m 3 and at 20 ° C 1.2041 kg per m 3 . Accordingly, an inhomogeneous cooling of the energy unit occurs, whereby the capacity of the energy unit is reduced. In addition, energy units, in particular lithium-ion battery cells can lose much of their capacity if they are charged in the case of a minus-line. Therefore, the electric heating element can be arranged to compensate for the inhomogeneous temperature distribution near the bottom of the bottom element. Accordingly, the electrical heating element counteracts a greater cooling of an energy unit near the bottom, whereby a homogeneous temperature distribution in the space of the energy system can be achieved. The electrical heating element may be designed in a housing, which is designed as a cylinder, advantageously annular. The ring can be arranged around the energy unit near the ground. Advantageously, at least one temperature sensor can be arranged in the housing, which detects the temperature distribution in the housing. The temperature data detected by the temperature sensor can be forwarded to a control unit. The electrical heating element can also be arranged on this control unit. The control unit can electrically control the electric heating element based on the temperature data. The electrical control refers to a regulation of the heat output of the heating element.

Es ist vorteilhaft, dass das Wärmeelement einen elektrischen Widerstand aufweist. Ein elektrischer Widerstand, welchem elektrische Energie zugeführt wird, setzt diese Energie in Wärme um. Dabei bestimmt sich die Leistungsabgabe der Wärme durch die Formel P = U·I, das heißt, Leistung ist gleich das Produkt von Spannung mal Strom. Je höher die Spannung gewählt wird, welche an dem elektrischen Wärmeelement anliegt, desto höher ist auch die Leistungsabgabe. Dementsprechend gilt, je höher der elektrische Stromfluss durch den Widerstand ist, desto höher ist demensprechend auch die elektrische Leistungsabgabe durch den Widerstand. So kann durch Auswahl der Größe des Widerstandes der angelegten Spannung oder des Stromflusses die Leistungsabgabe über das elektrische Wärmelement bestimmt werden. So können zwei Effekte ausgenutzt werden, wobei zunächst über die Stromstärke die Leistungsabgabe gemäß der Formel P = R·I2, das heißt Leistung ist gleich dem Widerstandswert mal dem Strom zum Quadrat. Des Weiteren kann eine Leistungsabgabe über das elektrische Wärmeelement über die Formel P = U2/R, das heißt die Leistung ist gleich dem Quotienten aus der Spannung zum Quadrat und dem Widerstandswert, wobei der Dividend die Spannung zum Quadrat ist und der Divisor der elektrische Widerstandswert ist. Dementsprechend kann bei gleichbleibender Stromstärke oder angelegter Spannung an dem Widerstand durch eine Variation des Widerstandwertes die Leistungsabgabe reguliert werden. Dies gilt dementsprechend bei einer gleichbleibenden anliegenden Spannung an dem elektrischen Wärmeelement, wobei durch eine Variation des Widerstandes die Leistungsabgabe durch das elektrische Wärmeelement reguliert werden kann.It is advantageous that the heat element has an electrical resistance. An electrical resistor, to which electrical energy is supplied, converts this energy into heat. The power output of the heat is determined by the formula P = U · I, that is, power is equal to the product of voltage times current. The higher the voltage is selected, which is applied to the electric heating element, the higher the power output. Accordingly, the higher the electrical current flow through the resistor, the higher the electrical power output through the resistor. Thus, by selecting the magnitude of the resistance of the applied voltage or the current flow, the power output via the electrical heating element can be determined. Thus, two effects can be exploited, wherein initially on the current strength, the power output according to the formula P = R · I 2 , that is, power is equal to the resistance times times the current squared. Further, a power output via the electric thermal element may be given by the formula P = U 2 / R, that is, the power is equal to the quotient of the voltage squared and the resistance value, where the dividend is the voltage squared and the divisor is the electrical resistance value is. Accordingly, with the current level or voltage applied to the resistor, the power output can be regulated by varying the resistance value. This applies accordingly with a constant voltage applied to the electric heating element, wherein by a variation of the resistance, the power output can be regulated by the electric heating element.

Besonders vorteilhaft ist es, dass der Widerstand von der Temperatur abhängig ist, insbesondere, dass eine Widerstandskennlinie des Widerstandes eine NTC- oder PTC-Charakteristik aufweist. Damit kann durch das elektrische Wärmeelement eine selbstregulierende Wärmeabgabe erfolgen. So kann einer ungleichen Temperaturverteilung innerhalb des Gehäuses automatisch durch des Widerstandes mit der NTC- oder PTC-Charakteristik entgegenwirkt werden. Bei einer NTC-(negative temperature coefficient) Charakteristik nimmt der elektrische Widerstand über die Temperatur hin ab. Im Gegensatz dazu nimmt der Widerstand bei einer PTC-(positive temperature coefficient) Charakteristik mit zunehmender Temperatur zu. Damit kann die Leistungsabgabe an dem Widerstand durch die Temperatur geregelt werden. So kann an dem Widerstand die gleiche Spannung von z.B. 12 Volt anliegen, wobei die elektrische Leistung gemäß P = U2/R in Wärmeleistung umgesetzt wird. Je höher der Widerstandswert ist, desto niedriger ist dementsprechend die umgesetzte, elektrische Leistung durch den Widerstand R. Je niedriger der Widerstandswert ist, desto niedriger ist dementsprechend die umgesetzte elektrische Leistung durch den Widerstand R. Je niedriger der Widerstandswert ist, desto höher ist die umgesetzte elektrische Leistung P durch den Widerstand R. Damit kann je nach Charakteristik der Widerstandskennlinie, das heißt, mit einer NTC- oder PTC-Charakteristik je nach Anwendungsfall die abgegebene Wärmeleistung des Widerstandes bezogen auf die dem Widerstand umgebende Temperatur gesteuert werden.It is particularly advantageous that the resistance is dependent on the temperature, in particular that a resistance characteristic of the resistor has an NTC or PTC characteristic. This can be done by the electric heating element, a self-regulating heat output. Thus, an uneven temperature distribution within the housing can be counteracted automatically by the resistor with the NTC or PTC characteristic. With an NTC (negative temperature coefficient) characteristic, the electrical resistance decreases over the temperature. In contrast, the resistance increases with a PTC (positive temperature coefficient) characteristic with increasing temperature. Thus, the power output to the resistor can be controlled by the temperature. Thus, the same voltage of, for example, 12 volts can be applied to the resistor, the electrical power being converted into thermal power in accordance with P = U 2 / R. Accordingly, the higher the resistance value, the lower the converted electric power through the resistor R. The lower the resistance value, the lower the converted electric power by the resistance R. The lower the resistance value, the higher the converted electric power P through the resistor R. Thus, depending on the characteristics of the resistance characteristic, that is, with an NTC or PTC characteristic depending on the application, the heat output of the resistor based on the temperature surrounding the resistor can be controlled.

Ebenfalls ist es erfindungsgemäß denkbar, dass das Energiesystem wenigstens zwei Energieeinheiten aufweist, wobei zwischen zwei Energieeinheiten das Wärmeelement angeordnet ist, insbesondere, dass das Wärmeelement wenigstens eine Energieeinheit berührt. Durch den Einsatz von wenigstens zwei Energieeinheiten kann die Kapazität des gesamten Energiesystems erhöht werden. Dabei können die Energieeinheiten parallel oder in einer Reihe geschaltet werden. Die Reihenschaltung der Energieeinheiten mündet in einer höheren Spannungsabgabe. Bei einer Parallelschaltung der Energieeinheiten kann ein höherer Strom aus dem Gesamtverbund, das heißt im Parallelverbund der Energieeinheiten gezogen werden. Die Energieeinheiten können dabei räumlich, körperlich, nah aneinander angeordnet werden, insbesondere derart angeordnet werden, dass sich die Energieeinheiten berühren. So ist es denkbar, dass mehrere Energieeinheiten in einem bestimmten Verbund zueinander angeordnet werden. Dabei können die Energieeinheiten nebeneinander zum Einsatz kommen. Auch sind andere Anordnungen denkbar, wie z.B. der Einsatz von 16 Energieeinheiten, wobei jeweils 4 Energieeinheiten nebeneinander angeordnet werden, sodass sich ein Quadrat von 4 mal 4 Energieeinheiten ausbilden kann. Durch die Nutzung von mehreren Energieeinheiten staut sich dementsprechend an der Stelle, wo die Energieeinheiten sich berühren die Wärme. Dadurch kann dementsprechend innerhalb des Energieeinheitenverbunds eine inhomogene Temperaturverteilung entstehen. Um dieser inhomogenen Temperaturverteilung entgegen zu wirken, kann das Wärmeelement um den Verbund der Energieeinheiten, z. B. um die 16 Energieeinheiten, welche in einem Quadrat angeordnet sind, angeordnet werden. Ebenfalls ist es denkbar, dass zwischen der Nahtstelle zwischen zwei Energieeinheiten das Wärmeelement angeordnet ist. Das heißt, dass mehrere Wärmeelemente zum Einsatz kommen können, sodass jede Nahtstelle des Energieeinheitenverbundes ein Wärmeelement aufweist. Innerhalb des Energieeinheitenverbundes ist z.B. die Wärmeabgabe während des Betriebes des Energieeinheitenverbundes größer, als am Rande des Energieeinheitenverbundes, da Wärme schlechter in den Raum des Gehäuses abgeführt werden kann. Die Anordnung des Wärmeelementes direkt an die Energieeinheit bietet dabei den Vorteil, dass der Wärmetransport von dem Wärmeelement an die Energieeinheit direkt erfolgt. Eine Konvektion der Wärme von dem Wärmeelement zu der Energieeinheit kann dementsprechend unterbleiben, so dass eine schnellere Wärmeabgabe von dem Wärmeelement an der Energieeinheit erfolgen kann.It is also conceivable according to the invention that the energy system has at least two energy units, wherein the heat element is arranged between two energy units, in particular that the heat element touches at least one energy unit. By using at least two energy units, the capacity of the entire energy system can be increased. The energy units can be connected in parallel or in a row. The series connection of the energy units opens in a higher voltage output. With a parallel connection of the energy units, a higher current can be drawn from the overall network, that is to say in parallel connection of the energy units. The energy units can be spatially, physically, close to each other, in particular such be arranged that the energy units touch. Thus, it is conceivable that several energy units are arranged in a specific composite to each other. The energy units can be used side by side. Other arrangements are conceivable, such as the use of 16 energy units, each with 4 energy units are arranged side by side, so that a square of 4 times 4 energy units can be formed. By using several energy units accumulates accordingly at the point where the energy units touch the heat. As a result, an inhomogeneous temperature distribution can accordingly arise within the energy unit assembly. To counteract this inhomogeneous temperature distribution, the heat element to the composite of the energy units, for. B. are arranged around the 16 energy units, which are arranged in a square. It is also conceivable that the heat element is arranged between the interface between two energy units. This means that several heat elements can be used, so that each interface of the energy unit assembly has a heating element. Within the energy unit network, for example, the heat output during operation of the energy unit network is greater than at the edge of the energy unit network, since heat can be dissipated worse in the space of the housing. The arrangement of the heat element directly to the energy unit offers the advantage that the heat transfer from the heat element to the energy unit is done directly. Accordingly, a convection of the heat from the thermal element to the energy unit can be omitted, so that a faster heat release from the thermal element to the energy unit can take place.

Vorteilhaft ist es, dass wenigstens zwei Wärmeelemente in Reihe geschaltet sind, wobei das Wärmeelement einen elektrischen Widerstand aufweist und eine Widerstandskennlinie des Widerstandes einen NTC-Charakter aufweist. An dem Widerstand, welcher an einer kühleren Stelle innerhalb des Gehäuses angebracht ist, fällt eine höhere Spannung ab, wobei nach der Formel P = U2/R an dieser Stelle mehr Wärme entsteht, als an wärmeren Stellen. Dementsprechend werden die kälteren Stellen innerhalb des Energiesystems stärker aufgeheizt, als die wärmeren Stellen. Mit sich verringernden Temperaturunterschied verringert sich auch die Wärmezufuhr, bis die Temperaturdifferenz ausgeglichen ist und die Wärmezufuhr bei allen Batteriezellen gleich ist.It is advantageous that at least two heat elements are connected in series, wherein the heat element has an electrical resistance and a resistance characteristic of the resistor has an NTC character. At the resistor, which is mounted at a cooler point within the housing, a higher voltage drops, which according to the formula P = U 2 / R at this point more heat is produced, as in warmer places. Accordingly, the colder places within the energy system are heated more than the warmer places. As the temperature difference decreases, so does the heat input until the temperature differential is equalized and the heat input is the same across all battery cells.

Ferner ist es denkbar, dass wenigstens zwei Wärmeelemente parallel geschaltet sind, wobei das Wärmeelement einen elektrischen Widerstand aufweist und eine Widerstandskennlinie des Wertwiderstandes an einem PTC-Charakter aufweist. Die Wärmeelemente können von einer gemeinsamen Spannungsquelle versorgt werden und selbstregulierend Temperaturunterschiede innerhalb des Gehäuses entgegenwirken. Da der Widerstand der elektrischen Wärmeelemente, welche an kühleren Bereichen angeordnet sind, geringer ist, fließt hier ein größerer Strom und nach der Formel P = R·I2 entsteht mehr Wärme, als an den wärmeren Stellen. Auch in diesem Fall werden die kälteren Stellen innerhalb des Gehäuses stärker aufgeheizt, als die bereits wärmeren Stellen. Mit sich verringernden Temperaturunterschied verringert sich auch dementsprechend die Wärmezufuhr, bis die Temperaturdifferenz ausgeglichen ist und die Wärmezufuhr bei allen Batteriezellen gleich ist.Furthermore, it is conceivable that at least two heat elements are connected in parallel, wherein the heat element has an electrical resistance and has a resistance characteristic of the value resistance at a PTC character. The heat elements can be supplied by a common voltage source and counteract self-regulating temperature differences within the housing. Since the resistance of the electric heating elements, which are arranged at cooler areas, is lower, flows here a larger current and according to the formula P = R · I 2 , more heat is generated, as in the warmer places. Also in this case, the colder places within the housing are heated more than the already warmer places. As the temperature difference decreases, the heat input also decreases correspondingly until the temperature difference is equalized and the heat input is the same across all battery cells.

Ebenfalls ist es erfindungsgemäß denkbar, dass das Gehäuse wenigstens ein Seitenelement aufweist, wobei das Wärmeelement an dem Seitenelement innerhalb des Gehäuses angeordnet ist. Damit kann der Temperaturverlauf innerhalb des Gehäuses homogenisiert werden, da der Wärmetransport über das Seitenelement unterbunden werden kann. Nach dem zweiten Hauptsatz der Thermodynamik findet ein Wärmetransport immer vom höheren zum niedrigeren Energieniveau statt. Wird das Wärmeelement an dem Seitenelement auf die Temperatur gegenüber dem Seitenelement nahsten Energieeinheit erwärmt, ist an dieser Stelle kein Temperaturgefälle mehr vorhanden. Dementsprechend kann in dieser Richtung kein Wärmetransport mehr stattfinden. Zudem bildet das Wärmeelement eine weitere thermische Barriere. It is also conceivable according to the invention that the housing has at least one side element, wherein the heat element is arranged on the side element within the housing. Thus, the temperature profile can be homogenized within the housing, since the heat transfer can be prevented via the side member. According to the second law of thermodynamics, heat transfer always takes place from the higher to the lower energy level. If the heating element on the side element is heated to the temperature opposite the side element closest to the energy unit, no temperature gradient is present at this point. Accordingly, heat transfer can no longer take place in this direction. In addition, the heat element forms another thermal barrier.

Optional ist es denkbar, dass das Gehäuse thermisch isolierend, insbesondere das Seitenelement des Gehäuses thermisch isolierend ausgestaltet ist. Dadurch kann der Wärmeabfluss in Richtung Gehäuseäußeres verlangsamt werden. Auch ist es denkbar, dass das Bodenelement und das Deckelelement des Gehäuses thermisch isolierend ausgestaltet sind. Dadurch kann die abgegebene Wärmemenge des elektrischen Wärmeelementes optimal genutzt werden. Ein Abtransport der Wärme außerhalb des Gehäuses kann dadurch wirkungsvoll vermieden werden. Dementsprechend kann eine homogene Temperaturverteilung durch das angeordnete elektrische Wärmeelement schnell und effizient erreicht werden.Optionally, it is conceivable that the housing thermally insulating, in particular the side member of the housing is designed thermally insulating. As a result, the heat flow can be slowed down towards the housing exterior. It is also conceivable that the bottom element and the cover element of the housing are designed thermally insulating. As a result, the amount of heat emitted by the electric heating element can be optimally utilized. A removal of heat outside the housing can be effectively avoided. Accordingly, a homogeneous temperature distribution by the arranged electric heating element can be achieved quickly and efficiently.

Das Energiesystem kann derart weitergebildet sein, dass in dem Gehäuse ein elektrisches Heizelement angeordnet ist, wobei das elektrische Heizelement derart räumlich-körperlich ausgestaltet ist, dass alle in dem Gehäuse angeordnetem Energiespeicher elektrisch beheizbar sind. Das elektrische Heizelement kann dabei an dem Bodenelement des Gehäuses angeordnet sein. Das elektrische Heizelement kann großflächig ausgestaltet sein, wodurch alle in dem Gehäuse angeordneten Energiespeicher durch das elektrische Heizelement erwärmt werden können. Damit kann das gesamte Energiesystem durch das elektrische Heizelement erwärmt werden. Das elektrische Heizelement kann als elektrisches Wärmelement zum Einsatz kommen. The energy system can be further developed in such a way that an electrical heating element is arranged in the housing, wherein the electrical heating element is designed spatially-physically such that all energy stores arranged in the housing can be electrically heated. The electric heating element can be arranged on the bottom element of the housing. The electric heating element can be configured over a large area, whereby all arranged in the housing energy storage are heated by the electric heating element can. Thus, the entire energy system can be heated by the electric heating element. The electric heating element can be used as an electrical heating element.

Optional ist es denkbar, dass das Gehäuse eine Öffnung aufweist, wobei durch die Öffnung wenigstens ein Kabel durchführbar ist. Das Kabel kann zur energetischen Versorgung des elektrischen Wärmeelementes genutzt werden. Dabei kann ein zwei oder mehrdrahtiges Kabel zum Einsatz kommen. Auch die Durchführung eines weiteren Kabels zum Laden oder Entladen der Energieeinheit, bzw. des Energieeinheitenverbundes kann durch die Öffnung geführt werden. Des Weiteren ist es denkbar, dass durch die Öffnung eine Sensorleitung geführt wird, wobei am Ende der Sensorleitung ein Sensor angebracht ist, welcher in dem Gehäuse angeordnet werden kann. Dieser Sensor kann ein Temperatursensor sein, der die aktuelle Temperatur im Gehäuseinneren erfassen kann. Die erfassten Temperaturdaten durch den Sensor können über die Sensorleitung an eine Steuereinheit innerhalb eines Kraftfahrzeuges geleitet werden. Der Sensor kann an eine Steuerungseinheit elektrisch verbunden werden, wobei die Steuereinheit mit einem CAN-bus verbunden werden kann. Dementsprechend ist ein Austausch von Temperaturdaten innerhalb des Gehäuses über den CAN-bus erreichbar. Optionally, it is conceivable that the housing has an opening, wherein at least one cable can be passed through the opening. The cable can be used for the energetic supply of the electrical heating element. In this case, a two or more wire cable can be used. The implementation of another cable for charging or discharging the power unit, or the energy unit network can be performed through the opening. Furthermore, it is conceivable that a sensor line is guided through the opening, wherein at the end of the sensor line, a sensor is mounted, which can be arranged in the housing. This sensor can be a temperature sensor that can detect the current temperature inside the housing. The detected temperature data by the sensor can be passed via the sensor line to a control unit within a motor vehicle. The sensor can be electrically connected to a control unit, wherein the control unit can be connected to a CAN bus. Accordingly, an exchange of temperature data within the housing via the CAN bus can be achieved.

Optional ist es denkbar, dass die Öffnung durch ein Dichtmittel abdichtbar ist. Da der Einsatz des Energiesystems in einem Kraftfahrzeug möglich ist, kann das Energiesystem Umwelteinflüssen ausgesetzt sein, wobei Umwelteinflüsse wie z.B. Staub, Dreck oder Feuchtigkeit das Energiesystem umgeben können. Um die Einwirkungen dieser Umwelteinflüsse innerhalb des Energiesystems zu unterbinden, kann ein Dichtmittel vorteilhafterweise an der Öffnung angeordnet sein. Das Dichtmittel kann dabei derart ausgestaltet sein, dass insbesondere die Eindringung von Feuchtigkeit in das Gehäuse unterbunden werden kann. Dementsprechend kann das Dichtmittel z. B. auf Silikonbasis ausgebildet sein, sodass z. B. durch einen Wassersprühnebel keine Feuchtigkeit durch die Öffnung in das Gehäuse gelangen kann. Ebenfalls ist es vorstellbar, dass das Gehäuse wasserdicht ausgestaltet ist. Das Dichtmittel, welches auf Silikonbasis ausgestaltet sein kann, kann als Ring ausgestaltet sein, wobei durch die innere Öffnung des Ringes das Kabel durchgeführt werden kann. Das Kabel selber kann eine Ummantelung ebenfalls aus Silikonbasis aufweisen, wobei das Silikon des Dichtmittels und das Silikon der Ummantelung eine hohe Dichtheit gewährleisten kann.Optionally, it is conceivable that the opening can be sealed by a sealing means. Since the use of the energy system in a motor vehicle is possible, the energy system can be exposed to environmental influences, whereby environmental influences such as e.g. Dust, dirt or moisture can surround the energy system. In order to prevent the effects of these environmental influences within the energy system, a sealing means may advantageously be arranged at the opening. The sealant can be designed such that in particular the penetration of moisture into the housing can be prevented. Accordingly, the sealant z. B. be formed on silicone base, so that z. B. through a water spray no moisture can pass through the opening into the housing. It is also conceivable that the housing is made waterproof. The sealant, which may be configured based on silicone, may be configured as a ring, wherein the cable can be performed through the inner opening of the ring. The cable itself may also have a sheath made of silicone-based, wherein the silicone of the sealant and the silicone of the sheath can ensure a high tightness.

Vorteilhaft ist es ebenfalls, dass das Gehäuse aus einem nicht leitenden Material ausgeführt ist. Das nichtleitende Material kann ein Kunststoff sein, wobei der Kunststoff eine geringe Wärmeleitfähigkeit aufweisen kann. Dadurch kann durch die Auswahl des Materials des Gehäuses eine Wärmeisolierung des Gehäuses bereits vorgegeben werden. Zudem ist die Wahl des Gehäuses aus einem nichtleitenden Material vorteilhaft für eine elektrische Isolierung der Energieeinheiten, wobei ein Berührungsschutz vor einem elektrischen Schlag bei einer Fehlfunktion der Energieeinheiten erreicht werden kann. It is also advantageous that the housing is made of a non-conductive material. The non-conductive material may be a plastic, wherein the plastic may have a low thermal conductivity. As a result, by selecting the material of the housing, a thermal insulation of the housing can already be specified. In addition, the choice of the housing made of a non-conductive material is advantageous for electrical insulation of the energy units, wherein a shock protection against electric shock in case of malfunction of the energy units can be achieved.

Weiterhin ist es vorteilhaft, dass das Gehäuse eine Trockeneinheit aufweist, wodurch Feuchtigkeit aus dem Gehäuse in die Umgebung des Gehäuses abführbar ist. Die Trockeneinheit kann innerhalb des Gehäuses angeordnet sein. Dabei kann die Trockeneinheit Feuchtigkeit aus dem Gehäuse nach außen abführen. Durch die Entfeuchtung des umgrenzenden Raumes des Energiesystems kann dementsprechend die elektrische Sicherheit innerhalb des Energiesystems erhöht werden. Zudem kann eine Korrosion von mindestens einer elektrischen Anschlussfläche der Energieeinheit wirkungsvoll verhindert werden.Furthermore, it is advantageous that the housing has a drying unit, whereby moisture from the housing in the environment of the housing can be discharged. The drying unit can be arranged inside the housing. The drying unit can dissipate moisture from the housing to the outside. By dehumidifying the surrounding space of the energy system, accordingly, the electrical safety within the energy system can be increased. In addition, corrosion of at least one electrical connection surface of the energy unit can be effectively prevented.

Ferner ist es denkbar, dass die energetische Versorgung des Wärmeelementes durch die Energieeinheit erfolgt. Damit kann innerhalb des Energiesystems, das heißt, innerhalb des Gehäuses das elektrische Wärmeelement durch die Energieeinheit energetisch versorgt werden. Eine zusätzliche oder generell eine Versorgung des elektrischen Wärmeelementes über eine elektrische Zuleitung von außen in das Energiesystem kann dadurch wirkungsvoll vermieden werden. Somit reicht der Einsatz einer energetischen Leitung, die für die Ladung und Entladung der Energieeinheiten eingesetzt werden kann. Die elektrische Leitung kann durch die Öffnung des Gehäuses geführt werden.Furthermore, it is conceivable that the energetic supply of the thermal element is effected by the energy unit. This can be energetically supplied by the energy unit within the energy system, that is, within the housing, the electrical heating element. An additional or generally a supply of the electrical heating element via an electrical supply line from the outside into the energy system can be effectively avoided. Thus, the use of an energetic line, which can be used for charging and discharging the energy units is sufficient. The electrical line can be passed through the opening of the housing.

Weitere Maßnahmen und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen, der nachfolgenden Figurenbeschreibungen und den Zeichnungen. Dabei können die in den Ansprüchen und in der Figurenbeschreibung erwähnten Merkmale jeweils einzeln für sich oder in beliebiger Kombination erfindungswesentlich sein. Es zeigen:Further measures and advantages of the invention will become apparent from the claims, the following description of the figures and the drawings. The features mentioned in the claims and in the description of the figures may each be essential to the invention individually or in any desired combination. Show it:

1 eine schematische Ansicht eines Energiesystems, aufweisend ein elektrisches Wärmeelement und eine Energieeinheit, 1 a schematic view of a power system comprising an electrical heating element and an energy unit,

2 eine schematische Ansicht eines Energiesystems, aufweisend 4 Energieeinheiten und 3 elektrische Wärmeelemente, 2 a schematic view of an energy system, comprising 4 energy units and 3 electrical heat elements,

3 eine schematische Ansicht eines Energiesystems, aufweisend 2 Wärmeelemente, welche an der Stirnseite eines Gehäuses angeordnet sind, 3 a schematic view of an energy system, comprising 2 heat elements, which are arranged on the front side of a housing,

4 eine schematische Ansicht eines Energiesystems mit einem elektrischen Heizelement, 4 a schematic view of an energy system with an electric heating element,

5 eine Widerstandskennlinie mit einer PTC-Charakteristik, 5 a resistance characteristic with a PTC characteristic,

6 eine Widerstandskennlinie mit einer NTC-Charakteristik, 6 a resistance characteristic with an NTC characteristic,

7 eine schematische Ansicht parallel geschalteter Wärmeelemente mit einer PTC-Charakteristik und 7 a schematic view of parallel connected heat elements with a PTC characteristic and

8 eine schematische Ansicht von in Reihe geschalteter Wärmeelemente mit einer NTC-Charakteristik. 8th a schematic view of series-connected heat elements with an NTC characteristic.

In 1 ist schematisch ein Energiesystem 1 dargestellt, wobei das Energiesystem 1 ein Gehäuse 12 aufweist, wobei in dem Gehäuse 12 eine Energieeinheit 10 und ein Wärmeelement 14 angeordnet sind. Die Energieeinheit 10 und das Wärmeelement 14 weisen eine gewisse körperliche-räumliche Ausdehnung auf. Durch das Gehäuse 12 wird ein Raum 16 des Energiesystems 1 umgrenzt. In dem Raum 16 des Energiesystems 1 sind dementsprechend die Energieeinheit 10 und das elektrische Wärmeelement 14 angeordnet. Die Anordnung der Energieeinheit 10 und/oder des elektrischen Wärmeelementes 14 kann je nach Anwendungsfall in Bodennähe des Gehäuses 12 oder auch in Deckennähe des Gehäuses 12 erfolgen. Auch die Anordnung der Energieeinheit 10 und/oder des elektrischen Wärmeelementes 14 kann an einer Seitenfläche des Gehäuses 12 erfolgen. In 1 is schematically an energy system 1 shown, the energy system 1 a housing 12 wherein, in the housing 12 an energy unit 10 and a heating element 14 are arranged. The energy unit 10 and the heating element 14 have a certain physical-spatial extent. Through the housing 12 becomes a space 16 of the energy system 1 circumscribed. In the room 16 of the energy system 1 are accordingly the energy unit 10 and the electric heating element 14 arranged. The arrangement of the energy unit 10 and / or the electric heating element 14 depending on the application near the bottom of the housing 12 or near the ceiling of the housing 12 respectively. Also the arrangement of the energy unit 10 and / or the electric heating element 14 Can be attached to a side surface of the case 12 respectively.

In 2 ist schematisch ein Energiesystem 1 dargestellt, wobei das Energiesystem 1 ein Gehäuse 12 aufweist, indem vier Energieeinheiten 10 und drei elektrische Wärmeleiter 14 angeordnet sind. Das Energiesystem 1 weist einen Raum 16 auf, der durch die räumlich-körperliche Ausdehnung des Gehäuses 12 aufgespannt wird. Es wird abwechselnd eine Energieeinheit 10 mit einem elektrischen Wärmeelement 14 angeordnet, sodass jede Energieeinheit mit wenigstens einer Seitenfläche mit einem elektrischen Wärmeelement 14 wärmetechnisch in Verbindung steht. Dabei kann das elektrische Wärmeelement 14 direkt die Energieeinheit 10 berühren. Die Energieeinheit 10 ist beabstandet von dem elektrischen Wärmeelement 14 angeordnet, wodurch durch eine Konvektion die abgegebene Wärme des elektrischen Wärmeelementes 14 an die Energieeinheit 10 abgebbar ist. Im Falle, dass die Energieeinheiten 10 eine ungleichmäßige Temperaturveränderung aufweisen, können die elektrischen Wärmeelemente eine PTC-Charakteristik aufweisen, wobei die elektrischen Wärmeelemente parallel geschaltet werden können. Damit können die kühleren Bereiche stärker erwärmt werden, als die wärmeren Bereiche, wodurch sich eine homogene Temperaturverteilung ausbilden kann.In 2 is schematically an energy system 1 shown, the energy system 1 a housing 12 has, by four energy units 10 and three electrical heat conductors 14 are arranged. The energy system 1 has a room 16 due to the spatial-physical extent of the housing 12 is spanned. It is alternately an energy unit 10 with an electric heating element 14 arranged so that each energy unit with at least one side surface with an electric heating element 14 thermally related. In this case, the electric heating element 14 directly the energy unit 10 touch. The energy unit 10 is spaced from the electric heating element 14 arranged, whereby by convection, the heat emitted by the electric heating element 14 to the energy unit 10 is deliverable. In case of the energy units 10 have a non-uniform temperature change, the electrical heating elements may have a PTC characteristic, wherein the electrical heating elements can be connected in parallel. Thus, the cooler areas can be heated more than the warmer areas, which can form a homogeneous temperature distribution.

In 3 ist schematisch ein Energiesystem 1 dargestellt, wobei das Energiesystem 1 ein Gehäuse 12 aufweist und in dem Gehäuse 12 eine Energieeinheit 10 angeordnet ist. In dem Gehäuse 12 sind zwei elektrische Wärmeelemente 14 jeweils an der Stirnseite 20 des Gehäuses 12 angeordnet. Die elektrischen Wärmeelemente 14 werden dabei über jeweils eine Spannungsquelle 24 betrieben. Durch die Anordnung der elektrischen Wärmeelemente 14 an die Stirnseite des Gehäuses 12 kann ein Wärmetransport nach außen über die Stirnseite verhindert werden. Durch die räumlich-körperliche Ausdehnung des Gehäuses 12 wird ein Raum 16 aufgespannt, indem sich die Energieeinheit 10 und die elektrischen Wärmeelemente 14 befinden. In 3 is schematically an energy system 1 shown, the energy system 1 a housing 12 and in the housing 12 an energy unit 10 is arranged. In the case 12 are two electrical heating elements 14 each at the front 20 of the housing 12 arranged. The electric heating elements 14 are each using a voltage source 24 operated. By the arrangement of the electrical heating elements 14 to the front of the case 12 Heat transfer to the outside via the front side can be prevented. Due to the spatial-physical extension of the housing 12 becomes a space 16 spanned by the energy unit 10 and the electrical heating elements 14 are located.

In 4 ist eine schematische Ansicht eines Energiesystems 1 dargestellt, wobei das Energiesystem 1 ein Gehäuse 12 aufweist, wobei in dem Gehäuse 12 vier elektrische Wärmeelemente 14 und fünf Energieeinheiten 10 angeordnet sind. In Bodennähe des Gehäuses 12 ist ein elektrisches Heizelement 22 angeordnet. Das elektrische Heizelement 22 ist derart räumlich-körperlich ausgebildet, dass dieses alle angeordneten Energieeinheiten 10 mit Wärme versorgen kann. Die Energieeinheiten 10 sind dabei direkt an dem elektrischen Heizelement 22 angeordnet. Allerdings ist es auch denkbar, dass das elektrische Heizelement 22 beabstandet zu den Energieeinheiten 10 angeordnet ist, wobei durch eine Konvektion die Energieeinheiten 10 durch eine Wärmeabfuhr des elektrischen Heizelementes 22 erwärmt werden können. Zusätzlich sind zwischen den Energieeinheiten 10 elektrische Wärmeelemente 14 angeordnet, welche die Energieeinheiten 10 zusätzlich erwärmen können. Auch ist es denkbar, dass nur ein elektrisches Heizelement 22 zur Erwärmung der Energieeinheiten 10 zum Einsatz kommen kann. Das elektrische Heizelement 22 ist dabei vorteilhafterweise in Bodennähe des Gehäuses 12 angeordnet. In 4 is a schematic view of an energy system 1 shown, the energy system 1 a housing 12 wherein, in the housing 12 four electrical heating elements 14 and five energy units 10 are arranged. Near the bottom of the case 12 is an electric heating element 22 arranged. The electric heating element 22 is so spatially-physically trained that this all arranged energy units 10 can provide with heat. The energy units 10 are doing directly to the electric heating element 22 arranged. However, it is also conceivable that the electric heating element 22 spaced to the energy units 10 is arranged, wherein by convection the energy units 10 by a heat dissipation of the electric heating element 22 can be heated. In addition, there are between the energy units 10 electrical heating elements 14 arranged which the energy units 10 can additionally heat. It is also conceivable that only an electric heating element 22 for heating the energy units 10 can be used. The electric heating element 22 is advantageously near the bottom of the housing 12 arranged.

In 5 ist eine Widerstandskennlinie dargestellt, welcher einer PTC-Charakteristik entspricht. Dabei erhöht sich der Widerstandswert R mit einer Erhöhung der Temperatur T. Die Widerstandskennlinie ist dabei proportional ausgebildet, das heißt, proportional zu der Temperatur T erhöht sich der Widerstandwert R. Es ist allerdings auch denkbar, dass die Widerstandskennlinie einer Parabel entspricht, welches einem realen Bauelement eines PTC-Widerstandes entsprechen kann.In 5 a resistance characteristic is shown, which corresponds to a PTC characteristic. In this case, the resistance value R increases with an increase in the temperature T. The resistance characteristic is proportional, that is, proportional to the temperature T increases the resistance value R. However, it is also conceivable that the resistance characteristic of a parabola corresponds to a real Component of a PTC resistor can correspond.

In 6 ist charakteristisch eine Widerstandskennlinie mit einer NTC-Charakteristik dargestellt. Dabei nimmt der Widerstand R mit zunehmender Temperatur T ab. Der Widerstandswert R nimmt proportional mit der Temperatur T ab. Allerdings ist es denkbar, dass die Widerstandskennlinie parabelförmig ausgelegt ist, wobei allerdings die Widerstandskennlinie bei einer NTC-Charakteristik eine negative Steigung aufweist. In 6 Characteristic is a resistance characteristic with an NTC characteristic shown. In this case, the resistance R decreases with increasing temperature T. The resistance R decreases in proportion to the temperature T. However, it is conceivable that the resistance characteristic is designed parabolic, although the Resistance characteristic in a NTC characteristic has a negative slope.

In 7 ist schematisch eine Anordnung von elektrischen Wärmeelementen 14 dargestellt, welche elektrisch parallel geschaltet sind. Die Parallelschaltung der elektrischen Wärmeelemente 14 wird über eine Spannungsquelle 24 energetisch versorgt. Durch die elektrischen Wärmeelemente 14, die an kühleren Bereichen angebracht sind, fließt ein größerer Strom gemäß der Formel P = R·I2. Dadurch entsteht an dieser Stelle mehr Wärme, als an elektrischen Wärmelementen 14, die in wärmeren Regionen untergebracht sind.In 7 is a schematic arrangement of electrical heating elements 14 shown, which are electrically connected in parallel. The parallel connection of the electrical heating elements 14 is via a voltage source 24 energetically supplied. By the electrical heating elements 14 , which are attached to cooler areas, flows a larger current according to the formula P = R · I 2 . This creates more heat at this point than at electrical heating elements 14 that are housed in warmer regions.

In 8 ist eine schematische Schaltungsanordnung dargestellt, wobei elektrische Wärmeelemente 14 mit einer NTC-Charakteristik in Reihe angeordnet sind. Die Reihenschaltung wird energetisch durch eine Spannungsquelle 24 versorgt. Der Widerstand der elektrischen Wärmeelemente 14, die an kühleren Bereichen angebracht sind, ist höher, sodass an dieser Stelle eine größere Spannung abfällt und nach der Formel P = U2/R eine größere Wärme als an den wärmeren elektrischen Wärmeelementen 14 entsteht. Die umgesetzte Wärmemenge nimmt mit der Zunahme des gesamten Widerstandes ab.In 8th a schematic circuit arrangement is shown, wherein electrical heating elements 14 arranged in series with an NTC characteristic. The series connection is energized by a voltage source 24 provided. The resistance of the electrical heating elements 14 higher in cooler areas, so that a larger voltage is dropped at this point and, according to the formula P = U 2 / R, more heat than at the warmer electrical heating elements 14 arises. The amount of heat transferred decreases as the total resistance increases.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11
Energiesystem energy system
1010
Energieeinheiten energy units
1212
Gehäuse casing
1414
Wärmeelement heating element
1616
Raum room
2020
Stirnseite front
2222
Heizelement heating element
2424
Spannungsquelle voltage source

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • DE 102009005853 A1 [0002] DE 102009005853 A1 [0002]

Claims (14)

Energiesystem (1), aufweisend mindestens eine Energieeinheit (10) und mindestens ein Wärmeelement (14), wobei die Energieeinheit (10) und das Wärmelement (14) von einem Gehäuse (12) umfasst sind, wodurch ein Raum (16) des Energiesystems (1) umgrenzt ist, wobei durch das Wärmeelement (14) der Raum (16) des Energiesystems (1) beheizbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass das elektrische Wärmeelement (14) zu der mindestens einen Energieeinheit (10) derart angeordnet ist, dass eine im Wesentlichen homogene Temperaturverteilung im Raum (16) des Energiesystems (1) erreichbar ist.Energy system ( 1 ), comprising at least one energy unit ( 10 ) and at least one heat element ( 14 ), where the energy unit ( 10 ) and the heating element ( 14 ) of a housing ( 12 ), whereby a space ( 16 ) of the energy system ( 1 ) is bounded, wherein by the heat element ( 14 ) the space ( 16 ) of the energy system ( 1 ) is heated, characterized in that the electrical heating element ( 14 ) to the at least one energy unit ( 10 ) is arranged such that a substantially homogeneous temperature distribution in the space ( 16 ) of the energy system ( 1 ) is reachable. Energiesystem (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Wärmeelement (14) einen elektrischen Widerstand (18) aufweist.Energy system ( 1 ) according to claim 1, characterized in that the heat element ( 14 ) an electrical resistance ( 18 ) having. Energiesystem (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Widerstand (18) von der Temperatur abhängig ist, insbesondere, dass eine Widerstandskennlinie (20) des Widerstandes (18) eine NTC- oder PTC-Charakteristik aufweist. Energy system ( 1 ) according to claim 1 or 2, characterized in that the resistance ( 18 ) depends on the temperature, in particular that a resistance characteristic ( 20 ) of resistance ( 18 ) has an NTC or PTC characteristic. Energiesystem (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Energiesystem (1) wenigstens zwei Energieeinheiten (10) aufweist, wobei zwischen zwei Energieeinheiten (10) das Wärmeelement (14) angeordnet ist, insbesondere dass das Wärmeelement (14) wenigstens eine Energieeinheit (10) berührt. Energy system ( 1 ) according to one of claims 1 to 3, characterized in that the energy system ( 1 ) at least two energy units ( 10 ), wherein between two energy units ( 10 ) the heat element ( 14 ), in particular that the heat element ( 14 ) at least one energy unit ( 10 ) touched. Energiesystem (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens zwei Wärmeelemente (14) in Reihe geschaltet sind, wobei das Wärmeelement (14) einen elektrischen Widerstand (18) aufweist und eine Widerstandskennlinie (20) des Widerstandes (18) einen NTC-Charakter aufweist. Energy system ( 1 ) according to one of the preceding claims, characterized in that at least two heat elements ( 14 ) are connected in series, wherein the heat element ( 14 ) an electrical resistance ( 18 ) and a resistance characteristic ( 20 ) of resistance ( 18 ) has an NTC character. Energiesystem (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens zwei Wärmeelemente (14) parallel geschaltet sind, wobei das Wärmeelement (14) einen elektrischen Widerstand (16) aufweist und eine Widerstandskennlinie des Widerstandes (16) einen PTC-Charakter aufweist. Energy system ( 1 ) according to one of the preceding claims, characterized in that at least two heat elements ( 14 ) are connected in parallel, wherein the heat element ( 14 ) an electrical resistance ( 16 ) and a resistance characteristic of the resistor ( 16 ) has a PTC character. Energiesystem (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (12) wenigstens ein Seitenelement (20) aufweist, wobei das Wärmeelement (14) an der Außenseite (20) innerhalb des Gehäuses (12) angeordnet ist.Energy system ( 1 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the housing ( 12 ) at least one page element ( 20 ), wherein the heat element ( 14 ) on the outside ( 20 ) within the housing ( 12 ) is arranged. Energiesystem (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (12) thermisch isolierend, insbesondere die Außenseite des Gehäuses, thermisch isolierend ausgestaltet ist.Energy system ( 1 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the housing ( 12 ) is thermally insulating, in particular the outside of the housing, thermally insulating designed. Energiesystem (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Gehäuse (12) ein elektrisches Heizelement (22) angeordnet ist, wobei die elektrische Heizung (22) derart räumlich-körperlich ausgestaltet ist, dass alle in dem Gehäuse (12) angeordneten Energiespeicher (10) elektrisch beheizbar sind. Energy system ( 1 ) according to one of the preceding claims, characterized in that in the housing ( 12 ) an electric heating element ( 22 ), wherein the electric heating ( 22 ) is so spatially-physically designed that all in the housing ( 12 ) arranged energy store ( 10 ) are electrically heated. Energiesystem (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (12) eine Öffnung (24) aufweist, wobei durch die Öffnung (24) wenigstens ein Kabel durchführbar ist. Energy system ( 1 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the housing ( 12 ) an opening ( 24 ), wherein through the opening ( 24 ) at least one cable is feasible. Energiesystem (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Öffnung (24) durch ein Dichtmittel (26) abdichtbar ist. Energy system ( 1 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the opening ( 24 ) by a sealant ( 26 ) is sealable. Energiesystem (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (12) aus einem nichtleitenden Material ausgeführt ist. Energy system ( 1 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the housing ( 12 ) is made of a non-conductive material. Energiesystem (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (12) eine Trocknereinheit (28) aufweist, wodurch Feuchtigkeit aus dem Gehäuse (12) in die Umgebung des Gehäuses abführbar ist.Energy system ( 1 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the housing ( 12 ) a dryer unit ( 28 ), whereby moisture from the housing ( 12 ) Is dissipated in the environment of the housing. Energiesystem (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die energetische Versorgung des Wärmeelements (14) durch die Energieeinheit (10) erfolgt. Energy system ( 1 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the energetic supply of the heating element ( 14 ) through the energy unit ( 10 ) he follows.
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