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STAND DER TECHNIK
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Die Erfindung betrifft ein Thermomanagementsystem gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1 und ein Verfahren zu dessen Betrieb gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 9. Das Thermomanagementsystem dient dabei zur Schaffung eines optimierten Temperaturbereichs, insbesondere für elektrische Energiespeicher, wobei dafür ein Arbeitsfluid einsetzbar ist bzw. eingesetzt wird.
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Aus dem Stand der Technik, insbesondere der Schrift
DE 10 2009 050 878 A1 , ist ein Thermomanagementsystem für Batterien, welches ein Gehäuse und mehrere Batteriezellen umfasst, bekannt. Es ist ferner bekannt, dass Thermomanagementsystem für Batterien diese vor schädlichen Stoffen schützen, indem ein z. B. entfeuchtendes Filtersystem außerhalb des Gehäuses angebracht wird. Dabei ist weiterhin eine zweckmäßige Ausgestaltung bekannt, in welcher das Filtersystem ein- oder mehrlagig ausgestaltet ist, und wobei eine Lage partikelfilternd vorgesehen sein kann. Das Filtersystem umfasst dabei Komponenten, welche gasförmige, organische oder anorganische Schadstoffe binden. Ferner ist ebenfalls die Möglichkeit bekannt, einen vorhandenen Luftfilter, beispielsweise eines Autos, als erste Filterstufe zu nutzen und die bereits von Partikeln gereinigte Luft der Batterie zuzuführen.
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Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die voranstehend beschriebenen Nachteile bekannter Thermomanagementsysteme sowie Verfahren zu dessen Betrieb zumindest teilweise zu beheben. Insbesondere ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein derartiges Thermomanagementsystem und ein derartiges Verfahren bereitzustellen, welche in einfacher und kostengünstiger Weise eine effiziente Temperierung, insbesondere von elektrischen Energiespeichern, sicherstellen, wobei insbesondere das Thermomanagementsystem eine effiziente und besonders einfache und kostengünstige Reinigung des Arbeitsfluides ermöglicht, welche den Wartungsaufwand der beteiligten Filter reduziert.
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OFFENBARUNG DER ERFINDUNG
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Die voranstehende Aufgabe wird gelöst durch ein Thermomanagementsystem mit den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs 1 sowie durch ein Verfahren zum Betrieb des Thermomanagementsystems mit den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs 9. Weitere Merkmale und Details der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, der Beschreibung und den Zeichnungen. Dabei gelten Merkmale und Details, die im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Thermomanagementsystem beschrieben sind, selbstverständlich auch im Zusammenhang dem erfindungsgemäßen Verfahren und jeweils umgekehrt, so dass bezüglich der Offenbarung zu den einzelnen Erfindungsaspekten stets wechselseitig Bezug genommen wird bzw. werden kann.
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Kern der Erfindung ist, dass ein Thermomanagementsystem ein Fliehkraftabscheider aufweist, welcher Verunreinigungen aus einem Arbeitsfluid aussondert. Vorteilhafterweise bezieht sich die Erfindung auf ein Batteriesystem, insbesondere mit Lithium-Ionen oder Lithium-Luft-Zellen. Derartige elektrische Energiespeicher müssen zum einen vor einem internen Druckanstieg geschützt werden, indem Substanzen kontrolliert nach außen abgeleitet werden. Zum anderen müssen elektrische Energiespeicher vor Unterkühlung und/oder Überhitzung geschützt werden, um einen optimalen Wirkungsgrad zu erreichen. Dafür können erfindungsgemäße Thermomanagementsysteme eingesetzt werden, welche Arbeitsfluide, insbesondere Luft- und/oder Kühl- bzw. Kältemittel zum Wärmeaustausch in das System einleiten und wieder ausleiten. Die Arbeitsfluide dienen dabei nicht zur Reaktion mit anderen Medien, sondern können Energie, beispielsweise in Form von Wärme oder Kälte, aufnehmen und abgeben. Bei dem Thermomanagementsystem kann es sich um ein zumindest teilweise geschlossenes System handeln. Bei den austretenden Substanzen handelt es sich insbesondere um Elektrolytkomponenten sowie brennbare Zersetzungsprodukte, insbesondere in Luft und/oder Gasen, welche entweder in den elektrischen Energiespeicher eingeleitet oder aus diesem ausgeleitet werden. Werden austretende Substanzen nicht kontrolliert ausgeleitet, kann es zu einer abfallenden Spannung des Systems sowie zu einer Erhöhung der Innenwiderstände kommen. Die grundlegende Idee der Erfindung ist es daher, Verunreinigungen, insbesondere Grobpartikel, in dem austretenden Arbeitsfluid abzusondern. Ferner ist ein weiterer grundlegender Gedanke der Erfindung Verunreinigung, insbesondere Grobpartikel, in dem eintretenden Arbeitsfluid abzusondern. Herkömmliche Entgasungs- bzw. Entlüftungskanäle können diese Abtrennung nur unzureichend gewährleisten.
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Kern der Erfindung ist es daher, einen Fliehkraftabscheider einzusetzen, welcher Grobpartikel aus austretenden und/oder eintretenden Arbeitsfluiden absondert. Weiterhin kann ein Filter benutzt werden, welcher zusätzlich Feinstäube abfängt. Bei dem zusätzlichen Filter kann es sich entweder um einen mechanischen Filter in Form eines Fliehkraftabscheiders oder einen Filter mit einer bestimmten Porengröße handeln. Durch eine Vorselektion mittels eines Fliehkraftabscheiders, kann auf eine Vorfilterung des Arbeitsfluides verzichtet werden und ein schnelles Verstopfen eines Filters mit einer feinen Porengröße kann vermieden werden. Weiterhin zeichnet sich das Abscheideverfahren dadurch aus, dass das Arbeitsfluid in dem Fliehkraftabscheider eingeleitet und auf eine kreisförmige Bahn gebracht wird. Die Grobpartikel werden ferner durch eine verjüngungsbedingte Zunahme der Strömungsgeschwindigkeit an die Außenwand gedrückt und fallen nach unten. Lediglich gereinigtes Arbeitsfluid wird aus dem Fliehkraftausscheider heraus geleitet. Eine verlängerte Lebenszeit der elektrischen Energiespeicher ist somit gewährleistet, da diesen ausschließlich von Verunreinigungen befreites Arbeitsfluid zugeführt wird. Darüber hinaus sind die Arbeitsintervalle ebenfalls verlängert und es fallen weniger Reparaturen aufgrund von Verschmutzungen und damit verbundenen Temperaturschwankungen an. Darüber hinaus wird bei einer Reinigung des aus dem System ausströmenden Arbeitsfluides die Umweltbelastung mit Verunreinigungen deutlich herabgesetzt. Da der Fliehkraftabscheider in der Regel wartungsfrei ist, im Gegensatz zu herkömmlichen Filterelementen, lassen sich auch die Einsatzzeiten und die Wartungskosten optimieren.
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Es ist ferner denkbar, dass das Thermomanagementsystem zumindest einen Fliehkraftabscheider umfasst, welcher einem elektrischen Energiespeicher vorgeschaltet ist. Das Arbeitsfluid wird somit in dem Fliehkraftabscheider von Verunreinigungen befreit und ein bereits gereinigtes Arbeitsfluid wird in den elektrischen Energiespeicher eingeleitet. Dadurch, dass das Arbeitsfluid vor dem Eintritt in den Energiespeicher gereinigt wird, wird eine längere Lebensdauer des Energiespeichers erreicht. Der Energiespeicher wird somit nicht von Verunreinigungen beeinflusst und muss zudem weniger gewartet werden. Darüber hinaus ist es ebenfalls denkbar, dass das Thermomanagementsystem zusätzlich oder optional einen Fliehkraftabscheider umfasst, welcher einem elektrischen Energiespeicher nachgeschaltet angeordnet ist. Das Arbeitsfluid wird somit in dem Fliehkraftabscheider von Verunreinigungen befreit und ein gereinigtes Arbeitsfluid wird aus dem System ausgeleitet. Ein Ausleiten des gereinigten Arbeitsfluides hat erhebliche Vorteile für die Umwelt und eine Beeinträchtigung kann somit reduziert werden. Optimalerweise ist mindestens je ein Fliehkraftabscheider einem elektrischen Energiespeicher vor- und/oder nachgeschaltet angeordnet.
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Zweckmäßigerweise kann das, insbesondere eingeleitete Arbeitsfluid durch ein Heiz- bzw. Kühlelement innerhalb des Thermomanagementsystems temperiert werden, um dieses auf die erforderliche Temperatur für den elektrischen Energiespeicher zu bringen. Auch ist es denkbar, dem Arbeitsfluid Wärmeenergie durch einen Kühler zu entziehen, die beispielsweise zur Vorwärmung des eingeleiteten Arbeitsfluid verwendet werden kann.
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Vorteilhafterweise weist der Fliehkraftabscheider einen Filter auf, um das Arbeitsfluid zu reinigen. Dabei stellt ein Fliehkraftabscheider selbst einen Filter, insbesondere einen mechanischen Filter, dar, welcher ein Arbeitsfluid reinigen kann. Darüber hinaus ist es denkbar, dass ein Fliehkraftabscheider sowohl an seinem Eingang, an welchem das Arbeitsfluid in den Fliehkraftabscheider geleitet wird, als auch an seinem Ausgang, an welchem das Arbeitsfluid aus dem Fliehkraftabscheider heraus geleitet wird, einen Filter aufweist. Derartig platzierte Filter dienen einer weiteren Reinigungsstufe des Arbeitsfluides.
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Darüber hinaus ist es ebenfalls denkbar, mehrere Fliehkraftabscheider hintereinander in Reihe zu schalten und somit ein mehrstufiges Filtersystem zu schaffen, welches zu einer intensiveren Reinigung des Arbeitsfluides führt. Es kann vorgesehen sein, sowohl die vorgeschalteten als auch nachgeschalteten Filter als auch den Fliehkraftabscheider selber zumindest teilweise aus Kunststoff herzustellen. Kunststoff weist eine hohe Flexibilität und Formbarkeit auf. Eine Herstellung aus Kunststoff kann beispielsweise in einem Gießverfahren, insbesondere Stranggießverfahren, durchgeführt werden. Darüber hinaus ist es möglich, sowohl die Filter als auch den Fliehkraftabscheider selber zumindest teilweise aus Metall, insbesondere Leichtmetall, wie Aluminium herzustellen. Metall weist eine hohe Beständigkeit auf und bietet eine hohe Stabilität. Eine Herstellung aus Metall kann beispielsweise in einem Stanz- oder Pressverfahren durchgeführt werden. Weiterhin ist es denkbar, sowohl die Filter als auch den Fliehkraftabscheider selbst zumindest teilweise aus Keramik herzustellen. Keramik weist eine hohe Beständigkeit auf und bietet einen zuverlässigen Schutz gegen Korrosionen. Eine Herstellung aus Keramik kann beispielsweise in einem Gießverfahren durchgeführt werden. Darüber hinaus ist es ebenfalls denkbar, sowohl die Filter, als auch den Fliehkraftabscheider selber zumindest teilweise aus Zellstoff herzustellen. Zellstoff weist eine hohe Beweglichkeit und Flexibilität sowie eine hervorragende Umweltverträglichkeit, insbesondere CO2-Bilanz, auf.
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Zweckmäßigerweise verfügt der Fliehkraftabscheider über verschiedene Filterstufen. Dabei ist es denkbar, dass mehrere Fliehkraftabscheider nacheinander geschaltet werden. Die Parameter, wie beispielsweise Einleitgeschwindigkeit des Arbeitsfluides in den jeweiligen Fliehkraftabscheider, können dabei variiert werden. Es können somit verschiedene Reinigungsstufen des Arbeitsfluides erreicht werden. Ebenso können Filter, welche am Eingang oder Ausgang des Fliehkraftabscheiders angeordnet sind, stufenartig hintereinander geschaltet werden. Ein höherer Reinigungsgrad des Arbeitsfluides kann dementsprechend erreicht werden. In einer bevorzugten Ausführungsform werden mehrere Filter hintereinander geschaltet. Falls das ein- oder austretende Arbeitsfluid (bezogen auf den Energiespeicher) erst nach dem Austritt aus dem Fliehkraftabscheider durch mindestens einen Filter geleitet wird, kann von einer geringeren Umweltbelastung ausgegangen werden, da das Arbeitsfluid weiter aufgereinigt aus dem System entlassen wird. Es ist denkbar, dass bis zu 5 Filter hintereinander geschaltet werden. Bevorzugt werden 1 bis 3 Filter nacheinander geschaltet, um ein optimal aufgereinigtes Arbeitsfluid zu erreichen. Es ist besonders bevorzugt, dass 2 Filter hintereinander geschaltet werden. Dabei ist es denkbar, dass es sich um zwei Fliehkraftabscheider handelt, oder um einen Filter, welcher am Eingang oder am Ausgang des Fliehkraftabscheiders positioniert ist. Die Porengröße eines Filters, welcher am Ausgang oder am Eingang eines Fliehkraftabscheiders positioniert ist, kann variieren und richtet sich bevorzugt nach den Partikeln, welche eine potentielle Verunreinigung des Arbeitsfluides ausmachen.
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Vorteilhafterweise strömt das Arbeitsfluid tangential in den Fliehkraftabscheider hinein. Bei dem Arbeitsfluid kann es sich um Luft handeln, welche zur Kühlung oder Erwärmung in einen elektrischen Energiespeicher eingesetzt wird. Ferner kann das Arbeitsfluid ebenfalls ein Gas oder eine Flüssigkeit sein. Ein Gemisch aus verschiedenen Fluiden ist ebenfalls denkbar. Eine tangentiale Einströmung des Arbeitsfluides begünstigt die Rotationsbahn des Arbeitsfluides in dem Fliehkraftabscheider. Der Fliehkraftabscheider ist idealerweise konisch verjüngt ausgestaltet. Diese Art der Verjüngung begünstigt ebenfalls die Rotationsbahn des Arbeitsfluides. Das Arbeitsfluid wird durch die konische Verjüngung in eine zunehmende Rotationgeschwindigkeit versetzt, bei der gewichtsmäßig schwere Verunreinigungen aufgrund der Fliehkräfte nach außen geleitet werden. In einem Fliehkraftabscheider werden Fluide durch ihre eigene Strömungsgeschwindigkeit in eine entsprechend verjüngte Gestaltung des Abscheiders in eine Rotationsbewegung versetzt. Die auf die Verunreinigung, insbesondere Partikel, wirkenden Zentrifugalkräfte beschleunigen die Verunreinigungen radial nach außen. Die Verunreinigungen werden somit vom gewichtsmäßig leichteren Fluidstrom getrennt und in die konische Verjüngung des Fliehkraftabscheiders geleitet. Der leichtere Fluidstrom selbst wird weiter nach innen ohne die Verunreinigungen in den Fliehkraftabscheider geleitet und abgeführt. Die Partikel können in der konischen Verjüngung des Fliehkraftabscheiders bzw. an dessen Anschlussleitung in einem Auffangbehälter aufgefangen und gesammelt werden.
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Ferner kann es vorgesehen sein, dass das Arbeitsfluid über ein zentrales Tauchrohr wieder aus dem Fliehkraftabscheider ausgeleitet wird. Die Abführung geschieht insbesondere über ein Tauchrohr, welches zentral, gegenüberliegend der konischen Verjüngung des Fliehkraftabscheiders angeordnet ist. Die Abführung aus dem Fliehkraftabscheider erfolgt nicht immer vollständig. Falls ein Tauchrohr zur Ausleitung des Arbeitsfluides verwendet wird, ist es vorteilhaft, wenn das Tauchrohr in den Fliehkraftabscheider hineinreicht. Optimalerweise ist das Tauchrohr zentral angeordnet und reicht bevorzugt bis zur Hälfte einer Innenhöhe des Fliehkraftabscheiders in diesen hinein. An dem Tauchrohr kann, insbesondere am äußeren Ende, mindestens ein weiterer Filter angeordnet sein, welcher zusätzliche Verunreinigungen aus dem Arbeitsfluid entfernt, bevor dieses wieder austritt. Bei dem nachgeschalteten Filter kann es sich ebenfalls um einen weiteren Fliehkraftabscheider handeln. Es kann vorgesehen sein, sowohl die vor- als auch die nachgeschalteten Filter als auch den Fliehkraftabscheider selbst zumindest teilweise aus Kunststoff, Metall, Keramik und/oder Zellstoff herzustellen. Kunststoff weist eine hohe Flexibilität und Formbarkeit auf. Metall weist dabei eine hohe Beständigkeit auf und bietet eine hohe Stabilität. Keramik hingegen bietet einen zuverlässigen Schutz gegen Korrosionen. Eine Herstellung aus Zellstoff ermöglicht eine hohe Flexibilität und eine hohe Umweltverträglichkeit. Bevorzugt sind mehrere, insbesondere 2 Filterstufen, nacheinander geschaltet, um den Reinigungsgrad des Arbeitsfluides zu erhöhen.
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Optimal ist es, wenn die Partikel aus dem Arbeitsfluid, die durch zumindest einen Fliehkraftabscheider herausgetrennt wurden, durch eine Anschlussleitung in einen Sammelbereich geleitet werden. Bei dem Sammelbereich kann es sich um einen Behälter handeln. Ein Sammelbereich ist optimalerweise am verjüngten Ende des Fliehkraftabscheiders angeordnet, da die Verunreinigungen, insbesondere Partikel, in die Verjüngung hinein geleitet werden. Idealerweise werden alle ausgeschiedenen Partikel aus dem Arbeitsfluid, auch von unterschiedlichen Fliehkraftabscheidern, in einem gemeinsamen Auffangbehälter gesammelt, wobei sie über die entsprechenden Anschlussleitungen dorthin geführt werden. Ebenfalls ist eine Rückführung der gesammelten Verunreinigungen in das System denkbar. Ferner kann es vorgesehen sein, dass ein Neutralisationsmitteln in dem Sammelbereich eingesetzt wird, welches die Partikel neutralisiert. Als Neutralisierungsmittel eignet sich bevorzugter Weise Kalziumchlorid. Darüber hinaus ist es ebenfalls denkbar, dass die verbleibenden Verunreinigungen abgebaut werden. Ein Abbau kann beispielsweise über Verdampfung, insbesondere bei Flüssigkeiten, oder über eine Nachverbrennung, insbesondere bei Feststoffpartikeln, erfolgen.
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Die vorliegende Erfindung ist ebenfalls auf einen elektrischen Energiespeicher mit einem Thermomanagementsystem gerichtet. Ferner ist die Erfindung auf eine Batterie, insbesondere eine Lithium-Ionen- oder Lithium-Luft-Batterie mit einem Thermomanagementsystem gerichtet. Darüber hinaus ist ebenfalls eine Verwendung in anderen elektrischen Energiespeichern, wie beispielsweise Brennstoffzellen bzw. Brennstoffzellensystem, denkbar. Unter dem Begriff Batterie soll im Rahmen der vorliegenden Erfindung auch ein wiederaufladbarer Energiespeicher verstanden werden.
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Um das Thermomanagementsystem zu betreiben, wird das erfindungsgemäße Verfahren eingesetzt, bei welchem das Arbeitsfluid in den Fliehkraftabscheider eingeleitet wird. Das Verfahren dient dabei insbesondere zur Absonderung von Verunreinigungen, insbesondere von Partikeln aus dem Arbeitsfluid. Dabei ist es optimal, wenn das Arbeitsfluid zumindest teilweise tangential in den Fliehkraftabscheider eingeleitet wird. Bei einer tangentialen Einleitung des Arbeitsfluides kann dieses in eine Rotation versetzt werden und eine Abscheidung der Verunreinigung wird somit ermöglicht. Ferner wird das Arbeitsfluid zumindest teilweise vertikal wieder aus den Fliehkraftabscheider ausgeführt. Die Ausführung erfolgt bevorzugt über ein Tauchrohr. Das Tauchrohr dient dabei einer Konzentration des gereinigten Arbeitsfluides, welches somit anschließend gezielt weitergeleitet werden kann.
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Kern der Erfindung ist es daher in dem erfindungsgemäßen Verfahren Grobpartikel aus austretenden und/oder eintretenden Arbeitsfluiden bei einem Thermomanagementsystem abzusondern. Durch das Verfahren kann auf eine Vorfilterung des Arbeitsfluides verzichtet werden und ein schnelles Verstopfen eines Filters kann vermieden werden. Es tritt lediglich gereinigtes Arbeitsfluid aus dem Fliehkraftausscheider heraus. Dadurch wird eine verlängerte Lebenszeit der elektrischen Energiespeicher gewährleistet, indem diesen lediglich von Verunreinigungen befreites Arbeitsfluid zugeführt wird. Die Arbeitsintervalle des Thermomanagementsystems können somit ebenfalls verlängert werden. Darüber hinaus lässt sich auch die Anzahl der notwendigen Reparaturen aufgrund von Verschmutzungen und damit verbundenen Temperaturschwankungen reduzieren. Ebenfalls ist die Belastung der Umwelt mit Verunreinigungen deutlich herabgesetzt, indem das aus dem System ausströmenden Arbeitsfluides bereits gereinigt ist.
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Vorteilhafterweise ist es denkbar, dass das Verfahren zum Betrieb eines Thermomanagementsystems für das erfindungsgemäße Thermomanagementsystem zum Einsatz kommt.
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Das erfindungsgemäße Thermomanagementsystem und seine Weiterbildungen sowie seine Vorteile sowie das erfindungsgemäße Verfahren sowie dessen Vorteile werden nachfolgend anhand von Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen jeweils schematisch:
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1a eine schematische Darstellung eines offenen Thermomanagementsystems,
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1b eine schematische Darstellung eines geschlossenen Thermomanagementsystems,
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2 eine schematische Darstellung eines Fliehkraftabscheiders, und
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3 eine schematische Darstellung eines Fliehkraftabscheider mit vorgeschaltetem und nachgeschaltetem Filter.
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Technische Merkmale mit gleicher Funktion und Wirkungsweise sind in den Figuren jeweils mit denselben Bezugszeichen versehen.
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1a zeigt eine schematische Darstellung eines offenen Thermomanagementsystems 10. Das eintretende Arbeitsfluid, welches aus der Umgebung stammt, wird dabei, über eine Zuleitung 21, in einen Fliehkraftabscheider 1 des Thermomanagementsystems 10 eingeleitet. Nachdem dieses durch den Fliehkraftabscheider 1 geleitet worden ist, kann es gereinigt dem elektrischen Energiespeicher 20 zugeführt werden. Das Arbeitsfluid wird dabei insbesondere um den elektrischen Energiespeicher 20 herum geleitet, um diesen zu kühlen bzw. zu erwärmen. Optional kann das Arbeitsfluid auch direkt über eine Zuleitung 21 in den elektrischen Energiespeicher 20 geleitet werden. Indem gereinigtes Arbeitsfluid in den elektrischen Energiespeicher 20 eingeleitet wird, ist dieser weniger Verunreinigungen ausgesetzt und kann eine längere Lebensdauer erreichen. Zudem ist der Wartungsaufwand des elektrischen Energiespeichers 20 reduziert. Anschließend wird das Arbeitsfluid wieder aus dem elektrischen Energiespeicher 20 ausgeleitet, insbesondere über eine Leitung 22. Optimalerweise wird das Arbeitsfluid danach in einen weiteren Fliehkraftabscheider 1 geleitet und aufgereinigt. Eine Einleitung in diesen Fliehkraftabscheider 1 ist lediglich optional. Die abgeschiedenen Verunreinigungen aus dem Arbeitsfluid können in dem jeweiligen Fliehkraftabscheider 1 über eine Anschlussleitung 41 in einem Auffangbehälter 40 oder einem Rückführungssystem enden. Anschließend wird das Arbeitsfluid aus dem Thermomanagementsystem 10 über eine Leitung 22 an die Umgebung ausgeleitet. Vorteilhafterweise ist das ausgeleitet Arbeitsfluid gereinigt und eine Belastung der Umwelt kann reduziert werden. Es kann vorgesehen sein, dass das zumindest Teile des Thermomanagementsystems 10 von einem Gehäuse 24 umgeben sind.
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1b unterscheidet sich durch 1a, da ein geschlossener Kreislauf für das Arbeitsfluid des Thermomanagementsystems 10 schematisch dargestellt ist. 1b zeigt ein Thermomanagementsystem 10 gemäß 1a. Das in 1b gezeigte Thermomanagementsystem 10 verfügt allerdings zusätzlich über eine Leitung 23, welche das aus dem elektrischen Energiespeicher 20 ausgeleitete Arbeitsfluid zurückführt und, über die Leitung 21, wieder über in den Fliehkraftabscheider 1 oder direkt in den elektrischen Energiespeicher 20 einleitet. Eine zwischenzeitliche Abkühlung oder Erhitzung des Arbeitsfluides über ein Heiz- bzw. Kühlelement kann zusätzlich vorgesehen sein. Auch kann einen Leitung 23 ebenfalls zumindest teilweise von einem Gehäuse 24 umgeben sein.
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In 2 ist der erfindungsgemäße Fliehkraftabscheider 1 dargestellt. Der Fliehkraftabscheider 1 weist dabei ein Gehäuse 2 auf, welches insbesondere aus Kunststoff, Metall, Keramik und/oder Zellstoff gefertigt sein kann. Ferner weist der Fliehkraftabscheider 1 einen Eingangsbereich 10 auf, in welchem ein Arbeitsfluid tangential, bezogen auf die Lage des Fliehkraftabscheider 1 in 2, in den Fliehkraftabscheider 1 eingeleitet wird. Das eingeleitete Arbeitsfluid wird, nachdem es in den Fliehkraftabscheider 1 übergegangen ist, in eine Rotationsbewegung versetzt, wobei Zentrifugalkräfte eventuelle Verunreinigungen des Arbeitsfluides an die Außenwand des Fliehkraftabscheidergehäuses 2 leiten. Die Rotationsbewegung wird ferner durch eine schneckenartige Struktur 12 an der Innenseite des Gehäuses 2 des Fliehkraftabscheiders 1 verbessert. Durch einen Strömungsabriss zwischen den Verunreinigungen, insbesondere Partikeln, und dem Arbeitsfluid, werden die schweren Partikel entlang der konischen Verjüngung 11 des Fliehkraftabscheiders 1 in einen Sammelbereich 13 geleitet. Der Sammelbereich 13 kann über eine Anschlussleitung 41 in einem Auffangbehälter 40 oder einem Rückführungssystem enden. Falls es sich bei dem Sammelbereich 13 um einen Behälter 40 handelt, muss dieser in regelmäßigen Abständen ausgewechselt bzw. gereinigt werden. Falls der Sammelbereich 13 ein Teil des Fliehkraftabscheiders 1 selbst darstellt muss dieser ebenfalls entleerbar und bevorzugterweise ebenfalls zum Reinigen geeignet sein. Das von den Verunreinigungen getrennte Arbeitsfluid wird zentral im Fliehkraftabscheider 1 in die entgegengesetzte Richtung der konischen Verjüngung geleitet und tritt aus dem Fliehkraftabscheider 1 aus. Der Austritt des Arbeitsfluides wird insbesondere durch ein Tauchrohr 14 begünstigt. Das Tauchrohr 14 ist zentral im Gehäuse 2 des Fliehkraftabscheiders 1 eingelassen und befindet sich an der gegenüberliegenden Seite der konischen Verjüngung 11 und des Sammelbereichs 13. Das in den Eingang 10 des Fliehkraftabscheiders tangential einströmende Arbeitsfluid kann entweder aus dem System oder bereits aus einem elektrischen Energiespeicher stammen. Ferner kann das aus dem Tauchrohr 14 ausgeleitete gereinigte Arbeitsfluid entweder aus dem System ausgeleitet oder in einen elektrischen Energiespeicher, bsp. Batterie, zugeführt werden. Darüber hinaus besteht ebenfalls die Möglichkeit, dass das aus dem elektrischen Energiespeicher, bsp. Batterie, ausgeleitete Arbeitsfluid und das in den elektrischen Energiespeicher, bsp. Batterie, einzuleitende Arbeitsfluid durch einen Fliehkraftabscheider 1 geleitet wird.
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In 3 ist eine schematische Darstellung des Fliehkraftabscheiders 1 gemäß 2 dargestellt. Darüber hinaus, bevor das Arbeitsfluid durch eine Leitung 21, 22, 23 durch den Eingang 10 tangential in den Fliehkraftabscheider 1 eingeleitet wird, kann dieses in einen auswechselbaren Filter 15 (gestrichelt dargestellt) geleitet werden. Ein derartiger Filter 15 kann über verschiedene Porengrößen verfügen, je nach Grad der Verunreinigung des Arbeitsfluides. Darüber hinaus kann ein derartiger Filter 15 zumindest teilweise aus u. a. Metall, Kunststoff, Keramik oder Zellstoff ausgestaltet sein. Darüber hinaus ist es denkbar, dass nachdem das gereinigte Arbeitsfluid über das Tauchrohr 14 aus dem Fliehkraftabscheider 1 ausgeleitet wird, ein Filter 16 positioniert ist. Dieser Filter 16 kann ebenfalls zumindest teilweise aus u. a. Metall, Keramik, Zellstoff oder Kunststoff bestehen. Derartige Filter 15, 16 müssen in regelmäßigen Abständen gereinigt bzw. ausgetauscht werden. Es ist ferner erfindungswesentlich, dass sowohl der Filter 15 als auch der Filter 16 an dem Fliehkraftabscheider 1 angeordnet sein können. Durch mindestens einen Filter 15, 16 wird ein höherer Reinigungsgrad des Arbeitsfluides hervorgerufen. Darüber hinaus ist es denkbar, dass mehrere Fliehkraftabscheider 1 in Reihe hintereinander geschaltet werden. Ein höherer Reinigungsgrad kann durch mehrere Reinigungsstufen von hintereinander geschalteten Fliehkraftabscheidern 1 erreicht werden. Es ist ebenfalls denkbar, dass Filter 15, 16 darüber hinaus an einem Teil der verschiedenen Fliehkraftabscheider 1 angeordnet sind.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102009050878 A1 [0002]
