DE102014203644A1 - Wärmetauscher und Verfahren zur Temperierung einer Batterie sowie Batteriesystem - Google Patents

Wärmetauscher und Verfahren zur Temperierung einer Batterie sowie Batteriesystem Download PDF

Info

Publication number
DE102014203644A1
DE102014203644A1 DE102014203644.5A DE102014203644A DE102014203644A1 DE 102014203644 A1 DE102014203644 A1 DE 102014203644A1 DE 102014203644 A DE102014203644 A DE 102014203644A DE 102014203644 A1 DE102014203644 A1 DE 102014203644A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
heat exchanger
battery
temperature control
vehicle
air
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
DE102014203644.5A
Other languages
English (en)
Inventor
Frank Stimm
Benjamin Mangold
Berengar Krieg
Joerg Christoph Wilhelm
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Robert Bosch GmbH filed Critical Robert Bosch GmbH
Priority to DE102014203644.5A priority Critical patent/DE102014203644A1/de
Publication of DE102014203644A1 publication Critical patent/DE102014203644A1/de
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F27/00—Control arrangements or safety devices specially adapted for heat-exchange or heat-transfer apparatus
    • F28F27/02—Control arrangements or safety devices specially adapted for heat-exchange or heat-transfer apparatus for controlling the distribution of heat-exchange media between different channels
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60K—ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PROPULSION UNITS OR OF TRANSMISSIONS IN VEHICLES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PLURAL DIVERSE PRIME-MOVERS IN VEHICLES; AUXILIARY DRIVES FOR VEHICLES; INSTRUMENTATION OR DASHBOARDS FOR VEHICLES; ARRANGEMENTS IN CONNECTION WITH COOLING, AIR INTAKE, GAS EXHAUST OR FUEL SUPPLY OF PROPULSION UNITS IN VEHICLES
    • B60K11/00—Arrangement in connection with cooling of propulsion units
    • B60K11/08—Air inlets for cooling; Shutters or blinds therefor
    • B60K11/085—Air inlets for cooling; Shutters or blinds therefor with adjustable shutters or blinds
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L50/00—Electric propulsion with power supplied within the vehicle
    • B60L50/50—Electric propulsion with power supplied within the vehicle using propulsion power supplied by batteries or fuel cells
    • B60L50/60—Electric propulsion with power supplied within the vehicle using propulsion power supplied by batteries or fuel cells using power supplied by batteries
    • B60L50/64—Constructional details of batteries specially adapted for electric vehicles
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L50/00—Electric propulsion with power supplied within the vehicle
    • B60L50/50—Electric propulsion with power supplied within the vehicle using propulsion power supplied by batteries or fuel cells
    • B60L50/60—Electric propulsion with power supplied within the vehicle using propulsion power supplied by batteries or fuel cells using power supplied by batteries
    • B60L50/66—Arrangements of batteries
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L58/00—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles
    • B60L58/10—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling batteries
    • B60L58/24—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling batteries for controlling the temperature of batteries
    • B60L58/26—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling batteries for controlling the temperature of batteries by cooling
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L58/00—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles
    • B60L58/10—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling batteries
    • B60L58/24—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling batteries for controlling the temperature of batteries
    • B60L58/27—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling batteries for controlling the temperature of batteries by heating
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D1/00—Heat-exchange apparatus having stationary conduit assemblies for one heat-exchange medium only, the media being in contact with different sides of the conduit wall, in which the other heat-exchange medium is a large body of fluid, e.g. domestic or motor car radiators
    • F28D1/02—Heat-exchange apparatus having stationary conduit assemblies for one heat-exchange medium only, the media being in contact with different sides of the conduit wall, in which the other heat-exchange medium is a large body of fluid, e.g. domestic or motor car radiators with heat-exchange conduits immersed in the body of fluid
    • F28D1/0233—Heat-exchange apparatus having stationary conduit assemblies for one heat-exchange medium only, the media being in contact with different sides of the conduit wall, in which the other heat-exchange medium is a large body of fluid, e.g. domestic or motor car radiators with heat-exchange conduits immersed in the body of fluid with air flow channels
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/60—Heating or cooling; Temperature control
    • H01M10/62—Heating or cooling; Temperature control specially adapted for specific applications
    • H01M10/625—Vehicles
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/60—Heating or cooling; Temperature control
    • H01M10/63—Control systems
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/60—Heating or cooling; Temperature control
    • H01M10/65—Means for temperature control structurally associated with the cells
    • H01M10/655—Solid structures for heat exchange or heat conduction
    • H01M10/6556—Solid parts with flow channel passages or pipes for heat exchange
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60K—ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PROPULSION UNITS OR OF TRANSMISSIONS IN VEHICLES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PLURAL DIVERSE PRIME-MOVERS IN VEHICLES; AUXILIARY DRIVES FOR VEHICLES; INSTRUMENTATION OR DASHBOARDS FOR VEHICLES; ARRANGEMENTS IN CONNECTION WITH COOLING, AIR INTAKE, GAS EXHAUST OR FUEL SUPPLY OF PROPULSION UNITS IN VEHICLES
    • B60K1/00—Arrangement or mounting of electrical propulsion units
    • B60K2001/003—Arrangement or mounting of electrical propulsion units with means for cooling the electrical propulsion units
    • B60K2001/005—Arrangement or mounting of electrical propulsion units with means for cooling the electrical propulsion units the electric storage means
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L2240/00—Control parameters of input or output; Target parameters
    • B60L2240/40—Drive Train control parameters
    • B60L2240/54—Drive Train control parameters related to batteries
    • B60L2240/545—Temperature
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/60—Heating or cooling; Temperature control
    • H01M10/61—Types of temperature control
    • H01M10/613—Cooling or keeping cold
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/60—Heating or cooling; Temperature control
    • H01M10/65—Means for temperature control structurally associated with the cells
    • H01M10/656—Means for temperature control structurally associated with the cells characterised by the type of heat-exchange fluid
    • H01M10/6567—Liquids
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M2220/00—Batteries for particular applications
    • H01M2220/20—Batteries in motive systems, e.g. vehicle, ship, plane
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10—Energy storage using batteries
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/70—Energy storage systems for electromobility, e.g. batteries
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/80—Technologies aiming to reduce greenhouse gasses emissions common to all road transportation technologies
    • Y02T10/88—Optimized components or subsystems, e.g. lighting, actively controlled glasses

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Transportation (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • Secondary Cells (AREA)

Abstract

Wärmetauscher (20; 40; 50; 100) zur Temperierung einer Batterie (200), gekennzeichnet durch: eine Leitung (1301...1306, 1351...1356), die einen Kanal mit einem Zulauf (180) und einen Ablauf (185) zur Durchleitung eines Temperiermittels (400) umfasst und mit der Batterie (200) verbindbar ist, und eine Steuerungsvorrichtung, die eine Blendeneinrichtung umfasst, zur Steuerung oder Regelung eines Volumenstroms (5201...5206; 530) von Luft, wobei: die Luft zur Temperierung des Temperiermittels (400) an der Leitung (1301...1306, 1351...1356) vorbeiströmen kann, und die Steuerungsvorrichtung eine Querschnittsfläche des Volumenstroms (5201...5206; 530) zur Temperierung des Temperiermittels (400) verändern, verkleinern oder vergrößern kann, ein Batteriesystem (10), ein Fahrzeug (60; 70) und ein Verfahren zur Temperierung einer Batterie (200).

Description

  • Stand der Technik
  • Es ist absehbar, dass sowohl bei stationären Anwendungen, zum Beispiel bei Windkraftanlagen, als auch bei mobilen Anwendungen, zum Beispiel bei Elektrokraftfahrzeugen (electric vehicles, EV) oder Hybridfahrzeugen (hybrid electric vehicles, HEV), als wiederaufladbare elektrische Energiespeicher (EES) vermehrt neue Batteriesysteme, zum Beispiel mit Lithium-Ionen-Akkumulatoren, Lithium-Polymer-Akkumulatoren oder Nickel-Metallhybrid-Akkumulatoren, zum Einsatz kommen werden.
  • Lithium-Ionen-Akkumulatoren umfassen eine positive Elektrode (Kathode) und eine negative Elektrode (Anode), die Lithium-Ionen (Li+) beim Laden reversibel einlagern (Interkalation) oder beim Entladen wieder auslagern (Deinterkalation) können. Lithium-Ionen-Akkumulatoren haben eine hohe Energiedichte und eine geringe Selbstentladung.
  • Die Batteriesysteme müssen sehr hohe Anforderungen bezüglich des nutzbaren Energieinhalts, des Lade / Entlade-Wirkungsgrads, der Zuverlässigkeit, der Lebensdauer und des unerwünschten Kapazitätsverlusts durch häufige Teilentladung erfüllen.
  • Ein Batteriesystem umfasst eine Vielzahl von Batteriezellen. Aufgrund ihres Zelleninnenwiderstands und der stattfindenden elektrochemischen Prozesse erwärmen sich die Batteriezellen während des Ladens und Entladens. Die Batteriezellen können in Reihe (Serie) verschaltet werden, um die elektrische Spannung zu erhöhen, und / oder parallel verschaltet werden, um den maximalen elektrischen Strom zu erhöhen. Dabei können die Batteriezellen zu Batterieeinheiten bzw. Batteriemodulen zusammengefasst werden. Beim Einsatz zum Antrieb von Fahrzeugen können beispielsweise ca. 100 Batteriezellen (als eine Traktionsbatterie) in Serie bzw. parallel verschaltet werden. Bei einem Hochvoltbatteriesystem kann die Gesamtspannung somit beispielsweise 450 V oder sogar 600 V betragen.
  • Der für den Betrieb der Batteriezellen zulässige Temperaturbereich liegt typischer Weise zwischen –30 °C und +70 °C, vorzugsweise zwischen +5 °C und +35 °C. Im unteren Bereich der Betriebstemperatur kann die Leistungsfähigkeit der Batteriezellen deutlich abnehmen. Bei Temperaturen von unter ca. 0 °C steigt der Innenwiderstand der Batteriezellen stark an, und die Leistungsfähigkeit und der Wirkungsgrad der Batteriezellen nehmen mit weiter fallenden Temperaturen kontinuierlich ab. Dabei kann auch eine irreversible Schädigung der Batteriezellen auftreten. Auch wenn die Betriebstemperatur überschritten wird, kann die Leistungsfähigkeit der Batteriezellen deutlich abnehmen. Bei Temperaturen über ca. 40 °C wird die Lebensdauer der Batteriezellen reduziert. Dabei kann ebenfalls eine irreversible Schädigung der Batteriezellen auftreten. Weiterhin liegt der für den Betrieb der Batteriezellen zulässige Temperaturunterschied (Temperaturgradient) in einer Batteriezelle und / oder innerhalb eines Batteriemoduls oder einer Batterie typischer Weise zwischen 5 Kelvin und 10 Kelvin. Bei größeren Temperaturunterschieden können verschiedene Bereiche einer Batteriezelle bzw. verschiedene Batteriezellen eines Batteriemoduls oder einer Batterie unterschiedliche Belastungen erfahren oder sogar (partiell) überlastet und / oder geschädigt werden. Weiterhin besteht aufgrund von Temperaturunterschieden und / oder Temperaturänderungen eine Gefahr der Bildung von Kondenswasser in der Batterie. Die Schädigung kann zu einer beschleunigten Alterung der Batteriezellen oder einem thermischen Durchgehen (Thermal Runaway) der Batteriezellen, das eine Gefahr für Mensch und Umwelt darstellt, führen.
  • In einem hybriden Antriebsstrang eines Fahrzeugs werden Li-Ionen-Hochleistungsbatteriezellen mit einer sehr hohen Dynamik betrieben. Während kurzzeitiger Spitzenbelastungen, die beispielsweise durch Rekuperation von Bremsenergie beim Bremsen oder Boostunterstützung beim Beschleunigen entstehen, müssen die Batteriezellen in einer sehr kurzen Zeit eine hohe Leistung (bei Ladung) aufnehmen oder (bei Entladung) abgeben. Aufgrund des Innenwiderstands der Batteriezellen führen diese kurzen Spitzenbelastungen zu einer signifikanten Erwärmung der Batteriezellen. Der Wirkungsgrad der Batteriezellen beim Laden bzw. Entladen ist sehr hoch (ca. 95 %); dennoch ist die dabei entstehende Abwärme nicht vernachlässigbar. Bei einer Traktionsleistung von beispielsweise 60 KW ergibt ein Verlust von 5 % eine Verlustleistung von 3 KW. Weiterhin können, beispielsweise in den Sommermonaten oder in wärmeren Regionen, Außentemperaturen, die 40 °C und mehr betragen können, außerhalb des zulässigen Temperaturbereichs liegen, so dass die Batteriezellen ohne Kühlung die geforderte Lebensdauer von, beispielsweise, zehn oder 15 Jahren nicht erreichen können.
  • Um die Sicherheit, Funktion und Lebensdauer des Batteriemoduls bzw. Batteriesystems zu gewährleisten, ist es daher erforderlich, die Batteriezellen innerhalb des vorgegebenen Temperaturbereichs zu betreiben. Einerseits entsteht, wie oben beschrieben, während des Betriebs der Batteriezellen Wärme, die abgeführt werden muss, um ein Aufheizen der Batteriezellen über die kritische Maximaltemperatur zu vermeiden. Anderseits kann es erforderlich sein, die Batteriezellen bei tiefen Temperaturen auf eine Mindesttemperatur aufzuheizen. Zur Einhaltung des vorgegebenen Temperaturbereichs wird das Batteriemodul bzw. Batteriesystem temperiert, d. h. bedarfsgerecht gekühlt bzw. geheizt, wobei die Kühlung in der Regel häufiger erforderlich ist als die Heizung.
  • Dazu kann die Batterie ein Fluid, zum Beispiel eine Flüssigkeit wie Alkohol beispielsweise Propan-1,2,3-triol (Glycerol, Glycerin), Öl oder Wasser, ein Flüssigkeitsgemisch oder ein Kältemittel, als Temperiermittel beispielsweise Kühl- oder Kältemittel in einem Temperiermittelkreislauf umfassen.
  • Beispielsweise kann die Temperierung der Batteriezellen durch Temperierelemente beispielsweise Temperierplatten, auf denen die Batteriezellen montiert sind, erreicht werden. Beispielsweise umfassen die Temperierelemete einen zumindest teilweise hohlen Körper aus einem Material mit hoher Wärmeleitfähigkeit, zum Beispiel einem Metall wie Aluminium, und Anschlussstutzen aus dem gleichen Material, die auf dem Körper angelötet sind. In den Temperierelementen nimmt beispielsweise entweder ein Kühlmittel wie Kühlwasser (Luft-Wärme-Kühler) oder ein Kältemittel, das durch die Wärme verdampft, (Verdampfer) die Wärme der Batteriezellen auf und führt sie über einen Kühler oder eine andere Wärmeaustauscheinrichtung an die Umgebung oder eine Klimaanlage (Airconditioning, AC) ab. Ein Temperiersystem umfasst neben den Temperierelementen oder dem Verdampfer und dem Wärmetauscher oder Kühler weiterhin Schläuche und / oder Rohre, beispielsweise aus Kunststoff oder Metall wie Aluminium, zum Verbinden der Temperierelemente, des Verdampfers, des Wärmetauschers und / oder des Kühlers.
  • Um die Funktionalität von Batteriesystemen zu verbessern und die Lebensdauer von Batteriezellen zu erhöhen, ist es somit erforderlich, die Temperierung von Batterien zu verbessern.
  • Offenbarung der Erfindung
  • Die erfindungsgemäßen Vorrichtungen und Verfahren mit den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche haben den Vorteil, dass die Temperierung der Batterie unabhängig von anderen Kühl- und Klimakreisläufen eines Fahrzeugs, zum Beispiel der Fahrzeugklimatisierung wie Fahrzeugkühlung, erfolgen kann. Dadurch kann die Temperierung der Batterie autark erfolgen. Dadurch kann die Temperierung unabhängig von anderen Wärmequellen erfolgen. Weiterhin kann der Wärmetauscher von der Batterie beabstandet angeordnet werden. Somit kann der Wärmetauscher frei angeordnet werden. Dadurch kann der Wärmetauscher so angeordnet werden, dass eine Beeinträchtigung durch Wärmequellen im Fahrzeug eliminiert oder zumindest minimiert werden können. Weiterhin kann die Luftströmung durch den Wärmetauscher gesteuert bzw. geregelt werden. Dadurch kann die Temperierung an die aktuelle Situation der Batterie angepasst werden. Dabei kann die Temperierung besonders effizient bzw. Energie sparend erfolgen.
  • Vorteilhafte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen beschrieben.
  • Zweckmäßiger Weise kann der Kanal seriell ausgebildet sein. Dadurch kann das Temperiermittel entlang der gesamten Leitung, die beispielsweise mittels Rohren und / oder Schläuchen verwirklicht sein kann, fließen. Dabei kann das Temperiermittel von der vorbeiströmenden Luft bis auf deren Temperatur temperiert beispielsweise gekühlt werden.
  • Zweckmäßiger Weise kann der Kanal mäanderförmig ausgebildet sein. Dadurch kann die Leitung kompakt auf einer Ebene ausgebildet werden. Somit kann der Wärmetauscher kompakt ausgebildet werden und ein vorteilhafter Formfaktor erreicht werden.
  • Zweckmäßiger Weise kann der Kanal parallel oder rippenförmig ausgebildet sein. Dadurch kann die Oberfläche des Kanals vergrößert werden. Somit kann der Wärmeaustausch zwischen dem Temperiermittel und der Luft verbessert werden.
  • Zweckmäßiger Weise kann die Blendeneinrichtung eine Vielzahl von Blendenelementen umfassen. Dadurch benötigt die Blendeneinrichtung zur Veränderung der Querschnittsfläche des Volumenstroms weniger Raum. Somit kann der Platzbedarf des Wärmetauschers reduziert werden.
  • Zweckmäßiger Weise können die Blendenelemente als Klappen oder Lamellen ausgebildet sein. Dadurch kann Veränderung der Querschnittsfläche des Volumenstroms robust erreicht werden. Somit können die Zuverlässigkeit und die Lebensdauer des Wärmetauschers erhöht werden.
  • Zweckmäßiger Weise können die Blendenelemente drehbar ausgebildet sein. Dadurch benötigt die Blendeneinrichtung zur Veränderung der Querschnittsfläche des Volumenstroms besonders wenig Raum. Somit kann der Platzbedarf des Wärmetauschers weiter reduziert werden.
  • Zweckmäßiger Weise können die Blendenelemente die Leitung umschließen. Dadurch können die Temperierung des Temperiermittels und die Veränderung der Querschnittsfläche des Volumenstroms im gleichen Raum erreicht werden. Somit kann der Platzbedarf des Wärmetauschers weiter reduziert werden. Weiterhin können die Blendenelemente um die Leitung herum drehbar ausgebildet sein. Somit können die Robustheit und die Lebensdauer des Wärmetauschers weiter erhöht werden.
  • Zweckmäßiger Weise können die Leitung und der Zulauf in einer ersten Ebene ausgebildet sein und die Luft durch die erste Ebene hindurchströmen. Dadurch kann Luft gleicher bzw. ähnlicher Temperatur die Leitung in der ersten Ebene umströmen und das hindurchströmende Temperiermittel temperieren. Damit kann der Wärmeaustausch zwischen dem Temperiermittel und der Luft optimiert werden.
  • Zweckmäßiger Weise können die Leitung und der Ablauf in einer zweiten Ebene ausgebildet sein und die Luft durch die zweite Ebene hindurchströmen, bevor sie durch die erste Ebene hindurchströmen kann. Dadurch kann die hindurchströmende Luft zunächst in der zweiten Ebene Temperiermittel, das bereits in der ersten Ebene vortemperiert worden ist, weiter temperieren, und anschließend in der ersten Ebene Temperiermittel vortemperieren. Somit kann eine zweistufige bzw. mehrstufige Temperierung verwirklicht werden. Somit kann die Leistungsfähigkeit oder Kompaktheit des Wärmetauschers verbessert werden.
  • Die Erfindung stellt weiterhin ein Batteriesystem bereit, das den zuvor beschriebenen Wärmetauscher umfasst.
  • Die Erfindung stellt weiterhin ein Fahrzeug, insbesondere Kraftfahrzeug wie Elektrokraftfahrzeug, Hybridfahrzeug oder Elektromotorrad (Elektro-Bike, E-Bike), Elektrofahrrad (Pedal Electric Cycle, Pedelec), ein Seefahrzeug wie Elektroboot oder Unterseeboot (U-Boot), ein Luftfahrzeug oder ein Raumfahrzeug, bereit, das den zuvor beschriebenen und mit dem Fahrzeug verbundenen Wärmetauscher oder das zuvor beschriebene und mit dem Fahrzeug verbundene Batteriesystem umfasst.
  • Zweckmäßiger Weise kann der Wärmetauscher in einem Boden des Fahrzeugs angeordnet oder ausgebildet sein. Dadurch kann die Temperierung der Batterie auf eine kompakte und / oder effektive Weise erreicht werden.
  • Zweckmäßiger Weise kann der Wärmetauscher in einem Radkasten des Fahrzeugs angeordnet oder ausgebildet sein. Dadurch kann die Temperierung der Batterie auf eine kompakte und / oder effektive Weise erreicht werden.
  • Zweckmäßiger Weise kann der Wärmetauscher an einem Karosserieanbauteil des Fahrzeugs angeordnet oder ausgebildet sein. Dadurch kann die Temperierung der Batterie auf eine kompakte und / oder effektive Weise erreicht werden.
  • Zweckmäßiger Weise kann der Kanal seriell ausgebildet werden. Dadurch kann das Temperiermittel entlang der gesamten Leitung fließen. Dabei kann das Temperiermittel von der vorbeiströmenden Luft bis auf deren Temperatur temperiert beispielsweise gekühlt werden.
  • Zweckmäßiger Weise kann der Kanal mäanderförmig ausgebildet werden. Dadurch kann die Leitung kompakt auf einer Ebene ausgebildet werden. Somit kann der Wärmetauscher kompakt ausgebildet werden und ein vorteilhafter Formfaktor erreicht werden.
  • Zweckmäßiger Weise kann der Kanal parallel oder rippenförmig ausgebildet werden. Dadurch kann die Oberfläche des Kanals vergrößert werden. Somit kann der Wärmeaustausch zwischen dem Temperiermittel und der Luft verbessert werden.
  • Zweckmäßiger Weise kann die Blendeneinrichtung eine Vielzahl von Blendenelementen umfassen. Dadurch benötigt die Blendeneinrichtung zur Veränderung der Querschnittsfläche des Volumenstroms weniger Raum. Somit kann der Platzbedarf des Wärmetauschers reduziert werden.
  • Zweckmäßiger Weise können die Blendenelemente als Klappen oder Lamellen ausgebildet werden. Dadurch kann Veränderung der Querschnittsfläche des Volumenstroms robust erreicht werden. Somit können die Zuverlässigkeit und die Lebensdauer des Wärmetauschers erhöht werden.
  • Zweckmäßiger Weise können die Blendenelemente drehbar ausgebildet werden. Dadurch benötigt die Blendeneinrichtung zur Veränderung der Querschnittsfläche des Volumenstroms besonders wenig Raum. Somit kann der Platzbedarf des Wärmetauschers weiter reduziert werden.
  • Zweckmäßiger Weise können die Blendenelemente die Leitung umschließen. Dadurch können die Temperierung des Temperiermittels und die Veränderung der Querschnittsfläche des Volumenstroms im gleichen Raum erreicht werden. Somit kann der Platzbedarf des Wärmetauschers weiter reduziert werden. Weiterhin können die Blendenelemente um die Leitung herum drehbar ausgebildet sein. Somit können die Robustheit und die Lebensdauer des Wärmetauschers weiter erhöht werden.
  • Zweckmäßiger Weise können die Leitung und der Zulauf in einer ersten Ebene ausgebildet werden und die Luft durch die erste Ebene hindurchströmen. Dadurch kann Luft gleicher bzw. ähnlicher Temperatur die Leitung in der ersten Ebene umströmen und das hindurchströmende Temperiermittel temperieren. Damit kann der Wärmeaustausch zwischen dem Temperiermittel und der Luft optimiert werden.
  • Zweckmäßiger Weise können die Leitung und der Ablauf in einer zweiten Ebene ausgebildet sein und die Luft durch die zweite Ebene hindurchströmen, bevor sie durch die erste Ebene hindurchströmen kann. Dadurch kann die hindurchströmende Luft zunächst in der zweiten Ebene Temperiermittel, das bereits in der ersten Ebene vortemperiert worden ist, weiter temperieren, und anschließend in der ersten Ebene Temperiermittel vortemperieren. Somit kann eine zweistufige bzw. mehrstufige Temperierung verwirklicht werden. Somit kann die Leistungsfähigkeit oder Kompaktheit des Wärmetauschers verbessert werden.
  • Weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden dem Fachmann aus der nachfolgenden Beschreibung beispielhafter Ausführungsformen, die jedoch nicht als die Erfindung beschränkend auszulegen sind, unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen ersichtlich.
  • 1 zeigt eine schematische Übersicht eines Batteriesystems 10,
  • 2 zeigt eine schematische Seitenansicht eines Wärmetauschers 20 gemäß einer Ausführungsform der Erfindung in einem geöffneten Zustand im Schnitt,
  • 3 zeigt eine schematische Seitenansicht des Wärmetauschers 20 gemäß der Ausführungsform der Erfindung in einem geschlossenen Zustand im Schnitt,
  • 4 zeigt eine schematische Draufsicht eines Wärmetauschers 40 gemäß einer anderen Ausführungsform der Erfindung im geöffneten Zustand,
  • 5 zeigt eine schematische Draufsicht eines Wärmetauschers 50 gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung im geöffneten Zustand,
  • 6 zeigt eine schematische Ansicht eines Fahrzeugs 60, das einen erfindungsgemäßen Wärmetauscher 100 in einem Fahrzeugboden umfasst, und
  • 7 zeigt eine schematische Ansicht eines Fahrzeugs 70, das einen erfindungsgemäßen Wärmetauscher 100 in einem Fahrzeugradkasten umfasst.
  • 1 zeigt eine schematische Übersicht eines Batteriesystems 10.
  • Das Batteriesystem 10 umfasst eine elektrische Batterie 200 mit einem elektrischen Anschluss, einen Wärmetauscher 100 zur Temperierung, d. h. Kühlung oder Erwärmung, eines Temperiermittels 400 und Verbindungsleitungen (Verschlauchung) 300 1, 300 2, die beispielsweise als Schläuche oder Rohre ausgebildet sein können, zur Verbindung von der Batterie 200 und dem Wärmetauscher 100 und zur Zuführung bzw. Abführung des Temperiermittels 400.
  • Die Batterie 200 umfasst eine Batteriezelle oder eine Vielzahl von Batteriezellen beispielsweise zwei, drei, vier oder mehr Batteriezellen. Die Batteriezelle kann in einem Batteriemodul oder Batteriepack angeordnet sein. Die Vielzahl von Batteriezellen kann in einem Batteriemodul, einer Vielzahl von Batteriemodulen, einem Batteriepack oder einer Vielzahl von Batteriepacks angeordnet sein. Die Batterie 200 umfasst weiterhin eine Temperiervorrichtung zur Temperierung, d. h. Kühlung oder Erwärmung, der Batteriezelle oder Vielzahl von Batteriezellen.
  • Die Temperiervorrichtung umfasst einen Kanal oder eine Vielzahl von Kanälen zur Aufnahme des Temperiermittels 400, das die Batteriezelle oder Vielzahl von Batteriezellen temperiert, und Anschlusseinrichtungen 220 1, 220 2, die beispielsweise als Anschlussoliven ausgebildet sein können, zum Anschließen der Verbindungsleitungen 300 1, 300 2.
  • Der Wärmetauscher 100 umfasst eine Temperiervorrichtung 110 zur Temperierung des Temperiermittels 400. Die Temperiervorrichtung 110 umfasst einen Kanal oder eine Vielzahl von Kanälen zur Aufnahme des Temperiermittels 400, das durch ein Medium beispielsweise Luft wie Umgebungsluft temperiert wird, und Anschlusseinrichtungen 105 1, 105 2, die beispielsweise als Anschlussoliven ausgebildet sein können, zum Anschließen der Verbindungsleitungen 300 1, 300 2.
  • Durch einen Kreislauf des Temperiermittels 400 kann beispielsweise Wärmeenergie, die in der Batterie 200, beim elektrischen Laden oder Entladen, freigesetzt und von dem Temperiermittel 400 aufgenommen worden ist, in dem Wärmetauscher 100 an die Umgebungsluft abgegeben werden.
  • 2 zeigt eine schematische Seitenansicht eines Wärmetauschers 20 gemäß einer Ausführungsform der Erfindung in einem geöffneten Zustand im Schnitt.
  • Der Wärmetauscher 20 umfasst eine Leitung 130 1...130 6, 135 1...135 6, die einen Kanal mit einem Zulauf und einen Ablauf zur Durchleitung eines Temperiermittels 400 umfasst. Der Zulauf 180 und der Ablauf 185 sind in 4 und 5 gezeigt. Der Zulauf und der Ablauf sind, wie mit Bezug auf 1 beschrieben, beispielsweise mit einer Temperiervorrichtung einer Batterie verbunden, so dass das Temperiermittel 400 aus der Batterie über den Zulauf durch die Leitung 130 1...130 6, 135 1...135 6 und den Ablauf zurück in die Batterie zirkulieren kann. Zur Temperierung des Temperiermittels 400 kann Luft an der Leitung 130 1...130 6, 135 1...135 6 vorbeiströmen. Teile bzw. Abschnitte der Leitung 130 1...130 6 und der Zulauf sind in einer ersten Ebene, durch die die Luft hindurchströmen kann, ausgebildet. Andere Teile bzw. Abschnitte der Leitung 135 1...135 6 und der Ablauf sind in einer zweiten Ebene, durch die die Luft hindurchströmen kann, bevor sie durch die erste Ebene hindurchströmt, ausgebildet.
  • Der Wärmetauscher 20 umfasst weiterhin eine Steuerungsvorrichtung zur Steuerung bzw. Regelung eines Volumenstroms 520 1...520 6; 530 der Luft. Der Volumenstrom 520 1...520 6; 530 kann beispielsweise durch Wind oder Fahrtwind 530 erzeugt bzw. bewirkt werden. Die Steuerungsvorrichtung kann eine Querschnittsfläche des Volumenstroms 520 1...520 6; 530 zur Temperierung des Temperiermittels 400 verändern, beispielsweise verkleinern oder vergrößern.
  • Die Steuerungsvorrichtung kann eine Blendeneinrichtung, eine Stelleinrichtung (Aktuator) 150 und eine Verarbeitungeinrichtung 170 umfassen.
  • Die Blendeneinrichtung kann eine Vielzahl von Blendenelementen umfasst. Die Blendenelemente können drehbar ausgebildet sein. Die Blendenelemente können, wie in 2 beispielhaft gezeigt, als Lamellen 140 1...140 6, die die Teile bzw. Abschnitte der Leitung 135 1...135 6 in der zweiten Ebene umschließen, ausgebildet sein.
  • Die Stelleinrichtung 150, die beispielsweise als Motor wie Elektromotor ausgebildet sein kann, umfasst eine Drehachse 155, die über einen Hebel 160 mit einem Gestänge 160 verbunden ist. Das Gestänge ist jeweils mit einem freien Ende der um die Teile der Leitung 135 1...135 6 drehbar gelagerten Lamellen 140 1...140 6 verbunden, sodass die Stelleinrichtung 150 die Lamellen 140 1...140 6 zwischen dem in 2 gezeigten geöffneten Zustand und einem in 3 gezeigten geschlossen Zustand schwenken kann. Im geöffneten Zustand der Lamellen 140 1...140 6 strömt die Luft zunächst durch die zweite Ebene und anschließend durch die erste Ebene, sodass sie das Temperiermittel 400 in der Leitung 130 1...130 6, 135 1...135 6 temperiert. Das Schwenken kann kontinuierlich oder diskret, d. h. in Schritten bzw. Stufen erfolgen.
  • Die Verarbeitungseinrichtung 170, die beispielsweise einen Prozessor 172, einen Speicher 174 und eine Schnittstelle 176 umfassen kann, verarbeitet Daten beispielsweise Messwerte wie Temperaturmesswerte der Luft, des Temperiermittels, der Batterie und / oder von Batteriezellen und steuert die Stelleinrichtung, so dass das Temperiermittel 400 entsprechend der aktuellen Situation beispielsweise bezogen auf ein Laden oder Entladen der Batterie temperiert wird.
  • Ein Verfahren zur Temperierung einer Batterie kann ein Ermitteln von Messwerten wie Temperaturmesswerten und ein Bestimmen eines Öffnungswinkels der Lamellen 140 1...140 6 mittels der Verarbeitungseinrichtung 170 und ein Einstellen des Öffnungswinkels mittels der Stelleinrichtung 150 umfassen, sodass die Luft zur Temperierung des Temperiermittels 400 entsprechend der aktuellen Situation an der Leitung 130 1...130 6, 135 1...135 6 vorbeiströmen kann.
  • Der Wärmetauscher 20 kann weiterhin eine Gehäuse umfassen. Das Gehäuse kann eine Vielzahl von Gehäuseteilen 110, 115 umfassen. Die Gehäuseteile 110, 115 können als Formteile beispielsweise aus Kunststoff oder Metall wie Stahl bzw. Stahlblech ausgebildet sein. Alternativ kann der Wärmetauscher 20 in einen Hohlraum beispielsweise einem Hohlraum eines Fahrzeugs oder Fahrzeugsteils wie Karosserieteils angeordnet bzw. ausgebildet sein.
  • 3 zeigt eine schematische Seitenansicht des Wärmetauschers 20 gemäß der Ausführungsform der Erfindung in einem geschlossenen Zustand im Schnitt.
  • Im geschlossenen Zustand der Lamellen 140 1...140 6 kann die Luft nicht durch die Ebenen strömen, sodass sie das Temperiermittel 400 nicht temperieren kann.
  • 4 zeigt eine schematische Draufsicht eines Wärmetauschers 40 gemäß einer anderen Ausführungsform der Erfindung im geöffneten Zustand.
  • Der Wärmetauscher 40 entspricht im Wesentlichen dem mit Bezug auf 2 und 3 beschriebenen Wärmetauscher 20. Die Teile bzw. Abschnitte der Leitung 130 1...130 6, 135 1...135 6 sind seriell, d. h. hintereinander, verbunden, sodass das Temperiermittel 400 vom Zulauf 180 in Pfeilrichtung durch jeden der Teile bzw. Abschnitte der Leitung 130 1...130 6, 135 1...135 6 zum Ablauf 185 fließt. Dabei fließt das Temperiermittel 400, von dem Abschnitt der Leitung 130 1 in der ersten Ebene kommend, in den Abschnitt der Leitung 135 1 in der zweiten Ebene. Die Teile bzw. Abschnitte der Leitung 130 1...130 6, 135 1...135 6 können, wie in 4 beispielhaft gezeigt, mäanderförmig ausgebildet sein. 4 zeigt die Lamellen 140 1...140 6, die die Abschnitte der Leitung 135 1...135 6 in der zweiten Ebene umschließen.
  • 5 zeigt eine schematische Draufsicht eines Wärmetauschers 50 gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung im geöffneten Zustand.
  • Der Wärmetauscher 50 entspricht im Wesentlichen dem mit Bezug auf 2 und 3 beschriebenen Wärmetauscher 20. Die Teile bzw. Abschnitte der Leitung 130 1...130 6, 135 1...135 6 sind in den Ebenen jeweils parallel verbunden, sodass das Temperiermittel 400 vom Zulauf 180 in Pfeilrichtungen zunächst durch einen der Teile bzw. Abschnitte der Leitung 130 1...130 6 in der ersten Ebene und dann durch einen der Teile bzw. Abschnitte der Leitung 135 1...135 6 in der zweiten Ebene zum Ablauf 185 fließt. Die Teile bzw. Abschnitte der Leitung 130 1...130 6, 135 1...135 6 können, wie in 5 beispielhaft gezeigt, rippenförmig ausgebildet und über einen Verteilabschnitt 190 und einen Sammelabschnitt 195 der Leitung verbunden sein. 4 zeigt die Lamellen 140 1...140 6, die die Abschnitte der Leitung 135 1...135 6 in der zweiten Ebene umschließen.
  • 6 zeigt, mit Bezug auf 1, eine schematische Ansicht eines Fahrzeugs 60, das einen erfindungsgemäßen Wärmetauscher 100 in einem Fahrzeugboden umfasst.
  • Der Wärmetauscher 100 ist, wie in 6 beispielhaft gezeigt, im Fahrzeugboden angeordnet, sodass während einer Vorwärtsbewegung des Fahrzeugs 60 entstehender Fahrtwind in den geöffneten erfindungsgemäßen Wärmetauscher 100 hineinströmen kann.
  • 7 zeigt, mit Bezug auf 1, eine schematische Ansicht eines Fahrzeugs 70, das einen erfindungsgemäßen Wärmetauscher 100 in einem Fahrzeugradkasten umfasst.
  • Der Wärmetauscher 100 ist, wie in 7 beispielhaft gezeigt, im Fahrzeugradkasten angeordnet, sodass während einer Vorwärtsbewegung des Fahrzeugs 60 entstehender Fahrtwind und / oder ein durch Rotation des korrespondierenden Rades entstehender Luftstrom in den geöffneten erfindungsgemäßen Wärmetauscher 100 hineinströmen kann.
  • Abschließend wird angemerkt, dass Ausdrücke wie „umfassend“ und „aufweisend“ oder dergleichen nicht ausschließen, dass weitere Elemente oder Schritte vorgesehen sein können. Weiterhin wird darauf hingewiesen, dass „ein“ oder „eine“ keine Vielzahl ausschließen. Außerdem können die in Verbindung mit den verschiedenen Ausführungsformen beschriebenen Merkmale beliebig miteinander kombiniert werden. Schließlich wird angemerkt, dass die Bezugszeichen in den Ansprüchen nicht als den Schutzbereich der Ansprüche beschränkend ausgelegt werden sollen.

Claims (13)

  1. Wärmetauscher (20; 40; 50; 100) zur Temperierung einer Batterie (200), gekennzeichnet durch: – eine Leitung (130 1...130 6, 135 1...135 6), die einen Kanal mit einem Zulauf (180) und einen Ablauf (185) zur Durchleitung eines Temperiermittels (400) umfasst und mit der Batterie (200) verbindbar ist, und – eine Steuerungsvorrichtung, die eine Blendeneinrichtung umfasst, zur Steuerung oder Regelung eines Volumenstroms (520 1...520 6; 530) von Luft, wobei: – die Luft zur Temperierung des Temperiermittels (400) an der Leitung (130 1...130 6, 135 1...135 6) vorbeiströmen kann, und – die Steuerungsvorrichtung eine Querschnittsfläche des Volumenstroms (520 1...520 6; 530) zur Temperierung des Temperiermittels (400) verändern, verkleinern oder vergrößern kann.
  2. Der Wärmetauscher (20; 40; 50; 100) nach Anspruch 1, wobei: – der Kanal seriell oder mäanderförmig ausgebildet ist, – der Kanal parallel oder rippenförmig ausgebildet ist, oder – die Blendeneinrichtung eine Vielzahl von Blendenelementen umfasst.
  3. Der Wärmetauscher (20; 40; 50; 100) nach Anspruch 2, wobei: – die Blendenelemente als Klappen oder Lamellen (140 1...140 6) ausgebildet sind, – die Blendenelemente drehbar ausgebildet sind, oder – die Blendenelemente die Leitung (130 1...130 6, 135 1...135 6) umschließen.
  4. Der Wärmetauscher (20; 40; 50; 100) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei: – die Leitung (130 1...130 6) und der Zulauf (180) in einer ersten Ebene ausgebildet sind, und – die Luft durch die erste Ebene hindurchströmen kann.
  5. Der Wärmetauscher (20; 40; 50; 100) nach Anspruch 4, wobei: – die Leitung (135 1...135 6) und der Ablauf (185) in einer zweiten Ebene ausgebildet sind, und – die Luft durch die zweite Ebene hindurchströmen kann, bevor sie durch die erste Ebene hindurchströmen kann.
  6. Batteriesystem (10), umfassend: – den Wärmetauscher (20; 40; 50; 100) nach einem der Ansprüche 1 bis 5.
  7. Fahrzeug (60; 70), Kraftfahrzeug, Elektrokraftfahrzeug oder Hybridfahrzeug, umfassend: – den Wärmetauscher (20; 40; 50; 100) nach einem der Ansprüche 1 bis 5 verbunden mit dem Fahrzeug (60; 70), oder – das Batteriesystem (10) nach Anspruch 6 verbunden mit dem Fahrzeug (60; 70).
  8. Das Fahrzeug (60; 70), Kraftfahrzeug, Elektrokraftfahrzeug oder Hybridfahrzeug nach Anspruch 7, wobei: – der Wärmetauscher (20; 40; 50; 100) in einem Boden des Fahrzeugs (60; 70) angeordnet oder ausgebildet ist, – der Wärmetauscher (20; 40; 50; 100) in einem Radkasten des Fahrzeugs (60; 70) angeordnet oder ausgebildet ist, oder – der Wärmetauscher (20; 40; 50; 100) an einem Karosserieanbauteil des Fahrzeugs (60; 70) angeordnet oder ausgebildet ist.
  9. Verfahren zur Temperierung einer Batterie (200), gekennzeichnet durch: – Bereitstellen eines Wärmetauscher (20; 40; 50; 100) zur Temperierung einer Batterie (200), umfassend eine Leitung (130 1...130 6, 135 1...135 6), die einen Kanal mit einem Zulauf (180) und einen Ablauf (185) zur Durchleitung eines Temperiermittels (400) umfasst und mit der Batterie (200) verbindbar ist, und eine Steuerungsvorrichtung, die eine Blendeneinrichtung umfasst, zur Steuerung oder Regelung eines Volumenstroms (520 1...520 6; 530) von Luft, wobei: – die Luft zur Temperierung des Temperiermittels (400) an der Leitung (130 1...130 6, 135 1...135 6) vorbeiströmen kann, und – die Steuerungsvorrichtung eine Querschnittsfläche des Volumenstroms (520 1...520 6; 530) zur Temperierung des Temperiermittels (400) verändern, verkleinern oder vergrößern kann.
  10. Das Verfahren nach Anspruch 9, wobei: – der Kanal seriell oder mäanderförmig ausgebildet wird, – der Kanal parallel oder rippenförmig ausgebildet wird, oder – die Blendeneinrichtung eine Vielzahl von Blendenelementen umfasst.
  11. Das Verfahren nach Anspruch 10, wobei: – die Blendenelemente als Klappen oder Lamellen (140 1...140 6) ausgebildet werden, – die Blendenelemente drehbar ausgebildet werden, oder – die Blendenelemente die Leitung (130 1...130 6, 135 1...135 6) umschließen.
  12. Das Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 11, wobei: – die Leitung (130 1...130 6) und der Zulauf (180) in einer ersten Ebene ausgebildet werden, und – die Luft durch die erste Ebene hindurchströmen kann.
  13. Das Verfahren nach Anspruch 12, wobei: – die Leitung (135 1...135 6) und der Ablauf (185) in einer zweiten Ebene ausgebildet werden, und – die Luft durch die zweite Ebene hindurchströmen kann, bevor sie durch die erste Ebene hindurchströmen kann.
DE102014203644.5A 2014-02-28 2014-02-28 Wärmetauscher und Verfahren zur Temperierung einer Batterie sowie Batteriesystem Pending DE102014203644A1 (de)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102014203644.5A DE102014203644A1 (de) 2014-02-28 2014-02-28 Wärmetauscher und Verfahren zur Temperierung einer Batterie sowie Batteriesystem

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102014203644.5A DE102014203644A1 (de) 2014-02-28 2014-02-28 Wärmetauscher und Verfahren zur Temperierung einer Batterie sowie Batteriesystem

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE102014203644A1 true DE102014203644A1 (de) 2015-09-03

Family

ID=53801393

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102014203644.5A Pending DE102014203644A1 (de) 2014-02-28 2014-02-28 Wärmetauscher und Verfahren zur Temperierung einer Batterie sowie Batteriesystem

Country Status (1)

Country Link
DE (1) DE102014203644A1 (de)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102017217583A1 (de) 2017-10-04 2019-04-04 Siemens Aktiengesellschaft Anordnung von Batteriezellen und Flugzeug mit einer derartigen Anordnung
US20220255159A1 (en) * 2021-02-10 2022-08-11 Bell Textron Inc. Battery Structural Assembly
EP4230942A1 (de) * 2022-02-16 2023-08-23 Transportation IP Holdings, LLC Wärmeverwaltungssystem und -verfahren

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102017217583A1 (de) 2017-10-04 2019-04-04 Siemens Aktiengesellschaft Anordnung von Batteriezellen und Flugzeug mit einer derartigen Anordnung
WO2019068549A1 (de) 2017-10-04 2019-04-11 Siemens Aktiengesellschaft Anordnung von batteriezellen und flugzeug mit einer derartigen anordnung
US11631913B2 (en) 2017-10-04 2023-04-18 Rolls-Royce Deutschland Ltd & Co Kg Assembly of battery cells, and aircraft comprising such an assembly
US20220255159A1 (en) * 2021-02-10 2022-08-11 Bell Textron Inc. Battery Structural Assembly
EP4230942A1 (de) * 2022-02-16 2023-08-23 Transportation IP Holdings, LLC Wärmeverwaltungssystem und -verfahren

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP3084877B1 (de) Vorrichtung und verfahren zur überwachung eines energiespeichers sowie energiespeicher mit der vorrichtung
DE102014102578B4 (de) Batteriemodul und kühlplattenbaugruppe dafür
EP3010750B1 (de) Verfahren und steuergerät zur optimierung der kühlung eines hochvoltspeichers durch eine klimaanlage
DE102014200877A1 (de) Modulträger für Batteriezellen und Verfahren zur Herstellung des Modulträgers sowie Batteriemodul, Batteriepack, Batterie und Batteriesystem
DE102013002847B4 (de) Batterieanordnung für ein Fahrzeug und Verfahren zum Betreiben einer Batterieanordnung
DE102014203943A1 (de) Anschlussvorrichtung und Verfahren zur Temperierung von Batteriezellen sowie Temperiervorrichtung, Batteriemodul, Batteriepack, Batterie und Batteriesystem
DE102014200989A1 (de) Temperiervorrichtung für Batteriezellen und Verfahren zur Temperierung von Batteriezellen sowie Batteriemodul, Batteriepack, Batterie und Batteriesystem
DE102013223229A1 (de) Vorrichtung zum indirekten Kühlen und Erwärmen eines Batteriemoduls eines Fahrzeugs
DE102014203133A1 (de) Vorrichtung und Verfahren zur Temperierung und Entgasung einer Batteriezelle sowie Batterie und Batteriesystem
DE102017210343A1 (de) Flexible Kühlplatte für eine Batterie
DE102011106690A1 (de) Batterien mit Phasenwechselmaterialien
WO2010115560A1 (de) Akkumulator mit verlängerter lebensdauer
DE2414758A1 (de) Verfahren zur abfuehrung der in den einzelnen zellen eines akkumulators entwickelten waerme
DE102010055600A1 (de) Vorrichtung zur Kühlung einer Batterie
EP2389706B1 (de) Temperiertes batteriesystem
DE102015222703A1 (de) Ladestation zum Aufladen von Energiespeichern von Kraftwagen sowie Speichereinrichtung für einen Kraftwagen
DE102017005303B4 (de) Temperiersystem für ein Elektrofahrzeug
DE102011086246A1 (de) Batteriesystem und Kraftfahrzeug
DE102017005593A1 (de) Hochvoltbatterievorrichtung für einen Kraftwagen
DE102014203927A1 (de) Vorrichtung und Verfahren zur Trocknung einer Batterie sowie Batterie, Batteriesystem und Fahrzeug
DE102014203919A1 (de) Vorrichtung und Verfahren zur Überwachung eines Batteriesystems sowie Batterie, Batteriesystem und Fahrzeug
WO2016113101A1 (de) Solarthermisches element zur temperierung eines batteriepacks bei gleichzeitiger verminderung des fahrzeugklimatisierungsbedarfs
EP2442390B1 (de) Batterie mit verminderter Brandgefahr
DE102014203644A1 (de) Wärmetauscher und Verfahren zur Temperierung einer Batterie sowie Batteriesystem
DE102012018874A1 (de) Brennstoffzellensystem

Legal Events

Date Code Title Description
R012 Request for examination validly filed
R016 Response to examination communication