DE102017005303A1 - TEMPERATURE SYSTEM FOR AN ELECTRIC VEHICLE - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Temperiersystem für ein Elektrofahrzeug (10) mit einem elektrochemischen Energiespeichersystem (1), einem pneumatischen Energiespeichersystem (2) und mit einer elektropneumatischen Steuerung für den Fahrbetrieb des Elektrofahrzeugs (10) und für den Ladebetrieb an einer Tankstelle (20) mit mindestens einer Schnelladestation (200). Das elektrochemische Energiespeichersystem (1) besteht aus einer Stromquelle (11) der Tankstelle (20) und aus einer Traktionsbatterie (12) des Elektrofahrzeugs (10), die im Fahr- und Ladebetrieb mittels eines Wärmeübertragers (13) über ein Wärmeträgerfluid (131) in einem Fluidkreislauf (132) mit einer Wärmesenke (14) thermisch konditioniert wird. Das pneumatische Energiespeichersystem (1) wird von einem stationäreren Druckluftspeichertank (21) der Tankstelle (20) und von einem Druckluftbehälter (22) des Elektrofahrzeugs (10) jeweils mit einem Kompressor (23) gebildet. Im Fahr-und Ladebetrieb des Elekrofahrzeugs (10) ist eine thermodynamische Koppelung der Energiespeichersysteme (1,2) vorgesehen, wobei die Traktionsbatterie (12) über den Wärmeübertrager (13) mit dem pneumatischen Energiespeichersystem (1) des Elektrofahrzeugs (10) verbunden ist, um die Traktionsbatterie (12) thermisch zu konditionieren und insbesondere durch Entspannung der in dem Druckluftbehälter (22) gespeicherten Druckluft an der Wärmesenke (14) des Fluidkreislaufs (132) zu kühlen.The invention relates to a temperature control system for an electric vehicle (10) with an electrochemical energy storage system (1), a pneumatic energy storage system (2) and with an electropneumatic control for driving the electric vehicle (10) and for charging at a gas station (20) with at least a fast charging station (200). The electrochemical energy storage system (1) consists of a power source (11) of the gas station (20) and a traction battery (12) of the electric vehicle (10), in driving and loading operation by means of a heat exchanger (13) via a heat transfer fluid (131) in a fluid circuit (132) is thermally conditioned with a heat sink (14). The pneumatic energy storage system (1) is formed by a stationary compressed air storage tank (21) of the filling station (20) and by a compressed air tank (22) of the electric vehicle (10) each with a compressor (23). In the driving and charging operation of the electric vehicle (10), a thermodynamic coupling of the energy storage systems (1,2) is provided, wherein the traction battery (12) via the heat exchanger (13) with the pneumatic energy storage system (1) of the electric vehicle (10) is connected, to thermally condition the traction battery (12) and, in particular, to cool it by relaxing the compressed air stored in the compressed air tank (22) at the heat sink (14) of the fluid circuit (132).

Description

Die Erfindung betrifft ein Elekrofahrzeug mit einem elektrischpneumatischen Temperiersystem für den Fahr-und Ladebetrieb des Elektrofahrzeugs und für den Ladebetrieb einer Tankstelle, bei dem im Ladebetrieb das Elektrofahrzeug mit einer stationären Stromquelle und mit einem Druckluftspeichertank der Tankstelle verbunden wird, um gleichzeitig die Traktionsbatterie und einen Druckluftbehälter des Elektrofahrzeugs aufzuladen. Im Fahr-und im Ladebetrieb ermöglicht der Austausch von Energieinhalten zwischen der Traktionsbatterie und dem Druckluftbehälter eine flexible Nutzung der in zwei unterschiedlichen Systemen gespeicherten Energie. Insbesondere ermöglicht eine thermodynamische Koppelung zwischen dem elektrochemischen und dem pneumatischen Energiespeichersystem über einen Wärmeübertrager die Kühlung der Traktionsbatterie im Lade- und im Fahrbetrieb.The invention relates to a Elekrofahrzeug with an electro-pneumatic temperature control system for driving and charging the electric vehicle and for charging a gas station, in which the electric vehicle is connected to a stationary power source and a compressed air storage tank of the gas station in the loading operation, at the same time the traction battery and a compressed air tank of the electric vehicle. In driving and in the loading operation, the exchange of energy contents between the traction battery and the compressed air tank allows a flexible use of energy stored in two different systems. In particular, a thermodynamic coupling between the electrochemical and the pneumatic energy storage system via a heat exchanger allows the cooling of the traction battery in loading and driving.

Der elektrochemische Energiespeicher betrifft eine Lithium-Ionen-Batterie oder eine Lithium-Schwefel-Batterie sowie eine Nickel-Metallhydrid-Batterie insbesondere als Traktionsbatterie und auch als Stromquelle der Ladestation. Das pneumatische Energiespeichersystem betrifft einen Druckluftspeichertank der Tankstelle und einen Druckluftbehälter des Fahrzeugs sowie eine temporäre Verbindung beider Behälter im Ladebetrieb. Die Steuerung des Austauschs von Energieinhalten zwischen den Speichersystemen erfolgt elektropneumatisch jeweils durch eine zentrale Ventilinsel des Elekrofahrzeugs und der Tankstelle. Die Bezeichnung „Elektrofahrzeug“ betrifft Land-, Wasser- und Luftfahrzeuge, vorzugsweise aber einen PKW.The electrochemical energy store relates to a lithium-ion battery or a lithium-sulfur battery and a nickel-metal hydride battery, in particular as a traction battery and also as a power source of the charging station. The pneumatic energy storage system relates to a compressed air storage tank of the gas station and a compressed air tank of the vehicle and a temporary connection of both containers in the loading operation. The control of the exchange of energy contents between the storage systems is carried out electropneumatically by a central valve terminal of the Elekrofahrzeugs and the gas station. The term "electric vehicle" refers to land, water and air vehicles, but preferably a car.

Stand der TechnikState of the art

Für das schnelle Wiederaufladen der Batterie eines Elektrofahrzeugs muss innerhalb kurzer Zeit ein großer Energieinhalt von der Ladestation auf die Traktionsbatterie übertragen werden. Ladestationen, die für eine längere Wiederaufladezeit ausgelegt sind, können mit der normalen Netzspannung von 220 Volt betrieben werden. Schnellladestationen benötigen einen Transformator um die Spannung auf 300-500 Volt zu erhöhen. Zukünftig werden Ladestationen, die mit einer Spannung von bis zu 1000 Volt arbeiten, erforderlich sein, um die Dauer des Schnellladevorgangs auf max. 5-10 min zu begrenzen. Bei der Übertragung eines großen Energieinhalts, z.B. 100 kWh, entsteht unerwünschte Wärme sowohl an der Ladestation als auch in der Traktionsbatterie. Deshalb ist es notwendig die Traktionsbatterie während des Ladevorgangs thermisch zu konditionieren, sodass die Temperatur der Batteriezellen innerhalb eines Toleranzbands von 20-40°C gehalten werden kann. Entsprechend dem Stand der Technik wird dazu ein fahrzeugseitiger Fluidkreislauf mit einem Wärmeträgerfluid und einer fahrzeugseitigen Wärmesenke genutzt, wobei das Wärmeträgerfluid aus einem Wasser-Glykol-Gemisch besteht und die Wärme über eine große Oberfläche im Zusammenwirken mit einem Ventilator als Wärmesenke auf die Umgebungsluft übertragen wird, um eine Überhitzung der Batteriezellen zu vermeiden. Nachteilig dabei ist, dass der Ventilator aus der Traktionsbatterie gespeist wird und deshalb die Kühlleistung dieses Luftkühlers von der Antriebsleistung des Traktionsmotors abhängt. Daraus folgt, dass der Ladestrom über die gesamte Dauer des Schnellladevorgangs nicht gleichmäßig fließen kann, sondern gegen Ende der Ladezeit reduziert werden muss, um eine Überhitzung der Batteriezellen zu vermeiden. Diese beiden Faktoren verlängern die Ladezeit. Zudem ist die fahrzeugseitige Kühlung der Traktionsbatterie mit einem unangenehmen, von dem Ventilator verursachten Dauergeräusch verbunden. Der Energieinhalt der Traktionsbatterie wird durch das Produkt aus der Traktionsspannung und der galvanischen Kapazität der parallel geschalteten Einzelzellen definiert. Um an die Fahrleistungen eines heutigen Autos mit Verbrennungsmotor ohne Abstriche anschließen zu können, muss die Kapazität der Traktionsbatterie z.B. auf bis zu 10.000 Wh erhöht werden. Der parallel dazu einhergehende Wunsch nach einer immer kürzeren Ladezeit erfordert neue Maßnahmen für die Temperierung der Traktionsbatterie, gerade auch während des Wiederaufladens. Der französische Ingenieur Guy Negre hat bereits in den 90er-Jahren ein von Druckluft angetriebenes Auto vorgestellt. Die Reichweite des Druckluft-Antriebs bleibt jedoch weit hinter den bereits heute erzielbaren Reichweiten eines Elektrofahrzeugs zurück. Das Komprimieren und Speichern von Druckluft in einem Druckluftbehälter ist nicht nur eine Methode, um Energie zu speichern, sondern auch ein thermodynamischer Prozess, bei dem durch das Komprimieren der Luft nutzbare Wärme und durch das Entspannen der Druckluft nutzbare Kälte entsteht.For quick recharging of the battery of an electric vehicle, a large amount of energy has to be transferred from the charging station to the traction battery within a short time. Charging stations that are designed for a longer recharge time can be operated with the normal mains voltage of 220 volts. Fast charging stations need a transformer to increase the voltage to 300-500 volts. In the future, charging stations operating with a voltage of up to 1000 volts will be required to increase the duration of the fast charging process to max. To limit 5-10 min. In the transmission of a large energy content, e.g. 100 kWh, unwanted heat is generated both at the charging station and in the traction battery. Therefore, it is necessary to thermally condition the traction battery during the charging process so that the temperature of the battery cells can be kept within a tolerance band of 20-40 ° C. According to the prior art, a vehicle-side fluid circuit with a heat transfer fluid and a vehicle-side heat sink is used, wherein the heat transfer fluid consists of a water-glycol mixture and the heat is transmitted via a large surface in cooperation with a fan as a heat sink to the ambient air, to avoid overheating of the battery cells. The disadvantage here is that the fan is powered from the traction battery and therefore the cooling capacity of this air cooler depends on the drive power of the traction motor. It follows that the charge current can not flow evenly throughout the duration of the fast charge, but must be reduced toward the end of the charge time to avoid overheating the battery cells. These two factors increase the charging time. In addition, the vehicle-side cooling of the traction battery is associated with an unpleasant, caused by the fan continuous noise. The energy content of the traction battery is defined by the product of the traction voltage and the galvanic capacity of the parallel-connected single cells. In order to be able to connect to the performance of today's internal combustion engine without compromise, the capacity of the traction battery, e.g. be increased to up to 10,000 Wh. The parallel desire for an ever shorter charging time requires new measures for the temperature of the traction battery, especially during recharging. French engineer Guy Negre introduced a compressed air car in the 1990s. However, the range of the compressed air drive remains far behind the already achievable ranges of an electric vehicle. Compressing and storing compressed air in a compressed air tank is not only a way to store energy, but also a thermodynamic process that generates usable heat by compressing the air and releasing the compressed air.

Die DE 10 2009 040 311 A1 offenbart ein Kraftfahrzeug mit einer Energieumformungseinheit und eine mit einem Dampfbehälter verbundene Dampfturbine, wobei zwischen der Gaskompression und dem tatsächlichen Antriebsmechanismus eine Reihe von Energieumwandlungen vorgesehen ist. Der Dampfbehälter und die damit verbundene Dampfturbine werden hier als primäre Energiequelle für den Antrieb des Kraftfahrzeugs genutzt.The DE 10 2009 040 311 A1 discloses a motor vehicle having a power conversion unit and a steam turbine connected to a steam tank, wherein a series of energy conversions are provided between the gas compression and the actual drive mechanism. The steam tank and the associated steam turbine are used here as a primary source of energy for the drive of the motor vehicle.

Die DE 10 2016 119 122 A1 offenbart Systeme und Verfahren für das Wärmemanagement einer Traktionsbatterie mit einem zweischaligen Batteriegehäuse, bei dem zwischen dem Außen- und dem Innengehäuse ein Fluidkanal gebildet wird, der von einem ersten und einem zweiten Wärmefluid durchströmt wird. The DE 10 2016 119 122 A1 discloses systems and methods for thermal management of a traction battery having a clam shell battery housing, wherein between the outer and the inner housing, a fluid channel is formed, which is traversed by a first and a second thermal fluid.

Die DE 10 2015 214 452 A1 offenbart ein Thermomanagementsystem für ein Fahrzeug, bei dem ein Gas, insbesondere Luft zwischen dem Fahrzeug und einer fahrzeugexternen thermischen Energieversorgungseinrichtung ausgetauscht wird, wobei eine Aufnahme von Gas zum Transport thermischer Energie zum Fahrzeug hin oder vom Fahrzeug weg vorgesehen ist.The DE 10 2015 214 452 A1 discloses a thermal management system for a vehicle in which a gas, in particular air, is exchanged between the vehicle and an off-board thermal power supply, with provision of gas for transporting thermal energy to or from the vehicle.

Die DE 10 2016 004 851 A1 offenbart eine Wasserkühlung für eine Traktionsbatterie, die beim Ladevorgang Wärme in einem Kreislauf mit Vor- und Rücklauf auf ein fahrzeugexternes Warmwassersystem überträgt.The DE 10 2016 004 851 A1 discloses a water cooling system for a traction battery that transfers heat in a cycle with flow and return to a vehicle external hot water system during charging.

Die DE 10 2011 118 873 A1 offenbart ein Kühlsystem für ein Fahrzeug mit einer Brennstoffzelle, bei dem ein Absorberkreislauf und ein Kältemittelkreislauf miteinander verbunden sind, wobei das Kühlsystem fast ausschließlich Abwärme zum Betrieb benötigt.The DE 10 2011 118 873 A1 discloses a cooling system for a vehicle having a fuel cell in which an absorber circuit and a refrigerant circuit are connected to each other, wherein the cooling system almost exclusively requires waste heat to operate.

Aufgabenstellungtask

Ausgehend von dem dargestellten Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Temperiersystem sowohl für den Fahrbetrieb eines Elektrofahrzeugs als auch für den Ladebetrieb des Elektrofahrzeugs an der Schnellladestation einer Tankstelle anzugeben. Der Fahr- und Ladebetrieb sieht eine reversible Übertragung von Energieinhalten zwischen dem elektrochemischen Energiespeichersystem als Stromquelle und dem pneumatischen Energiespeichersystem des Elektrofahrzeugs vor. Dadurch werden durch das Temperiersystem des Elektrofahrzeugs möglichst verlustfreie Kreisprozesse an dem Elektrofahrzeug selbst und zwischen dem Elektrofahrzeug und der Tankstelle ermöglicht. Insbesondere besteht die Aufgabe der Erfindung darin, ein Kühlsystem für die Traktionsbatterie im Fahr- und Ladebetrieb des Elektrofahrzeugs mit Energie aus dem pneumatischen Energiespeichersystem anzugeben.Based on the illustrated prior art, the present invention seeks to provide a temperature control for both the driving of an electric vehicle and for the charging operation of the electric vehicle at the fast charging station of a gas station. The driving and charging operation provides for a reversible transmission of energy contents between the electrochemical energy storage system as a power source and the pneumatic energy storage system of the electric vehicle. As a result, as far as possible loss-free cycle processes on the electric vehicle itself and between the electric vehicle and the filling station are made possible by the tempering system of the electric vehicle. In particular, the object of the invention is to provide a cooling system for the traction battery in driving and loading operation of the electric vehicle with energy from the pneumatic energy storage system.

Im Einzelnen löst die Erfindung die folgenden Aufgaben:

  • - Angabe einer reversiblen energetischen Verbindung zwischen einer Tankstelle mit Druckluftspeichertank und Stromquelle und einem Elektrofahrzeug mit Druckluftbehälter und Traktionsbatterie
  • - Angabe einer irreversiblen energetischen Verbindung zwischen dem Druckluftbehälter und der Traktionsbatterie des Elektrofahrzeugs
  • - Kühlung der Traktionsbatterie durch Entspannung von Druckluft unter Nutzung des Joule-Thomson-Effekts
  • - Verkürzung der Ladezeit an der Schnellladestation einer Tankstelle
In detail, the invention solves the following tasks:
  • - Specification of a reversible energetic connection between a gas station with compressed air storage tank and power source and an electric vehicle with compressed air tank and traction battery
  • - Indication of an irreversible energetic connection between the compressed air tank and the traction battery of the electric vehicle
  • - Cooling of the traction battery by relaxation of compressed air using the Joule-Thomson effect
  • - Shortening the charging time at the fast charging station of a gas station

Diese Aufgaben werden mit den im Anspruch 1 genannten Merkmalen der Erfindung gelöst.These objects are achieved with the features mentioned in claim 1 of the invention.

Weitere Aufgaben und vorteilhafte Eigenschaften der Erfindung gehen aus den Unteransprüchen hervor.Other objects and advantageous features of the invention will become apparent from the dependent claims.

Reversible Energieübertragung im LadebetriebReversible energy transfer in loading mode

Die Erfindung ermöglicht eine reversible Übertragung von Energieinhalten zwischen einem pneumatischen Energiespeichersystem der Tankstelle, das aus mindestens einem Druckluftspeichertank besteht und einem pneumatischen Energiespeichersystem des Elektrofahrzeugs, das von mindestens einem Druckluftbehälter gebildet wird, ebenso wie zwischen einer Stromquelle der Tankstelle und der Traktionsbatterie des Elektrofahrzeugs sowie zwischen der Stromquelle und dem Druckluftspeichertank der Tankstelle bzw. zwischen der Traktionsbatterie und dem Druckluftbehälter des Elektrofahrzeugs, jeweils durch einen Kompressor als zwischengeschalteter Energiewandler.The invention enables a reversible transmission of energy contents between a pneumatic energy storage system of the gas station, which consists of at least one compressed air storage tank and a pneumatic energy storage system of the electric vehicle, which is formed by at least one compressed air tank, as well as between a power source of the gas station and the traction battery of the electric vehicle and between the power source and the compressed air storage tank of the gas station or between the traction battery and the compressed air tank of the electric vehicle, each by a compressor as an intermediate energy converter.

Insbesondere betrifft die Erfindung eine von einem Wärmeübertrager gebildete thermodynamische Verbindung zwischen der Traktionsbatterie und dem Druckluftbehälter des Elektrofahrzeugs, als Kühlsystem für die Traktionsbatterie im Fahr- und Ladebetrieb. Dabei wird die Traktionsbatterie im Ladebetrieb an einer Schnellladestation der Tankstelle durch Entspannung von Druckluft unter Nutzung des Joule Thomson-Effekts gekühlt. Abhängig von der Aussentemperatur kommt dieses mit dem Fluidkreislauf der Traktionsbatterie verbundene Kühlsystem auch im Fahrbetrieb zum Einsatz. Während die Übertragung von elektrisch oder pneumatisch gespeicherten Energieinhalten reversibel ist, ist die Übertragung von Wärme zu der Traktionsbatterie hin oder von der Traktionsbatterie weg ein irreversibler Prozess.In particular, the invention relates to a formed by a heat exchanger thermodynamic connection between the traction battery and the compressed air tank of the electric vehicle, as a cooling system for the traction battery in driving and loading operation. The traction battery is cooled while charging at a fast charging station of the gas station by relaxing compressed air using the Joule Thomson effect. Depending on the outside temperature of this connected to the fluid circuit of the traction battery cooling system is also used while driving. While the transfer of electric or pneumatically stored energy content is reversible, the transfer of heat to the traction battery or away from the traction battery is an irreversible process.

Verbindungen der EnergiespeichersystemeConnections of energy storage systems

Zu den Ausstattungen der Tankstelle für ein kombiniertes Lade- und Kühlsystem gehören mindestens eine oder mehrere Ladestationen, an denen jeweils zwei Elektrofahrzeuge andocken können, sodass einerseits über Ladekabel und Stecker eine temporäre Verbindung zu einer Stromquelle der Elektrotankstelle hergestellt werden kann und andererseits über eine Schlauchkupplung für die Druckluft eine Verbindung zu dem Elektrofahrzeug hergestellt werden kann. Um im Fahr- und Ladebetrieb an der Traktionsbatterie des Elektrofahrzeugs eine Kühlleistung von 10-20 kW zu realisieren, erfolgt die Kühlung der Traktionsbatterie durch Entspannung der Druckluft aus mindestens einem Druckluftbehälter des Elektrofahrzeugs, der im Ladebetrieb mit dem Druckluftspeichertank der Tankstelle verbunden ist, wobei ein Druckluftbehälter z.B. auf 300 bar verdichtete Luft aufnimmt, sodass bei einem Behältervolumen von 100 Litern 30.000 Liter Kühlmittel zur Verfügung stehen. Im Ladebetrieb an einer Schnellladestation der Tankstelle erfolgt die Verbindung zwischen der Stromquelle und der Traktionsbatterie entweder durch ein IPT-System (Inductive Power Transmission) oder mittels von Ladekabel, Stecker und Steckdose. In einer Ausführungsvariante der Erfindung sind Ladekabel und Druckluftleitung in einer gemeinsamen Zapfpistole vereinigt, wobei Steck-Rast-Verbindungen vorgesehen sind, die mit dem Drücker der Zapfpistole ver- und entriegelt werden.The equipment of the filling station for a combined charging and cooling system includes at least one or more charging stations, each of which can dock two electric vehicles, so on the one hand via charging cable and plug a temporary connection to a power source of the electric filling station can be made and on the other hand via a hose coupling for the compressed air can be connected to the electric vehicle. In order to realize a cooling capacity of 10-20 kW in driving and charging operation on the traction battery of the electric vehicle, the cooling of the traction battery is carried out by relaxing the compressed air from at least one compressed air tank of the electric vehicle, which is connected in charging mode with the compressed air storage tank of the gas station, wherein a Compressed air tank eg compressed air at 300 bar, so that with a container volume of 100 liters 30,000 liters of coolant are available. When charging at a fast charging station of the gas station, the connection between the power source and the traction battery is made either by an IPT system (Inductive Power Transmission) or by means of charging cable, plug and socket. In one embodiment of the invention, charging cable and compressed air line are combined in a common fuel nozzle, wherein plug-and-detent connections are provided, which are locked and unlocked with the handle of the fuel nozzle.

Thermische Konditionierung der TraktionsbatterieThermal conditioning of the traction battery

Die im Rahmen der Erfindung angegebene Kühltechnik zur Kühlung der Traktionsbatterie basiert im Fahr- und Ladebetrieb auf der Entspannung von Druckluft aus dem Druckluftbehälter des Elektrofahrzeugs bzw. aus dem Druckluftspeichertank der Tankstelle. Beim Entspannen der Druckluft kann durch einen Mischer Feuchtigkeit und Umgebungsluft der Druckluftströmung beigemischt werden, sodass einerseits eine exakte Einstellung der notwendigen Vorlauftemperatur für die Druckluft und andererseits eine Erhöhung der Kühlkapazität der entspannten Druckluft ermöglicht wird. Der Wärmeübertrager weist eine hydraulische Struktur auf, die in einer Ausführungsvariante von einem Lamellenregister gebildet und von einem Wärmeträgerfluid durchströmt wird. Mittels einer Vielzahl von Düsen in einer Rasteranordnung wird die Druckluft großflächig entspannt und über einen durch einen Ventilator unterstützten Luftstrom in einer Vielzahl von Luftkanälen des Lamellenregisters mit der Außenluft vermischt.The specified in the context of the invention cooling technology for cooling the traction battery is based in the driving and loading operation on the relaxation of compressed air from the compressed air tank of the electric vehicle or from the compressed air storage tank of the gas station. When relaxing the compressed air can be mixed by a mixer moisture and ambient air of the compressed air flow, so on the one hand, an exact adjustment of the necessary flow temperature for the compressed air and on the other hand, an increase in the cooling capacity of the relaxed compressed air is made possible. The heat exchanger has a hydraulic structure, which is formed in a variant of a fin register and flows through a heat transfer fluid. By means of a plurality of nozzles in a grid arrangement, the compressed air is extensively expanded and mixed via a supported by a fan airflow in a plurality of air channels of the fin register with the outside air.

In einer besonders vorteilhaften Ausführungsvariante der Erfindung ist der Wärmübertrager als Zweiphasen-Thermosyphon mit senkrechten, in Fahrtrichtung des Elektrofahrzeugs ausgerichteten Wänden zwischen den Batteriezellen der Traktionsbatterie ausgebildet. Der Zweiphasen-Thermosyphon ist mit einem Unterdruck beaufschlagt und nimmt ein phasenwechselndes Wärmeträgerfluid, z.B. Ethanol oder Methanol, auf. Die Batteriezellen sind in einem vollflächigen wärmeleitenden Kontakt mit der Außenseite der senkrechten Wände dieses plattenförmigen Wärmeübertragers verbunden. Bei Wärmeeintrag seitens der Batteriezellen verdampft das Wärmeträgerfluid und kondensiert an einem von der entspannten Druckluft durchströmten berippten Wärmeträgerrohr, das den Plattenwärmeübertrager an seinem oberen Ende als Wärmesenke in Fahrtrichtung durchquert. Eine Strömungsleitvorrichtung im Inneren des Plattenwärmeübertragers nimmt das kondensierte Wärmeträgerfluid auf und leitet es zu der Innenseite der senkrechten Wände des Zweiphasen-Thermosiphons, um die Wände des Plattenwärmeübertragers an der Innenseite zu benetzen. Druckluft aus dem Druckluftbehälter wird über eine Düse in das berippte Wärmeträgerrohr eingeleitet und dabei entspannt. Dadurch wird Wärme von den Batteriezellen auf einen von entspannter Druckluft gekühlten Luftstrom übertragen und dient bedarfsweise auch zur Kühlung des Fahrzeuginnenraums. Luftkanäle zwischen den Modulen der Batteriezellen ermöglichen eine Kühlung durch einen Ventilator und/oder durch den Fahrtwind. Als Wärmeträgerfluid für den als Zweiphasen-Thermosiphon ausgebildeten Wärmeübertrager kommen neben dem bevorzugten destillierten Wasser auch Methanol oder Ethanol, Isobutan, R365 oder Acetone oder ein Fluid aus der Stoffgruppe der Isopentane in Frage. Der Plattenwärmeübertrager selbst kann aus Edelstahl oder Aluminium oder als Verbund aus Kunststoff und Metall hergestellt werden. Der Druck innerhalb des passiv arbeitenden Zweiphasen-Thermosiphons wird auf wenige mbar abgesenkt, sodass der Siedepunkt von Wasser bei kleiner gleich 20°C liegt. Mittels der latenten Verdampfungswärme des Wärmeträgerfluids oder Arbeitsmittels wird Wärme von der Wärmequelle, die von den Wänden des Plattenwärmeübertragers gebildet wird, durch Verdampfung zu der Wärmesenke, die von dem berippten Wärmeträgerrohr gebildet wird, transportiert. Dabei erfolgt der Wärmetransport nahezu isotherm bei konstanter Temperatur, der Wärmeträgerfluid-Sättigungstemperatur des Zweiphasen-Thermosiphons. Der große Vorteil dieser Technik liegt darin, dass für den Fluidkreislauf keine Umwälzpumpe benötigt wird und bereits eine geringe Füllmenge mit dem Wärmeträgerfluid ausreicht, um einen hohen Wärmestrom zu übertragen. Bereits geringe Temperaturdifferenzen reichen aus, um einen kontinuierlichen Wärmetransport von den Batteriezellen auf die entspannte Druckluft zu übertragen. Im Winter wird das Wärmeträgerfluid mittels einer elektrischen Widerstandsheizung beheizt, sodass die Batteriezellen ihre Arbeitstemperatur erreichen. Weist die hydraulische Struktur einen Zweiphasen-Thermosiphons ist die Widerstandsheizung in dem sog. Sumpf am unteren Ende des Plattenwärmeübertragers angeordnet und verdampft das Wärmeträgerfluid, wodurch Wärme auf die Batteriezellen übertragen wird. Im Falle eines Lamellenregisters ist die elektrische Widerstandsheizung der hydraulischen Struktur zugeordnet und dient ebenfalls der Erwärmung der Batteriezellen über das Wärmeträgerfluid.In a particularly advantageous embodiment of the invention, the heat exchanger is designed as a two-phase thermosiphon with vertical, aligned in the direction of travel of the electric vehicle walls between the battery cells of the traction battery. The two-phase thermosiphon is subjected to a negative pressure and receives a phase-changing heat transfer fluid, such as ethanol or methanol. The battery cells are connected in a full-surface heat-conducting contact with the outside of the vertical walls of this plate-shaped heat exchanger. Upon heat input by the battery cells, the heat transfer fluid evaporates and condenses on a flowed through by the relaxed compressed air compressed heat transfer tube, which traverses the plate heat exchanger at its upper end as a heat sink in the direction of travel. A flow guide inside the plate heat exchanger receives the condensed heat transfer fluid and directs it to the inside of the vertical walls of the two-phase thermosyphon to wet the walls of the plate heat exchanger on the inside. Compressed air from the compressed air tank is introduced via a nozzle in the finned heat transfer tube and thereby relaxed. As a result, heat is transferred from the battery cells to a cooled air stream of relaxed compressed air and, if necessary, also serves to cool the vehicle interior. Air channels between the modules of the battery cells allow cooling by a fan and / or by the airstream. As a heat transfer fluid for the formed as a two-phase thermosiphon heat exchanger in addition to the preferred distilled water and methanol or ethanol, isobutane, R365 or acetone or a fluid from the group of isopentanes in question. The plate heat exchanger itself can be made of stainless steel or aluminum or as a composite of plastic and metal. The pressure within the passively operating two-phase thermosyphon is lowered to a few mbar, so that the boiling point of water is less than or equal to 20 ° C. By means of the latent heat of vaporization of the heat transfer fluid or working fluid, heat from the heat source formed by the walls of the plate heat exchanger is transported by evaporation to the heat sink formed by the finned heat transfer tube. The heat transfer takes place almost isothermally at a constant temperature, the heat transfer fluid saturation temperature of the two-phase thermosyphon. The great advantage of this technique is that no circulation pump is required for the fluid circuit and even a small amount of charge with the heat transfer fluid is sufficient to transfer a high heat flow. Even small temperature differences are sufficient to one to transfer continuous heat transfer from the battery cells to the relaxed compressed air. In winter, the heat transfer fluid is heated by means of an electrical resistance heater, so that the battery cells reach their working temperature. If the hydraulic structure has a two-phase thermosyphon, the resistance heating is arranged in the so-called sump at the lower end of the plate heat exchanger and vaporizes the heat transfer fluid, whereby heat is transferred to the battery cells. In the case of a lamella register, the electrical resistance heater is assigned to the hydraulic structure and likewise serves to heat the battery cells via the heat transfer fluid.

Druckluft als HilfsantriebCompressed air as auxiliary drive

Im Fahrbetrieb bei Temperaturen von 20-25°C in den Batteriezellen der Traktionsbatterie treibt die Druckluft aus dem Druckluftbehälter einen Generator an, der zusätzlichen Strom für den oder die Traktionsmotoren liefert. Die Druckluft und der Generator können auch als Reserveantrieb im Sinne eines Range Extenders genutzt werden. Bei Dauerfrost z.B. ermöglicht die Druckluft im Zusammenwirken mit einem Druckluftmotor einen von der Traktionsbatterie unabhängigen Fahrbetrieb.When driving at temperatures of 20-25 ° C in the battery cells of the traction battery, the compressed air from the compressed air tank drives a generator that provides additional power for the traction or the traction motors. The compressed air and the generator can also be used as reserve drive in the sense of a range extender. For permafrost e.g. allows the compressed air in cooperation with a compressed air motor independent of the traction battery driving.

Elektropneumatische Steuerung des FahrbetriebsElectropneumatic control of driving operation

Eine zentrale elektropneumatische Ventilinsel ist für die Steuerung des Fahr- und Ladebetriebs vorgesehen und ermöglicht z.B. im Bremsbetrieb eine Energierückgewinnung. Besteht das Antriebssystem des Elektrofahrzeugs z.B. aus vier Radnabenmotoren, die im Bremsbetrieb als Radnabengeneratoren wirken, kann Strom in die Traktionsbatterie zurückgespeichert werden. Eine weitere Möglichkeit besteht darin, den Traktionsmotor im Bremsbetrieb mit dem Kompressor zu verbinden, um Druckluft in den Druckluftbehälter zu speichern. Die dabei entstehende Wärme kann für eine Erwärmung der Batteriezellen genutzt werden. Schließlich kann die Druckluft einen Generator antreiben, der wiederum Strom in die Traktionsbatterie zurückspeichert. Im Sinne einer ganzheitlichen Temperierung des Elektrofahrzeugs in unterschiedlichen Temperaturbereichen von etwa -20°C bis +45°C erfolgt die Temperaturregulierung über die zentrale Ventilinsel, wobei in den unterschiedlichen Betriebszuständen des Fahrzeugs Aktoren gesteuert werden, die einen reversiblen Energieaustausch ermöglichen und z.B. als Einheit aus Generator und Traktionsmotor oder als Einheit aus Kompressor und Druckluftmotor ausgebildet sind. Entspannte Druckluft kann nach dem Kühlen der Traktionsbatterie in das Umluftsystem der Klimaanlage eingeleitet werden und dient der Kühlung des Fahrzeuginnenraums. Durch die vollkommene Entlastung der Traktionsbatterie von der Kühlfunktion im Ladebetrieb und eine mit dem Kühlmittel Luft gegebene Entlastung der Traktionsbatterie auch im Fahrbetrieb erhöht sich die Reichweite eines Elektrofahrzeugs zwischen den Tankstopps erheblich. Die effiziente Kühlung der Traktionsbatterie über eine externe Kältequelle vom Anfang bis zum Ende des Ladeprozesses mit gleichbleibend hoher Stromstärke verkürzt den Ladevorgang auf unter 10 min.A central electropneumatic valve terminal is provided for the control of the driving and loading operation and allows e.g. in braking mode an energy recovery. Is the drive system of the electric vehicle, e.g. From four wheel hub motors, which act as wheel hub generators in braking mode, electricity can be stored back into the traction battery. Another possibility is to connect the traction motor in braking operation with the compressor to store compressed air in the compressed air tank. The resulting heat can be used for heating the battery cells. Finally, the compressed air can drive a generator, which in turn stores power back into the traction battery. In the sense of a holistic temperature control of the electric vehicle in different temperature ranges from about -20 ° C to + 45 ° C, the temperature is controlled via the central valve terminal, being controlled in the different operating conditions of the vehicle actuators that allow a reversible energy exchange and, for. are formed as a unit of generator and traction motor or as a unit of compressor and air motor. Relaxed compressed air can be introduced after cooling the traction battery in the air circulation system of the air conditioning and is used to cool the vehicle interior. Due to the complete discharge of the traction battery from the cooling function in the charging mode and given with the coolant air relief of the traction battery even while driving, the range of an electric vehicle between refueling increases significantly. The efficient cooling of the traction battery via an external source of cold from the beginning to the end of the charging process with constantly high current strength shortens the charging process to less than 10 min.

Nutzung der vorhandenen Infrastruktur einer TankstelleUse of the existing infrastructure of a gas station

Die unterirdischen Kraftstofftanks einer bestehenden Tankstelle können zu Druckluftspeichertanks umgerüstet werden, wobei ein ehemaliger Kraftstofftank eine Mehrzahl einzelner Druckluftspeichertanks aufnehmen kann. Für die Speicherung der Druckluft ist ein elektrisch betriebener wassergekühlter Kompressor vorgesehen, dessen Strombedarf durch eine Solaranlage mit PV-Modulen oder durch Windturbinen oder durch das Netz gedeckt wird. Während der Druckluftspeichertank der Tankstelle durch einen Kompressor beladen wird, kann die Prozesswärme für die Beheizung der Aufenthaltsräume der Tankstelle genutzt werden. Stehen der Kompressor und der Druckluftspeichertank z.B. in einer Garage, kann die von dem Kompressor generierte Wärme z.B. für die Heizung eines Eigenheims genutzt werden.The underground fuel tanks of an existing gas station can be converted to compressed air storage tanks, wherein a former fuel tank can accommodate a plurality of individual compressed air storage tanks. For the storage of compressed air, an electrically operated water-cooled compressor is provided, the power requirement is covered by a solar system with PV modules or by wind turbines or through the network. While the compressed air storage tank of the gas station is loaded by a compressor, the process heat can be used for heating the rooms of the gas station. If the compressor and the compressed air storage tank are e.g. in a garage, the heat generated by the compressor may e.g. be used for heating a home.

Tankstelle mit BatteriespeicherGas station with battery storage

Da das lokale Stromnetz nicht ausreicht, um flächendeckend Tankstellen gleichzeitig mit Strom zu versorgen und da die regenerative Stromerzeugung natürlich bedingten Schwankungen unterliegt, ist es notwendig ein zukünftiges Tankstellennetz mit Batteriespeichern als Zwischenspeicher auszustatten. Dabei wird die übliche Netzspannung von 220 V durch einen Transformator auf bis zu 1000 V erhöht, um die Ladezeit zu verkürzen. Bei der Übertragung eines Energieinhalts von z.B. 100 Wh treten auch in dem Batteriespeicher hohe Temperaturen auf, die eine Kühlung durch entspannte Druckluft aus dem Druckluftspeichertank der Tankstelle erfordern. Neben einem Netzanschluss bietet sich auch eine der Tankstelle zugeordnete Solaranlage mit PV-Modulen oder eine oder mehrere Windturbinen als Stromquelle an.Since the local power grid is not sufficient to provide nationwide service stations at the same time with electricity and because the renewable electricity generation subject to natural fluctuations, it is necessary to equip a future gas station network with battery storage as a buffer. The usual mains voltage of 220 V is increased by a transformer to up to 1000 V in order to shorten the charging time. When transmitting an energy content of e.g. 100 Wh also occur in the battery storage high temperatures that require cooling by relaxed compressed air from the compressed air storage tank of the gas station. In addition to a grid connection, a solar system with PV modules assigned to the filling station or one or more wind turbines as a power source are also suitable.

Eine Schnellladestation der Tankstelle ist mit einem Zählwerk ausgestattet, das nicht nur den entnommenen Strom, sondern auch die Menge der übertragenen Druckluft zählt, sodass eine exakte Abrechnung der bezogenen Energiemengen ermöglicht wird. A fast charging station of the gas station is equipped with a counter, which counts not only the withdrawn power, but also the amount of transmitted compressed air, so that an exact accounting of the amounts of energy used is possible.

Die Figuren zeigen unterschiedliche Ausführungsmöglichkeiten und Anwendungen der Erfindung.
Es zeigen:

  • 1 den Austausch von Energieinhalten zwischen dem Elektrofahrzeug und der Tankstelle in einer schematischen Darstellung
  • 2 das Temperiersystem für den Fahr-und Ladebetrieb eines Elektrofahrzeugs in einem schematischen Grundriss
  • 3 ein Elektrofahrzeug im Ladebetrieb an einer Tankstelle in der perspektivischen Darstellung
  • 4 ein Elektrofahrzeug im Ladebetrieb an der Schnellladestation in der perspektivischen Darstellung
  • 5 eine Zapfpistole zur gleichzeitigen Übertragung von Strom und Druckluft in der perspektischen Darstellung
  • 6 die Traktionsbatterie und den Wärmeübertrager eines Elektrofahrzeugs in einer schematischen perspektivischen Übersicht
  • 7 einen Wärmeübertrager, der als Zweiphasen-Thermosiphon ausgebildet ist, in einer perspektivischen Schnittdarstellung
  • 8 die Traktionsbatterie und den Wärmeübertrager nach 7 in einem Detailausschnitt
  • 9 eine Traktionsbatterie und den Wärmeübertrager nach 7 und 8 in einer perspektivischen Übersicht
The figures show different embodiments and applications of the invention.
Show it:
  • 1 the exchange of energy content between the electric vehicle and the gas station in a schematic representation
  • 2 the temperature control system for the driving and charging of an electric vehicle in a schematic plan view
  • 3 an electric vehicle in the loading operation at a gas station in the perspective view
  • 4 an electric vehicle in charging mode at the fast charging station in the perspective view
  • 5 a nozzle for the simultaneous transmission of electricity and compressed air in the perspective representation
  • 6 the traction battery and the heat exchanger of an electric vehicle in a schematic perspective overview
  • 7 a heat exchanger, which is designed as a two-phase thermosiphon, in a perspective sectional view
  • 8th the traction battery and the heat exchanger after 7 in a detail section
  • 9 a traction battery and the heat exchanger after 7 and 8th in a perspective overview

1 zeigt die vielfältigen Möglichkeiten der Energieübertragung zwischen dem Elektrofahrzeug 10 und der Tankstelle 20 in dem temporären Ladebetrieb an einer Schnellladestation 200. Die Traktionsbatterie 12 und der Druckluftbehälter 22 sind über den Wärmeübertrager 13 thermodynamisch untereinander verbunden, sodass die Traktionsbatterie 12 durch Entspannung von Druckluft aus dem Druckluftbehälter 22, der im Ladebetrieb mit dem Druckluftspeichertank 21 der Tankstelle 20 verbunden ist, gekühlt werden kann. An der Schnellladestation 200 wird einerseits über Ladekabel 201, Stecker 202 und Zapfpistole 203 eine temporäre Verbindung zwischen der Stromquelle 11 und der Traktionsbatterie 12 des Elektrofahrzeugs 10 und andererseits zwischen dem Druckluftspeichertank 21 und dem Druckluftbehälter 22 über eine Druckluftleitung 210 mit Rückschlagventil 211 hergestellt, um sowohl die Traktionsbatterie 12 als auch den Druckluftbehälter 22 aufzuladen. Während die energetische Verbindung zwischen der Stromquelle 11 und der Traktionsbatterie 12 sowie zwischen dem Druckluftspeichertank 21 und dem Druckluftbehälter 22 reversibel sind, ist die Kühlung der Traktionsbatterie 12 durch Druckluft ein irreversibler Prozess, in dem die aus dem Wärmeübertrager 13 austretende, entspannte Druckluft in einer nachgeordneten Funktion der Klimatisierung des Elektrofahrzeugs dienen kann. Das Schema zeigt auch eine mögliche energetische Verbindung zwischen dem elektrochemischen Energiespeichersystem 1 und dem pneumatischen Energiespeichersystem 2 sowohl des Elektrofahrzeugs 10 als auch der Tankstelle 20, die jeweils über einen Kompressor 23 und einen Generator 15 als Aktoren ermöglicht werden. Eine elektropneumatische Ventilinsel 27 steuert die Aktoren des Elektrofahrzeugs 10 wie in 2 weiter erläutert. 1 shows the many possibilities of energy transfer between the electric vehicle 10 and the gas station 20 in the temporary charging operation at a fast charging station 200 , The traction battery 12 and the compressed air tank 22 are above the heat exchanger 13 thermodynamically interconnected so that the traction battery 12 by relaxing compressed air from the compressed air tank 22 in the loading mode with the compressed air storage tank 21 the gas station 20 is connected, can be cooled. At the fast charging station 200 on the one hand via charging cable 201 , Plug 202 and fuel nozzle 203 a temporary connection between the power source 11 and the traction battery 12 of the electric vehicle 10 and, on the other hand, between the compressed air storage tank 21 and the compressed air tank 22 via a compressed air line 210 with check valve 211 made to both the traction battery 12 as well as the compressed air tank 22 charge. While the energetic connection between the power source 11 and the traction battery 12 and between the compressed air storage tank 21 and the compressed air tank 22 reversible, is the cooling of the traction battery 12 by compressed air an irreversible process in which the from the heat exchanger 13 emerging, relaxed compressed air can serve in a downstream function of the air conditioning of the electric vehicle. The scheme also shows a possible energetic connection between the electrochemical energy storage system 1 and the pneumatic energy storage system 2 both of the electric vehicle 10 as well as the gas station 20 , each with a compressor 23 and a generator 15 be enabled as actuators. An electropneumatic valve terminal 27 controls the actuators of the electric vehicle 10 as in 2 further explained.

2 zeigt das elektrochemische Speichersystem 1 bestehend aus der Traktionsbatterie 12 und einer Stromquelle 11 der Schnellladestation 200 sowie das pneumatische Energiespeichersystem 2 bestehend aus dem in einzelne Abteilungen 220 unterteilten Druckluftbehälter 22 und dem mit der Schnellladestation 200 verbundenen Druckluftspeichertank 21 in einem schematischen Grundriss des Elektrofahrzeugs 10. Im Ladebetrieb an der Schnellladestation 200 wird sowohl Druckluft aus dem Druckluftspeichertank 21 in den Druckluftbehälter als auch Strom aus einer Stromquelle 11 der Schnellladestation 200 auf die Traktionsbatterie 12 übertragen und gespeichert. Für die Übertragung der bei der Wiederaufladung der Traktionsbatterie 12 entstehenden Wärme auf die Umgebungsluft ist ein Wärmeübertrager 13 vorgesehen, der thermodynamisch sowohl mit der Traktionsbatterie 12 als auch mit dem Druckluftbehälter 22 des Elektrofahrzeugs 10 verbunden ist. Die Kühlung der Traktionsbatterie 12 erfolgt durch Entspannung der in dem Druckluftbehälter 22 gespeicherten Druckluft. Weitere, mit dem Druckluftbehälter 22 verbundene Aktoren betreffen eine Einheit aus Generator 15 und Traktionsmotor 16 sowie eine Einheit aus Kompressor 23 uns Druckluftmotor 26 und ein Getriebe 17, die jeweils von einer zentralen Ventilinsel 27 elektropneumatisch gesteuert werden und im Fahrbetrieb über Bremsen 18 eine jeweils reversible Übertragung von Energieinhalten auf die Traktionsbatterie 12 und/oder auf den Druckluftbehälter 22 ermöglichen. Alternativ zu einer Schlauchverbindung zwischen der Schnellladestation 200 und dem Elektrofahrzeug 10 ist ein IPT-System (Inductive Power Transmission) 112 für die Übertragung von Strom auf die Traktionsbatterie 12 vorgesehen. 2 shows the electrochemical storage system 1 consisting of the traction battery 12 and a power source 11 the fast charging station 200 as well as the pneumatic energy storage system 2 consisting of the individual departments 220 subdivided compressed air tank 22 and with the fast charging station 200 connected compressed air storage tank 21 in a schematic plan of the electric vehicle 10 , In charging mode at the fast charging station 200 is both compressed air from the compressed air storage tank 21 in the compressed air tank as well as electricity from a power source 11 the fast charging station 200 on the traction battery 12 transferred and saved. For the transfer of when recharging the traction battery 12 The resulting heat to the ambient air is a heat exchanger 13 provided thermodynamically with both the traction battery 12 as well as with the compressed air tank 22 of the electric vehicle 10 connected is. The cooling of the traction battery 12 done by relaxing the in the compressed air tank 22 stored compressed air. Further, with the compressed air tank 22 connected actuators concern a unit of generator 15 and traction engine 16 as well as a unit of compressor 23 us air motor 26 and a gearbox 17 , each from a central valve terminal 27 be controlled electro-pneumatically and while driving via brakes 18 a reversible transfer of energy content to the traction battery 12 and / or on the compressed air tank 22 enable. Alternatively to a hose connection between the quick charging station 200 and the electric vehicle 10 is an IPT system (Inductive Power Transmission) 112 for the transmission of electricity to the traction battery 12 intended.

3 zeigt ein Elektrofahrzeug 10 an der Schnellladestation 200 einer Tankstelle 20 im Ladebetrieb. Die Tankstelle 20 hat ein elektrochemisches Energiespeichersystem 1, das von einem Batteriespeicher 111 als Stromquelle 11, die von PV-Modulen 114 gespeist wird, gebildet wird, sowie ein pneumatisches Energiespeichersystem 2, das von einer Vielzahl von Druckluftspeichertanks 21, die in einem ehemaligen Kraftstofftank der Tankstelle 20 integriert sind, gebildet wird. Während des Schnellladevorgangs wird sowohl die Traktionsbatterie 12 des Elektrofahrzeugs 10 als auch der Batteriespeicher 111 der Tankstelle 20 durch Entspannung von Druckluft aus dem Druckluftspeichertank 21 gekühlt. Der Transformator 113 ist dazu ausgebildet, die Spannung aus dem Netz 110 auf bis zu 1000 Volt zu erhöhen, um den Schnellladevorgang auf 10 min zu verkürzen. Druckluftleitungen 210 für das Kühlmedium Luft führen sowohl zu dem Elektrofahrzeug 10 als auch zu dem Batteriespeicher 111. 3 shows an electric vehicle 10 at the fast charging station 200 a gas station 20 in the loading mode. The gas station 20 has an electrochemical energy storage system 1 that from a battery storage 111 as a power source 11 that of PV modules 114 as well as a pneumatic energy storage system 2 that of a variety of compressed air storage tanks 21 in a former fuel tank of the gas station 20 are integrated, is formed. During the quick charge process, both the traction battery 12 of the electric vehicle 10 as well as the battery storage 111 the gas station 20 by relaxing compressed air from the compressed air storage tank 21 cooled. The transformer 113 is designed to release the voltage from the grid 110 to increase to 1000 volts to reduce the fast charge to 10 minutes. Compressed air lines 210 for the cooling medium air lead both to the electric vehicle 10 as well as to the battery storage 111 ,

4 zeigt die Schnellladestation 200 einer Tankstelle 20, bei der die Stromquelle 11 des elektrochemischen Energiespeichersystems 1 von einem in einen Container integrierten Batteriespeicher 111 gebildet wird. Mit Hilfe eines Transformators 113 wird die Spannung des z.B. von einer Windturbine 115 erzeugten Stroms auf bis zu 1000 Volt erhöht, um die Wiederaufladung der Traktionsbatterie 12 zu beschleunigen. An der Tankstelle 20 wird eine Schnellladestation 200 gezeigt, bei der das Ladekabel 201 und eine Druckluftleitung 210 in einen flexiblen Schlauch integriert sind. In einem unterirdischen Druckluftspeichertank 21 wird über einen ebenfalls in den Container integrierten Kompressor 23 Druckluft gespeichert. 4 shows the fast charging station 200 a gas station 20 in which the power source 11 the electrochemical energy storage system 1 from a battery storage integrated in a container 111 is formed. With the help of a transformer 113 is the voltage of eg a wind turbine 115 generated electricity increased up to 1000 volts to recharge the traction battery 12 to accelerate. At the gas station 20 becomes a fast charging station 200 shown at the charging cable 201 and a compressed air line 210 integrated into a flexible hose. In an underground compressed air storage tank 21 is via a compressor also integrated in the container 23 Compressed air stored.

5 zeigt eine Zapfpistole 203 bestehend aus einem Ladekabel 201 und einer Druckluftleitung 210, die in einen gemeinsamen Schlauch integriert sind und über einen Stecker 202 und einer pneumatischen Kupplung 211 eine temporäre Verbindung zu dem in 3 dargestellten Elektrofahrzeug 10 herstellt. 5 shows a fuel nozzle 203 consisting of a charging cable 201 and a compressed air line 210 , which are integrated into a common hose and a plug 202 and a pneumatic clutch 211 a temporary connection to the in 3 illustrated electric vehicle 10 manufactures.

6 zeigt die Traktionsbatterie 12 und den Wärmeübertrager 13 eines Elektrofahrzeugs 10. Die Traktionsbatterie 12 ist aus einer Vielzahl in sog. Blöcken zusammengefassten Batteriezellen 120, die in Schichten angeordnet sind, aufgebaut. Zwischen den Schichten der Traktionsbatterie 12 ist ein in Serpentinen organisierter Fluidkreislauf 132 vorgesehen, wobei das Wärmeträgerfluid 131 eine thermodynamische Verbindung zu der Wärmesenke 14 des Fluidkreislaufs 132, der von einer Umwälzpumpe 28 angetrieben wird, herstellt. Die Wärmesenke 14 besteht aus einem Lamellenregister 230, das mit dem Fluidkreislauf 132 über Vor- und Rücklauf verbunden ist, wobei die einzelnen Lamellen des Lamellenregisters 230 von dem Wärmeträgerfluid 131 durchströmt werden. Bei entsprechenden Witterungsbedingungen sind zwei Ventilatoren 25 vorgesehen, die das Wärmeträgerfluid 131 möglichst auf eine Temperatur von 20°C abkühlen. Im Ladebetrieb und im Sommer wird die Traktionsbatterie 12 durch Entspannung von Druckluft aus dem Druckluftbehälter 22 über eine Vielzahl von Düsen 24, die durch das Lamellenregister 230 geblasen werden, gekühlt. Bei Frost wird das Wärmeträgerfluid 131 mittels einer elektrischen Widerstandsheizung beheizt und bringt die Batteriezellen 120 über den Fluidkreislauf 132 auf Betriebstemperatur. 6 shows the traction battery 12 and the heat exchanger 13 an electric vehicle 10 , The traction battery 12 is from a variety in so-called blocks combined battery cells 120 , which are arranged in layers, built up. Between the layers of the traction battery 12 is a serpentine organized fluid circuit 132 provided, wherein the heat transfer fluid 131 a thermodynamic connection to the heat sink 14 of the fluid circuit 132 , by a circulation pump 28 is driven, manufactures. The heat sink 14 consists of a lamellar register 230 that with the fluid circuit 132 is connected via flow and return, with the individual slats of the lamella 230 from the heat transfer fluid 131 be flowed through. In appropriate weather conditions are two fans 25 provided, which is the heat transfer fluid 131 If possible, cool to a temperature of 20 ° C. During charging and in summer, the traction battery 12 by relaxing compressed air from the compressed air tank 22 over a variety of nozzles 24 passing through the lamellar register 230 be blown, cooled. In frost, the heat transfer fluid 131 heated by means of an electrical resistance heater and brings the battery cells 120 over the fluid circuit 132 to operating temperature.

7 zeigt einen Wärmeübertrager 13, der als Zweiphasen-Thermosiphon 133 allseitig von Wänden 233 umschlossen ist und als Plattenwärmeübertrager 130 einen mit einem Unterdruck beaufschlagten und durch Rippen versteiften Behälter aufweist. Die Wärmesenke 14 am oberen Ende dieses Behälters wird von einem berippten Wärmeträgerrohr 231 gebildet das von entspannter Druckluft durchströmt wird und den Wärmeübertrager 13 in Fahrtrichtung durchquert. Der Sumpf 134 am unteren Ende des Behälters nimmt im Ruhezustand des Zweiphasen-Thermosiphons 133 ein phasenwechselndes Wärmeträgerfluid 131 auf. Im Ladebetrieb, wie in den 3 und 4 gezeigt, und im Hochleistungsbetrieb des Elektrofahrzeugs 10 wird unerwünschte Wärme aus den Batteriezellen 120 über einen wärmeleitenden Kontakt zu dem Plattenwärmeübertrager 130 übertragen, wobei das Wärmeträgerfluid 131, z.B. destilliertes Wasser, verdampft und durch Kondensation an dem berippten Wärmeträgerrohr 231 Wärme diskret auf das Kühlmedium Luft überträgt. Das Kondensat wird von einer dampfdurchlässigen Strömungsleitvorrichtung 232 aufgefangen und über eine Vielzahl von Tropfnasen 234 zu den Wänden 233 geleitet, die es von innen benetzt, sodass eine optimale Wärmeübertragung durch Wärmeleitung von den Batteriezellen 120 auf das Wärmeträgerfluid 131 ermöglicht wird. Eine elektrische Widerstandsheizung 135 am unteren Ende des Behälters beheizt bedarfsweise das Wärmeträgerfluid 131 und verdampft es, sodass die Batteriezellen 120 bei Frost erwärmt werden können. Bei Temperaturen unter 0°C gefriert das Wärmeträgerfluid 131 im Fall von destilliertem Wasser im Sumpf 134 des Zweiphasen-Thermosiphons 133. Eine keilförmige Ausbildung der Umfassungszarge des Plattenwärmeübertragers 130 im Bereich des Sumpfs 134 dient dazu, Frostschäden aufgrund der Volumenzunahme im Fall von gefrierendem Wasser als Wärmeträgerfluid 131 zu vermeiden. 7 shows a heat exchanger 13 , which is a two-phase thermosyphon 133 on all sides of walls 233 is enclosed and as a plate heat exchanger 130 Having an acted upon by a negative pressure and stiffened by ribbed container. The heat sink 14 At the upper end of this container is a ribbed heat transfer tube 231 formed by the flow of relaxed compressed air and the heat exchanger 13 crossed in the direction of travel. The swamp 134 at the lower end of the container decreases at rest of the two-phase thermosyphon 133 a phase change heat transfer fluid 131 on. In the loading mode, like in the 3 and 4 shown, and in the high-performance operation of the electric vehicle 10 will unwanted heat from the battery cells 120 via a thermally conductive contact to the plate heat exchanger 130 transferred, wherein the heat transfer fluid 131 , For example, distilled water, evaporated and by condensation on the finned heat transfer tube 231 Heat discreetly transfers air to the cooling medium. The condensate is from a vapor-permeable flow guide 232 collected and over a variety of drip noses 234 to the walls 233 which wets it from the inside, so that optimum heat transfer by heat conduction from the battery cells 120 on the heat transfer fluid 131 is possible. An electrical resistance heater 135 At the lower end of the container heated as needed, the heat transfer fluid 131 and it evaporates, leaving the battery cells 120 can be heated in frost. At temperatures below 0 ° C, the heat transfer fluid freezes 131 in the case of distilled water in the swamp 134 of the two-phase thermosyphon 133 , A wedge-shaped design of the Umfassungszarge the Plattenwärmeübertragers 130 in the area of the swamp 134 serves to frost damage due to the volume increase in the case of freezing water as a heat transfer fluid 131 to avoid.

8 zeigt den Detailausschnitt einer Traktionsbatterie 12, bei der die Batteriezellen 120 jeweils links und rechts mit den Wänden 233 des in 7 gezeigten Zweiphasen-Thermosiphons 133 vollflächig und wärmeleitend verbunden sind. Zwischen den einzelnen Modulen der Traktionsbatterie 12 sind jeweils Luftkanäle 235 angeordnet, durch die bei niedrigen Außentemperaturen, z.B. 10°C, der Fahrtwind geleitet wird. Bei hohen Außentemperaturen von mehr als 20°C wird Druckluft in dem berippten Wärmeträgerrohr 231, das die Wärmesenke 14 des Zweiphasen-Thermosiphons 133 bildet, entspannt, wobei die Einleitungstemperatur der Druckluft knapp über 0°C liegen kann. In einem nicht näher dargestellten Mischluftsystem kann die kühle Luft der Klimaanlage des Elektrofahrzeugs 10 zugeführt werden. 8th shows the detail of a traction battery 12 in which the battery cells 120 each left and right with the walls 233 of in 7 shown two-phase thermosyphon 133 are connected over the entire surface and heat-conducting. Between the individual modules of the traction battery 12 are each air channels 235 arranged, through which at low outside temperatures, eg 10 ° C, the wind is passed. At high outside temperatures of more than 20 ° C, compressed air is in the finned heat transfer tube 231 that the heat sink 14 of the two-phase thermosyphon 133 forms, relaxed, wherein the initiation temperature of the compressed air can be just above 0 ° C. In a mixed air system, not shown, the cool air of the air conditioning of the electric vehicle 10 be supplied.

9 zeigt dem Aufbau der Traktionsbatterie 12 mit den Batteriezellen 120 und die pneumatische Verbindung zu dem Druckluftbehälter 22 über Druckluftleitungen 210 sowie den Anschluss an den in 7 und 8 gezeigten Plattenwärmeübertrager 130. Düsen 24 am Eintritt in den Plattenwärmeübertrager 130 dienen der Entspannung der Druckluft, indem z.B. Außenluft in einem nicht näher dargestellten Mischer mit der Druckluft vermischt wird oder indem sich der Querschnitt des in 8 gezeigten, berippten Wärmeträgerrohrs 231 gegenüber der Druckluftleitung 210 erweitert. Zwischen den in Fahrtrichtung des Elektrofahrzeugs 10 ausgerichteten Modulen der Traktionsbatterie 12 sind Luftkanäle 235 für eine Belüftung durch den Fahrtwind oder einen hier nicht dargestellten Ventilator vorgesehen. 9 shows the structure of the traction battery 12 with the battery cells 120 and the pneumatic connection to the compressed air tank 22 via compressed air lines 210 as well as the connection to the in 7 and 8th shown plate heat exchanger 130 , jet 24 at the entrance to the plate heat exchanger 130 serve to relax the compressed air, for example by outside air is mixed in a mixer, not shown, with the compressed air or by the cross-section of the in 8th shown, finned heat transfer tube 231 opposite the compressed air line 210 extended. Between in the direction of travel of the electric vehicle 10 aligned modules of the traction battery 12 are air channels 235 provided for ventilation by the wind or a fan, not shown here.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

Elektrochemisches EnergiespeichersystemElectrochemical energy storage system 11 Pneumatisches EnergiespeichersystemPneumatic energy storage system 22 Elektrofahrzeugelectric vehicle 1010 TankstelleGas station 2020 Stromquellepower source 1111 SchnellladestationQuick charging station 200200 Netznetwork 110110 Ladekabelcharge cable 201201 Batteriespeicherbattery storage 111111 Steckerplug 202202 IPT-SystemIPT system 112112 Zapfpistolegas pump nozzle 203203 Transformatortransformer 113113 DruckluftspeichertankCompressed air storage tank 2121 PV-ModulePV modules 114114 DruckluftleitungCompressed air line 210210 Windturbinewind turbine 115115 Rückschlagventilcheck valve 211211 Traktionsbatterietraction battery 1212 DruckluftbehälterAir receiver 2222 Batteriezellenbattery cells 120120 AbteilungDepartment 220220 WärmeübertragerHeat exchanger 1313 Kompressorcompressor 2323 PlattenwärmeübertragerPlate heat exchangers 130130 Lamellenregisterfinned coil 230230 WärmeträgerfluidHeat transfer fluid 131131 Beripptes WärmeträgerrohrRippled heat transfer tube 231231 FluidkreislaufFluid circuit 132132 Strömungsleitvorrichtungflow director 232232 Zweiphasen-ThermosiphonTwo phase thermosyphon 133133 Wandwall 233233 Sumpfswamp 134134 Tropfnaseclapboard 234234 Widerstandsheizungresistance heating 135135 Luftkanalair duct 235235 Wärmesenkeheat sink 1414 Düsejet 2424 Generatorgenerator 1515 Ventilatorfan 2525 Traktionsmotortraction engine 1616 DruckluftmotorAir Motor 2626 Getriebetransmission 1717 Ventilinselvalve terminal 2727 Bremsebrake 1818 Umwälzpumpecirculating pump 2828

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Claims (10)

Temperiersystem für ein Elektrofahrzeug (10) mit einem elektrochemischen Energiespeichersystem (1), einem pneumatischen Energiespeichersystem (2) und mit einer elektropneumatischen Steuerung für den Fahrbetrieb des Elektrofahrzeugs (10) und für den Ladebetrieb an einer Tankstelle (20) mit mindestens einer Schnelladestation (200), bei dem das elektrochemische Energiespeichersystem (1) von einer Stromquelle (11) der Tankstelle (20) und von einer Traktionsbatterie (12) des Elektrofahrzeugs (10), die im Fahr- und Ladebetrieb mittels eines Wärmeübertragers (13) über ein Wärmeträgerfluid (131) in einem Fluidkreislauf (132) mit einer Wärmesenke (14) thermisch konditioniert wird, und bei dem das pneumatische Energiespeichersystem (1) von einem stationäreren Druckluftspeichertank (21) der Tankstelle (20) und von mindestens einem Druckluftbehälter (22) des Elektrofahrzeugs (10) jeweils mit einem Kompressor (23) gebildet werden, dadurch gekennzeichnet, dass im Fahr-und Ladebetrieb des Elekrofahrzeugs (10) eine thermodynamische Koppelung der Energiespeichersysteme (1,2) vorgesehen ist, wobei die Traktionsbatterie (12) über den Wärmeübertrager (13) mit dem pneumatischen Energiespeichersystem (1) des Elektrofahrzeugs (10) verbunden ist, um die Traktionsbatterie (12) thermisch zu konditionieren und insbesondere durch Entspannung der in dem Druckluftbehälter (22) gespeicherten Druckluft an der Wärmesenke (14) des Fluidkreislaufs (132) zu kühlen.Temperature control system for an electric vehicle (10) with an electrochemical energy storage system (1), a pneumatic energy storage system (2) and with an electropneumatic control for driving the electric vehicle (10) and for charging at a gas station (20) with at least one rapid charging station (200 ), in which the electrochemical energy storage system (1) from a power source (11) of the gas station (20) and of a traction battery (12) of the electric vehicle (10), in the driving and loading operation by means of a heat exchanger (13) via a heat transfer fluid ( 131) in a fluid circuit (132) with a heat sink (14) is thermally conditioned, and wherein the pneumatic energy storage system (1) from a stationary compressed air storage tank (21) of the gas station (20) and at least one compressed air tank (22) of the electric vehicle ( 10) are each formed with a compressor (23), characterized in that in driving and loading operation of the Elekrofahrzeugs (10) a thermodynamic coupling of the energy storage systems (1,2) is provided, wherein the traction battery (12) via the heat exchanger (13) with the pneumatic energy storage system (1) of the electric vehicle (10) is connected to the traction battery (12) to thermally condition and, in particular, to cool by relaxing the compressed air stored in the compressed air tank (22) at the heat sink (14) of the fluid circuit (132). Temperiersystem für ein Elektrofahrzeug (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet dass ,der Wärmeübertrager (13) eine hydraulische Struktur mit einer Wärmesenke (14) für den Fluidkreislauf (132) des Wärmeträgerfluids (131) aufweist die von einem Lamellenregister (230) oder von mindestens einem berippten Wärmeträgerrohr (231) gebildet wird, wobei an der Wärmesenke (14) die Druckluft mittels einer Mehrzahl von Düsen (24) in einer Rasteranordnung entspannt wird und sich dabei in einem von einem Ventilator (25) angetriebenen Luftstrom in Luftkanälen (235) des Lamellenregisters (230) mit der Außenluft vermischt.Temperature control system for an electric vehicle (10) according to Claim 1 in that the heat exchanger (13) has a hydraulic structure with a heat sink (14) for the fluid circuit (132) of the heat transfer fluid (131) which is formed by a lamellae register (230) or by at least one finned heat transfer tube (231), wherein at the heat sink (14) the compressed air by means of a plurality of nozzles (24) is relaxed in a grid arrangement and thereby mixed in an air flow driven by a fan (25) in air channels (235) of the fin register (230) with the outside air. Temperiersystem für ein Elektrofahrzeug (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die hydraulische Struktur des Wärmeübertragers (13) einen Zweiphasen-Thermosiphon (133) aufweist und z.B. als ein mit einem Unterdruck beaufschlagter Plattenwärmeübertrager (130) ausgebildet ist, der an seinem oberen Ende ein von entspannter Druckluft durchströmtes, beripptes Wärmeträgerrohr (231) als Wärmesenke (14) und an seinem unteren Ende einen Sumpf (134) aufweist und als vakuumdichter Behälter mit senkrechten Wänden (233) ein phasenwechselndes Wärmeträgerfluid (131), z.B. destilliertes Wasser, enthält, wobei die Batteriezellen (120) der Traktionsbatterie (12) als Wärmequelle in einem großflächigen und wärmeleitenden Kontakt mit der Außenseite der Wände (233) stehen und im Inneren des Plattenwärmeübertragers (130) eine Strömungsleitvorrichtung (232) mit Tropfnasen (234) vorgesehen ist, um die Innenseite der Wände (233) mit dem an dem berippten Wärmeträgerrohr (231) kondensierten Wärmeträgerfluid (131) zu benetzen.Temperature control system for an electric vehicle (10) according to Claim 1 , characterized in that the hydraulic structure of the heat exchanger (13) comprises a two-phase thermosyphon (133) and is designed, for example, as a plate heat exchanger (130) which is acted upon by a negative pressure and which at its upper end carries a ribbed heat transfer tube (FIG. 231) as a heat sink (14) and at its lower end a sump (134) and as a vacuum-tight container with vertical walls (233) comprises a phase-changing heat transfer fluid (131), eg distilled water, wherein the battery cells (120) of the traction battery ( 12) as a heat source in a large-area and thermally conductive contact with the outside of the walls (233) and in the interior of the Plattenwärmeübertragers (130) a flow guide (232) with drip noses (234) is provided to the inside of the walls (233) with the to wet on the finned heat transfer tube (231) condensed heat transfer fluid (131). Temperiersystem für ein Elektrofahrzeug (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die elektropneumatische Steuerung des Fahrbetriebs über eine zentrale Ventilinsel (27) erfolgt, die den Fluidkreislauf (132) des Wärmeübertragers (13) steuert, sodass eine optimale Arbeitstemperatur für die Batteriezellen (120) über die Menge der an der Wärmesenke (14) des Fluidkreislaufs (132) entspannten Druckluft ermöglicht wird, oder dass ein wassergekühlter Kompressor (23) gesteuert wird, der Druckluft in eine Abteilung (220) des Druckluftbehälters (22) zurückspeichert, wobei eine Fluidverbindung zu dem Fluidkreislauf (132) der Traktionsbatterie (12) eröffnet wird, um die Batteriezellen (120) mit der Prozesswärme des Kompressors (23) zu beheizen.Temperature control system for an electric vehicle (10) according to Claim 1 , characterized in that the electro-pneumatic control of the driving operation via a central valve island (27) which controls the fluid circuit (132) of the heat exchanger (13), so that an optimal operating temperature for the battery cells (120) on the amount of heat sink ( 14) of the fluid circuit (132), or that a water-cooled compressor (23) is controlled, the compressed air in a section (220) of the compressed air tank (22) back, with a fluid connection to the fluid circuit (132) of the traction battery ( 12) is opened to heat the battery cells (120) with the process heat of the compressor (23). Temperiersystem für ein Elektrofahrzeug (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die zentrale Ventilinsel (27) über Sensoren eine Temperatursteuerung des Fluidkreislaufs (132) der Traktionsbatterie (12) ermöglicht und z.B. bei niedrigen Außentemperaturen bis 15°C Fahrtwind zu der Wärmesenke (14) des Wärmeübertragers (13) geleitet wird, um über das Wärmeträgerfluid (131) die Batteriezellen (120) zu kühlen oder dass bei höheren Außentemperaturen ab 15°C eine Umwälzpumpe (28) gesteuert wird, die den Fluidkreislauf (132) beschleunigt oder dass ein Generator (15) gesteuert wird, der zusätzlichen Strom für den oder die Traktionsmotoren (16) liefert oder als Range Extender einen Reserveantrieb darstellt, oder dass der Betrieb eines Druckluftmotors (26) gesteuert wird, der z.B. bei Dauerfrost einen von der Traktionsbatterie (12) unabhängigen Fahrbetrieb ermöglicht.Temperature control system for an electric vehicle (10) according to Claim 1 , characterized in that the central valve island (27) via sensors a temperature control of the fluid circuit (132) of the traction battery (12) and for example at low outside temperatures to 15 ° C airstream to the heat sink (14) of the heat exchanger (13) is passed, in order to cool the battery cells (120) via the heat carrier fluid (131) or that a circulating pump (28) is controlled at higher outside temperatures above 15 ° C., which accelerates the fluid circuit (132) or if a generator (15) is controlled, the additional one Supplying power to the traction motor (s) (16), or providing a reserve drive as a range extender, or controlling the operation of an air motor (26) permitting, for example, continuous traction to operate independently of the traction battery (12). Temperiersystem für ein Elektrofahrzeug (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Traktionsmotor (16) des Elektrofahrzeugs (10) z.B. von vier Radnabenmotoren gebildet wird, die im Bremsbetrieb als Radnabengeneratoren wirken, um Strom für die Traktionsbatterie (12) zu generieren oder dass der Traktionsmotor (16) im Bremsbetrieb mit einem wassergekühlten Kompressor (23) verbunden wird, um Wärme auf den Fluidkreislauf (132) der Traktionsbatterie (12) zu übertragen und um Druckluft in den Druckluftbehälter (22) zu speichern.Temperature control system for an electric vehicle (10) according to Claim 1 , characterized in that the traction motor (16) of the electric vehicle (10) is formed, for example, four wheel hub motors, which act as wheel hub generators in braking mode to generate power for the traction battery (12) or that the traction motor (16) in braking mode with a Water-cooled compressor (23) is connected to heat to transfer to the fluid circuit (132) of the traction battery (12) and to store compressed air in the compressed air tank (22). Temperiersystem für ein Elektrofahrzeug (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass im Ladebetrieb an der Schnellladestation (200) die Traktionsbatterie (12) entweder in einem IPT-System (Inductive Power Transmission) (112) oder mittels von Ladekabel (201), Stecker (202) und Steckdose wieder aufgeladen wird, wobei an der Schnellladesation (200) elektrische Energie in die Traktionsbatterie (12) gespeichert und gleichzeitig der Druckluftbehälter (22) des Elektrofahrzeugs (10) aus einem Druckluftspeichertank (21) der Tankstelle (20) über eine Druckluftleitung (210) mit Rückschlagventil (211) beladen wird.Temperature control system for an electric vehicle (10) according to Claim 1 characterized in that in the charging operation at the quick charging station (200) the traction battery (12) is recharged either in an IPT system (Inductive Power Transmission) (112) or by means of charging cable (201), plug (202) and socket, electrical energy being stored in the traction battery (12) at the rapid charging station (200) and at the same time the compressed air tank (22) of the electric vehicle (10) being supplied from a compressed air storage tank (21) of the filling station (20) via a compressed air line (210) with a check valve (211) is loaded. Temperiersystem für ein Elektrofahrzeug (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Druckluftspeichertank (21) der Tankstelle (20) durch einen wassergekühlten Kompressor (23) beladen wird, dessen Abwärme für die Beheizung der Aufenthaltsräume der Tankstelle (20) genutzt wird oder dass der Druckluftspeichertank (21) in einer Garage steht und die Prozesswärme des Kompressors (23) für die Heizung z.B. eines Eigenheims genutzt wird.Temperature control system for an electric vehicle (10) according to Claim 1 , characterized in that the compressed air storage tank (21) of the filling station (20) by a water-cooled compressor (23) is loaded, the waste heat for heating the common areas of the gas station (20) is used or that the compressed air storage tank (21) is in a garage and the process heat of the compressor (23) is used for heating eg a home. Temperiersystem für ein Elektrofahrzeug (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die unterirdischen Kraftstofftanks einer bestehenden Tankstelle (20) zu Druckluftspeichertanks (21) umgerüstet werden, wobei ein ehemaliger Kraftstofftank eine Mehrzahl einzelner Druckluftspeichertanks (21) aufnehmen kann und der Strom zum Betrieb eines elektrischen Kompressors (23) von einer Solaranlage mit PV-Modulen (114) oder von Windturbinen (115) oder aus dem Netz (110) bezogen wird.Temperature control system for an electric vehicle (10) according to Claim 1 characterized in that the underground fuel tanks of an existing gas station (20) are converted to compressed air storage tanks (21), wherein a former fuel tank can accommodate a plurality of individual compressed air storage tanks (21) and the power for operating an electric compressor (23) from a solar system PV modules (114) or wind turbines (115) or from the network (110) is obtained. Temperiersystem für ein Elektrofahrzeug (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass an der Tankstelle (20) ein Batteriespeicher (111) mit einem Transformator (113) als Zwischenspeicher vorgesehen ist, wobei sowohl die Traktionsbatterie (12) als auch der Batteriespeicher (111) während des Ladevorgangs des Elektrofahrzeugs (10) durch Entspannung der Druckluft aus dem Druckluftspeichertank (21) gekühlt werden und der Batteriespeicher (111) mit Strom entweder aus dem Netz (110) oder von PV-Modulen (114) oder von Windturbinen (115) gespeist wird.Temperature control system for an electric vehicle (10) according to Claim 1 , characterized in that at the gas station (20) a battery storage (111) with a transformer (113) is provided as a buffer, wherein both the traction battery (12) and the battery storage (111) during the charging of the electric vehicle (10) Relaxation of the compressed air from the compressed air storage tank (21) are cooled and the battery storage (111) is supplied with power either from the network (110) or from PV modules (114) or wind turbines (115).
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