DE102017108400A1 - Temperieranordnung für einen elektrischen Energiespeicher - Google Patents

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Abstract

Eine Temperieranordnung (10) hat einen elektrischen Energiespeicher (20), eine Wärmeeinrichtung (30), eine Kühleinrichtung (40) und einen Kühlmittelkreislauf (50) mit Kühlmittelleitungen (51, 52, 53, 55, 56, 57, 60, 62, 63; 65, 67, 68, 70, 71; 73, 74, 75, 76, 77), welche Kühlmittelleitungen zumindest teilweise durch steuerbare Ventile (91, 92; 93; 91, 92, 94) aktivierbar und deaktivierbar sind. Die Temperieranordnung (10) ist dazu ausgebildet, zumindest einen ersten Zustand (Z1) und einen zweiten Zustand (Z2) des Kühlmittelkreislaufs (50) durch Ansteuerung der steuerbaren Ventile (91, 92; 93; 91, 92, 94) zu ermöglichen, wobei der Kühlmittelkreislauf (50) im ersten Zustand (Z1) dazu ausgebildet ist, einen Kühlmittelfluss von der Kühleinrichtung (40) sowohl zur Wärmeeinrichtung (30) als auch zum elektrischen Energiespeicher (20) und von diesen zurück zur Kühleinrichtung zu ermöglichen, um die Wärmeeinrichtung (30) und den elektrischen Energiespeicher (20) zu kühlen, und wobei der Kühlmittelkreislauf (50) im zweiten Zustand (Z2) dazu ausgebildet ist, einen Kühlmittelfluss von der Wärmeeinrichtung (30) zum elektrischen Energiespeicher (20) und von diesem zurück zur Wärmeeinrichtung (30) zu ermöglichen, um den elektrischen Energiespeicher (20) zu erwärmen.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Temperieranordnung für einen elektrischen Energiespeicher, insbesondere für eine Traktionsbatterie.
  • Bei heutigen Elektrofahrzeugen und Hybridfahrzeugen, die zumindest zeitweise mit elektrischer Energie angetrieben werden, also beispielsweise Kraftfahrzeugen, Schienenfahrzeugen oder Wasserfahrzeugen, wird die Antriebsenergie häufig in Traktionsbatterien im Fahrzeug gespeichert. Traktionsbatterien sind elektrische Energiespeicher, die als Energiequelle für Elektromotoren dienen, und sie werden auch als Traktionsakkus oder Antriebsbatterien bezeichnet. Es handelt sich bevorzugt um Hochvolt-Batterien.
  • Derartige elektrische Energiespeicher arbeiten gut in vorgegebenen Temperaturbereichen. Bei zu hohen oder zu niedrigen Temperaturen sinkt jedoch die Fähigkeit des Energiespeichers, elektrische Energie abzugeben oder aufzunehmen. Bei extrem niedrigen oder hohen Temperaturen kann es auch zu einer Beschädigung des elektrischen Energiespeichers kommen. Daher werden elektrische Energiespeicher bevorzugt temperiert, also bei zu niedriger Temperatur beheizt und bei zu hoher Temperatur gekühlt.
  • Die DE 10 2012 111 817 A1 zeigt einen elektrischen Energiespeicher mit Batteriezellen, wobei zwischen den Batteriezellen eine Heizeinrichtung vorgesehen ist, und wobei eine Kühleinrichtung für die Batteriezellen vorgesehen ist, welche thermisch über einen Wärmetauscher mit einer Kühleinrichtung für einen Verbrennungsmotor gekoppelt ist.
  • Die DE 10 2010 014 752 A1 zeigt eine Kühlanordnung für einen Energiespeicher in einem Fahrzeug, bei welcher der Energiespeicher über ein Kopplungselement entweder in einen ersten Kühlkreislauf oder in einen zweiten Kühlkreislauf einbindbar ist, wobei der erste Kühlkreislauf im Betrieb zum Kühlen des Energiespeichers vorgesehen ist und der zweite Kühlkreislauf zum Erwärmen.
  • Die DE 10 2015 106 336 A1 zeigt einen Hauptkreislauf für den Wärmeaustausch mit einer Antriebsvorrichtung und einen Nebenkreislauf für den Wärmeaustausch mit einer Batterie, wobei ein Verbindungswärmetauscher zwischen den beiden Kreisläufen vorgesehen ist.
  • Die EP 2 176 920 B1 zeigt ein Kraftfahrzeug mit einem Verbrennungsmotor und einer Batterie, wobei einem Medium zum Erwärmen der Batterie Wärmeenergie aus dem Abgas des Verbrennungsmotors zugeführt wird.
  • Die US 5 730 237 A zeigt ein Fahrzeug mit einer Heizung, die durch Verbrennung Wärme erzeugt. Diese Heizung wird auch zum Heizen einer Batterie verwendet.
  • Es ist daher eine Aufgabe der Erfindung, eine neue Temperieranordnung bereitzustellen.
  • Diese Aufgabe wird gelöst durch den Gegenstand des Anspruchs 1.
  • Durch das Vorsehen der beiden Zustände Z1 und Z2 wird in energetisch vorteilhafter Weise ein Erwärmen und Kühlen des elektrischen Energiespeichers erreicht.
  • Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform weist im ersten Zustand Z1 die Kühlmittelleitung eine Verzweigung auf, welche zwischen der Kühleinrichtung und dem elektrischen Energiespeicher vorgesehen ist, welche Verzweigung dazu ausgebildet ist, das von der Kühleinrichtung kommende Kühlmittel der Wärmeeinrichtung und dem elektrischen Energiespeicher parallel zuzuleiten. Hierdurch werden die Wärmeeinrichtung und der elektrische Energiespeicher mit möglichst kühlem Kühlmittel gekühlt.
  • Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist die Temperieranordnung dazu ausgebildet, im zweiten Zustand Z2 eine Kühlmittelleitung zur Kühleinrichtung zu deaktivieren, um eine Kühlung des im Kühlmittelkreislauf zirkulierenden Kühlmittels an der Kühleinrichtung zu verhindern. Mit dieser Maßnahme kann die Erwärmung des elektrischen Energiespeichers schneller erfolgen, als wenn die Kühleinrichtung im Kühlmittelkreislauf aktiv ist.
  • Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist die Temperieranordnung dazu ausgebildet, im ersten Zustand Z1 das Kühlmittel über eine vorgegebenen Kühlmittelleitung in einer vorgegebenen Richtung zur Wärmeeinrichtung und von dieser weg zu leiten, und im zweiten Zustand die Richtung des Kühlmittelflusses durch diese vorgegebene Kühlmittelleitung umzudrehen. Diese Maßnahme hat eine Verschaltung der Kühlmittelleitungen ermöglicht, bei der weniger Kühlmittelleitungen bzw. weniger Ventile erforderlich sind als ohne diese Maßnahme.
  • Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform sind die Wärmeeinrichtung und der elektrische Energiespeicher im ersten Zustand fluidtechnisch parallel geschaltet und im zweiten Zustand in Serie geschaltet. Hierdurch kann sowohl die Kühlung als auch die Erwärmung des elektrischen Energiespeichers verbessert werden.
  • Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform weist die Temperieranordnung eine Pumpenvorrichtung mit einem Eingang und einem Ausgang auf, um einen Kühlmittelfluss durch den Kühlmittelkreislauf zu bewirken. In Kühlmittelkreisläufen, in denen der Kühlmittelfluss nicht von allein oder nur schwach zustande kommt, kann der Kühlmittelfluss und damit die Kühlung bzw. Erwärmung deutlich verbessert werden.
  • Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform weist die Temperieranordnung eine erste Kühlmittelleitung zwischen dem Ausgang der Pumpenvorrichtung und der Kühleinrichtung und eine zweite Kühlmittelleitung zwischen der Wärmeeinrichtung und dem Eingang der Pumpenvorrichtung auf, wobei ein erstes steuerbares Ventil an der ersten Kühlmittelleitung und ein zweites steuerbares Ventil an der zweiten Kühlmittelleitung vorgesehen sind, welches erste steuerbare Ventil durch eine dritte Kühlmittelleitung mit dem zweiten steuerbaren Ventil verbunden ist. Diese fluidtechnische Verschaltung ermöglicht eine Nutzung einer Pumpenvorrichtung für beide Zustände Z1 und Z2, und es kann eine zweite Pumpenvorrichtung eingespart werden.
  • Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist die Temperieranordnung dazu ausgebildet, im ersten Zustand Z1 einen Kühlmittelfluss von der Pumpe über die erste Kühlmittelleitung zur Kühleinrichtung und von der Kühleinrichtung über die Wärmeeinrichtung und über die zweite Leitung zum Eingang der Pumpenvorrichtung zu ermöglichen, und im zweiten Zustand Z2 einen Kühlmittelfluss von der Pumpe über die erste Kühlmittelleitung zum ersten Ventil, von dort über die dritte Kühlmittelleitung zum zweiten Ventil, und vom zweiten Ventil über die zweite Kühlmittelleitung zur Wärmeeinrichtung zu ermöglichen. Diese Verschaltung erspart weitere Leitungen zum elektrischen Energiespeicher, zur Wärmeeinrichtung und zur Kühleinrichtung.
  • Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist der elektrische Energiespeicher als Batterievorrichtung ausgebildet. Bei Batterievorrichtungen ist die Betriebstemperatur besonders kritisch.
  • Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform weist die Temperieranordnung eine Temperaturmessvorrichtung zur Erzeugung eines Temperaturwerts T auf. Eine solche Temperaturmessvorrichtung ermöglicht eine gute Abschätzung, welcher Zustand Z1 oder Z2 vorteilhafter ist.
  • Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist die Temperieranordnung dazu ausgebildet, den Übergang vom ersten Zustand Z1 in den zweiten Zustand Z2 in Abhängigkeit vom erzeugten Temperaturwert T durchzuführen.
  • Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist die Temperieranordnung dazu ausgebildet, den Temperaturwert T in vorgegebenen zeitlichen Abständen zu überprüfen und bei Unterschreitung eines vorgegebenen Temperatur-Grenzwerts T_min einen Übergang in den ersten Zustand Z1 durchzuführen. Hierdurch wird der elektrische Energiespeicher geschützt.
  • Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform umfasst die Wärmeeinrichtung einen Motor, welcher Motor durch einen Nutzer aktivierbar und deaktivierbar ist, und bei welchem der Übergang in den erste Zustand Z1 bei Unterschreitung eines vorgegebenen Temperatur-Minimalwerts und eine Aktivierung des Motors auch dann durchgeführt werden, wenn der Nutzer den Motor deaktiviert hat. Hierdurch kann beispielsweise ein PKW, bei dem der Fahrer das Zündschloss deaktiviert hat, trotzdem vor einer Zerstörung des elektrischen Energiespeichers geschützt werden.
  • Weitere Einzelheiten und vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den im Folgenden beschriebenen und in der Zeichnung dargestellten, in keiner Weise als Einschränkung der Erfindung zu verstehenden Ausführungsbeispielen, sowie aus den Unteransprüchen. Es zeigt
    • 1 in einer schematischen Darstellung eine Temperieranordnung mit einem elektrischen Energiespeicher,
    • 2 in einer schematischen Darstellung die Temperieranordnung von 1 in einem ersten Zustand Z1 zur Kühlung des elektrischen Energiespeichers,
    • 3 in einer schematischen Darstellung die Temperieranordnung von 1 in einem zweiten Zustand Z2 zum Erwärmen des elektrischen Energiespeichers,
    • 4 in einer schematischen Darstellung eine weitere Ausführungsform einer Temperieranordnung mit einem elektrischen Energiespeicher, und
    • 5 in einer schematischen Darstellung eine weitere Ausführungsform einer Temperieranordnung mit einem elektrischen Energiespeicher.
  • 1 zeigt eine Temperieranordnung 10 mit einem elektrischen Energiespeicher 20, einer Wärmeeinrichtung 30, einer Kühleinrichtung 40 und einem Kühlmittelkreislauf 50. Eine Pumpenvorrichtung 95 mit einem Eingang und einem Ausgang ist vorgesehen, um einen Kühlmittelfluss durch den Kühlmittelkreislauf 50 zu bewirken. Die Pumpenvorrichtung 95 ist über eine Kühlmittelleitung 51 mit einem Ventil 91 verbunden, und das Ventil 91 ist über eine Kühlmittelleitung 52 mit der Kühleinrichtung 40 verbunden. Die Kühleinrichtung 40 ist über eine Kühlmittelleitung 53 mit einer Verzweigung 54 verbunden, und die Verzweigung 54 ist über eine Kühlmittelleitung 55 mit der Wärmeeinrichtung 30 verbunden. Die Wärmeeinrichtung 30 ist über eine Kühlmittelleitung 56 mit einem Ventil 92 verbunden, und das Ventil 92 ist über eine Kühlmittelleitung 57 mit einem Verteiler 59 verbunden, der auch als Verzweigung 59 bezeichnet werden kann. Der Verteiler 59 ist über eine Kühlmittelleitung 60 mit der Pumpenvorrichtung 95 verbunden. Das Ventil 91 und das Ventil 92 sind über eine Kühlmittelleitung 61 verbunden. Die Verzweigung 54 ist über eine Kühlmittelleitung 62 mit dem elektrischen Energiespeicher 20 verbunden, und der elektrische Energiespeicher 20 ist über eine Kühlmittelleitung 63 mit dem Verteiler 59 verbunden. Am elektrischen Energiespeicher 20 ist eine Temperaturmessvorrichtung 101 vorgesehen, welche einen die Temperatur im elektrischen Energiespeicher 20 charakterisierenden Temperaturwert T erzeugen kann. Der Temperaturwert T kann über eine Steuerleitung 102 oder auch drahtlos an eine Steuervorrichtung 100 übertragen werden, welche zur Steuerung der Ventile 91, 92 ausgebildet ist.
  • Der elektrische Energiespeicher 20 ist bevorzugt eine Traktionsbatterie für einen Elektroantrieb, er kann aber auch ein Hochleistungskondensator sein.
  • Die Wärmeeinrichtung 30 kann bspw. eine oder mehrere der folgenden Einrichtungen umfassen:
    • - eine Verbrennungsmaschine,
    • - eine Bremsanlage,
    • - einen Elektromotor,
    • - ein Getriebe,
    • - eine Leistungselektronik,
    • - einen Brennstoffzellenstapel,
    • - einen Generator,
    • - eine Abgasanlage,
    • - einen Ladelufttrakt.
  • Es können auch mehrere Wärmeeinrichtungen 30 vorgesehen werden, die bspw. parallel und/oder seriell verschaltet sind.
  • Die Kühleinrichtung 40, die physikalisch auch als Wärmesenke bezeichnet werden kann, kann bspw. eine oder mehrere der folgenden Einrichtungen umfassen:
    • - Wärmeübertrager mit aktiver oder passiver Luftanströmung,
    • - Wärmeübertrager mit Verbindung an einen weiteren Kühlkreislauf,
    • - Wärmesiphon,
    • - Kontaktfläche der Kühlleitung zur Karosserie.
  • Auch hier können mehrere Kühleinrichtungen 40 serielle und/oder parallel geschaltet werden. Kühleinrichtungen 40 wie bspw. der Wärmesiphon haben den Vorteil, dass sie selbst einen Kühlmittelfluss bewirken und nicht zwingend einen Pumpenvorrichtung 95 zur Erzeugung des Kühlmittelflusses benötigen.
  • Als Kühlmittel 80 wird bevorzugt ein Fluid verwendet, also eine Flüssigkeit oder ein Gas. Ein flüssiges Kühlmittel 80 kann mehr Wärmeenergie speichern als ein gasförmiges Kühlmittel 80.
  • Die Kühlmittelleitungen können beispielsweise als Rohr, als Schlauch oder - insbesondere im Bereich der Wärmeeinrichtung 30, des elektrischen Energiespeichers 20 und der Kühleinrichtung 40 - als Kanal oder Bohrung ausgeführt sein.
  • Wenn im Folgenden ausgeführt wird, dass über die Kühlmittelleitungen das Kühlmittel zur Wärmeeinrichtung 30, zum elektrischen Energiespeicher 20 oder zur Kühleinrichtung 40 geleitet wird, oder dass das Kühlmittel durch diese Bauteile 20, 30, 40 geleitet wird, umfasst dies alle Möglichkeiten, die einen Wärmeaustausch zwischen diesen Bauteilen 20, 30, 40 und dem Kühlmittel ermöglichen. Die Leitungen können beispielsweise durch die Bauteile 20, 30, 40 hindurch geleitet werden, oder sie können in der Nähe vorbei geleitet werden.
  • Mit der Temperieranordnung 10 ist es möglich, einen ersten Zustand Z1 und einen zweiten Zustand Z2 des Kühlmittelkreislaufs 50 durch entsprechende Ansteuerung der steuerbaren Ventile 91, 92 zu ermöglichen.
  • Die steuerbaren Ventile 91, 92 können auch als steuerbare Wegeventile bezeichnet werden, und sie ermöglichen die Aktivierung oder Deaktivierung der an ihnen angeschlossenen Kühlmittelleitungen. So kann bspw. über das Ventil 91 ein Kühlmittelfluss von der Kühlmittelleitung 51 zur Kühlmittelleitung 52 ermöglich werden, ein Kühlmittelfluss über die Kühlmittelleitung 61 dagegen deaktiviert werden. Es kann aber auch ein Kühlmittelfluss über die Kühlmittelleitung 51 und 61 ermöglich werden, jedoch ein Kühlmittelfluss über die Kühlmittelleitung 52 deaktiviert werden. Hierbei ist zu beachten, dass bspw. eine Deaktivierung der Kühlmittelleitung 61 sowohl über das Ventil 91 als auch über das Ventil 92 erfolgen kann, da es zur Deaktivierung ausreichend ist, an einer beliebigen Stelle der entsprechenden Leitung den Kühlmittelfluss zu verhindern. Im Folgenden werden die Zustände Z1, Z2 beschrieben.
  • An Stelle der Verteiler 59 können auch Ventile verwendet werden.
  • 2 zeigt den ersten Zustand Z1, der dazu dient, sowohl den elektrischen Energiespeicher 20 als auch die Wärmeeinrichtung 30 zu kühlen. Hierzu kann das Kühlmittel über die Kühlmittelleitung 52 zur Kühleinrichtung 40 fließen und dort Wärme an die Kühleinrichtung 40 abgeben. Von der Kühleinrichtung 40 wird das Kühlmittel über die Kühlmittelleitung 53 zum Verteiler 54 geleitet und in einen Kühlmittelteilfluss zur Wärmeeinrichtung 30 und einen Kühlmittelteilfluss zum elektrischen Kühlmittelspeicher 20 aufgeteilt. Von der Wärmeeinrichtung 30 gelangt das Kühlmittel über die Kühlmittelleitungen 56, 57 und 60 zur Pumpenvorrichtung 95 und von dort wieder zur Kühleinrichtung 40, und von dem elektrischen Energiespeicher 20 gelangt das Kühlmittel über die Kühlmittelleitungen 63 und 60 zur Pumpenvorrichtung 95. Im Ergebnis wird das Kühlmittel durch die Kühleinrichtung 40 gekühlt, und anschließend wird es zur Wärmeeinrichtung 30 und zum elektrischen Energiespeicher 20 geleitet, wobei diese fluidtechnisch parallel geschaltet sind. Die Parallelschaltung hat den Vorteil, dass das Kühlmittel direkt von der Kühleinrichtung 40 zum Kühlen gelangt und nicht bereits durch die Wärmeeinrichtung 30 oder den elektrischen Energiespeicher 20 aufgewärmt wurde, bevor es zu dem dahinter angeordneten Bauteil weitergeleitet wird.
  • Der Kühlmittelfluss ist durch Pfeile angedeutet.
  • Der Kühlmittelkreislauf 50 ist somit im ersten Zustand Z1 dazu ausgebildet, einen Kühlmittelfluss von der Kühleinrichtung 40 sowohl zur Wärmeeinrichtung 30 als auch zum elektrischen Energiespeicher 20 und von diesen zurück zur Kühleinrichtung zu ermöglichen, um die Wärmeeinrichtung 30 und den elektrischen Energiespeicher 20 zu kühlen.
  • 3 zeigt den Kühlmittelkreislauf 50 im zweiten Zustand Z2. In diesem Zustand soll der elektrische Energiespeicher erwärmt werden, wie es bspw. bei niedrigen Außentemperaturen und Stillstand eines durch den elektrischen Energiespeicher 20 zu betreibenden Elektromotors der Fall ist.
  • Das Kühlmittel wird über die Kühlmittelleitungen 51, 61 und 56 zur Wärmeeinrichtung 30 geleitet und kann dort Wärme aufnehmen. Von der Wärmeeinrichtung 30 wird das Kühlmittel über die Kühlmittelleitungen 55, 62 zum elektrischen Energiespeicher 20 geleitet, um diesen zu erwärmen. Anschließend wird das Kühlmittel über die Kühlmittelleitungen 63 und 60 zur Pumpenvorrichtung 95 geleitet. Durch die Ventile 91, 92 ist also die Kühlmittelleitung 61 aktiviert worden, und bevorzugt ist die Kühleinrichtung 40 deaktiviert worden, um eine Kühlung des Kühlmittels an der Kühleinrichtung 40 zu verhindern. Durch diese fluidtechnische Verschaltung wird die Wärmeeinrichtung 30 als Wärmequelle gut ausgenutzt.
  • Im vorliegenden Ausführungsbeispiel dreht sich der Kühlmittelfluss durch die Wärmeeinrichtung 30 bei einem Wechsel vom ersten Zustand Z1 in den zweiten Zustand Z2 um, und dies hat sich als sehr vorteilhaft für die Reduzierung der Kühlmittelleitungen erwiesen. Zudem können die Ventile 91, 92 nah an der Pumpenvorrichtung 95 angeordnet werden, so dass die Gesamtlänge der Kühlmittelleitungen gering gehalten werden kann.
  • Der Kühlmittelkreislauf 50 ist somit im zweiten Zustand Z2 dazu ausgebildet, einen Kühlmittelfluss von der Wärmeeinrichtung 30 zum elektrischen Energiespeicher 20 und von diesem zurück zur Wärmeeinrichtung 30 zu ermöglichen, um den elektrischen Energiespeicher 20 zu erwärmen.
  • 4 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel für den Kühlmittelkreislauf 50, bei dem die Pumpe 95 über die Kühlmittelleitung 51 mit einem Ventil 93 verbunden ist. Das Ventil 93 ist über eine Kühlmittelleitung 52 mit der Kühleinrichtung 40 verbunden, und die Kühleinrichtung 40 ist über eine Kühlmittelleitung 65 mit einem Verteiler 66 verbunden. Der Verteiler 66 ist über eine Kühlmittelleitung 67 mit einem Verteiler 69 verbunden, wobei die Kühlmittelleitung 67 wärmetechnisch mit der Wärmeeinrichtung 30 verbunden ist, also ein Wärmeaustausch zwischen der Wärmeeinrichtung 30 und dem Kühlmittel in der Kühlmittelleitung 67 möglich ist. Der Verteiler 66 ist über eine Kühlmittelleitung 68 mit dem Verteiler 69 verbunden, wobei die Kühlmittelleitung 68 in Wärmekontakt mit dem elektrischen Energiespeicher 20 steht. Der Verteiler 69 ist über eine Kühlmittelleitung 70 mit dem Verteiler 59 verbunden. Das Ventil 93 ist über eine Kühlmittelleitung 71 mit dem Verteiler 59 verbunden, wobei die Kühlmittelleitung 71 sowohl in Wärmekontakt mit der Wärmeeinrichtung 30 als auch mit dem elektrischen Energiespeicher 20 steht.
  • Der erste Zustand Z1 kann eingestellt werden, indem das Ventil 93 die Kühlmittelleitungen 51 und 52 verbindet, die Kühlmittelleitung 71 hingegen deaktiviert. Das von der Kühleinrichtung 40 gekühlte Kühlmittel fließt anschließend durch die Wärmeeinrichtung 30 und parallel hierzu durch den elektrischen Energiespeicher 20 und anschließend zurück zur Pumpe 95.
  • Um den zweiten Zustand Z2 herzustellen, wird das Ventil 93 derart geschaltet, dass die Kühlmittelleitungen 51 und 71 verbunden sind, die Kühlmittelleitung 52 dagegen deaktiviert ist. Hierdurch fließt das Kühlmittel von der Pumpe 95 über die Wärmeeinrichtung 30 und anschließend über den elektrischen Energiespeicher 20 zurück zur Pumpenvorrichtung 95.
  • Im Vergleich zur Lösung von 1 sind zwar weniger Ventile erforderlich, jedoch mehr Kühlmittelleitungen.
  • 5 zeigt eine weitere Ausführungsform der Temperieranordnung 10. Die Pumpenvorrichtung 95 ist über die Kühlmittelleitung 51 mit dem Ventil 91 verbunden. Das Ventil 91 ist über die Kühlmittelleitung 52 mit der Kühleinrichtung 40 verbunden, und die Kühleinrichtung 40 ist über die Kühlmittelleitung 73 mit dem Ventil 94 verbunden. Das Ventil 94 ist über eine Kühlmittelleitung 77 mit dem Verteiler 59 verbunden, und der Verteiler 59 ist über die Kühlmittelleitung 60 mit der Pumpenvorrichtung 95 verbunden. Das Ventil 94 ist über die Kühlmittelleitung 74 mit dem elektrischen Energiespeicher 20 verbunden, und der elektrische Energiespeicher 20 ist über die Kühlmittelleitung 75 mit der Wärmeeinrichtung 30 verbunden. Die Wärmeeinrichtung 30 ist über eine Kühlmittelleitung 76 mit dem Ventil 92 verbunden, und das Ventil 92 ist einerseits über eine Kühlmittelleitung 57 mit dem Verteiler 59 und andererseits über eine Kühlmittelleitung 61 mit dem Ventil 91 verbunden. Die Ausgestaltung im Bereich der Pumpenvorrichtung 95 entspricht der Ausgestaltung von 1. Im Unterschied zur 1 sind jedoch der elektrische Energiespeicher 20 und die Wärmeeinrichtung 30 fluidtechnisch in Serie geschaltet.
  • Zur Erlangung des ersten Zustands Z1 werden die Kühlmittelleitungen 51 und 52 über das Ventil 91 miteinander verbunden, und die Kühlmittelleitung 61 wird deaktiviert. Über das Ventil 94 werden die Kühlmittelleitungen 73 und 74 miteinander verbunden und die Kühlmittelleitung 77 deaktiviert. Über das Ventil 92 werden die Kühlmittelleitungen 76 und 57 miteinander verbunden. Hierdurch kann das Kühlmittel von der Pumpenvorrichtung 95 über die Kühleinrichtung 40, den elektrischen Energiespeicher 20 und die Wärmeeinrichtung 30 zurück zur Pumpenvorrichtung 95 geleitet werden, und es erfolgt eine Kühlung des elektrischen Energiespeichers 20 und der Wärmeeinrichtung 30.
  • Zur Erlangung des zweiten Zustands Z2 wird das Ventil 91 so geschaltet, dass die Kühlmittelleitungen 51 und 61 miteinander verbunden sind, die Kühlmittelleitungen 52 dagegen deaktiviert ist. Über das Ventil 92 werden die Kühlmittelleitungen 61 und 76 miteinander verbunden, und die Kühlmittelleitung 57 wird deaktiviert. Über das Ventil 94 werden die Kühlmittelleitungen 74 und 77 miteinander verbunden, und die Kühlmittelleitung 73 wird deaktiviert. Hierdurch kann das Kühlmittel von der Pumpenvorrichtung 95 über die Wärmeeinrichtung 30 und anschließend über den elektrischen Energiespeicher 20 zurück zur Pumpenvorrichtung 95 geführt werden.
  • UMSCHALTEN ZWISCHEN DEN ZUSTÄNDEN Z1 und Z2
  • Im Betrieb wird der Messwert T über die Temperaturmessvorrichtung 101 von 1 ermittelt und ausgewertet. Wenn der Temperaturmesswert T anschließend über eine vorgegebene Temperatur-Grenze steigt, kann vom ersten Zustand Z1 in den zweiten Zustand Z2 umgeschaltet werden, bevorzugt durch die Steuervorrichtung 100 von 1.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform wird ein Temperatur-Minimalwert T_min_critical vorgegeben, der eine Temperatur charakterisiert, bei der ein Schaden am elektrischen Energiespeicher 20 auftreten kann. Bevorzugt wird bei Erreichen eines solchen Temperatur-Minimalwerts der erste Zustand Z1 auch dann aktiviert, wenn ein Nutzer einen über den elektrischen Energiespeicher 20 zu betreibenden Motor deaktiviert hat, wenn bspw. also ein Fahrzeug mit einer entsprechenden Temperieranordnung 10 ausgeschaltet ist. Hierdurch wird eine Beschädigung des elektrischen Energiespeichers 20 vermieden. Sofern über die Wärmeeinrichtung 30 durch Aktivierung dieser Wärmeeinrichtung 30 Wärme erzeugt werden kann, wird die Wärmeeinrichtung 30 bevorzugt ebenfalls in Betrieb genommen. Dies kann bspw. vorteilhaft sein, wenn als Wärmeeinrichtung 30 eine Standheizung vorgesehen und verfügbar ist.
  • Naturgemäß sind im Rahmen der vorliegenden Erfindung vielfache Abwandlungen und Modifikationen möglich.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Claims (15)

  1. Temperieranordnung (10) mit einem elektrischen Energiespeicher (20), einer Wärmeeinrichtung (30), einer Kühleinrichtung (40) und einem Kühlmittelkreislauf (50) mit Kühlmittelleitungen (51, 52, 53, 55, 56, 57, 60, 62, 63; 65, 67, 68, 70, 71; 73, 74, 75, 76, 77), welche Kühlmittelleitungen zumindest teilweise durch steuerbare Ventile (91, 92; 93; 91, 92, 94) aktivierbar und deaktivierbar sind, welche Temperieranordnung (10) dazu ausgebildet ist, zumindest einen ersten Zustand (Z1) und einen zweiten Zustand (Z2) des Kühlmittelkreislaufs (50) durch Ansteuerung der steuerbaren Ventile (91, 92; 93; 91, 92, 94) zu ermöglichen, wobei der Kühlmittelkreislauf (50) im ersten Zustand (Z1) dazu ausgebildet ist, einen Kühlmittelfluss von der Kühleinrichtung (40) sowohl zur Wärmeeinrichtung (30) als auch zum elektrischen Energiespeicher (20) und von diesen zurück zur Kühleinrichtung zu ermöglichen, um die Wärmeeinrichtung (30) und den elektrischen Energiespeicher (20) zu kühlen, und wobei der Kühlmittelkreislauf (50) im zweiten Zustand (Z2) dazu ausgebildet ist, einen Kühlmittelfluss von der Wärmeeinrichtung (30) zum elektrischen Energiespeicher (20) und von diesem zurück zur Wärmeeinrichtung (30) zu ermöglichen, um den elektrischen Energiespeicher (20) zu erwärmen.
  2. Temperieranordnung nach Anspruch 1, bei welcher im ersten Zustand (Z1) die Kühlmittelleitung (53, 55, 62) eine Verzweigung (54) aufweist, welche zwischen der Kühleinrichtung (40) und dem elektrischen Energiespeicher (20) vorgesehen ist, welche Verzweigung (54) dazu ausgebildet ist, das von der Kühleinrichtung (40) kommende Kühlmittel der Wärmeeinrichtung (30) und dem elektrischen Energiespeicher (20) parallel zuzuleiten.
  3. Temperieranordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, welche dazu ausgebildet ist, im zweiten Zustand (Z2) eine Kühlmittelleitung (52, 53) zur Kühleinrichtung (40) zu deaktivieren, um eine Kühlung des im Kühlmittelkreislauf (50) zirkulierenden Kühlmittels (80) an der Kühleinrichtung (40) zu verhindern.
  4. Temperieranordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, welche dazu ausgebildet ist, im ersten Zustand (Z1) das Kühlmittel über eine vorgegebenen Kühlmittelleitung (55, 56) in einer vorgegebenen Richtung zur Wärmeeinrichtung (30) und von dieser weg zu leiten, und im zweiten Zustand (Z2) die Richtung des Kühlmittelflusses durch diese vorgegebene Kühlmittelleitung (56, 55) umzudrehen.
  5. Temperieranordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei welcher die Wärmeeinrichtung (30) mindestens eine der folgenden Einrichtungen umfasst: - eine Verbrennungsmaschine, - eine Bremsanlage, - einen Elektromotor, - ein Getriebe, - eine Leistungselektronik, - einen Brennstoffzellenstapel, - einen Generator, - eine Abgasanlage, - einen Ladelufttrakt.
  6. Temperieranordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei welcher die Kühleinrichtung (40) mindestens eine der folgenden Einrichtungen umfasst: - Wärmeübertrager mit aktiver oder passiver Luftanströmung, - Wärmeübertrager mit Verbindung an einen weiteren Kühlkreislauf, - Wärmesiphon, - Kontaktfläche der Kühlleitung zur Karosserie.
  7. Temperieranordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei welcher die Wärmeeinrichtung (30) und der elektrische Energiespeicher (20) im ersten Zustand (Z1) fluidtechnisch parallel geschaltet sind und im zweiten Zustand in Serie geschaltet sind.
  8. Temperieranordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, welche eine Pumpenvorrichtung (95) mit einem Eingang und einem Ausgang aufweist, um einen Kühlmittelfluss durch den Kühlmittelkreislauf (50) zu bewirken.
  9. Temperieranordnung nach Anspruch 8, welche eine erste Kühlmittelleitung (51, 52) zwischen dem Ausgang der Pumpenvorrichtung (95) und der Kühleinrichtung (40) aufweist und welche eine zweite Kühlmittelleitung (56, 57, 60) zwischen der Wärmeeinrichtung (30) und dem Eingang der Pumpenvorrichtung (95) aufweist, bei welcher Temperieranordnung ein erstes steuerbares Ventil (91) an der ersten Kühlmittelleitung (51, 52) und ein zweites steuerbares Ventil (92) an der zweiten Kühlmittelleitung (56, 57, 60) vorgesehen sind, welches erste steuerbare Ventil (91) durch eine dritte Kühlmittelleitung (61) mit dem zweiten steuerbaren Ventil (92) verbunden ist.
  10. Temperieranordnung nach Anspruch 9, welche dazu ausgebildet ist, im ersten Zustand (Z1) einen Kühlmittelfluss von der Pumpe (95) über die erste Kühlmittelleitung (51, 52) zur Kühleinrichtung (40) und von der Kühleinrichtung (40) über die Wärmeeinrichtung (30) und über die zweite Leitung (56, 57) zum Eingang der Pumpenvorrichtung (95) zu ermöglichen, und im zweiten Zustand (Z2) einen Kühlmittelfluss von der Pumpe (95) über die erste Kühlmittelleitung (51) zum ersten Ventil (91), von dort über die dritte Kühlmittelleitung (61) zum zweiten Ventil (92), und vom zweiten Ventil (92) über die zweite Kühlmittelleitung (56) zur Wärmeeinrichtung (30) zu ermöglichen.
  11. Temperieranordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei welcher der elektrische Energiespeicher (20) als Batterievorrichtung ausgebildet ist.
  12. Temperieranordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, welche eine Temperaturmessvorrichtung (101) zur Erzeugung eines Temperaturwerts (T) aufweist.
  13. Temperieranordnung nach Anspruch 12, welche dazu ausgebildet ist, den Übergang vom ersten Zustand (Z1) in den zweiten Zustand (Z2) in Abhängigkeit vom erzeugten Temperaturwert (T) durchzuführen.
  14. Temperieranordnung nach Anspruch 12 oder 13, welche dazu ausgebildet ist, den Temperaturwert (T) in vorgegebenen zeitlichen Abständen zu überprüfen und bei Unterschreitung eines vorgegebenen Temperatur-Grenzwerts (T_min) einen Übergang in den ersten Zustand (Z1) durchzuführen.
  15. Temperieranordnung nach Anspruch 14, bei welcher die Wärmeeinrichtung (30) einen Motor umfasst, welcher Motor durch einen Nutzer aktivierbar und deaktivierbar ist, und bei welchem der Übergang in den erste Zustand (Z1) bei Unterschreitung eines vorgegebenen Temperatur-Minimalwerts (T_min_critical) und eine Aktivierung des Motors auch dann durchgeführt werden, wenn der Nutzer den Motor deaktiviert hat.
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