DE102018000431A1 - Energiespeicheranordnung für ein Fahrzeug - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Energiespeicheranordnung (1) für ein Fahrzeug (2) mit zumindest einem Energiespeicher (3) zur Speicherung elektrischer Energie, zumindest einem mit dem Energiespeicher (3) thermisch gekoppelten und mit Kühlluft (L) beaufschlagbaren Luftkühlkörper (4) und zumindest einem Peltierelement (5.1 bis 5.m), welches eine sich im Betrieb abkühlende erste Seite und eine sich im Betrieb erwärmende zweite Seite aufweist, wobei das Peltierelement (5.1 bis 5.m) mit der ersten Seite thermisch mit dem Luftkühlkörper (4) gekoppelt ist. Erfindungsgemäß ist zumindest ein Gleichspannungswandler (6) vorgesehen, wobei der Gleichspannungswandler (6) an dem Luftkühlkörper (4) angeordnet ist, thermisch mit dem Luftkühlkörper (4) gekoppelt ist, an zumindest einem von einem Fluid (F) durchströmbaren Flüssigkeitskühlkörper (7) angeordnet ist und thermisch mit dem Flüssigkeitskühlkörper (7) gekoppelt ist.
Die Erfindung betrifft weiterhin ein Fahrzeug (2), umfassend zumindest eine solche Energiespeicheranordnung (1).

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Energiespeicheranordnung für ein Fahrzeug gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
  • Die Erfindung betrifft weiterhin ein Fahrzeug, umfassend zumindest eine solche Energiespeicheranordnung.
  • Aus der WO 2011/138156 A1 ist ein Energiespeicher für ein Antriebssystem mit einer Energiespeichereinrichtung und einem Kühlkörper bekannt, wobei in einem Wärmefluss zwischen der Energiespeichereinrichtung und dem Kühlkörper ein Peltier-Element angeordnet ist.
  • Weiterhin ist aus der DE 10 2010 041 277 A1 ein elektrischer Energiespeicher für ein Antriebssystem bekannt, wobei der Energiespeicher ein Energiespeichermodul mit einer oder mehreren Energiespeichereinrichtungen sowie eine oder mehrere Kühleinrichtungen mit jeweils einem ersten, thermisch an das Energiespeichermodul angebundenen oder anbindbaren Kühlkörper umfasst. Eine jeweilige Kühleinrichtung umfasst einen zweiten Kühlkörper und ein Peltier-Element, welches eine erste, sich im Betrieb des Peltier-Elements abkühlende Seite und eine zweite, sich im Betrieb des Peltier-Elements erwärmende Seite aufweist. Das Peltier-Element ist derart zwischen dem ersten Kühlkörper und dem zweiten Kühlkörper angeordnet, dass die erste Seite auf den ersten Kühlkörper zuweist und die zweite Seite auf den zweiten Kühlkörper zuweist. Die Kühlkörper sind Luftkühlkörper, deren Kühlung durch die Umgebungsluft oder durch einen generierten Luftstrom bewirkt wird.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine gegenüber dem Stand der Technik verbesserte Energiespeicheranordnung für ein Fahrzeug und ein verbessertes Fahrzeug anzugeben.
  • Hinsichtlich der Energiespeicheranordnung wird die Aufgabe erfindungsgemäß durch die im Anspruch 1 angegebenen Merkmale und hinsichtlich des Fahrzeugs durch die im Anspruch 7 angegebenen Merkmale gelöst.
  • Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
  • Die Energiespeicheranordnung für ein Fahrzeug umfasst zumindest einen Energiespeicher zur Speicherung elektrischer Energie, zumindest einen mit dem Energiespeicher thermisch gekoppelten und mit Kühlluft beaufschlagbaren Luftkühlkörper sowie zumindest ein Peltierelement, welches eine sich im Betrieb abkühlende erste Seite und eine sich im Betrieb erwärmende zweite Seite aufweist. Das Peltierelement ist mit der ersten Seite thermisch mit dem Luftkühlkörper gekoppelt.
  • Erfindungsgemäß umfasst die Energiespeicheranordnung zumindest einen Gleichspannungswandler, wobei der Gleichspannungswandler an dem Luftkühlkörper angeordnet ist, thermisch mit dem Luftkühlkörper gekoppelt ist, an zumindest einem von einem Fluid durchströmbaren Flüssigkeitskühlkörper angeordnet ist und thermisch mit dem Flüssigkeitskühlkörper gekoppelt ist.
  • Aufgrund der thermischen Kopplung des Energiespeichers, beispielsweise einer elektrischen Batterie, mit dem gekühlten Gleichspannungswandler kann eine aufwändige und kostenintensive Flüssigkeitskühlung des Energiespeichers, auch von sehr leistungsstarken Energiespeichern, durch eine einfacher und kostengünstiger realisierbare Luftkühlung mit zumindest einem Peltierelement ersetzt werden. Weiterhin kann somit eine zumindest den Energiespeicher, den Luftkühlkörper, das zumindest eine Peltierelement, den Gleichspannungswandler und den Flüssigkeitskühlkörper umfassende Baueinheit gebildet werden, welche in einfacher Weise bei geringen Bauraumanforderungen im Fahrzeug, beispielsweise einem Fahrzeugmotorraum, integriert werden kann. Weiterhin kann eine Varianz verschiedener Kühl-Baueinheiten für unterschiedliche Anwendungsfälle signifikant reduziert werden.
  • Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im Folgenden anhand von Zeichnungen näher erläutert.
  • Dabei zeigen:
    • 1 schematisch ein erstes Ausführungsbeispiel einer Energiespeicheranordnung,
    • 2 schematisch ein zweites Ausführungsbeispiel einer Energiespeicheranordnung,
    • 3 schematisch einen Luftkühlkörper mit mehreren Peltierelementen,
    • 4 schematisch den Luftkühlkörper gemäß 3, eine Kühlluftführung und ein Gebläse und
    • 5 schematisch ein Ausschnitt eines Fahrzeugs im Bereich eines Fahrzeugmotorraums mit einer Energiespeicheranordnung.
  • Einander entsprechende Teile sind in allen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
  • In 1 ist ein mögliches erstes Ausführungsbeispiel einer Energiespeicheranordnung 1 für ein in 5 ausschnittsweise dargestelltes Fahrzeug 2 dargestellt.
  • Die Energiespeicheranordnung 1 umfasst einen Energiespeicher 3 zur Speicherung elektrischer Energie, insbesondere eine so genannte Starter- und/oder Traktionsbatterie mit einer Betriebsspannung von 48 V.
  • Die Energiespeicheranordnung 1 umfasst weiterhin einen mit dem Energiespeicher 3 thermisch gekoppelten und mit in Figur 4 näher dargestellter Kühlluft L beaufschlagbaren Luftkühlkörper 4, welcher einen Grundkörper 4.1 und mehrere von dem Grundkörper 4.1 abragende Kühlrippen 4.2 bis 4.n umfasst.
  • An den Kühlrippen 4.2 bis 4.n sind jeweils Peltierelemente 5.1 bis 5.m angeordnet. Die Peltierelemente 5.1 bis 5.m weisen jeweils eine sich im Betrieb der Peltierelemente 5.1 bis 5.m abkühlende erste Seite und eine sich im Betrieb erwärmende zweite Seite auf, wobei die Peltierelemente 5.1 bis 5m im dargestellten Ausführungsbeispiel jeweils mit ihrer ersten Seite thermisch mit dem Grundkörper 4.1 gekoppelt sind. Alternativ oder zusätzlich sind die Peltierelemente 5.1 bis 5.m mit ihrer ersten Seite jeweils thermisch mit einer Kühlrippe 4.2 bis 4.n gekoppelt.
  • Die Energiespeicheranordnung 1 umfasst ferner einen Gleichspannungswandler 6, wobei der Gleichspannungswandler 6 an dem Luftkühlkörper 4 angeordnet und thermisch mit diesem gekoppelt ist. Zusätzlich ist der Gleichspannungswandler 6 an einem von einem Fluid F durchströmbaren Flüssigkeitskühlkörper 7 angeordnet und ist thermisch mit diesem gekoppelt.
  • Die Kühlung des Energiespeichers 3 und des Gleichspannungswandlers 6 erfolgt dabei gemeinsam mittels des Luftkühlkörpers 4 und der Peltierelemente 5.1 bis 5.m sowie mittels des von dem Fluid F durchströmten Flüssigkeitskühlkörpers 7. Dabei gibt der Luftkühlkörper 4 aufgenommene Wärme an eine Umgebung ab, wobei der Luftkühlkörper 4 hierzu in einer möglichen Ausgestaltung im Bereich einer zumindest aus den Kühlrippen 4.2 bis 4.n und einer diesen Kühlrippen 4.2 bis 4.n zugewandten Seite des Grundkörpers 4.1 gebildeten Kühlfläche mit einer gerichteten Strömung von Kühlluft L beaufschlagt wird.
  • 2 zeigt ein mögliches zweites Ausführungsbeispiel einer Energiespeicheranordnung 1 für ein in 5 ausschnittsweise dargestelltes Fahrzeug 2.
  • Im Unterschied zu dem in 1 dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Flüssigkeitskühlkörper 7 zwischen dem Luftkühlkörper 4 und dem Gleichspannungswandler 6 angeordnet und ist thermisch mit dem Luftkühlkörper 4 gekoppelt.
  • In 3 ist ein mögliches Ausführungsbeispiel eines Luftkühlkörpers 4 mit mehreren Peltierelementen 5.1 bis 5.m für eine Verwendung der in den 1 und 2 dargestellten Ausführungsbeispiele der Energiespeicheranordnung 1 dargestellt, wobei die Peltierelemente 5.1 bis 5m jeweils mit ihrer ersten Seite thermisch mit einer Kühlrippe 4.2 bis 4.n gekoppelt sind.
  • 4 zeigt den Luftkühlkörper 4 gemäß 3, eine Kühlluftführung 8 und ein Gebläse 9. Mittels des Gebläses 9 wird eine gerichtete Strömung von Kühlluft L zur Kühlfläche des Luftkühlkörpers 4 erzeugt.
  • Beispielsweise ist die Kühlluftführung 8 fluidisch mit einem Fahrzeuginnenraum, insbesondere einem mit einer Fahrzeugklimaanlage kühlbaren Handschuhfach oder einer Luftzuführung zum Handschuhfach, gekoppelt, wobei das Gebläse 9 die Kühlluft L aus dem Fahrzeuginnenraum, beispielsweise dem Handschuhfach, fördert.
  • Zusätzlich ist es möglich, dass die Kühlluftführung 8 derart fluidisch mit dem Fahrzeuginnenraum gekoppelt ist, dass mittels des Luftkühlkörpers 4 erwärmte Luft WL dem Fahrzeuginnenraum zu einer Beheizung zugeführt wird.
  • In 5 ist ein Ausschnitt eines Fahrzeugs 2 im Bereich eines Fahrzeugmotorraums 10 mit einer Energiespeicheranordnung 1 dargestellt, wobei die Energiespeicheranordnung 1 insbesondere gemäß der Beschreibung zu den 1 bis 4 ausgebildet ist.
  • Die Energiespeicheranordnung 1 ist dabei derart in einem Bereich des Fahrzeugmotorraums 10 angeordnet, dass diese mit einer Fahrtwindströmung als Kühlluft L beaufschlagbar ist.
  • Alternativ oder zusätzlich erfolgt in einer möglichen Ausgestaltung des Fahrzeugs 2 die Kühlung des Luftkühlkörpers 4 gemäß 4 mit einer mittels des Gebläses 9 erzeugten Strömung von Kühlluft L.
  • Bezugszeichenliste
    • 1
    Energiespeicheranordnung
    2
    Fahrzeug
    3
    Energiespeicher
    4
    Luftkühlkörper
    4.1
    Grundkörper
    4.2 bis 4.n
    Kühlrippe
    5.1 bis 5.m
    Peltierelement
    6
    Gleichspannungswandler
    7
    Flüssigkeitskühlkörper
    8
    Kühlluftführung
    9
    Gebläse
    10
    Fahrzeugmotorraum
    F
    Fluid
    L
    Kühlluft
    WL
    erwärmte Luft
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • WO 2011/138156 A1 [0003]
    • DE 102010041277 A1 [0004]

Claims (9)

  1. Energiespeicheranordnung (1) für ein Fahrzeug (2) mit - zumindest einem Energiespeicher (3) zur Speicherung elektrischer Energie, - zumindest einem mit dem Energiespeicher (3) thermisch gekoppelten und mit Kühlluft (L) beaufschlagbaren Luftkühlkörper (4) und - zumindest einem Peltierelement (5.1 bis 5.m), welches eine sich im Betrieb abkühlende erste Seite und eine sich im Betrieb erwärmende zweite Seite aufweist, wobei - das Peltierelement (5.1 bis 5.m) mit der ersten Seite thermisch mit dem Luftkühlkörper (4) gekoppelt ist, gekennzeichnet durch zumindest einen Gleichspannungswandler (6), wobei der Gleichspannungswandler (6) - an dem Luftkühlkörper (4) angeordnet ist, - thermisch mit dem Luftkühlkörper (4) gekoppelt ist, - an zumindest einem von einem Fluid (F) durchströmbaren Flüssigkeitskühlkörper (7) angeordnet ist und - thermisch mit dem Flüssigkeitskühlkörper (7) gekoppelt ist.
  2. Energiespeicheranordnung (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Flüssigkeitskühlkörper (7) - zwischen dem Luftkühlkörper (4) und dem Gleichspannungswandler (6) angeordnet ist und - thermisch mit dem Luftkühlkörper (4) gekoppelt ist.
  3. Energiespeicheranordnung (1) nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch zumindest ein Gebläse (9) zur Erzeugung einer gerichteten Strömung von Kühlluft (L) zu einer Kühlfläche des Luftkühlkörpers (4).
  4. Energiespeicheranordnung (1) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühlfläche des Luftkühlkörpers (4) innerhalb einer Kühlluftführung (8) angeordnet ist.
  5. Energiespeicheranordnung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Luftkühlkörper (4) einen Grundkörper (4.1) und mehrere von dem Grundkörper (4.1) abragende Kühlrippen (4.2 bis 4.n) umfasst.
  6. Energiespeicheranordnung (1) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das zumindest eine Peltierelement (5.1 bis 5.m) mit der ersten Seite thermisch mit dem Grundkörper (4.1) und/oder mit zumindest einer Kühlrippe (4.2 bis 4.n) gekoppelt ist.
  7. Fahrzeug (2), umfassend zumindest eine Energiespeicheranordnung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
  8. Fahrzeug (2) nach Anspruch 7, wobei die Energiespeicheranordnung (1) in einem Bereich eines Fahrzeugmotorraums (10) angeordnet ist, in welchem die Energiespeicheranordnung (1) mit einer Fahrtwindströmung beaufschlagbar ist.
  9. Fahrzeug (2) nach Anspruch 7 oder 8, wobei die Kühlluftführung (8) fluidisch mit einem Fahrzeuginnenraum, insbesondere einem Handschuhfach, gekoppelt ist.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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WO2011138156A1 (de) 2010-05-07 2011-11-10 Siemens Aktiengesellschaft Elektrischer energiespeicher, kühlvorrichtung
DE102010041277A1 (de) 2010-09-23 2012-03-29 Siemens Aktiengesellschaft Elektrischer Energiespeicher, insbesondere für ein Antriebssystem

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