DE102018110565A1 - Battery carrier system for a vehicle - Google Patents
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Abstract
Die Offenbarung betrifft ein Batterieträgersystem (100) für die Aufnahme zumindest eines elektrischen Batteriemoduls in einem Fahrzeug, mit einem Batterieträger (101) für die Aufnahme des zumindest einen elektrischen Batteriemoduls; einem Wärmetauscher (103) mit einem Fluidkanal (105), wobei der Fluidkanal (105) innerhalb des Batterieträgers (101) gebildet und durch ein Fluid beschickbar ist, um das elektrische Batteriemodul zu temperieren, wobei der Wärmetauscher (103) einen ersten Fluidstutzen (107-1) und einen zweiten Fluidstutzen (107-2) aufweist, wobei der erste Fluidstutzen (107-1) und der zweite Fluidstutzen (107-2) durch den Fluidkanal (105) fluidtechnisch verbunden sind; und einem Umschaltventil (115), welches mit dem ersten Fluidstutzen (107-1) und dem zweiten Fluidstutzen (107-2) fluidtechnisch verbunden und ausgebildet ist, in einem ersten Zeitintervall (134, 134-1) den ersten Fluidstutzen (107-1) mit dem Fluid zu beschicken, um das Fluid durch den Fluidkanal (105) in einer ersten Strömungsrichtung (109-1) zu führen, und in einem zweiten Zeitintervall (134, 134-2) den zweiten Fluidstutzen (107-2) mit dem Fluid zu beschicken, um das Fluid durch den Fluidkanal (105) in einer zweiten Strömungsrichtung (109-2), welche der ersten Strömungsrichtung (109-1) entgegengesetzt ist, zu führen. The disclosure relates to a battery carrier system (100) for receiving at least one electric battery module in a vehicle, having a battery carrier (101) for receiving the at least one electric battery module; a heat exchanger (103) having a fluid channel (105), wherein the fluid channel (105) is formed within the battery carrier (101) and can be charged by a fluid in order to temper the electric battery module, the heat exchanger (103) having a first fluid connector (107 -1) and a second fluid port (107-2), wherein the first fluid port (107-1) and the second fluid port (107-2) are fluidly connected through the fluid channel (105); and a switching valve (115), which is fluidly connected and formed with the first fluid port (107-1) and the second fluid port (107-2), in a first time interval (134, 134-1) the first fluid port (107-1 ) to feed the fluid to pass the fluid through the fluid channel (105) in a first flow direction (109-1), and in a second time interval (134, 134-2) with the second fluid nozzle (107-2) Fluid to supply the fluid through the fluid channel (105) in a second flow direction (109-2), which is opposite to the first flow direction (109-1) to lead.
Description
Die vorliegende Offenbarung betrifft ein Batterieträgersystem für die Aufnahme zumindest eines elektrischen Batteriemoduls in einem Fahrzeug, insbesondere in einem elektrisch angetriebenen Fahrzeug.The present disclosure relates to a battery carrier system for receiving at least one electric battery module in a vehicle, in particular in an electrically driven vehicle.
Zur Halterung von Batteriemodulen für die Bereitstellung elektrischer Energie in elektrisch angetriebenen Fahrzeugen werden üblicherweise Batterieträger verwendet, welche zwischen den Achsen des Fahrzeugs angeordnet sind. Da die Leistung und Lebensdauer von elektrischen Batteriemodulen bei stark schwankenden Temperaturen abnehmen kann, werden oftmals Temperierungssysteme verwendet, um die Batteriemodule auf einer konstanten Temperatur zu halten.For supporting battery modules for the provision of electrical energy in electrically driven vehicles usually battery carriers are used, which are arranged between the axles of the vehicle. Since the performance and life of electric battery modules may decrease with widely varying temperatures, tempering systems are often used to keep the battery modules at a constant temperature.
In der
Es ist die Aufgabe der vorliegenden Offenbarung, eine effiziente Temperierung von zumindest einem auf einem Batterieträger aufgenommenen Batteriemodul sicherzustellen.It is the object of the present disclosure to ensure efficient temperature control of at least one battery module accommodated on a battery carrier.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche, der Beschreibung sowie der beiliegenden Figuren.This object is solved by the features of the independent claims. Advantageous embodiments are subject of the dependent claims, the description and the accompanying figures.
Die vorliegende Offenbarung basiert auf der Erkenntnis, dass die obige Aufgabe durch ein Batterieträgersystem gelöst werden kann, welches ein Umschaltventil aufweist, um den Batterieträger mit Fluid zu beschicken, so dass durch das Fluid eine wirksame Temperierung, insbesondere Kühlung und/oder Erwärmung, der auf dem Batterieträger aufgenommenen elektrischen Batteriemodule sichergestellt werden kann. Das Umschaltventil ist hierbei ausgebildet, das Fluid abwechselnd mit unterschiedlichen Strömungsrichtungen durch den Batterieträger zu leiten, wodurch alle auf dem Batterieträger aufgenommenen elektrischen Batteriemodule gleichmäßig temperiert werden können.The present disclosure is based on the finding that the above object can be achieved by a battery support system having a switching valve to supply the battery support with fluid, so that by the fluid effective temperature control, in particular cooling and / or heating, on the battery carrier recorded electrical battery modules can be ensured. The switching valve is in this case designed to guide the fluid alternately with different flow directions through the battery carrier, whereby all electrical battery modules accommodated on the battery carrier can be uniformly tempered.
Auf diese Weise können starke Temperaturschwankungen in den elektrischen Batteriemodulen verhindert werden, so dass eine vorteilhafte Lebensdauer und eine vorteilhafte Leistung aller durch den Batterieträger aufgenommenen elektrischen Batteriemodule sichergestellt werden kann.In this way, large temperature fluctuations in the electric battery modules can be prevented, so that an advantageous life and an advantageous performance of all recorded by the battery carrier electric battery modules can be ensured.
Gemäß einem ersten Aspekt betrifft die Offenbarung ein Batterieträgersystem für die Aufnahme zumindest eines elektrischen Batteriemoduls in einem Fahrzeug, mit einem insbesondere plattenförmigen Batterieträger für die Aufnahme des zumindest einen elektrischen Batteriemoduls, einem Wärmetauscher mit einem Fluidkanal, wobei der Fluidkanal innerhalb des Batterieträgers gebildet und durch ein Fluid beschickbar ist, um das elektrische Batteriemodul zu temperieren, wobei der Wärmetauscher einen ersten Fluidstutzen und einen zweiten Fluidstutzen aufweist, wobei der erste Fluidstutzen und der zweite Fluidstutzen durch den Fluidkanal fluidtechnisch verbunden sind, und einem Umschaltventil, welches mit dem ersten Fluidstutzen und dem zweiten Fluidstutzen fluidtechnisch verbunden und ausgebildet ist, in einem ersten Zeitintervall den ersten Fluidstutzen mit dem Fluid zu beschicken, um das Fluid durch den Fluidkanal in einer ersten Strömungsrichtung zu führen, und in einem zweiten Zeitintervall den zweiten Fluidstutzen mit dem Fluid zu beschicken, um das Fluid durch den Fluidkanal in einer zweiten Strömungsrichtung, welche der ersten Strömungsrichtung entgegengesetzt ist, zu führen.According to a first aspect, the disclosure relates to a battery support system for receiving at least one electric battery module in a vehicle, with a particular plate-shaped battery carrier for receiving the at least one electric battery module, a heat exchanger with a fluid channel, wherein the fluid channel formed within the battery carrier and by a Fluid is chargeable to temper the electric battery module, the heat exchanger having a first fluid port and a second fluid port, wherein the first fluid port and the second fluid port are fluidly connected through the fluid channel, and a switching valve, which with the first fluid port and the second Fluid nozzle is fluidly connected and adapted to feed in a first time interval, the first fluid nozzle with the fluid to guide the fluid through the fluid channel in a first flow direction, and in a second time interval to feed the second fluid port with the fluid to guide the fluid through the fluid channel in a second flow direction, which is opposite to the first flow direction.
Dadurch wird der Vorteil erreicht, dass durch das Leiten von Fluid durch den Fluidkanal in unterschiedlichen Strömungsrichtungen alle Batteriemodule auf dem Batterieträger wirksam temperiert, insbesondere gekühlt oder erwärmt, werden können.As a result, the advantage is achieved that all the battery modules can be effectively tempered, in particular cooled or heated, by the passage of fluid through the fluid channel in different flow directions on the battery carrier.
Der Fluidkanal des Wärmetauschers ist mit dem Batteriemodul thermisch gekoppelt. Dadurch steht das auf dem Batterieträger aufgenommene zumindest eine elektrische Batteriemodul in einem thermischen Kontakt mit Fluid, das durch den Fluidkanal geleitet wird. Durch das Fluid kann dadurch eine wirksame Temperierung der elektrischen Batteriemodule sichergestellt werden, insbesondere eine wirksame Erwärmung und/oder Kühlung.The fluid channel of the heat exchanger is thermally coupled to the battery module. As a result, the at least one electrical battery module accommodated on the battery carrier is in thermal contact with fluid which is conducted through the fluid channel. As a result of the fluid, an effective tempering of the electric battery modules can be ensured, in particular an effective heating and / or cooling.
Auf dem Batterieträger ist insbesondere eine Mehrzahl von elektrischen Batteriemodulen angeordnet, wobei der Batterieträger insbesondere mehrere Modulaufnahmen aufweist, wobei auf jeder Modulaufnahme des Batterieträgers jeweils ein Batteriemodul aufgenommen ist. Hierbei ist ein Batteriemodul der Mehrzahl von elektrischen Batteriemodulen dem ersten Fluidstutzen des Batterieträgers zugewandt und ist ein anderes Batteriemodul der Mehrzahl von elektrischen Batteriemodulen dem zweiten Fluidstutzen des Batterieträgers zugewandt.In particular, a plurality of electric battery modules is arranged on the battery carrier, the battery carrier in particular having a plurality of module receptacles, wherein a battery module is accommodated on each module receptacle of the battery carrier. Here, a battery module of the plurality of electric battery modules facing the first fluid port of the battery carrier and another battery module of the plurality of electric battery modules facing the second fluid port of the battery carrier.
Wenn das Fluid in der ersten Strömungsrichtung durch den Fluidkanal geführt wird, dann tritt das Fluid durch den ersten Fluidstutzen in den Fluidkanal des Batterieträgers ein und temperiert zuerst das dem ersten Fluidstutzen zugewandte Batteriemodul auf dem Batterieträger. Anschließend strömt das Fluid durch den Fluidkanal und temperiert die zwischen dem ersten und zweiten Fluidstutzen angeordneten Batteriemodule, bevor abschließend das Batteriemodul, welches dem zweiten Fluidstutzen zugewandt ist, temperiert wird.When the fluid is guided through the fluid channel in the first flow direction, the fluid enters the fluid channel of the battery carrier through the first fluid connector and first tempered the battery module facing the first fluid connector on the battery carrier. Subsequently, the fluid flows through the fluid channel and tempered the arranged between the first and second fluid nozzle battery modules, before finally the Battery module, which faces the second fluid port, is tempered.
Da das Fluid, insbesondere Kühlmittel, während des unidirektionalen Durchströmens des Fluidkanals und des Temperierens der Batteriemodule kontinuierlich Wärme an die Batteriemodule abgibt, bzw. Wärme von den Batteriemodulen aufnimmt, ist der durch das Fluid bewirkte Temperierungseffekt auf die stromabwärts auf dem Batterieträger angeordneten Batteriemodule geringer als der durch das Fluid bewirkte Temperierungseffekt auf die stromaufwärts auf dem Batterieträger angeordneten Batteriemodule. Somit kann bei einer nicht wechselnden Strömungsrichtung des Fluids in dem Fluidkanal das dem zweiten Fluidstutzen zugewandte Batteriemodul nicht mehr so wirksam temperiert werden, wie das dem ersten Fluidstutzen zugewandte Batteriemodul.Since the fluid, in particular coolant, during the unidirectional flow through the fluid channel and the tempering of the battery modules continuously dissipates heat to the battery modules, or absorbs heat from the battery modules, the caused by the fluid temperature effect on the downstream of the battery carrier arranged battery modules is less than the caused by the fluid tempering effect on the battery modules arranged upstream on the battery modules. Thus, in the case of a non-changing flow direction of the fluid in the fluid channel, the battery module facing the second fluid connector can no longer be heated as effectively as the battery module facing the first fluid connector.
Durch den Wechsel der Strömungsrichtung durch das Umschaltventil gemäß der vorliegenden Offenbarung hingegen kann das Fluid abwechselnd in entgegengesetzten Strömungsrichtung durch den Fluidkanal geleitet werden, so dass die Batteriemodule, welche dem ersten Fluidstutzen zugewandt sind, und die Batteriemodule, welche dem zweiten Fluidstutzen zugewandt sind, gleichmäßig temperiert werden können. Somit können alle auf dem Batterieträger aufgenommenen Batteriemodule möglichst mit einer konstanten, optimalen Betriebstemperatur, insbesondere zwischen 20 °C und 30 °C, betrieben werden.On the other hand, by changing the flow direction by the switching valve according to the present disclosure, the fluid can be alternately directed in the opposite flow direction through the fluid channel, so that the battery modules facing the first fluid nozzle and the battery modules facing the second fluid nozzle uniformly can be tempered. Thus, all recorded on the battery carrier battery modules as possible with a constant, optimum operating temperature, in particular between 20 ° C and 30 ° C, operated.
Durch die gleichmäßige Temperierung aller Batteriemodule auf dem Batterieträger, welche durch die unterschiedlichen Strömungsrichtungen des Fluids in dem Fluidkanal bewirkt wird, kann die Lebensdauer und die Leistung der Batteriemodule während des Betriebs des Fahrzeugs vorteilhaft verbessert werden.By the uniform temperature control of all battery modules on the battery carrier, which is caused by the different flow directions of the fluid in the fluid channel, the life and the performance of the battery modules can be advantageously improved during operation of the vehicle.
In einer Ausführungsform weist das Batterieträgersystem eine Mehrzahl von Batterieträgern auf, welche fluidtechnisch miteinander verbunden sind.In one embodiment, the battery carrier system has a plurality of battery carriers which are fluidly connected to one another.
In einer vorteilhaften Ausführungsform weist der Wärmetauscher eine Mehrzahl von Fluidkanälen auf, welche jeweils einen ersten Fluidstutzen einer Mehrzahl von ersten Fluidstutzen des Batterieträgers mit einem zweiten Fluidstutzen einer Mehrzahl von zweiten Fluidstutzen des Batterieträgers fluidtechnisch verbinden.In an advantageous embodiment, the heat exchanger has a plurality of fluid channels, which each fluidly connect a first fluid port of a plurality of first fluid port of the battery carrier with a second fluid port of a plurality of second fluid port of the battery carrier.
In einer vorteilhaften Ausführungsform umfasst der zumindest eine Fluidkanal eine Mehrzahl an Stegen, welche an einer Innenseite des Fluidkanals angeordnet sind, wobei die Stege insbesondere entlang einer Längsachse des Fluidkanals gebildet sind.In an advantageous embodiment, the at least one fluid channel comprises a plurality of webs, which are arranged on an inner side of the fluid channel, wherein the webs are formed in particular along a longitudinal axis of the fluid channel.
Die Stege vergrößern die für den Wärmeaustausch mit dem elektrischen Batteriemodul zur Verfügung stehende Fläche des Fluidkanals.The webs increase the area available for the heat exchange with the electric battery module surface of the fluid channel.
In einer vorteilhaften Ausführungsform ist der Fluidkanal in dem Batterieträger rohrförmig gebildet.In an advantageous embodiment, the fluid channel is formed tubular in the battery carrier.
In einer Ausführungsform sind der erste Fluidstutzen und der zweite Fluidstutzen jeweils rohrförmig gebildet.In one embodiment, the first fluid port and the second fluid port are each formed tubular.
In einer Ausführungsform weist das Batterieträgersystem einen Fluidkreislauf auf, welcher mit dem Batterieträger, insbesondere mit dem ersten und zweiten Fluidstutzen des Batterieträgers, fluidtechnisch verbunden ist.In one embodiment, the battery carrier system has a fluid circuit, which is fluidly connected to the battery carrier, in particular to the first and second fluid port of the battery carrier.
In einer Ausführungsform weist der Fluidkreislauf einen ersten Fluidkreislaufabschnitt auf, welcher mit dem ersten Fluidstutzen des Batterieträgers fluidtechnisch verbunden ist, und weist der Fluidkreislauf einen zweiten Fluidkreislaufabschnitt auf, welcher mit dem zweiten Fluidstutzen des Batterieträgers fluidtechnisch verbunden ist.In one embodiment, the fluid circuit has a first fluid circuit section, which is fluidly connected to the first fluid connector of the battery carrier, and the fluid circuit has a second fluid circuit section, which is fluidly connected to the second fluid connector of the battery carrier.
In einer Ausführungsform umfasst das Batterieträgersystem eine Fluidpumpe, welche ausgebildet ist, Fluid durch einen Fluidkreislauf zu pumpen, wobei der Fluidkanal mit dem Fluidkreislauf fluidtechnisch verbunden ist.In one embodiment, the battery support system includes a fluid pump configured to pump fluid through a fluid circuit, wherein the fluid passage is fluidly connected to the fluid circuit.
Dadurch wird der technische Vorteil erreicht, dass durch die Fluidpumpe Fluid durch den Fluidkreislauf und auch durch den mit dem Fluidkreislauf fluidtechnisch verbundenen Fluidkanal vorteilhaft gepumpt werden kann. Insbesondere ist die Fluidpumpe ausgebildet das Fluid durch den Fluidkreislauf in einer einzigen Pumprichtung zu pumpen, so dass ein Umschalten zwischen der ersten und zweiten Strömungsrichtung in dem Fluidkanal zwischen dem ersten und zweiten Zeitintervall ausschließlich durch das Umschaltventil durchgeführt wird.As a result, the technical advantage is achieved that fluid can be advantageously pumped through the fluid circuit by the fluid pump and also through the fluid channel fluidly connected to the fluid circuit. In particular, the fluid pump is designed to pump the fluid through the fluid circuit in a single pumping direction so that switching between the first and second flow directions in the fluid channel between the first and second time intervals is performed exclusively by the switching valve.
In einer Ausführungsform ist das Umschaltventil ausgebildet, in dem ersten Zeitintervall das Führen von Fluid durch den Fluidkanal in der ersten Strömungsrichtung fluidtechnisch freizugeben und in dem ersten Zeitintervall das Führen von Fluid durch den Fluidkanal in der zweiten Strömungsrichtung fluidtechnisch umzukehren, und ist das Umschaltventil ausgebildet, in dem zweiten Zeitintervall das Führen von Fluid durch den Fluidkanal in der zweiten Strömungsrichtung fluidtechnisch freizugeben und in dem zweiten Zeitintervall das Führen von Fluid durch den Fluidkanal in der ersten Strömungsrichtung fluidtechnisch umzukehren.In one embodiment, the switching valve is configured to fluidly guide the passage of fluid through the fluid channel in the first flow direction in the first time interval, and fluidically reverse the passage of fluid through the fluid channel in the second flow direction in the first time interval, and the switching valve is configured to in the second time interval fluidly releasing the fluid passing through the fluid channel in the second flow direction and fluidly reversing the routing of fluid through the fluid channel in the first flow direction in the second time interval.
Dadurch wird der technische Vorteil erreicht, dass das Umschaltventil einen wirksamen Wechsel der Strömungsrichtungen ermöglicht, in dem je nach Zeitintervall eine der Strömungsrichtungen fluidtechnisch freigegeben und die andere der Strömungsrichtungen fluidtechnisch umgekehrt werden kann.As a result, the technical advantage is achieved that the switching valve allows an effective change of the flow directions in whichever Time interval one of the flow directions fluidly enabled and the other of the flow directions can be fluidly reversed.
In einer Ausführungsform weist das Batterieträgersystem eine Steuerung zum Steuern des Umschaltventils auf, wobei die Steuerung ausgebildet ist, nach einer vorgegebenen Dauer des ersten Zeitintervalls das erste Zeitintervall zu beenden und das zweite Zeitintervall zu beginnen, und/oder wobei die Steuerung ausgebildet ist, nach einer vorgegebenen Dauer des zweiten Zeitintervalls das zweite Zeitintervall zu beenden und das erste Zeitintervall zu beginnen.In one embodiment, the battery support system includes a controller for controlling the switching valve, wherein the controller is configured to terminate the first time interval and start the second time interval after a predetermined duration of the first time interval, and / or wherein the controller is configured after one predetermined duration of the second time interval to end the second time interval and to begin the first time interval.
Dadurch wird der technische Vorteil erreicht, dass die Steuerung durch die vorgegebene Dauer des jeweiligen Zeitintervalls einen automatischen, insbesondere periodischen, Wechsel zwischen den Zeitintervallen und einem damit korrelierten automatischen, insbesondere periodischen, Wechsel der Strömungsrichtungen des Fluids steuern kann. Die vorgegebene Dauer des ersten und/oder zweiten Zeitintervalls ist insbesondere abhängig von dem Volumen des Fluids in dem Fluidkreislauf, insbesondere von der Länge des Fluidkreislaufs, und/oder von der Größe des Batterieträgers.This achieves the technical advantage that the controller can control an automatic, in particular periodic, change between the time intervals and a correlated automatic, in particular periodic, change of the flow directions of the fluid through the predetermined duration of the respective time interval. The predetermined duration of the first and / or second time interval is dependent in particular on the volume of the fluid in the fluid circuit, in particular on the length of the fluid circuit, and / or on the size of the battery carrier.
In einer Ausführungsform ist die Steuerung ausgebildet, das Umschaltventil zum abwechselnden Beschicken des ersten Fluidstutzens mit Fluid in der ersten Strömungsrichtung in dem ersten Zeitintervall und des zweiten Fluidstutzens mit Fluid in der zweiten Strömungsrichtung in dem zweiten Zeitintervall zu steuern, wobei die Steuerung insbesondere ausgebildet ist, einen Wechsel zwischen dem ersten und zweiten Zeitintervall kontinuierlich, insbesondere periodisch, zu steuern.In one embodiment, the controller is configured to control the changeover valve to alternately charge the first fluid nozzle with fluid in the first flow direction in the first time interval and the second fluid nozzle with fluid in the second flow direction in the second time interval, wherein the controller is configured in particular to control a change between the first and second time interval continuously, in particular periodically.
Dadurch wird der technische Vorteil erreicht, dass durch den kontinuierlichen, insbesondere periodischen Wechsel, der Strömungsrichtungen des Fluids in dem Fluidkanal eine wirksame Temperierung aller Batteriemodule auf dem Batterieträger erreicht werden kann.Thereby, the technical advantage is achieved that can be achieved by the continuous, in particular periodic change, the flow directions of the fluid in the fluid channel an effective temperature control of all battery modules on the battery carrier.
In einer Ausführungsform weist das Batterieträgersystem eine Temperiereinrichtung zum Temperieren des Fluids in dem Fluidkanal auf, wobei die Temperiereinrichtung mit dem Fluidkanal des Wärmetauschers fluidtechnisch verbunden und ausgebildet ist, das Fluid in dem Fluidkanal zu temperieren, insbesondere zu erwärmen oder abzukühlen.In one embodiment, the battery support system has a tempering device for controlling the temperature of the fluid in the fluid channel, wherein the tempering device is fluidly connected to the fluid channel of the heat exchanger and designed to temper the fluid in the fluid channel, in particular to heat or cool it.
Dadurch wird der technische Vorteil erreicht, dass das durch die Temperiereinrichtung wirksam temperierte Fluid innerhalb des Fluidkanals entweder Wärme von den Batteriemodulen aufnehmen kann, oder Wärme an die Batteriemodule abgeben kann, um die Batteriemodule wirksam zu temperieren.This achieves the technical advantage that the fluid which is effectively tempered by the tempering device can either absorb heat from the battery modules within the fluid channel or can deliver heat to the battery modules in order to effectively temper the battery modules.
In einer Ausführungsform weist das Batterieträgersystem eine Steuerung zum Steuern der Temperiereinrichtung auf, wobei das Batterieträgersystem einen Temperatursensor zum Erfassen einer Temperatur des zumindest einen elektrischen Batteriemoduls aufweist, wobei die Steuerung ausgebildet ist, die Temperiereinrichtung zum Erwärmen des Fluids anzusteuern, wenn die erfasste Temperatur des zumindest einen elektrischen Batteriemoduls einen ersten Temperaturschwellenwert unterschreitet, und/oder wobei die Steuerung ausgebildet ist, die Temperiereinrichtung zum Abkühlen des Fluids anzusteuern, wenn die erfasste Temperatur des zumindest einen elektrischen Batteriemoduls einen zweiten Temperaturschwellenwert überschreitet.In one embodiment, the battery support system includes a controller for controlling the temperature control device, wherein the battery support system comprises a temperature sensor for detecting a temperature of the at least one electric battery module, wherein the controller is configured to control the tempering device for heating the fluid when the detected temperature of the at least an electric battery module falls below a first temperature threshold, and / or wherein the controller is configured to control the tempering device for cooling the fluid when the detected temperature of the at least one battery electric module exceeds a second temperature threshold.
Dadurch wird der technische Vorteil erreicht, dass die Temperiereinrichtung in Kombination mit dem Temperatursensor sicherstellt, dass die Batteriemodule mit einer optimalen Betriebstemperatur betrieben werden können. Die Steuerung kann hierbei insbesondere die Temperiereinrichtung und das Umschaltventil steuern.As a result, the technical advantage is achieved that the tempering device in combination with the temperature sensor ensures that the battery modules can be operated at an optimum operating temperature. In this case, the controller can in particular control the tempering device and the changeover valve.
In einer Ausführungsform weist das Batterieträgersystem einen Fluidaufnahmebehälter zur Aufnahme des Fluids auf, und wobei der Fluidaufnahmebehälter mit dem Fluidkanal des Wärmetauschers fluidtechnisch verbunden ist, um Fluid aus dem Fluidaufnahmebehälter dem Fluidkanal zuzuführen und/oder um aus dem Fluidkanal abgegebenes Fluid in dem Fluidaufnahmebehälter aufzunehmen.In one embodiment, the battery support system includes a fluid receptacle for receiving the fluid, and wherein the fluid receptacle is fluidly connected to the fluid passage of the heat exchanger to supply fluid from the fluid receptacle to the fluid channel and / or to receive fluid delivered from the fluid channel within the fluid receptacle.
Dadurch wird der technische Vorteil erreicht, dass durch den Fluidaufnahmebehälter eine vorteilhafte Menge von Fluid in dem Fluidkanal sichergestellt wird, so dass der Fluidaufnahmebehälter einen Ausgleich der Fluidmenge in dem Fluidkanal sicherstellt und keine signifikanten Schwankungen der Fluidmenge in dem Fluidkanal auftreten können.Thereby, the technical advantage is achieved that an advantageous amount of fluid is ensured in the fluid channel by the fluid receptacle, so that the fluid receptacle ensures a balance of the amount of fluid in the fluid channel and no significant variations in the amount of fluid in the fluid channel can occur.
In einer Ausführungsform weist der Fluidkanal innerhalb des Batterieträgers einen mäanderförmigen, flächigen und/oder wabenförmigen Verlauf auf.In one embodiment, the fluid channel within the battery carrier on a meandering, flat and / or honeycomb-shaped course.
Dadurch wird der technische Vorteil erreicht, dass durch den mäanderförmigen, flächigen und/oder wabenförmigen Verlauf des Fluidkanals eine besonders große Fläche des Batterieträgers mit Fluid beschickt werden kann, wodurch eine besonders wirksame Temperierung der Batteriemodule sichergestellt werden kann.Thereby, the technical advantage is achieved that through the meandering, flat and / or honeycomb-shaped course of the fluid channel, a particularly large area of the battery carrier can be charged with fluid, whereby a particularly effective temperature control of the battery modules can be ensured.
In einer Ausführungsform sind der erste und zweite Fluidstutzen an einer ersten Seite, insbesondere Stirnseite, des Batterieträgers angeordnet.In one embodiment, the first and second fluid nozzles are arranged on a first side, in particular front side, of the battery carrier.
Dadurch wird der technische Vorteil erreicht, dass ein wirksamer Anschluss des ersten und zweiten Fluidstutzens an einen Fluidkreislauf gewährleistet wird.Thereby, the technical advantage is achieved that an effective connection of the first and second fluid nozzle is ensured to a fluid circuit.
In einer Ausführungsform weist der Fluidkanal einen ersten Fluidkanalabschnitt, welcher mit dem ersten Fluidstutzen fluidtechnisch verbunden ist, und einen zweiten Fluidkanalabschnitt, welcher mit dem zweiten Fluidstutzen fluidtechnisch verbunden ist, auf, wobei sich der erste Fluidkanalabschnitt von einer ersten Seite des Batterieträgers zu einer der ersten Seite abgewandten zweiten Seite des Batterieträgers erstreckt, wobei sich der zweite Fluidkanalabschnitt an den ersten Fluidkanalabschnitt anschließt, und wobei sich der zweite Fluidkanalabschnitt von der zweiten Seite des Batterieträgers zu der ersten Seite des Batterieträgers erstreckt.In one embodiment, the fluid channel has a first fluid channel section fluidly connected to the first fluid connector and a second fluid channel section fluidly connected to the second fluid connector, the first fluid channel section extending from a first side of the battery tray to one of the first fluid channel Side facing away from the second side of the battery tray, wherein the second fluid channel section adjoins the first fluid channel section, and wherein the second fluid channel section extends from the second side of the battery tray to the first side of the battery tray.
Dadurch wird der technische Vorteil erreicht, dass der Fluidkanal mit einer besonders großen Fläche des Batterieträgers in thermisch leitendem Kontakt steht.This achieves the technical advantage that the fluid channel is in thermally conductive contact with a particularly large area of the battery carrier.
In einer Ausführungsform weist der Batterieträger eine Deckenwand zur Aufnahme des zumindest einen elektrischen Batteriemoduls auf, weist der Batterieträger eine der Deckenwand abgewandte Bodenwand auf, und ist der Fluidkanal zwischen der Deckenwand und der Bodenwand geformt.In one embodiment, the battery carrier has a ceiling wall for receiving the at least one electric battery module, the battery carrier has a bottom wall facing away from the bottom wall, and the fluid channel between the top wall and the bottom wall is formed.
Dadurch wird der Vorteil erreicht, dass der Fluidkanal wirksam durch die Deckenwand und die Bodenwand umschlossen sind, so dass der Fluidkanal einen wirksamen Wärmeaustausch mit der Deckenwand, bzw. mit der Bodenwand sicherstellt.Thereby, the advantage is achieved that the fluid channel are effectively enclosed by the top wall and the bottom wall, so that the fluid channel ensures effective heat exchange with the top wall, or with the bottom wall.
In einer Ausführungsform ist der Fluidkanal innerhalb oder unterhalb der jeweiligen Deckenwand angeordnet und mit der Deckenwand thermisch gekoppelt.In one embodiment, the fluid channel is disposed within or below the respective ceiling wall and thermally coupled to the ceiling wall.
Dadurch wird der Vorteil erreicht, dass durch die thermische Kopplung zwischen dem Fluidkanal und der Deckenwand ein wirksamer Wärmeaustausch zwischen dem Fluidkanal und der Deckenwand stattfinden kann.As a result, the advantage is achieved that an effective heat exchange between the fluid channel and the ceiling wall can take place by the thermal coupling between the fluid channel and the ceiling wall.
In einer Ausführungsform ist der Batterieträger einstückig, insbesondere als metallisches Extrusionsbauteil, geformt.In one embodiment, the battery carrier is integrally molded, in particular as a metallic extrusion component.
Dadurch wird der Vorteil erreicht, dass durch die einstückige Form des Batterieträgers, eine besonders vorteilhafte Fertigung des Batterieträgers ermöglicht wird.As a result, the advantage is achieved that a particularly advantageous production of the battery carrier is made possible by the one-piece shape of the battery carrier.
Gemäß einem zweiten Aspekt betrifft die Offenbarung ein Verfahren zum Temperieren zumindest eines elektrischen Batteriemoduls in einem Fahrzeug, wobei das elektrische Batteriemodul in einem Batterieträgersystem des Fahrzeugs aufgenommen ist, wobei das Batterieträgersystem einen insbesondere plattenförmigen Batterieträger für die Aufnahme des zumindest einen elektrischen Batteriemoduls aufweist, wobei das Batterieträgersystem einen Wärmetauscher mit einem Fluidkanal aufweist, wobei der Fluidkanal innerhalb des Batterieträgers gebildet und durch ein Fluid beschickbar ist, um das elektrische Batteriemodul zu temperieren, wobei der Wärmetauscher einen ersten Fluidstutzen und einen zweiten Fluidstutzen aufweist, wobei der erste Fluidstutzen und der zweite Fluidstutzen durch den Fluidkanal fluidtechnisch verbunden sind, und wobei das Batterieträgersystem ein Umschaltventil aufweist, welches mit dem ersten Fluidstutzen und dem zweiten Fluidstutzen fluidtechnisch verbunden und ausgebildet ist, den ersten und/oder zweiten Fluidstutzen mit dem Fluid zu beschicken, wobei das Verfahren die folgenden Verfahrensschritte umfasst, Beschicken des ersten Fluidstutzens mit dem Fluid in einem ersten Zeitintervall durch das Umschaltventil, um das Fluid durch den Fluidkanal in einer ersten Strömungsrichtung zu führen, und Beschicken des zweiten Fluidstutzens mit dem Fluid in einem zweiten Zeitintervall durch das Umschaltventil, um das Fluid durch den Fluidkanal in einer zweiten Strömungsrichtung, welche der ersten Strömungsrichtung entgegengesetzt ist, zu führen.According to a second aspect, the disclosure relates to a method for tempering at least one electric battery module in a vehicle, wherein the electric battery module is accommodated in a battery carrier system of the vehicle, wherein the battery carrier system has a particular plate-shaped battery carrier for receiving the at least one electric battery module, wherein the Battery support system having a heat exchanger with a fluid channel, wherein the fluid channel is formed within the battery carrier and can be charged by a fluid to temper the electric battery module, the heat exchanger having a first fluid port and a second fluid port, wherein the first fluid port and the second fluid port through the fluid channel are fluidly connected, and wherein the battery support system comprises a switching valve which fluidly connected to the first fluid port and the second fluid port and excludes The method comprises the steps of supplying the first fluid nozzle with the fluid at a first time interval through the switching valve to supply the fluid through the fluid channel in a first flow direction guiding and supplying the second fluid nozzle with the fluid in a second time interval through the switching valve to guide the fluid through the fluid channel in a second flow direction, which is opposite to the first flow direction.
Dadurch wird der Vorteil erreicht, dass eine wirksame Temperierung des zumindest einen Batteriemoduls sichergestellt wird.As a result, the advantage is achieved that an effective temperature control of the at least one battery module is ensured.
In einer Ausführungsform weist das Batterieträgersystem eine Steuerung zum Steuern des Umschaltventils auf, wobei das Beschicken des ersten Fluidstutzens während des ersten Zeitintervalls nach einer vorgegebenen Dauer des ersten Zeitintervalls durch die Steuerung beendet und anschließend das Beschicken des zweiten Fluidstutzens während des zweiten Zeitintervalls begonnen wird, und/oder wobei das Beschicken des zweiten Fluidstutzens während des zweiten Zeitintervalls nach einer vorgegebenen Dauer des zweiten Zeitintervalls durch die Steuerung beendet und anschließend das Beschicken des ersten Fluidstutzens während des ersten Zeitintervalls begonnen wird.In one embodiment, the battery support system includes a controller for controlling the changeover valve, wherein the charging of the first fluid nozzle stops during the first time interval after a predetermined duration of the first time interval by the controller, and then the charging of the second fluid nozzle during the second time interval is started, and / or wherein the loading of the second fluid nozzle during the second time interval after a predetermined duration of the second time interval terminated by the controller and then the loading of the first fluid nozzle during the first time interval is started.
In einer Ausführungsform werden das Beschicken des ersten Fluidstutzens während des ersten Zeitintervalls und das Beschicken des zweiten Fluidstutzens während des zweiten Zeitintervalls abwechselnd, insbesondere periodisch, durchgeführt.In one embodiment, the charging of the first fluid nozzle during the first time interval and the charging of the second fluid nozzle during the second time interval are performed alternately, in particular periodically.
Gemäß einem dritten Aspekt betrifft die Offenbarung ein Kühlsystem für ein Fahrzeug, mit einem Fluid-führenden Kühlkreislauf, wobei in dem Kühlkreislauf ein Fahrzeugkühler zum Kühlen eines Fahrzeugantriebs angeordnet ist, und wobei das Batterieträgersystem nach dem ersten Aspekt an den Fluid-führenden Kühlkreislauf fluidtechnisch angeschlossen ist, so dass der Wärmetauscher durch zumindest einen Teil des Fluids des Fluid-führenden Kühlkreislaufs durchströmbar ist, um die elektrische Batterie zu temperieren.According to a third aspect, the disclosure relates to a cooling system for a vehicle, with a fluid-carrying cooling circuit, wherein in the cooling circuit, a vehicle radiator for cooling a vehicle drive is arranged, and wherein the battery support system according to the first aspect to the fluid-carrying cooling circuit fluidly is connected, so that the heat exchanger is flowed through by at least a portion of the fluid of the fluid-carrying cooling circuit to temper the electric battery.
Dadurch wird der Vorteil erreicht, dass ein bereits in dem Fahrzeug vorhandenes Kühlsystem zum Temperieren, z.B. Erwärmen und/oder Kühlen, des elektrischen Batteriemoduls und/oder des weiteren elektrischen Batteriemoduls genutzt werden kann. Durch den fluidtechnischen Anschluss zwischen dem Batterieträger und dem Fluid-führenden Kühlkreislauf des Kühlsystems kann Kühlflüssigkeit aus dem Kühlsystem für den Batterieträger abgezweigt werden. Dadurch kann der Batterieträger wirksam temperiert werden, ohne dass ein separates Kühlsystem für den Batterieträger in dem Fahrzeug verbaut werden muss.This achieves the advantage that a cooling system already present in the vehicle for tempering, e.g. Heating and / or cooling, the electric battery module and / or the further electric battery module can be used. Due to the fluidic connection between the battery carrier and the fluid-carrying cooling circuit of the cooling system, cooling fluid can be diverted from the cooling system for the battery carrier. As a result, the battery carrier can be effectively tempered without having to install a separate cooling system for the battery carrier in the vehicle.
Weitere Ausführungsbeispiele werden Bezug nehmend auf die beiliegenden Figuren erläutert. Es zeigen:
-
1 Eine schematische Ansicht eines Batterieträgersystems für die Aufnahme zumindest eines elektrischen Batteriemoduls in einem Fahrzeug; -
2 Eine schematische Ansicht eines Batterieträgers eines Batteri eträgersystems; -
3 Ein Diagramm eines Kühlvorgangs von elektrischen Batteriemodulen, welche in einem Batterieträger eines Fahrzeugs aufgenommen sind; -
4 Ein Diagramm eines Heizvorgangs von elektrischen Batteriemodulen, welche in einem Batterieträger eines Fahrzeugs aufgenommen sind; und -
5 Eine schematische Darstellung eines Verfahrens zum Temperieren zumindest eines elektrischen Batteriemoduls in einem Fahrzeug.
-
1 A schematic view of a battery support system for receiving at least one electric battery module in a vehicle; -
2 A schematic view of a battery carrier of a Batteri eträgersystems; -
3 A diagram of a cooling process of electric battery modules, which are accommodated in a battery carrier of a vehicle; -
4 A diagram of a heating operation of electric battery modules, which are accommodated in a battery carrier of a vehicle; and -
5 A schematic representation of a method for controlling the temperature of at least one electric battery module in a vehicle.
Der Batterieträger
Das Batterieträgersystem
Das Batterieträgersystem
Somit ist innerhalb des Batterieträgers
Um den Fluidkanal
Insbesondere kann das Fluid in einer in
Wie in der
Um die entsprechende Strömungsrichtung
In dem ersten Zeitintervall wird durch das Umschaltventil
In dem zweiten Zeitintervall wird durch das Umschaltventil
Das Batterieträgersystem
Das Umschaltventil
Das Umschaltventil
Das Batterieträgersystem
Mittels eines in
Somit kann durch die Temperiereinrichtung
Durch das Umschaltventil
Hierbei ist die Steuerung
Die Steuerung
Die Steuerung
Die Steuerung
Die Steuerung
Hierbei wird die Dauer des ersten und/oder zweiten Zeitintervalls insbesondere dadurch bestimmt, wie weit Fluid währen des ersten und/oder zweiten Zeitintervalls in der ersten und/oder zweiten Strömungsrichtung
Der Durchflusstakt, also die Dauer des ersten und/oder zweiten Zeitintervalls zwischen einem Wechsel zwischen den Zeitintervallen, ist insbesondere abhängig von dem Volumen des Fluids in dem Fluidkreislauf
Durch die regelmäßige Richtungsumkehr der Strömungsrichtungen
Somit wird das Fluid wechselweise in unterschiedlichen Strömungsrichtungen
Das Batterieträgersystem
Wie bereits in der
Der Batterieträger
Wie in der
Wie aus der
Der Batterieträger
Der Wärmetauscher
Wie in der
An der ersten Seite
Durch den ersten Fluidstutzen
Durch den zweiten Fluidstutzen
Somit kann bei einem Wechsel der Strömungsrichtung
Der Fluidkanal
Hierbei erstreckt sich der erste Fluidkanalabschnitt
Hierbei schließt sich insbesondere der zweite Fluidkanalabschnitt
Dadurch, dass sich der Fluidkanal
Wie in der
Entlang der Abszissenachse
Entlang der Ordinatenachse
Eine erste Kurve
Während des ersten Zeitintervalls
Wie aus dem Verlauf der ersten und zweiten Kurve
Nach dem ersten Zeitintervall
Bei den weiteren Wechseln der Strömungsrichtungen
Die dritte Kurve
Die vierte Kurve
Die fünfte Kurve
Wie aus dem Verlauf der vierten und fünften Kurve
Die sechste und siebte Kurve
Wie aus dem Verlauf der sechste und siebte Kurve
Der maximale Temperaturdifferenzbereich
Der hohe Wert des maximalen Temperaturdifferenzbereichs
Durch das Wechseln der Strömungsrichtung
Durch den in der
Durch den Wechsel der Strömungsrichtungen
Wie aus dem Verlauf der ersten und zweiten Kurve
Wie aus den Kurven
Die dritte Kurve
Die vierte Kurve
Wie aus dem Verlauf der vierten und fünften Kurve
Die sechste und siebte Kurve
Wie aus dem Verlauf der sechste und siebte Kurve
Bei einem Wechsel der Strömungsrichtung
Somit kann bei einem Aufheizvorgang gemäß der vorliegenden Offenbarung gemäß der dritten, vierten und fünften Kurve
Das Verfahren
Das Verfahren
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 100100
- BatterieträgersystemBattery support system
- 101101
- Batterieträgerbattery carrier
- 103103
- Wärmetauscherheat exchangers
- 105105
- Fluidkanalfluid channel
- 105-1105-1
- Erster FluidkanalabschnittFirst fluid channel section
- 105-2105-2
- Zweiter FluidkanalabschnittSecond fluid channel section
- 107-1107-1
- Erster FluidstutzenFirst fluid connection
- 107-2107-2
- Zweiter FluidstutzenSecond fluid connection
- 108108
- FluidkreislaufFluid circuit
- 108-1108-1
- Erster FluidkreislaufabschnittFirst fluid circuit section
- 108-2108-2
- Zweiter FluidkreislaufabschnittSecond fluid circuit section
- 109-1109-1
- Erste StrömungsrichtungFirst flow direction
- 109-2109-2
- Zweite StrömungsrichtungSecond flow direction
- 113113
- Fluidpumpefluid pump
- 115115
- Umschaltventilswitching valve
- 117117
- Temperiereinrichtungtempering
- 119119
- Steuerungcontrol
- 121121
- FluidaufnahmebehälterFluid containment vessel
- 123123
- Modulaufnahmenmodule shots
- 123-1123-1
- Erste ModulaufnahmeFirst module recording
- 123-2123-2
- Zweite ModulaufnahmeSecond module recording
- 123-3123-3
- Dritte ModulaufnahmeThird module recording
- 123-4123-4
- Vierte ModulaufnahmeFourth module recording
- 123-5123-5
- Fünfte ModulaufnahmeFifth module recording
- 123-6123-6
- Sechste ModulaufnahmeSixth module recording
- 123-7123-7
- Siebte ModulaufnahmeSeventh module holder
- 123-8 123-8
- Achte ModulaufnahmeEighth module recording
- 123-9123-9
- Neunte ModulaufnahmeNinth module recording
- 123-10123-10
- Zehnte ModulaufnahmeTenth module recording
- 125125
- Deckenwandceiling wall
- 127127
- Bodenwandbottom wall
- 129129
- Erste Seite des BatterieträgersFirst side of the battery carrier
- 131131
- Zweite Seite des BatterieträgersSecond side of the battery tray
- 133133
- Abszissenachseabscissa
- 134134
- Zeitintervalltime interval
- 134-1134-1
- Erstes ZeitintervallFirst time interval
- 134-2134-2
- Zweites ZeitintervallSecond time interval
- 135135
- Ordinatenachseaxis of ordinates
- 137137
- Erste Kurve: Temperatur des Fluids an dem ersten FluidstutzenFirst curve: temperature of the fluid at the first fluid port
- 139139
- Zweite Kurve: Temperatur des Fluids an dem zweiten FluidstutzenSecond curve: temperature of the fluid at the second fluid port
- 141141
- Dritte Kurve: Temperatur eines in der fünften Modulaufnahme aufgenommenen BatteriemodulsThird curve: temperature of a battery module accommodated in the fifth module receptacle
- 143143
- Vierte Kurve: Temperatur eines in der ersten Modulaufnahme aufgenommenen BatteriemodulsFourth curve: Temperature of a battery module picked up in the first module receptacle
- 145145
- Fünfte Kurve: Temperatur eines in der zehnten Modulaufnahme aufgenommenen BatteriemodulsFifth curve: temperature of a battery module picked up in the tenth module receptacle
- 147147
- Minimaler TemperaturdifferenzbereichMinimum temperature difference range
- 149149
- Sechste Kurve: Temperatur eines in der ersten Modulaufnahme aufgenommenen Batteriemoduls gemäß dem Stand der TechnikSixth curve: temperature of a battery module accommodated in the first module receptacle according to the prior art
- 151151
- Siebte Kurve: Temperatur eines in der zehnten Modulaufnahme aufgenommenen Batteriemoduls gemäß dem Stand der TechnikSeventh curve: temperature of a battery module accommodated in the tenth module receptacle according to the prior art
- 153153
- Maximaler TemperaturdifferenzbereichMaximum temperature difference range
- 200200
- Verfahrens zum Temperieren zumindest eines elektrischen BatteriemodulsMethod for tempering at least one electric battery module
- 201201
- Verfahrensschritt: Beschicken des ersten Fluidstutzens mit FluidProcess step: Loading the first fluid nozzle with fluid
- 203203
- Verfahrensschritt: Beschicken des zweiten Fluidstutzens mit FluidProcess step: Charging the second fluid nozzle with fluid
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
- DE 102013206770 A1 [0003]DE 102013206770 A1 [0003]
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-
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