DE102018201526A1 - Storage device for storing electrical energy for a motor vehicle, and motor vehicle - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft eine Speichereinrichtung (6) für ein Kraftfahrzeug (1), mit wenigstens einem Energiespeicher (7), welcher ein Gehäuse (8) und wenigstens eine in dem Gehäuse (8) angeordnete Speicherzelle (9) zum Speichern von elektrischer Energie aufweist, mit wenigstens einem in dem Gehäuse (8) angeordneten und von einem Temperiermedium durchströmbaren internen Wärmetauscher (10), über welchen die wenigstens eine Speicherzelle (9) mittels des Temperiermediums zu temperieren ist, und mit einem von dem Temperiermedium durchströmbaren Ventilelement (11), mittels welchem eine Versorgung des Wärmetauschers (10) mit dem Temperiermedium einstellbar ist, wobei zumindest der Energiespeicher (7) und das Ventilelement (11) eine Baueinheit (12) bilden, welche über das Ventilelement (11) mit einem bezüglich der Baueinheit (12) externen und von dem Temperiermedium durchströmbaren Kreislauf (13) fluidisch verbindbar ist, und wobei das Ventilelement (11) zwischen wenigstens einer ersten Schaltstellung und wenigstens einer zweiten Schaltstellung umschaltbar ist.The invention relates to a memory device (6) for a motor vehicle (1), comprising at least one energy store (7) which has a housing (8) and at least one memory cell (9) arranged in the housing (8) for storing electrical energy. with at least one internal heat exchanger (10) arranged in the housing (8) and permeable by a temperature control medium, by means of which the at least one memory cell (9) is to be tempered by means of the temperature control medium, and with a valve element (11) through which the temperature control medium can flow in which a supply of the heat exchanger (10) with the tempering medium is adjustable, wherein at least the energy store (7) and the valve element (11) form a structural unit (12) which via the valve element (11) with respect to the structural unit (12) external and by the temperature control medium permeable circuit (13) is fluidically connectable, and wherein the valve element (11) between at least one he most switching position and at least a second switching position is switchable.
Description
Die Erfindung betrifft eine Speichereinrichtung zum Speichern von elektrischer Energie für ein Kraftfahrzeug gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1. Ferner betrifft die Erfindung ein Kraftfahrzeug, insbesondere einen Kraftwagen, mit wenigstens einer solchen Speichereinrichtung.The invention relates to a storage device for storing electrical energy for a motor vehicle according to the preamble of
Eine solche Speichereinrichtung für ein Kraftfahrzeug, insbesondere für einen Kraftwagen, ist beispielsweise bereits aus der
Des Weiteren offenbart die
Außerdem ist aus der
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Speichereinrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 sowie durch ein Kraftfahrzeug mit den Merkmalen des Patentanspruchs 11 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.This object is achieved by a memory device with the features of
Ein erster Aspekt der Erfindung betrifft eine Speichereinrichtung für ein Kraftfahrzeug, insbesondere für einen beispielsweise als Personenkraftwagen ausgebildeten Kraftwagen. Die Speichereinrichtung umfasst wenigstens einen Energiespeicher, welcher ein Gehäuse und wenigstens eine in dem Gehäuse angeordnete Speicherzelle zum Speichern von elektrischer Energie beziehungsweise elektrischem Strom aufweist. Somit kann mittels des Energiespeichers, insbesondere mittels der Speichereinrichtung, elektrische Energie beziehungsweise elektrischer Strom gespeichert werden. Um eine besonders hohe Menge an elektrischer Energie speichern zu können, weist der Energiespeicher vorzugsweise eine Mehrzahl von Speicherzellen auf, welche in dem Gehäuse aufgenommen beziehungsweise angeordnet sind. Die jeweilige Speicherzelle ist beispielsweise als Batteriezelle ausgebildet, sodass der Energiespeicher beispielsweise als Batterie, insbesondere als Hochvolt-Batterie (HV-Batterie), ausgebildet ist. Vorzugsweise ist der Energiespeicher als Hochvolt-Speicher ausgebildet, wobei dann, wenn der Energiespeicher als Batterie und als Hochvolt-Speicher ausgebildet ist, der Energie als Hochvolt-Batterie ausgebildet ist. Dies bedeutet, dass die Hochvolt-Batterie ein Hochvolt-Speicher ist. Der Hochvolt-Speicher weist eine elektrische Spannung, insbesondere eine elektrische Betriebsspannung, auf beziehungsweise stellt eine elektrische Spannung, insbesondere eine elektrische Betriebsspannung, bereit, wobei die elektrische Spannung, insbesondere die elektrische Betriebsspannung, größer als 50 Volt ist und vorzugsweise mehrere hundert Volt beträgt. Hierdurch können beispielsweise besonders hohe elektrische Leistungen zum Antreiben des Kraftfahrzeugs realisiert werden.A first aspect of the invention relates to a storage device for a motor vehicle, in particular for a motor vehicle designed, for example, as a passenger car. The memory device comprises at least one energy store, which has a housing and at least one memory cell arranged in the housing for storing electrical energy or electric current. Thus, by means of the energy storage device, in particular by means of the storage device, electrical energy or electrical current can be stored. In order to be able to store a particularly high amount of electrical energy, the energy store preferably has a plurality of memory cells, which are accommodated or arranged in the housing. The respective memory cell is designed, for example, as a battery cell, so that the energy store is designed, for example, as a battery, in particular as a high-voltage battery (HV battery). Preferably, the energy storage is designed as a high-voltage memory, wherein when the energy storage is designed as a battery and a high-voltage storage, the energy is designed as a high-voltage battery. This means that the high-voltage battery is a high-voltage storage. The high-voltage memory has an electrical voltage, in particular an electrical operating voltage, or provides an electrical voltage, in particular an electrical operating voltage, the electrical voltage, in particular the electrical operating voltage, being greater than 50 volts and preferably being several hundred volts. As a result, for example, particularly high electrical power for driving the motor vehicle can be realized.
Das Kraftfahrzeug weist beispielsweise wenigstens eine elektrische Maschine auf, mittels welcher wenigstens ein Rad des Kraftfahrzeugs oder das Kraftfahrzeug insgesamt elektrisch angetrieben werden kann. Hierzu wird die elektrische Maschine mit im Energiespeicher gespeicherter elektrischer Energie versorgt, sodass der Energiespeicher auch als Traktionsspeicher, insbesondere als Traktionsbatterie, bezeichnet wird.The motor vehicle has, for example, at least one electric machine by means of which at least one wheel of the motor vehicle or the motor vehicle as a whole can be electrically driven. For this purpose, the electric machine is supplied with stored in the energy storage electrical energy, so that the energy storage is also referred to as traction storage, especially as a traction battery.
Die Speichereinrichtung, insbesondere der Energiespeicher, weist ferner wenigstens einen in dem Gehäuse angeordneten und von einem Temperiermedium durchströmbaren internen Wärmetauscher auf, über welchen die wenigstens eine Speicherzelle und somit der Energiespeicher mittels des Temperiermediums temperierbar, das heißt zu kühlen und/oder erwärmbar sind. Die Speicherzelle beziehungsweise der Energiespeicher kann infolge eines Wärmeaustausches temperiert werden, in dessen Rahmen Wärme zwischen der Speicherzelle beziehungsweise dem Energiespeicher und dem Temperiermedium über den Wärmetauscher ausgetauscht wird. Um beispielsweise die Speicherzelle beziehungsweise den Energiespeicher zu kühlen, erfolgt ein Wärmeübergang von der Speicherzelle beziehungsweise dem Energiespeicher über den Wärmetauscher an das als Kühlmedium fungierende Temperiermedium. Hierdurch wird die Speicherzelle beziehungsweise der Energiespeicher gekühlt, und das Kühlmedium wird erwärmt. Da das Kühlmedium durch den Wärmetauscher strömt, kann eine besonders hohe Wärmemenge von dem Energiespeicher beziehungsweise von der Speicherzelle abtransportiert werden. Um beispielsweise die Speicherzelle beziehungsweise den Energiespeicher zu erwärmen, erfolgt ein Wärmeübergang von dem als Heizmedium fungierenden Temperiermedium über den Wärmetauscher an die Speicherzelle beziehungsweise den Energiespeicher. Um eine besonders effiziente Temperierung, das heißt Kühlung und/oder Erwärmung, zu realisieren, ist das Temperiermedium vorzugsweise eine Flüssigkeit, insbesondere Wasser. Der Wärmetauscher wird als interner Wärmetauscher bezeichnet, da er wie die wenigstens eine Speicherzelle in dem Gehäuse angeordnet ist, sodass die wenigstens eine Speicherzelle und der Wärmetauscher in demselben Gehäuse angeordnet sind.The storage device, in particular the energy store, furthermore has at least one internal heat exchanger arranged in the housing and permeable by a temperature control medium, via which the at least one storage cell and thus the energy store can be tempered, ie cooled and / or heated by means of the temperature control medium. The memory cell or the energy storage can be tempered as a result of heat exchange, in the frame heat is exchanged between the memory cell or the energy storage and the temperature control via the heat exchanger. In order to cool, for example, the memory cell or the energy storage, a heat transfer from the storage cell or the energy storage takes place via the heat exchanger to the temperature control medium acting as a cooling medium. As a result, the memory cell or the energy storage is cooled, and the cooling medium is heated. Since the cooling medium flows through the heat exchanger, a particularly high amount of heat can be transported away from the energy store or from the storage cell. In order to heat, for example, the memory cell or the energy storage, there is a heat transfer from the acting as a heating medium temperature control via the heat exchanger to the memory cell or the energy storage. In order to realize a particularly efficient tempering, that is to say cooling and / or heating, the tempering medium is preferably a liquid, in particular water. The heat exchanger is referred to as an internal heat exchanger, since it is arranged as the at least one memory cell in the housing, so that the at least one memory cell and the heat exchanger are arranged in the same housing.
Die Speichereinrichtung, insbesondere der Energiespeicher, umfasst ferner ein von dem Temperiermedium durchströmbares Ventilelement, mittels welchem eine Versorgung des Wärmetauschers mit dem Temperiermedium einstellbar ist. Dies bedeutet, dass mittels des Ventilelements wenigstens eine Strömung des Temperiermediums zu dem Wärmetauscher hin beeinflussbar beziehungsweise einstellbar ist, sodass beispielsweise der Energiespeicher besonders bedarfsgerecht temperiert werden kann.The storage device, in particular the energy store, further comprises a valve element through which the temperature control medium can flow, by means of which a supply of the heat exchanger to the temperature control medium can be set. This means that at least one flow of the temperature control medium can be influenced or adjusted by means of the valve element to the heat exchanger, so that, for example, the energy storage can be tempered especially needs.
Dabei bilden zumindest der Energiespeicher und das Ventilelement eine Baueinheit, welche über das Ventilelement mit einem bezüglich der Baueinheit externen und von dem Temperiermedium durchströmbaren Kreislauf, insbesondere des Kraftfahrzeugs, fluidisch verbindbar ist. Unter dem Merkmal, dass das Ventilelement und der Energiespeicher die genannte Baueinheit bilden, ist insbesondere zu verstehen, dass das Ventilelement mit dem Energiespeicher verbunden, insbesondere an dem Energiespeicher befestigt, ist, insbesondere derart, dass das Ventilelement - insbesondere unabhängig von dem übrigen Kraftfahrzeug - gegen Bewegungen relativ zu dem Speicherelement gesichert ist beziehungsweise umgekehrt. Die Baueinheit ist somit ein zusammengebautes und somit vormontiertes beziehungsweise vormontierbares Modul, welches in zusammengebautem Zustand und somit als Ganzes gehandhabt und verbaut beziehungsweise montiert und beispielsweise demontiert werden kann. Somit geht beispielsweise eine Montage des Energiespeichers an dem Kraftfahrzeug mit einer Montage des Ventilelements gleichzeitig einher beziehungsweise umgekehrt. Insbesondere ist dabei beispielsweise das Ventilelement unmittelbar beziehungsweise direkt mit dem Energiespeicher verbunden, insbesondere an dem Energiespeicher befestigt.In this case, at least the energy store and the valve element form a structural unit, which is fluidically connectable via the valve element to a circuit external to the unit and permeable by the temperature control medium, in particular of the motor vehicle. Under the feature that the valve element and the energy storage form said unit, is to be understood in particular that the valve element connected to the energy storage, in particular attached to the energy storage is, in particular such that the valve element - in particular independent of the rest of the motor vehicle - is secured against movements relative to the storage element or vice versa. The assembly is thus an assembled and thus preassembled or preassembled module, which can be handled and assembled in the assembled state and thus as a whole or assembled and disassembled, for example. Thus, for example, an assembly of the energy storage device on the motor vehicle is simultaneously accompanied by an assembly of the valve element or vice versa. In particular, in this case, for example, the valve element is directly or directly connected to the energy store, in particular attached to the energy store.
Um nun die Speichereinrichtung auf besonders einfache und somit zeit- und kostengünstige Weise montieren beziehungsweise verbauen und demontieren zu können, ist es erfindungsgemäß vorgesehen, dass das Ventilelement zwischen wenigstens einer ersten Schaltstellung und wenigstens einer zweiten Schaltstellung umschaltbar ist. In der ersten Schaltstellung ist der interne Wärmetauscher über das Ventilelement mit dem externen Kreislauf, insbesondere des Kraftfahrzeugs, fluidisch verbindbar. In der zweiten Schaltstellung ist der interne Wärmetauscher mittels des Ventilelements von dem externen Kreislauf fluidisch zu trennen. Mit anderen Worten, in vollständig hergestelltem Zustand des Kraftfahrzeugs weist dieses den von dem Temperiermedium durchströmbaren Kreislauf und den Energiespeicher auf. Befindet sich beispielsweise das Ventilelement in der ersten Schaltstellung, so ist im vollständig hergestellten Zustand des Kraftfahrzeugs der interne Wärmetauscher über das Ventilelement mit dem externen Kreislauf fluidisch verbunden, sodass beispielsweise dann, wenn das Temperiermedium durch den externen Kreislauf strömt, das Temperiermedium von dem externen Kreislauf durch das Ventilelement hindurch und über das Ventilelement zu dem Wärmetauscher strömen und den Wärmetauscher durchströmen kann. In der Folge wird beispielsweise der Energiespeicher auf die beschriebene Weise temperiert. Ferner kann das Temperiermedium in der ersten Schaltstellung von dem Wärmetauscher zu dem Ventilelement und durch das Ventilelement strömen und über das Ventilelement zurück in den externen Kreislauf strömen und den externen Kreislauf durchströmen. In dem externen Kreislauf ist beispielsweise wenigstens eine Temperiereinrichtung angeordnet, mittels welcher das durch das Kühlen des Energiespeichers erwärmte beziehungsweise das durch das Erwärmen des Energiespeichers gekühlte Temperiermedium gekühlt beziehungsweise erwärmt werden kann.In order to be able to assemble or disassemble and disassemble the storage device in a particularly simple and thus time-saving and cost-effective manner, it is provided according to the invention that the valve element can be switched between at least one first switching position and at least one second switching position. In the first switching position, the internal heat exchanger via the valve element with the external circuit, in particular of the motor vehicle, fluidly connectable. In the second switching position of the internal heat exchanger by means of the valve element to be separated from the external circuit fluidly. In other words, in the fully manufactured state of the motor vehicle, this has the permeable by the temperature control circuit and the energy storage. If, for example, the valve element is in the first switching position, the internal heat exchanger is fluidically connected to the external circuit via the valve element in the completely manufactured state of the motor vehicle, so that, for example, when the temperature control medium flows through the external circuit, the temperature control medium is discharged from the external circuit through the valve element and through the valve element to the heat exchanger and can flow through the heat exchanger. As a result, for example, the energy storage is tempered in the manner described. Furthermore, in the first switching position, the temperature control medium can flow from the heat exchanger to the valve element and through the valve element and flow back into the external circuit via the valve element and flow through the external circuit. In the external circuit, for example, at least one tempering device is arranged, by means of which the tempering medium heated by the cooling of the energy store or cooled by the heating of the energy store can be cooled or heated.
In der ersten Schaltstellung ist somit beispielsweise der bezogen auf die Baueinheit externe Kreislauf über das Ventilelement und den Wärmetauscher geschlossen. Wieder mit anderen Worten ausgedrückt kann in der ersten Schaltstellung Temperiermedium von dem Kreislauf in den Wärmetauscher beziehungsweise in die Baueinheit einströmen und aus dem Wärmetauscher beziehungsweise aus dem Energiespeicher über das Ventilelement ausströmen.Thus, in the first switching position, for example, the external circuit based on the structural unit is closed via the valve element and the heat exchanger. Expressed again in other words, in the first switching position, temperature control medium can flow from the circuit into the heat exchanger or into the structural unit and flow out of the heat exchanger or out of the energy store via the valve element.
In der zweiten Schaltstellung jedoch ist im vollständig hergestellten Zustand des Kraftfahrzeugs der Wärmetauscher mittels des Ventilelements von dem Kreislauf fluidisch getrennt, sodass beispielsweise kein Temperiermedium aus dem Kreislauf zu dem Wärmetauscher und kein Temperiermedium von dem Wärmetauscher zu dem beziehungsweise in den Kreislauf strömen kann. In the second switching position, however, the heat exchanger is fluidically separated from the circuit in the fully manufactured state of the motor vehicle by means of the valve element, so that, for example, no tempering from the circulation to the heat exchanger and no tempering from the heat exchanger to or into the circuit can flow.
Somit ist das Ventilelement als Schaltventil ausgebildet, mittels welchem es möglich ist, den Wärmetauscher bedarfsgerecht mit dem Kreislauf verbinden und von dem Kreislauf trennen zu können. Auf diese Weise ist es beispielsweise möglich, die Speichereinrichtung auf besonders einfache Weise montieren und demontieren und dabei beispielsweise gegen eine weitere Speichereinrichtung tauschen zu können, ohne dass eine übermäßige Menge an Temperiermedium aus der Speichereinrichtung austritt. Ist beispielsweise die Speichereinrichtung zunächst montiert, und befindet sich dabei das Ventilelement in seiner ersten Schaltstellung, und ist es gewünscht, die Speichereinrichtung zu demontieren, so wird beispielsweise zunächst das Ventilelement aus der ersten Schaltstellung in die zweite Schaltstellung umgeschaltet. Daraufhin kann die Speichereinrichtung von dem externen Kreislauf getrennt und insgesamt von dem Kraftfahrzeug demontiert werden. Da sich währenddessen das Ventilelement in der zweiten Schaltstellung befindet, tritt kein Temperiermedium aus der Speichereinrichtung aus, sodass kein Temperiermedium verloren geht. Da dabei das Ventilelement und der Energiespeicher die Baueinheit bilden, kann das fluidische Trennen und Verbinden des Wärmetauschers mit dem externen, fahrzeugseitigen Kreislauf mittels der Baueinheit selbst und somit ohne separate Komponenten und somit auf besonders einfache Weise realisiert werden, sodass die Speichereinrichtung zeit- und kostengünstig montiert und demontiert werden kann.Thus, the valve element is designed as a switching valve, by means of which it is possible to connect the heat exchanger as needed with the circuit and to be able to separate from the circuit. In this way, it is possible, for example, to assemble and disassemble the storage device in a particularly simple manner and in this case, for example, to be able to exchange it for a further storage device without an excessive amount of tempering medium leaving the storage device. If, for example, the storage device is initially mounted, and if the valve element is in its first switching position, and if it is desired to disassemble the storage device, the valve element, for example, is first switched from the first switching position to the second switching position. Then, the storage device can be disconnected from the external circuit and disassembled as a whole from the motor vehicle. Since, in the meantime, the valve element is in the second switching position, no temperature control medium exits the storage device, so that no temperature control medium is lost. Since in this case the valve element and the energy storage form the structural unit, the fluidic separation and connection of the heat exchanger with the external, vehicle-side circuit can be realized by means of the structural unit itself and thus without separate components and thus in a particularly simple manner, so that the storage device time and cost can be assembled and disassembled.
Der Wärmetauscher der auch als Energiespeichersystem bezeichneten Speichereinrichtung wird beispielsweise genutzt, um beispielsweise auch bei klimatischen Extrembedingungen sowie in einem Fahrbetrieb des Kraftfahrzeugs und bei einem Laden des Energiespeichers unerwünschte Temperaturen des Energiespeichers zu vermeiden. Hierzu wird auch das Temperiermedium genutzt, welches von dem fahrzeugseitigen Kreislauf bereitgestellt werden kann. Üblicherweise kommen bezüglich des Energiespeichers beziehungsweise bezüglich der Speichereinrichtung externe, zusätzliche Komponenten insbesondere in Form von Schalt- und Rückschlagventilen zum Einsatz, welche nicht etwa Bestandteil der Speichereinrichtung, sondern beispielsweise Bestandteil einer fahrzeugseitigen Verschlauchung sind. Durch diese zusätzlichen externen Komponenten entsteht zusätzlicher Bauraumaufwand. Dieser Nachteil kann nun bei der erfindungsgemäßen Speichereinrichtung dadurch vermieden werden, dass das Ventilelement Bestandteil der Speichereinrichtung ist und dabei mit dem Energiespeicher die genannte Baueinheit bildet. Hierdurch kann die Speichereinrichtung besonders einfach in das Kraftfahrzeug integriert werden, und ein übermäßiger Verlust des Temperiermediums beim Montieren und Demontieren der Speichereinrichtung kann vermieden werden. Mittels des Ventilelements ist es dabei möglich, die Speichereinrichtung zu deren Umgebung hin und somit insbesondere zu dem fahrzeugseitigen, externen Kreislauf hin fluidisch zu versperren, das heißt abzudichten beziehungsweise abzuschließen, indem das Ventilelement in die zweite Schaltstellung geschaltet wird. Dies kann mit einem nur geringen Bauaufwand realisiert werden, da das Ventilelement mit dem Energiespeicher eine Baueinheit bildet und somit mit in die Speichereinrichtung integriert ist. Darüber hinaus ist es möglich, die Speichereinrichtung ohne gesteigerten Bauaufwand mit unterschiedlichen hydraulischen Anschlusstypen zu versehen, um dadurch beispielsweise eine Absperrung oder eine auch als Bypass bezeichnete Umgehung zu realisieren.The heat exchanger of the storage device, which is also referred to as an energy storage system, is used, for example, in order to avoid undesired temperatures of the energy store, for example even in extreme climatic conditions and in driving operation of the motor vehicle and when charging the energy store. For this purpose, the tempering medium is used, which can be provided by the vehicle-side circuit. Usually come with respect to the energy storage or with respect to the storage device external, additional components in particular in the form of switching and check valves are used, which are not part of the storage device, but for example, part of a vehicle-side hoses. These additional external components create additional space requirements. This disadvantage can now be avoided in the storage device according to the invention in that the valve element is part of the storage device and forms the said assembly with the energy store. As a result, the storage device can be integrated particularly easily into the motor vehicle, and excessive loss of the tempering medium during assembly and disassembly of the storage device can be avoided. By means of the valve element, it is possible to fluidly block the memory device to the environment and thus in particular to the vehicle-side, external circuit, ie seal or complete by the valve element is switched to the second switching position. This can be realized with only a small construction cost, since the valve element forms an assembly with the energy storage and thus is integrated with the memory device. Moreover, it is possible to provide the storage device without increased construction costs with different hydraulic connection types, thereby to realize, for example, a barrier or bypass also called bypass.
Unter dem Merkmal, dass die wenigstens eine Speicherzelle und somit der Energiespeicher mittels des Temperiermediums zu temperieren ist, ist insbesondere zu verstehen, dass die wenigstens eine Speicherzelle beziehungsweise der Energiespeicher mittels des Temperiermediums temperiert, das heißt gekühlt und/oder erwärmt werden kann. Durch das Temperieren des Energiespeichers können übermäßig hohe Temperaturen und/oder übermäßig geringe Temperaturen des Energiespeichers vermieden werden, sodass auch bei sehr hohen beziehungsweise sehr geringen Außentemperaturen, bei einem Laden des Energiespeichers sowie während einer Fahrt des Kraftfahrzeugs, während welcher das Kraftfahrzeug mit hohen elektrischen Leistungen angetrieben wird, unerwünschte Temperaturen des Energiespeichers vermieden werden können und somit ein effizienter und leistungsfähiger Betrieb gewährleistet werden kann. Dadurch, dass das Ventilelement Bestandteil der Speichereinrichtung ist und dadurch, dass die Baueinheit in der zweiten Schaltstellung nach außen hin fluidisch versperrt ist, ist das Ventilelement als selbstabdichtender Aggregateanschluss realisierbar.Under the feature that the at least one memory cell and thus the energy storage is to be tempered by means of the tempering, is to be understood in particular that the at least one memory cell or the energy storage tempered by the tempering, that is cooled and / or can be heated. By tempering the energy storage excessively high temperatures and / or excessively low temperatures of the energy storage can be avoided, so even at very high or very low outside temperatures, when charging the energy storage and during a journey of the motor vehicle, during which the motor vehicle with high electrical power is driven, unwanted temperatures of the energy storage can be avoided and thus an efficient and efficient operation can be ensured. Characterized in that the valve element is part of the storage device and characterized in that the structural unit in the second switching position is fluidly blocked to the outside, the valve element as a self-sealing unit connection can be realized.
Als besonders vorteilhaft hat es sich gezeigt, wenn das Ventilelement in dem Gehäuse aufgenommen ist. Dies bedeutet, dass das Ventilelement in das Gehäuse integriert ist, sodass eine besonders kompakte und somit bauraumgünstige Bauweise dargestellt werden kann. Dadurch kann die Speichereinrichtung besonders einfach montiert und demontiert werden.It has proven to be particularly advantageous if the valve element is received in the housing. This means that the valve element is integrated into the housing, so that a particularly compact and thus space-saving design can be displayed. As a result, the storage device can be mounted and dismounted particularly easily.
Um einen besonders hohen Integrationsgrad realisieren zu können, ist es in weiterer Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, dass das Ventilelement und der Wärmetauscher in demselben, durch das Gehäuse begrenzten Aufnahmeraum des Gehäuses aufgenommen sind. Hierdurch kann der Bauraumbedarf besonders gering gehalten werden, sodass die Speichereinrichtung besonders einfach montiert und demontiert werden kann. Dabei ist es vorzugsweise vorgesehen, dass auch die wenigstens eine Speicherzelle in dem Aufnahmeraum aufgenommen ist.In order to realize a particularly high degree of integration, it is provided in a further embodiment of the invention that the Valve element and the heat exchanger are accommodated in the same, limited by the housing receiving space of the housing. As a result, the space requirement can be kept very low, so that the storage device can be easily mounted and dismantled. It is preferably provided that the at least one memory cell is accommodated in the receiving space.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung weist das Ventilelement einen ersten Anschluss auf, über welchen das Ventilelement fluidisch mit einem Zulauf verbunden ist, über welchen das Temperiermedium von dem Ventilelement zu dem Wärmetauscher führbar ist. Dies bedeutet, dass der Wärmetauscher über den Zulauf mit dem Temperiermedium, welches von dem Ventilelement kommt, versorgt werden kann. Das Ventilelement weist außerdem einen zweiten Anschluss auf, über welchen das Ventilelement fluidisch mit einem Ablauf verbunden ist, über welchen das Temperiermedium von dem Wärmetauscher zu dem Ventilelement führbar ist. Dies bedeutet, dass das Temperiermedium von dem Wärmetauscher zu dem Ventilelement über den zweiten Anschluss strömen kann.In a further embodiment of the invention, the valve element has a first connection, via which the valve element is fluidically connected to an inlet, via which the temperature control medium from the valve element to the heat exchanger can be guided. This means that the heat exchanger can be supplied via the inlet with the temperature control, which comes from the valve element. The valve element also has a second connection, via which the valve element is fluidically connected to a drain, via which the temperature control medium from the heat exchanger to the valve element can be guided. This means that the temperature control medium can flow from the heat exchanger to the valve element via the second connection.
Des Weiteren weist das Ventilelement vorzugsweise einen dritten Anschluss auf, über welchen das Ventilelement fluidisch mit dem externen Kreislauf verbindbar beziehungsweise verbunden und mit dem Temperiermedium aus dem externen Kreislauf versorgbar ist. Dies bedeutet, dass das Temperiermedium aus dem Kreislauf über den dritten Anschluss in das Ventilelement einströmen kann. Das Ventilelement weist darüber hinaus einen vierten Anschluss auf, über welchen das Ventilelement fluidisch mit dem externen Kreislauf verbindbar beziehungsweise verbunden wobei das Temperiermedium über den vierten Anschluss von dem Ventilelement in den externen Kreislauf leitbar ist. Dies bedeutet, dass das Temperiermedium über den vierten Anschluss von dem Ventilelement weg in den externen Kreislauf strömen kann. Durch diese Ausführungsform kann einerseits eine besonders vorteilhafte Versorgung des Wärmetauschers mit dem Temperiermedium realisiert werden, wobei ein besonders vorteilhafter Wärmeabtransport dargestellt werden kann. Darüber hinaus kann eine besonders kompakte Bauweise dargestellt werden, sodass eine besonders einfache Montage und Demontage realisierbar ist.Furthermore, the valve element preferably has a third connection via which the valve element can be fluidly connected or connected to the external circuit and can be supplied with the temperature control medium from the external circuit. This means that the temperature control medium from the circuit via the third port can flow into the valve element. In addition, the valve element has a fourth connection via which the valve element can be fluidically connected or connected to the external circuit, wherein the temperature control medium can be conducted via the fourth connection from the valve element into the external circuit. This means that the temperature control medium can flow away from the valve element into the external circuit via the fourth connection. By means of this embodiment, on the one hand, a particularly advantageous supply of the heat exchanger to the temperature control medium can be realized, wherein a particularly advantageous heat dissipation can be represented. In addition, a particularly compact design can be shown, so that a particularly simple assembly and disassembly is feasible.
Vorzugsweise ist das Ventilelement als 4-2-Wegeventil ausgebildet, welches genau die vier Anschlüsse und genau die zwei Schaltstellungen aufweist. Durch die Verwendung eines solchen 4-2-Wegeventils können fahrzeugseitige, und bezüglich der Speichereinrichtung externe Komponenten zum Versorgen der Speichereinrichtung mit dem Temperiermedium vermieden werden und die Anzahl an solchen externen Komponenten kann besonders gering gehalten werden, sodass die Teileanzahl, die Kosten und das Gewicht des Kraftfahrzeugs insgesamt in einem besonders geringen Rahmen gehalten werden können.Preferably, the valve element is designed as a 4-2-way valve, which has exactly the four connections and exactly the two switching positions. By using such a 4-2-way valve, components on the vehicle side and external to the storage device for supplying the storage device with the tempering medium can be avoided and the number of such external components can be kept particularly low, so that the number of parts, the cost and the weight of the motor vehicle as a whole can be kept in a particularly small frame.
Um beispielsweise den zuvor genannten Bypass realisieren zu können, ist es in weiterer Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, dass der dritte Anschluss in der zweiten Schaltstellung mit dem vierten Anschluss fluidisch verbunden ist. Befindet sich somit beispielsweise das Ventilelement in der zweiten Schaltstellung, so ist zwar der Wärmetauscher von dem externen Kreislauf mittels des Ventilelements fluidisch getrennt, jedoch kann das Temperiermedium vom dem externen Kreislauf kommend über den dritten Anschluss in das Ventilelement einströmen und in dem Ventilelement von dem dritten Anschluss zu dem vierten Anschluss strömen und über den vierten Anschluss von dem Ventilelement zurück in den externen Kreislauf strömen, sodass - während sich das Ventilelement in der zweiten Schaltstellung befindet - das Temperiermedium in dem Ventilelement beziehungsweise in dem Kreislauf zirkuliert, wobei der Kreislauf in der zweiten Schaltstellung des Ventilelements mittels des Ventilelements geschlossen ist. Mit anderen Worten ausgedrückt ist der dritte Anschluss in der zweiten Schaltstellung mit dem vierten Anschluss fluidisch verbunden, sodass das Kühlmedium in der zweiten Schaltstellung über den dritten Anschluss in das Ventilelement einleitbar, von dem dritten Anschluss zu dem vierten Anschluss leitbar und über den vierten Anschluss von dem Ventilelement in den externen Kreislauf einleitbar ist. Somit ist der Kreislauf in der zweiten Schaltstellung geschlossen und das Temperiermedium kann in der zweiten Schaltstellung durch den Kreislauf zirkulieren beziehungsweise strömen, sodass beispielsweise unerwünschte Hitzestaus vermieden werden können.In order to realize, for example, the aforementioned bypass, it is provided in a further embodiment of the invention that the third connection is fluidly connected in the second switching position with the fourth connection. Thus, if, for example, the valve element is in the second switching position, then the heat exchanger is fluidically separated from the external circuit by means of the valve element, but the temperature control medium can flow from the external circuit via the third connection into the valve element and into the valve element from the third Flow connection to the fourth port and flow through the fourth port of the valve element back into the external circuit, so that - while the valve element is in the second switching position - the temperature control medium circulates in the valve element or in the circuit, the circuit in the second Switching position of the valve element is closed by means of the valve element. In other words, in the second switching position, the third connection is fluidically connected to the fourth connection, so that the cooling medium in the second switching position can be introduced into the valve element via the third connection, can be conducted from the third connection to the fourth connection and via the fourth connection the valve element in the external circuit can be introduced. Thus, the circuit is closed in the second switching position and the temperature control medium can circulate or flow through the circuit in the second switching position, so that, for example, unwanted heat accumulation can be avoided.
Um die zuvor genannte Absperrung beziehungsweise Absperrfunktion besonders vorteilhaft realisieren zu können, ist es in weiterer Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, dass der dritte Anschluss in der zweiten Schaltstellung von dem vierten Anschluss getrennt ist. Somit ist beispielsweise der Kreislauf durch das Ventilelement in der zweiten Schaltstellung unterbrochen. Hierdurch kann beispielsweise eine unerwünschte Strömung des Temperiermediums vermieden werden.In order to realize the aforementioned barrier or shut-off function particularly advantageous, it is provided in a further embodiment of the invention that the third terminal is disconnected in the second switching position of the fourth terminal. Thus, for example, the circuit is interrupted by the valve element in the second switching position. As a result, for example, an undesirable flow of the tempering be avoided.
Eine weitere Ausführungsform zeichnet sich dadurch aus, dass in der ersten Schaltstellung der erste Anschluss fluidisch mit dem dritten Anschluss verbunden und von dem zweiten Anschluss und von dem vierten Anschluss getrennt ist. Ferner ist in der ersten Schaltstellung der zweite Anschluss fluidisch mit dem vierten Anschluss verbunden und von dem ersten Anschluss und von dem dritten Anschluss getrennt. Hierdurch kann der Wärmetauscher besonders vorteilhaft mit dem Temperiermedium versorgt werden, und eine besonders vorteilhafte Strömung von dem Wärmetauscher zurück in den externen Kreislauf kann realisiert werden.A further embodiment is characterized in that, in the first switching position, the first connection is fluidically connected to the third connection and is separated from the second connection and from the fourth connection. Further, in the first switching position, the second terminal is fluidly connected to the fourth terminal and from the first terminal and the third terminal separated. In this way, the heat exchanger can be supplied particularly advantageous with the temperature control, and a particularly advantageous flow from the heat exchanger back into the external circuit can be realized.
Eine weitere Ausführungsform zeichnet sich dadurch aus, dass in der zweiten Schaltstellung der erste Anschluss von dem zweiten Anschluss, von dem dritten Anschluss und von dem vierten Anschluss getrennt ist, wobei in der zweiten Schaltstellung der zweite Anschluss von dem ersten Anschluss, von dem dritten Anschluss und von dem vierten Anschluss getrennt ist.A further embodiment is characterized in that in the second switching position, the first terminal is separated from the second terminal, from the third terminal and from the fourth terminal, wherein in the second switching position, the second terminal from the first terminal, from the third terminal and disconnected from the fourth port.
Um den Energiespeicher besonders vorteilhaft temperieren zu können, hat es sich als weiterhin besonders vorteilhaft gezeigt, wenn das Temperiermedium als eine Flüssigkeit ausgebildet ist.In order to be able to temper the energy store particularly advantageously, it has furthermore proven particularly advantageous if the temperature control medium is designed as a liquid.
Schließlich hat es sich als besonders vorteilhaft gezeigt, wenn das Ventilelement elektrisch, das heißt mittels elektrischem Strom betätigbar und dadurch mittels elektrischem Strom aus der zweiten Schaltstellung in die erste Schaltstellung umschaltbar ist, wobei das Ventilelement in unbestromtem Zustand des Ventilelements selbstständig die zweite Schaltstellung einnimmt. Mit anderen Worten, das Ventilelement ist beispielsweise mittels elektrischer Energie von der zweiten Schaltstellung in die erste Schaltstellung umschaltbar. Dies bedeutet, dass das Ventilelement dadurch von der zweiten Schaltstellung in die erste Schaltstellung geschaltet werden kann, dass das Ventilelement mit elektrischer Energie beziehungsweise elektrischen Strom versorgt wird. Wieder mit anderen Worten ausgedrückt ist beispielsweise das Ventilelement durch Versorgen des Ventilelements mit elektrischer Energie von der zweiten Schaltstellung in die erste Schaltstellung umschaltbar und beispielsweise in der ersten Schaltstellung zu halten. Das Versorgen des Ventilelements mit elektrischer Energie wird auch als Bestromen oder Bestromung des Ventilelements bezeichnet.Finally, it has proven to be particularly advantageous if the valve element is electrically, that is actuated by means of electric current and thereby by means of electric current from the second switching position in the first switching position is switchable, wherein the valve element independently in the de-energized state of the valve element occupies the second switching position. In other words, the valve element can be switched, for example, by means of electrical energy from the second switching position to the first switching position. This means that the valve element can be switched by the second switching position in the first switching position, that the valve element is supplied with electrical energy or electric current. Expressed again in other words, for example, the valve element can be switched by supplying the valve element with electrical energy from the second switching position to the first switching position and, for example, to keep it in the first switching position. Supplying the valve element with electrical energy is also referred to as energizing or energizing the valve element.
Dabei hat es sich als besonders vorteilhaft gezeigt, wenn das Ventilelement in unbestromtem Zustand, das heißt dann, wenn das Ventilelement nicht mit elektrischer Energie versorgt wird, die zweite Schaltstellung selbstständig beziehungsweise selbsttätig einnimmt. Somit ist es beispielsweise vorgesehen, dass das Ventilelement durch Bestromen des Ventilelements in der ersten Schaltstellung zu halten ist beziehungsweise gehalten wird. Endet beispielsweise die Bestromung des Ventilelements, so kehrt das Ventilelement vorzugsweise automatisch beziehungsweise selbsttätig oder selbständig zurück in die zweite Schaltstellung und nimmt die zweite Schaltstellung ein. Somit ist die Speichereinrichtung unbestromtem Zustand des Ventilelements nach außen abgesperrt, sodass kein Temperiermedium nachfließt und aus der Speichereinrichtung austritt. Somit kann beispielsweise die Speichereinrichtung getauscht werden, ohne dass es zu einem Verlust vom Temperiermedium kommt.It has been found to be particularly advantageous if the valve element in the de-energized state, that is, when the valve element is not supplied with electrical energy, occupies the second switching position independently or automatically. Thus, it is provided, for example, that the valve element is to be held or held by energizing the valve element in the first switching position. Ends, for example, the energization of the valve element, the valve element preferably returns automatically or automatically or independently back to the second switching position and takes the second switching position. Thus, the storage device is de-energized state of the valve element locked to the outside, so that no tempering flows after and emerges from the storage device. Thus, for example, the storage device can be exchanged without there being any loss of the temperature control medium.
Ein zweiter Aspekt der Erfindung betrifft ein Kraftfahrzeug, insbesondere einen vorzugsweise als Personenkraftwagen ausgebildeten Kraftwagen, wobei das Kraftfahrzeug wenigstens eine elektrische Maschine aufweist, mittels welcher zumindest ein Rad des Kraftfahrzeugs antreibbar ist. Außerdem umfasst das Kraftfahrzeug wenigstens eine erfindungsgemäße Speichereinrichtung, wobei die elektrische Maschine mit der in der Speichereinrichtung gespeicherten elektrischen Energie versorgbar ist.A second aspect of the invention relates to a motor vehicle, in particular a motor vehicle preferably designed as a passenger car, wherein the motor vehicle has at least one electric machine by means of which at least one wheel of the motor vehicle can be driven. In addition, the motor vehicle comprises at least one storage device according to the invention, wherein the electric machine can be supplied with the stored in the storage device electrical energy.
Insbesondere können mittels der erfindungsgemäßen Speichereinrichtung die folgenden Vorteile realisiert werden: Durch die Integration des Ventilelements in die Speichereinrichtung kann eine Funktionsintegration realisiert werden, sodass bezüglich der Speichereinrichtung externe, zusätzliche Komponenten zum Versorgen des Wärmetauschers mit dem Temperiermedium vermieden werden können. Dadurch können das Gewicht, ein Anschlussaufwand und Strömungswiderstände in einem geringen Rahmen gehalten werden.In particular, the following advantages can be realized by means of the memory device according to the invention: By integrating the valve element into the memory device, functional integration can be realized so that external additional components for supplying the heat exchanger with the temperature control medium can be avoided with respect to the memory device. As a result, the weight, a connection expense and flow resistance can be kept in a small frame.
Weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele mit den zugehörigen Zeichnungen. Dabei zeigt:
-
1 eine schematische Schnittansicht eines erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugs; -
2 eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Speichereinrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform; und -
3 eine schematische Darstellung der Speichereinrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform.
-
1 a schematic sectional view of a motor vehicle according to the invention; -
2 a schematic representation of a memory device according to the invention according to a first embodiment; and -
3 a schematic representation of the memory device according to a second embodiment.
In den Figuren sind gleiche oder funktionsgleiche Elemente mit gleichen Bezugszeichen versehen.In the figures, identical or functionally identical elements are provided with the same reference numerals.
Um das Kraftfahrzeug
Wie in Zusammenschau mit
Die Speichereinrichtung
Um den Energiespeicher
Die Speichereinrichtung
Unter dem Merkmal, dass das Schaltventil
Um nun die Speichereinrichtung
In der zweiten Schaltstellung jedoch ist der interne Wärmetauscher
Bei einer in den Fig. nicht gezeigten weiteren Ausführungsform ist es möglich, dass das Schaltventil
Bei der ersten Ausführungsform und der zweiten Ausführungsform ist es auch vorgesehen, dass das Schaltventil
Das Schaltventil
Das Schaltventil
Des Weiteren weist das Schaltventil
Bei der in
In der ersten Schaltstellung ist der erste Anschluss
Insgesamt ist erkennbar, dass mittels des Schaltventils
Da das Schaltventil
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 11
- Kraftfahrzeugmotor vehicle
- 22
- Aufbauconstruction
- 33
- Radwheel
- 44
- Fahrbahnroadway
- 55
- elektrische Maschineelectric machine
- 66
- Speichereinrichtungmemory device
- 77
- Energiespeicherenergy storage
- 88th
- Gehäusecasing
- 99
- Speicherzellememory cell
- 1010
- Wärmetauscherheat exchangers
- 1111
- Schaltventilswitching valve
- 1212
- Baueinheitunit
- 1313
- Kreislaufcirculation
- 1414
- UmgebungSurroundings
- 1515
- Aufnahmeraumaccommodation space
- 1616
- Gehäusecasing
- 1717
- Stelleinrichtungsetting device
- 1818
- Federelementspring element
- 1919
- erster Anschlussfirst connection
- 2020
- ZulaufIntake
- 2121
- zweiter Anschlusssecond connection
- 2222
- Ablaufprocedure
- 2323
- dritter Anschlussthird connection
- 2424
- weiterer Zulaufanother feed
- 2525
- vierter Anschlussfourth connection
- 2626
- weiterer Ablauffurther process
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
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- DE 19730678 A1 [0004]DE 19730678 A1 [0004]
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