Die Erfindung betrifft einen elektrischen Energiespeicher mit zumindest einem Zellmodul, umfassend eine Anzahl von Einzelzellen und eine Temperiervorrichtung mit einem Temperierkreislauf, in welchem ein Temperiermedium zum Temperieren des Zellmoduls zirkuliert, wobei eine Strömungsrichtung des Temperiermediums jeweils umkehrbar ist.The invention relates to an electrical energy store with at least one cell module, comprising a number of individual cells and a temperature control device with a temperature control circuit, in which a temperature control medium for temperature control of the cell module circulates, wherein a direction of flow of the temperature control medium is reversible.
Aus der EP 2 605 328 B1 ist ein Batteriepack, von welchem eine Temperatur steuerbar ist, bekannt. Das Batteriepack umfasst zumindest ein Batteriemodul mit einer Vielzahl an Batteriezellen oder Einheitszellen, welche geladen und entladen werden können. Weiterhin umfasst das Batteriepack einen Temperiermediumkanal, der derart ausgebildet ist, dass ein Temperiermedium zum Kühlen oder Erwärmen des Batteriemoduls durch das Batteriemodul durchgeht. Darüber hinaus weist das Batteriepack eine Strömungsänderungseinheit, die sich am Temperiermediumkanal befindet, um eine Strömungsrichtung des Temperiermediums basierend auf einem Temperaturzustand des Batteriemoduls zu ändern, und eine Betriebssteuereinrichtung auf, um einen Betrieb der Strömungsänderungseinheit basierend auf einer Information bezüglich der Temperatur des Batteriemoduls zu steuern. Die Strömungsänderungseinheit umfasst einen stationären Teil, der eine mit einem ersten Kanal des Temperiermediumkanals verbundene Außeneinlassöffnung, eine mit einem zweiten Kanal des Temperiermediumkanals verbundene Außenauslassöffnung, eine mit einem dritten Kanal des Temperiermediumkanals verbundene Inneneinlassöffnung und eine mit einem vierten Kanal des Temperiermediumkanals verbundene Innenauslassöffnung aufweist. Darüber hinaus umfasst die Strömungsänderungseinheit einen Rotationsteil, der in dem stationären Teil drehbar montiert ist.From the EP 2 605 328 B1 a battery pack, from which a temperature can be controlled, is known. The battery pack comprises at least one battery module with a large number of battery cells or unit cells which can be charged and discharged. Furthermore, the battery pack comprises a temperature control medium channel which is designed such that a temperature control medium for cooling or heating the battery module passes through the battery module. In addition, the battery pack has a flow change unit, which is located on the temperature control medium channel, in order to change a flow direction of the temperature control medium based on a temperature state of the battery module, and an operating control device for controlling an operation of the flow change unit based on information relating to the temperature of the battery module. The flow change unit comprises a stationary part which has an outer inlet opening connected to a first channel of the temperature-control medium channel, an outer outlet opening connected to a second channel of the temperature-control medium channel, an inner inlet opening connected to a third channel of the temperature-control medium channel and an inner outlet opening connected to a fourth channel of the temperature-control medium channel. In addition, the flow changing unit includes a rotating part that is rotatably mounted in the stationary part.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen gegenüber dem Stand der Technik verbesserten elektrischen Energiespeicher anzugeben.The object of the invention is to provide an electrical energy store which is improved compared to the prior art.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die in Anspruch 1 angegebenen Merkmale gelöst.The object is achieved by the features specified in claim 1.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.Advantageous embodiments of the invention are the subject of the dependent claims.
Ein elektrischer Energiespeicher weist zumindest ein Zellmodul mit einer Anzahl von Einzelzellen und eine Temperiervorrichtung mit einem Temperierkreislauf auf, in welchem ein Temperiermedium zum Temperieren des Zellmoduls zirkuliert, wobei eine Strömungsrichtung des Temperiermediums jeweils umkehrbar ist: Erfindungsgemäß ist eine als Schiebemechanismus ausgebildete Umschaltvorrichtung zur Änderung der Strömungsrichtung in dem Temperierkreislauf der Temperiervorrichtung angeordnet.An electrical energy store has at least one cell module with a number of individual cells and a temperature control device with a temperature control circuit in which a temperature control medium for temperature control of the cell module circulates, whereby a flow direction of the temperature control medium is reversible: According to the invention, a switching device designed as a sliding mechanism for changing the flow direction is arranged in the temperature control circuit of the temperature control device.
Durch Änderung der Strömungsrichtung mittels des Schiebemechanismus kann eine thermische Belastung der Einzelzellen, insbesondere durch Kühlung, gleichmäßiger auf mehr Einzelzellen verteilt werden. Dadurch kann das Risiko einer vorschnellen Alterung der Einzelzellen zumindest verringert und somit die Lebensdauer des elektrischen Energiespeichers erhöht werden.By changing the direction of flow by means of the sliding mechanism, a thermal load on the individual cells, in particular by cooling, can be distributed more evenly over more individual cells. As a result, the risk of premature aging of the individual cells can at least be reduced and the service life of the electrical energy store can be increased.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im Folgenden anhand von Zeichnungen näher erläutert.Exemplary embodiments of the invention are explained in more detail below with reference to drawings.
Dabei zeigen:
- 1 schematisch einen elektrischen Energiespeicher mit einer Temperiervorrichtung und einem in eine Strömungsrichtung strömenden Temperiermedium,
- 2 schematisch den elektrischen Energiespeicher mit der Temperiervorrichtung und dem in umgekehrter Strömungsrichtung strömenden Temperiermedium und
- 3 schematisch eine alternative Ausführungsform eines elektrischen Energiespeichers mit einer Temperiervorrichtung und umkehrbarer Strömungsrichtung des Temperiermediums.
Show: - 1 schematically an electrical energy store with a temperature control device and a temperature control medium flowing in a flow direction,
- 2 schematically the electrical energy storage device with the temperature control device and the temperature control medium flowing in the reverse flow direction and
- 3 schematically an alternative embodiment of an electrical energy storage device with a temperature control device and reversible flow direction of the temperature control medium.
Einander entsprechende Teile sind in allen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen.Corresponding parts are provided with the same reference symbols in all figures.
1 zeigt einen elektrischen Energiespeicher 1 mit einer Temperiervorrichtung 2, die einen Temperierkreislauf T umfasst. Bei dem elektrischen Energiespeicher 1 handelt es sich insbesondere um eine Fahrzeugbatterie für ein Elektrofahrzeug (BEV), ein Hybridelektrofahrzeug (HEV), ein aufladbares Hybridelektrofahrzeug (PHEV), ein reichweitenverlängertes Elektrofahrzeug (REx) oder ein ähnliches elektrifiziertes Fahrzeug. 1 shows an electrical energy storage 1 with a temperature control device 2 that have a temperature control circuit T includes. With the electrical energy storage 1 it is in particular a vehicle battery for an electric vehicle (BEV), a hybrid electric vehicle (HEV), a rechargeable hybrid electric vehicle (PHEV), an extended-range electric vehicle (REx) or a similar electrified vehicle.
Der elektrische Energiespeicher 1 weist ein Zellmodul Z mit 12 Einzelzellen 3 auf, die elektrisch seriell und/oder parallel miteinander verschaltet sind.The electrical energy storage 1 has a cell module Z with 12 single cells 3 on, which are electrically connected in series and / or in parallel.
Ein solcher elektrischer Energiespeicher 1 weist im Allgemeinen eine vergleichsweise hohe thermische Masse auf, so dass Temperaturänderungen innerhalb des elektrischen Energiespeichers 1, insbesondere durch Heizen oder Kühlen, mittels eines Temperiermediums, welches zur Erwärmung oder Kühlung in dem Temperierkreislauf T strömt und den Einzelzellen 3 zugeführt wird, vergleichsweise langsam auf die Einzelzellen 3 übergehen.Such an electrical energy store 1 generally has a comparatively high thermal mass, so that temperature changes within the electrical energy store 1 , in particular by heating or cooling, by means of a temperature control medium which is used for heating or cooling in the temperature control circuit T flows and the single cells 3 is supplied, comparatively slowly to the individual cells 3 pass.
So sollen beispielsweise zu einem Beginn eines Ladevorganges der Einzelzellen 3 diese ausreichend erwärmt sein, da sonst das Risiko einer Schädigung einer Zellchemie der einzelnen Einzelzellen 3 besteht.For example, at the beginning of a charging process for the individual cells 3 this be sufficiently warmed, otherwise there is a risk of damage to the cell chemistry of the individual cells 3 consists.
Die Erwärmung der Einzelzellen 3 wird dadurch realisiert, dass das in dem Temperierkreislauf T strömende Temperiermedium erwärmt und den Einzelzellen 3 zugeführt wird, wodurch sich diese erwärmen. Insbesondere verläuft hierzu ein Abschnitt des Temperierkreislaufes T innerhalb des elektrischen Energiespeichers 1, so dass das Temperiermedium die Einzelzellen 3 umströmen kann und eine Wärmeenergie von dem Temperiermedium auf die Einzelzellen 3 übergeht.The heating of the individual cells 3 is realized in that in the temperature control circuit T flowing tempering medium heated and the individual cells 3 is supplied, causing them to heat up. In particular, a section of the temperature control circuit runs for this purpose T within the electrical energy storage 1 so that the tempering medium the single cells 3 can flow around and a thermal energy from the temperature control medium to the individual cells 3 transforms.
Da das Temperiermedium den elektrischen Energiespeicher 1 in Längsausdehnung desselben durchströmt, nehmen die ersten umströmten Einzelzellen 3 zuerst die Wärmeenergie des Temperiermediums auf, so dass nachfolgende Einzelzellen 3 mit einem bereits kühleren Temperiermedium beaufschlagt werden. So werden also die ersten umströmten Einzelzellen 3 zuerst erwärmt, wohingegen die in Längsausdehnung des Zellmoduls Z nachfolgenden Einzelzellen 3 durch das bereits abgekühlte Temperiermedium vergleichsweise langsam erwärmt werden.Since the temperature control medium the electrical energy storage 1 flowing through it in the longitudinal direction, take the first flow around single cells 3 first the thermal energy of the temperature control medium, so that subsequent individual cells 3 with an already cooler temperature control medium. This is how the first single cells flow around 3 warmed first, whereas in the longitudinal expansion of the cell module Z subsequent single cells 3 can be warmed comparatively slowly by the already cooled temperature control medium.
Das Laden der Einzelzellen 3 sollte jedoch erst dann begonnen werden, wenn die Einzelzellen 3 jeweils eine in einem vorgegebenen Temperaturfenster liegende Temperatur aufweisen.Loading the single cells 3 however, should only be started when the single cells 3 each have a temperature lying in a predetermined temperature window.
Aufgrund der oben genannten Problematik kann es vergleichsweise lange dauern, bis alle Einzelzellen 3 eine entsprechende Temperatur aufweisen, so dass sich der Beginn des Ladevorganges erheblich verzögern kann. Dadurch kann sich die Aufnahme eines Fahrbetriebes ebenfalls unerwünscht verzögern.Due to the problems mentioned above, it can take a comparatively long time for all individual cells 3 have an appropriate temperature so that the start of the charging process can be considerably delayed. This can also undesirably delay the start of driving.
Wird der Ladevorgang gestartet, wenn noch nicht alle Einzelzellen 3 eine im Temperaturfenster liegende Temperatur aufweisen, besteht das Risiko, dass die Einzelzellen 3, deren Temperatur vergleichsweise niedrig ist, Schaden nehmen.The charging process is started if not all individual cells 3 have a temperature in the temperature window, there is a risk that the individual cells 3 whose temperature is comparatively low can be damaged.
Ist es erforderlich, die Einzelzellen 3 mittels der Temperiervorrichtung 2 und dem Temperaturmedium zu kühlen, besteht auch hierbei die Problematik, dass die Einzelzellen 3, welche zuerst von dem gekühlten Temperiermedium umströmt werden, als erste gekühlt werden, wohingegen die entlang der Strömungsrichtung S, also entlang des Strömungsverlaufes, des Temperiermediums angeordneten letzten Einzelzellen 3 eines Zellmoduls Z nicht mehr so stark gekühlt werden können, da sich das Temperiermedium bereits erwärmt hat. Dadurch ist ein Temperaturunterschied zwischen dem Temperiermedium und den nachfolgenden Einzelzellen 3 geringer, so dass eine übertragbare Wärmeleistung reduziert ist.The single cells are required 3 by means of the temperature control device 2 and to cool the temperature medium, there is also the problem that the individual cells 3 , which are first flowed around by the cooled temperature control medium, are cooled first, whereas those along the flow direction S , that is, last individual cells arranged along the flow path of the temperature control medium 3 of a cell module Z can no longer be cooled as much because the temperature control medium has already warmed up. As a result, there is a temperature difference between the temperature control medium and the subsequent individual cells 3 lower, so that a transferable heat output is reduced.
Auch in Bezug auf die Kühlung der Einzelzellen 3 des elektrischen Energiespeichers 1 mittels der Temperiervorrichtung 2 dauert es vergleichsweise lange, bis die Einzelzellen 3 eine Temperatur in einem weiteren Temperaturfenster aufweisen. Dadurch können sich lokale Bereiche bilden, in denen sich Einzelzellen 3 befinden, die eine vergleichsweise hohe Temperatur aufweisen, die dem elektrischen Energiespeicher 1 schaden können.Also with regard to the cooling of the individual cells 3 of the electrical energy storage 1 by means of the temperature control device 2 it takes a comparatively long time for the single cells 3 have a temperature in a further temperature window. As a result, local areas can form in which single cells are located 3 are located, which have a comparatively high temperature, the electrical energy storage 1 can harm.
Darüber hinaus ist es problematisch, dass die im Strömungsverlauf als erste umströmten Einzelzellen 3 einen thermisch hohen und damit auch einen mechanischen Stress erfahren, da bei diesen Einzelzellen 3 ein Temperaturunterschied zwischen dem Temperaturmedium und den Einzelzellen 3 jeweils am größten ist.In addition, it is problematic that the individual cells with the first flow around the flow 3 experience a high thermal and thus also a mechanical stress, because with these single cells 3 a temperature difference between the temperature medium and the individual cells 3 is the largest in each case.
Um die Zeitdauer zu verkürzen, in welcher die am Ende des Strömungsverlaufes des Temperiermediums angeordneten Einzelzellen 3 die Temperatur im entsprechenden Temperaturfenster erreichen, ist es erforderlich, dass eine Vorlauftemperatur des Temperiermediums entsprechend hoch oder niedrig ist, um die am Ende des Strömungsverlaufes des Temperiermediums angeordneten Einzelzellen 3 zu temperieren, d. h. entweder zu erwärmen oder zu kühlen, so dass der thermische Stress für die Einzelzellen 3 zu Beginn des Strömungsverlaufes nochmals erhöht ist.In order to shorten the time in which the individual cells arranged at the end of the flow of the temperature control medium 3 reach the temperature in the corresponding temperature window, it is necessary that a flow temperature of the temperature control medium is correspondingly high or low around the individual cells arranged at the end of the flow path of the temperature control medium 3 to temper, ie either to heat or to cool, so that the thermal stress for the individual cells 3 is increased again at the beginning of the flow.
Um die Einzelzellen 3 des Zellmoduls Z effizient und in vergleichsweise kurzer Zeit zu temperieren, ist eine im Folgenden beschriebene Temperiervorrichtung 2 vorgesehen.To the single cells 3 of the cell module Z Temperature control efficiently and in a comparatively short time is a temperature control device described below 2 intended.
Insbesondere ist der Temperierkreislauf T dazu derart ausgebildet, dass eine Strömungsrichtung S des Temperiermediums umkehrbar ist. D. h., dass das Temperiermedium zunächst Einzelzellen 3 der einen Seite des Zellmoduls Z umströmt und nach Umkehr der Strömungsrichtung S die Einzelzellen 3 der gegenüberliegenden Seite des Zellmoduls Z zuerst umströmt werden.In particular, the temperature control circuit T for this purpose designed such that a flow direction S of the temperature control medium is reversible. This means that the temperature control medium is initially single cells 3 one side of the cell module Z flows around and after reversing the flow direction S the single cells 3 the opposite side of the cell module Z flow around first.
Die Umkehr der Strömungsrichtung S des Temperiermediums führt dazu, dass ein Temperaturunterschied zwischen dem Temperiermedium und den Einzelzellen 3 über einen vergleichsweise großen Anteil der Einzelzellen 3 relativ groß gehalten werden kann, so dass eine verhältnismäßig hohe Wärme- oder Kälteübertragungsleistung von dem Temperiermedium auf die Einzelzellen 3 und umgekehrt weitestgehend sichergestellt werden kann. Dadurch ist es möglich, die Einzelzellen 3 schneller temperieren zu können, so dass eine Regelgeschwindigkeit einer Dynamik der Temperierung des Zellmoduls Z erhöht werden kann.The reversal of the flow direction S of the temperature control medium leads to a temperature difference between the temperature control medium and the individual cells 3 over a comparatively large proportion of the individual cells 3 can be kept relatively large, so that a relatively high heat or cold transfer capacity from the temperature control medium to the individual cells 3 and vice versa can be largely ensured. This enables the individual cells 3 to be able to temper faster, so that a Control speed of a dynamic of the temperature control of the cell module Z can be increased.
Weiterhin resultiert aus der Erhöhung der Regelgeschwindigkeit des elektrischen Energiespeichers 1 eine schnellere Anpassung einer Temperatur der Einzelzellen 3, so dass bei dem zu erwärmenden elektrischen Energiespeicher 1 der Ladevorgang früher gestartet werden kann, da die Einzelzellen 3 schneller erwärmt werden können.Furthermore, the increase in the control speed of the electrical energy store results 1 a faster adjustment of a temperature of the individual cells 3 , so that the electrical energy storage to be heated 1 the charging process can be started earlier because of the single cells 3 can be heated faster.
Zudem kann der elektrische Energiespeicher 1 ausreichend schnell gekühlt werden, wenn dieser sich beispielsweise aufgrund eines sogenannten Schnellladevorganges besonders schnell erwärmt, so dass das Risiko der Bildung von Bereichen mit Einzelzellen 3, die eine vergleichsweise hohe Temperatur aufweisen, erheblich verringert werden kann.In addition, the electrical energy storage 1 be cooled sufficiently quickly if, for example, it heats up particularly quickly due to a so-called rapid charging process, so that the risk of areas with single cells forming 3 which have a comparatively high temperature can be significantly reduced.
In dem in 1 dargestellten Ausführungsbeispiel sind der elektrische Energiespeicher 1 mit dem Zellmodul Z und die Temperiervorrichtung 2 dargestellt, wobei ein Schiebemechanismus 5 als Umschaltvorrichtung 4 zur Umkehr der Strömungsrichtung S des in dem Temperierkreislauf T strömenden Temperiermediums vorgesehen ist.In the in 1 The illustrated embodiment is the electrical energy store 1 with the cell module Z and the temperature control device 2 shown with a sliding mechanism 5 as a switching device 4 to reverse the flow direction S in the temperature control circuit T flowing tempering medium is provided.
Gemäß 1 ist die Umschaltvorrichtung 4 derart geschaltet, dass der Schiebemechanismus 5 so positioniert ist, dass zwei in einem Abschnitt A1 parallel verlaufende Leitungsabschnitte L mit den Leitungen des Temperierkreislaufes T fluidisch miteinander gekoppelt sind.According to 1 is the switching device 4 switched such that the sliding mechanism 5 is positioned so that two in one section A1 parallel pipe sections L with the lines of the temperature control circuit T are fluidly coupled together.
Der Temperierkreislauf T umfasst eine Pumpe 6 zum Fördern des Temperiermediums in dem Temperierkreislauf T und eine elektrische Heizvorrichtung 7 zum Erwärmen des Temperiermediums sowie zum Erwärmen des Zellmoduls Z, wobei mittels der Heizvorrichtung 7 zudem ein Fahrzeuginnenraum beheizbar ist.The temperature control circuit T includes a pump 6 for conveying the temperature control medium in the temperature control circuit T and an electric heater 7 for heating the temperature control medium and for heating the cell module Z , by means of the heater 7 a vehicle interior is also heated.
Weiterhin ist in den Temperierkreislauf T ein Ventil 8 integriert, so dass es möglich ist, den Temperierkreislauf T zu erweitern, wobei der erweiterte Teil einen Kühler 9 des Fahrzeuges umfasst. Ist der Kühler 9 durch entsprechendes Betätigen des Ventils 8 in den Temperierkreislauf T integriert, ist es möglich, das Temperiermedium durch den Kühler 9 im Fahrbetrieb des Fahrzeuges 1 anströmende Luft, zu kühlen.It is also in the temperature control circuit T a valve 8th integrated so that it is possible the temperature control circuit T expand, the expanded part being a cooler 9 of the vehicle. Is the cooler 9 by operating the valve accordingly 8th in the temperature control circuit T integrated, it is possible to pass the temperature control medium through the cooler 9 while driving the vehicle 1 incoming air to cool.
Ist vorgesehen, den elektrischen Energiespeicher 1, z. B. vor Beginn eines Ladevorganges, zu erwärmen, wird das Temperiermedium mittels der Heizvorrichtung 7 erwärmt und mittels der Pumpe 6 durch die als Schiebemechanismus 5 ausgebildete Umschaltvorrichtung 4 zu dem Zellmodul Z geführt.The electrical energy storage is provided 1 , e.g. B. before the start of a charging process, the tempering medium is heated by means of the heater 7 heated and by means of the pump 6 through that as a sliding mechanism 5 trained switching device 4 to the cell module Z guided.
Die in Strömungsrichtung S des Temperiermediums als erste umströmte Einzelzelle 3 weist den größten Temperaturunterschied zu dem Temperiermedium auf, wobei sich der Temperaturunterschied in Strömungsrichtung S verringert, wobei sich die als erste umströmte Einzelzelle 3 im Vergleich zu den anderen Einzelzellen 3 des Zellmoduls Z am schnellsten erwärmt.The in the direction of flow S of the temperature control medium as the first single cell with flow 3 has the greatest temperature difference to the temperature control medium, the temperature difference in the flow direction S reduced, with the single cell flowing around as the first 3 compared to the other single cells 3 of the cell module Z warmed up fastest.
Die der ersten umströmten Einzelzelle 3 in Strömungsrichtung S gegenüberliegende Einzelzelle 3 am gegenüberliegenden Ende des Zellmoduls Z weist nur noch einen vergleichsweise geringen Temperaturunterschied zu dem Temperiermedium auf, wodurch eine Übertragungsleistung an Wärme von dem Temperiermedium auf die Einzelzelle 3 reduziert ist. Diese Einzelzelle 3 erwärmt sich also nur relativ langsam.That of the first single cell with flow 3 in the direction of flow S opposite single cell 3 at the opposite end of the cell module Z only has a comparatively small temperature difference to the temperature control medium, which means that heat is transferred from the temperature control medium to the individual cell 3 is reduced. This single cell 3 warms up only relatively slowly.
Dieser Prozess läuft im Wesentlichen in gleicher Form ab, wenn es erforderlich ist, die Einzelzellen 3, z. B. bei einem Schnellladevorgang, zu kühlen.This process runs essentially in the same form, if it is necessary, the individual cells 3 , e.g. B. to cool during a quick charge.
Die in Strömungsrichtung S als erste angeordnete Einzelzelle 3 wird am schnellsten gekühlt, wobei die nachfolgenden Einzelzellen 3 wegen des sich zunehmend verringernden Temperaturunterschiedes zwischen dem Temperiermedium und den Einzelzellen 3 weniger gekühlt werden.The in the direction of flow S arranged as the first single cell 3 is cooled fastest, with the subsequent individual cells 3 because of the increasingly decreasing temperature difference between the temperature control medium and the individual cells 3 be cooled less.
Um dennoch eine möglichst schnelle Temperaturregelung aller Einzelzellen 3 des Zellmoduls Z zu erreichen, wird die Strömungsrichtung S des Temperiermediums umgekehrt, in dem die Umschaltvorrichtung 4 in Form des Schiebemechanismus 5 entsprechend geschaltet und verschoben wird, wie in 2 gezeigt ist.In order to achieve the fastest possible temperature control of all individual cells 3 of the cell module Z to achieve the flow direction S the temperature control medium reversed, in which the switching device 4 in the form of the sliding mechanism 5 is switched and moved accordingly, as in 2 is shown.
Der Schiebemechanismus 5 ist zur Umkehr der Strömungsrichtung S derart positioniert, dass zwei in einem weiteren Abschnitt A2 über Kreuz angeordnete Leitungsabschnitte L mit den Leitungen des Temperierkreislaufes T fluidisch gekoppelt sind.The sliding mechanism 5 is to reverse the flow direction S positioned so that two in another section A2 line sections arranged in a cross L with the lines of the temperature control circuit T are fluidly coupled.
Die Abschnitte A1, A2 des Schiebemechanismus 5 sind mit ihren Leitungsabschnitten L also relativ zu Koppelstellen des Temperierkreislaufes T verschiebbar.The sections A1 . A2 of the sliding mechanism 5 are with their line sections L thus relative to coupling points of the temperature control circuit T displaceable.
Das mittels der Pumpe 6 geförderte Temperiermedium wird mittels des Schiebemechanismus 5 derart gelenkt, dass das Temperiermedium von der gegenüberliegenden Seite des Zellmoduls Z dieses umströmt, so dass die Einzelzelle 3, bei welcher der Temperaturunterschied zwischen dieser und dem Temperaturmedium gemäß 1 am geringsten war, nun am größten ist. Dadurch ist eine Übertragungsleistung der Wärmeenergie von dem Temperiermedium auf die Einzelzellen 3 oder von den Einzelzellen 3 auf das Temperiermedium erhöht.With the pump 6 conveyed temperature control medium is by means of the sliding mechanism 5 steered such that the temperature control medium from the opposite side of the cell module Z flows around this so that the single cell 3 , at which the temperature difference between this and the temperature medium according 1 was the least, is now the greatest. This means that the thermal energy is transferred from the temperature control medium to the individual cells 3 or from single cells 3 increased to the temperature control medium.
In 3 ist eine alternative Ausführungsform eines elektrischen Energiespeichers 1 mit einer Temperiervorrichtung 2 und umkehrbarer Strömungsrichtung S des Temperiermediums dargestellt. In 3 is an alternative embodiment of an electrical energy store 1 with a temperature control device 2 and reversible flow direction S of the temperature control medium.
Der elektrische Energiespeicher 1 umfasst zwei Zellmodule Z mit jeweils vier Einzelzellen 3, wobei die Temperiervorrichtung 2 die gleichen Komponenten wie in den oben beschriebenen Ausführungsbeispielen umfasst.The electrical energy storage 1 comprises two cell modules Z with four individual cells each 3 , the temperature control device 2 comprises the same components as in the exemplary embodiments described above.
Bei dieser Ausführungsform ist der Temperierkreislauf T auf die zwei Zellmodule Z aufgeteilt, so dass Abzweigungen AZ gebildet sind, die jeweils mit einem Leitungsabschnitt L der Umschaltvorrichtung 4 fluidisch gekoppelt sind.In this embodiment, the temperature control circuit T on the two cell modules Z split so that branches AZ are formed, each with a line section L the switching device 4 are fluidly coupled.
Dadurch ist eine effizientere und vergleichsweise schnelle Angleichung der Temperaturen der Einzelzellen 3 beider Zellmodule Z möglich.This enables a more efficient and comparatively fast adjustment of the temperatures of the individual cells 3 of both cell modules Z possible.
Der Temperierkreislauf T kann derartige Verzweigungen aufweisen, dass eine Abzweigung AZ einer Einzelzelle 3 anstelle eines Zellmoduls Z zugeordnet ist, so dass jede Einzelzelle 3 aus zwei verschiedenen Strömungsrichtungen S angeströmt oder umströmt werden kann.The temperature control circuit T can have branches such that a branch AZ a single cell 3 instead of a cell module Z is assigned so that each individual cell 3 from two different flow directions S can flow or flow around.
Im Allgemeinen kann ein Betrieb der Temperiervorrichtung 2 über die Lebensdauer des elektrischen Energiespeichers 1 derart erfolgen, dass mittels einer Zählvorrichtung, z. B. mittels einer Klassierfunktion in einem Steuergerät, insbesondere in dessen Software, ein Temperaturkollektiv des elektrischen Energiespeichers 1, insbesondere der Einzelzellen 3 möglichst ausgeglichen ist. Dadurch kann eine Belastung der Einzelzellen 3 gleichmäßiger verteilt werden und somit zu einer längeren Lebensdauer beigetragen werden.In general, an operation of the temperature control device 2 over the life of the electrical energy storage 1 done such that by means of a counting device, for. B. by means of a classification function in a control unit, in particular in its software, a temperature collective of the electrical energy store 1 , especially the single cells 3 is as balanced as possible. This can put a strain on the individual cells 3 be distributed more evenly and thus contribute to a longer lifespan.
Zu welchem Zeitpunkt die Umschaltvorrichtung 4 in Form des Schiebemechanismus 5 die Strömungsrichtung S ändert, kann an bestimmte Bedingungen und Situationen gekoppelt werden und beispielsweise anhand eines in einem Steuergerät hinterlegten Algorithmus erfolgen. So kann z. B. bei einem Aufwärmvorgang des elektrischen Energiespeichers 1 dann die Strömungsrichtung S umgekehrt werden, wenn ein warmer Volumenstrom des Temperiermediums ein jeweils gegenüberliegendes Ende des Zellmoduls Z erreicht hat. Ist die Strömungsrichtung S umgekehrt, strömt das Temperiermedium am jeweils gegenüberliegenden Ende in Richtung der Einzelzellen 3.At what time the switching device 4 in the form of the sliding mechanism 5 the direction of flow S changes, can be linked to certain conditions and situations and, for example, using an algorithm stored in a control unit. So z. B. during a warm-up of the electrical energy store 1 then the direction of flow S can be reversed when a warm volume flow of the temperature control medium has an opposite end of the cell module Z has reached. Is the direction of flow S conversely, the temperature control medium flows at the opposite end in the direction of the individual cells 3 ,
Wann das Temperiermedium die letzte Einzelzelle 3 des Zellmoduls Z erreicht hat, kann beispielsweise während einer Entwicklungsphase anhand von Versuchen ermittelt werden, wobei ermittelte Werte als vorgegebene Werte in dem Steuergerät hinterlegt sind. Alternativ oder zusätzlich kann das Erreichen der letzten Einzelzelle 3 des Zellmoduls Z durch das Temperiermedium zur Umkehr der Strömungsrichtung S anhand erfasster Signale einer beispielsweise in dem elektrischen Energiespeicher 1 angeordneten Sensorik erfolgen.When the temperature control medium is the last single cell 3 of the cell module Z has reached, for example, can be determined during tests during a development phase, with determined values being stored as predetermined values in the control unit. Alternatively or additionally, the last single cell can be reached 3 of the cell module Z through the temperature control medium to reverse the direction of flow S on the basis of detected signals, for example in the electrical energy store 1 arranged sensors.
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
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11
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elektrischer Energiespeicherelectrical energy storage
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22
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Temperiervorrichtungtempering
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33
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Einzelzellesingle cell
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44
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Umschaltvorrichtungswitching
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55
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Schiebemechanismussliding mechanism
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66
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Pumpepump
-
77
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Heizvorrichtungheater
-
88th
-
VentilValve
-
99
-
Kühler
cooler
-
A1, A2A1, A2
-
Abschnittsection
-
AZAZ
-
Abzweigungdiversion
-
LL
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Leitungsabschnittline section
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SS
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Strömungsrichtungflow direction
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TT
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Temperierkreislauftemperature control
-
ZZ
-
Zellmodulcell module
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Zitierte PatentliteraturPatent literature cited
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EP 2605328 B1 [0002]EP 2605328 B1 [0002]
