DE102020104891A1 - Kühleinrichtung zum Kühlen eines Energiespeichers eines Kraftfahrzeugs sowie Kraftfahrzeug - Google Patents

Kühleinrichtung zum Kühlen eines Energiespeichers eines Kraftfahrzeugs sowie Kraftfahrzeug Download PDF

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Felix Laasch
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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Kühleinrichtung (1) zum Kühlen eines mehrere Speicherzellen (3) zum Speichern von elektrischer Energie aufweisenden, elektrischen Energiespeichers (2) eines Kraftfahrzeugs, mit wenigstens einem Behältnis (8) zum Aufnehmen eines Kühlmittels (9), und mit wenigstens einem außerhalb des Energiespeichers (2) verlaufenden Leitungselement (12), über welches zum Kühlen des Energiespeichers (2) das Kühlmittel (9) aus dem Behältnis (8) in den Energiespeicher (2) einleitbar ist, wobei das Behältnis (8) als ein Druckspeicher (28) ausgebildet ist, welcher wenigstens eine in ihrem Volumen (V) veränderbare Aufnahmekammer (29) aufweist, in der das Kühlmittel (9) unter Druck zu speichern ist, wobei mittels des Druckspeichers (28) an sich der Druck des in der Aufnahmekammer (29) aufgenommenen Kühlmittels (9) statisch bewirkbar.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Kühleinrichtung zum Kühlen eines Energiespeichers eines Kraftfahrzeugs gemäß dem Oberbegriff des Patenanspruchs 1. Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Kraftfahrzeug mit einer solchen Kühleinrichtung.
  • Die DE 10 2013 016 797 A1 offenbart eine Vorrichtung zur Notkühlung von zumindest einer Einzelzelle für eine Batterie. Der EP 2 302 727 A1 ist ein System zur Abmilderung eines thermischen Durchgehens als bekannt zu entnehmen. Des Weiteren ist aus der EP 2 045 852 B1 ein Verfahren zur Kühlung eines Energiespeichers bekannt.
  • Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Kühleinrichtung für einen Energiespeicher eines Kraftfahrzeugs sowie ein Kraftfahrzeug zu schaffen, sodass eine besonders vorteilhafte Notkühlung des Energiespeichers realisiert werden kann.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäße durch eine Kühleinrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 sowie durch ein Kraftfahrzeug mit den Merkmalen des Patentanspruchs 12 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
  • Ein erster Aspekt der Erfindung betrifft eine Kühleinrichtung zum Kühlen eines zum Speichern von elektrischer Energie beziehungsweise elektrischem Strom ausgebildeten Energiespeichers eines Kraftfahrzeugs. Dies bedeutet, dass das beispielsweise als Kraftwagen, insbesondere als Personenkraftwagen, ausgebildete und einfach auch als Fahrzeug bezeichnete Kraftfahrzeug in seinem vollständig hergestellten Zustand den Energiespeicher umfasst. Der Energiespeicher weist mehrere Speicherzellen zum Speichern der elektrischen Energiespeicher auf, wobei die Speicherzellen beispielsweise elektrisch miteinander verbunden sind. Insbesondere ist der Energiespeicher ein Traktionsspeicher. Hierunter ist insbesondere zu verstehen, dass das Kraftfahrzeug in seinem vollständig hergestellten Zustand auch wenigstens eine elektrische Maschine aufweist, mittels welcher das Kraftfahrzeug, insbesondere rein, elektrisch angetrieben werden kann. Hierzu ist die elektrische Maschine in einem Motorbetrieb und somit als Elektromotor betreibbar. Um die elektrische Maschine in dem Motorbetrieb zu betreiben, wird die elektrische Maschine mit der in dem Energiespeicher gespeicherten elektrischen Energie versorgt. Das Kraftfahrzeug ist somit beispielsweise als Hybrid- oder Elektrofahrzeug, insbesondere als batterieelektrisches Fahrzeug (BEV), ausgebildet. Der Energiespeicher kann Bestandteil der Kühleinrichtung sein. Die Speicherzellen werden einfach auch als Zellen bezeichnet und sind insbesondere jeweilige Einzelzellen, das heißt separat voneinander ausgebildete Komponenten. Um beispielsweise besonders große elektrische Leistungen zum, insbesondere rein, elektrischen Antreiben des Kraftfahrzeugs realisieren zu können, sind vorzugsweise der Energiespeicher und die elektrische Maschine als Hochvolt-Komponenten (HV-Komponenten) ausgebildet. Die jeweilige Hochvolt-Komponente weist eine elektrische Spannung, insbesondere eine elektrische Betriebs- oder Nennspannung auf, welche vorzugsweise mindestens 48 Volt beträgt und ganz vorzugsweise größer als 50 Volt, insbesondere größer als 60 Volt, ist. Besonders bevorzugt beträgt die elektrische Spannung, insbesondere die elektrische Betriebs- oder Nennspannung, mehrere hundert Volt, um dadurch besonders große elektrische Leistungen zum, insbesondere rein, elektrischen Antreiben des Kraftfahrzeugs darstellen zu können. Der Energiespeicher ist beispielsweise als Batterie, insbesondere als Hochvolt-Batterie (HV-Batterie) ausgebildet. Insbesondere kann der Energiespeicher als Lithium-Ionen-Batterie ausgebildet sein, sodass beispielsweise die jeweilige Speicherzelle als Lithium-Ionen-Zelle ausgebildet sein kann.
  • Wie im Folgenden noch genauer erläutert wird, kann mittels der Kühleinrichtung der Energiespeicher gekühlt werden. Hierunter ist insbesondere zu verstehen, dass zumindest ein Teilbereich des Energiespeichers, insbesondere zumindest eine der Speicherzellen des Energiespeichers, gekühlt werden kann. Hierzu umfasst die Kühleinrichtung wenigstens ein Behältnis zum Aufnehmen eines Kühlmittels, wobei vorzugsweise das Behältnis außerhalb des Energiespeichers angeordnet ist. Das Kühlmittel ist beispielsweise eine Flüssigkeit oder aber ein Gas. Unter dem Merkmal, dass das Behältnis oder eine andere Komponente außerhalb des Energiespeichers angeordnet ist, ist insbesondere folgendes zu verstehen: der Energiespeicher weist beispielsweise ein insbesondere auch als Batteriegehäuse bezeichnetes Gehäuse auf, welches vorzugsweise das äußerste Gehäuse des Energiespeichers ist. Dabei sind beispielsweise die beziehungsweise alle insbesondere elektrisch miteinander verbundenen Speicherzellen des Energiespeichers und/oder alle einfach auch als Module bezeichneten Speichermodule des Energiespeichers in dem Gehäuse des Energiespeichers angeordnet beziehungsweise aufgenommen. Das jeweilige Modul umfasst beispielsweise mehrere der Speicherzellen des Energiespeichers, wobei die Module elektrisch miteinander verbunden sein können. Dabei sind das Behältnis beziehungsweise die Komponenten außerhalb des Gehäuses angeordnet, sodass vorliegend beispielsweise das Gehäuse eine bezüglich des Energiespeichers externe, von dem Energiespeicher beabstandete Komponente ist. Vorzugsweise ist das Kühlmittel Bestandteil der Kühleinrichtung und somit in dem Behältnis aufnehmbar beziehungsweise aufgenommen.
  • Die Kühleinrichtung weist außerdem wenigstens ein außerhalb des Energiespeichers verlaufendes beziehungsweise angeordnetes Leitungselement auf, welches von dem Kühlmittel aus dem Behältnis durchströmbar ist. Das Behältnis wird auch als Reservoir bezeichnet und ist beispielsweise ein Ausgleichsbehälter, mittels welchem Volumenbeziehungsweise Mengenschwankungen des Kühlmittels, insbesondere zumindest in dem Leitungselement, kompensiert werden können. Über das Leitungselement ist zum Kühlen des Energiespeichers das Kühlmittel aus dem Behältnis und somit von außerhalb des Energiespeichers in den Energiespeicher einleitbar. Hierzu ist beispielsweise das Leitungselement einerseits, insbesondere einen Ends, fluidisch mit dem Behältnis und andererseits, insbesondere anderen Ends, fluidisch mit dem Energiespeicher verbunden oder verbindbar. Das Leitungselement ist beispielsweise Bestandteil eines einfach auch als Kreislauf bezeichneten Kühlkreislaufs der Energiespeicher, deren Kühlkreislauf von dem Kühlmittel durchströmbar ist. In dem Kühlkreislauf können der Energiespeicher und das Behältnis sowie beispielsweise wenigstens eine Pumpe angeordnet sein, mittels welcher beispielsweise das Kühlmittel durch den Kühlkreislauf hindurchgefördert werden kann. Insbesondere ist es denkbar, dass die Pumpe das Kühlmittel aus dem Behältnis durch das Leitungselement hindurchfördern und in der Folge von außerhalb des Energiespeichers über das Leitungselement in den Energiespeicher hineinfördern kann, um dadurch den Energiespeicher zu kühlen. Beispielsweise ist die Pumpe elektrisch betreibbar, wobei die Pumpe dann auch als elektrisch betreibbare Pumpe oder elektrische Pumpe bezeichnet wird.
  • Um nun eine besonders vorteilhafte Notkühlung des Energiespeichers insbesondere auch dann realisieren zu können, wenn das Kraftfahrzeug stillsteht und sich somit in seinem Stillstand befindet, ist es erfindungsgemäß vorgesehen, dass das Behältnis als ein Druckspeicher ausgebildet ist, welcher wenigstens eine in ihrem Volumen, insbesondere reversibel, das heißt zerstörungsfrei veränderbare Aufnahmekammer aufweist. Mit anderen Worten weist die Aufnahmekammer ein, insbesondere reversibel beziehungsweise zerstörungsfrei, veränderbares Volumen auf. In der Aufnahmekammer ist das Kühlmittel unter Druck zu speichern, wobei mittels des Druckspeichers an sich, das heißt für sich alleine betrachtet, der Druck des in der Aufnahmekammer aufgenommenen Kühlmittels statisch bewirkbar ist. Unter den Merkmalen, dass der Druck des in der Aufnahmekammer aufgenommenen Kühlmittels mittels des Druckspeichers an sich statisch bewirkbar ist, wodurch das den Druck aufweisende Kühlmittel in dem Energiespeicher aufgenommen ist, kann insbesondere verstanden werden, dass der Druckspeicher den Druck auf das in der Aufnahmekammer aufgenommene Kühlmittel ausübt und dadurch den Druck des in der Aufnahmekammer aufgenommenen Kühlmittels bewirkt, ohne dass zum Bewirken des Drucks des in der Aufnahmekammer aufgenommenen Kühlmittels Relativbewegungen zwischen Bauelementen des Druckspeichers erfolgen. Der Druckspeicher ist somit nicht etwa eine Fördereinrichtung wie beispielsweise eine Pumpe, bei der sich Bauelemente relativ zueinander bewegen müssen, um dadurch das Kühlmittel zu fördern und in der Folge einen Druck des Kühlmittels zu bewirken, sondern mittels des Druckspeichers kann der Druck des in der Aufnahmekammer und beispielsweise auch zumindest in einem außerhalb der Aufnahmekammer angeordneten Teils der Kühleinrichtung aufgenommenen Kühlmittels bewirkt werden, ohne dass hierzu ein aktives, durch eine Fördereinrichtung bewirktes Fördern des Kühlmittels erfolgt, das heißt während ein durch eine Fördereinrichtung bewirktes, aktives Fördern des Kühlmittels unterbleibt. Somit ist beispielsweise unter Verringerung des Volumens der Aufnahmekammer das Kühlmittel aus der Aufnahmekammer mittels des Druckspeichers an sich, das heißt für sich alleine betrachtet bereitstellbar und durch das Leitungselement hindurchförderbar und dadurch über das Leitungselement in den Energiespeicher einleitbar, ohne dass hierbei ein durch eine von dem Druckspeicher unterschiedliche beziehungsweise bezüglich des Druckspeichers externe und zusätzlich zu dem Druckspeicher vorgesehene Fördereinrichtung bewirktes, aktives Fördern des Kühlmittels durch das Leitungselement hindurch erfolgt beziehungsweise während eine solche, durch eine bezüglich des Druckspeichers externe und zusätzlich zu dem Druckspeicher vorgesehene Fördereinrichtung bewirktes, aktives Fördern des Kühlmittels durch das Leitungselement hindurch unterbleibt. Insbesondere ermöglicht es der Druckspeicher, den Druck der Kühlmittels in der Aufnahmekammer und vorzugsweise in dem Leitungselement aufrechtzuerhalten beziehungsweise zu bewirken, während alle zum Fördern des Kühlmittels ausgebildeten Pumpen der Kühleinrichtung deaktiviert sind und das Kühlmittel in der Kühleinrichtung, insbesondere in deren Kühlkreislauf, stillsteht.
  • Die Erfindung ermöglicht es somit, das zunächst in dem Leitungselement stehende Kühlmittel und das Kühlmittel aus dem Druckspeicher durch das Leitungselement hindurch und über das Leitungselement in den Energiespeicher hinein zu leiten, während beispielsweise die zuvor genannte Pumpe beziehungsweise alle Pumpen der Kühleinrichtung beziehungsweise in dem Kühlkreislauf deaktiviert sind, sodass durch Verwendung des Druckspeichers keine Pumpe der Kühleinrichtung aktiviert werden muss, um dadurch das Kühlmittel aus dem Druckspeicher durch das Leitungselement hindurch zu fördern und in den Energiespeicher hinein zu fördern. Die Erfindung ermöglicht es somit, den Energiespeicher insbesondere auch dann effektiv und effizient zu kühlen, wenn sich das Kraftfahrzeug in seinem Stillstand befindet und dabei beispielsweise geparkt ist, ohne dass hierzu eine Fördereinrichtung zum Fördern des Kühlmittels aktiviert wird. Dadurch kann auch dann, wenn das Fahrzeug stillsteht beziehungsweise abgestellt, geparkt oder deaktiviert ist, eine besonders vorteilhafte Kühlung, insbesondere Notkühlung, des Energiespeichers realisiert werden. Dies ist insbesondere dann vorteilhaft, wenn es zu einem thermischen Ereignis in wenigstens einer der Speicherzellen kommt. Unter dem thermischen Ereignis ist insbesondere Folgendes zu verstehen: Das thermische Ereignis umfasst beispielsweise, dass eine Temperatur der wenigstens einen Speicherzelle einen, insbesondere vorgebbaren oder vorgegebenen Schwellenwert überschreitet. Alternativ oder zusätzlich kann das thermische Ereignis beispielsweise ein so genanntes thermisches Durchgehen umfassen, welches einfach auch als Durchgehen, Runaway oder Thermal Runaway bezeichnet wird. Das thermische Durchgehen umfasst beispielsweise eine insbesondere exotherme chemische Reaktion, welche beispielsweise einen sich selbst verstärkenden und Wärme bereitstellenden Prozess bereitstellen kann. Das thermische Durchgehen resultiert beispielsweise aus einer insbesondere unfallbedingten Beschädigung des Energiespeichers, wobei das Durchgehen insbesondere aus einem Kurzschluss der wenigstens einen Speicherzelle beziehungsweise des Energiespeichers resultieren kann. In Folge des Durchgehens kommt es zu einer starken Erwärmung oder Erhitzung der wenigstens einen Speicherzelle.
  • Sind keine entsprechenden Gegenmaßnahmen getroffen, so kann das thermische Ereignis, insbesondere das thermische Durchgehen, der wenigstens eine Speicherzelle dazu führen, dass auch wenigstens eine weitere der Speicherzellen stark erwärmt wird, sodass es auch in oder an der weiteren Speicherzelle zu einem thermischen Ereignis, insbesondere zu einem thermischen Durchgehen der weiteren Speicherzelle, kommen kann. Mit anderen Worten kann - falls keine entsprechenden Gegenmaßnahmen getroffen sind - das thermische Ereignis, insbesondere das thermische Durchgehen, der wenigstens einen Speicherzelle auf die anderen Speicherzellen übergreifen und sich somit fortpflanzen. Ein solches, etwaiges Übergreifen des beziehungsweise eines thermischen Ereignisses von einer der Speicherzellen auf wenigstens eine andere der Speicherzellen wird auch als Propagation, thermische Propagation oder thermische Verbreitung bezeichnet.
  • Mittels der erfindungsgemäßen Kühleinrichtung ist es nun möglich, in Folge eines thermischen Ereignisses in wenigstens einer der Speicherzellen des Energiespeichers das Kühlmittel auf die zuvor beschriebene Weise mittels des Druckspeichers aus dem Druckspeicher heraus zu fördern, durch das Leitungselement durch zu fördern und somit von außerhalb des Energiespeichers in den Energiespeicher hinein zu fördern beziehungsweise einzuleiten, um dadurch den Energiespeicher, insbesondere die wenigstens eine Speicherzelle, zu kühlen. Dadurch kann beispielsweise eine thermische Propagation vermieden oder zumindest zeitlich weit hinausgezögert werden, um dadurch beispielsweise einen vollständigen Abbrand des Energiespeichers zu vermeiden. Dies ist durch die Erfindung auch beispielsweise dann möglich, wenn das Fahrzeug stillsteht und insbesondere abgestellt beziehungsweise geparkt und beispielsweise deaktiviert ist. Außerdem kann eine thermische Propagation vermieden oder zumindest zeitlich hinausgezögert werden, ohne dass eine zunächst deaktivierte Fördereinrichtung zum Fördern des Kühlmittels aktiviert wird. Die erfindungsgemäße Kühleinrichtung ermöglicht somit eine druckbeaufschlagte Speicherkühlung. Hierunter ist zu verstehen, dass der Druckspeicher an sich statisch das in der Aufnahmekammer aufgenommene Kühlmittel mit dem genannten Druck beaufschlagt, sodass das Kühlmittel zum Kühlen des Energiespeichers mittels des Druckspeichers an sich in den Energiespeicher hineingefördert werden kann. In der Folge kann der Energiespeicher effektiv und effizient gekühlt werden. Insbesondere ermöglicht es die erfindungsgemäße Kühleinrichtung, den Energiespeicher selbstständig beziehungsweise zumindest zu nahezu jedem Zeitpunkt zu kühlen und gegen ein vollständiges Abbrennen zu schützen.
  • Das Kühlmittel ist vorzugsweise eine Flüssigkeit. Insbesondere kann vorgesehen sein, dass das Kühlmittel in flüssigem Zustand von dem Druckspeicher bereitgestellt und hierdurch durch das Leitungselement hindurchgefördert und in der Folge von außerhalb des Energiespeichers in den Energiespeicher eingeleitet wird. Das Kühlmittel, insbesondere die Kühlflüssigkeit, kann zumindest Wasser und/oder wenigstens oder genau einen Alkohol Glykol aufweisen. Insbesondere kann das Kühlmittel ein Wasser-/Glykol-basiertes Kühlmittel und somit beispielsweise ein Gemisch sein, welches Wasser und zumindest oder genau einen Alkohol wie beispielsweise Glykol umfasst. Ferner ist es denkbar, dass als das Kühlmittel ein Kühlgas wie beispielsweise Kohlendioxid (CO2) verwendet wird. Beispielsweise wird das Kühlmittel in gasförmigen Zustand mittels des Druckspeichers durch das Leitungselement hindurchgefördert und über das Leitungselement von außerhalb des Energiespeichers in den Energiespeicher eingeleitet.
  • Der Erfindung liegen insbesondere die Erkenntnisse zugrunde, dass üblicherweise der zuvor genannte, auch als Kühlmittelkreislauf bezeichnete Kühlkreislauf nicht unter Druck steht, wenn das Fahrzeug abgestellt beziehungsweise geparkt ist, da dann üblicherweise alle zum, insbesondere aktiven und/oder dynamischen, fördern des Kühlmittels ausgebildeten oder vorgesehenen Pumpen beziehungsweise Fördereinrichtungen des Kühlkreislaufs deaktiviert sind, und da das Kühlmittel, insbesondere bei Raumtemperatur keinen Überdruck im Behältnis erzeugt.
  • Der Druckspeicher bewirkt den Druck des in der Aufnahmekammer aufgenommenen Kühlmittels statisch, während beispielsweise ein Einleiten des Kühlmittels in die Aufnahmekammer und ein Ausleiten beziehungsweise Abführen des Kühlmittels aus der Aufnahmekammer unterbleibt, das heißt beispielsweise während eine Volumenveränderung der Aufnahmekammer unterbleibt und/oder während beispielsweise der Druckspeicher, insbesondere die Aufnahmekammer fluidisch von dem Leitungselement getrennt ist. Hierzu ist beispielsweise wenigstens ein Ventilelement geschlossen. Um beispielsweise die zuvor beschriebene Notkühlung zu aktivieren beziehungsweise zu starten, wird das Ventilelement beispielsweise geöffnet. In der Folge kann es zu einer Volumenverkleinerung der Aufnahmekammer kommen beziehungsweise der Druckspeicher kann das Kühlmittel mit dem Druck bereitstellen und in der Folge aus dem Druckspeicher durch das Leitungselement hindurchfördern und über das Leitungselement in den Energiespeicher hineinfördern. Außerdem wird beispielsweise dadurch das Kühlmittel, welches zunächst in dem Leitungselement steht und den durch den Druckspeicher an sich bewirkten Druck aufweist, aus dem Leitungselement herausgefördert beziehungsweise durch das Leitungselement hindurchgefördert und in den Energiespeicher hineingefördert. Das beispielsweise zunächst in dem Druckspeicher beziehungsweise in der Aufnahmekammer und in dem Leitungselement stehende Kühlmittel weist beispielsweise sowohl in dem Druckspeicher und in dem Leitungselement den, insbesondere zumindest im Wesentlichen gleichen, Druck auf, da beispielsweise der Druckspeicher beziehungsweise die Aufnahmekammer fluidisch mit dem Leitungselement verbunden ist.
  • Bei herkömmlichen Lösungen kann vorgesehen sein, dass beispielsweise im Stillstand des Kraftfahrzeugs, während alle Fördereinrichtungen zum aktiven Fördern des Kühlmittels deaktiviert sind, beispielsweise dann, wenn eine Öffnung, insbesondere eine Düse, insbesondere in einer Kühlplatte unter den Speicherzellen geöffnet wird, keine ausreichende Menge des Kühlmittels in den Energiespeicher beziehungsweise zu den Speicherzellen gelangen kann, da hierzu ein hydrostatischer Druck des Kühlmittels nicht ausreicht. Diese Probleme können durch die Erfindung nun vermieden werden, da der Druckspeicher das Kühlmittel mit dem Druck auch dann bereitstellen kann und in der Folge durch das Leitungselement hindurchfördern und über das Leitungselement in den Energiespeicher hineinfördern kann, wenn sich das Kraftfahrzeug im Stillstand befindet beziehungsweise alle Fördereinrichtungen der Kühleinrichtung deaktiviert sind.
  • In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung weist der Druckspeicher wenigstens ein Federelement auf, welches durch eine aus einem Einleiten des Kühlmittels in die Aufnahmekammer resultierende Vergrößerung des Volumens der Aufnahmekammer zu spannen, insbesondere zu komprimieren, ist, wodurch der Druck des zumindest in der Aufnahmekammer und vorzugsweise auch in dem Leitungselement aufgenommenen Kühlmittels mittels des Federelements, insbesondere statisch, bewirkbar ist. Mit anderen Worten, wird das Kühlmittel in die Aufnahmekammer beispielsweise dadurch eingeleitet, dass das Kühlmittel mittels einer Pumpe der Kühleinrichtung, insbesondere aktiv, in die Aufnahmekammer hineingefördert wird, sodass ein in der Aufnahmekammer aufgenommenes Kühlmittelvolumen des Kühlmittels vergrößert wird, so wird dadurch das Volumen der Aufnahmekammer vergrößert, und das Federelement wird gespannt, das heißt geladen. Hierdurch wird der Druckspeicher insgesamt geladen oder aufgeladen. Wird daraufhin beispielsweise das Einleiten des Kühlmittels in die Aufnahmekammer beendet, sodass sie insbesondere unmittelbar an das Einleiten des Kühlmittels in die Aufnahmekammer eine Zeitspanne anschließt, während welcher sowohl ein Einleiten von Kühlmittel in die Aufnahmekammer als auch ein Abführen von Kühlmittel aus der Aufnahmekammer unterbleiben, oder bleibt beispielsweise das in der Aufnahmekammer aufgenommenes Kühlmittelvolumen des Kühlmittels zumindest im Wesentlichen konstant, insbesondere während das Kühlmittel durch den Kühlkreislauf gefördert und dabei beispielsweise durch die Aufnahmekammer und das Leitungselement hindurchgefördert wird, so bewirkt das Federelement dadurch, dass es zuvor gespannt wurde und nun während der Zeitspanne gespannt ist, den Druck des Kühlmittels, insbesondere statisch und/oder insbesondere dann, wenn ein mittels einer zusätzlich zu dem Druckspeicher vorgesehenen Fördereinrichtung bewirktes, aktives Fördern des Kühlmittels unterbleibt.
  • Wird dann beispielsweise ein Abführen des in der Aufnahmekammer aufgenommenen Kühlmittels aus der Aufnahmekammer bewirkt beziehungsweise zugelassen, und/oder wird beispielsweise ein Durch- beziehungsweise Ausströmen des Kühlmittels durch das Leitungselement beziehungswese aus dem Leitungselement bewirkt oder zugelassen, beispielsweise dadurch, dass eine insbesondere während der Zeitspanne versperrte Öffnung des Druckspeichers und/oder ein während der Zeitspanne geschlossenes Ventil geöffnet wird, so kann sich das Federelement zumindest teilweise entspannen. Somit kommt es zu einer Verringerung des Volumens der Aufnahmekammer und das Kühlmittel wird als Druckfluid von dem Druckspeicher bereitgestellt und mittels des Druckspeichers durch das Leitungselement hindurchgefördert und über das Leitungselement in den Energiespeicher hineingefördert beziehungsweise eingeleitet. Somit ist das Federelement durch eine aus einem Abführen beziehungsweise Ausleiten des Kühlmittels aus der Aufnahmekammer resultierende Verringerung des Volumens der Aufnahmekammer zumindest teilweise entspannbar. Dadurch kann das Kühlmittel besonders vorteilhaft mit einem hohen Druck in dem Druckspeicher gespeichert und von dem Druckspeicher bereitgestellt werden.
  • Dabei hat es sich als besonders vorteilhaft gezeigt, wenn das Federelement ein Gas umfasst, welches eine Gasfeder bildet und durch die Vergrößerung des Volumens der Aufnahmekammer komprimierbar ist, wodurch die Gasfeder zu spannen ist. Das Gas ist beispielsweise ein Dampf wie beispielsweise Wasserdampf. Das Gas ist durch die Verringerung des Volumens der Aufnahmekammer entspannbar ist, wodurch die Gasfeder entspannbar ist. Durch die Verwendung der Gasfeder kann auf besonders gewichtsgünstige Weise ein besonders hoher Druck realisiert werden, unter dem das Kühlmittel in der Aufnahmekammer aufgenommen wird und zumindest vorübergehend gespeichert werden kann.
  • Um das Kühlmittel in der Aufnahmekammer statisch und mit einem besonders vorteilhaften Druck speichern zu können, ist es in weiterer Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, dass das Gas eine gasförmige Phase eines Fluids ist, welches auch eine flüssige Phase aufweist, die gleichzeitig mit der gasförmigen Phase in dem Druckspeicher, insbesondere in einer von der Aufnahmekammer fluidisch getrennten Arbeitskammer des Druckspeicher, aufgenommen ist. Dies bedeutet, dass die flüssige Phase und die gas- beziehungsweise dampfförmige Phase beispielsweise gleichzeitig in dem Druckspeicher, insbesondere in der Arbeitskammer existieren, das heißt koexistieren. Beispielsweise je nach Größe des Volumens der Aufnahmekammer beziehungsweise je nach Volumen der Arbeitskammer können jeweilige Mengen der gasförmigen Phase und der flüssigen Phase variieren. Entsprechendes kann auch auf eine Temperatur der Arbeitskammer beziehungsweise Aufnahmekammer übertragen werden.
  • Eine weitere Ausführungsform zeichnet sich dadurch aus, dass das Federelement wenigstens eine mechanische und somit körperliche beziehungsweise eigensteife Feder aufweist, welche durch die Vergrößerung des Volumens der Aufnahmekammer zu spannen, insbesondere zu komprimieren, und durch die Verringerung des Volumens der Aufnahmekammer entspannbar ist. Dadurch kann das Kühlmittel mit einem besonders hohen Druck in der Aufnahmekammer, insbesondere statisch, aufgenommen werden.
  • Um das Kühlmittel mittels des Druckspeichers mit einem besonders hohen Druck bereitstellen zu können, ist es in weiterer Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, dass der Druckspeicher ein, vorzugsweise eigensteifes und/oder nicht gummielastisch verformbares, Speichergehäuse und einen eigensteifen und vorzugsweise nicht gummielastischen Kolben aufweist, welcher vorzugsweise separat von der zuvor genannten, mechanischen Feder ausgebildet ist. Der Kolben begrenzt die Aufnahmekammer zumindest teilweise direkt. Hierunter ist insbesondere zu verstehen, dass beispielsweise das in der Aufnahmekammer aufgenommene Kühlmittel den Kolben direkt berührt beziehungsweise berühren kann. Außerdem kann vorgesehen sein, dass das Speichergehäuse die Aufnahmekammer zumindest teilweise direkt begrenzt. Der Kolben ist relativ zu dem Speichergehäuse entlang einer Bewegungsrichtung translatorisch bewegbar. Der Kolben ist durch die Vergrößerung des Volumens der Aufnahmekammer in eine parallel zu der Bewegungsrichtung verlaufende erste Richtung relativ zu dem Speichergehäuse translatorisch bewegbar. Außerdem ist der Kolben durch die Verringerung des Volumens der Aufnahmekammer in eine parallel zu der Bewegungsrichtung verlaufende und der ersten Richtung entgegengesetzte zweite Richtung relativ zu dem Speichergehäuse translatorisch bewegbar.
  • Durch Spannen des Federelements stellt das Federelement beispielsweise eine Federkraft bereit, mittels welcher der Druck des Kühlmittels in der Aufnahmekammer bewirkbar beziehungsweise bewirkt ist. Dabei ist es vorgesehen, dass die aus dem Spannen des Federelements resultierende, von dem Federelement bereitstellbare beziehungsweise bereitgestellte Federkraft auf den Kolben, insbesondere zumindest entlang der Bewegungsrichtung, ausübbar ist beziehungsweise wird. Beispielsweise ist der Kolben mittels der Federkraft in die zweite Richtung relativ zu dem Speichergehäuse translatorisch bewegbar, wodurch das Kühlmittel mit einem besonders hohen Druck von dem Druckspeicher bereitgestellt werden kann.
  • Bei einer weiteren, besonders vorteilhaften ausführungsform der Erfindung ist das Federelement in der zuvor genannten, fluidisch von der Aufnahmekammer getrennten Arbeitskammer des Druckspeichers angeordnet. Dadurch können beispielsweise unerwünschte, gegenseitige Beeinträchtigungen des Federelements und des Kühlmittels vermieden werden, sodass das Kühlmittel von dem Druckspeicher besonders vorteilhaft bereitgestellt werden kann.
  • Dabei hat es sich als besonders vorteilhaft gezeigt, wenn der Kolben entlang der Bewegungsrichtung zwischen der Aufnahmekammer und der Arbeitskammer angeordnet ist und/oder die Arbeitskammer zumindest teilweise direkt begrenzt. Dadurch kann bauraum- und kostengünstig ein besonders hoher Druck des in der Aufnahmekammer aufgenommenen Kühlmittels, insbesondere statisch, bewirkt werden.
  • Eine weitere Ausführungsform zeichnet sich dadurch aus, dass das Federelement entlang der Bewegungsrichtung direkt an dem Kolben abgestützt ist. Dadurch kann beispielsweise die zuvor genannte Federkraft zumindest im Wesentlichen direkt auf den Kolben ausgeübt werden, sodass das Kühlmittel mit einem besonders vorteilhaften, hohen Druck, in dem Druckspeicher gespeichert werden kann.
  • Bei einer besonders vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist die Arbeitskammer zumindest teilweise, insbesondere zumindest überwiegend und somit zu mehr als der Hälfte oder vollständig, durch eine Blase begrenzt, welche aus einem elastisch verformbaren Werkstoff gebildet und dadurch bei dem Spannen und Entspannen des Federelements elastisch verformbar ist. Die Blase ist beispielsweise separat von dem zuvor genannten Speichergehäuse ausgebildet und dabei zumindest teilweise, insbesondere zumindest überwiegend oder vollständig, in dem Speichergehäuse aufgenommen. Durch Verwendung der Blase kann das Kühlmittel besonders vorteilhaft in dem Druckspeicher unter hohem Druck gespeichert und besonders vorteilhaft von dem Druckspeicher bereitgestellt werden.
  • Um beispielsweise die Federkraft und somit den Druck, mit welchem das Kühlmittel in der Aufnahmekammer aufnehmbar und/oder von dem Druckspeicher bereitstellbar ist, besonders bedarfsgerecht einstellen zu können, ist es in weiterer Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, dass die Kühleinrichtung wenigstens ein, insbesondere elektrisch betreibbares, Heizelement aufweist, mittels welchem das Federelement, insbesondere unter Nutzung von elektrischer Energie beziehungsweise elektrischem Strom und/oder aktiv, beheizbar ist. Insbesondere kann mittels des Heizelements ein Druck der Gasfeder bedarfsgerecht eingestellt werden.
  • Ein zweiter Aspekt der Erfindung betrifft ein Kraftfahrzeug, welches wenigstens einen Energiespeicher zum Speichern von elektrischer Energie, und wenigstens eine Kühleinrichtung gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung aufweist, wobei der Energiespeicher mittels der Kühleinrichtung auf die beschriebene Weise gekühlt werden kann. Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen des ersten Aspekts der Erfindung sind als Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen des zweiten Aspekts der Erfindung anzusehen und umgekehrt.
  • Weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele mit den zugehörigen Zeichnungen. Dabei zeigt:
    • 1 eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Kühleinrichtung zum Kühlen eines Energiespeichers eines Kraftfahrzeug;
    • 2 ausschnittsweise eine schematische und geschnittene Seitenansicht des Energiespeichers;
    • 3 eine schematische und geschnittene Seitenansicht einer ersten Ausführungsform eines als Druckspeicher ausgebildeten Behältnisses der Kühleinrichtung; und
    • 4 ausschnittsweise eine schematische und geschnittene Seitenansicht einer zweiten Ausführungsform des Druckspeichers.
  • In den Fig. sind gleiche oder funktionsgleiche Elemente mit gleichen Bezugszeichen versehen.
  • 1 zeigt in einer schematischen Darstellung eine Kühleinrichtung 1 zum Kühlen eines Energiespeichers 2 eines Kraftfahrzeugs. Dies bedeutet, dass das beispielsweise als Kraftwagen, insbesondere als Personenkraftwagen, ausgebildete und einfach auch als Fahrzeug bezeichnete Kraftfahrzeug in seinem vollständig hergestellten Zustand den Energiespeicher 2 aufweist, mittels beziehungsweise in welchem elektrische Energie beziehungsweise elektrischer Strom gespeichert werden kann. Hierzu umfasst der Energiespeicher 2 - wie in Zusammenschau mit 2 erkennbar ist - Speicherzellen 3, welche auch als Einzelzellen oder einfach auch als Zellen bezeichnet werden. Die Speicherzellen 3 sind entlang einer in 2 gezeigten Stapelrichtung aufeinanderfolgend beziehungsweise hintereinander angeordnet. In Einbaulage des Energiespeichers 2 verläuft die Stapelrichtung beispielsweise in einer durch die Fahrzeugquerrichtung und die Fahrzeuglängsrichtung aufgespannten Ebenen und/oder horizontal, wobei der Energiespeicher 2 seine Einbaulage in vollständig hergestelltem Zustand des Kraftfahrzeugs einnimmt. Somit verläuft beispielsweise die Stapelrichtung in Einbaulage des Energiespeichers 2 in Fahrzeuglängsrichtung oder in Fahrzeugquerrichtung. Eine senkrecht zur Stapelrichtung verlaufende und beispielsweise in Einbaulage des Energiespeichers 2 in Fahrzeughochrichtung beziehungsweise vertikal verlaufende Richtung ist in 2 durch einen Doppelpfeil 5 gezeigt.
  • Das Kraftfahrzeug 1 weist in seinem vollständig hergestellten Zustand auch wenigstens eine elektrische Maschine auf, welche in einem Motorbetrieb und somit als Elektromotor betreibbar ist. Mittels des Elektromotors kann das Kraftfahrzeug, insbesondere rein, elektrisch angetrieben werden. Um die elektrische Maschine in dem Motorbetrieb zu betreiben, wird die elektrische Maschine beispielsweise mit der in dem Energiespeicher 2 gespeicherten elektrischen Energie versorgt. Mittels der Speicherzellen 3 kann die elektrische Energie beispielsweise elektrochemisch beziehungsweise galvanisch gespeichert werden. Die jeweilige Speicherzelle 3 umfasst beispielsweise ein jeweiliges Zellgehäuse 6, einen beispielsweise flüssigen, in dem Zellgehäuse 6 aufgenommenen Elektrolyten und in dem Zellgehäuse 6 aufgenommene Elektroden, welche beispielsweise jeweils zumindest teilweise in den Elektrolyten eingetaucht sind beziehungsweise zumindest teilweise den Elektrolyten, insbesondere direkt, berühren. Der Elektrolyt ist beispielsweise flüssig. Die Elektroden und der Elektrolyt sind beispielsweise zu einer galvanischen Zelle in Form der jeweiligen Speicherzelle 3 zusammengesetzt beziehungsweise bilden die genannten galvanische Zelle, in beziehungsweise mittels welcher die elektrische Energie gespeichert werden kann.
  • Aus 1 ist erkennbar, dass die Kühleinrichtung 1 auch einen Kühlkreislauf 7 aufweist, welcher auch als Kühlkreis bezeichnet wird. Der Kühlkreislauf 7 ist von einem vorzugsweise flüssigen oder aber gasförmigen Kühlmittel durchströmbar, mittels welchem der Energiespeicher 2 gekühlt werden kann. Dabei ist der Energiespeicher 2 in dem Kühlkreislauf 7 angeordnet und demzufolge von dem Kühlmittel durchströmbar. Beispielsweise kann ein Wärmeübergang von dem Energiespeicher 2 an das den Energiespeicher 2 durchströmende Kühlmittel erfolgen, wodurch der Energiespeicher 2 gekühlt wird.
  • Die Kühleinrichtung 1 weist außerdem ein in dem Kühlkreislauf 7 angeordnetes und außerhalb des Energiespeichers 2 angeordnetes Behältnis 8 auf, in welchem das in 1 mit 9 bezeichnete Kühlmittel aufnehmbar oder aufgenommen ist. Das Behältnis 8 wird auch als Tank oder Behälter bezeichnet und ist vorliegend ein Ausgleichsbehälter, mittels welchem Volumen- und/oder Mengenveränderungen des Kühlmittels in dem Kühlkreislauf 7 kompensiert werden können. Außerdem weist die Kühleinrichtung 1 einen in dem Kühlkreislauf 7 angeordneten Kühler 10 auf, mittels welchem das den Kühler 10 durchströmende Kühlmittel gekühlt werden kann. Hierzu kann beispielsweise über den Kühler 10 ein Wärmeübergang von dem den Kühler 10 durchströmenden Kühlmittel an ein Kühlmedium erfolgen, welches den Kühler 10 beispielsweise umströmt und/oder durchströmt. Das Kühlmittel ist beispielsweise eine Flüssigkeit oder aber ein Gas wie beispielsweise Luft. Dabei ist dem Kühler 10 ein insbesondere elektrisch betreibbarer Lüfter 11 zugeordnet, mittels welchem das Kühlmittel gefördert und dadurch durch den Kühler 10 beziehungsweise um den Kühler herum gefördert werden kann, sodass das mittels des Lüfters 11 geförderte Kühlmittel den Kühler 10 durchströmen und/oder umströmen kann.
  • In Strömungsrichtung des den Kühlkreislauf 7 durchströmenden Kühlmittels ist stromab des Kühlers 10 und stromauf des Energiespeichers 2 eine auch als Zulauf bezeichnete Zuleitung 12 der Kühleinrichtung 1, insbesondere des Kühlkreislaufs 7 angeordnet, wobei die Zuleitung 12 von dem Kühlmittel durchströmbar ist. Dabei verläuft die Zuleitung 12 außerhalb des Energiespeichers 2. Mittels der Zuleitung 12 wird das von dem Kühler 10 kommende beziehungsweise aus dem Kühler 10 ausströmende Kühlmittel von dem Kühler 10 hin zu dem Energiespeicher 2 geführt. Beispielsweise ist die Zuleitung 12 separat von dem Kühler 10 und/oder separat von dem Energiespeicher 2 ausgebildet und beispielsweise fluidisch mit dem Energiespeicher 2 verbunden. Insbesondere ist es denkbar, dass das Kühlmittel 9 aus dem Behältnis 8 die Zuleitung 12 durchströmen und in der Folge mittels der Zuleitung 12 zu dem Energiespeicher 2 und in den Energiespeicher 2 eingeleitet werden kann. Die Zuleitung 12 ist somit ein außerhalb des Energiespeichers verlaufendes Leitungselement, über welchem zum Kühlen des Energiespeichers 2 das Kühlmittel aus dem Behältnis 8 und somit von Außerhalb des Energiespeichers 2 in den Energiespeicher 2 einleitbar ist. Hierzu ist das Leitungselement einerseits, insbesondere einen Ends, beispielsweise mit dem Behältnis 8 und andererseits, insbesondere anderen Ends, mit dem Energiespeicher 2 fluidisch verbunden oder verbindbar.
  • Die Kühleinrichtung 1, insbesondere der Kühlkreislauf 7, weist auch eine auch als Rücklauf bezeichnete Rückleitung 13 auf, welche in Strömungsrichtung des den Kühlkreislauf 7 durchströmenden Kühlmittels stromab des Energiespeichers 2 und stromauf des Kühlers 10 angeordnet ist. Dabei ist beispielsweise die Rückleitung 13 separat von dem Kühler 10 und/oder separat von dem Energiespeicher 2 ausgebildet und fluidisch mit dem Kühler 10 und/oder fluidisch mit dem Energiespeicher 2 verbindbar oder verbunden. Somit kann das von dem Energiespeicher 2 kommende Kühlmittel, nachdem es den Energiespeicher 2 gekühlt hat, mittels der Rückleitung 13 von dem Energiespeicher 2 zu dem und insbesondere in den Kühler 10 geführt werden.
  • Die Kühleinrichtung 1 weist außerdem eine Kühleinrichtung 14 auf, welche auch als Chiller bezeichnet wird und von dem Kühlmittel durchströmbar ist. Der Chiller ist eine bezüglich des Kühlers 10 und bezüglich des Energiespeichers 2 externe Komponente und somit zusätzlich zu dem Energiespeicher 2 und zusätzlich zu dem Kühler 10 vorgesehen, welcher wiederum bezüglich des Energiespeichers 2 eine externe und zusätzlich zum Energiespeicher 2 vorgesehene Komponente ist. Dabei kann das Kühlmittel mittels des Chillers gekühlt werden. Beispielsweise kann ein Wärmeübergang von dem den Chiller durchströmenden Kühlmittel über den Chiller an ein Kühlfluid erfolgen, welches den Chiller durchströmt und/oder umströmt. Das Kühlfluid ist beispielsweise eine Flüssigkeit oder ein Gas. Insbesondere kann das Kühlfluid ein Kältemittel einer Klimaanlage des Kraftfahrzeugs sein, dessen Innenraum mit mittels der Klimaanlage gekühlter Luft versorgt werden kann. Beispielsweise ist die Klimaanlage eine Kompressionskältemaschine, welche das Kältemittel nutzt, um die dem Innenraum zuzuführende Luft zu kühlen. Dabei kann beispielsweise über den Chiller ein Wärmeübergang von dem den Chiller durchströmenden Kühlmittel an das den Chiller durchströmende Kältemittel erfolgen.
  • Der Chiller ist in einem Chillerzweig 15 angeordnet, welcher an einer Verbindungsstelle V1 fluidisch mit der Zuleitung 12 und an einer Verbindungsstelle V2 fluidisch mit der Rückleitung 13 verbunden ist. Dabei ist in dem Chillerzweig 15 eine Pumpe 16 angeordnet, welche beispielsweise eine elektrisch betreibbare Pumpe ist. Mit der Pumpe 16 kann das Kühlmittel durch den Kühlkreislauf 7 hindurchgefördert werden. Hierunter ist insbesondere zu verstehen, dass mittels der Pumpe 16 das Kühlmittel durch zumindest einen Teil des Kühlkreislaufs 7 hindurchgefördert werden kann. Vorliegend kann beispielsweise das Kühlmittel mittels der Pumpe 16 durch den Chillerzweig 15 und somit durch den Chiller hindurchgefördert werden.
  • Das Kraftfahrzeug kann außerdem weitere Komponenten 17 und 18 umfassen, welche beispielsweise bezüglich des Chillers, bezüglich des Energiespeichers 2 und bezüglich des Kühlers 10 externe, zusätzlich dazu vorgesehene Komponenten sind. In 1 gezeigte Punkte zwischen den Komponenten 17 und 18 sollen illustrieren, dass die Komponenten 17 und 18 und insbesondere deren Anzahl in 1 nur beispielhaft gezeigt sind, wobei die Anzahl der Komponenten 17 und 18 auch gegenüber zwei größeren und gegenüber zwei kleiner sein kann.
  • Die jeweilige Komponente 17 beziehungsweise 18 ist in einem jeweiligen Komponentenzweig 19 beziehungsweise 20 des Kühlkreislaufs 7 angeordnet, wobei der jeweilige Komponentenzweig 19 beziehungsweise 20 und somit die jeweilige Komponente 17 beziehungsweise 18 von dem Kühlmittel durchströmbar ist. Dadurch können die Komponenten 17 und 18 mittels des Kühlmittels gekühlt werden. Die Komponentenzweige 19 und 20 sind an jeweiligen Verbindungsstellen V3 beziehungsweise V4 fluidisch mit der Zuleitung 12 verbunden. Außerdem sind die Komponentenzweige 19 und 20 an jeweiligen Verbindungsstellen V5 beziehungsweise V6 fluidisch mit der Rückleitung 13 verbunden.
  • In der Rückleitung 13 ist eine Pumpe 21 angeordnet, mittels welcher das Kühlmittel durch den Kühlkreislauf 7, das heißt durch zumindest ein Teil des Kühlkreislaufs 7 hindurchgefördert werden kann. Die Pumpen 16 und 21 sind separat voneinander ausgebildete Komponenten. Die Pumpe 21 ist vorzugsweise elektrisch betreibbar. In Strömungsrichtung des Kühlmittels durch den Chillerzweig 15 ist die Pumpe 16 stromab der Verbindungsstelle V2 und stromauf des Chillers angeordnet. In Strömungsrichtung des den Kühlkreislauf 7 durchströmenden Kühlmittels ist die Pumpe 21 in der Rückleitung 13 und dabei stromab des Energiespeichers 2 und stromauf des Kühlers 10 beziehungsweise stromauf des Behältnisses 8 angeordnet. Insbesondere ist die Pumpe 21 stromab der Verbindungsstelle V2, insbesondere stromab der Verbindungsstelle V5 und stromab des Verbindungsstelle V6 und stromauf des Kühlers 10 beziehungsweise stromauf des Behältnisses 8 angeordnet.
  • Aus 2 ist erkennbar, dass die Kühleinrichtung 1 eine den Speicherzellen 3 zugeordnete Kühlplatte 22 aufweist, welche sich entlang der durch den Doppelpfeil 5 veranschaulichten Richtung und dabei in Einbaulage des Energiespeichers 2 in Fahrzeughochrichtung nach unten hin an die Speicherzellen 3 anschließt. Dabei sind die Speicherzellen 3 entlang der durch den Doppelpfeil 5 veranschaulichten Richtung und dabei beispielsweise in Fahrzeughochrichtung nach unten hin zumindest mittelbar, insbesondere direkt, an der auch als Kühlerplatte bezeichneten Kühlplatte 22 abgestützt. Wie in 2 durch Pfeile 23 und 24 veranschaulicht ist, ist die Kühlplatte 22 von dem Kühlmittel durchströmbar. Über die Kühlplatte 22 kann beispielsweise ein Wärmeübergang von den Speicherzellen 3 an das die Kühlplatte 22 durchströmende Kühlmittel erfolgen, wodurch die Speicherzellen 3 gekühlt werden.
  • In 2 ist eine der Speicherzellen 3 mit Z bezeichnet. Im Folgenden wir am Beispiel der Speicherzelle Z ein thermisches Ereignis 25 der Speicherzelle Z beschrieben. Das thermische Ereignis 25 umfasst insbesondere ein so genanntes thermisches Durchgehen der Speicherzelle Z. Zu dem thermischen Durchgehen kommt es beispielsweise aufgrund einer insbesondere unfallbedingten Beschädigung des Energiespeichers 2, insbesondere der Speicherzelle Z. Beispielsweise kann es durch eine unfallbedingte Kraftbeaufschlagung zu einem elektrischen Kurzschluss des Energiespeichers 2, insbesondere der Speicherzelle Z kommen. In Folge des Kurzschlusses kommt es zu einer exothermen und sich beispielsweise selbst verstärkenden, chemischen Reaktion in der Speicherzelle Z. Im Rahmen der chemischen Reaktion entsteht beispielsweise aus dem in dem Zellgehäuse 6 der Speicherzelle Z aufgenommenen und beispielsweise flüssigen Elektrolyten ein insbesondere heißes Gas 26. Insbesondere wird die Speicherzelle Z in Folge des thermischen Durchgehens stark erwärmt. Außerdem kommt es insbesondere dadurch, dass das Gas 26 entsteht, in dem Zellgehäuse 6 des Speicherzelle Z zu einem hohen Druck. Überschreitet der in dem Zellgehäuse 6 der Speicherzelle Z herrschende Druck und/oder die Temperatur der Speicherzelle Z eine gewisse Grenze, so birst beispielsweise eine in der Fig. nicht erkennbare Berstmembran der Speicherzelle Z, insbesondere des Zellgehäuses 6 der Speicherzelle Z. Hierdurch gibt die Berstmembran wenigstens eine Öffnung frei, über welche das insbesondere heiße Gas 26 aus dem Zellgehäuse 6 der Speicherzelle Z ausströmen kann. Die Berstmembran ist eine gezielt vorgesehene Soll-Versagensstelle, an welcher die Speicherzelle Z beziehungsweise deren Zellgehäuse 6 gezielt und insbesondere zuerst versagt, wenn der Druck beziehungsweise die Temperatur die Grenze überschreitet.
  • Aus 2 ist erkennbar, dass die jeweilige Speicherzelle 3 beziehungsweise deren jeweiliges Zellgehäuse 6 entlang der durch den Doppelpfeil 5 veranschaulichten Richtung und dabei beispielsweise in Fahrzeughochrichtung nach unten hin zumindest teilweise durch eine jeweilige, in der Kühlplatte 22 ausgebildete Durchgangsöffnung 27 überdeckt ist. Dabei ist insbesondere die Berstmembran entlang der Richtung beziehungsweise in Fahrzeughochrichtung nach unten hin zumindest teilweise, insbesondere zumindest überwiegend oder vollständig, durch die Durchgangsöffnung 27 überdeckt beziehungsweise überlappt. Insbesondere ist es dabei vorgesehen, dass die durch das Bersten der Berstmembran freigegebene Öffnung entlang der Richtung beziehungsweise in Fahrzeughochrichtung nach unten durch die jeweilige Durchgangsöffnung 27 überlappt ist. In der Folge kann das die freigegebene Öffnung durchströmende und somit über die freigegebene Öffnung aus dem Zellgehäuse 6 der Speicherzelle Z ausströmende Gas 26 auch die Durchgangsöffnung 27 durchströmen. In der Folge kann das Gas 26 in einen Abführraum 52 strömen, über beziehungsweise mittels welchem beispielsweise das Gas 26 von den Speicherzellen 3 abgeführt werden kann. Der Abführraum 52 wird beispielsweise in Fahrzeughochrichtung nach oben zumindest teilweise durch die Kühlplatte 22 und in Fahrzeughochrichtung nach unten zumindest teilweise durch eine Wandung 51 begrenzt, welche entlang der Richtung von der Kühlplatte 22 beabstandet ist.
  • Beispielsweise kann in der Durchgangsöffnung 27 und somit in der Kühlplatte 22 ein Ventil angeordnet sein, welches durch das oder in Folge des thermischen Ereignisses 25 geöffnet wird und in der Folge die Durchgangsöffnung 27 freigibt, sodass dann das aus dem Zellgehäuse 6 ausströmende Gas durch die Durchgangsöffnung 27 hindurchströmen und in den Abführraum 52 einströmen kann. Dadurch kann beispielsweise das Gas 26 zumindest überwiegend von den Speicherzellen 3 abgeführt werden, sodass beispielsweise eine thermische Propagation zwischen den Speicherzellen 3 vermieden oder zumindest zeitlich hinausgezögert werden kann.
  • Um nun beispielsweise auch dann eine besonders vorteilhafte Kühlung, insbesondere Notkühlung, des Energiespeichers 2 realisieren zu können, wenn keine zum Fördern des Kühlmittels 9 ausgebildete Pumpe aktiviert ist, das heißt wenn oder während ein aktives, durch eine Fördereinrichtung bewirktes Fördern des Kühlmittels 9 der Kühleinrichtung 1 unterbleibt, was beispielsweise dann der Fall ist, wenn das Kraftfahrzeug stillsteht und sich somit in seinem Stillstand befindet, ist das beispielsweise fluidisch mit dem Leitungselement (Zuleitung 12) verbundene oder verbindbare Behältnis 8 als ein Druckspeicher 28 ausgebildet, welcher - wie beispielsweise in Zusammenschau mit 3 und 4 erkennbar ist - eine in ihrem Volumen V veränderbare Aufnahmekammer 29 aufweist, in welcher das Kühlmittel 9 unter Druck zu speichern oder gespeichert ist. Dabei ist der Druck des in der Aufnahmekammer 29 aufgenommenen Kühlmittels 9, das heißt der Druck, mit dem das Kühlmittel 9 in der Aufnahmekammer 29 aufgenommen und somit gespeichert oder zu speichern ist, mittels des Druckspeichers 28 an sich, das heißt für sich alleine betrachtet und somit ohne das zum Bewirken des Drucks ein Fördern des Kühlmittels 9 mittels einer Fördereinrichtung erfolgt, statisch bewirkbar. Hierunter ist insbesondere zu verstehen, dass der Druckspeicher 28 den Druck des Kühlmittels 9 in der Aufnahmekammer 29 bewirkt und somit erzeugt, ohne dass eine Relativbewegung zwischen Bauelementen des Druckspeichers 28 erfolgt, das heißt ohne dass sich zum Bewegen beziehungsweise Erzeugen des Drucks des in der Aufnahmekammer 29 aufgenommenen Kühlmittels 9 Bauelemente des Druckspeichers 28 relativ zueinander bewegen. Beispielsweise ist das Kühlmittel 9 ein inkompressibles Fluid. Wieder mit anderen Worten ausgedrückt wird der Druck, mit dem das Kühlmittel 9 in der Aufnahmekammer 29 angeordnet ist, nicht etwa dadurch bewirkt, dass das Kühlmittel 9 mittels einer Fördereinrichtung aktiv in den Druckspeicher 28 hineingefördert und in der Folge beispielsweise komprimiert wird und darunter, dass der Druckspeicher 28 an sich den Druck des Kühlmittels 9 in der Aufnahmekammer 29 bewirkt, ist auch nicht zu verstehen, dass das Kühlmittel 9 beispielsweise dadurch, dass es komprimiert ist, einen Druck auf den Druckspeicher 28 ausübt, worauf wiederum ein von dem Druckspeicher 28 auf das Kühlmittel 9 in der Aufnahmekammer 29 wirkender Gegendruck resultiert, sondern der Druckspeicher 28 stellt, insbesondere statisch, den genannten Druck bereit und übt den Druck auf das in der Aufnahmekammer 29 aufgenommene Kühlmittel aus, sodass das in der Aufnahmekammer 29 aufgenommene Kühlmittel 9 den genannten Druck aufweist. Wieder mit anderen Worten ausgedrückt beaufschlagt der Druckspeicher 28 das in der Aufnahmekammer 29 aufgenommene Kühlmittel 9 mit dem Druck, insbesondere aktiv, jedoch statisch, ohne dass sich hierzu Bauelemente des Druckspeichers 28 relativ zueinander bewegen.
  • Der Druckspeicher 28 weist ein beispielsweise ein eigensteifes und beispielsweise nicht gummielastisch verformbares Speichergehäuse 30 auf, welches die Aufnahmekammer 29 zumindest teilweise, insbesondere zu einem ersten Teil, insbesondere direkt, begrenzt. Außerdem weist der Druckspeicher 28 ein Federelement 31 auf, welches durch eine aus einem Einleiten des Kühlmittels 9 in die Aufnahmekammer 29 resultierende Vergrößerung des Volumens V der Aufnahmekammer 29 zu spannen ist, wodurch der Druck des in der Aufnahmekammer 29 aufgenommenen Kühlmittels 9 mittels des Federelements 31 bewirkbar ist. Außerdem ist das Federelement durch eine aus einem Abführen des Kühlmittels 9 aus der Aufnahmekammer 29 resultierende Verringerung des Volumens V der Aufnahmekammer 29 zumindest teilweise entspannbar.
  • 3 zeigt eine erste Ausführungsform des Druckspeichers 28. Bei der ersten Ausführungsform umfasst der Druckspeicher 28 eine Blase 32, welche beispielsweise zumindest teilweise, insbesondere zumindest überwiegend oder vollständig, in dem Speichergehäuse 30 angeordnet und beispielsweise allumfangsseitig von dem Speichergehäuse 30 umgeben ist. Die Blase 32 ist aus einem elastisch verformbaren Werkstoff, insbesondere aus Gummi, gebildet und dadurch bei dem Spannen und Entspannen des Federelements 31 elastisch verformbar. Dabei umfasst das Federelement 31 die Blase 32 beziehungsweise die Blase 32 ist Teil des Federelements 31. Das Federelement 31 umfasst außerdem ein Gas 33, welches vorzugsweise ein Dampf, vorzugsweise ein Wasserdampf, ist oder zumindest einen Dampf, insbesondere Wasserdampf umfasst. Das Gas 33 bildet eine Gasfeder 34 des Federelements 31 und ist durch die Vergrößerung des Volumens V der Aufnahmekammer 29 komprimierbar, wodurch die Gasfeder 34 zu spannen ist. Das Gas 33 ist durch die Verringerung des Volumens V der Aufnahmekammer 29 entspannbar, wodurch die Gasfeder 34 entspannbar ist.
  • Denkbar ist insbesondere, dass das Gas zum Beispiel Iso-Butan (R-600a) ist oder umfasst, das bei 20°C einen Dampfdruck von ca. 3 bar aufweist. Weitere Zusätze, insbesondere als die oder in der flüssigen Phase 37 und/oder in dem Gas könnten durchaus in Betracht gezogen werden, um die temperaturabhängige Dampfdurckkurve des Iso-Butans ideal an den bevorzugten Sollwert von ungefähr 2 bis 3 atm anzupassen. Solche Zusätze können aus der Gruppe der Alkohole oder Alkane stammen. Durch Lösung der Zusätze im Iso-Butan kann dessen Dampfdruck reduziert werden. Ferner ist denkbar dem Iso-Butan eine bestimmte Menge eines zweiten Gases z.B. n-Butan zuzusetzen, welches bei gleicher Temperatur einen niedrigeren Dampfdruck aufweist. Die Gase (z.B. Iso-Butan und n-Butan) sollten in der flüssigen Phase 37 löslich sein.
  • Insgesamt ist erkennbar, dass die Blase 32 eine Arbeitskammer 35, insbesondere direkt, zumindest teilweise, insbesondere zumindest überwiegend oder vollständig, begrenzt, wobei auch die Arbeitskammer 35 in ihren Volumen VK veränderbar ist. Dabei sind das Federelement 31 und somit das Gas 33 und die Gasfeder 34 in der Arbeitskammer 35 aufgenommen. Wird beispielsweise das Volumen V um ein Maß vergrößert, so wird dadurch beispielsweise das Volumen VK, insbesondere um das gleiche Maß, verringert. Wird beispielsweise das Volumen V um ein Maß verringert, so wird dadurch beispielsweise das Volumen VK, insbesondere um das gleiche Maß, vergrößert.
  • Bei der in 3 gezeigten ersten Ausführungsform ist das Gas 33 eine gasförmige Phase eines in der Arbeitskammer 35 aufgenommenen Fluids 36, welches auch eine flüssige Phase 37 umfasst. Die flüssige Phase 37 ist somit eine Flüssigkeit und umfasst zumindest teilweise, insbesondere zumindest überwiegend oder vollständig, beispielsweise Wasser. Insgesamt ist erkennbar, dass die gasförmige Phase und die flüssige Phase 37 gleichzeitig in der Arbeitskammer 35 und somit in der Blase 32 aufgenommen sind und somit in der Arbeitskammer 35 koexistieren. Dabei ist es denkbar, dass die Aufnahmekammer 29 zumindest teilweise, insbesondere zu einem zweiten Teil, durch die Blase 32 direkt begrenzt ist. Ferner ist es denkbar, dass der Druckspeicher 28 einen eigensteifen, vorzugsweise nicht gummielastischen Kolben 38 aufweist, welcher beispielsweise einerseits die Aufnahmekammer 29, insbesondere direkt, zumindest teilweise begrenzt. Andererseits begrenzt der Kolben 38 beispielsweise zumindest teilweise die Arbeitskammer 35, insbesondere direkt, oder der Kolben 38 begrenzt andererseits beispielsweise eine weitere Kammer K, welche beispielsweise zumindest teilweise durch das Speichergehäuse 30, insbesondere direkt, begrenzt sein kann. Somit unterteilt beispielsweise der Kolben 38 das Speichergehäuse 30 beziehungsweise dessen Inneres in die Aufnahmekammer 29 und die Kammer K. Dabei ist beispielsweise der Kolben 38 entlang einer in 3 durch einen Doppelpfeil 39 veranschaulichten Bewegungsrichtung relativ zu dem Speichergehäuse 30 translatorisch bewegbar. Dabei kann das Federelement 31 beziehungsweise die Blase 32, insbesondere entlang der Bewegungsrichtung, insbesondere direkt an dem Kolben 38 abstützbar oder abgestützt sein, insbesondere auf einer der Aufnahmekammer 29 insbesondere entlang der Bewegungsrichtung abgewandten Seite des Kolbens 38.
  • Der Kolben 38 ist durch die Vergrößerung des Volumens V in eine parallel zur Bewegungsrichtung verlaufende und in 3 durch einen Pfeil 40 veranschaulichte erste Richtung relativ zu dem Speichergehäuse 30 translatorisch bewegbar. Außerdem ist der Kolben 38 durch die Verringerung des Volumens V der Aufnahmekammer 29 in eine parallel zur Bewegungsrichtung verlaufende, der ersten Richtung entgegengesetzte und in 3 durch einen Pfeil 41 veranschaulichte zweite Richtung relativ zu dem Speichergehäuse 30 translatorisch bewegbar.
  • Wird Kühlmittel 9 in die Aufnahmekammer 29 eingeleitet, so wird dadurch das Federelement 31 gespannt, indem beispielsweise die Gasfeder 34 beziehungsweise das Gas 33 komprimiert wird. Vorliegend wird beispielsweise der Kolben 38 in die erste Richtung relativ zu dem Speichergehäuse 30 translatorisch bewegt, wodurch die Gasfeder 34 komprimiert und dadurch gespannt wird. Durch das Spannen des Federelements 31 stellt das Federelement 31 eine Federkraft bereit, die beispielsweise in die zweite Richtung wirkt beziehungsweise der in die erste Richtung erfolgenden Bewegung des Kolbens 38 entgegenwirkt. Die von dem Federelement 31 bereitgestellte oder bereitstellbare Federkraft wirkt, insbesondere in die zweite Richtung, zumindest mittelbar, insbesondere direkt, auf den Kolben 38, wodurch der Druck des Kühlmittels 9 in der Aufnahmekammer 29 bewirkbar beziehungsweise bewirkt ist. Unterbleiben beispielsweise sowohl ein Einleiten des Kühlmittels 9 in die Aufnahmekammer 29 als auch ein Abführen des Kühlmittels 9 aus der Aufnahmekammer 29, und ist dabei das Federelement 31 gespannt, so bewirken des Federelement 31 und somit der Druckspeicher 28 an sich den Druck des in der Aufnahmekammer 29 aufgenommenen Kühlmittels 9 statisch, das heißt ohne dass eine Relativbewegung zwischen dem Kolben 38 und dem Speichergehäuse 30 erfolgt. Wird dann beispielsweise ein Abführen des Kühlmittels 9 aus der Aufnahmekammer 29 bewirkt oder zugelassen, indem beispielsweise ein Ventilelement und somit beispielsweise die Aufnahmekammer 29 geöffnet werden, so kann sich das Federelement 31 zumindest teilweise entspannen. Dabei wird der Kolben 38 in die zweite Richtung relativ zu dem Speichergehäuse 30 translatorisch bewegt, und das zunächst in der Aufnahmekammer 29 aufgenommene Kühlmittel 9 wird mit einem beziehungsweise dem hohen Druck von dem Druckspeicher 28 bereitgestellt und in der Folge durch die Zuleitung 12 hindurchgefördert und über die Zuleitung 12 in den Energiespeicher 2 hineingefördert beziehungsweise eingeleitet, insbesondere während die oder alle Pumpen 16 und 21 deaktiviert sind, das heißt während ein durch eine Fördereinrichtung bewirktes, aktives Fördern des Kühlmittels 9 durch die Zuleitung 12 unterbleibt.
  • 4 zeigt eine zweite Ausführungsform des Druckspeichers 28. Bei der zweiten Ausführungsform ist der Kolben 38 vorgesehen, durch welchen das Speichergehäuse 30, insbesondere dessen Inneres, entlang der Bewegungsrichtung in die Aufnahmekammer 29 und in die Kammer K unterteilt ist. Dabei begrenzt der Kolben 38 einerseits die Aufnahmekammer 29 und andererseits die Kammer K jeweils teilweise direkt. Die Aufnahmekammer 29 und die Kammer K sind ferner jeweils teilweise durch das eigensteife und beispielsweise nicht gummielastische Speichergehäuse 30 begrenzt.
  • Bei der ersten Ausführungsform kann insbesondere dann, wenn der Kolben 38 und die in der Kammer K angeordnete Blase 32 verwendet werden, vorgesehen sein, dass die Kammer K mittels der Blase 32 von der Arbeitskammer 35 fluidisch getrennt ist beziehungsweise umgekehrt, wobei beispielsweise die Blase 32, insbesondere zumindest teilweise, zumindest überwiegend oder vollständig, in der Kammer K angeordnet ist. Bei der zweiten Ausführungsform ist die Kammer K beispielsweise die Arbeitskammer 35, in welcher das Federelement 31 angeordnet ist. Dabei umfasst das Federelement 31 bei der zweiten Ausführungsform eine mechanische Feder 42, welche in die zweite Richtung (Pfeil 41) zumindest mittelbar, insbesondere direkt, an dem Kolben 38, insbesondere auf der der Aufnahmekammer 29 entlang der Bewegungsrichtung abgewandten Seite des Kolbens 38, abgestützt ist. In die erste Richtung (Pfeil 40) ist die Feder 42 zumindest mittelbar, insbesondere direkt, an dem Speichergehäuse 30 abstützbar oder abgestützt. Beispielsweise weist das Speichergehäuse 30 eine Wand 43 auf, durch welche die Kammer K beziehungsweise die Arbeitskammer 35 in die erst Richtung zumindest teilweise, insbesondere direkt, begrenzt ist. Dabei ist die Feder 42 entlang der beziehungsweise in die erste Richtung zumindest mittelbar, insbesondere direkt, an der Wand 43 abstützbar oder abgestützt. Bei der zweiten Ausführungsform kann beispielsweise die Feder 42 als eine Helix- beziehungsweise Schraubenfeder ausgebildet sein. Wie die Gasfeder 34 ist auch die mechanische Feder 42 durch die Vergrößerung des Volumens V zu spannen und durch die Verringerung des Volumens V zumindest teilweise entspannbar.
  • In 3 ist erkennbar, dass dem Federelement 31, insbesondere der Gasfeder 34, ein in 3 besonders schematisch dargestelltes Heizelement 44 zugeordnet sein kann, welches vorzugsweise elektrisch betreibbar ist. Mittels des Heizelements 44 kann beispielsweise, insbesondere unter Nutzung von elektrischer Energie, das Federelement 31, insbesondere die Gasfeder 34, temperiert, insbesondere erwärmt, werden, wodurch beispielsweise die Federkraft bedarfsgerecht einstellbar ist. Vorzugsweise ist der Kolben 38 ein gewichteter Kolben, sodass vorzugsweise der Kolben 38 gegen das Speichergehäuse 30 abgedichtet ist. Dadurch ist beispielsweise die Aufnahmekammer 29 mittels des Kolbens 38 gegen die Arbeitskammer 35 beziehungsweise gegen die Kammer K abgedichtet.
  • In 3 und 4 ist durch einen Pfeil 45 ein Zulauf veranschaulicht, über welchen das Kühlmittel 9 in die Aufnahmekammer 29 einleitbar ist. Außerdem ist in 3 und 4 durch einen Pfeil 46 ein Ablauf veranschaulicht, über welchen das Kühlmittel 9 aus der Aufnahmekammer 29 abführbar ist.
  • Beispielsweise dann, wenn zum Beispiel zumindest eine der Pumpen 16 und 21 betrieben wird, um das Kühlmittel 9 durch den Kühlkreislauf 7 insbesondere dann zu fördern, während sich der Energiespeicher 2 in einem Normalbetrieb oder Normalzustand befindet und somit frei von einem thermischen Ereignis ist, sind beispielsweise Zulauf und Ablauf freigegeben. Außerdem ist beispielsweise das in der Durchgangsöffnung 27 angeordnete Ventil geschlossen, sodass der Kühlkreislauf 7 geschlossen ist. In der Folge wird das Kühlmittel 9 beispielsweise mittels der jeweiligen Pumpe 16 beziehungsweise 21 durch die Aufnahmekammer 29 und dabei durch den Kühlkreislauf 7 hindurchgefördert. Hierbei und/oder bei einer Befüllung, insbesondere Erstbefüllung, des Kühlkreislaufs 7 mit dem Kühlmittel wird beispielsweise das Kühlmittel in die Aufnahmekammer 29 eingeleitet beziehungsweise hineingefördert, wodurch der Druckspeicher 28 geladen wird. Ferner ist es denkbar, dass - um beispielsweise den Druckspeicher 28 zu laden, das heißt um eine Menge an in der Aufnahmekammer 29 aufgenommenen Kühlmittel 9 zu erhöhen - beispielsweise der Ablauf mittels eines ersten Ventilelements versperrt wird, während der Zulauf offen ist und mittels wenigstens einer der Pumpen 16 und 21 Kühlmittel in die Aufnahmekammer 29 hineingefördert wird. Ist beispielsweise der Druckspeicher 28 geladen und sind alle Pumpen 16 und 21 zum Fördern des Kühlmittels 9 deaktiviert, während beispielsweise das Kraftfahrzeug stillsteht beziehungsweise geparkt ist und sich der Energiespeicher 2 in seinem Normalzustand befindet, so steht das Kühlmittel in dem, insbesondere gesamten, Kühlkreislauf 7 still, und das Kühlmittel weist zumindest in der Aufnahmekammer 29 und in dem mit der Aufnahmekammer 29 fluidisch verbundenen Leitungselement (Zuleitung 12) sowie vorzugsweise auch in zumindest einem fluidisch mit der Aufnahmekammer verbundenen, weiteren Teil des Kühlkreislaufs 7 oder in dem gesamten übrigen, fluidisch mit der Aufnahmekammer 29 verbundenen Teil des Kühlkreislaufs 7 den, insbesondere gleichen, Druck auf, welcher mittels des Druckspeichers 28, insbesondere statisch, bewirkt wird.
  • Kommt es beispielsweise insbesondere dann zu einem oder dem thermischen Ereignis 25, während das Kraftfahrzeug stillsteht und die oder alle zum Fördern des Kühlmittels 9 vorgesehenen beziehungsweise ausgebildeten Pumpen 16 und 21 deaktiviert sind, sodass in der Folge eine Kühlung, insbesondere eine Notkühlung des Energiespeichers 2 vorteilhaft beziehungsweise erwünscht ist, so wird beispielsweise das Ventil in der Durchgangsöffnung 27 geöffnet. Dadurch wird der Kühlkreislauf 7, welcher dann, wenn das Ventil geschlossen ist, ein geschlossener Kühlkreislauf ist, geöffnet, sodass das Kühlmittel aus über das Ventil und die freigegebene Durchgangsöffnung 27 aus der Kühlplatte 22 und dadurch aus der Zuleitung 12 beziehungsweise aus dem Kühlkreislauf 7 ausströmen kann. Mit anderen Worten, wird das in der Durchgangsöffnung angeordnete Ventil (und somit der Kühlkreislauf 7) geöffnet, so kann der Druck des Kühlmittels abgebaut werden beziehungsweise so kann sich das Federelement 31 zumindest teilweise entspannen. In der Folge stellt der Druckspeicher 28 das Kühlmittel 9 aus der Aufnahmekammer 29 mit einem hohen Druck bereit, sodass das zunächst in der Zuleitung 12 und in der Aufnahmekammer 29 aufgenommene Kühlmittel durch die Zuleitung 12 hindurchgefördert und aus der Zuleitung 12 herausgefördert und über die Zuleitung 12 in den Energiespeicher 2 hineingefördert wird, während ein durch ein zusätzlich zum Druckspeicher 28 vorgesehene Fördereinrichtung bewirktes Fördern des Kühlmittels 9 unterbleibt. Das Kühlmittel 9 wird somit, insbesondere ausschließlich mittels des Druckspeichers 28, durch die Zuleitung 12 hindurchgefördert und über die Zuleitung 12 von außerhalb des Energiespeichers 2 in den Energiespeicher 2 hineingefördert.
  • Wie beispielsweise in 2 durch Pfeile 47 veranschaulicht ist, kann das von dem Druckspeicher 28 bereitgestellte und insbesondere aus der Zuleitung 12 ausströmende Kühlmittel 9 von außerhalb des Energiespeichers 2 in den Energiespeicher 2 hineinströmen und dabei den Abführraum 52, insbesondere entgegen des Gases 26, durchströmen. In der Folge kann das Kühlmittel 9 aus der Aufnahmekammer 29 die Durchgangsöffnung 27 und beispielsweise auch die durch die Berstmembran freigegebene Öffnung des Zellgehäuses 6 der Speicherzelle Z durchströmen und in der Folge in das Zellgehäuse 6 der Speicherzelle Z einströmen. Dadurch können die Speicherzelle Z und somit der Energiespeicher 2 effektiv und effizient gekühlt werden. In der Folge kann beispielsweise eine thermische Propagation vermieden werden.
  • Alternativ oder zusätzlich kann dadurch, dass das in der Durchgangsöffnung 27 angeordnete Ventil geöffnet wird, das Kühlmittel über das geöffnete Ventil aus der Kühlplatte 22 und über die Kühlplatte 22 aus dem Kühlkreislauf 7 ausströmen und in der Folge beispielsweise die durch die Berstmembran freigegebene Öffnung hindurchdurchströmen und somit über die freigegebene Öffnung in das Zellgehäuse 6 der Speicherzelle Z einströmen. Ist beziehungsweise bleibt das Ventil an und/oder in der Kühlplatte 22 geschlossen, insbesondere in dem Normalbetrieb, in welchem der Energiespeicher 2 frei von einem thermischen Ereignis ist, so verbleibt das Kühlmittel 9 in dem Kühlkreislauf 7 und insbesondere in der Kühlplatte 22.
  • Aus 3 und 4 ist auch erkennbar, dass der Druckspeicher 28 beispielsweise ein Wartungsventil 48 aufweist. Über das Wartungsventil 48 kann beispielsweise das Kühlmittel 9 aus der Aufnahmekammer 29 und dabei aus dem Kühlkreislauf 7 insgesamt abgeführt werden. Außerdem kann der Druckspeicher 28 einen Druckausgleichsanschluss 49 (4) aufweisen. Wird die zuvor beschriebene Kühlung (Notkühlung) des Energiespeichers 2 durchgeführt, so befindet sich der Energiespeicher 2 in einem Notkühlbetrieb. Der Notkühlbetrieb resultiert insbesondere aus dem zuvor beschriebenen thermischen Ereignis 25. In dem Notkühlbetrieb, welcher insbesondere bei stillstehendem beziehungsweise deaktiviertem beziehungsweise schlafendem Fahrzeug möglich ist, sind die beziehungsweise alle Pumpen 16 und 21, welche grundsätzlich zum Fördern des Kühlmittels durch den Kühlkreislauf 7 vorgesehen sind, deaktiviert.
  • Aus 1 ist erkennbar, dass in dem Kühlkreislauf 7, insbesondere in der Rückleitung 13, ein Ventilelement 50 angeordnet ist. Das Ventilelement 50 ist in Strömungsrichtung des den Kühlkreislauf 7, insbesondere der Rückleitung 13, durchströmenden Kühlmittels stromab des Energiespeichers 2, insbesondere stromab der Verbindungsstelle V2 und stromauf des Kühlers 10 beziehungsweise des Behältnisses 8, insbesondere stromauf der Pumpe 21, stromauf der Verbindungsstelle V5 und insbesondere stromauf der Verbindungsstelle V6 angeordnet. Dabei ist in dem Notkühlbetrieb das beispielsweise als Absperrventil ausgebildete Ventilelement 50 geöffnet oder geschlossen.
  • Üblicherweise kann das Behältnis 8, welches auch als Kühlmittelvorratsgefäß bezeichnet wird, einen begrenzt überdruckbeständigen Deckel aufweisen. Bei dem Druckspeicher 28 ist dieser Deckel beispielsweise durch einen druckbeständigen Verschlussdeckel ersetzt. Beispielsweise ist das Gas 33 ein inertes Gas wie beispielsweise Stickstoff (N2), Argon (Ar) oder Kohlendioxid (CO2). Die in der Arbeitskammer 35 aufgenommene flüssige Phase 37 ist optional vorgesehen. Die Option könnte vorsehen, dass auch die flüssige Phase 37 allein (nämlich durch Verdampfung) die gasförmige Phase (also das Fluid 36) bilden kann, ohne dass zwingend permanente Gase 33 (z.B. die inerten Gase Ar, N2, CO2, etc.) anwesend oder zugesetzt sein müssen. (Anspruch 4 beinhaltet dies nach meinem Verständnis).
  • Die auch als Flüssigkeit bezeichnete, flüssige Phase 37 kann einen vorteilhaften Druck, insbesondere Dampfdruck, insbesondere des Gases 33 in der Arbeitskammer 35 erzeugen, wobei der genannte Druck, insbesondere Dampfdruck, in der Arbeitskammer 35 den zuvor genannten, insbesondere isotropen, Druck auf das Behältnis 8 beziehungsweise auf das in der Aufnahmekammer 29 aufgenommene Kühlmittel 9 ausübt.
  • Unter dem Fluid 36 beziehungsweise unter dem Bezugszeichen 36 kann beispielsweise der Gaspartialdruck verstanden werden, der ausschließlich von der flüssigen Phase 37 gebildet wird und sich mit dieser im Gleichgewicht befindet. Unter dem Gas 33 beziehungsweise unter dem Bezugszeichen 33 kann demnach der Gaspartialdruck der permanenten Gase (Ar, N2, etc.) verstanden werden. Die Partialdrücke beziehungsweise die flüssige Phase und die gasförmige Phase bewirken den Gesamtdruck, der als Arbeitsdruck auf das Kühlmittel 9 drückt beziehungsweise wirkt. Ein permanentes Gas ist ein Gas mit sehr tiefem Siedepunkt von weniger als -70 °C) unter Normaldruckbedingungen. Bei einer anderen Betrachtungsweise kann unter dem Bezugszeichen 36 die Summe der Partialdrücke, die von dem Gas 33 und der flüssigen Phase 37 gebildet werden, verstanden werden, wobei bei Anwesenheit des Gases 33 (gasförmige Phase) die flüssige Phase 37 optional ist und umgekehrt.
  • Bei der Auswahl der flüssigen Phase 37 sollten folgende Eigenschaften erfüllt werden:
    • - Die Flüssigkeit (flüssige Phase 37) ist chemisch inert und greift den beispielsweise als Gummi ausgebildeten Werkstoff der Blase 32 nicht an.
    • - Die Flüssigkeit kann mehrere, voneinander unterschiedliche Komponenten beziehungsweise chemischen Substanzen umfassen, aus denen die Flüssigkeit beispielsweise zusammengesetzt ist, wobei diese mehreren Komponenten miteinander mischbar oder teilweise nicht miteinander mischbar sein können. Vereinfachend kann unter der Flüssigkeit (flüssige Phase 37) ein Flüssigkeitsgemisch verstanden werden.
    • - Die Flüssigkeit (flüssige Phase 37) ist idealerweise ungiftig und/oder nicht brennbar.
    • - Die Flüssigkeit (flüssige Phase 37) wird idealerweise in der Atmosphäre schnell zu unschädlichen Abbauprodukten umgewandelt, ist nicht ozonschädigend und weist ein geringes Treibhauspotential auf.
    • - Die Flüssigkeit ist vorzugsweise stoff- und mengenmäßig so zusammengesetzt, dass es in einem Betriebstemperaturbereich des Kühlkreislaufs 7 das Kühlmittel, insbesondere in der Aufnahmekammer 29 und somit beispielsweise insbesondere dann, wenn der Zulauf und/oder Rücklauf geöffnet ist, in dem gesamtem Kühlkreislauf 7 unter einen statischen, insbesondere Überdruck, hält, welches beispielsweise in einem Bereich von einschließlich 2 bis einschließlich 3 bar liegt.
    • - Die Flüssigkeit kann inertes Gas beziehungsweise das Gas 33 wie zum Beispiel CO2 lösen.
  • Beispielsweise hat die Flüssigkeit (flüssige Phase 37) eine kritische Temperatur von mindestens 20 Grad Celsius über der oberen Betriebstemperatur des auch als Kühlmittelkreislauf bezeichneten Kühlkreislaufs 7, dessen Betriebstemperaturbereich beispielsweise von minus 20 Grad Celsius über bis plus 50 Grad Celsius reicht. Die zuvor genannte, obere Betriebstemperatur des Kühlkreislaufs 7 ist die obere Grenze des Betriebstemperaturbereichs, wobei die obere Grenze im vorliegenden Beispiel plus 50 Grad Celsius beträgt. Im Folgenden sind mögliche Beispiele für die Flüssigkeit (flüssige Phase 37) angegeben:
    • - Pentafluorethan, CAS-Nummer 354-33-6, kritische Temperatur: 66 Grad Celsius, kritischer Druck: 36,2 bar
    • - Hexafluorpropen, CAS-Nummer 116-15-4, kritische Temperatur: 86 Grad Celsius, kritischer Druck: 28 bar
    • - Hexafluorpropylenoxid, CAS-Nummer 428-59-1, kritische Temperatur: 85 Grad Celsius, kritischer Druck: 27 bar
    • - Hexafluoraceton, CAS-Nummer 684-16-2, kritische Temperatur: 84 Grad Celsius, kritischer Druck: 28 bar.
    • - iso-Butan, CAS-Nummer 75-28-5, kritische Temperatur: 135 Grad Celsius, kritischer Druck: 37 bar
    • - n-Butan, CAS-Nummer 106-97-8, kritische Temperatur: 152 Grad Celsius, kritischer Druck: 38 bar
  • Bei der zweiten Ausführungsform übt beispielsweise die mechanische Feder 42 einen zumindest im Wesentlichen konstanten Druck auf den Kolben 38 aus, welcher wiederum das Kühlmittel 9 in der Aufnahmekammer 29 und insbesondere übern geöffneten Zulauf und/oder den geöffneten Ablauf das Kühlmittel in dem übrigen Kühlmittelkreislauf unter den genannten Druck setzt. Idealerweise oder vorzugsweise wird die Feder 42 so gewählt, dass das Kühlmittel, insbesondere in der Aufnahmekammer 29 beziehungsweise in dem übrigen Kühlkreislauf 7, unter einen insbesondere statischen Druck, insbesondere Überdruck gesetzt wird, welcher beispielsweise in einem Bereich von einschließlich 2 bar bis einschließlich 3 bar liegt. Insbesondere ist erkennbar, dass die Ausführungsformen das Ziel verfolgen, den Druck des Kühlmittels 9 zumindest in der Aufnahmekammer 29 und vorzugsweise auch, insbesondere über den Ablauf und/oder Zulauf, in dem übrigen Kühlkreislauf 7 auch dann aufrechtzuerhalten beziehungsweise auf einem hinreichend hohen Wert von beispielsweise 2 bis 3 bar zu halten, wenn die oder alle zum aktiven Fördern des Kühlmittels ausgebildeten Pumpen 16 und 21 deaktiviert sind und für die Notkühlung des Energiespeichers 2 das Kühlmittel aus dem Behältnis 8 und beispielsweise aus dem Kühlkreislauf 7 insgesamt entnommen wird. Hierunter kann insbesondere verstanden werden, dass der Abführbereich 52, in den zur Notkühlung des Energiespeichers 2 das Kühlmittel 9 aus dem Druckspeicher 28 eingeleitet wird, grundsätzlich nicht zu dem Kühlkreislauf 7 gehört. Somit wird beispielsweise bei der Notkühlung das Kühlmittel 9 aus dem Druckspeicher 28 über die Zuleitung 12 aus dem Kühlkreislauf 7 herausgefördert und dabei von außerhalb des Energiespeichers 2 in den Energiespeicher 2 hineingefördert und insbesondere in die jeweilige Speicherzelle Z eingeleitet.
  • Für die Notkühlung ist es besonders vorteilhaft, wenn die beispielsweise als Wasserpumpe ausgebildete Pumpe 21 nicht in der Zuleitung 12, sondern in der Rückleitung 13 und somit auf einer Kühlmittelrücklaufseite des Kühlkreislaufs 7 angeordnet ist. Hierdurch wird in dem Notkühlbetrieb vermieden, dass die Pumpe 21 von dem Behältnis 8 zu dem Energiespeicher 2 und in den Energiespeicher 2 einströmende Kühlmittel beziehungsweise dessen Strömung beeinträchtigt.
  • Insgesamt ist erkennbar, dass bei der Kühleinrichtung 1 der Kühlkreislauf 7 beziehungsweise das in den Kühlkreislauf 7 aufgenommene Kühlmittel mittels des Druckspeichers 28 zumindest nahezu permanent mit Druck beaufschlagt wird. Sobald ein thermisches Ereignis in einer der Speicherzellen 3 auftritt und in der Folge das entsprechende Ventil in der entsprechenden Durchgangsöffnung 27 geöffnet wird, gelangt das Kühlmittel aus der Kühlplatte 22 und insbesondere aus dem Druckspeicher 28 in die betroffene Zelle und kühlt sie ab. Die Kühleinrichtung 1 ist hierzu nicht auf eine fehlerfreie Funktion einer Elektronik angewiesen.
  • Bezugszeichenliste
    • 1
    Kühleinrichtung
    2
    Energiespeicher
    3
    Speicherzelle
    4
    Doppelpfeil
    5
    Doppelpfeil
    6
    Zellgehäuse
    7
    Kühlkreislauf
    8
    Behältnis
    9
    Kühlmittel
    10
    Kühler
    11
    Lüfter
    12
    Zuleitung
    13
    Rückleitung
    14
    Kühleinrichtung
    15
    Chillerzweig
    16
    Pumpe
    17
    Komponente
    18
    Komponente
    19
    Komponentenzweig
    20
    Komponentenzweig
    21
    Pumpe
    22
    Kühlplatte
    23
    Pfeil
    24
    Pfeil
    25
    thermisches Ereignis
    26
    Gas
    27
    Durchgangsöffnung
    28
    Druckspeicher
    29
    Aufnahmekammer
    30
    Speichergehäuse
    31
    Federelement
    32
    Blase
    33
    Gas
    34
    Gasfeder
    35
    Arbeitskammer
    36
    Fluid
    37
    flüssige Phase
    38
    Kolben
    39
    Doppelpfeil
    40
    Richtung4
    41
    Richtung
    42
    mechanische Feder
    43
    Wand
    44
    Heizelement
    45
    Pfeil
    46
    Pfeil
    47
    Pfeil
    48
    Wartungsventil
    49
    Druckausgleichsanschluss
    50
    Ventilelement
    51
    Wand
    52
    Abführraum
    K
    Kammer
    Z
    Speicherzelle
    V
    Volumen
    VK
    Volumen
    V1-V6
    Verbindungsstelle
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • DE 102013016797 A1 [0002]
    • EP 2302727 A1 [0002]
    • EP 2045852 B1 [0002]

Claims (12)

  1. Kühleinrichtung (1) zum Kühlen eines mehrere Speicherzellen (3) zum Speichern von elektrischer Energie aufweisenden, elektrischen Energiespeichers (2) eines Kraftfahrzeugs, mit wenigstens einem Behältnis (8) zum Aufnehmen eines Kühlmittels (9), und mit wenigstens einem außerhalb des Energiespeichers (2) verlaufenden Leitungselement (12), über welches zum Kühlen des Energiespeichers (2) das Kühlmittel (9) aus dem Behältnis (8) in den Energiespeicher (2) einleitbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Behältnis (8) als ein Druckspeicher (28) ausgebildet ist, welcher wenigstens eine in ihrem Volumen (V) veränderbare Aufnahmekammer (29) aufweist, in der das Kühlmittel (9) unter Druck zu speichern ist, wobei mittels des Druckspeichers (28) an sich der Druck zumindest des in der Aufnahmekammer (29) aufgenommenen Kühlmittels (9) statisch bewirkbar.
  2. Kühleinrichtung (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Druckspeicher (28) wenigstens ein Federelement (31) aufweist, welches durch eine aus einem Einleiten des Kühlmittels (9) in die Aufnahmekammer (29) resultierende Vergrößerung des Volumens (V) der Aufnahmekammer (29) zu spannen ist, wodurch der Druck des in der Aufnahmekammer (29) aufgenommenen Kühlmittels (9) mittels des Federelements (31) bewirkbar, das durch eine aus einem Abführen des Kühlmittels (9) aus der Aufnahmekammer (29) resultierende Verringerung des Volumens (V) der Aufnahmekammer (29) zumindest teilweise entspannbar ist.
  3. Kühleinrichtung (1) nach Anspruch 2, , dadurch gekennzeichnet, dass das Federelement (31) ein Gas (33) umfasst, welches eine Gasfeder (34) bildet und durch die Vergrößerung des Volumens (V) der Aufnahmekammer (29) komprimierbar ist, wodurch die Gasfeder (34) zu spannen ist, wobei das Gas (33) durch die Verringerung des Volumens (V) der Aufnahmekammer (29) entspannbar ist, wodurch die Gasfeder (34) entspannbar ist.
  4. Kühleinrichtung (1) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Gas (33) eine gasförmige Phase eines Fluids (36) ist, welches auch eine flüssige Phase (37) aufweist, welche gleichzeitig mit der gasförmigen Phase in dem Druckspeicher (28) aufgenommen ist.
  5. Kühleinrichtung (1) nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Federelement (31) wenigstens eine mechanische Feder (42) aufweist, welche durch die Vergrößerung des Volumens (V) der Aufnahmekammer (29) zu spannen und durch die Verringerung des Volumens (V) der Aufnahmekammer (29) entspannbar ist.
  6. Kühleinrichtung (1) nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Druckspeicher (28) ein Speichergehäuse (30) und einen eigensteifen, die Aufnahmekammer (29) zumindest teilweise direkt begrenzenden und relativ zu dem Speichergehäuse (30) entlang einer Bewegungsrichtung (39) translatorisch bewegbaren Kolben (38) aufweist, welcher durch die Vergrößerung des Volumens (V) der Aufnahmekammer (29) in eine parallel zu der Bewegungsrichtung (39) verlaufende erste Richtung (40) und durch die Verringerung des Volumens (V) der Aufnahmekammer (29) in eine parallel zu der Bewegungsrichtung (39) verlaufende und der ersten Richtung (40) entgegengesetzte zweite Richtung (41) relativ zu dem Speichergehäuse (30) translatorisch bewegbar ist, wobei eine aus dem Spannen des Federelements (31) resultierende, von dem Federelement (31) bereitstellbare Federkraft auf den Kolben (38), insbesondere zumindest entlang der Bewegungsrichtung (39), ausübbar ist.
  7. Kühleinrichtung (1) nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Federelement (31) in einer fluidisch von der Aufnahmekammer (29) getrennten Arbeitskammer (35, K) des Druckspeichers (28) angeordnet ist.
  8. Kühleinrichtung (1) nach den Ansprüchen 6 und 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Kolben (38) entlang der Bewegungsrichtung (39) zwischen der Aufnahmekammer (29) und der Arbeitskammer (35, K) angeordnet ist und/oder die Arbeitskammer (35, K) zumindest teilweise direkt begrenzt.
  9. Kühleinrichtung (1) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Federelement (31) entlang der Bewegungsrichtung (39) direkt an dem Kolben (38) abgestützt ist.
  10. Kühleinrichtung (1) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Arbeitskammer (35) zumindest teilweise, insbesondere zumindest überwiegend oder vollständig, durch eine Blase (32) begrenzt ist, welche aus einem elastisch verformbaren Werkstoff gebildet und dadurch bei dem Spannen und Entspannen des Federelements (31) elastisch verformbar ist.
  11. Kühleinrichtung (1) nach der Ansprüche 2 bis 10, gekennzeichnet durch ein, insbesondere elektrisch betreibbares, Heizelement (44), mittels welchem das Federelement (31) beheizbar ist.
  12. Kraftfahrzeug, mit wenigstens einem Energiespeicher (2) zum Speichern von elektrischer Energie, und mit einer Kühleinrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, mittels welcher der Energiespeicher (2) zu kühlen ist.
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Citations (7)

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Kolbenspeicher, In: Wikipedia, Die freie Enzyklopädie.URL: https://de.wikipedia.org/wiki/Kolbenspeicher [Abgerufen am 17.11.2020]

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