DE102021100489A1 - Vorrichtung zum Antreiben eines Kraftfahrzeugs und zugehöriges Verfahren - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft u.a. eine Vorrichtung (10) zum Antreiben eines Kraftfahrzeugs aufweisend eine Wärmeübertragungseinrichtung (18), mittels der ein zweiter elektrischer Energiespeicher (16) und/oder eine elektrische Antriebseinheit (12) mit einem ersten elektrischen Energiespeicher (14) zum Übertragen von Wärme koppelbar oder gekoppelt sind, vorzugsweise zum Erwärmen des ersten elektrischen Energiespeichers (14) mittels Abwärme von dem zweiten elektrischen Energiespeicher (16) und/oder der elektrischen Antriebseinheit (12). Durch das hybride Verbauen der zwei elektrischen Energiespeicher (14, 16) können energetische Synergien mithilfe eines geeigneten Thermomanagements genutzt werden, um Einsparungen der Energiezufuhr zu erreichen und so letztendlich die Reichweite des Kraftfahrzeugs zu erhöhen.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Antreiben eines Kraftfahrzeugs und ein Verfahren zum Betreiben einer Vorrichtung zum Antreiben eines Kraftfahrzeugs.
  • Elektrofahrzeuge können mit elektrischen Energiespeichern bestückt sein, um eine elektrische Antriebseinheit des Fahrzeugs mit elektrischer Energie zu versorgen. Vorrangig werden hierfür bisher Lithium-Ionen-Flüssigelektrolyt-Energiespeicher verwendet. Es bestehen jedoch auch alternative Batteriekonzepte, z. B. Festkörper-Elektrolyt-Energiespeicher (Solid-State-Batterien).
  • Festkörper-Elektrolyt-Energiespeicher zeichnen sich dadurch aus, dass der flüssige Elektrolyt herkömmlicher Li-lonen-Akkus durch einen Festkörperelektrolyten ersetzt wird. Dies bringt einige Vorteile mit sich: Einerseits kann die Sicherheit gesteigert werden, da der Festkörperelektrolyt kaum brennbar ist. Andererseits ermöglicht der Festkörperelektrolyt den Einsatz neuer Anodenmaterialien, die für eine deutliche Steigerung der Energiedichte sorgen können.
  • Ein möglicher Festkörperelektrolyt besteht dabei aus einem Polymer. Durch den Einsatz einer Lithium-Metall Anode kann dabei die Energiedichte gesteigert werden, während das verwendete Kathodenmaterial aus einer LiFePO4 für eine bessere Zyklenfestigkeit sowie einer zusätzlich erhöhten Sicherheit sorgt. Ein Nachteil der Technologie ist allerdings, dass eine ausreichende Leitfähigkeit des Elektrolyts erst ab einer für Batterien relativ hohen Betriebstemperatur von rd. 60°C erreicht wird. Diese Tatsache erfordert den Einsatz eines Heizsystems, welches sich durch den Verbrauch elektrischer Energie negativ auf die Reichweite des Fahrzeuges auswirkt, da ein Teil der Batteriekapazität zum Heizen notwendig ist.
  • Die US 2019/0356012 A1 offenbart eine Hybrid-Batteriepaket-Architektur umfassend mindestens zwei Batteriepakete, von denen mindestens eines Batterien mit hoher Betriebstemperatur enthält. Dieses Paket dient als Primärenergiepaket für den Antrieb des Fahrzeugs während der meisten Zeit des normalen Betriebs. Das andere Batteriepaket, auch als Boost-Paket bezeichnet, erleichtert den Betrieb des Fahrzeugs, wenn das Primärenergiepaket kalt ist. Das Boost-Paket besteht aus Batterien, die bei Umgebungstemperatur effektiv arbeiten. Das Boost-Paket liefert elektrische Energie für den Antrieb des Fahrzeugs nach einem Kaltstart und liefert elektrische Energie für einen Heizer, der die Batterien des Primärenergiepakets auf eine Temperatur erwärmt, bei der sie das Fahrzeug antreiben können.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine alternative und/oder verbesserte Technik zum Antreiben eines Kraftfahrzeugs zu schaffen, die bevorzugt ein verbessertes Thermomanagement aufweist.
  • Die Aufgabe wird gelöst durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den abhängigen Ansprüchen und der Beschreibung angegeben.
  • Ein Aspekt der vorliegenden Offenbarung betrifft eine Vorrichtung zum Antreiben eines Kraftfahrzeugs, vorzugsweise eines Nutzfahrzeugs. Die Vorrichtung weist eine elektrische Antriebseinheit zum Antreiben des Kraftfahrzeugs auf. Die Vorrichtung weist einen ersten elektrischen Energiespeicher, der eine erste Soll-Betriebstemperatur (von z. B. 50°C oder 60°C oder mehr) aufweist und zum Zuführen von elektrischer Energie mit der elektrischen Antriebseinheit verbunden ist, auf. Die Vorrichtung weist einen zweiten elektrischen Energiespeicher, der eine zweite Soll-Betriebstemperatur (z. B. zwischen 20°C und 30°C), die geringer ist als die erste Soll-Betriebstemperatur, aufweist und zum Zuführen von elektrischer Energie mit der elektrischen Antriebseinheit verbunden ist, auf. Die Vorrichtung weist eine Wärmeübertragungseinrichtung auf, mittels der der zweite elektrische Energiespeicher und/oder die elektrische Antriebseinheit mit dem ersten elektrischen Energiespeicher zum Übertragen von Wärme koppelbar oder gekoppelt sind, vorzugsweise zum Erwärmen des ersten elektrischen Energiespeichers mittels Abwärme von dem zweiten elektrischen Energiespeicher und/oder der elektrischen Antriebseinheit.
  • Die Wärmeübertragungseinrichtung ermöglicht, dass die Vorrichtung zwei unterschiedliche Batterietypen in Form des ersten und zweiten elektrischen Energiespeichers in einem Fahrzeug aufweist. Zumindest ein Teil des Heizbedarfes des ersten elektrischen Energiespeichers kann durch die Abwärme des zweiten elektrischen Energiespeichers und/oder der elektrischen Antriebseinheit gedeckt werden. Der Einsatz der Wärmeübertragungseinrichtung kann so den effizienten Betrieb des ersten elektrischen Energiespeichers bei einer relativ hohen Soll-Betriebstemperatur durch Erwärmen desselben mittels Abwärme und den effizienten Betrieb des zweiten elektrischen Energiespeichers bei einer niedrigeren Soll-Betriebstemperatur durch Kühlen zum Erzeugen der Abwärme ermöglichen. So entsteht eine an viele Umgebungsbedingungen und Leistungsprofile anpassbare Vorrichtung. Durch das hybride Verbauen der zwei elektrischen Energiespeicher können energetische Synergien mithilfe eines geeigneten Thermomanagements genutzt werden, um Einsparungen der Energiezufuhr zu erreichen und so letztendlich die Reichweite des Kraftfahrzeugs zu erhöhen.
  • Die Wärmeübertragungseinrichtung ermöglicht eine Nutzung von verschiedenen Abwärmequellen, um den Einsatz neuer Batterietechnologien mit relativ hoher Soll-Betriebstemperatur zu ermöglichen, die sowohl eine höhere Zyklenfestigkeit als auch höhere Energiedichten ermöglichen. Außerdem kann eine höhere Energieeffizienz gegenüber Batteriesystemen mit nur einem Batterietyp erzielt werden. Durch eine intelligente Steuerung der Vorrichtung mittels einer Steuereinheit kann die Vorrichtung aufgrund ihrer unterschiedlichen Batteriesysteme an verschiedene Anwendungsbereiche angepasst werden. Bei extremen Umgebungstemperaturen (z. B. wüstenähnliche Bedingungen) kann zum Beispiel nur ein Betrieb des ersten elektrischen Energiespeichers sinnvoll sein. So könnte Energie für die Kühlung des zweiten elektrischen Energiespeichers gespart werden. Auch wenn nicht genug Abwärme entsteht, um den ersten elektrischen Energiespeicher zu heizen, könnte nur ein Teil des Heizbedarfs gedeckt werden.
  • Vorzugsweise kann die Vorrichtung für die Regelung, Steuerung und/oder Überwachung der Vorrichtung eine Steuereinheit aufweisen, die den Leistungsbedarf des Antriebsstranges je nach Bedarf und äußeren Einflüssen, wie der Temperatur, anpasst und somit die in dem ersten und zweiten elektrischen Energiespeicher gespeicherte Energie jederzeit bedarfsgerecht genutzt werden kann.
  • Vorzugsweise kann sich der Begriff „Steuereinheit“ auf eine Elektronik (z. B. mit Mikroprozessor(en) und Datenspeicher) und/oder eine mechanische, pneumatische und/oder hydraulische Steuerung beziehen, die je nach Ausbildung Steuerungsaufgaben und/oder Regelungsaufgaben und/oder Verarbeitungsaufgaben übernehmen kann. Auch wenn hierin der Begriff „Steuern“ verwendet wird, kann damit gleichsam zweckmäßig auch „Regeln“ bzw. „Steuern mit Rückkopplung“ und/oder „Verarbeiten“ umfasst bzw. gemeint sein.
  • In einem Ausführungsbeispiel ist der erste elektrische Energiespeicher als ein Festkörperelektrolyt-Energiespeicher, vorzugsweise ein polymerbasierter Festkörperelektrolyt-Energiespeicher, ausgeführt. Alternativ oder zusätzlich ist der zweite elektrische Energiespeicher als ein Flüssigelektrolyt-Energiespeicher, vorzugsweise als ein Lithium-Ionen-Flüssigelektrolyt-Energiespeicher, ausgeführt. Dies ermöglicht die Ausnutzung der eingangs erwähnten Vorteile von Festkörperelektrolyt-Energiespeichern. Vorzugsweise sollte der polymerbasierte Festkörperelektrolyt-Energiespeicher im Optimalfall bei mindestens 60°C und eine auf einem flüssigen Elektrolyt basierende Lithium-Ionen-Batterie bei 25°C betrieben werden. Bei normalen Umgebungsbedingungen kann es daher notwendig sein, die Lithium-Ionen-Batterie zu kühlen, um sie auf Betriebstemperatur zu halten. Durch den Einbau des zusätzlichen Festkörperelektrolyt-Energiespeichers kann die entstehende Abwärme des Lithium-Ionen-Energiespeichers bei Bedarf dazu genutzt werden, um den Festkörperelektrolyt-Energiespeicher zu beheizen. Somit kann die Abwärme des Lithium-Ionen-Flüssigelektrolyt-Energiespeichers effizient genutzt werden und muss nicht über externe Kühler abgeführt werden.
  • In einem weiteren Ausführungsbeispiel ist die Wärmeübertragungseinrichtung dazu ausgebildet, einen Erwärmungsbedarf des ersten elektrischen Energiespeichers zum Erreichen der ersten Soll-Betriebstemperatur zumindest teilweise durch einen Kühlbedarf des zweiten elektrischen Energiespeichers zum Erreichen der zweiten Soll-Betriebstemperatur und/oder einen Kühlbedarf der elektrischen Antriebseinheit (und z. B. einer Leistungselektronik) zu decken.
  • In einem weiteren Ausführungsbeispiel ist die Wärmeübertragungseinrichtung dazu ausgebildet, den ersten elektrischen Energiespeicher wahlweise mit keinem, mit einem und mit beiden von dem zweiten elektrischen Energiespeicher und der elektrischen Antriebseinheit (und z. B. einer Leistungselektronik) zum Übertragen von Wärme zu koppeln, vorzugsweise umgebungsbedingungsabhängig, leistungsabhängig und/oder lastabhängig. Damit können für unterschiedlichste Situationen effiziente Betriebe der Energiespeicher und der elektrischen Antriebseinheit ermöglicht werden.
  • Vorzugsweise kann sich der Ausdruck „umgebungsbedingungsabhängig“ hierin auf eine Abhängigkeit von einer Umgebungstemperatur und/oder einem Umgebungsdruck beziehen. Die Umgebungsbedingungen können z. B. mittels einer Sensorik des Kraftfahrzeugs erfasst werden.
  • Bevorzugt können sich die Ausdrücke „leistungsabhängig“ und „lastabhängig“ auf eine aktuelle und/oder prognostizierte Leistung und/oder oder Last des ersten elektrischen Energiespeichers, des zweiten elektrischen Energiespeichers, der Leistungselektronik und/oder der elektrischen Antriebseinheit beziehen.
  • In einer Ausführungsform weist die Vorrichtung ferner eine Leistungselektronik auf, die die elektrische Antriebseinheit mit dem ersten elektrischen Energiespeicher und dem zweiten elektrischen Energiespeicher elektrisch verbindet. Mittels der Wärmeübertragungseinrichtung kann der erste elektrische Energiespeicher und die Leistungselektronik zum Übertragen von Wärme miteinander koppelbar oder gekoppelt sein. Somit kann auch die Abwärme der Leistungselektronik zum Erwärmen des ersten elektrischen Energiespeichers verwendet werden.
  • In einer weiteren Ausführungsform weist die Wärmeübertragungseinrichtung einen Wärmeübertrager-Arbeitsmittel-Kreislauf mit einer Phasenumwandlung eines Arbeitsmittels auf, vorzugsweise einen im T-s-Diagramm linksläufigen Kaltdampfprozess. Der Wärmeübertrager-Arbeitsmittel-Kreislauf kann ermöglichen, dass Abwärme von einem niedrigen Temperaturniveau (z. B. von dem zweiten elektrischen Energiespeicher) zum Erwärmen des ersten elektrischen Energiespeichers auf einem höheren Temperaturniveau verwendet werden kann. Dieser Wärmeübertrager-Arbeitsmittel-Kreislauf bietet dazu auch die Möglichkeit, weitere Abwärmeströme des Antriebsstranges zu nutzen. Besonders die elektrische Antriebseinheit und die Leistungselektronik (Betriebstemperatur ca. 60°C) besitzen eine große Abwärme, die zusätzlich genutzt werden kann und z. B. über einen zusätzlichen Wärmeübertrager in den Wärmeübertrager-Arbeitsmittel-Kreislauf integriert werden kann.
  • In einer weiteren Ausführungsform ist mittels der Phasenumwandlung in dem Wärmeübertrager-Arbeitsmittel-Kreislauf eine beim Kühlen des zweiten elektrischen Energiespeichers auf die zweite Soll-Betriebstemperatur und/oder beim Kühlen der elektrischen Antriebseinheit anfallende Abwärme zum Erwärmen des ersten elektrischen Energiespeichers auf die erste Soll-Betriebstemperatur nutzbar.
  • In einer Ausführungsvariante weist die Wärmeübertragungseinrichtung mindestens eines auf von einem Erster-Energiespeicher-Arbeitsmittel-Kreislauf (z. B. Heizkreislauf), in dem der erste elektrische Energiespeicher angeordnet ist, einem Zweiter-Energiespeicher-Arbeitsmittel-Kreislauf (z. B. Kühlkreislauf), in dem der zweite elektrische Energiespeicher angeordnet ist, und einem Antriebseinheit-Arbeitsmittel-Kreislauf (z. B. Kühlkreislauf), in dem die elektrische Antriebseinheit angeordnet ist, vorzugsweise mit einer Leistungselektronik.
  • In einer weiteren Ausführungsvariante sind der Wärmeübertrager-Arbeitsmittel-Kreislauf, der Erster-Energiespeicher-Arbeitsmittel-Kreislauf, der Zweiter-Energiespeicher-Arbeitsmittel-Kreislauf und/oder der Antriebseinheit-Arbeitsmittel-Kreislauf fluidisch voneinander getrennt.
  • In einer weiteren Ausführungsvariante sind mittels des Wärmeübertrager-Arbeitsmittel-Kreislaufs der Erster-Energiespeicher-Arbeitsmittel-Kreislauf, der Zweiter-Energiespeicher-Arbeitsmittel-Kreislauf und/oder der Antriebseinheit-Arbeitsmittel-Kreislauf zum Übertragen von Wärme miteinander koppelbar oder gekoppelt.
  • In einer weiteren Ausführungsvariante sind der Erster-Energiespeicher-Arbeitsmittel-Kreislauf, der Zweiter-Energiespeicher-Arbeitsmittel-Kreislauf und/oder der Antriebseinheit-Arbeitsmittel-Kreislauf ohne Phasenumwandlung des jeweiligen Arbeitsmittels betreibbar oder werden derartig betrieben.
  • In einem Ausführungsbeispiel sind der Wärmeübertrager-Arbeitsmittel-Kreislauf und der Erster-Energiespeicher-Arbeitsmittel-Kreislauf mittels eines Kondensators verbunden, in dem das Arbeitsmittel des Wärmeübertrager-Arbeitsmittel-Kreislaufs unter Wärmeabgabe an den Erster-Energiespeicher-Arbeitsmittel-Kreislauf kondensierbar ist.
  • In einem weiteren Ausführungsbeispiel sind der Wärmeübertrager-Arbeitsmittel-Kreislauf und der Zweiter-Energiespeicher-Arbeitsmittel-Kreislauf mittels eines (z. B. ersten) Verdampfers verbunden, in dem das Arbeitsmittel des Wärmeübertrager-Arbeitsmittel-Kreislaufs unter Wärmezufuhr von dem Zweiter-Energiespeicher-Arbeitsmittel-Kreislauf (z. B. zumindest teilweise) verdampfbar ist.
  • In einem weiteren Ausführungsbeispiel sind der Wärmeübertrager-Arbeitsmittel-Kreislauf und der Antriebseinheit-Arbeitsmittel-Kreislauf mittels eines (z. B. zweiten) Verdampfers verbunden, in dem das Arbeitsmittel des Wärmeübertrager-Arbeitsmittel-Kreislaufs unter Wärmezufuhr von dem Antriebseinheit-Arbeitsmittel-Kreislauf (z. B. zumindest teilweise) verdampfbar ist.
  • Beispielsweise kann der erste Verdampfer (z. B. direkt) stromaufwärts von dem zweiten Verdampfer angeordnet sein.
  • In einem weiteren Ausführungsbeispiel weist der Erster-Energiespeicher-Arbeitsmittel-Kreislauf einen elektrischen Zuheizer auf, der vorzugsweise mit elektrischer Energie von dem ersten und/oder dem zweiten elektrischen Energiespeicher versorgbar ist. Der restliche Heizbedarf des ersten elektrischen Energiespeichers kann so mittels des elektrischen Zuheizers zu Verfügung gestellt werden.
  • In einer Ausführungsform weist mindestens einer von dem Erster-Energiespeicher-Arbeitsmittel-Kreislauf, dem Zweiter-Energiespeicher-Arbeitsmittel-Kreislauf und/oder dem Antriebseinheit-Arbeitsmittel-Kreislauf einen, vorzugsweise mittels Bypass umgehbaren, Kühler (z. B. Umgebungskühler) auf. Dies erhöht die Flexibilität des Systems. Unter bestimmten Bedingungen kann es nämlich sinnvoller oder sogar erforderlich sein, keine Wärmeübertragung mittels der Wärmeübertragungseinrichtung vorzunehmen und stattdessen das jeweilige Arbeitsmittel in einem Kühler abzukühlen.
  • Vorzugsweise kann der Erster-Energiespeicher-Arbeitsmittel-Kreislauf, der Zweiter-Energiespeicher-Arbeitsmittel-Kreislauf und/oder der Antriebseinheit-Arbeitsmittel-Kreislauf ferner jeweils mindestens ein Dreiwegeventil aufweisen, das in einer Ventilstellung das jeweilige Arbeitsmittel zu dem Verdampfer/Kondensator leitet, und in einer anderen Ventilstellung das jeweilige Arbeitsmittel zum Kühler leitet.
  • Beispielsweise kann der Kondensator, der (erste) Verdampfer und/oder der (zweite) Verdampfer im Bypass des jeweiligen Kühlers des Arbeitsmittelkreislaufs angeordnet sein.
  • Bevorzugt kann der Erster-Energiespeicher-Arbeitsmittel-Kreislauf, der Zweiter-Energiespeicher-Arbeitsmittel-Kreislauf und/oder der Antriebseinheit-Arbeitsmittel-Kreislauf ferner jeweils eine Pumpe und/oder einen Ausgleichsbehälter aufweisen.
  • In einer weiteren Ausführungsform ist die Wärmeübertragungseinrichtung (z. B. mittels einer Steuereinheit) dazu ausgebildet, Betriebe (z. B. Durchflussmengen, Ventilstellungen und/oder Heizleistung des elektrischen Zuheizers) von den Arbeitsmittel-Kreisläufen so aufeinander abzustimmen, dass die Temperierungsbedarfe von der elektrischen Antriebseinheit, dem ersten elektrischen Energiespeicher und dem zweiten elektrischen Energiespeicher (und z. B. einer Leistungselektronik) gegenseitig gedeckt werden, vorzugsweise umgebungsbedingungsabhängig, leistungsabhängig und/oder lastabhängig.
  • Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Offenbarung betrifft ein Kraftfahrzeug, vorzugsweise ein Nutzfahrzeug (z. B. Lastkraftwagen oder Omnibus), aufweisend eine Vorrichtung wie hierin offenbart.
  • Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Offenbarung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer Vorrichtung zum Antreiben eines Kraftfahrzeugs, vorzugsweise wie hierin offenbart, mit einer elektrischen Antriebseinheit, einem ersten elektrischen Energiespeicher, der eine erste Soll-Betriebstemperatur (von z. B. 50°C oder 60°C oder mehr) aufweist und zum Zuführen von elektrischer Energie mit der elektrischen Antriebseinheit verbunden ist, und einem zweiten elektrischen Energiespeicher, der eine zweite Soll-Betriebstemperatur (z. B. zwischen 20°C und 30°C), die geringer ist als die erste Soll-Betriebstemperatur, aufweist und zum Zuführen von elektrischer Energie mit der elektrischen Antriebseinheit verbunden ist. Das Verfahren weist ein Übertragen von Abwärme von der elektrischen Antriebseinheit und/oder dem zweiten elektrischen Energiespeicher zu dem ersten elektrischen Energiespeicher, vorzugsweise umgebungsbedingungsabhängig, leistungsabhängig und/oder lastabhängig, auf.
  • Die zuvor beschriebenen bevorzugten Ausführungsformen und Merkmale der Erfindung sind beliebig miteinander kombinierbar. Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung werden im Folgenden unter Bezug auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben. Es zeigen:
    • 1 eine schematische Darstellung einer Vorrichtung zum Antreiben eines Kraftfahrzeugs gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung; und
    • 2 ein T-s-Diagramm (Temperatur-spezifische Entropie-Diagramm) zum Erläutern einer Funktionsweise einer Wärmeübertragungseinrichtung der beispielhaften Vorrichtung.
  • Die 1 zeigt eine Vorrichtung 10 zum Antreiben eines Kraftfahrzeugs. Das Kraftfahrzeug ist vorzugsweise ein Nutzfahrzeug, zum Beispiel ein Lastkraftwagen oder ein Omnibus.
  • Die Vorrichtung 10 weist eine elektrische Antriebseinheit 12, einen ersten elektrischen Energiespeicher 14, einen zweiten elektrischen Energiespeicher 16 und eine Wärmeübertragungseinrichtung 18 auf.
  • Die elektrische Antriebseinheit 12 ist mit Rädern des Kraftfahrzeugs zum Antreiben des Kraftfahrzeugs verbunden. Die elektrische Antriebseinheit 12 kann beispielsweise als eine zentrale elektrische Antriebseinheit 12 ausgeführt sein. Es ist allerdings auch möglich, dass die elektrische Antriebseinheit 12 zusätzlich oder alternativ mehrere elektrische Radnabenmotoren oder radnahe Motoren aufweist.
  • Der erste elektrische Energiespeicher 14 und der zweite elektrische Energiespeicher 16 dienen als Traktionsbatterien des Kraftfahrzeugs. Der erste elektrische Energiespeicher 14 und der zweite elektrische Energiespeicher 16 sind zum Zuführen von elektrischer Energie mit der elektrischen Antriebseinheit 12 verbunden. Zwischen den elektrischen Energiespeicher 14, 16 und der elektrischen Antriebseinheit 12 kann eine Leistungselektronik 20 zwischengeschaltet sein. Die Leistungselektronik 20 kann beispielsweise einen DC-DC-Wandler, einen Hochvolt-Stromverteiler und/oder ein Hochvolt-Bordnetz aufweisen. Es ist möglich, dass zusätzlich zu der Leistungselektronik 20 noch ein Bordladegerät (OBC - engl. on board charger) umfasst ist, das mit der Leistungselektronik 20 zum elektrischen Laden der elektrischen Energiespeicher 14, 16 verbunden ist (nicht dargestellt).
  • Der erste elektrische Energiespeicher 14 weist eine erste Soll-Betriebstemperatur auf, bei der der erste elektrische Energiespeicher 14 wirksam betrieben werden kann. Der zweite elektrische Energiespeicher 16 weist eine zweite Soll-Betriebstemperatur auf, bei der der zweite elektrische Energiespeicher 16 wirksam betrieben werden kann. Die erste Soll-Betriebstemperatur ist wesentlich höher als die zweite Soll-Betriebstemperatur. Beispielsweise kann die erste Soll-Betriebstemperatur in einem Bereich ≥ 50°C oder ≥ 60°C liegen, zum Beispiel bei rund 60°C. Die zweite Soll-Betriebstemperatur kann beispielsweise bei Umgebungstemperatur und/oder beispielsweise zwischen 20°C und 30°C, vorzugweise bei 25°C, liegen.
  • Bevorzugt ist der erste elektrische Energiespeicher 14 als ein Festkörperelektrolyt-Energiespeicher (Solid-State-Energiespeicher), vorzugsweise ein polymerbasierter Festkörperelektrolyt-Energiespeicher, ausgeführt. Bevorzugt ist der zweite elektrische Energiespeicher 16 als ein Flüssigelektrolyt-Energiespeicher, vorzugsweise ein Lithium-Ionen-Flüssigelektrolyt-Energiespeicher, ausgeführt. Es ist allerdings auch möglich, dass die Energiespeicher 14, 16 anders ausgeführt sind, wobei der erste elektrische Energiespeicher 14 eine höhere, vorzugsweise wesentlich höhere, Soll-Betriebstemperatur aufweist als der zweite elektrische Energiespeicher 16.
  • Die Wärmeübertragungseinrichtung 18 ist dazu ausgebildet, bei normalen Umgebungsbedingungen den ersten elektrische Energiespeicher 14 durch Wärmeübertragung von mindestens einer anderen Komponente der Vorrichtung 10 zu erwärmen. Während normaler Umgebungsbedingungen sind die elektrische Antriebseinheit 12, der zweite elektrische Energiespeicher 16 und gegebenenfalls die Leistungselektronik 20 zu kühlen. Die Wärmeübertragungseinrichtung 18 kann somit ermöglichen, dass ein Erwärmungsbedarf des ersten elektrischen Energiespeichers 14 zum Erreichen der ersten Soll-Betriebstemperatur zumindest teilweise durch einen Kühlbedarf des zweiten elektrischen Energiespeichers 16, einen Kühlbedarf der elektrischen Antriebseinheit 12 und/oder einen Kühlbedarf der Leistungselektronik 20 gedeckt werden kann. Neben dem ersten elektrischen Energiespeicher 14 kann die Wärmeübertragungseinrichtung 18 daher mit dem zweiten elektrischen Energiespeicher und/oder der elektrischen Antriebseinheit 12 und gegebenenfalls mit der Leistungselektronik 20 wärmeübertragend verbunden bzw. verbindbar sein. Im dargestellten Ausführungsbeispiel von 1 kann die Wärmeübertragungseinrichtung 18 den ersten elektrischen Energiespeicher 14 mit dem zweiten elektrischen Energiespeicher 16, der elektrischen Antriebseinheit 12 und der Leistungselektronik 20 zum Übertragen von Wärme miteinander koppeln.
  • Die Wärmeübertragungseinrichtung 18 kann eine Steuereinheit 19 aufweisen, die einen Betrieb der Wärmeübertragungseinrichtung 18 anpassen kann. Die Steuereinheit 19 kann in Signalverbindung mit Ventilen der Wärmeübertragungseinrichtung 18 sein, um Ventilstellungen der Ventile anzupassen. Die Steuereinrichtung 19 kann in Signalverbindung mit Fördereinrichtungen (Pumpen und/oder Verdichter) der Wärmeübertragungseinrichtung 18 sein, um eine Förderleistung der Fördereinrichtungen anzupassen, zum Beispiel durch Anpassen einer Drehzahl der jeweiligen Fördereinrichtung.
  • Nachfolgend ist das in 1 dargestellte Ausführungsbeispiel für die Wärmeübertragungseinrichtung 18 beschrieben. Die nachfolgenden Ausführungen betreffen daher zwar ein besonders bevorzugtes Ausführungsbeispiel, sind allerdings rein beispielhaft. Selbstverständlich kann die Wärmeübertragungseinrichtung 18 auch modifiziert ausgeführt werden, solange sie vorzugsweise ermöglicht, den ersten elektrischen Energiespeicher 14 einerseits und den zweiten elektrischen Energiespeicher 16 und/oder die elektrische Antriebseinheit 12 andererseits zum Übertragen von Wärme miteinander zu koppeln, besonders bevorzugt zum Erwärmen des ersten elektrischen Energiespeichers 14 mittels Abwärme von dem zweiten elektrischen Energiespeicher 16 und/oder der elektrischen Antriebseinheit 12.
  • Beispielhaft kann die Wärmeübertragungseinrichtung 18 vier Arbeitsmittel-Kreisläufe 22, 24, 26 und 28 aufweisen. Es ist möglich, dass die Wärmeübertragungseinrichtung 18 weniger als die vier Arbeitsmittel-Kreisläufe 22, 24, 26 und 28 aufweist, zum Beispiel nur die Arbeitsmittel-Kreisläufe 22, 26, 28 oder nur die Arbeitsmittel-Kreisläufe 24, 26 und 28. Es ist auch möglich, dass die Wärmeübertragungseinrichtung 18 mindestens einen zusätzlichen oder alternativen Arbeitsmittel-Kreislauf aufweist, zum Beispiel, wenn der Leistungselektronik 20 ein eigener Arbeitsmittel-Kreislauf zum Kühlen der Leistungselektronik 20 zugeordnet ist oder weitere zu kühlende oder zu erwärmende Komponenten des Kraftfahrzeugs in die Wärmeübertragungseinrichtung 18 integriert werden.
  • Die Arbeitsmittel-Kreisläufe 22, 24, 26 und 28 sind bevorzugt fluidisch voneinander getrennt, wie in 1 dargestellt ist. Es ist allerdings auch möglich, dass die Arbeitsmittel-Kreisläufe 22, 24, 26 und 28 zumindest teilweise fluidisch miteinander verbunden sind. Beispielsweise können die Arbeitsmittel-Kreisläufe 22 und 24 fluidisch miteinander verbunden bzw. integriert sein, oder die Arbeitsmittel-Kreisläufe 22, 24 und 26 können fluidisch miteinander verbunden bzw. integriert sein, oder die Arbeitsmittel-Kreisläufe 22, 24, 26 und 28 können fluidisch miteinander verbunden bzw. integriert sein.
  • Der Arbeitsmittel-Kreislauf 22 ist ein Kreislauf zum Temperieren des zweiten elektrischen Energiespeichers 16. Insbesondere kann der Arbeitsmittel-Kreislauf 22 ein Kühlkreislauf für den zweiten elektrischen Energiespeicher 16 sein. Der zweite elektrische Energiespeicher 16 ist im Arbeitsmittel-Kreislauf 22 angeordnet. Zweckmäßig ist der Arbeitsmittel-Kreislauf 22 hierin auch als Zweiter-Energiespeicher-Arbeitsmittel-Kreislauf 22 bezeichnet.
  • Der Arbeitsmittel-Kreislauf 22 kann neben dem zweiten elektrischen Energiespeicher 16 zusätzlich eine Pumpe 30, ein Dreiwegeventil 32, einen Verdampfer (Wärmeübertrager) 34, einen Kühler (Wärmeübertrager) 36 und einen Ausgleichsbehälter 38 aufweisen. Es ist möglich, dass der Arbeitsmittel-Kreislauf 22 weitere Komponenten, wie zum Beispiel Ventile, Rückschlagventile, Sensoren usw. aufweist, die zum ordnungsgemäßen Betrieb des Arbeitsmittel-Kreislaufs 22 erforderlich sind (nicht in 1 dargestellt).
  • Die Pumpe 30 ist direkt stromaufwärts von dem zweiten elektrischen Energiespeicher 16 angeordnet. Die Pumpe 30 ist direkt stromabwärts von dem Kühler 36 und den Verdampfer 34 angeordnet. Die Pumpe 30 ist dazu ausgebildet, ein flüssiges Arbeitsmittel durch den Arbeitsmittel-Kreislauf 22 zu pumpen. Im Arbeitsmittel-Kreislauf 22 zirkuliert bevorzugt eine Flüssigkeit, zum Beispiel ein Wasser/Glykol-Gemisch, ein Öl oder eine andere Flüssigkeit. Das Arbeitsmittel zirkuliert in dem Arbeitsmittel-Kreislauf 22 bevorzugt ohne Phasenwechsel. Eine Förderleistung der Pumpe 30 und somit ein Durchfluss durch den Arbeitsmittel-Kreislauf 22 kann anpassbar sein, zum Beispiel durch Anpassen einer Drehzahl der Pumpe 30. Eine Förderleistung der Pumpe 30 kann von der Steuereinheit 19 der Wärmeübertragungseinrichtung 18 angepasst werden.
  • Das Dreiwegeventil 32 ist direkt stromabwärts von dem zweiten elektrischen Energiespeicher 16 angeordnet. Das Dreiwegeventil 32 ist direkt stromaufwärts von dem Verdampfer 34 und dem Kühler 36 angeordnet. Das Dreiwegeventil 32 weist einen Einlassanschluss und zwei Auslassanschlüsse auf. Der Einlassanschluss ist mit dem zweiten elektrischen Energiespeicher 16 verbunden. Der erste Auslassanschluss ist mit dem Verdampfer 34 verbunden. Der zweite Auslassanschluss ist mit dem Kühler 36 verbunden. Je nach Ventilstellungen kann das Dreiwegeventil 32 das von dem zweiten elektrischen Energiespeicher 16 empfangene Arbeitsmittel wahlweise zu dem Verdampfer 34 und zu dem Kühler 36 (und gegebenenfalls zu sowohl dem Verdampfer 34 als auch dem Kühler 36) weiterleiten. In einer ersten Ventilstellung des Dreiwegeventils 32 kann das empfangene Arbeitsmittel zu dem Verdampfer 34 weitergeleitet werden. In einer zweiten Ventilstellung des Dreiwegeventils 32 kann das empfangene Arbeitsmittel zu dem Kühler 36 weitergeleitet werden. In einer gegebenenfalls möglichen dritten Ventilstellung des Dreiwegeventils 32 kann das empfangene Arbeitsmittel zu sowohl dem Verdampfer 34 als auch dem Kühler 36 weitergeleitet werden. Eine Ventilstellung des Dreiwegeventils 32 kann von der Steuereinheit 19 der Wärmeübertragungseinrichtung 18 angepasst werden.
  • Der Verdampfer 34 ist direkt stromabwärts von dem Dreiwegeventil 32, vorzugsweise dem ersten Auslassanschluss des Dreiwegeventils 32, angeordnet. Der Verdampfer 34 ist parallel zu dem Kühler 36 geschaltet bzw. angeordnet. Im Verdampfer 34 kann das Arbeitsmittel des Arbeitsmittel-Kreislaufs 22 abgekühlt werden. Das Arbeitsmittel des Arbeitsmittel-Kreislaufs 22 vollzieht dabei bevorzugt keinen Phasenwechsel. Wärme des Arbeitsmittels des Arbeitsmittel-Kreislaufs 22 kann im Verdampfer 34 auf das Arbeitsmittel des Arbeitsmittel-Kreislaufs 28 übertragen werden. Das Arbeitsmittel des Arbeitsmittel-Kreislaufs 28 kann dadurch in dem Verdampfer 34 verdampft werden, also einen Phasenwechsel von flüssig zu gasförmig/dampfförmig vollziehen.
  • Der Kühler 36 ist direkt stromabwärts von dem Dreiwegeventil 32, vorzugsweise dem zweiten Auslassanschluss des Dreiwegeventils 32, angeordnet. Im Kühler 36 kann das Arbeitsmittel des Arbeitsmittel-Kreislaufs 22 abgekühlt werden. Der Kühler 36 ist in einem Bypass angeordnet, der den Verdampfer 34 umgeht. Der Kühler 36 ist bevorzugt ein Umgebungskühler.
  • Der Ausgleichsbehälter 38 ist an den Arbeitsmittel-Kreislauf 22 angeschlossen, vorzugsweise an einem Leitungsabschnitt direkt stromaufwärts der Pumpe 30. Der Ausgleichsbehälter 38 kann beispielsweise eine temperaturbedingte Volumenzunahme oder Volumenabnahme des Arbeitsmittels im Arbeitsmittel-Kreislauf 22 ausgleichen.
  • Der Arbeitsmittel-Kreislauf 22 kann in mindestens zwei Modi betrieben werden. In den Modi kann zusätzlich jeweils ein Durchfluss des Arbeitsmittels durch den Arbeitsmittel-Kreislauf 22 durch Anpassen einer Förderleistung der Pumpe 30 angepasst werden. Beispielsweise kann die Steuereinheit 19 einen gewünschten Modus und/oder eine gewünschte Förderleistung für den Arbeitsmittel-Kreislauf 22 vorgeben, insbesondere durch Verstellen einer Ventilstellung des Dreiwegeventils 32 und/oder Anpassen einer Drehzahl der Pumpe 30.
  • In einem ersten Modus des Arbeitsmittel-Kreislaufs 22 wird das Arbeitsmittel vom zweiten elektrischen Energiespeicher 16 aufgewärmt. Dabei kann der zweite elektrische Energiespeicher 16 gekühlt werden. Vorzugsweise kann der zweite elektrische Energiespeicher 16 so die zweite Soll-Betriebstemperatur halten. Das erwärmte Arbeitsmittel wird von dem Dreiwegeventil 32 nur zu dem Verdampfer 34 geleitet. Das erwärmte Arbeitsmittel wird in dem Verdampfer 34 abgekühlt, wodurch das Arbeitsmittel des Arbeitsmittel-Kreislaufs 28 verdampft werden kann. Das abgekühlte Arbeitsmittel des Arbeitsmittel-Kreislaufs 22 wird zum erneuten Erwärmen von der Pumpe 30 zu dem zweiten elektrischen Energiespeicher 16 gefördert.
  • In einem zweiten Modus des Arbeitsmittel-Kreislaufs 22 wird das Arbeitsmittel vom zweiten elektrischen Energiespeicher 16 aufgewärmt, vergleichbar mit dem ersten Modus. Das erwärmte Arbeitsmittel wird von dem Dreiwegeventil 32 nur zu dem Kühler 36 geleitet. Das erwärmte Arbeitsmittel wird in dem Kühler 36 abgekühlt. Das abgekühlte Arbeitsmittel des Arbeitsmittel-Kreislaufs 22 wird zum erneuten Erwärmen von der Pumpe 30 zu dem zweiten elektrischen Energiespeicher 16 gefördert.
  • In einem gegebenenfalls möglichen dritten Modus des Arbeitsmittel-Kreislaufs 22 wird das Arbeitsmittel vom zweiten elektrischen Energiespeicher 16 aufgewärmt, vergleichbar mit dem ersten und zweiten Modus. Das erwärmte Arbeitsmittel wird von dem Dreiwegeventil 32 aufgeteilt und sowohl zu den Verdampfer 34 als auch zu dem Kühler 36 geleitet. Das erwärmte Arbeitsmittel (erster Teilstrom) wird in dem Verdampfer 34 abgekühlt, wodurch das Arbeitsmittel des Arbeitsmittel-Kreislaufs 28 verdampft werden kann. Das erwärmte Arbeitsmittel (zweiter Teilstrom) wird in dem Kühler 36 abgekühlt. Das abgekühlte Arbeitsmittel (Vereinigung des ersten und zweiten Teilstroms) des Arbeitsmittel-Kreislaufs 22 wird zum erneuten Erwärmen von der Pumpe 30 zu dem zweiten elektrischen Energiespeicher 16 gefördert.
  • Der Arbeitsmittel-Kreislauf 24 ist ein Kreislauf zum Temperieren der elektrischen Antriebseinheit 12 und gegebenenfalls der Leistungselektronik 20. Insbesondere kann der Arbeitsmittel-Kreislauf 24 ein Kühlkreislauf für die elektrische Antriebseinheit 12 und die Leistungselektronik 20 sein. Die elektrische Antriebseinheit 12 und die Leistungselektronik 20 sind im Arbeitsmittel-Kreislauf 24 angeordnet. Zweckmäßig ist der Arbeitsmittel-Kreislauf 24 hierin auch als Antriebseinheit-Arbeitsmittel-Kreislauf 24 bezeichnet.
  • Der Arbeitsmittel-Kreislauf 24 kann neben dem der elektrischen Antriebseinrichtung 12 zusätzlich eine Pumpe 40, ein Dreiwegeventil 42, einen Verdampfer (Wärmeübertrager) 44, einen Kühler (Wärmeübertrager) 46 und einen Ausgleichsbehälter 48 aufweisen. Es ist möglich, dass der Arbeitsmittel-Kreislauf 24 weitere Komponenten, wie zum Beispiel Ventile, Rückschlagventile, Sensoren usw. aufweist, die zum ordnungsgemäßen Betrieb des Arbeitsmittel-Kreislaufs 24 erforderlich sind (nicht in 1 dargestellt).
  • Die Pumpe 40 ist direkt stromaufwärts von der elektrischen Antriebseinheit 12 (und ggf. der Leistungselektronik 20) angeordnet. Die Pumpe 40 ist direkt stromabwärts von dem Kühler 46 und dem Verdampfer 44 angeordnet. Die Pumpe 40 ist dazu ausgebildet, ein flüssiges Arbeitsmittel durch den Arbeitsmittel-Kreislauf 24 zu pumpen. Im Arbeitsmittel-Kreislauf 24 zirkuliert bevorzugt eine Flüssigkeit, zum Beispiel ein Wasser/Glykol-Gemisch, ein Öl oder eine andere Flüssigkeit. Das Arbeitsmittel zirkuliert in dem Arbeitsmittel-Kreislauf 24 bevorzugt ohne Phasenwechsel. Eine Förderleistung der Pumpe 40 und somit ein Durchfluss durch den Arbeitsmittel-Kreislauf 24 kann anpassbar sein, zum Beispiel durch Anpassen einer Drehzahl der Pumpe 40. Eine Förderleistung der Pumpe 40 kann von der Steuereinheit 19 der Wärmeübertragungseinrichtung 18 angepasst werden.
  • Das Dreiwegeventil 42 ist direkt stromabwärts von der elektrischen Antriebseinheit 12 (und ggf. der Leistungselektronik 20) angeordnet. Das Dreiwegeventil 42 ist direkt stromaufwärts von dem Verdampfer 44 und dem Kühler 46 angeordnet. Das Dreiwegeventil 42 weist einen Einlassanschluss und zwei Auslassanschlüsse auf. Der Einlassanschluss ist mit der elektrischen Antriebseinheit 12 (und ggf. der Leistungselektronik 20) verbunden. Der erste Auslassanschluss ist mit dem Verdampfer 44 verbunden. Der zweite Auslassanschluss ist mit dem Kühler 46 verbunden. Je nach Ventilstellungen kann das Dreiwegeventil 42 das von der elektrischen Antriebseinheit 12 empfangene Arbeitsmittel wahlweise zu dem Verdampfer 44 und zu dem Kühler 46 (und gegebenenfalls zu sowohl dem Verdampfer 44 als auch dem Kühler 46) weiterleiten. In einer ersten Ventilstellung des Dreiwegeventils 42 kann das empfangene Arbeitsmittel zu dem Verdampfer 44 weitergeleitet werden. In einer zweiten Ventilstellung des Dreiwegeventils 42 kann das empfangene Arbeitsmittel zu dem Kühler 46 weitergeleitet werden. In einer gegebenenfalls möglichen dritten Ventilstellung des Dreiwegeventils 42 kann das empfangene Arbeitsmittel zu sowohl dem Verdampfer 44 als auch dem Kühler 46 weitergeleitet werden. Eine Ventilstellung des Dreiwegeventils 42 kann von der Steuereinheit 19 der Wärmeübertragungseinrichtung 18 angepasst werden.
  • Der Verdampfer 44 ist direkt stromabwärts von dem Dreiwegeventil 42, vorzugsweise dem ersten Auslassanschluss des Dreiwegeventils 42, angeordnet. Der Verdampfer 44 ist parallel zu dem Kühler 46 geschaltet bzw. angeordnet. Im Verdampfer 44 kann das Arbeitsmittel des Arbeitsmittel-Kreislaufs 24 abgekühlt werden. Das Arbeitsmittel des Arbeitsmittel-Kreislaufs 24 vollzieht dabei bevorzugt keinen Phasenwechsel. Wärme des Arbeitsmittels des Arbeitsmittel-Kreislaufs 24 kann im Verdampfer 44 auf das Arbeitsmittel des Arbeitsmittel-Kreislaufs 28 übertragen werden. Das Arbeitsmittel des Arbeitsmittel-Kreislaufs 28 kann dadurch in dem Verdampfer 44 verdampft (oder weiter verdampft werden oder überhitzt werden) werden, also bspw. einen Phasenwechsel von flüssig zu gasförmig/dampfförmig vollziehen.
  • Der Kühler 46 ist direkt stromabwärts von dem Dreiwegeventil 42, vorzugsweise dem zweiten Auslassanschluss des Dreiwegeventils 42, angeordnet. Im Kühler 46 kann das Arbeitsmittel des Arbeitsmittel-Kreislaufs 22 abgekühlt werden. Der Kühler 46 ist in einem Bypass angeordnet, der den Verdampfer 44 umgeht. Der Kühler 46 ist bevorzugt ein Umgebungskühler.
  • Der Ausgleichsbehälter 48 ist an den Arbeitsmittel-Kreislauf 24 angeschlossen, vorzugsweise an einem Leitungsabschnitt direkt stromaufwärts der Pumpe 40. Der Ausgleichsbehälter 48 kann beispielsweise eine temperaturbedingte Volumenzunahme oder Volumenabnahme des Arbeitsmittels im Arbeitsmittel-Kreislauf 24 ausgleichen.
  • Der Arbeitsmittel-Kreislauf 24 kann in mindestens zwei Modi betrieben werden. In den Modi kann zusätzlich jeweils ein Durchfluss des Arbeitsmittels durch den Arbeitsmittel-Kreislauf 24 durch Anpassen einer Förderleistung der Pumpe 40 angepasst werden. Beispielsweise kann die Steuereinheit 19 einen gewünschten Modus und/oder eine gewünschte Förderleistung für den Arbeitsmittel-Kreislauf 24 vorgeben, insbesondere durch Verstellen einer Ventilstellung des Dreiwegeventils 42 und/oder Anpassen einer Drehzahl der Pumpe 40.
  • In einem ersten Modus des Arbeitsmittel-Kreislaufs 24 wird das Arbeitsmittel von der elektrischen Antriebseinheit 12 (und ggf. der Leistungselektronik 20) aufgewärmt. Dabei können die elektrische Antriebseinheit 12 (und ggf. die Leistungselektronik 20) gekühlt werden. Vorzugsweise können die elektrische Antriebseinheit 12 und die Leistungselektronik 20 so eine gewünschte Soll-Betriebstemperatur halten. Das erwärmte Arbeitsmittel wird von dem Dreiwegeventil 42 nur zu dem Verdampfer 44 geleitet. Das erwärmte Arbeitsmittel wird in dem Verdampfer 44 abgekühlt, wodurch das Arbeitsmittel des Arbeitsmittel-Kreislaufs 28 verdampft (weiterverdampft oder überhitzt) werden kann. Das abgekühlte Arbeitsmittel des Arbeitsmittel-Kreislaufs 24 wird zum erneuten Erwärmen von der Pumpe 40 zu der elektrischen Antriebseinheit 12 gefördert.
  • In einem zweiten Modus des Arbeitsmittel-Kreislaufs 24 wird das Arbeitsmittel vom zweiten elektrischen Energiespeicher 16 (und ggf. der Leistungselektronik 20) aufgewärmt, vergleichbar mit dem ersten Modus. Das erwärmte Arbeitsmittel wird von dem Dreiwegeventil 42 nur zu dem Kühler 46 geleitet. Das erwärmte Arbeitsmittel wird in dem Kühler 46 abgekühlt. Das abgekühlte Arbeitsmittel des Arbeitsmittel-Kreislaufs 24 wird zum erneuten Erwärmen von der Pumpe 40 zu der elektrischen Antriebseinheit 12 gefördert.
  • In einem gegebenenfalls möglichen dritten Modus des Arbeitsmittel-Kreislaufs 24 wird das Arbeitsmittel vom der elektrischen Antriebseinheit 12 (und ggf. der Leistungselektronik 20) aufgewärmt, vergleichbar mit dem ersten und zweiten Modus. Das erwärmte Arbeitsmittel wird von dem Dreiwegeventil 42 aufgeteilt und sowohl zu den Verdampfer 44 als auch zu dem Kühler 46 geleitet. Das erwärmte Arbeitsmittel (erster Teilstrom) wird in dem Verdampfer 44 abgekühlt, wodurch das Arbeitsmittel des Arbeitsmittel-Kreislaufs 28 verdampft, weiterverdampft oder überhitzt werden kann. Das erwärmte Arbeitsmittel (zweiter Teilstrom) wird in dem Kühler 46 abgekühlt. Das abgekühlte Arbeitsmittel (Vereinigung des ersten und zweiten Teilstroms) des Arbeitsmittel-Kreislaufs 24 wird zum erneuten Erwärmen von der Pumpe 40 zu der elektrischen Antriebseinheit 12 gefördert.
  • Der Arbeitsmittel-Kreislauf 26 ist ein Kreislauf zum Temperieren des ersten elektrischen Energiespeichers 14. Insbesondere kann der Arbeitsmittel-Kreislauf 26 ein Heizkreislauf für den ersten elektrischen Energiespeichers 14 sein, der bei extremen Umgebungsbedingungen auch eine Kühlung des ersten elektrischen Energiespeichers 14 ermöglichen kann, wenn gewünscht. Der erste elektrische Energiespeicher 14 ist im Arbeitsmittel-Kreislauf 26 angeordnet. Zweckmäßig ist der Arbeitsmittel-Kreislauf 26 hierin auch als Erster-Energiespeicher-Arbeitsmittel-Kreislauf 26 bezeichnet.
  • Der Arbeitsmittel-Kreislauf 26 kann neben dem ersten Energiespeicher 14 zusätzlich eine Pumpe 50, ein erstes Dreiwegeventil 52 (optional), einen Kühler (Wärmeübertrager) 54 (optional), ein zweites Dreiwegeventil 56, einen Kondensator (Wärmeübertrager) 58, einen elektrischen Zuheizer 60 und einen Ausgleichsbehälter 62 aufweisen. Es ist möglich, dass der Arbeitsmittel-Kreislauf 26 weitere Komponenten, wie zum Beispiel Ventile, Rückschlagventile, Sensoren usw. aufweist, die zum ordnungsgemäßen Betrieb des Arbeitsmittel-Kreislaufs 26 erforderlich sind (nicht in 1 dargestellt).
  • Die Pumpe 50 ist direkt stromaufwärts von dem ersten elektrischen Energiespeicher 14 angeordnet. Die Pumpe 50 ist direkt stromabwärts von dem Kondensator 58 angeordnet. Die Pumpe 50 ist dazu ausgebildet, ein flüssiges Arbeitsmittel durch den Arbeitsmittel-Kreislauf 26 zu pumpen. Im Arbeitsmittel-Kreislauf 26 zirkuliert bevorzugt eine Flüssigkeit, zum Beispiel ein Wasser/Glykol-Gemisch, ein Öl oder eine andere Flüssigkeit. Das Arbeitsmittel zirkuliert in dem Arbeitsmittel-Kreislauf 26 bevorzugt ohne Phasenwechsel. Eine Förderleistung der Pumpe 50 und somit ein Durchfluss durch den Arbeitsmittel-Kreislauf 26 kann anpassbar sein, zum Beispiel durch Anpassen einer Drehzahl der Pumpe 50. Eine Förderleistung der Pumpe 50 kann von der Steuereinheit 19 der Wärmeübertragungseinrichtung 18 angepasst werden.
  • Das (erste) Dreiwegeventil 52 ist direkt stromabwärts von dem ersten elektrischen Energiespeicher 14 angeordnet. Das Dreiwegeventil 52 ist direkt stromaufwärts von dem Kühler 54 und einem Bypass, der (nur) den Kühler 54 umgeht, angeordnet. Das Dreiwegeventil 52 weist einen Einlassanschluss und zwei Auslassanschlüsse auf. Der Einlassanschluss ist mit dem ersten elektrischen Energiespeicher 14 verbunden. Der erste Auslassanschluss ist mit dem Kühler 54 verbunden. Der zweite Auslassanschluss ist mit dem Bypass des Kühlers 54 verbunden. Je nach Ventilstellungen kann das Dreiwegeventil 52 das von dem ersten elektrischen Energiespeicher 14 empfangene Arbeitsmittel wahlweise zu dem Kühler 54 und zu dem Bypass des Kühlers 54 (und gegebenenfalls zu sowohl dem Kühler 54 als auch dem Bypass des Kühlers 54) weiterleiten. In einer ersten Ventilstellung des Dreiwegeventils 52 kann das empfangene Arbeitsmittel zu dem Kühler 54 weitergeleitet werden. In einer zweiten Ventilstellung des Dreiwegeventils 52 kann das empfangene Arbeitsmittel zu dem Bypass des Kühlers 54 weitergeleitet werden. In einer gegebenenfalls möglichen dritten Ventilstellung des Dreiwegeventils 52 kann das empfangene Arbeitsmittel zu sowohl dem Kühler 54 als auch dem Bypass des Kühlers 54 weitergeleitet werden. Eine Ventilstellung des Dreiwegeventils 42 kann von der Steuereinheit 19 der Wärmeübertragungseinrichtung 18 angepasst werden. Mittels des ersten Dreiwegeventils 52 kann sichergestellt werden, dass auch der erste elektrische Energiespeicher 14 bei extremen Umgebungsbedingungen über den Kühler 54 gekühlt werden kann.
  • Das (zweite) Dreiwegeventil 56 ist direkt stromabwärts von dem Kühler 54 und dem Dreiwegeventil 52 (sofern vorhanden) angeordnet. Alternativ kann das Dreiwegeventil 56 bspw. direkt stromabwärts von dem ersten elektrischen Energiespeicher 14 angeordnet sein. Das Dreiwegeventil 56 ist direkt stromaufwärts von dem Kondensator 58 und einem Bypass, der (nur) den Kondensator 58 umgeht, angeordnet. Das Dreiwegeventil 56 weist einen Einlassanschluss und zwei Auslassanschlüsse auf. Der Einlassanschluss empfängt das Arbeitsmittel von dem Kühler 54, dem Bypass des Kühlers 54 oder dem ersten elektrischen Energiespeicher 14. Der erste Auslassanschluss ist mit dem Kondensator 58 verbunden. Der zweite Auslassanschluss ist mit dem Bypass des Kondensators 58 verbunden. Je nach Ventilstellungen kann das Dreiwegeventil 56 das empfangene Arbeitsmittel wahlweise zu dem Kondensator 58 und zu dem Bypass des Kondensators 58 (und gegebenenfalls zu sowohl dem Kondensator 58 als auch dem Bypass des Kondensators 58) weiterleiten. In einer ersten Ventilstellung des Dreiwegeventils 56 kann das empfangene Arbeitsmittel zu dem Kondensator 58 weitergeleitet werden. In einer zweiten Ventilstellung des Dreiwegeventils 56 kann das empfangene Arbeitsmittel zu dem Bypass des Kondensators 58 weitergeleitet werden. In einer gegebenenfalls möglichen dritten Ventilstellung des Dreiwegeventils 56 kann das empfangene Arbeitsmittel zu sowohl dem Kondensator 58 als auch dem Bypass des Kondensators 58 weitergeleitet werden. Eine Ventilstellung des Dreiwegeventils 56 kann von der Steuereinheit 19 der Wärmeübertragungseinrichtung 18 angepasst werden. Das zweite Dreiwegeventil 56 kann dafür sorgen, dass das Arbeitsmittel nicht durch den Kondensator 58 geführt wird und das Arbeitsmittel aufheizt bzw. je nach Betriebspunkt selbst aufgeheizt wird.
  • Der Kondensator 58 ist direkt stromabwärts von dem Dreiwegeventil 56, vorzugsweise dem ersten Auslassanschluss des Dreiwegeventils 56, angeordnet. Der Kondensator 58 kann in Reihe mit dem Kühler 54 bzw. dem Bypass des Kühlers 54 (sofern vorhanden) geschaltet bzw. angeordnet sein. Eine Parallelschaltung ist ebenfalls möglich. Im Kondensator 58 kann das Arbeitsmittel des Arbeitsmittel-Kreislaufs 26 erwärmt werden. Das Arbeitsmittel des Arbeitsmittel-Kreislaufs 26 vollzieht dabei bevorzugt keinen Phasenwechsel. Wärme des Arbeitsmittels des Arbeitsmittel-Kreislaufs 28 kann im Kondensator 58 auf das Arbeitsmittel des Arbeitsmittel-Kreislaufs 26 übertragen werden. Das Arbeitsmittel des Arbeitsmittel-Kreislaufs 28 kann dabei in dem Kondensator 58 kondensiert werden, also bspw. einen Phasenwechsel von gasförmig/dampfförmig zu flüssig vollziehen.
  • Der elektrische Zuheizer 60 ist direkt stromabwärts von der Pumpe 50 angeordnet. Der elektrische Zuheizer 60 ist direkt stromaufwärts von dem ersten elektrischen Energiespeicher 14 angeordnet. Der elektrischer Zuheizer 60 kann das Arbeitsmittel des Arbeitsmittel-Kreislaufs 26 erwärmen, sofern noch erforderlich, sodass der erste elektrische Energiespeicher 14 auf die erste Soll-Betriebstemperatur erwärmbar ist. Der elektrische Zuheizer 60 kann mit elektrischer Energie von dem zweiten elektrischen Energiespeicher 16 versorgt werden, vorzugsweise bei einem Kaltstart des Kraftfahrzeugs. Der elektrische Zuheizer 60 kann mit elektrischer Energie von dem ersten elektrischen Energiespeicher 14 versorgt werden, vorzugsweise wenn eine Ist-Betriebstemperatur des ersten elektrischen Energiespeichers 14 bereits der ersten Soll-Betriebstemperatur entspricht und ein Zuheizen erforderlich ist. Der Zuheizer 60 kann bei Bedarf von der Steuereinheit 19 für den Heizbedarf des ersten elektrischen Energiespeichers 14 hinzugeschaltet zugeschaltet werden. So kann eine Unterstützung durch den Zuheizer 60 von 0-100 % des Heizbedarfs gewährleistet werden.
  • Der Ausgleichsbehälter 62 ist an den Arbeitsmittel-Kreislauf 26 angeschlossen, vorzugsweise an einem Leitungsabschnitt direkt stromabwärts oder stromaufwärts des ersten elektrischen Energiespeichers 14. Der Ausgleichsbehälter 62 kann beispielsweise eine temperaturbedingte Volumenzunahme oder Volumenabnahme des Arbeitsmittels im Arbeitsmittel-Kreislauf 26 ausgleichen.
  • Der Arbeitsmittel-Kreislauf 26 kann in mehreren Modi betrieben werden. In den Modi kann zusätzlich jeweils ein Durchfluss des Arbeitsmittels durch den Arbeitsmittel-Kreislauf 26 durch Anpassen einer Förderleistung der Pumpe 50 angepasst werden. Beispielsweise kann die Steuereinheit 19 einen gewünschten Modus und/oder eine gewünschte Förderleistung für den Arbeitsmittel-Kreislauf 26 vorgeben, insbesondere durch Verstellen einer Ventilstellung der Dreiwegeventile 52, 56 und/oder Anpassen einer Drehzahl der Pumpe 50.
  • In einem ersten Modus des Arbeitsmittel-Kreislaufs 26 wird das Arbeitsmittel von der Pumpe 50 durch den elektrischen Zuheizer 60, den ersten elektrischen Energiespeicher 14, den Bypass des Kühlers 54 und den Kondensator 58 gepumpt. Das Dreiwegeventil 52 leitet das Arbeitsmittel nur zu dem Bypass des Kühlers 54. Das Dreiwegeventil 56 leitet das Arbeitsmittel nur zu dem Kondensator 58. Im Kondensator 58 kann das Arbeitsmittel erwärmt werden. Sofern erforderlich kann das erwärmte Arbeitsmittel im elektrischen Zuheizer 60 weiter erwärmt werden. Das erwärmte Arbeitsmittel kann den ersten elektrische Energiespeicher 14 erwärmen, sodass der erste elektrische Energiespeicher 14 die erste Soll-Betriebstemperatur halten kann. Das abgekühlte Arbeitsmittel des Arbeitsmittel-Kreislaufs 26 wird zum erneuten Erwärmen von der Pumpe 50 zu dem Kondensator 58 gefördert.
  • In einem zweiten (optionalen) Modus des Arbeitsmittel-Kreislaufs 26 wird das Arbeitsmittel von der Pumpe 50 durch den elektrischen Zuheizer 60, den ersten elektrischen Energiespeicher 14, den Bypass des Kühlers 54 und den Bypass des Kondensators 58 gepumpt. Das Dreiwegeventil 52 leitet das Arbeitsmittel nur zu dem Bypass des Kühlers 54. Das Dreiwegeventil 56 leitet das Arbeitsmittel nur zu dem Bypass des Kondensators 58. Das Arbeitsmittel kann im elektrischen Zuheizer 60 erwärmt werden. Das erwärmte Arbeitsmittel kann den ersten elektrische Energiespeicher 14 erwärmen, sodass der erste elektrische Energiespeicher 14 die erste Soll-Betriebstemperatur halten kann. Das abgekühlte Arbeitsmittel des Arbeitsmittel-Kreislaufs 26 wird zum erneuten Erwärmen von der Pumpe 50 zu dem elektrischen Zuheizer 60 gefördert.
  • In einem dritten (optionalen) Modus des Arbeitsmittel-Kreislaufs 26 wird das Arbeitsmittel von der Pumpe 50 durch den elektrischen Zuheizer 60, den ersten elektrischen Energiespeicher 14, den Kühler 54 und den Bypass des Kondensators 58 gepumpt. Der dritte Modus kann insbesondere bei sehr heißen Umgebungsbedingungen verwendet werden, bei denen die Umgebungstemperatur höher als die erste Soll-Betriebstemperatur ist. Das Dreiwegeventil 52 leitet das Arbeitsmittel nur zu dem Kühler 54. Im Kühler 54 wird das Arbeitsmittel abgekühlt. Das Dreiwegeventil 56 leitet das Arbeitsmittel nur zu dem Bypass des Kondensators 58. Das abgekühlte Arbeitsmittel kann den ersten elektrische Energiespeicher 14 abkühlen, sodass der erste elektrische Energiespeicher 14 die erste Soll-Betriebstemperatur halten kann. Das erwärmte Arbeitsmittel des Arbeitsmittel-Kreislaufs 26 wird zum erneuten Abkühlen von der Pumpe 50 zu dem Kühler 54 gefördert.
  • Es ist möglich, dass, je nach Anforderung, im ersten Modus, im zweiten Modus oder im dritten Modus die Dreiwegeventile 52, 56 das jeweils empfangene Arbeitsmittel aufteilen, also sowohl zu dem jeweiligen Bypass als auch dem Kühler 54 bzw. dem Kondensator 58 weiterleiten.
  • Der Arbeitsmittel-Kreislauf 28 ist ein Kreislauf zur Wärmeübertragung von den Arbeitsmittel-Kreisläufen 22 und 24 (und somit dem zweiten elektrischen Energiespeicher 16, der elektrischen Antriebseinheit 12 und der Leistungselektronik 20) zu dem Arbeitsmittel-Kreislauf 26. Zweckmäßig ist der Arbeitsmittel-Kreislauf 28 hierin auch als Wärmeübertrager-Arbeitsmittel-Kreislauf 28 bezeichnet.
  • Der Arbeitsmittel-Kreislauf 28 ist umfasst, um die verschiedenen Abwärmeströme von dem zweiten elektrischen Energiespeicher 16, der elektrischen Antriebseinheit 12 und der Leistungselektronik 20 zu nutzen. Im Arbeitsmittel-Kreislauf 28 kommt es bevorzugt zu einem Phasenwechsel des zirkulierenden Fluids. Durch den Phasenwechsel des Arbeitsmittels sind auch Wärmeströme gegen das Temperaturgefälle möglich. Dieser Effekt kommt im Rahmen der vorliegenden Offenbarung dadurch zum Tragen, dass die Abwärme des zweiten elektrischen Energiespeichers 16 ein deutlich geringeres Temperaturniveau als der erste elektrische Energiespeichers 14 aufweist (vergleiche erste und zweite Soll-Betriebstemperatur).
  • Die Arbeitsmittel-Kreislauf 28 weist zusätzlich zu den Verdampfern 34, 44 und dem Kondensator 58 einen Verdichter 64 und eine Drossel 66 auf. Es ist möglich, dass der Arbeitsmittel-Kreislauf 28 weitere Komponenten, wie zum Beispiel Ventile, Rückschlagventile, Sensoren usw. aufweist, die zum ordnungsgemäßen Betrieb des Arbeitsmittel-Kreislaufs 28 erforderlich sind (nicht in 1 dargestellt).
  • Der Verdichter 64 ist direkt stromabwärts von dem Verdampfer 44, der wiederum direkt stromabwärts von dem Verdampfer 34 angeordnet ist, angeordnet. Der Verdichter 64 ist direkt stromaufwärts von dem Kondensator 58 angeordnet. Der Verdichter 64 ist dazu ausgebildet, ein gasförmiges Arbeitsmittel durch den Arbeitsmittel-Kreislauf 26 zu fördern. Im Arbeitsmittel-Kreislauf 28 zirkuliert bevorzugt ein Fluid, das beim Zirkulieren in den Verdampfern 34, 44 verdampfen und im Kondensator 58 kondensieren kann, zum Beispiel ein Ammoniakgemisch oder ein Silikonöl. Eine Förderleistung des Verdichters 64 und somit ein Durchfluss durch den Arbeitsmittel-Kreislauf 28 kann anpassbar sein, zum Beispiel durch Anpassen einer Drehzahl des Verdichters 64. Eine Förderleistung des Verdichters 64 kann von der Steuereinheit 19 der Wärmeübertragungseinrichtung 18 angepasst werden.
  • Die Drossel 66 ist direkt stromabwärts von dem Kondensator angeordnet. Die Drossel 66 ist direkt stromaufwärts von dem Verdampfer 34 angeordnet. Die Drossel bewirkt eine Entspannung des flüssigen Arbeitsmittels. Bei der Expansion kann es bereits zu einer teilweisen Verdampfung des Arbeitsmittels kommen. Die Drossel 66 kann bspw. als ein Expansionsventil ausgeführt sein.
  • Die 2 zeigt den im Arbeitsmittel-Kreislauf 28 bevorzugt ausgeführten linksläufigen Kaltdampfprozess in einem T-s-Diagramm.
  • Die Verdampfer 34, 44 verdampfen das Arbeitsmittel auf einem niedrigem Temperatur- und Druckniveau durch Zuführung von Wärme von den Arbeitsmittel-Kreisläufen 22 und 24 zur Kühlung des zweiten Energiespeichers 16, der elektrischen Antriebseinheit 16 und der Leistungselektronik 20. Der Verdichter 64 verdichtet das Arbeitsmittel. Im Kondensator 58 wird das Arbeitsmittel auf hohem Temperatur- und Druckniveau (im Vergleich zur Wärmezuführung mittels der Verdampfer 34, 44) abgekühlt, kondensiert (und ggf. unterkühlt). Dabei wird Wärme an den Arbeitsmittel-Kreislauf 26 zum Erwärmen des ersten Energiespeichers 14 abgegeben. In der Drossel 66 erfolgt eine Entspannung der flüssigen Phase, wobei eine teilweise Verdampfung erfolgt, vorzugsweise als isenthalpe Zustandsänderung.
  • Die Wärmeübertragungseinrichtung 18 ermöglicht eine besonders effiziente Nutzung der Abwärme des Fahrzeugs, da stromabwärts des Verdampfers 34 noch der Verdampfer 44 angeordnet ist, der die Abwärme elektrischen Antriebseinheit 12 und der Leistungselektronik 20 nutzen kann. Somit kann bspw. sichergestellt werden, dass das Arbeitsmittel im Arbeitsmittel-Kreislauf 28 vollständig verdampft.
  • Andererseits ermöglicht die Wärmeübertragungseinrichtung 18 auch, dass die Wärmeübertragung in besonderen Situationen nicht oder zumindest teilweise nicht genutzt wird. So besteht nämlich die Möglichkeit, die Arbeitsmittel in den Arbeitsmittel-Kreisläufen 22, 24 über die Kühler 36 bzw. 46 zu kühlen. Hierzu können die Dreiwegeventile 32 bzw. 42 entsprechend von der Steuereinheit 19 verstellt werden, je nachdem ob die Abwärme über die Kühler 36 bzw. 46 abgeführt werden soll oder über den Arbeitsmittel-Kreislauf 28 zu dem ersten elektrischen Energiespeicher 14 im Arbeitsmittel-Kreislauf 26 gelangen soll.
  • Um die volle Effizienz des Konzepts zu erreichen, kann die Steuereinheit 19 so konfiguriert sein, dass sie die Pumpen 30, 40 und 50, den Verdichter 64 sowie die Ventile 32, 42, 52, 56 (sofern vorhanden) so steuert, dass der Betrieb an die Umgebungsbedingungen (insbesondere Umgebungstemperatur und Umgebungsdruck) sowie die Leistungsanforderungen der Komponenten (Energiespeicher 14 und 16, Leistungselektronik 20 und elektrische Antriebseinheit 12) angepasst ist. Durch Sensoren (nicht gesondert dargestellt) können hierfür wichtige Kenngrößen, wie Umgebungstemperatur und Vorlauftemperaturen der Kreisläufe erfasst und an die Steuereinheit 19 kommuniziert werden.
  • Die Erfindung ist nicht auf die vorstehend beschriebenen bevorzugten Ausführungsbeispiele beschränkt. Vielmehr ist eine Vielzahl von Varianten und Abwandlungen möglich, die ebenfalls von dem Erfindungsgedanken Gebrauch machen und deshalb in den Schutzbereich fallen. Insbesondere beansprucht die Erfindung auch Schutz für den Gegenstand und die Merkmale der Unteransprüche unabhängig von den in Bezug genommenen Ansprüchen. Insbesondere sind die einzelnen Merkmale des unabhängigen Anspruchs 1 jeweils unabhängig voneinander offenbart. Zusätzlich sind auch die Merkmale der Unteransprüche unabhängig von sämtlichen Merkmalen des unabhängigen Anspruchs 1 und beispielsweise unabhängig von den Merkmalen bezüglich des Vorhandenseins und/oder der Konfiguration der elektrischen Antriebseinheit, des ersten elektrischen Energiespeichers, des zweiten elektrischen Energiespeichers und/oder der Wärmeübertragungseinrichtung des unabhängigen Anspruchs 1 offenbart. Alle Bereichsangaben hierin sind derart offenbart zu verstehen, dass gleichsam alle in den jeweiligen Bereich fallenden Werte einzeln offenbart sind, z. B. auch als jeweils bevorzugte engere Außengrenzen des jeweiligen Bereichs.
  • Bezugszeichenliste
    • 10
    Vorrichtung zum Antreiben des Kraftfahrzeugs
    12
    Elektrische Antriebseinheit
    14
    Erster Energiespeicher
    16
    Zweiter Energiespeicher
    18
    Wärmeübertragungseinrichtung
    19
    Steuereinheit
    20
    Leistungselektronik
    22
    Arbeitsmittel-Kreislauf
    24
    Arbeitsmittel-Kreislauf
    26
    Arbeitsmittel-Kreislauf
    28
    Arbeitsmittel-Kreislauf
    30
    Pumpe
    32
    Dreiwegeventil
    34
    Verdampfer
    36
    Kühler
    38
    Ausgleichsbehälter
    40
    Pumpe
    42
    Dreiwegeventil
    44
    Verdampfer
    46
    Kühler
    48
    Ausgleichsbehälter
    50
    Pumpe
    52
    Erstes Dreiwegeventil
    54
    Kühler
    56
    Zweites Dreiwegeventil
    58
    Kondensator
    60
    Elektrischer Zuheizer
    62
    Ausgleichsbehälter
    64
    Verdichter
    66
    Drossel
  • 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
    • US 2019/0356012 A1 [0005]

Claims (15)

  1. Vorrichtung (10) zum Antreiben eines Kraftfahrzeugs, vorzugsweise eines Nutzfahrzeugs, aufweisend: eine elektrische Antriebseinheit (12) zum Antreiben des Kraftfahrzeugs; einen ersten elektrischen Energiespeicher (14), der eine erste Soll-Betriebstemperatur aufweist und zum Zuführen von elektrischer Energie mit der elektrischen Antriebseinheit (12) verbunden ist; einen zweiten elektrischen Energiespeicher (16), der eine zweite Soll-Betriebstemperatur, die geringer ist als die erste Soll-Betriebstemperatur, aufweist und zum Zuführen von elektrischer Energie mit der elektrischen Antriebseinheit (12) verbunden ist; und eine Wärmeübertragungseinrichtung (18), mittels der der zweite elektrische Energiespeicher (16) und/oder die elektrische Antriebseinheit (12) mit dem ersten elektrischen Energiespeicher (14) zum Übertragen von Wärme koppelbar oder gekoppelt sind, vorzugsweise zum Erwärmen des ersten elektrischen Energiespeichers (14) mittels Abwärme von dem zweiten elektrischen Energiespeicher (16) und/oder der elektrischen Antriebseinheit (12).
  2. Vorrichtung (10) nach Anspruch 1, wobei: der erste elektrische Energiespeicher (14) als ein Festkörperelektrolyt-Energiespeicher, vorzugsweise ein polymerbasierter Festkörperelektrolyt-Energiespeicher, ausgeführt ist; und/oder der zweite elektrische Energiespeicher (16) als ein Flüssigelektrolyt-Energiespeicher, vorzugsweise als ein Lithium-Ionen-Flüssigelektrolyt-Energiespeicher, ausgeführt ist.
  3. Vorrichtung (10) nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, wobei: die Wärmeübertragungseinrichtung (18) dazu ausgebildet ist, einen Erwärmungsbedarf des ersten elektrischen Energiespeichers (14) zum Erreichen der ersten Soll-Betriebstemperatur zumindest teilweise durch einen Kühlbedarf des zweiten elektrischen Energiespeichers (16) zum Erreichen der zweiten Soll-Betriebstemperatur und/oder einen Kühlbedarf der elektrischen Antriebseinheit (12) zu decken.
  4. Vorrichtung (10) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei: die Wärmeübertragungseinrichtung (18) dazu ausgebildet ist, den ersten elektrischen Energiespeicher (14) wahlweise mit keinem, mit einem und mit beiden von dem zweiten elektrischen Energiespeicher (16) und der elektrischen Antriebseinheit (12) zum Übertragen von Wärme zu koppeln, vorzugsweise umgebungsbedingungsabhängig, leistungsabhängig und/oder lastabhängig.
  5. Vorrichtung (10) nach einem der vorherigen Ansprüche, ferner aufweisend: eine Leistungselektronik (20), die die elektrische Antriebseinheit (12) mit dem ersten elektrischen Energiespeicher (14) und dem zweiten elektrischen Energiespeicher (16) elektrisch verbindet; wobei mittels der Wärmeübertragungseinrichtung (18) der erste elektrische Energiespeicher (14) und die Leistungselektronik (20) zum Übertragen von Wärme miteinander koppelbar oder gekoppelt sind.
  6. Vorrichtung (10) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei: die Wärmeübertragungseinrichtung (18) einen Wärmeübertrager-Arbeitsmittel-Kreislauf (28) mit einer Phasenumwandlung eines Arbeitsmittels aufweist, vorzugsweise einen im T-s-Diagramm linksläufigen Kaltdampfprozess.
  7. Vorrichtung (10) nach Anspruch 6, wobei: mittels der Phasenumwandlung in dem Wärmeübertrager-Arbeitsmittel-Kreislauf (18) eine beim Kühlen des zweiten elektrischen Energiespeichers (16) auf die zweite Soll-Betriebstemperatur und/oder beim Kühlen der elektrischen Antriebseinheit (12) anfallende Abwärme zum Erwärmen des ersten elektrischen Energiespeichers (14) auf die erste Soll-Betriebstemperatur nutzbar ist.
  8. Vorrichtung (10) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Wärmeübertragungseinrichtung (18) mindestens eines aufweist von: einem Erster-Energiespeicher-Arbeitsmittel-Kreislauf (26), in dem der erste elektrische Energiespeicher (14) angeordnet ist; einem Zweiter-Energiespeicher-Arbeitsmittel-Kreislauf (22), in dem der zweite elektrische Energiespeicher (16) angeordnet ist; und einem Antriebseinheit-Arbeitsmittel-Kreislauf (24), in dem die elektrische Antriebseinheit (12) angeordnet ist, vorzugsweise mit einer Leistungselektronik (20).
  9. Vorrichtung (10) nach Anspruch 8, wobei: der Wärmeübertrager-Arbeitsmittel-Kreislauf (28), der Erster-Energiespeicher-Arbeitsmittel-Kreislauf (26), der Zweiter-Energiespeicher-Arbeitsmittel-Kreislauf (22) und/oder der Antriebseinheit-Arbeitsmittel-Kreislauf (24) fluidisch voneinander getrennt sind; und/oder mittels des Wärmeübertrager-Arbeitsmittel-Kreislaufs (28) der Erster-Energiespeicher-Arbeitsmittel-Kreislauf (26), der Zweiter-Energiespeicher-Arbeitsmittel-Kreislauf (22) und/oder der Antriebseinheit-Arbeitsmittel-Kreislauf (24) zum Übertragen von Wärme miteinander koppelbar oder gekoppelt sind; und/oder der Erster-Energiespeicher-Arbeitsmittel-Kreislauf (26), der Zweiter-Energiespeicher-Arbeitsmittel-Kreislauf (22) und/oder der Antriebseinheit-Arbeitsmittel-Kreislauf (24) ohne Phasenumwandlung des jeweiligen Arbeitsmittels betreibbar sind oder betrieben werden.
  10. Vorrichtung (10) nach Anspruch 8 oder Anspruch 9, wobei: der Wärmeübertrager-Arbeitsmittel-Kreislauf (28) und der Erster-Energiespeicher-Arbeitsmittel-Kreislauf (26) mittels eines Kondensators (58) verbunden sind, in dem das Arbeitsmittel des Wärmeübertrager-Arbeitsmittel-Kreislaufs (28) unter Wärmeabgabe an den Erster-Energiespeicher-Arbeitsmittel-Kreislauf (26) kondensierbar ist; und/oder der Wärmeübertrager-Arbeitsmittel-Kreislauf (28) und der Zweiter-Energiespeicher-Arbeitsmittel-Kreislauf (22) mittels eines Verdampfers (34) verbunden sind, in dem das Arbeitsmittel des Wärmeübertrager-Arbeitsmittel-Kreislaufs (28) unter Wärmezufuhr von dem Zweiter-Energiespeicher-Arbeitsmittel-Kreislauf (22) verdampfbar ist; und/oder der Wärmeübertrager-Arbeitsmittel-Kreislauf (28) und der Antriebseinheit-Arbeitsmittel-Kreislauf (24) mittels eines Verdampfers (44) verbunden sind, in dem das Arbeitsmittel des Wärmeübertrager-Arbeitsmittel-Kreislaufs (28) unter Wärmezufuhr von dem Antriebseinheit-Arbeitsmittel-Kreislauf (24) verdampfbar ist.
  11. Vorrichtung (10) nach einem der Ansprüche 8 bis 10, wobei: der Erster-Energiespeicher-Arbeitsmittel-Kreislauf (26) einen elektrischen Zuheizer (60) aufweist, der vorzugsweise mit elektrischer Energie von dem ersten und/oder dem zweiten elektrischen Energiespeicher (14, 16) versorgbar ist.
  12. Vorrichtung (10) nach einem der Ansprüche 8 bis 11, wobei: mindestens einer von dem Erster-Energiespeicher-Arbeitsmittel-Kreislauf (26), dem Zweiter-Energiespeicher-Arbeitsmittel-Kreislauf (22) und/oder dem Antriebseinheit-Arbeitsmittel-Kreislauf (24) einen, vorzugsweise mittels Bypass umgehbaren, Kühler (36, 46, 54) aufweist.
  13. Vorrichtung (10) nach einem der Ansprüche 8 bis 12, wobei: die Wärmeübertragungseinrichtung (18) dazu ausgebildet ist, Betriebe von den Arbeitsmittel-Kreisläufen (22, 24, 26, 28) so aufeinander abzustimmen, dass die Temperierungsbedarfe von der elektrischen Antriebseinheit (12), dem ersten elektrischen Energiespeicher (14) und dem zweiten elektrischen Energiespeicher (16) gegenseitig gedeckt werden, vorzugsweise umgebungsbedingungsabhängig, leistungsabhängig und/oder lastabhängig.
  14. Kraftfahrzeug, vorzugsweise Nutzfahrzeug, aufweisend: eine Vorrichtung (10) nach einem der vorherigen Ansprüche.
  15. Verfahren zum Betreiben einer Vorrichtung (10) zum Antreiben eines Kraftfahrzeugs, vorzugsweise nach einem der vorherigen Ansprüche, mit einer elektrischen Antriebseinheit (12), einem ersten elektrischen Energiespeicher (14), der eine erste Soll-Betriebstemperatur aufweist und zum Zuführen von elektrischer Energie mit der elektrischen Antriebseinheit (12) verbunden ist, und einem zweiten elektrischen Energiespeicher, der eine zweite Soll-Betriebstemperatur, die geringer ist als die erste Soll-Betriebstemperatur, aufweist und zum Zuführen von elektrischer Energie mit der elektrischen Antriebseinheit (12) verbunden ist, wobei das Verfahren aufweist: Übertragen von Abwärme von der elektrischen Antriebseinheit (12) und/oder dem zweiten elektrischen Energiespeicher (16) zu dem ersten elektrischen Energiespeicher (14), vorzugsweise umgebungsbedingungsabhängig, leistungsabhängig und/oder lastabhängig.
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