DE102021200680A1 - Wärmemangement-baugruppe, -system und -verfahren für mehrere batterien in einem fahrzeug - Google Patents

Wärmemangement-baugruppe, -system und -verfahren für mehrere batterien in einem fahrzeug Download PDF

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Abstract

Die Wärmemanagement-Baugruppe 100 wird an mehreren Batterien in einem Fahrzeug eingesetzt. Die Baugruppe 100 weist einen Einlasskanal 110 zum Zirkulieren eines Kühlmittels auf. Das Kühlmittel ist Gas oder eine Flüssigkeit, bei der vorliegenden Erfindung ist das Kühlmittel jedoch Luft. Die Baugruppe 100 wird durch einen ersten Kanal 102 und mindestens einen zweiten Kanal 104 gekennzeichnet, welche sich von dem Einlasskanal 110 verzweigen. Der erste Kanal 102 und der mindestens eine zweite Kanal 104 sind jeweils an einen ersten Batteriesatz 106 und mindestens einen zweiten Batteriesatz 108 fluidisch gekoppelt. Ein Wärmemanagement-System 300 und ein Betriebsverfahren werden ebenfalls offenbart. Die vorliegende Erfindung sieht eine wirkungsvolle Luftkühlung mit optimalem und kostengünstigem Entwurf vor. Die Ventile 302, 304 sind in eine erforderliche Öffnungsstellung steuerbar, um die Stromrate und Menge des durch die jeweiligen Kanäle strömenden Kühlmittels zu steuern.

Description

  • Gebiet der Erfindung:
  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine Wärmemanagement-Baugruppe, - System und -Verfahren für mehrere Batterien in einem Fahrzeug.
  • Hintergrund der Erfindung:
  • Gemäß dem Stand der Technik US20110318618 ist eine Batteriebaugruppe mit Kühlung offengelegt. Eine Batteriebaugruppe weist eine Struktur auf, welche Batterien wirkungsvoll kühlen kann. Eine Batteriebaugruppe gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst ein Gehäuse, einen ersten Batteriesatz in dem Gehäuse und einen zweiten Batteriesatz in dem Gehäuse, wobei der zweite Batteriesatz von dem ersten Batteriesatz mit einem ersten Strompfad dazwischen beabstandet ist, wobei ein zweiter Strompfad zwischen den Batteriesätzen und einer inneren Fläche des Gehäuses liegt.
  • Figurenliste
  • Eine Ausführungsform der Offenlegung wird mit Bezug auf die folgenden begleitenden Zeichnungen beschrieben,
    • 1 stellt eine perspektivische Ansicht einer Wärmemanagement-Baugruppe gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dar;
    • 2 stellt eine Kanalverteilung der Wärmemanagement-Baugruppe gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dar;
    • 3 stellt ein Blockdiagramm eines Wärmemanagement-Systems gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dar;
    • 4 stellt eine Seitenansicht der Wärmemanagement-Baugruppe gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dar und
    • 5 stellt ein Verfahren für ein Wärmemanagement der Batterien in einem Fahrzeug gemäß der vorliegenden Erfindung dar.
  • Ausführliche Beschreibung der Ausführungsformen:
  • 1 stellt eine perspektivische Ansicht einer Wärmemanagement-Baugruppe gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dar. Die Wärmemanagement-Baugruppe 100 wird an mehreren Batterien in einem Fahrzeug eingesetzt. Die Baugruppe 100 weist einen Einlasskanal 110 zum Zirkulieren eines Kühlmittels auf. Das Kühlmittel ist Gas oder eine Flüssigkeit, bei der vorliegenden Erfindung ist das Kühlmittel jedoch Luft. Die Konstruktion und Baugruppe werden entsprechend modifiziert, wenn das Kühlmittel flüssig ist. Die Baugruppe 100 wird durch einen ersten Kanal 102 und mindestens einen zweiten Kanal 104 gekennzeichnet, welche sich von dem Einlasskanal 110 verzweigen. Der erste Kanal 102 und der mindestens eine zweite Kanal 104 sind jeweils an einen ersten Batteriesatz 106 und mindestens einen zweiten Batteriesatz 108 fluidisch gekoppelt. Mit anderen Worten werden der erste Kanal 102 und der mindestens eine zweite Kanal 104 aus dem Einlasskanal 110 aufgespalten.
  • Bei einer Ausführungsform ist der erste Batteriesatz 106 von größerer Kapazität und Größe als der zweite Batteriesatz 108, wie es in 1 gezeigt ist. Ein Batteriesatz von größerer Größe wird als Hauptbatterie angesehen und der Batteriesatz von kleinerer Größe wird als Nebenbatterie angesehen. Die Hauptbatterie wird für den Hauptenergiebedarf des Fahrzeugs verwendet, während die Nebenbatterie verwendet wird, um die Hauptbatterie im Bedarfsfall und für andere Hilfslasten zu unterstützen. Alternativ sind der erste Batteriesatz 106 und der mindestens eine zweite Batteriesatz 108 von der gleichen Größe. Gemäß der Größe der Batteriesätze ist eine entsprechende Größe der jeweiligen Kanäle vorgesehen. Der erste Kanal 102 und der mindestens eine zweite Kanal 104 sind entweder von gleicher Größe oder unterschiedlicher Größe entsprechend der Größe und/oder der Kapazität des jeweiligen Batteriesatzes, d.h. des ersten Batteriesatzes 106 und des mindestens einen zweiten Batteriesatzes 108.
  • Ferner sind die Öffnungen des ersten Kanals 102 und des mindestens einen zweiten Kanals 104 in einer Art und Weise eingerichtet, dass die Strömungsrichtung des Kühlmittels senkrecht zu der Fläche des Batteriesatzes verläuft, an welchen der erste Kanal 102 und der zweite Kanal 104 gekoppelt sind. Der erste Kanal 102 und der mindestens eine zweite Kanal 104 sind über einen (nicht gezeigten) Luftstrom-Verteiler mit den jeweiligen Batteriesätzen verbunden.
  • Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung sind der erste Kanal 102 und der mindestens eine zweite Kanal 104 für einen einzigen Batteriesatz vorgesehen, welche mit verschiedenen Seiten verbunden sind. Im Vergleich zu einem Eintritt von Kühlmittel an einer einzigen Seite und Austritt aus dem anderen Ende, reguliert der Eintritt von Kühlmittel an mehreren Seiten die Temperatur der Zellen des Batteriesatzes somit gleichmäßig.
  • Bei einer Ausführungsform ist ein der Fläche, an welcher der erste Kanal 102 und der mindestens eine zweite Kanal 104 gekoppelt sind, gegenüberliegendes Ende mit Auslassöffnungen vorgesehen. Das Kühlmittel wird nach Gebrauch über die Auslassöffnungen direkt in die Atmosphäre abgeführt. Gemäß einer anderen Ausführungsform wird das verbrauchte Kühlmittel über mindestens einen Auslasskanal abgeführt, welcher mindestens mit dem ersten Batteriesatz 106 und/oder dem mindestens einen zweiten Batteriesatz 108 fluidisch gekoppelt ist. Die Wärmemanagement-Baugruppe 100, wie sie in 1 gezeigt ist, weist einen ersten Auslasskanal 112 und mindestens einen zweiten Auslasskanal 114 auf, um das verbrauchte Kühlmittel zu sammeln und abzuführen. Der erste Auslasskanal 112 und der mindestens eine zweite Auslasskanal 114 gehen in einen gemeinsamen Auslasskanal 116 über. Die 1 zeigt die Auslasskanäle. Ferner weist der Batteriesatz noch einen (nicht gezeigten) Abluftventilator auf. Der Abluftventilator wird elektronisch gesteuert, um den Austritt und somit den Einlass des Kühlmittels zu fördern.
  • 2 stellt eine Kanalverteilung der Wärmemanagement-Baugruppe gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dar. Der erste Auslasskanal 112 ist an einer oberen Fläche des ersten Batteriesatzes 106 gezeigt. Alternativ ist der erste Auslasskanal 112 an einer der Fläche, mit welcher der erste Kanal 102 verbunden ist, gegenüberliegenden Seitenfläche mit dem ersten Batteriesatz 106 verbindbar. Der zweite Auslasskanal 114 ist mit drei Öffnungen gezeigt, um das verbrauchte Kühlmittel aus dem zweiten Batteriesatz 108 zu sammeln. Ähnlich wie die Anordnung bei dem ersten Auslasskanal 112 ist auch der zweite Auslasskanal 114 mit einer beliebigen Fläche des zweiten Batteriesatzes 108 verbindbar. Dergleichen darf jedoch nicht in beschränkender Weise verstanden werden. Im Vergleich zu einem Eintritt von Kühlmittel an einer einzigen Seite und Austritt aus der anderen Seite, reguliert der Eintritt von Kühlmittel an mehreren Seiten die Temperatur der Zellen des Batteriesatzes somit gleichmäßig.
  • Gemäß noch einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung werden verschiedene Ausgestaltungen der Kanäle zu den Batteriesätzen erläutert. Bei einer Ausführungsform ist der Einlasskanal 110 in den ersten Kanal 102, den zweiten Kanal 104 und einen (nicht gezeigten) dritten Kanal aufgespalten. Der erste Kanal 102 und der dritte Kanal sind mit unterschiedlichen Seitenflächen des ersten Batteriesatzes 106 verbunden und der zweite Kanal 104 ist mit dem zweiten Batteriesatz 108 verbunden. Bei einer anderen Ausführungsform ist der Einlasskanal 110 in den ersten Kanal 102, den zweiten Kanal 104, den dritten Kanal und einen (nicht gezeigten) vierten Kanal aufgespalten. Der erste Kanal 102 und der zweite Kanal 104 sind mit den beiden Seiten des ersten Batteriesatzes 106 in einer Art und Weise verbunden, dass die Achsen der Kanäle senkrecht zueinander verlaufen. Der dritte Kanal und der vierte Kanal sind mit dem zweiten Batteriesatz 108 in einer Art und Weise verbunden, dass die Achsen der Kanäle parallel zueinander verlaufen. Ebenso wird auf der Grundlage der Anforderung eine Anzahl von Kanälen und Kombinationen eingesetzt, um ein gewünschtes Wärmemanagement der Batteriesätze des Fahrzeugs zu erzielen.
  • Die Wärmemanagement-Baugruppe 100 weist auch ein Ventil, insbesondere ein erstes Ventil 302, und mindestens ein zweites Ventil 304 (welche in 3 gezeigt sind) in jeweils dem ersten Kanal 102 und dem mindestens einen zweiten Kanal 104 auf. Somit ist die Anzahl von Ventilen gleich der Anzahl von vorgesehenen Kanälen. Das erste Ventil 302 und das mindestens eine zweite Ventil 304 sind für eine ausgewählte Wärmeregulierung von mindestens dem ersten Batteriesatz 106 und/oder dem mindestens einen zweiten Batteriesatz 108 elektronisch steuerbar. Das erste Ventil 302 und das mindestens eine zweite Ventil 304 können in mindestens einer Zwischenstellung zwischen einer geschlossenen Stellung und vollständig offenen Stellung betrieben werden, um ein teilweises Öffnen zu ermöglichen.
  • 3 stellt ein Blockdiagramm eines Wärmemanagement-Systems gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dar. Das Wärmemanagement-System 300 für ein Fahrzeug weist den ersten Kanal 102 und den mindestens einen zweiten Kanal 104 auf, von welchen jeder an den ersten Batteriesatz 106 und den mindestens einen zweiten Batteriesatz 108 jeweils fluidisch gekoppelt ist. Der erste Batteriesatz 106 und der mindestens eine zweite Batteriesatz 108 weisen jeweils einen jeweiligen Temperatursensor auf. Das System 300 weist ferner mindestens ein Ventil 302, 304 in jeweils dem ersten Kanal 102 und dem mindestens einen zweiten Kanal 104, um den Kühlmittelstrom zu steuern, und eine Steuerung 310 auf, welche mit den Ventilen 302, 304 und den Temperatursensoren in Verbindung steht. Die Steuerung 310, welche dafür angepasst ist, um die Temperatur des ersten Batteriesatzes 106 und des mindestens einen zweiten Batteriesatzes 108 zu erfassen, reguliert die Temperatur des Kühlmittels auf der Grundlage der erfassten Temperaturen und betreibt die Ventile 302, 304, um den erforderlichen Kühlmittelstrom durch mindestens den ersten Kanal 102 und/oder den mindestens einen zweiten Kanal 104 zu steuern.
  • In der 3 sind zwei Kanäle gezeigt und daher sind zwei Ventile 302, 304 vorgesehen, d. h. das erste Ventil 302 für den ersten Kanal 102 und das zweite Ventil 304 für den zweiten Kanal 104. Unter Berücksichtigung des Kühlmittels als Luft strömt die Luft durch einen Verdampfer 306 in dem Fahrzeug und tritt dann in den Einlasskanal 110 ein. Der Verdampfer 306 ist Teil des konventionellen Heizungs-, Lüftungs- und Klimatisierungssystems (HVAC-System) des Fahrzeugs, welches auch ein mit dem Verdampfer 306 vorgesehenes Gebläse 316 aufweist. Der hydraulische Kreis 314 des HVAC-Systems befördert das Kältemittel als das Kühlmedium, dessen Geschwindigkeit über eine Pumpe 312 durch die Steuerung 310 oder eine separate Steuereinheit, welche mit der Steuerung 310 in Verbindung steht, gesteuert wird. Ein Kondensator 308 ist auch vorgesehen, welcher auch über die Steuerung 310 steuerbar ist. Ferner ist noch ein thermisches Expansionsventil zwischen dem Kondensator 308 und dem Verdampfer 306 vorgesehen.
  • Gemäß einer Ausführungsform erfolgt eine Temperaturregelung durch die Steuerung einer beliebigen Größe, welche aus einer Gruppe ausgewählt wird, welche eine Drehzahl eines Gebläses 316 in dem Fahrzeug und eine Stromrate eines Kältemittels durch den Verdampfer 306 aufweist. Die Stromrate des Kühlmittels wird gesteuert, indem die Pumpe 312 gesteuert wird. Das erste Ventil 302 und das zweite Ventil 304 können ferner in mindestens einer Zwischenstellung zwischen einer geschlossenen Stellung und einer offenen Stellung betrieben werden. Die Ventilsteuerung zusammen mit der Kühlmitteltemperatursteuerung ermöglicht das gewünschte Wärmemanagement der Batterien in dem Fahrzeug.
  • 4 stellt eine Seitenansicht der Wärmemanagement-Baugruppe gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dar. Die Seitenansicht zeigt den ersten Kanal 102 mit einer breiteren Abmessung als jener des zweiten Kanals 104. Ferner ist eine obere Abdeckung des Batteriesatzes entfernt, um die Zellen im Inneren zu zeigen.
  • Ein Arbeiten des Wärmemanagement-Systems 300 wird an Hand eines Beispiels erläutert, bei welchem nur zwei Batteriesätze, d. h. der erste Batteriesatz 106 und der zweite Batteriesatz 108, vorgesehen sind. Unter Berücksichtigung, dass der erste Batteriesatz 106 mehr Energie im Vergleich zu dem zweiten Batteriesatz 108 liefert, ist die in dem ersten Batteriesatz 106 erzeugte Wärme größer. Die Steuerung 310 erfasst die Temperatur des ersten Batteriesatzes 106 und des zweiten Batteriesatzes 108 und steuert dementsprechend den Strom des Kühlmittels, d. h. Luft, durch die Kanäle. Bei einem Modus des Wärmemanagements hält die Steuerung 310 das zweite Ventil 304 geschlossen und öffnet nur das erste Ventil 302, so dass der gesamte Strom des Kühlmittels durch die Zellen des ersten Batteriesatzes 106 strömt. Wenn die Temperaturen zu sinken beginnen, beginnt die Steuerung 310, den Kühlmittelstrom über den zweiten Kanal 104 ebenfalls durch Öffnen des zweiten Ventils 304 zu verteilen. Dies ist lediglich ein Beispiel und darf nicht in beschränkender Weise verstanden werden.
  • Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung werden durch das Wärmemanagement-System 300 verschiedene Modi von Wärmemanagement ermöglicht. Ein erster Modus bietet maximale Kühlung, bei welchem das Gebläse 316 bei maximaler Drehzahl zusammen mit dem maximalen Einsatz der Pumpe 312 betrieben wird, um das Kältemittel innerhalb des hydraulischen Kreises 314 zirkulieren zu lassen. Ein zweiter Modus weist ein Steuern des Gebläses 316 mit geringerer als der maximalen Drehzahl auf, was die Kühlung verbessert, aber geringer als die maximale Kühlung wie bei dem ersten Modus ist. Die Pumpe 312 wird optional gesteuert. Ein dritter Modus weist keine Steuerung des Gebläses 316 auf, sondern steuert den Kühlmittelstrom. Ein vierter Modus weist nur den natürlichen Kühlmittelstrom in den Kanälen auf, um die Batteriesätze zu kühlen. Ein fünfter Modus weist ein Aufwärmen des Kühlmittels und Zirkulieren zu den Batteriesätzen auf, um die optimale Arbeitstemperatur der Batteriesätze zu halten. Die verschiedenen Modi von Wärmemanagement werden auf der Grundlage des Bedarfs und des Zustands der Batteriesätze aktiviert.
  • 5 stellt ein Verfahren für ein Wärmemanagement der Batterien in einem Fahrzeug gemäß der vorliegenden Erfindung dar. Das Verfahren weist einen Schritt 502 auf, welcher ein Erfassen der Temperatur des ersten Batteriesatzes 106 und des mindestens einen zweiten Batteriesatzes 108 durch jeweilige Temperatursensoren aufweist. Ein Schritt 504 weist ein Regulieren der Temperatur des Kühlmittels auf der Grundlage der erfassten Temperaturen auf. Ein Schritt 506 weist ein Betreiben der Ventile auf, um einen erforderlichen Kühlmittelstrom durch eine Gruppe von Kanälen zu erlauben, welche mindestens einen ersten Kanal 102 und/oder mindestens einen zweiten Kanal 104 aufweist. Die Gruppe von Kanälen ist mit dem ersten Batteriesatz 106 und dem mindestens einen zweiten Batteriesatz 108 fluidisch gekoppelt. Der Schritt 504 zum Regulieren der Temperatur erfolgt durch Steuern einer beliebigen Größe, welche aus einer Gruppe ausgewählt wird, welche eine Drehzahl des Gebläses 316 in dem Fahrzeug und eine Stromrate eines Kältemittels durch den Verdampfer 306 aufweist.
  • Gemäß der vorliegenden Erfindung wird der Strom durch den ersten Kanal 102 und den mindestens einen zweiten Kanal 104 auf der Grundlage der festgelegten Pegel der Kühl-/Heizrate und Temperatur von mindestens dem ersten Batteriesatz 106 und/oder dem mindestens einen zweiten Batteriesatz 108 gesteuert/variiert. Das erste Ventil 302, das mindestens eine zweite Ventil 304 und die Drehzahl des Gebläses 316 werden unabhängig gesteuert, um Temperaturabweichungen zu steuern. Dies ist eine Art von adaptiver aufgeteilter Luftkühlung für Batteriebaugruppen mit Hochspannung (HV) für Elektrofahrzeuge (EV), Brennstoffzellenfahrzeuge (FCV) und Hybridelektrofahrzeuge (HEV). Die vorliegende Erfindung sieht eine wirkungsvolle Luftkühlung mit optimalem und kostengünstigem Entwurf vor. Die Ventile sind in eine erforderliche Öffnungsstellung steuerbar, um die Stromrate und Menge des durch die jeweiligen Kanäle strömenden Kühlmittels zu steuern.
  • Es versteht sich, dass in der vorstehenden Beschreibung erläuterte Ausführungsformen nur veranschaulichend sind und den Umfang dieser Erfindung nicht beschränken. Viele derartige Ausführungsformen und andere Modifikationen und Änderungen bei der in der Beschreibung erläuterten Ausführungsform können in Erwägung gezogen werden. Der Umfang der Erfindung wird nur durch den Umfang der Ansprüche beschränkt.
  • 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 20110318618 [0002]

Claims (10)

  1. Wärmemanagement-Baugruppe (100) für mehrere Batterien in einem Fahrzeug, wobei die Baugruppe (100) aufweist: einen Einlasskanal (110) für die Zirkulation eines Kühlmittels, gekennzeichnet durch einen ersten Kanal (102) und mindestens einen zweiten Kanal (104), welche sich von dem Einlasskanal (110) verzweigen, wobei der erste Kanal (102) und der mindestens eine zweite Kanal (104) jeweils an einen ersten Batteriesatz (106) und mindestens einen zweiten Batteriesatz (108) fluidisch gekoppelt sind.
  2. Wärmemanagement-Baugruppe (100) nach Anspruch 1, wobei der erste Kanal (102) und der mindestens eine zweite Kanal (104) entweder von gleicher Größe oder unterschiedlicher Größe sind.
  3. Wärmemanagement-Baugruppe (100) nach Anspruch 1, wobei ein Ventil (302, 304) jeweils in dem ersten Kanal (102) und dem mindestens einen zweiten Kanal (104) vorgesehen ist, die Ventile (302, 304) für eine ausgewählte Wärmeregulierung von mindestens dem ersten Batteriesatz (106) und/oder dem mindestens einen zweiten Batteriesatz (108) elektronisch steuerbar sind und die Ventile (302, 304) in mindestens einer Zwischenstellung zwischen einer geschlossenen Stellung und vollständig offenen Stellung betrieben werden können.
  4. Wärmemanagement-Baugruppe (100) nach Anspruch 1, wobei mindestens ein Auslasskanal mit mindestens dem ersten Batteriesatz (106) und/oder dem mindestens einen zweiten Batteriesatz (108) fluidisch gekoppelt ist, um das verbrauchte Kühlmittel zu sammeln und abzuführen.
  5. Wärmemanagement-Baugruppe (100) nach Anspruch 1, wobei jeweils der erste Kanal (102) und der mindestens eine zweite Kanal (104) von mindestens einer Seite an jeweilige Batteriesätze fluidisch gekoppelt sind.
  6. Wärmemanagement-System (300) für ein Fahrzeug, wobei das System (300) aufweist: einen ersten Kanal (102) und mindestens einen zweiten Kanal (104), von welchen jeder an einen ersten Batteriesatz (106) und mindestens einen zweiten Batteriesatz (108) jeweils fluidisch gekoppelt ist, wobei jeweils der erste Batteriesatz (106) und der mindestens eine zweite Batteriesatz (108) einen Temperatursensor aufweisen; mindestens ein Ventil (302, 304) in jeweils dem ersten Kanal (102) und mindestens einem zweiten Kanal (104), um den Strom eines Kühlmittels zu steuern; und eine Steuerung (310), welche mit den Ventilen (302, 304) und den Temperatursensoren in Verbindung steht und dafür angepasst ist, um: die Temperatur des ersten Batteriesatzes (106) und des mindestens einen zweiten Batteriesatzes (108) zu erfassen, die Temperatur des Kühlmittels auf der Grundlage der erfassten Temperaturen zu regulieren und die Ventile (302, 304) zu betreiben, um den erforderlichen Kühlmittelstrom durch mindestens den ersten Kanal (102) und/oder den mindestens einen zweiten Kanal (104) zu steuern.
  7. Wärmemanagement-System (300) nach Anspruch 6, wobei die Temperaturregulierung durch Steuerung einer beliebigen Größe erfolgt, welche aus einer Gruppe ausgewählt wird, welche eine Drehzahl des Gebläses (316) eines Verdampfers (306) in dem Fahrzeug und eine Stromrate eines Kältemittels durch den Verdampfer (306) aufweist.
  8. Wärmemanagement-System (300) nach Anspruch 6, wobei die Ventile (302, 304) in mindestens einer Zwischenstellung zwischen einer geschlossenen Stellung und vollständig offenen Stellung betrieben werden können.
  9. Verfahren für ein Wärmemanagement der Batterien in einem Fahrzeug, wobei das Verfahren die Schritte aufweist: Erfassen einer Temperatur eines ersten Batteriesatzes (106) und mindestens eines zweiten Batteriesatzes (108) über jeweilige Temperatursensoren; Regulieren der Temperatur eines Kühlmittels auf der Grundlage der erfassten Temperaturen und Betreiben von Ventilen (302, 304), um einen erforderlichen Kühlmittelstrom durch eine Gruppe von Kanälen zu erlauben, welche mindestens einen ersten Kanal (102) und/oder mindestens einen zweiten Kanal (104) aufweist, wobei die Gruppe von Kanälen mit dem ersten Batteriesatz (106) und dem mindestens einen zweiten Batteriesatz (108) fluidisch gekoppelt ist.
  10. Verfahren nach Anspruch 9, wobei das Regulieren der Temperatur durch Steuern einer Größe erfolgt, welche aus einer Gruppe ausgewählt wird, welche eine Drehzahl des Gebläses (316) eines Verdampfers (306) in dem Fahrzeug und eine Stromrate eines Kältemittels durch den Verdampfer (306) aufweist.
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Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20110318618A1 (en) 2010-06-24 2011-12-29 Seijiro Yajima Battery assembly with cooling

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20110318618A1 (en) 2010-06-24 2011-12-29 Seijiro Yajima Battery assembly with cooling

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