DE202011105294U1 - Heiz- und Kühlmodul für Batterie - Google Patents

Heiz- und Kühlmodul für Batterie Download PDF

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Abstract

Heiz- und Kühlmodul für Batterie, das mit einer Batterie verbunden ist, umfassend ein Wärmeaustauschelement (10), ein Heizelement (11), das an einer Seite des Wärmeaustauschelements (10) angeordnet ist, und ein Luftführungselement (12), das an der dem Wärmeaustauschelement (10) abgewandten Seite des Heizelements (11) angeordnet ist.

Description

  • Technisches Gebiet
  • Die Erfindung betrifft ein Heiz- und Kühlmodul für Batterie, das die Batterie auf der Arbeitstemperatur halten und die Batterie kühlen kann.
  • Stand der Technik
  • Wenn eine Gleichstrom- oder Wechselstromversorgung durch ein Stromkabel nicht möglich ist, wird eine Batterie verwendet, um Geräte, wie Fahrzeug, Lampe, elektrisches Werkzeug, elektronisches Produkt, Kommunikationsvorrichtung, Wärmeaustauscher usw., mit Strom zu versorgen. Wenn die Temperatur der Batterie niedrig (ca. –20°C~–30°C) ist, kann die Batterie keine Strom versorgen. Um dieses Problem zu lösen, insbesondere in kalten Ländern oder Arbeitsplätzen, muss die Batterie beheizt werden.
  • Beim Aufladen und Entladen der Batterie steigt die Temperatur der Batterie. Wenn die Temperatur der Batterie die Arbeitstemperatur der Batterie überschreitet, werden die Arbeitsleistung und die Lebensdauer der Batterie beeinflusst. Daher ist eine Kühlung erforderlich. Die Temperatur der Batterie muss auf die Arbeitstemperatur gehalten werden, damit die Batterie normal arbeitet.
  • Wenn die Energie zum Beheizen und Kühlen der Batterie wirksam gesteuert werden kann, kann auch eine Energieeinsparung erreicht werden.
  • Aufgabe der Erfindung
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Heiz- und Kühlmodul für Batterie zu schaffen, das die Umgebungstemperatur der Batterie erhöhen kann, um die Batterie auf der Arbeitstemperatur zu halten.
  • Der Erfindung liegt eine weitere Aufgabe zugrunde, ein Heiz- und Kühlmodul für Batterie zu schaffen, das die Batterie kühlen kann.
  • Diese Aufgabe wird durch das erfindungsgemäße Heiz- und Kühlmodul für Batterie gelöst, das umfasst; ein Wärmeaustauschelement; ein Heizelement, das an einer Seite des Wärmeaustauschelements angeordnet ist; und ein Luftführungselement, das an der dem Wärmeaustauschelement abgewandten Seite des Heizelements angeordnet ist. Das Luftführungselement kann die Heißluft um das Heizelement einsaugen und zu der Batterie führen, um die Umgebungstemperatur der Batterie zu erhöhen. Das Luftführungselement kann auch die Kaltluft um das Wärmeaustauschelement einsaugen und zu der Batterie führen, um die Batterie zu kühlen. Dadurch kann die Arbeitsleistung und die Lebensdauer der Batterie erheblich erhöht werden. Daher weist die Erfindung folgende Vorteile auf:
    • 1. Aufrechterhalten der Arbeitstemperatur der Batterie,
    • 2. Verlängerung der Lebensdauer der Batterie,
    • 3. Erhöhung der Arbeitsleistung der Batterie.
  • Kurze Beschreibung der Zeichnungen
  • 1 eine Explosionsdarstellung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung,
  • 2 eine perspektivische Darstellung des bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung,
  • 3 eine Seitenansicht des bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung,
  • 4 eine Darstellung der Erfindung beim Einsatz und
  • 5 eine Darstellung eines weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung.
  • Wege zur Ausführung der Erfindung
  • Die 1 und 2 zeigen ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Heiz- und Kühlmoduls für Batterie 1, das ein Wärmeaustauschelement 10, ein Heizelement 11 und eine Luftführungselement 12 umfasst.
  • Das Wärmeaustauschelement 10 ist durch einen Vapor-Chamber-Kühler und/oder ein wärmeleitendes Metall (wie Kupfer oder Aluminium) und/oder einen Wasserkühler gebildet. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist das Wärmeaustauschelement 10 ein Wasserkühler. Darauf ist die Erfindung jedoch nicht beschränkt. Das Wärmeaustauschelement 10 weist eine Vielzahl von Kühlrippen 101 und Wasserkühlrohren 102 auf, wobei die Wasserkühlrohre 102 durch die Kühlrippen 101 geführt sind.
  • Das Heizelement 11 ist an einer Seite des Wärmeaustauschelements 10 angeordnet. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel weist das Heizelement 11 eine Vielzahl von Kühlrippen 111, Heizrohren 112 und Heizstäben 113 auf. Die Heizstäbe 113 sind in den Heizrohren 112 angeordnet. Die Heizrohre 112 sind durch die Kühlrippen 111 geführt und durch Kupferrohre gebildet. Darauf ist die Erfindung jedoch nicht beschränkt.
  • Durch die Kühlrippe 111 des Heizelements 11 können auch mindestens ein Wärmerohr 114 geführt werden, das an einem Ende mit mindestens einer Heizplatte 115 in Kontakt steht (3).
  • Das Luftführungselement 12 ist an der dem Wärmeaustauschelement 10 abgewandten Seite des Heizelements 11 angeordnet. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist das Luftführungselement 12 ein Ventilator. Darauf ist die Erfindung jedoch nicht beschränkt.
  • 4 zeigt die Anwendung der Erfindung. Wie dargestellt, wird das Heiz- und Kühlmodul für Batterie 1 mit einer Batterie 2 verbunden. Die Batterie 1 weist einen Batterieschrank 21 und eine Vielzahl von Batteriemodulen 22 auf. Das Heiz- und Kühlmodul für Batterie 1 ist im Batterieschrank 21 angeordnet. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist das Luftführungselement 12 ein Zentrifugalventilator und das Wärmeaustauschelement 10 ein Wasserkühler. Wenn die Temperatur der Batterie 2 niedrig ist (ca. –20°C bis –30°C), erzeugen die Heizstäbe 113 eine Wärme, die auf die Heizrohre 112 und die Kühlrippen 111 geleitet wird. Das Luftführungselement 12 saugt die Heißluft um das Heizelement 11 ein und führt die Heißluft zu den Batteriemodulen 22. Dadurch wird die Umgebungstemperatur der Batteriemodule 22 erhöht, wodurch die Batterie 2 wieder die Arbeitstemperatur erreichen kann. Danach wird das Heizelement 12 stillgelegt.
  • Beim Aufladen und Entladen der Batteriemodule 22 wird die Temperatur der Batterie 2 erhöht. Wenn die Temperatur der Batterie 2 die Arbeitstemperatur überschreitet, saugt das Luftführungselement 12 die Kaltluft um das Wärmeaustauschelement 10 ein und führt die Kaltluft zu den Batteriemodulen 22. Dadurch wird die Temperatur der Batteriemodule 22 reduziert, um eine Überwärme der Batteriemodule 22 zu vermeiden.
  • 5 zeigt ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung, das sich von dem obengenannten Ausführungsbeispiel nur dadurch unterscheidet, dass der Batterieschrank 21 mindestens einen Luftkanal 23 aufweist, der sich an der Luftaustrittsöffnung des Luftführungselements 12 befindet, um die Kaltluft oder Heißluft je nach Bedarf zu den Batteriemodulen 22 zu führen.
  • Die vorstehende Beschreibung stellt nur die bevorzugten Ausführungsbeispiele der Erfindung dar und soll nicht als Definition der Grenzen und des Bereiches der Erfindung dienen. Alle gleichwertige Änderungen und Modifikationen gehören zum Schutzbereich dieser Erfindung.

Claims (11)

  1. Heiz- und Kühlmodul für Batterie, das mit einer Batterie verbunden ist, umfassend ein Wärmeaustauschelement (10), ein Heizelement (11), das an einer Seite des Wärmeaustauschelements (10) angeordnet ist, und ein Luftführungselement (12), das an der dem Wärmeaustauschelement (10) abgewandten Seite des Heizelements (11) angeordnet ist.
  2. Heiz- und Kühlmodul nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Wärmeaustauschelement (10) eine Vielzahl von Kühlrippen (101) und Wasserkühlrohren (102) aufweist.
  3. Heiz- und Kühlmodul nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Wasserkühlrohre (102) durch die Kühlrippen (101) geführt sind.
  4. Heiz- und Kühlmodul nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Heizelement (11) eine Vielzahl von Kühlrippen (111), Heizrohren (112) und Heizstäben (113) aufweist.
  5. Heiz- und Kühlmodul nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Heizstäbe (113) in den Heizrohren (112) angeordnet sind, wobei die Heizrohre (112) durch die Kühlrippen (111) geführt sind.
  6. Heiz- und Kühlmodul nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Heizrohre (112) durch Kupferrohre gebildet sind.
  7. Heiz- und Kühlmodul nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Luftführungselement (12) ein Ventilator ist.
  8. Heiz- und Kühlmodul nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Heizstäbe (113) eine Wärme erzeugen, die von dem Luftführungselement (12) zu der Batterie (2) geführt wird.
  9. Heiz- und Kühlmodul nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Heizelement (11) eine Vielzahl von Kühlrippen (111), Wärmerohren (114) und mindestens eine Heizplatte (115) aufweist.
  10. Heiz- und Kühlmodul nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Batterie (2) einen Batterieschrank (21) und eine Vielzahl von Batteriemodulen (22) aufweist, wobei das Heiz- und Kühlmodul im Batterieschrank (21) angeordnet ist.
  11. Heiz- und Kühlmodul nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Batterieschrank (21) mindestens einen Luftkanal (23) aufweist.
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