DE202020106479U1 - System zum Temperieren und Laden eines Akkumulators - Google Patents

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Abstract

Ein aus einer Ladeeinrichtung (12) und zumindest einem Akkumulator (30) gebildetes System (10), wobei
- der Akkumulator (30) eine Akkumulator-Koppelstelle (36) und zumindest ein wärmetauschendes Element (38) umfasst, wobei das zumindest eine wärmetauschende Element (38) zumindest abschnittsweise im Bereich der Akkumulator-Koppelstelle (36) angeordnet ist,
- die Ladeeinrichtung (12) mit einer Akkumulator-Schnittstelle (16) ausgestattet ist, welcher zumindest eine temperierbare Kontaktfläche zugeordnet ist, wobei der Akkumulator (30) über die Akkumulator-Koppelstelle (36) derart an der Akkumulator-Schnittstelle (16) der Ladeeinrichtung (12) koppelbar ist bzw. gekoppelt ist, so dass bei einer temperierten Kontaktfläche das zumindest eine wärmetauschende Element (38) mit der zumindest einen Kontaktfläche thermisch gekoppelt und/oder verbunden ist, um Wärme in den Akkumulator (30), insbesondere in dessen ein oder mehreren Akkumulatorzellen (34), einzubringen.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein aus einer Ladeeinrichtung und zumindest einem Akkumulator gebildetes System mit den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs 1.
  • Das Laden eines Akkumulators ist stark von der Temperatur abhängig. So lässt sich ein Akkumulator bspw. bei einer Umgebungstemperatur von weniger als + 20 Grad Celsius verhältnismäßig langsam, und bei weniger als +10 Grad Celsius nur sehr langsam laden. Unterhalb von 0 Grad Celsius unterbindet üblicherweise das Batteriemanagementsystem (BMS) das Laden des Akkumulators. Beim Laden eines Lithium-Ionen-Akkumulators bei niedrigen Temperaturen besteht im Vergleich zur Raumtemperatur grundsätzlich ein höheres Risiko eines internen Kurzschlusses einer Akkumulatorzelle. Zudem altern die Akkumulatorzellen erheblich. Um diese Probleme und Limitierungen zu beseitigen, ist es im Stand der Technik bereits bekannt, den Akkumulator, insbesondere dessen Akkumulatorzellen, zeitlich vor und/oder während des Ladens auf eine bestimmte bzw. definierte Temperatur zu erwärmen. Die Erwärmung der Zellen kann bspw. durch integrierte Heizelemente bzw. einer elektrischen Widerstandsheizung oder dergleichen erfolgen. Jedoch hat es sich hier als nachteilig erwiesen, dass allein durch solche Heizelemente die gewünschten Temperaturen nur schwer erreicht bzw. gehalten werden.
  • Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein aus einer Ladeeinrichtung und zumindest einem Akkumulator gebildetes System zur Verfügung zu stellen, wobei der Akkumulator zeitlich vor oder während des Ladens auf eine definierte Temperatur eingestellt wird, so dass dieser schnell, zuverlässig und ohne großen Aufwand geladen werden kann.
  • Die genannte Aufgabe wird gelöst durch ein aus einer Ladeeinrichtung und zumindest einem Akkumulator gebildetes System mit den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs 1. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind in den jeweils abhängigen Ansprüchen angegeben.
  • Die Erfindung betrifft ein aus einer Ladeeinrichtung und zumindest einem Akkumulator gebildetes System.
  • Der Akkumulator umfasst eine Akkumulator-Koppelstelle und zumindest ein wärmetauschendes Element, wobei das zumindest eine wärmetauschende Element zumindest abschnittsweise im Bereich der Akkumulator-Koppelstelle angeordnet ist. Der Akkumulator-Koppelstelle können zumindest ein oder mehrere elektrische bzw. elektronische Kontaktelemente zugeordnet sein.
  • Die Ladeeinrichtung ist mit einer Akkumulator-Schnittstelle ausgestattet, wobei der Akkumulator-Schnittstelle zumindest eine temperierbare Kontaktfläche zugeordnet ist. Darüber hinaus können der Akkumulator-Schnittstelle weitere Kontaktelemente oder dergleichen zugeordnet sein, die zum Laden des Akkumulators erforderlich sind.
  • Der zumindest eine Akkumulator ist über die Akkumulator-Koppelstelle derart an der Akkumulator-Schnittstelle der Ladeeinrichtung koppelbar bzw. gekoppelt, so dass bei einer temperierten Kontaktfläche das zumindest eine wärmetauschende Element mit der zumindest einen Kontaktfläche thermisch gekoppelt und/oder verbunden ist, um Wärme in den zumindest einen Akkumulator, insbesondere dessen ein oder mehreren Akkumulatorzellen, einzubringen; d.h. aufgrund der genannten thermischen Koppelung und/oder Verbindung kann der zumindest eine Akkumulator, insbesondere dessen ein oder mehreren Akkumulatorzellen, zeitlich vor oder während des Ladens auf eine optimale Temperatur erwärmt werden.
  • Die thermische Koppelung bzw. Verbindung zwischen dem zumindest einen wärmetauschenden Element des zumindest einen Akkumulators und der zumindest einen temperierbaren bzw. temperierten Kontaktfläche der Akkumulator-Schnittstelle, kann derartig ausgebildet sein, so dass das zumindest eine wärmetauschende Element von der zumindest einen Temperiereinrichtung zumindest bereichsweise kontaktierbar ist bzw. kontaktiert ist. Das zumindest eine wärmetauschende Element kann durch ein sog. Wärmerohr („heat pipe“) oder durch wärmeleitfähige Materialien wie Cu, AI, Ag, Carbonfasern oder hexagonalem Bornitrid etc. gebildet sein.
  • Insbesondere kann das zumindest eine wärmetauschende Element eine Wärmeeintragsseite und eine Wärmeaustragsseite umfassen, wobei die Wärmeeintragsseite zumindest bereichsweise von der zumindest einen temperierbaren und/oder temperierten Kontaktfläche kontaktierbar ist und/oder kontaktiert ist; d.h. über die Wärmeeintragsseite kann Wärme in den zumindest einen Akkumulator eingebracht werden, um dessen ein oder mehreren Akkumulatorzellen zu erwärmen. Über die Wärmeaustragsseite kann Wärme aus den Akkumulator, insbesondere von den ein oder mehreren Akkumulatorzellen, abgeführt werden, was bspw. bei einer nicht temperierten Kontaktfläche der Fall ist.
  • Damit der zumindest eine Akkumulator mittels der Ladeeinrichtung möglichst schnell und zuverlässig geladen werden kann, ist ein Laden des Akkumulators grundsätzlich dann sinnvoll, wenn dessen ein oder mehrere Akkumulatorzellen eine ideale bzw. gewünschte Soll-Akkumulatorzelltemperatur aufweist. Die zumindest eine temperierbare Kontaktfläche ist insbesondere derart ausgebildet, um den Akkumulator auf eine Soll-Temperatur, insbesondere auf eine Soll-Akkumulatorzelltemperatur, zu erwärmen. Eine Soll-Akkumulatorzelltemperatur kann vorzugsweise zwischen ca. 25 Grad Celsius und ca. 50 Grad Celsius, vorzugsweise zwischen ca. 35 Grad Celsius und ca. 45 Grad Celsius liegen.
  • Bei dem vorliegenden System ist vorgesehen, dass die zumindest eine temperierbare Kontaktfläche durch ein Wärmeübertragungselement bereitgestellt ist. Das Wärmeübertragungselement kann durch ein wärmeleitfähiges Material, vorzugsweise durch ein metallisches Material, oder dergleichen gebildet sein. Alternativ kann es auch denkbar sein, dass das Wärmeübertragungselement durch einen wärmleitfähigen Kunststoff, Verbundstoff oder dergleichen gebildet ist.
  • Weiterhin ist vorgesehen, dass die Ladeeinrichtung zumindest eine Heizeinrichtung umfasst, welche dazu eingerichtet ist, die zumindest eine temperierbare Kontaktfläche bzw. das Wärmeübertragungselement zu temperieren, insbesondere zu erwärmen. Insbesondere kann die zumindest eine temperierbare Kontaktfläche auf eine Temperatur zwischen ca. 20 Grad Celsius und ca. 80 Grad Celsius erwärmt werden.
  • Das Wärmeübertragungselement kann derartig ausgebildet sein, dass es sich durch die mittels der zumindest einen Heizeinrichtung erzeugten Wärme verformt und/oder ausdehnt. Insbesondere kann sich das Wärmeübertragungselement derartig verformen und/oder ausdehnen, so dass es das im zumindest einen Akkumulator vorgesehene wärmetauschende Element zumindest bereichsweise kontaktiert. Aufgrund dieser Kontaktierung kann eine thermische Koppelung und/oder Verbindung zwischen dem zumindest einen wärmetauschenden Element und der zumindest einen temperierbaren bzw. temperierten Kontaktfläche, insbesondere dem Wärmeübertragungselement, hergestellt werden, so dass der zumindest eine Akkumulator zeitlich vor oder während des Ladens auf eine gewünschte Temperatur erwärmt werden kann.
  • Weiterhin kann vorgesehen sein, dass die zumindest eine Heizeinrichtung durch eine Heizwendel, einen Heizdraht oder dergleichen gebildet ist. Selbstverständlich kann die zumindest eine Heizeinrichtung auch durch ein sonstiges weiteres geeignetes heizendes Element gebildet sein.
  • Um Festzustellen, ob eine Temperierung des zumindest einen Akkumulators über die zumindest eine Kontaktfläche erforderlich ist, kann vorgesehen sein, dass der zumindest eine Akkumulator wenigstens eine Sensoreinrichtung umfasst, welche dazu eingerichtet ist, eine Ist-Akkumulatorzelltemperatur des Akkumulators zu erfassen und/oder zu messen. Die wenigstens eine Sensoreinrichtung kann durch einen Temperatursensor oder dergleichen gebildet sein.
  • Weiterhin kann eine mit der wenigstens einen Sensoreinrichtung in Verbindung stehende Steuer- und/oder Regeleinrichtung vorgesehen sein, welche dazu eingerichtet ist, die Ist-Akkumulatorzelltemperatur mit einer Soll-Akkumulatorzelltemperatur zu vergleichen. Insbesondere kann in die Steuer- und/oder Regeleinrichtung eine Rechen- und/oder Auswerteeinheit integriert sein, welche den Ist-Soll-Vergleich der Akkumulatorzelltemperatur durchführt. Aufgrund eines derartigen Ist-Soll-Vergleichs der Akkumulatorzelltemperatur kann die jeweilige Ist-Akkumulatorzelltemperatur zyklisch oder permanent überprüft werden, um zu jeden Zeitpunkt ein optimales Laden des Akkumulators sicherzustellen.
  • Gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel kann es sich bei der Verbindung zwischen der wenigstens einen Sensoreinrichtung und der Steuer- und/oder Regeleinrichtung um eine drahtgebundene, insbesondere elektrische, Verbindung handeln. Die elektrische Verbindung kann bspw. durch Leitungen, Kabeln oder dergleichen gebildet sein.
  • Gemäß einem alternativen Ausführungsbeispiel kann zwischen der wenigstens einen Sensoreinrichtung und der Steuer- und/oder Regeleinrichtung eine drahtlose Verbindung vorgesehen sein. Die drahtlose Verbindung kann bspw. durch Funk, Bluetooth, Wifi oder dergleichen gebildet sein.
  • Es kann vorgesehen sein, dass die Steuer- und/oder Regeleinrichtung dazu eingerichtet ist, die zumindest eine Heizeinrichtung bei Erreichen der Soll-Akkumulatorzelltemperatur zu deaktivieren. Dies kann insbesondere dazu führen, dass die thermische Koppelung und/oder Verbindung zwischen dem zumindest einen wärmetauschenden Element des zumindest einen Akkumulators und der zumindest einen Kontaktfläche unterbrochen wird, so dass folglich keine weitere Wärme in den Akkumulator eingebracht werden kann, um u.a. ein Überhitzen des zumindest einen Akkumulators zu verhindern.
  • Darüber hinaus kann die Steuer- und/oder Regeleinrichtung auch dazu eingerichtet sein, die zumindest eine Heizeinrichtung wieder zu aktivieren, wenn bei ihrem Ist-Soll-Vergleich der Akkumulatorzelltemperatur festgestellt ist, dass die Ist-Akkumulatorzelltemperatur unterhalb der Soll-Akkumulatorzelltemperatur liegt.
  • Weiter kann vorgesehen sein, dass eine Flach- und/oder Längsseite des Akkumulatorgehäuses zumindest bereichsweise durch ein weiteres wärmetauschendes Element gebildet ist. Das weitere wärmetauschende Element kann einen Akkumulatorzellhalter ausbilden, d.h. die Akkumulatorzellen können vom weiteren wärmetauschenden Element gehalten werden. Zwischen dem weiteren wärmetauschenden Element und den ein oder mehreren Akkumulatorzellen kann eine stoffschlüssige Verbindung vorgesehen sein, über welche die Akkumulatorzellen mit dem weiteren wärmetauschenden Element wärmeleitend verbunden sind.
  • Durch das weitere wärmetauschende Element kann über die Akkumulatoroberfläche ein Wärmefluss zu den Akkumulatorzellen hin oder von den Akkumulatorzellen weg erfolgen, d.h. über das weitere wärmetauschende Element kann Wärme in den Akkumulator eingebracht werden. In umgekehrter Weise kann über das weitere wärmetauschende Element die im Akkumulator erzeugte Wärme an die Umgebung abführbar sein bzw. abgeführt werden. Bei einer deaktivierten Temperiereinrichtung kann folglich die Kühlwirkung des wärmetauschenden Elements verstärkt werden; d.h. sowohl über das wärmetauschende Element als auch über das weitere wärmetauschende Element des Akkumulators kann Wärme vom Akkumulator weggeführt werden.
  • Das weitere wärmetauschende Element kann durch einen wärmeleitfähigen Kunststoff oder dergleichen gebildet sein.
  • Gemäß einer weiteren Ausführungsform können der Ladeeinrichtung wenigstens ein Luft-Wärmetauscher und wenigstens eine Gebläseeinrichtung zugeordnet sein. Das Gehäuse der Ladeeinrichtung kann ein oder mehrere Öffnungen umfassen, über welche die in Ladeeinrichtung vorhandene Wärme an die Umgebung abgeführt werden kann. Die wenigstens eine Gebläseeinrichtung kann durch ein Radial- oder Zentrifugalgebläse gebildet sein.
  • Der zumindest eine Akkumulator kann ein Akkumulatorgehäuse umfassen. Innerhalb des Akkumulatorgehäuses können ein oder mehrere Akkumulatorzellen sowie zumindest ein elektrischer Leitungsträger vorgesehen sein. Die ein oder mehreren Akkumulatorzellen können in Reihe oder parallel geschaltet sein. Der Leitungsträger kann mit den ein oder mehreren Akkumulatorzellen elektrisch verbunden sein. Der elektrische Leitungsträger kann durch eine Leiterplatte bzw. Platine gebildet sein, auf welcher verschiedene elektronische Komponenten, wie z.B. Taster, Leistungs-Mosfet etc. zum Betrieb des zumindest einen Akkumulators montiert sind. Die elektrische Verbindung zwischen Leitungsträger und den ein oder mehreren Akkumulatorzellen kann bspw. durch elektrische Leitungen, Kontakte oder dergleichen gebildet sein.
  • Gemäß einer bevorzugten Ausführungsvariante kann vorgesehen sein, dass das weitere wärmetauschende Element einen Akkumulatorzellhalter ausbildet, d.h. die Akkumulatorzellen können vom weiteren wärmetauschenden Element gehalten werden. Zwischen dem weiteren wärmetauschenden Element und den ein oder mehreren Akkumulatorzellen kann eine stoffschlüssige Verbindung vorgesehen sein, über welche die ein oder mehreren Akkumulatorzellen mit dem weiteren wärmetauschenden Element wärmeleitend verbunden sind.
  • Es kann vorgesehen sein, dass das zumindest eine wärmetauschende Element zumindest abschnittsweise in das weitere wärmetauschende Element des zumindest einen Akkumulators integriert ist; d.h. das zumindest eine wärmetauschende Element des Akkumulators kann zumindest abschnittsweise in das weitere wärmetauschende Element eingelassen oder eingegossen sein. Dies kann insbesondere dahingehend vorteilhaft sein, da durch das Zusammenwirken des wärmetauschenden Elements und des weiteren wärmetauschenden Elements der Wärmeeintrag in den zumindest einen Akkumulator und der Wärmeaustrag aus den Akkumulator effektiver erfolgen kann.
  • Zusätzlich oder alternativ kann vorgesehen sein, dass das zumindest eine wärmetauschende Element zumindest abschnittsweise um die wenigstens ein oder mehreren Akkumulatorzellen des zumindest einen Akkumulators angeordnet ist. Insbesondere kann das zumindest eine wärmetauschende Element bspw. jeweils zumindest abschnittsweise um die ein oder mehreren Akkumulatorzellen gelegt sein, um somit die ein oder mehreren Akkumulatorzellen über die Temperiereinrichtung entsprechend erwärmen zu können.
  • Der zumindest eine Akkumulator kann durch einen Lithium-Ionen Akkumulator oder sonstigen Akkumulatoren, wie bspw. einen Nickel-Metallhydrid oder Nickel-Cadmium-Akkumulator, gebildet sein. Der Akkumulator kann vorzugsweise eine Nennspannung zwischen ca. 10 Volt und ca. 120 Volt aufweisen, wobei eine bevorzugte Nennspannung zwischen ca. 16 und 24 Volt betragen kann.
  • Bei dem zumindest einen Akkumulator kann es sich vorzugweise um einen Akkumulator für ein Elektrowerkzeug handeln, welcher das Elektrowerkzeug mit elektrischer Energie versorgt. Das Elektrowerkzeug kann zur Versorgung eines Elektrowerkzeuges bzw. Elektrogeräts für Werkstatt oder Garten, wie beispielsweise Bohrmaschine, Heckenschere, Rasentrimmer oder dergleichen, mit elektrischer Energie ausgebildet sein. Alternativ kann der zumindest eine Akkumulator auch für sonstige Elektrogeräte im Haushalt oder für Spiel- und/oder Fahrgeräte oder dergleichen verwendet werden, die über den zumindest einen Akkumulator mit elektrischer Energie versorgt werden.
  • Im Folgenden sollen Ausführungsbeispiele die Erfindung und ihre Vorteile anhand der beigefügten Figuren näher erläutern. Die Größenverhältnisse der einzelnen Elemente zueinander in den Figuren entsprechen nicht immer den realen Größenverhältnissen, da einige Formen vereinfacht und andere Formen zur besseren Veranschaulichung vergrößert im Verhältnis zu anderen Elementen dargestellt sind.
    • 1 zeigt des aus zumindest einer Ladeeinrichtung und einem zumindest Akkumulator und gebildeten System in einer schematischen Seitenansicht, wobei der Akkumulator gemäß einem Ausführungsbeispiel gebildet ist.
    • 2 zeigt des aus zumindest einer Ladeeinrichtung und zumindest einem Akkumulator und gebildeten System in einer schematischen Seitenansicht, wobei der Akkumulator gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel gebildet ist.
  • Für gleiche oder gleichwirkende Elemente der Erfindung werden identische Bezugszeichen verwendet. Ferner werden der Übersicht halber nur Bezugszeichen in den einzelnen Figuren dargestellt, die für die Beschreibung der jeweiligen Figur erforderlich sind. Die dargestellten Ausführungsformen stellen lediglich Beispiele dar, wie die erfindungsgemäße Vorrichtung ausgestaltet sein kann und stellt keine abschließende Begrenzung dar.
  • Die 1 zeigt ein aus zumindest einer Ladeeinrichtung 12 und zumindest einem Akkumulator 30 gebildetes System 10 in einer schematischen Seitenansicht, wobei der Akkumulator 20 gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel gebildet und in einer Schnittdarstellung dargestellt ist. Mit Hilfe des vorliegenden Systems 10 kann der Akkumulator 30 zeitlich vor oder während des Ladens über die Ladeeinrichtung 12 auf eine gewünschte Temperatur erwärmt werden, um somit ein sicheres und schnelles Laden durchzuführen.
  • Der zumindest eine Akkumulator 30 dient zum Versorgen eines Elektrogeräts mit elektrischer Energie. Der zumindest eine Akkumulator 30 ist durch einen Lithium-Ionen Akkumulator gebildet. Alternativ kann der zumindest eine Akkumulator 30 auch durch sonstige Akkumulatoren, wie bspw. Nickel-Cadmium-Akkumulatoren oder dergleichen gebildet sein. Der zumindest eine Akkumulator 30 weist vorzugsweise eine Nennspannung zwischen ca. 10 Volt und ca. 120 Volt auf, wobei eine bevorzugte Nennspannung zwischen ca. 16 und 24 Volt beträgt.
  • Der zumindest eine Akkumulator 30 weist ein Akkumulatorgehäuse 32 auf. Im Inneren des Akkumulatorgehäuses 32 sind ein oder mehrere Akkumulatorzellen 34 angeordnet. In der vorliegenden Figur sind zehn Akkumulatorzellen 34 dargestellt, was jedoch nicht einschränkend zu verstehen ist. Es ist durchaus denkbar, dass der zumindest eine Akkumulator 30 mehr oder weniger als zehn Akkumulatorzellen 34 aufweist. Die Akkumulatorzellen 34 sind parallel oder in Serie verschaltet. Im Inneren des Akkumulatorgehäuses 32 ist zudem ein elektronischer Leitungsträger (nicht dargestellt) vorgesehen. Der elektronische Leitungsträger ist durch eine Leiterplatte oder Platine gebildet, auf welcher verschiedene elektronische Komponenten, wie z.B. Taster, Leistungs-Mosfet etc. zum Betrieb und/oder zum Laden des Akkumulators montiert sind. Der elektronische Leitungsträger ist mit den Akkumulatorzellen 34 elektrisch verbunden. Die elektrische Verbindung zwischen Leitungsträger und den ein oder mehreren Akkumulatorzellen 34 ist bspw. durch hier nicht dargestellte elektrische Leitungen, Kontakte oder dergleichen gebildet.
  • Ferner weist der zumindest eine Akkumulator 30 eine Akkumulator-Koppelstelle 36 auf, über welche der zumindest eine Akkumulator 32 an entsprechende Akkumulator-Schnittstellen einer Ladeeinrichtung 12 oder eines Elektrowerkzeugs gekoppelt werden kann. Die Akkumulator-Koppelstelle 36 ist vorzugsweise an einer Flachseite des Akkumulators 30 vorgesehen.
  • Der zumindest eine Akkumulator 30 umfasst weiter zumindest ein wärmetauschendes Element 38, welches zumindest abschnittsweise im Bereich der Akkumulator-Koppelstelle 36 des Akkumulators 30 angeordnet ist. Das zumindest eine wärmetauschende Element 38 kann insbesondere durch ein sog. Wärmerohr („heat pipe“) oder durch wärmeleitfähige Materialien wie Cu, AI, Ag, Carbonfasern oder hexagonalem Bornitrid etc. gebildet sein. d.h. über das zumindest eine wärmetauschende Element 38 kann Wärme in den Akkumulator 30 hineingebracht oder Wärme aus dem Akkumulator 30 abgeführt werden. Demnach umfasst das zumindest eine wärmetauschende Elemente 38 eine Wärmeeintragsseite 40 und eine Wärmeaustragsseite 42, wobei sich insbesondere die Wärmeeintragsseite 40 zumindest abschnittsweise im Bereich der Akkumulator-Koppelstelle 36 erstreckt.
  • Eine Flachseite des Akkumulatorgehäuses 32 ist durch ein weiteres wärmetauschendes Element 44 gebildet, welches insbesondere durch einen wärmeleitfähigen Kunststoff gebildet ist. Bei der vorliegenden Figur ist insbesondere diejenige Flachseite des zumindest einen Akkumulators 30 durch ein weiteres wärmetauschendes Element 38 gebildet, die der Ladeeinrichtung 12 abgewandt ist.
  • Das weitere wärmetauschende Element 44 kann einen Akkumulatorzellhalter ausbilden, d.h. die Akkumulatorzellen 34 werden vom weiteren wärmetauschenden Element gehalten. Zwischen dem weiteren wärmetauschenden Element 44 und den Akkumulatorzellen 34 ist eine stoffschlüssige Verbindung (nicht dargestellt) vorgesehen, über welche die Akkumulatorzellen 34 wärmeleitend mit dem weiteren wärmetauschenden Element 44 verbunden sind.
  • Das zumindest eine wärmetauschende Element 38 des Akkumulators 30 ist gemäß der vorliegenden Figur zumindest abschnittsweise in das weitere wärmetauschende Element 44 integriert. Insbesondere ist das zumindest eine wärmetauschende Element 38 zumindest abschnittsweise in das weitere wärmetauschende Element 44 eingelassen oder eingegossen, wobei dies in 1 aus Gründen der Übersichtlichkeit nur angedeutet ist.
  • Das System 10 umfasst weiter eine Ladeeinrichtung 12. Die Ladeeinrichtung 12 umfasst ein Ladeeinrichtungsgehäuse 14, welches mit einer Akkumulator-Schnittstelle 16 ausgestattet ist. Die Akkumulator-Schnittstelle 16 ist korrespondierend zur Akkumulator-Koppelstelle 36 des zumindest einen Akkumulators 30 ausgebildet, so dass der Akkumulator 30 über seine Akkumulator-Koppelstelle 36 an die Akkumulator-Schnittstelle 16 der Ladeeinrichtung 12 gekoppelt werden kann bzw. gekoppelt ist. Der zumindest eine Akkumulator 30 ist derart an der Akkumulator-Schnittstelle 16 der Ladeeinrichtung 12 gekoppelt, so dass die mit der Akkumulator-Koppelstelle 36 ausgestattete Flachseite zugewandt zur Ladeeinrichtung 12 ist.
  • Der Akkumulator-Schnittstelle 16 ist zumindest eine temperierbare bzw. temperierte Kontaktfläche zugeordnet bzw. die Akkumulator-Schnittstelle 16 umfasst zumindest eine temperierbare Kontaktfläche. Die temperierbare Kontaktfläche ist/wird durch ein Wärmeübertragungselement 18 bereitgestellt, welches durch ein wärmeleitfähiges Material, vorzugsweise durch ein metallisches Material, oder dergleichen gebildet ist.
  • Darüber hinaus umfasst die Ladeeinrichtung 12 zumindest eine Heizeinrichtung 20, welche dazu ausgebildet ist, die zumindest eine temperierbare Kontaktfläche, insbesondere das Wärmeübertragungselement 18, zu temperieren. Die zumindest eine Heizeinrichtung 20 ist durch eine Heizwendel gebildet.
  • Der zumindest eine Akkumulator 30 ist über seine Akkumulator-Koppelstelle 36 derart an der Akkumulator-Schnittstelle 16 der Ladeeinrichtung 12 koppelbar bzw. gekoppelt, so dass bei einer temperierten Kontaktfläche das wärmetauschende Element 38 mit der temperierten Kontaktfläche des Wärmeübertragungselements 18 thermisch gekoppelt und/oder verbunden ist, um über das wärmetauschende Element 38 Wärme in den zumindest einen Akkumulator 30, insbesondere in dessen ein oder mehreren Akkumulatorzellen 34, einzubringen.
  • Auf diese Weise kann der zumindest eine Akkumulator 30, insbesondere dessen Akkumulatorzellen 34 zeitlich vor oder während des Ladens mittels der Ladeeinrichtung 12 auf eine gewünschte Soll-Akkumulatorzelltemperatur erwärmt werden. Die Soll-Akkumulatorzelltemperatur liegt zwischen ca. 25 Grad Celsius und ca. 50 Grad Celsius, vorzugsweise zwischen ca. 35 Grad Celsius und ca. 45 Grad Celsius.
  • Das Erwärmen des zumindest einen Akkumulators 30 auf die Soll-Akkumulatorzelltemperatur ist insbesondere bei niedrigen Umgebungstemperaturen, kalten Akkumulatorzellen 34 oder dergleichen erforderlich. Um die jeweilige Ist-Akkumulatorzelltemperatur feststellen zu können, umfasst der Akkumulator 30 wenigstens eine hier nicht dargestellte Sensoreinrichtung. Die wenigstens eine Sensoreinrichtung ist durch einen Temperatursensor oder dergleichen gebildet.
  • Das System 10 umfasst weiter eine Steuer- und/oder Regeleinrichtung S, die mit der wenigstens einen Sensoreinrichtung in Verbindung steht. Die Steuer- und/oder Regeleinrichtung S und die wenigstens eine Sensoreinrichtung sind, insbesondere über Leitungen, Kabel oder dergleichen, elektrisch miteinander verbunden. Aufgrund der elektrischen Verbindung kann der Steuer- und/oder Regeleinrichtung S die von der wenigstens einen Sensoreinrichtung erfasste und/oder gemessene Ist-Akkumulatorzelltemperatur zur Verfügung gestellt werden. Die Steuer- und/oder Regeleinrichtung S, insbesondere die in die Steuer- und/oder Regeleinrichtung S integrierte Auswerte- und/oder Recheneinheit, ist dazu ausgebildet, eine Ist-Akkumulatorzelltemperatur mit einer Soll-Akkumulatorzelltemperatur zu vergleichen.
  • Die Steuer- und/oder Regeleinrichtung S ist dazu eingerichtet, bei Unterschreitung der Soll-Akkumulatorzelltemperatur, die Kontaktfläche durch Aktivierung der zumindest einen Heizeinrichtung 20 zu erwärmen, so dass eine thermische Koppelung bzw. Verbindung zwischen dem zumindest einen wärmetauschenden Element 38 und der temperierten Kontaktfläche ausgebildet und/oder hergestellt wird.
  • Die thermische Koppelung bzw. Verbindung zwischen dem zumindest einen wärmetauschenden Element 38 und der temperierten Kontaktfläche ist derartig ausgebildet, so dass das zumindest eine wärmetauschende Element 38 von der temperierten Kontaktfläche, insbesondere vom Wärmeübertragungselement 18, zumindest bereichsweise kontaktierbar ist bzw. kontaktiert ist.
  • Aufgrund der aktivierten Heizeinrichtung 20 wird das Wärmeübertragungselement 18 derartig erwärmt, so dass es sich verformt bzw. ausdehnt und dabei zumindest bereichsweise das zumindest eine wärmetauschende Element 38 des Akkumulators 30 kontaktiert. Aufgrund dieser Kontaktierung wird eine thermische Koppelung bzw. Verbindung zwischen dem zumindest einen wärmetauschenden Element 38 und der temperierten Kontaktfläche ausgebildet, so dass die von der zumindest einen Heizeinrichtung 20 erzeugte Wärme über das wärmetauschende Element 38 in den zumindest einen Akkumulator 30 eingebracht wird. Die in den Akkumulator 30 eingeführte Wärme dient insbesondere dazu, die Akkumulatorzellen 34 auf die erforderliche Soll-Akkumulatorzelltemperatur zu erwärmen.
  • Darüber hinaus ist die Steuer- und/oder Regeleinrichtung S dazu eingerichtet, die zumindest eine Heizeinrichtung 20, bei Erreichen der Soll-Akkumulatorzelltemperatur zu deaktivieren. Aufgrund dessen wird die thermische Koppelung und/oder Verbindung zwischen dem zumindest einen wärmetauschenden Element 38 des Akkumulators 30 und der temperierten Kontaktfläche unterbrochen, so dass folglich keine weitere Wärme in den zumindest einen Akkumulator 30 eingebracht wird. Ein Abschalten der zumindest einen Heizeinrichtung 20 trägt dazu bei, dass die Akkumulatorzellen 34 des zumindest einen Akkumulators 30 nicht überhitzen.
  • Ein Überhitzen des zumindest einen Akkumulators 30 bei einer deaktivierten Heizeinrichtung 20 kann insbesondere auch dadurch verhindert werden, indem durch das zumindest eine wärmetauschende Element 38 und durch das weitere wärmetauschende Element 44 überschüssige Wärme abgeführt wird.
  • Optional kann der Ladeeinrichtung 12 wenigstens ein Luft-Wärmetauscher und wenigstens eine Gebläseeinrichtung (beide nicht dargestellt) zugeordnet sein. Der wenigstens eine Luft-Wärmetauscher und die wenigstens eine Gebläseeinrichtung können im Inneren des Ladeeinrichtungsgehäuses 14 angeordnet sein. Das Ladeeinrichtungsgehäuse 14 umfasst hier nicht dargestellte ein oder mehrere Öffnungen, so dass die in der Ladeeinrichtung 12 vorhandene Wärme über den Luft-Wärmetauscher und der Gebläseeinrichtung an die Umgebung abgegeben werden kann.
  • Darüber hinaus kann die Steuer- und/oder Regeleinrichtung S auch dazu eingerichtet sein, die zumindest eine Heizeinrichtung 20 erneut zu aktivieren, wenn sie bei ihrem Ist-Soll-Vergleich der Akkumulatorzelltemperaturen feststellt, dass die Ist-Akkumulatorzelltemperatur unterhalb der Soll-Akkumulatorzelltemperatur liegt.
  • Die 2 zeigt ein aus zumindest einer Ladeeinrichtung 12 und zumindest einem Akkumulator 30 gebildetes System 10 in einer schematischen Seitenansicht, wobei der zumindest eine Akkumulator 30 gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel gebildet und in einer Schnittdarstellung dargestellt ist. Der in 2 gezeigte Akkumulator 30 unterscheidet sich gegenüber 1 lediglich in der Anordnung des wärmetauschenden Elements 38 innerhalb des Akkumulatorgehäuses 32.
  • Das wärmetauschende Element 38 ist zumindest abschnittsweise innerhalb der Akkumulator-Koppelstelle 36 angeordnet, so dass zwischen dem wärmetauschenden Element 38 und der temperierbaren Kontaktfläche, bereitgestellt durch ein Wärmeübertragungselement 18, eine thermische Koppelung und/oder Verbindung ausgebildet werden kann.
  • Das zumindest eine wärmetauschende Element 38 des Akkumulators 30 ist zumindest abschnittsweise in das zumindest eine weitere wärmetauschende Element 44 integriert, insbesondere eingelassen oder eingegossen. Zudem ist das zumindest eine wärmetauschende Element 38 zumindest abschnittsweise um die ein oder mehreren Akkumulatorzellen 34 gelegt, so dass die Akkumulatorzellen 34 optimal und gleichmäßig erwärmt werden können.
  • In umgekehrter Weise können die Akkumulatorzellen 34 durch die Kombination des zumindest einen wärmetauschenden Elements 38 und des weiteren wärmetauschenden Elements 44 bei einer deaktivierten Heizeinrichtung 20 schnell und zuverlässig gekühlt werden, da über das wärmetauschenden Elements 38 und des weiteren wärmetauschenden Elements 44 auch Wärme abgeführt werden kann.
  • In der vorliegenden Figur sind nur sechs Akkumulatorzellen 34 abgebildet. Der zumindest eine Akkumulator 30 kann selberverständlich auch mehr oder weniger Akkumulatorzellen 34 umfassen.
  • Die Erfindung wurde unter Bezugnahme auf eine bevorzugte Ausführungsform beschrieben. Es ist jedoch für einen Fachmann vorstellbar, dass Abwandlungen oder Änderungen der Erfindung gemacht werden können, ohne dabei den Schutzbereich der nachstehenden Ansprüche zu verlassen.
  • Bezugszeichenliste
    • 10
    System
    12
    Ladeeinrichtung
    14
    Ladeeinrichtungsgehäuse
    16
    Akkumulator-Schnittstelle
    18
    Wärmeübertragungselement
    20
    Heizeinrichtung
    30
    Akkumulator
    32
    Akkumulatorgehäuse
    34
    Akkumulatorzelle
    36
    Akkumulator-Koppelstelle
    38
    Wärmetauschendes Element
    40
    Wärmeeintragsseite
    42
    Wärmeaustragsseite
    44
    weiteres wärmetauschendes Element

    S
    Steuer- und/oder Regeleinrichtung

Claims (14)

  1. Ein aus einer Ladeeinrichtung (12) und zumindest einem Akkumulator (30) gebildetes System (10), wobei - der Akkumulator (30) eine Akkumulator-Koppelstelle (36) und zumindest ein wärmetauschendes Element (38) umfasst, wobei das zumindest eine wärmetauschende Element (38) zumindest abschnittsweise im Bereich der Akkumulator-Koppelstelle (36) angeordnet ist, - die Ladeeinrichtung (12) mit einer Akkumulator-Schnittstelle (16) ausgestattet ist, welcher zumindest eine temperierbare Kontaktfläche zugeordnet ist, wobei der Akkumulator (30) über die Akkumulator-Koppelstelle (36) derart an der Akkumulator-Schnittstelle (16) der Ladeeinrichtung (12) koppelbar ist bzw. gekoppelt ist, so dass bei einer temperierten Kontaktfläche das zumindest eine wärmetauschende Element (38) mit der zumindest einen Kontaktfläche thermisch gekoppelt und/oder verbunden ist, um Wärme in den Akkumulator (30), insbesondere in dessen ein oder mehreren Akkumulatorzellen (34), einzubringen.
  2. System nach Anspruch 1, bei welcher die thermische Koppelung bzw. Verbindung zwischen dem zumindest einen wärmetauschenden Element (38) des Akkumulators (30) und der zumindest einen temperierbaren Kontaktfläche derartig ausgebildet ist, so dass das zumindest eine wärmetauschende Element (38) von temperierten Kontaktfläche zumindest bereichsweise kontaktierbar ist bzw. kontaktiert ist.
  3. System nach Anspruch 1 oder 2, bei welcher das wärmetauschende Element (34) eine Wärmeeintragsseite (40) und eine Wärmeaustragsseite (42) umfasst, wobei die Wärmeeintragsseite (40) zumindest bereichsweise von der temperierten Kontaktfläche kontaktierbar ist bzw. kontaktiert ist.
  4. System nach einem der vorherigen Ansprüche, bei welcher die temperierbare Kontaktfläche derart ausgebildet ist, den Akkumulator (30), insbesondere dessen ein oder mehreren Akkumulatorzellen (34), auf eine Soll-Akkumulatorzelltemperatur zu erwärmen, wobei eine Soll-Akkumulatorzelltemperatur zwischen ca. 25 Grad Celsius und ca. 50 Grad Celsius, vorzugsweise zwischen ca. 35 Grad Celsius und ca. 45 Grad Celsius liegt.
  5. System nach einem der vorherigen Ansprüche, bei welcher die temperierbare Kontaktfläche durch ein Wärmeübertragungselement (18) bereitgestellt ist.
  6. System nach Anspruch 5, bei welchem das Wärmeübertragungselement (18) durch ein wärmeleitfähiges Material, vorzugsweise durch ein metallisches Material, oder dergleichen gebildet ist.
  7. System nach einem der vorherigen Ansprüche, bei welchem die Ladeeinrichtung (12) zumindest eine Heizeinrichtung (20) umfasst, welche dazu eingerichtet ist, die zumindest eine Kontaktfläche auf eine Temperatur zwischen ca. 20 Grad Celsius und ca. 80 Grad Celsius zu temperieren, insbesondere zu erwärmen.
  8. System nach Anspruch 7, bei welchem die zumindest eine Heizeinrichtung (20) durch eine Heizwendel, Heizdraht oder dergleichen gebildet ist.
  9. System nach einem der vorherigen Ansprüche, bei welchem der Akkumulator (30) wenigstens eine Sensoreinrichtung (S) umfasst, welche dazu eingerichtet ist, eine Ist-Akkumulatorzelltemperatur der ein oder mehreren Akkumulatorzellen (34) zu erfassen.
  10. System nach Anspruch 9, welche eine mit der wenigstens einen Sensoreinrichtung in Verbindung stehende Steuer- und/oder Regeleinrichtung (S) umfasst, welche dazu eingerichtet ist, die Ist-Akkumulatorzelltemperatur mit der Soll-Akkumulatorzelltemperatur zu vergleichen.
  11. System nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Steuer- und/oder Regeleinrichtung (S) dazu eingerichtet ist, die zumindest eine Heizeinrichtung (20) bei Erreichen der Soll-Akkumulatorzelltemperatur zu deaktivieren.
  12. System nach einem der vorherigen Ansprüche, bei welchem zumindest eine Flach- und/oder Längsseite des Akkumulatorgehäuses (32) zumindest bereichsweise durch ein weiteres wärmetauschendes Element (44) gebildet ist.
  13. System nach einem der vorherigen Ansprüche, bei welchem das zumindest eine wärmetauschende Element (38) zumindest abschnittsweise im weiteren wärmetauschenden Element (44) des Akkumulators (30) integriert ist.
  14. System nach einem der vorherigen Ansprüche, bei welchem das zumindest eine wärmetauschende Element (38) zumindest abschnittsweise um die ein oder mehreren Akkumulatorzellen (34) angeordnet ist.
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