EP2831948A1 - Temperature-control device, electrical system, method for reducing the risk of a short circuit on an electrical component, and motor vehicle - Google Patents

Temperature-control device, electrical system, method for reducing the risk of a short circuit on an electrical component, and motor vehicle

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EP2831948A1
EP2831948A1 EP13702486.5A EP13702486A EP2831948A1 EP 2831948 A1 EP2831948 A1 EP 2831948A1 EP 13702486 A EP13702486 A EP 13702486A EP 2831948 A1 EP2831948 A1 EP 2831948A1
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EP
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valve
control device
electrical component
temperature control
electrical
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EP13702486.5A
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Thomas Woehrle
Markus Kohlberger
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Robert Bosch GmbH
Samsung SDI Co Ltd
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
Samsung SDI Co Ltd
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Publication date
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    • Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/70—Energy storage systems for electromobility, e.g. batteries

Definitions

  • Tempering device electrical system, method for reducing the
  • the present invention relates to a tempering device for tempering an electrical component, in particular a lithium-ion battery, and an electrical system, which at least one inventive
  • the invention relates to a method for reducing the risk of short circuit on an electrical component and a motor vehicle, which has an inventive electrical system.
  • Battery cells and batteries composed of battery cells are widely known.
  • a battery cell as well as a battery composed of battery cells is to be understood in each case as an accumulator which is electrically chargeable and dischargeable.
  • the battery cell is a single galvanic cell, which provides a characteristic voltage depending on the combination of the materials of the electrodes of the cell. To build a battery of several battery cells they are electrically connected in series or in parallel.
  • Such energy storage are also increasingly used in electrically powered vehicles, such as in so-called hybrid or
  • Plug-in hybrid vehicles and electric vehicles are Plug-in hybrid vehicles and electric vehicles.
  • lithium-ion batteries are known for this purpose, which are used as rechargeable energy stores, but also in other mobile devices or devices.
  • lithium-ion batteries are particularly for electrification or for partial electrification of electrical provided powered vehicles.
  • the batteries of such vehicles can be chargeable via a generator, which optionally also has an electric motor function, as well as via a connection to an external network.
  • lithium-ion batteries are characterized by high energy density and extremely low self-discharge.
  • Such lithium-ion cells usually comprise an electrode which
  • Lithium ions can store reversibly in the course of the so-called intercalation and can outsource again in the course of so-called deintercalation.
  • the intercalation takes place during the charging process of the battery cell, and deintercalation takes place during the discharge of the battery cell for the power supply of electrical units.
  • the performance of the battery during charging and discharging is temperature-dependent.
  • the cells have a defined temperature range in which they work optimally. To ensure operation in this optimum temperature range, battery cells are usually on
  • Thermo-management system connected to the battery cells
  • Such a thermal management system comprises a cooling plate, on which several cells of a battery can be arranged in a module. These cells are electrically connected to each other, with their
  • the cooling plate is usually made hollow and is flowed through by a liquid coolant, such as a mixture of water and glycol. Due to the
  • Heat exchanges between the coolant and the battery cells can be optimally tempered.
  • Coolant contacts the battery cells and / or one assembled from it Touch the battery so that short-circuiting and / or electrolysis may occur, resulting in hazardous hydrogen gas.
  • DE 10 2008 059 954 A1 discloses an electrically insulating and heat-conducting medium.
  • Short circuits and electrolysis use a coolant that is completely free of water and molecular components of the water.
  • High-voltage system operated that is with an AC voltage of more than 24 V or a DC voltage of more than 60 V, and are prone to safety-critical short circuits in case of leakage of the cooling system.
  • a tempering device for tempering an electrical component, in particular a lithium-ion battery, which has at least one cavity in which liquid can be taken up or taken up. It is envisaged that the
  • Tempering device for discharging the cooling liquid comprises at least one valve which is fluidically connected to the cavity.
  • the cooling liquid in the tempering device has properties such that it can be used not only for cooling the electrical component, but optionally also for heating the electrical component.
  • Cooling liquids suitable for this purpose are known per se, for example a mixture of water and glycol.
  • the electrical component may be a battery and in particular a lithium-ion battery, and / or the power electronics, one or more voltage transformers, air conditioning compressors and electric motors, the
  • Coolant from the temperature control at least partially drained and can be transported away by means of a suitable line or a suitable drain from the electrical component, so that the risk of short circuit formation by contact bridging on the electrical component such. B. on the battery or on individual
  • the valve is arranged at the lowest point of the temperature control device. With the lowest point is the geodetically lowest point of the tempering in their
  • Temperature control device causes.
  • the valve is not located at the lowest point of the temperature control, wherein in this
  • Embodiment variant a device for sucking the cooling liquid is arranged.
  • the temperature control device comprises an actuator for automatic opening of the valve. This opening can be initiated automatically or manually.
  • Tempering device has a control device for actuating the actuator.
  • the control device thus serves to trigger an automatically or manually initiated opening of the valve, thus automatically the To dissipate coolant.
  • the automated generation of the opening command can be done for example by an accident detection unit.
  • the manual generation of the opening command can be done, for example, by manual operation of a corresponding switch.
  • the temperature control device may also have an actuator for manual opening of the valve.
  • an actuator for manual opening of the valve may be, for example, a low-cost handwheel on the valve.
  • the tempering device furthermore has an input device signal-connected to the control device for inputting a
  • Valve opening command has. By means of this input device, a command can be manually transmitted to the control device, that the valve should be opened.
  • All devices of the temperature control device are preferably designed such that they not only generate commands for opening the valve or can implement them, but also can generate or implement commands to close the valve vice versa.
  • a respective actuator may also be provided for manual closure.
  • an electrical system which at least one electrical component, in particular a
  • Lithium-ion battery and at least one inventive
  • the electrical component may be a battery composed of a plurality of battery cells, and / or the power electronics, one or more voltage transformers, air conditioning compressors and one or more electric motors.
  • the electrical system or a vehicle comprising this may further comprise an accident detection unit, which is signal-wise coupled to the control unit and in the event of detection of an accident, generates a corresponding signal and sends it to the control unit.
  • the accident detection unit can be configured such that when an impulse is detected starting at a certain size, it assumes that an accident exists and a
  • the control unit is then designed such that it automatically generates a signal to open the valve upon receipt of the signal about the accident.
  • the controller may also be part of a battery management system.
  • Component is routed away.
  • the opening of the valve can be done manually or automatically.
  • the automated opening can be done by a manually or automatically generated command.
  • the invention additionally provides a motor vehicle, in particular an electrically driven motor vehicle, which
  • At least one inventive electrical system comprises.
  • the electrical system is a battery or includes such, it is provided that this battery is connected to a drive system of the motor vehicle.
  • FIG. 1 shows a schematic diagram of an electrical system according to the invention
  • FIG. 2 shows the electrical system shown in FIG. 1, supplemented with a pressure compensation valve 10.
  • a battery 1 is arranged as an electrical component on a cooling plate 2.
  • This cooling plate 2 has a cavity. At this cavity of the cooling plate 2 lines 6 are connected. The lines 6 connect the cavity of the cooling plate 2 with a heat exchanger 4 and with a pump 5.
  • the cooling plate 2 or its cavity, the heat exchanger 4 and the pump 5 are arranged fluidically in an annular series connection.
  • cooling liquid 9 is provided to cool the arranged on the surface of the cooling plate 2 battery 1, which is usually formed of a plurality of battery cells to cool.
  • the battery system shown in Figure 1 without the battery 1 corresponds to the electrical system according to the invention.
  • the tempering system has a valve 3, with which the cooling liquid 9 can be drained from the temperature control system and led away.
  • a branch 7 can be integrated in a line 6, in which the valve 3 is arranged.
  • valve 3 Upon detection of an accident or even a risk of accident, the valve 3 can be opened, so that cooling liquid 9 is let out and discharged from the temperature control system or from the battery system. In an accidental such mechanical damage of the
  • a pressure compensation valve 10 may be mounted, which is also in the event of an accident or a detection of
  • This pressure compensation valve 10 allows a fast draining the
  • a print cartridge can accelerate the expulsion of the cooling liquid from the system.

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Abstract

The present invention relates to a temperature-control device for controlling the temperature of an electrical component, in particular a lithium-ion battery, having at least one hollow space in which cooling liquid can be or is accommodated, wherein the temperature-control device comprises at least one valve (3), which is flow-connected to the hollow space, for discharging the cooling liquid (9). The invention also relates to an electrical system which has at least a temperature-control device according to the invention and an electrical component (1); and to a method for reducing the risk of a short circuit on an electrical component (1), and to a motor vehicle which has an electrical system according to the invention.

Description

Beschreibung  description
Titel title
Temperierungseinrichtung, elektrisches System, Verfahren zur Minderung der  Tempering device, electrical system, method for reducing the
Kurzschlussgefahr an einer elektrischen Komponente, sowie Kraftfahrzeug Risk of short circuit on an electrical component, as well as a motor vehicle
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Temperierungseinrichtung zum Temperieren einer elektrischen Komponente, insbesondere einer Lithium-Ionen-Batterie, sowie ein elektrisches System, welches wenigstens eine erfindungsgemäße The present invention relates to a tempering device for tempering an electrical component, in particular a lithium-ion battery, and an electrical system, which at least one inventive
Temperierungseinrichtung und eine elektrische Komponente aufweist. Weiterhin betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Minderung der Kurzschlussgefahr an einer elektrischen Komponente und ein Kraftfahrzeug, welches ein erfindungsgemäßes elektrisches System aufweist. Temperature control device and an electrical component. Furthermore, the invention relates to a method for reducing the risk of short circuit on an electrical component and a motor vehicle, which has an inventive electrical system.
Stand der Technik State of the art
Batteriezellen sowie aus Batteriezellen zusammengesetzte Batterien sind weitgehend bekannt. Dabei ist unter einer Batteriezelle sowie auch unter einer aus Batteriezellen zusammengesetzte Batterie jeweils ein Akkumulator zu verstehen, der elektrisch ladbar und entladbar ist. Die Batteriezelle ist dabei eine einzelne galvanische Zelle, die je nach Kombination der Materialien der Elektroden der Zelle eine charakteristische Spannung liefert. Zum Aufbau einer Batterie aus mehreren Batteriezellen werden diese elektrisch in Serie oder parallel geschaltet. Battery cells and batteries composed of battery cells are widely known. In this case, a battery cell as well as a battery composed of battery cells is to be understood in each case as an accumulator which is electrically chargeable and dischargeable. The battery cell is a single galvanic cell, which provides a characteristic voltage depending on the combination of the materials of the electrodes of the cell. To build a battery of several battery cells they are electrically connected in series or in parallel.
Derartige Energiespeicher werden auch zunehmend in elektrisch angetriebenen Fahrzeugen eingesetzt, wie zum Beispiel in sogenannten Hybrid- oder Such energy storage are also increasingly used in electrically powered vehicles, such as in so-called hybrid or
Plug-In-Hybrid-Fahrzeugen sowie in Elektrofahrzeugen. Plug-in hybrid vehicles and electric vehicles.
Es sind zu diesem Zweck insbesondere Lithium-Ionen-Batterien bekannt, die als wiederaufladbare Energiespeicher, aber auch in anderen mobilen Geräten oder Einrichtungen Anwendung finden. Lithium-Ionen-Batterien sind jedoch insbesondere zur Elektrifizierung beziehungsweise zur Teilelektrifizierung von elektrisch angetriebenen Fahrzeugen vorgesehen. Die Batterien solcher Fahrzeuge können dabei über einen Generator, der gegebenenfalls auch eine Elektromotorfunktion aufweist, als auch über einen Anschluss an einem externen Netzwerk ladbar sein. Lithium-Ionen-Batterien zeichnen sich unter anderem durch hohe Energiedichte und eine äußerst geringe Selbstentladung aus. In particular lithium-ion batteries are known for this purpose, which are used as rechargeable energy stores, but also in other mobile devices or devices. However, lithium-ion batteries are particularly for electrification or for partial electrification of electrical provided powered vehicles. The batteries of such vehicles can be chargeable via a generator, which optionally also has an electric motor function, as well as via a connection to an external network. Among other things, lithium-ion batteries are characterized by high energy density and extremely low self-discharge.
Derartige Lithium-Ionen-Zellen umfassen üblicherweise eine Elektrode, die Such lithium-ion cells usually comprise an electrode which
Lithium-Ionen im Zuge der sogenannten Interkalation reversibel einlagern kann und im Zuge der sogenannten Deinterkalation wieder auslagern kann. Die Interkalation erfolgt beim Ladeprozess der Batteriezelle, und die Deinterkalation erfolgt bei der Entladung der Batteriezelle zur Stromversorgung von elektrischen Aggregaten. Lithium ions can store reversibly in the course of the so-called intercalation and can outsource again in the course of so-called deintercalation. The intercalation takes place during the charging process of the battery cell, and deintercalation takes place during the discharge of the battery cell for the power supply of electrical units.
Insbesondere bei Lithium-Ionen-Batterien ist die Leistungsfähigkeit der Batterie beim Laden und Entladen temperaturabhängig. Especially with lithium-ion batteries, the performance of the battery during charging and discharging is temperature-dependent.
Das heißt, dass die Zellen einen definierten Temperaturbereich haben, in dem sie optimal arbeiten. Um den Betrieb in diesem optimalen Temperaturbereich zu gewährleisten, sind Batteriezellen üblicherweise an ein This means that the cells have a defined temperature range in which they work optimally. To ensure operation in this optimum temperature range, battery cells are usually on
Thermo-Management-System angeschlossen, welches die Batteriezellen Thermo-management system connected to the battery cells
beziehungsweise die Batterie je nach Bedarf kühlt oder auch erwärmt. or the battery as needed cools or heated.
Ein solches Thermo-Management-System umfasst dabei eine Kühlplatte, auf welcher in einem Modul angeordnet mehrere Zellen einer Batterie angeordnet sein können. Diese Zellen sind elektrisch miteinander verbunden, wobei ihre Such a thermal management system comprises a cooling plate, on which several cells of a battery can be arranged in a module. These cells are electrically connected to each other, with their
Unterseiten die Kühlplatte kontaktieren. Die Kühlplatte ist dabei üblicherweise hohl ausgeführt und wird von einem flüssigen Kühlmittel, wie zum Beispiel einem Gemisch aus Wasser und Glykol, durchströmt. Auf Grund des Contact the underside of the cooling plate. The cooling plate is usually made hollow and is flowed through by a liquid coolant, such as a mixture of water and glycol. Due to the
Wärmeaustausches zwischen dem Kühlmittel und den Batteriezellen können diese optimal temperiert werden. Heat exchanges between the coolant and the battery cells can be optimally tempered.
Die meisten verwendeten Kühlmittel sind elektrisch leitfähig. Diese Eigenschaft des Kühlmittels birgt das Risiko der Entstehung eines Kurzschlusses im Fall eines Unfalles eines Kraftfahrzeuges, in dem die Batteriezellen angeordnet sind. Bei einer Undichtigkeit des Kühlsystems ist nicht auszuschließen, dass Most used coolants are electrically conductive. This property of the coolant involves the risk of a short circuit in the event of an accident of a motor vehicle in which the battery cells are arranged. In the event of a leak in the cooling system, it can not be ruled out that
Kühlflüssigkeit Kontakte der Batteriezellen und/oder einer daraus assemblierten Batterie berühren, so dass es zu Kurzschlüssen und/oder Elektrolyse kommen kann, wobei gefährliches Wasserstoffgas entstehen kann. Coolant contacts the battery cells and / or one assembled from it Touch the battery so that short-circuiting and / or electrolysis may occur, resulting in hazardous hydrogen gas.
Zur Verhinderung von Kurzschlüssen ist aus der DE 10 2008 059 954 A1 bekannt, ein elektrisch isolierendes und Wärme leitendes Medium, In order to prevent short circuits, DE 10 2008 059 954 A1 discloses an electrically insulating and heat-conducting medium.
beispielsweise eine Wärmeleitfolie, zwischen der Oberfläche der Kühlplatte und den Bodenflächen der Batteriezellen anzuordnen. Dabei wird jedoch nicht die Gefahr der Kurzschlussbildung bei austretender Kühlflüssigkeit gebannt. For example, a Wärmeleitfolie to arrange between the surface of the cooling plate and the bottom surfaces of the battery cells. However, this does not eliminate the risk of short-circuiting when the coolant exits.
Aus der DE 10 2008 059 943 A1 ist es bekannt, zur Verhinderung von From DE 10 2008 059 943 A1 it is known to prevent
Kurzschlüssen und Elektrolyse eine Kühlflüssigkeit einzusetzen, die völlig frei von Wasser sowie von molekularen Bestandteilen des Wassers ist. Short circuits and electrolysis use a coolant that is completely free of water and molecular components of the water.
Insbesondere in Elektro- und Hybridfahrzeugen werden außerdem weitere elektrische Komponenten flüssig gekühlt, wie z. B. die Leistungselektronik, Spannungswandler, Klimakompressoren und Elektromotoren. In particular, in electric and hybrid vehicles also further electrical components are cooled liquid, such. As the power electronics, voltage converters, air compressors and electric motors.
Diese Komponenten werden üblicherweise in einem sogenannten These components are usually in a so-called
Hochvoltsystem betrieben, das heißt mit einer Wechselspannung von mehr als 24 V bzw. einer Gleichspannung von mehr als 60 V, und sind bei Undichtigkeit des Kühlsystems anfällig für sicherheitskritische Kurzschlüsse. High-voltage system operated, that is with an AC voltage of more than 24 V or a DC voltage of more than 60 V, and are prone to safety-critical short circuits in case of leakage of the cooling system.
Offenbarung der Erfindung Disclosure of the invention
Erfindungsgemäß wird eine Temperierungseinrichtung zum Temperieren einer elektrischen Komponente, insbesondere einer Lithium-Ionen-Batterie, zur Verfügung gestellt, die wenigstens einen Hohlraum aufweist, in dem Flüssigkeit aufnehmbar oder aufgenommen ist. Es ist dabei vorgesehen, dass die According to the invention, a tempering device is provided for tempering an electrical component, in particular a lithium-ion battery, which has at least one cavity in which liquid can be taken up or taken up. It is envisaged that the
Temperierungseinrichtung zum Ablassen der Kühlflüssigkeit wenigstens ein Ventil umfasst, welches mit dem Hohlraum strömungstechnisch verbunden ist. Die Kühlflüssigkeit in der Temperierungseinrichtung hat dabei derartige Eigenschaften, dass sie nicht nur zum Kühlen der elektrischen Komponente, sondern gegebenenfalls auch zur Erwärmung der elektrischen Komponente genutzt werden kann. Hierfür geeignete Kühlflüssigkeiten sind an sich bekannt, z.B. ein Gemisch aus Wasser und Glykol. Die elektrische Komponente kann dabei eine Batterie und insbesondere eine Lithium-Ionen-Batterie sein, und/oder die Leistungselektronik, ein oder mehrere Spannungswandler, Klimakompressoren sowie Elektromotoren, die Tempering device for discharging the cooling liquid comprises at least one valve which is fluidically connected to the cavity. The cooling liquid in the tempering device has properties such that it can be used not only for cooling the electrical component, but optionally also for heating the electrical component. Cooling liquids suitable for this purpose are known per se, for example a mixture of water and glycol. The electrical component may be a battery and in particular a lithium-ion battery, and / or the power electronics, one or more voltage transformers, air conditioning compressors and electric motors, the
vorzugsweise im Hochvoltbereich betrieben werden. preferably operated in the high voltage range.
Vorteile der Erfindung Advantages of the invention
Der Vorteil der vorliegenden Erfindung liegt insbesondere darin, dass im Fall nicht auszuschließender oder tatsächlicher Beschädigung der The advantage of the present invention lies in the fact that in the case of non-excludable or actual damage to the
Temperierungseinrichtung in einfacher und zuverlässiger Weise die Tempering device in a simple and reliable way the
Kühlflüssigkeit aus der Temperierungseinrichtung zumindest teilweise abgelassen und mittels einer geeigneten Leitung oder eines geeigneten Abflusses von der elektrischen Komponente wegtransportiert werden kann, so dass die Gefahr einer Kurzschlussbildung durch Kontaktüberbrückung an der elektrischen Komponente wie z. B. an der Batterie oder an einzelnen Coolant from the temperature control at least partially drained and can be transported away by means of a suitable line or a suitable drain from the electrical component, so that the risk of short circuit formation by contact bridging on the electrical component such. B. on the battery or on individual
Batteriezellen sowie die Gefahr der Elektrolyse stark gemindert bis Battery cells and the risk of electrolysis greatly reduced until
ausgeschlossen ist. is excluded.
In vorteilhafter Ausgestaltung ist vorgesehen, dass das Ventil am tiefsten Punkt der Temperierungseinrichtung angeordnet ist. Mit dem tiefsten Punkt ist dabei der geodätisch tiefste Punkt der Temperierungseinrichtung in ihrer In an advantageous embodiment, it is provided that the valve is arranged at the lowest point of the temperature control device. With the lowest point is the geodetically lowest point of the tempering in their
bestimmungsgemäßen Gebrauchslage gemeint. Dadurch wird ein meant intended position of use. This will be a
schwerkraftbedingtes Auslaufen der Kühlflüssigkeit aus der Gravity caused leakage of the cooling liquid from the
Temperierungseinrichtung bewirkt. Alternativ ist das Ventil nicht am tiefsten Punkt der Temperierungseinrichtung angeordnet, wobei in dieser Temperature control device causes. Alternatively, the valve is not located at the lowest point of the temperature control, wherein in this
Ausführungsvariante eine Einrichtung zum Absaugen der Kühlflüssigkeit angeordnet ist. Embodiment variant, a device for sucking the cooling liquid is arranged.
Vorzugsweise umfasst die erfindungsgemäße Temperierungseinrichtung einen Aktuator zur automatischen Öffnung des Ventils. Diese Öffnung kann dabei automatisch oder manuell veranlasst sein. Preferably, the temperature control device according to the invention comprises an actuator for automatic opening of the valve. This opening can be initiated automatically or manually.
In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung ist vorgesehen, dass die In a further advantageous embodiment, it is provided that the
Temperierungseinrichtung eine Steuereinrichtung zur Betätigung des Aktuators aufweist. Die Steuereinrichtung dient somit zur Auslösung einer automatisiert oder manuell veranlassten Öffnung des Ventils, um somit automatisch die Kühlflüssigkeit abführen zu können. Das heißt, dass die Steuereinrichtung nach automatisiert oder manuell generiertem Befehl den Betrieb des Aktuators auslöst, der das Ventil öffnet. Die automatisierte Generierung des Öffnungsbefehls kann zum Beispiel durch eine Einheit zur Unfalldetektion erfolgen. Die manuelle Generierung des Öffnungsbefehls kann zum Beispiel durch manuelle Betätigung eines entsprechenden Schalters erfolgen. Tempering device has a control device for actuating the actuator. The control device thus serves to trigger an automatically or manually initiated opening of the valve, thus automatically the To dissipate coolant. This means that the control device automatically or manually generated command triggers the operation of the actuator that opens the valve. The automated generation of the opening command can be done for example by an accident detection unit. The manual generation of the opening command can be done, for example, by manual operation of a corresponding switch.
Alternativ oder hinzukommend zur Anordnung eines Aktuators zur automatischen Öffnung des Ventils kann die Temperierungseinrichtung auch einen Aktuator zur manuellen Öffnung des Ventils aufweisen. Ein solcher Aktuator zur manuellen Öffnung des Ventils kann zum Beispiel ein kostengünstiges Handrad am Ventil sein. Alternatively or in addition to the arrangement of an actuator for automatic opening of the valve, the temperature control device may also have an actuator for manual opening of the valve. Such an actuator for manual opening of the valve may be, for example, a low-cost handwheel on the valve.
Im Fall der Anordnung einer Steuereinheit ist vorteilhafterweise vorgesehen, dass die Temperierungseinrichtung weiterhin eine mit der Steuereinrichtung signaltechnisch verbundene Eingabeeinrichtung zur Eingabe eines In the case of the arrangement of a control unit, it is advantageously provided that the tempering device furthermore has an input device signal-connected to the control device for inputting a
Ventil-Öffnungsbefehls aufweist. Mittels dieser Eingabeeinrichtung kann manuell ein Befehl an die Steuereinrichtung übermittelt werden, dass das Ventil geöffnet werden soll. Valve opening command has. By means of this input device, a command can be manually transmitted to the control device, that the valve should be opened.
Sämtliche Einrichtungen der Temperierungseinrichtung sind dabei bevorzugt derart ausgestaltet, dass sie nicht nur Befehle zum Öffnen des Ventils generieren beziehungsweise diese umsetzen können, sondern auch umgekehrt Befehle zum Schließen des Ventils generieren beziehungsweise umsetzen können. All devices of the temperature control device are preferably designed such that they not only generate commands for opening the valve or can implement them, but also can generate or implement commands to close the valve vice versa.
Insbesondere kann ein jeweiliger Aktuator auch zur manuellen Schließung vorgesehen sein. In particular, a respective actuator may also be provided for manual closure.
Es wird weiterhin ein elektrisches System zur Verfügung gestellt, welches wenigstens eine elektrische Komponente, insbesondere eine It is further provided an electrical system, which at least one electrical component, in particular a
Lithium-Ionen-Batterie, sowie wenigstens eine erfindungsgemäße Lithium-ion battery, and at least one inventive
Temperierungseinrichtung umfasst. Die elektrische Komponente kann dabei eine aus mehreren Batteriezellen zusammengesetzte Batterie sein, und/oder die Leistungselektronik, ein oder mehrere Spannungswandler, Klimakompressoren sowie ein oder mehrere Elektromotoren. Das elektrische System oder ein dieses umfassendes Fahrzeug kann weiterhin eine Unfalldetektionseinheit umfassen, die signaltechnisch mit der Steuereinheit gekoppelt ist und im Fall der Erkennung eines Unfalls ein diesbezügliches Signal generiert und an die Steuereinheit sendet. Die Unfalldetektionseinheit kann dabei derart ausgestaltet sein, dass sie bei Erkennung eines Impulses ab einer bestimmten Größe davon ausgeht, dass ein Unfall vorliegt und ein Temperature control comprises. The electrical component may be a battery composed of a plurality of battery cells, and / or the power electronics, one or more voltage transformers, air conditioning compressors and one or more electric motors. The electrical system or a vehicle comprising this may further comprise an accident detection unit, which is signal-wise coupled to the control unit and in the event of detection of an accident, generates a corresponding signal and sends it to the control unit. The accident detection unit can be configured such that when an impulse is detected starting at a certain size, it assumes that an accident exists and a
entsprechendes Signal generiert. Die Steuereinheit ist dann derart ausgeführt, dass sie bei Erhalt des Signals über den Unfall automatisch ein Signal zur Öffnung des Ventils generiert. Die Steuereinrichtung kann auch ein Bestandteil eines Batterie-Management-Systems sein. corresponding signal generated. The control unit is then designed such that it automatically generates a signal to open the valve upon receipt of the signal about the accident. The controller may also be part of a battery management system.
Es wird außerdem erfindungsgemäß ein Verfahren zur Minderung der It is also according to the invention a method for reducing the
Kurzschlussgefahr an einer elektrischen Komponente, insbesondere an einer Lithium-Ionen-Batterie, zur Verfügung gestellt, bei dem bei Erkennung einer potentiellen Gefahrensituation ein Ventil einer zur Temperierung der elektrischen Komponente angeordneten Temperierungseinrichtung geöffnet wird und Risk of short circuit on an electrical component, in particular provided on a lithium-ion battery, in which upon detection of a potential dangerous situation, a valve of a temperature control of the electrical component arranged temperature control is opened and
Kühlflüssigkeit aus der Temperierungseinrichtung von der elektrischen Coolant from the temperature control of the electrical
Komponente weggeleitet wird. Die Öffnung des Ventils kann dabei manuell oder auch automatisiert erfolgen. Die automatisierte Öffnung kann durch einen manuell oder auch automatisch generierten Befehl erfolgen. Component is routed away. The opening of the valve can be done manually or automatically. The automated opening can be done by a manually or automatically generated command.
Die Erfindung ergänzend wird außerdem ein Kraftfahrzeug, insbesondere ein elektrisch antreibbares Kraftfahrzeug, zur Verfügung gestellt, welches In addition, the invention additionally provides a motor vehicle, in particular an electrically driven motor vehicle, which
wenigstens ein erfindungsgemäßes elektrisches System umfasst. Insbesondere wenn das elektrische System eine Batterie ist oder eine solche umfasst, ist vorgesehen, dass diese Batterie mit einem Antriebssystem des Kraftfahrzeuges verbunden ist. at least one inventive electrical system comprises. In particular, when the electrical system is a battery or includes such, it is provided that this battery is connected to a drive system of the motor vehicle.
Zeichnungen drawings
Die vorliegende Erfindung wird anhand der in den beiliegenden Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiele erläutert, wobei die zu temperierende elektrische Komponente beispielhaft eine Batterie 1 ist. Figur 1 zeigt dabei ein erfindungsgemäßes elektrisches System in schematischerThe present invention will be explained with reference to the embodiments illustrated in the accompanying drawings, wherein the electrical component to be tempered by way of example is a battery 1. FIG. 1 shows a schematic diagram of an electrical system according to the invention
Darstellung, und Figur 2 zeigt das in Figur 1 dargestellte elektrische System, ergänzt mit einem Druckausgleichsventil 10. Representation, and FIG. 2 shows the electrical system shown in FIG. 1, supplemented with a pressure compensation valve 10.
Wie Figur 1 zeigt, ist in dem erfindungsgemäßen elektrischen System eine Batterie 1 als elektrische Komponente auf einer Kühlplatte 2 angeordnet. Diese Kühlplatte 2 weist einen Hohlraum auf. An diesen Hohlraum der Kühlplatte 2 sind Leitungen 6 angeschlossen. Die Leitungen 6 verbinden den Hohlraum der Kühlplatte 2 mit einem Wärmeübertrager 4 sowie mit einer Pumpe 5. Die Kühlplatte 2 beziehungsweise deren Hohlraum, der Wärmeübertrager 4 und die Pumpe 5 sind dabei strömungstechnisch in einer ringförmigen Reihenschaltung angeordnet. Zumindest im Hohlraum der Kühlplatte 2 ist Kühlflüssigkeit 9 vorhanden, um die auf der Oberfläche der Kühlplatte 2 angeordnete Batterie 1 , die üblicherweise aus mehreren Batteriezellen gebildet ist, zu kühlen. As FIG. 1 shows, in the electrical system according to the invention, a battery 1 is arranged as an electrical component on a cooling plate 2. This cooling plate 2 has a cavity. At this cavity of the cooling plate 2 lines 6 are connected. The lines 6 connect the cavity of the cooling plate 2 with a heat exchanger 4 and with a pump 5. The cooling plate 2 or its cavity, the heat exchanger 4 and the pump 5 are arranged fluidically in an annular series connection. At least in the cavity of the cooling plate 2 is cooling liquid 9 is provided to cool the arranged on the surface of the cooling plate 2 battery 1, which is usually formed of a plurality of battery cells to cool.
Bei Überhitzung der Batterie 1 wird Wärme der Batterie 1 von der Kühlflüssigkeit 9 in der Kühlplatte 2 aufgenommen und über den Wärmeübertrager 4 an ein weiteres Medium übertragen. When the battery 1 overheats, heat of the battery 1 is absorbed by the cooling liquid 9 in the cooling plate 2 and transmitted via the heat exchanger 4 to another medium.
Das in Figur 1 dargestellte Batteriesystem ohne die Batterie 1 entspricht dem erfindungsgemäßen elektrischen System. The battery system shown in Figure 1 without the battery 1 corresponds to the electrical system according to the invention.
Es ist vorgesehen, dass das Temperierungssystem ein Ventil 3 aufweist, mit welchem die Kühlflüssigkeit 9 aus dem Temperierungssystem abgelassen und weggeleitet werden kann. It is provided that the tempering system has a valve 3, with which the cooling liquid 9 can be drained from the temperature control system and led away.
Es bietet sich dabei an, das Ventil 3 am tiefsten Punkt 8 des Systems anzuordnen. Zu diesem Zweck kann in einer Leitung 6 ein Abzweig 7 integriert sein, in dem das Ventil 3 angeordnet ist. It is advisable to arrange the valve 3 at the lowest point 8 of the system. For this purpose, a branch 7 can be integrated in a line 6, in which the valve 3 is arranged.
Bei Erkennung eines Unfalls oder auch einer Unfallgefahr kann das Ventil 3 geöffnet werden, so dass Kühlflüssigkeit 9 aus dem Temperierungssystem beziehungsweise aus dem Batteriesystem herausgelassen und abgeleitet wird. Bei einer unfallbedingten derartigen mechanischen Beschädigung des Upon detection of an accident or even a risk of accident, the valve 3 can be opened, so that cooling liquid 9 is let out and discharged from the temperature control system or from the battery system. In an accidental such mechanical damage of the
Temperierungssystems, dass dieses ein Leck aufweist, besteht somit keine Gefahr der Elektrolyse oder eines Kurzschlusses an Kontakten der Batterie 1 , da die Kühlflüssigkeit 9 abgeleitet wurde und somit nicht mehr an die Kontakte der Batterie 1 gelangen kann. Temperierungssystems that this has a leak, there is thus no risk of electrolysis or a short circuit to contacts of the battery 1, there the cooling liquid 9 was derived and thus can no longer get to the contacts of the battery 1.
In einer weiteren Ausführung kann, wie in Figur 2 dargestellt, vorzugsweise an der höchsten Stelle im Kühlkreislauf ein Druckausgleichsventil 10 angebracht sein, das sich ebenfalls im Falle eines Unfalls oder einer Detektion von In a further embodiment, as shown in Figure 2, preferably at the highest point in the cooling circuit, a pressure compensation valve 10 may be mounted, which is also in the event of an accident or a detection of
Undichtigkeit innerhalb des Gehäuses einer elektrischen Komponente öffnet. Das heißt, dass auch dieses Druckausgleichsventil 10 signaltechnisch mit der Steuerungseinheit gekoppelt sein kann. Leakage within the housing of an electrical component opens. This means that even this pressure compensation valve 10 can be signal-technically coupled to the control unit.
Dieses Druckausgleichsventil 10 erlaubt ein schnelles Ablassen der This pressure compensation valve 10 allows a fast draining the
Kühlflüssigkeit durch einen entsprechenden Druckausgleich. Coolant through an appropriate pressure compensation.
Alternativ oder hinzukommend kann auch eine Druckpatrone das Austreiben der Kühlflüssigkeit aus dem System beschleunigen. Alternatively or additionally, a print cartridge can accelerate the expulsion of the cooling liquid from the system.

Claims

Ansprüche claims
1 . Temperierungseinrichtung zum Temperieren einer elektrischen Komponente, insbesondere einer Lithium-Ionen-Batterie, mit wenigstens einem Hohlraum, in dem Kühlflüssigkeit aufnehmbar oder aufgenommen ist, 1 . Tempering device for tempering an electrical component, in particular a lithium-ion battery, with at least one cavity, is accommodated or received in the cooling liquid,
dadurch gekennzeichnet,  characterized,
dass die Temperierungseinrichtung zum Ablassen der Kühlflüssigkeit (9) wenigstens ein Ventil (3) umfasst, welches mit dem Hohlraum  the tempering device for discharging the cooling liquid (9) comprises at least one valve (3) which communicates with the cavity
strömungstechnisch verbunden ist.  fluidically connected.
2. Temperierungseinrichtung nach Anspruch 1 , an deren tiefsten Punkt (8) das Ventil (3) angeordnet ist. 2. tempering device according to claim 1, at the lowest point (8), the valve (3) is arranged.
3. Temperierungseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Temperierungseinrichtung einen Aktuator zur automatischen Öffnung des Ventils (3) aufweist. 3. temperature control device according to one of the preceding claims, wherein the temperature control device comprises an actuator for automatic opening of the valve (3).
4. Temperierungseinrichtung nach Anspruch 3, die eine Steuereinrichtung zur Betätigung des Aktuators aufweist. 4. tempering device according to claim 3, which has a control device for actuating the actuator.
5. Temperierungseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Temperierungseinrichtung einen Aktuator zur manuellen Öffnung des Ventils (9) aufweist. 5. Temperature control device according to one of the preceding claims, wherein the temperature control device has an actuator for manual opening of the valve (9).
6. Temperierungseinrichtung nach einem der Ansprüche 4 und 5, die eine mit der Steuereinrichtung signaltechnisch verbundene Eingabeeinrichtung zur Eingabe eines Ventil-Öffnungsbefehls aufweist. 6. tempering device according to one of claims 4 and 5, which has a signaling device connected to the input device for inputting a valve opening command.
7. Elektrisches System, umfassend wenigstens eine elektrische Komponente, insbesondere eine Lithium-Ionen-Batterie, sowie wenigstens eine 7. Electrical system comprising at least one electrical component, in particular a lithium-ion battery, and at least one
Temperierungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6. Temperature control device according to one of claims 1 to 6.
8. Elektrisches System nach Anspruch 7, welches eine Unfalldetektionseinheit umfasst, die signaltechnisch mit der Steuereinheit gekoppelt ist und im Fall der Erkennung eines Unfalls ein diesbezügliches Signal generiert und an die Steuereinheit sendet. 8. Electrical system according to claim 7, which comprises an accident detection unit, which is signal-technically coupled to the control unit and in the event of detection of an accident generates a corresponding signal and sends it to the control unit.
9. Verfahren zur Minderung der Kurzschlussgefahr an einer elektrischen 9. Method for reducing the risk of short circuit on an electrical
Komponente, insbesondere an einer Lithium-Ionen-Batterie, bei dem bei Erkennung einer potentiellen Gefahrensituation ein Ventil (3) einer zur Temperierung der elektrische Komponente (1 ) angeordneten  Component, in particular on a lithium-ion battery, in which upon detection of a potential dangerous situation, a valve (3) arranged for controlling the temperature of the electrical component (1)
Temperierungseinrichtung geöffnet wird und Kühlflüssigkeit (9) aus der Temperierungseinrichtung von der elektrischen Komponente (1 ) weggeleitet wird.  Tempering device is opened and cooling liquid (9) is led away from the temperature control of the electrical component (1).
10. Kraftfahrzeug, insbesondere elektrisch antreibbares Kraftfahrzeug, 10. Motor vehicle, in particular electrically driven motor vehicle,
umfassend wenigstens ein elektrisches System nach einem der Ansprüche 7 und 8.  comprising at least one electrical system according to one of claims 7 and 8.
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