EP3658838A1 - Temperiervorrichtung für eine temperierung eines batteriesystems sowie batteriesystem - Google Patents

Temperiervorrichtung für eine temperierung eines batteriesystems sowie batteriesystem

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EP3658838A1
EP3658838A1 EP18750120.0A EP18750120A EP3658838A1 EP 3658838 A1 EP3658838 A1 EP 3658838A1 EP 18750120 A EP18750120 A EP 18750120A EP 3658838 A1 EP3658838 A1 EP 3658838A1
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EP
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tempering
temperature control
flow
section
battery
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Withdrawn
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EP18750120.0A
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Christian Behlen
Mark ALLMENDINGER-HAGENMAIER
Tobias Mayer
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Lion Smart GmbH
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Lion Smart GmbH
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Publication date
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    • Y02E60/10—Energy storage using batteries

Definitions

  • a different temperature load can occur in the battery system for the individual battery elements. This can lead to a different rapid aging of the individual battery elements in the battery system, which in turn a lifetime of the entire battery system can be reduced. It is therefore an object of the present invention to at least partially overcome the disadvantages described above.
  • a tempering device also have a plurality of third tempering, whereby the number of temperature-controlled battery elements of the battery system can be further increased.
  • Analogous to the arrangement of the first three Temperierzweige meet the inflow and outflow of each further arranged Temperierzweigs the condition that the order of the inflow and the outflow of all Temperierzweige the forward section or on Return section are the same.
  • all Temperierzweigen thus tempering fluid with at least substantially the same temperature, pressure and the same
  • Temperierzweige is arranged, further comprising a flow path between the
  • Temperierzweigs done. Analogous to this, the return end is defined in the temperature control line or the return section in such a way that after the return end there is no longer any connection of a temperature control branch. Temperingfluid, the beginning of the flow to
  • tempering fluid again has a lower or higher temperature and, preferably in a closed circulation system, can again flow through the tempering line and be returned to the tempering branches.
  • FIG. 3 schematically shows a further embodiment of a battery system 80 according to the invention, which is designed with a temperature control device 1 according to the invention.
  • a temperature control device 1 according to the invention.
  • Inlet openings 31, 41 and outflow openings 32, 42 at the flow section 10 and return section 20 of the temperature control 2 are in this embodiment

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Temperiervorrichtung (1) für eine Temperierung eines Batteriesystems (80) mit zumindest einem Batterieelement (81), die Temperiervorrichtung (1) aufweisend eine Temperierleitung (2) zum Leiten eines Temperierfluids (70) in einer Strömungsrichtung (71), wobei die Temperierleitung (2) einen Vorlaufabschnitt (10), einen Rücklaufabschnitt (20), einen ersten Temperierzweig (30) und einen zweiten Temperierzweig (40) aufweist, der erste Temperierzweig (30) aufweisend eine erste Einströmöffnung (31), die mit dem Vorlaufabschnitt (10) fluidkommunizierend verbunden ist, und eine erste Ausströmöffnung (32), die mit dem Rücklaufabschnitt (20) fluidkommunizierend verbunden ist, der zweite Temperierzweig (40), aufweisend eine zweite Einströmöffnung (41), die mit dem Vorlaufabschnitt (10) fluidkommunizierend verbunden ist, und eine zweite Ausströmöffnung (42), die mit dem Rücklaufabschnitt (20) fluidkommunizierend verbunden ist, wobei ferner der erste Temperierzweig (30) und der zweite Temperierzweig (40) zueinander fluidmechanisch parallel geschaltet sind und jeweils einen Temperierabschnitt (60) zum Temperieren eines Batterieelements (81) des Batteriesystems (80) aufweisen. Ferner betrifft die Erfindung ein Batteriesystem (80), aufweisend zumindest ein Batterieelement (81) und eine Temperiervorrichtung (1).

Description

Temperiervorrichtung für eine Temperierung eines Batteriesystems
Batteriesystem
B e s c h r e i b u n g
Die Erfindung betrifft eine Temperiervorrichtung für eine Temperierung eines Batteriesystems mit zumindest einem Batterieelement, die Temperiervorrichtung aufweisend eine Temperierleitung zum Leiten eines Temperierfluids in einer Strömungsrichtung, wobei die Temperierleitung einen Vorlaufabschnitt, einen Rücklaufabschnitt, einen ersten Temperierzweig und einen zweiten
Temperierzweig aufweist, der erste Temperierzweig aufweisend eine erste Einströmöffnung, die mit dem Vorlaufabschnitt fluidkommunizierend verbunden ist, und eine erste Ausströmöffnung, die mit dem Rücklaufabschnitt
fluidkommunizierend verbunden ist, der zweite Temperierzweig aufweisend eine zweite Einströmöffnung, die mit dem Vorlaufabschnitt fluidkommunizierend verbunden ist, und eine zweite Ausströmöffnung, die mit dem Rücklaufabschnitt fluidkommunizierend verbunden ist, wobei ferner der erste Temperierzweig und der zweite Temperierzweig zueinander fluidmechanisch parallel geschaltet sind und jeweils einen Temperierabschnitt zum Temperieren eines Batterieelements des Batteriesystems aufweisen. Ferner betrifft die Erfindung ein Batteriesystem, aufweisend zumindest ein Batterieelement und eine Temperiervorrichtung.
Elektrische Energiespeicher werden in der modernen Technik weitläufig eingesetzt, beispielsweise in Elektrofahrzeugen. Mögliche Ausgestaltungsformen derartiger
Energiespeicher sind beispielsweise Lithium-Ionen-Batterien. Um eine Leistungsfähigkeit derartiger Batterien zu steigern, ist es beispielsweise bekannt, mehrere einzelne
Batterieelemente, insbesondere beispielsweise Batteriezellen, in einer Batterieebene elektrisch parallel zu verschalten. Um eine weitere Steigerung zu erzielen, können zwei oder mehrere dieser Batterieebenen zu einem Batteriestapel seriell verschaltet werden. Dazu können insbesondere die einzelnen Batterieebenen aufeinander angeordnet und elektrisch leitend verbunden werden.
Während eines Betriebs eines Batteriesystems kommt es zumeist zu einer nicht zu vernachlässigenden Wärmeentwicklung. Jedoch auch eine zu niedrige Temperatur des Batteriesystems ist für ein effektives Betreiben eines Batteriesystems hinderlich. Eine Temperierung des Batteriesystems, insbesondere der einzelnen Batterieelemente des Batteriesystems, ist daher zumeist unumgänglich. Thermische Schäden an den
Batterieelementen oder dem gesamten Batteriesystem können durch ein Vorhandensein von Temperiervorrichtungen vermieden werden. Bekannte Temperiervorrichtungen weisen oftmals eine Temperierleitung auf, in der ein Temperierfluid in einer Strömungsrichtung strömt. Durch eine thermisch leitende Verbindung der Temperierleitung, beispielsweise eines Temperierabschnitts der Temperierleitung, mit den einzelnen Batterieelementen eines Batteriesystems kann thermische Energie, mit anderen Worten eine Abwärme der
Batterieelementen, durch das Temperierfluid aufgenommen und von den Batterieelementen weg transportiert werden beziehungsweise durch das Temperierfluid an die
Batterieteilsysteme herangeführt und an diese abgegeben werden.
Bei bekannten Temperiervorrichtungen für eine Temperierung von Batteriesystemen mit mehreren Batterieelementen kann gemäß dem Stand der Technik vorgesehen sein, dass die Temperierleitung sich mäanderförmig durch zumindest einen Abschnitt des Batteriesystems oder sogar das gesamte Batteriesystem erstreckt. Auf diese Weise können viele, bevorzugt alle Bereiche des Batteriesystems durch die Temperierleitung erreicht werden, wodurch über das gesamte Batteriesystem verteilt eine Temperierfähigkeit der Temperiervorrichtung bereitgestellt werden kann. Nachteilig bei einer derartigen mäanderförmigen Anordnung der Temperierleitung ist jedoch, dass sich die Temperatur des Temperierfluids durch Aufnahme beziehungsweise Abgabe von Wärmeenergie von den beziehungsweise an die
Batterieelemente in Strömungsrichtung des Temperierfluids immer weiter erhöht
beziehungsweise erniedrigt, so dass eine Temperierleistung einer derartigen
Temperiervorrichtung entlang der Temperierleitung immer mehr abnimmt.
In einer weiteren Ausgestaltungsform von Temperiervorrichtungen gemäß dem Stand der Technik ist alternativ bekannt, dass sich die Temperierleitung in mehrere Temperierzweige aufteilt. Die Temperierzweige zweigen von einem Vorlaufabschnitt der Temperierleitung ab und münden in einen Rücklaufabschnitt wieder ein. wobei gemäß dem Stand der Technik ferner bekannt ist, dass die Strömungsrichtungen des Temperierfluids im Vorlaufabschnitt und im Rücklaufabschnitt im Wesentlichen entgegengesetzt sind, so dass sich für die einzelnen Strömungswege des Temperierfluid durch den Vorlaufabschnitt, den jeweiligen Temperierzweig und den Rücklaufabschnitt zumindest schematisch im Wesentlichen eine U- förmige Form ergibt. Die Temperierzweige der einzelnen Strömungswege zweigen von einem gemeinsamen Vorlaufabschnitt und einem gemeinsamen Rücklaufabschnitt ab, so dass sie ineinander übergehend gestapelt angeordnet sind. Auf diese Weise kann bereitgestellt werden, dass die einzelnen Temperierzweige mit einem Temperierfluid mit zumindest im Wesentlichen gleichen Temperaturen betrieben werden können, so dass die Temperierleistung im Vergleich zu einer mäanderförmig angeordneten einzelnen
Temperierleitung erhöht werden kann. Allerdings ergeben sich durch diese
Ineinanderstapelung der U-förmigen Strömungswege für die einzelnen Temperierzweige insgesamt deutlich unterschiedliche Längen, so dass sich automatisch auch zumeist ein Druck und/oder ein Volumenstrom an Temperierfluid in den einzelnen Temperierzweigen deutlich unterscheiden können. Auch in dieser Ausgestaltungsform einer
Temperiervorrichtung gemäß dem Stand der Technik kann es somit zu deutlich
unterschiedlichen Temperierleistungen in den einzelnen Temperierzweigen kommen.
Dadurch kann im Batteriesystem für die einzelnen Batterieelemente eine unterschiedliche Temperaturbelastung auftreten. Dies kann zu einer unterschiedlich schnellen Alterung der einzelnen Batterieelemente im Batteriesystem führen, wodurch wiederum eine Lebensdauer des gesamten Batteriesystems vermindert werden kann. Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die voranstehend beschriebenen Nachteile zumindest teilweise zu beheben. Insbesondere ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, in kostengünstiger und einfacher Weise eine Temperiervorrichtung sowie ein Batteriesystem bereitzustellen, durch die eine Temperierung des Batteriesystems insgesamt verbessert werden kann, wobei insbesondere für einzelne Temperierzweige der Temperierleitung der Temperiervorrichtung zumindest im Wesentlichen ähnliche Temperierfluideigenschaften wie beispielsweise Temperatur, Druck und/oder Volumenstrom bereitgestellt werden können.
Voranstehende Aufgabe wird gelöst durch eine Temperiervorrichtung mit den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs 1 sowie durch ein Batteriesystem mit den Merkmalen des nebengeordneten Anspruchs 10. Weitere Merkmale und Details der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, der Beschreibung und den Zeichnungen. Dabei gelten Merkmale und Details, die im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Temperiervorrichtung beschrieben sind, selbstverständlich auch im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Batteriesystem und jeweils umgekehrt, so dass bezüglich der Offenbarung zu den einzelnen Erfindungsaspekten stets wechselseitig Bezug genommen wird bzw. werden kann.
Gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung wird die Aufgabe gelöst durch eine
Temperiervorrichtung für eine Temperierung eines Batteriesystems mit zumindest einem Batterieelement, die Temperiervorrichtung aufweisend eine Temperierleitung zum Leiten eines Temperierfluids in einer Strömungsrichtung, wobei die Temperierleitung einen
Vorlaufabschnitt, einen Rücklaufabschnitt, einen ersten Temperierzweig und einen zweiten Temperierzweig aufweist, der erste Temperierzweig aufweisend eine erste Einströmöffnung, die mit dem Vorlaufabschnitt fluidkommunizierend verbunden ist, und eine erste
Ausströmöffnung, die mit dem Rücklaufabschnitt fluidkommunizierend verbunden ist, der zweite Temperierzweig aufweisend eine erste Einströmöffnung, die mit dem Vorlaufabschnitt fluidkommunizierend verbunden ist, und eine zweite Ausströmöffnung, die mit dem
Rücklaufabschnitt fluidkommunizierend verbunden ist, wobei ferner der erste
Temperierzweig und der zweite Temperierzweig zueinander fluidmechanisch parallel geschaltet sind und jeweils einen Temperierabschnitt zum Temperieren eines
Batterieelements des Batteriesystems aufweisen. Eine erfindungsgemäße
Temperiervorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Einströmöffnung des zweiten Temperierzweigs in Bezug auf die Strömungsrichtung am Vorlaufabschnitt nachgelagert zur ersten Einströmöffnung des ersten Temperierzweigs angeordnet ist und dass die zweite Ausströmöffnung des zweiten Temperierzweigs in Bezug auf die
Strömungsrichtung am Rücklaufabschnitt nachgelagert zur ersten Ausströmöffnung des ersten Temperierzweigs angeordnet ist.
Durch eine erfindungsgemäße Temperiervorrichtung kann eine Temperierung eines Batteriesystems bzw. der Batterieelemente des Batteriesystems bereitgestellt werden. Für diesen Zweck weist die Temperiervorrichtung eine Temperierleitung auf, die zum Leiten eines Temperierfluids in einer Strömungsrichtung ausgebildet ist. Das Temperierfluid kann beispielsweise als Gas, als Flüssigkeit und/oder in einem Mischzustand vorliegen. Die Temperierleitung verzweigt sich in zumindest zwei Temperierzweige, wobei das Verzweigen bzw. Zusammenführen der Temperierzweige an einem Vorlaufabschnitt der
Temperierleitung bzw. einem Rücklaufabschnitt der Temperierleitung erfolgt. Die einzelnen Temperierzweige weisen jeweils eine Einströmöffnung auf, die fluidkommunizierend mit dem Vorlaufabschnitt verbunden ist. Das Zusammenführen der Temperierzweige zur
Temperierleitung erfolgt im Rücklaufabschnitt, wobei die Temperierzweige jeweils eine Ausströmöffnung aufweisen, die wiederum fluidkommunizierend mit dem Rücklaufabschnitt verbunden ist. Auf diese Weise kann bereitgestellt werden, dass der erste Temperierzweig und der zweite Temperierzweig zueinander fluidmechanisch parallel geschaltet sind. Bereits auf diese Weise kann bereitgestellt werden, dass eine Temperatur des Temperierfluids für alle durchflossenen Temperierzweige ähnlich oder bevorzugt sogar zumindest im
Wesentlichen gleich ausgebildet ist, da sie alle von dem gleichen Vorlaufabschnitt abzweigen.
Erfindungswesentlich ist nun vorgesehen, dass bezüglich der Strömungsrichtung des Temperierfluids die Einströmöffnungen der einzelnen Temperierzweige am Vorlaufabschnitt in derselben Reihenfolge angeordnet sind, wie die Ausströmöffnungen der einzelnen Temperierzweige am Rücklaufabschnitt. Dies wird dadurch erreicht, dass die zweite Einströmöffnung des zweiten Temperierzweigs in Bezug auf die Strömungsrichtung am Vorlaufabschnitt nachgelagert zur ersten Einströmöffnung des ersten Temperierzweigs angeordnet ist und gleichzeitig die zweite Ausströmöffnung des zweiten Temperierzweigs in Bezug auf die Strömungsrichtung am Rücklaufabschnitt ebenfalls nachgelagert zur ersten Ausströmöffnung des ersten Temperierzweigs angeordnet ist. Mit anderen Worten mündet derjenige Temperierzweig, der als Erstes vom Vorlaufabschnitt abzweigt, auch als Erstes wieder in den Rücklaufabschnitt ein. Gleichzeitig mündet derjenige Temperierzweig, der in der Strömungsrichtung des Temperierfluids als Nächstes vom Vorlaufabschnitt abzweigt, entsprechend auch als Nächstes in den Rücklaufabschnitt ein. Auf diese Weise kann bereitgestellt werden, dass die Längen der Strömungswege der zumindest zwei
Temperierzweige insgesamt zumindest ähnliche sind, d. h. mit anderen Worten, dass Temperierfluid, das durch den ersten Temperierzweig fließt, nur einen kurzen Flussweg im Vorlaufabschnitt und dafür einen längeren Flussweg im Rücklaufabschnitt zurücklegt, hingegen Temperierfluid, das durch den zweiten Temperierzweig fließt, einen längeren Flussweg im Vorlaufabschnitt und dafür einen kürzeren Flussweg im Rücklaufabschnitt zurücklegt. Insgesamt kann dadurch, wie oben bereits beschrieben, eine Angleichung der Längen der Strömungswege für das Temperierfluid durch die einzelnen Temperierzweige bereitgestellt werden. Neben den oben bereits beschriebenen zumindest im Wesentlichen ähnlichen Temperaturen des Temperierfluids in den einzelnen Temperierzweigen kann auf diese Weise auch ein Druck und/oder ein Volumenstrom an Temperierfluid in den einzelnen Temperierzweigen angeglichen werden. Eine erfindungsgemäße Temperiervorrichtung ist somit dahin gehend ausgebildet, dass sie eine zumindest im Wesentlichen gleiche
Temperierleistung für alle Temperierzweige bereitstellen kann. Eine gleiche oder zumindest ähnliche Temperierleistung der Temperiervorrichtung für alle Temperierzweige und dadurch bevorzugt eine gleiche oder zumindest ähnliche Temperaturbelastung der durch die Temperiervorrichtung temperierten Batterieelemente des Batteriesystems kann dadurch bereitgestellt werden. Temperaturbedingte Alterungsprozesse dieser Batterieelemente werden somit zumeist ebenfalls gleich oder zumindest im Wesentlichen gleich ablaufen. Da eine Lebensdauer eines Batteriesystems oftmals durch das am meisten beanspruchte, insbesondere durch eine Temperaturbelastung beanspruchte, und dadurch zumeist als Erstes versagende Batterieelement limitiert ist, kann auf diese Weise insgesamt somit diese Lebensdauer des Batteriesystems verlängert werden.
Ferner kann bei einer erfindungsgemäßen Temperiervorrichtung vorgesehen sein, dass die Temperierleitung zumindest einen dritten Temperierzweig mit einer dritten Einströmöffnung, die mit dem Vorlaufabschnitt fluidkommunizierend verbunden ist, und einer dritten
Ausströmöffnung, die mit dem Rücklaufabschnitt fluidkommunizierend verbunden ist, aufweist, wobei die dritte Einströmöffnung des dritten Temperierzweigs in Bezug auf die Strömungsrichtung am Vorlaufabschnitt nachgelagert zur ersten Einströmöffnung des ersten Temperierzweigs sowie vorgelagert zur zweiten Einströmöffnung des zweiten
Temperierzweigs angeordnet ist, und dass die dritte Ausströmöffnung des dritten
Temperierzweigs in Bezug auf die Strömungsrichtung am Rücklaufabschnitt nachgelagert zur ersten Ausströmöffnung des ersten Temperierzweigs sowie vorgelagert zur zweiten Ausströmöffnung des zweiten Temperierzweigs angeordnet ist. Durch das Vorhandensein eines dritten Temperierzweigs kann durch eine erfindungsgemäße Temperiervorrichtung insbesondere auch ein weiteres Batterieelement des Batteriesystems temperiert werden. Eine Temperierung von komplexeren Batteriesystemen und insbesondere Batteriesystemen mit mehreren Batterieelementen kann dadurch bereitgestellt werden. Der dritte
Temperierzweig weist wiederum eine Einströmöffnung und eine Ausströmöffnung auf, über die der dritte Temperierzweig mit dem Vorlaufabschnitt und dem Rücklaufabschnitt verbunden ist. Auch der dritte Temperierzweig ist derart in der gesamten Temperierleitung angeordnet, dass insgesamt auch in dieser Ausgestaltungsform einer erfindungsgemäßen Temperiervorrichtung die Einströmöffnungen aller Temperierzweige in Bezug auf die Strömungsrichtung des Temperierfluids am Vorlaufabschnitt dieselbe Reihenfolge aufweisen wie die Ausströmöffnungen aller Temperierzweige am Rücklaufabschnitt. Dies kann dadurch erreicht werden, dass die Einströmöffnung des dritten Temperierzweigs der Einströmöffnung des ersten Temperierzweigs am Vorlaufabschnitt nachgelagert und der des zweiten
Temperierzweigs am Vorlaufabschnitt vorgelagert ist. Analoges gilt für die Ausströmöffnung des dritten Temperierzweigs, die der Ausströmöffnung des ersten Temperierzweigs am Rücklaufabschnitt nachgelagert, der Ausströmöffnung des zweiten Temperierzweigs am Rücklaufabschnitt vorgelagert ist. Alle in Bezug auf die Anordnung des ersten und des zweiten Temperierzweigs beschriebenen Vorteile können somit auch mit drei
Temperierzweigen bereitgestellt werden, insbesondere auch für eine größere Anzahl von zu Temperierenden Batterieelementen.
Selbstverständlich kann eine erfindungsgemäße Temperiervorrichtung auch mehrere dritte Temperierzweige aufweisen, wodurch die Anzahl an Temperierbaren Batterieelementen des Batteriesystems weiter gesteigert werden kann. Analog zur Anordnung der ersten drei Temperierzweige erfüllen auch die Einströmöffnung und die Ausströmöffnung jedes weiteren angeordneten Temperierzweigs die Bedingung, dass die Reihenfolge der Einströmöffnungen und der Ausströmöffnungen aller Temperierzweige am Vorlaufabschnitt bzw. am Rücklaufabschnitt gleich sind. In allen Temperierzweigen kann somit Temperierfluid mit zumindest im Wesentlichen gleicher Temperatur, gleichem Druck und gleichem
Volumenstrom bereitgestellt werden. Eine Temperierleistung einer erfindungsgemäßen Temperiervorrichtung in allen Temperierzweigen kann somit ebenfalls in allen
Temperierzweigen gleich oder zumindest im Wesentlichen gleich bereitgestellt werden.
Darüber hinaus kann bei einer erfindungsgemäßen Temperiervorrichtung vorgesehen sein, dass für zwei Temperierzweige der Temperierleitung ein Vorlaufabstand ihrer
Einströmöffnungen am Vorlaufabschnitt und ein Rücklaufabstand ihrer Ausströmöffnungen am Rücklaufabschnitt gleich lang oder zumindest im Wesentlichen gleich lang sind. Auf diese Weise kann bereitgestellt werden, dass für diese zwei Temperierzweige ähnliche und/oder sogar gleiche Strömungswege für Temperierfluid in diesen Temperierzweigen bereitgestellt werden können. Dies ist darin begründet, da sich eine Länge der
Strömungswege der einzelnen Temperierzweige, bei gleicher Strömungslänge für das Temperierfluid im eigentlichen Temperierzweig, nur durch die Länge des Vorlaufabstands bzw. des Rücklaufabstands unterscheidet. Dies ist insbesondere dadurch begründet, da nur im ersten Temperierzweig das Temperierfluid den Rücklaufabstand durchströmt, sowie nur im zweiten Temperierzweig das Temperierfluid den Vorlaufabstand durchströmt. Dadurch, dass der Vorlaufabstand und der Rücklaufabstand gleich lang oder zumindest im
Wesentlichen gleich lang sind, können somit besonders einfach ähnliche und/oder gleiche Strömungswege bereitgestellt werden. Besonders bevorzugt sind die zwei Temperierzweige, die den gleichen Vorlaufabstand und Rücklaufabstand aufweisen, benachbart zueinander am Vorlaufabschnitt und am Rücklaufabschnitt angeordnet. Darüber hinaus können auch nicht benachbarte Temperierzweige, d. h. Temperierzweige, die durch mindestens einen weiteren Temperierzweig voneinander getrennt sind, gleiche Längen für den
Vorlaufabschnitt bzw. den Rücklaufabschnitt aufweisen. Auch für weiter voneinander entfernte Temperierzweigpaare können dadurch ähnliche und/oder sogar gleiche
Strömungswege bereitgestellt werden. Besonders bevorzugt kann bei einer
erfindungsgemäßen Temperiervorrichtung für alle Temperierzweigpaarungen gelten, dass der Vorlaufabstand und der Rücklaufabstand gleich lang oder zumindest im Wesentlichen gleich lang sind. Auf diese Weise kann somit für sämtliche mögliche Strömungswege durch alle Temperierzweige ein gleich langer oder zumindest im Wesentlichen gleich langer Strömungsweg bereitgestellt werden. Eine Gleichheit der bereitstellbaren Temperierleistungen durch alle Temperierzweige kann dadurch weiter gesteigert werden.
Auch kann bevorzugt eine erfindungsgemäße Temperiervorrichtung dahin gehend ausgebildet sein, dass der Vorlaufabschnitt einen Vorlaufbeginn und der Rücklaufabschnitt ein Rücklaufende aufweist, wobei der Vorlaufbeginn in Bezug auf die Strömungsrichtung vor der ersten fluidkommunizierenden Verbindung des Vorlaufabschnitts mit einem der
Temperierzweige und das Rücklaufende in Bezug auf die Strömungsrichtung nach der letzten fluidkommunizierenden Verbindung des Rücklaufabschnitts mit einem der
Temperierzweige angeordnet ist, wobei ferner ein Strömungsweg zwischen dem
Vorlaufbeginn und dem Rücklaufende für alle Temperierzweige gleich lang oder zumindest im Wesentlichen gleich lang ist. Durch einen derartigen gleich langen oder zumindest im Wesentlichen gleich langen Strömungsweg kann insbesondere bereitgestellt werden, dass ein Druck und/oder ein Volumenstrom an strömenden Temperierfluid durch die einzelnen Temperierzweige gleich oder zumindest im Wesentlichen gleich ist. Auch auf diese Weise kann für alle Temperierzweige somit eine gleiche oder zumindest im Wesentlichen gleiche Temperierleistung bereitgestellt werden. Der Vorlaufbeginn ist derart in der Temperierleitung definiert, dass in Strömungsrichtung vor dem Vorlaufbeginn kein Abzweigen eines
Temperierzweigs erfolgt. Analog dazu ist das Rücklaufende derart in der Temperierleitung bzw. dem Rücklaufabschnitt definiert, dass nach dem Rücklaufende keinerlei Einmündung eines Temperierzweigs mehr erfolgt. Temperierfluid, das vom Vorlaufbeginn zum
Rücklaufende strömt, fließt somit unvermeidlich durch einen der Temperierzweige.
Unabhängig von einer Länge der einzelnen Temperierzweige bzw. der einzelnen
Vorlaufabschnitte bzw. Rücklaufabschnitte kann durch eine globale Gleichheit aller
Strömungswege besonders einfach bereitgestellt werden, dass eben ein Druck und/oder Volumenstrom des Temperierfluids für alle Temperierzweige gleich oder zumindest im Wesentlichen gleich ist. Bei Temperierabschnitten der Temperierzweige, die gleich oder zumindest im Wesentlichen gleich lang sind, kann eine Gleichheit aller Strömungswege insbesondere dadurch bereitgestellt werden, dass für alle Temperierzweigpaarungen ein Vorlaufabstand und ein Rücklaufabstand gleich lang oder zumindest im Wesentlichen gleich lang sind.
Ferner kann bei einer erfindungsgemäßen Temperiervorrichtung vorgesehen sein, dass die Temperierleitung zumindest eine Drosselvorrichtung zum Regeln eines Drucks und/oder eines Volumenstroms des strömenden Temperierfluids aufweist, wobei die zumindest eine Drosselvorrichtung im Vorlaufabschnitt und/oder in einem Temperierzweig vor dem
Temperierabschnitt und/oder in einem Temperierzweig nach dem Temperierabschnitt und/oder im Rücklaufabschnitt angeordnet ist. Besonders bevorzugt kann an mehreren, insbesondere allen, dieser Positionen eine Drosselvorrichtung vorgesehen sein. Durch eine derartige Drosselvorrichtung kann insbesondere bereitgestellt werden, dass ein zusätzliches Einstellen eines Drucks und/oder eines Volumenstroms des Temperierfluids vorgenommen werden kann. Ein noch besseres Steuern, Regeln und/oder Kontrollieren des strömenden Temperierfluids kann dadurch bereitgestellt werden. Eine noch größere Konformität einer Temperaturbelastung der Batterieelemente im gesamten Batteriesystem kann auf diese Weise bereitgestellt werden.
Auch kann eine erfindungsgemäße Temperiervorrichtung dahin gehend ausgebildet sein, dass der Vorlaufabschnitt zumindest zwei Vorlaufzweige zum fluidkommunizierenden Verbinden mit den Einströmöffnungen der Temperierzweige und/oder der Rücklaufabschnitt zumindest zwei Rücklaufzweige zum fluidkommunizierenden Verbinden mit den
Ausströmöffnungen der Temperierzweige aufweist. Auf diese Weise kann mit anderen Worten ein kaskadierendes Temperiersystem bereitgestellt werden. Vom Vorlaufabschnitt zweigen die Vorlaufzweige ab, von denen wiederum die einzelnen Temperierzweige abzweigen. Die Temperierzweige münden in die Rücklaufzweige, die wiederum in den Rücklaufabschnitt einmünden. Um die erfindungsgemäßen Vorteile zu behalten, sind auch die Vorlaufzweige und die Rücklaufzweige derart am Vorlaufabschnitt bzw.
Rücklaufabschnitt angeordnet, dass die Reihenfolge des Abzweigens vom Vorlaufabschnitt dieselbe Reihenfolge in Strömungsrichtung ist, wie das Einmünden der Rücklaufzweige in den Rücklaufabschnitt. Mit anderen Worten wird bei zwei Vorlaufzweigen und zwei
Rücklaufzweigen das Abzweigen des zweiten Vorlaufzweigs vom Vorlaufabschnitt dem Abzweigen des ersten Vorlaufzweigs nachgeordnet und auch das Einmünden des zweiten Rücklaufzweigs in den Rücklaufabschnitt dem Einmünden des ersten Rücklaufzweigs in den Rücklaufabschnitt nachgeordnet sein. Auf diese Weise kann somit ein noch größeres Batteriesystem mit noch mehr Batterieelementen durch eine erfindungsgemäße
Temperiervorrichtung temperiert werden.
Ferner kann bei einer erfindungsgemäßen Temperiervorrichtung vorgesehen sein, dass die Einströmöffnungen der Temperierzweige mit einer gemeinsamen Abzweigöffnung des Vorlaufabschnitts fluidkommunizierend verbunden sind und/oder die Ausströmöffnungen der Temperierzweige mit einer gemeinsamen Zusammenführöffnung des Vorlaufabschnitts fluidkommunizierend verbunden sind. Auf diese Weise kann mit anderen Worten eine Sternverzweigung der Temperierzweige vom Vorlaufabschnitt bzw. eine
Sternzusammenführung der Temperierzweige am Rücklaufabschnitt bereitgestellt werden. Gleiche oder zumindest im Wesentlichen gleiche Strömungswege können in dieser
Ausgestaltungsform beispielsweise über eine entsprechende Länge der einzelnen
Temperierzweige sichergestellt werden.
Auch kann bei einer erfindungsgemäßen Temperiervorrichtung ferner vorgesehen sein, dass die Temperiervorrichtung eine Pumpvorrichtung zum Erzeugen einer Strömung des
Temperierfluids in der Temperierleitung in der Strömungsrichtung aufweist. Durch eine derartige Pumpvorrichtung kann insbesondere bereitgestellt werden, dass die Strömung des Temperierfluids in der Strömungsrichtung besonders gut steuerbar und regelbar ausgebildet ist. Auch kann beispielsweise eine derartige Pumpvorrichtung dahin gehend eingesetzt werden, dass ein Druck und/oder ein Volumenstrom des Temperierfluids veränderbar ist. Eine noch bessere Temperierung der Batterieelemente des Batteriesystems kann auf diese Weise bereitgestellt werden.
Darüber hinaus kann bei einer erfindungsgemäßen Temperiervorrichtung ferner vorgesehen sein, dass die Temperiervorrichtung einen Wärmetauscher zur Entnahme von
Wärmeenergie aus dem Temperierfluid aufweist, wobei der Wärmetauscher in
Strömungsrichtung nach dem Rücklaufabschnitt fluidkommunizierend in der
Temperierleitung angeordnet ist. Durch einen derartigen Wärmetauscher, der bevorzugt beispielsweise zur Abgabe der Wärmeenergie aus dem Temperierfluid an eine Umgebung der Temperiervorrichtung ausgebildet ist, kann die Temperierfunktionalität der
Temperiervorrichtung, insbesondere eine Kühlung der Batterieelemente durch die
Temperiervorrichtung, besonders einfach bereitgestellt werden. Auch kann durch den Wärmetauscher eine Wärmeenergie in das Temperierfluid eingebracht werden. In diesem Fall wird durch den Wärmetauscher eine Abgabe von Wärmeenergie an die
Batterieelemente, mit anderen Worten ein Erwärmen der Batterieelemente, als Teil der Aufgabe der erfindungsgemäßen Temperiervorrichtung verbessert. Der Wärmetauscher ist bevorzugt nach dem Rücklaufabschnitt fluidkommunizierend in der Temperierleitung angeordnet, wodurch er durch das Temperierfluid, das Wärmeenergie von den Batterieelementen aufgenommen beziehungsweise an diese abgegeben hat, durchströmt wird. Im Wärmetauscher wird diese Wärmeenergie dem Temperierfluid entnommen und bevorzugt beispielsweise an die Umgebung abgegeben. Alternativ oder zusätzlich kann auch Wärmeenergie in das Temperierfluid eingebracht werden, die ebenfalls bevorzugt beispielsweise durch den Wärmetauscher der Umwelt entnommen wurde. Das
Temperierfluid weist mit anderen Worten nach dem Wärmetauscher wieder eine niedrigere beziehungsweise höhere Temperatur auf und kann, bevorzugt in einem geschlossenen Kreislaufsystem, wieder durch die Temperierleitung strömen und den Temperierzweigen wieder zugeführt werden.
Gemäß einem zweiten Aspekt der Erfindung wird die Aufgabe gelöst durch ein
Batteriesystem, aufweisend zumindest ein Batterieelement und eine Temperiervorrichtung. Ein erfindungsgemäßes Batteriesystem ist dadurch gekennzeichnet, dass die
Temperiervorrichtung gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung ausgebildet ist. Sämtliche Vorteile, die ausführlich in Bezug auf eine Temperiervorrichtung gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung beschrieben worden sind, können somit auch durch ein Batteriesystem gemäß dem zweiten Aspekt der Erfindung bereitgestellt werden, das eine derartige
Temperiervorrichtung gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung aufweist.
Ein erfindungsgemäßes Batteriesystem kann dadurch gekennzeichnet sein, dass das Batteriesystem zumindest zwei Batterieelemente aufweist, wobei jedem der zumindest zwei Batterieelemente zumindest ein Temperierzweig der Temperiervorrichtung zugeordnet ist. Auf diese Weise kann bereitgestellt werden, dass jedes der Batterieelemente durch einen eigenen Temperierzweig der Temperiervorrichtung Temperierbar ist. Mit anderen Worten bleibt keines der Batterieelemente des Batteriesystems untemperiert. Alternativ oder zusätzlich können auch mehrere Temperierzweige der Temperiervorrichtung für jedes der Batterieelemente des Batteriesystems vorgesehen sein. Eine noch bessere Temperierung der jeweiligen Batterieelemente kann dadurch bereitgestellt werden.
Besonders bevorzugt kann ein erfindungsgemäßes Batteriesystem dahin gehend
weiterentwickelt sein, dass die jeweils den Batterieelementen zugeordneten
Temperierzweige fluidmechanisch parallel geschaltet sind und dass die zumindest zwei Batterieelemente elektrische seriell geschaltet sind. Auf diese Weise kann insbesondere eine Entkopplung der elektrischen Verschaltung der einzelnen Batterieelemente und der
Temperierung der einzelnen Batterieelemente durch die Temperiervorrichtung erreicht werden. Besonders bevorzugt können die Batterieelemente beispielsweise als
Batterieebenen, das bedeutet als ein Zusammenschluss von mehreren, in einer Ebene angeordneten Batteriezellen, ausgebildet sein. Besonders bevorzugt kann auf diese Weise ein gesamter Batteriestapel aus mehreren, elektrisch seriell verschalteten Batterieebenen temperiert werden.
Auch kann ein erfindungsgemäßes Batteriesystem dahin gehend ausgebildet sein, dass das zumindest eine Batterieelement als eines der folgenden Elemente ausgebildet ist:
- Batteriezelle
- Gruppe von Batteriezellen
- Batterieebene
- Gruppe von Batterieebenen
- Batteriestapel
Diese Liste ist nicht abgeschlossen, so dass, soweit sinnvoll und möglich, das zumindest eine Batterieelement auch als weitere Elemente ausgebildet sein kann.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der
nachfolgenden Beschreibung, in der unter Bezugnahme auf die Zeichnungen
Ausführungsbeispiele der Erfindung im Einzelnen beschrieben sind. Dabei können die in den Ansprüchen und in der Beschreibung erwähnten Merkmale jeweils einzeln für sich oder in beliebiger Kombination erfindungswesentlich sein. Die Erläuterung der Ausführungsformen beschreibt die vorliegende Erfindung ausschließlich im Rahmen von Beispielen.
Selbstverständlich können einzelne Merkmale der Ausführungsformen, sofern technisch sinnvoll, frei miteinander kombiniert werden, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen. Element mit gleicher Funktion und Wirkungsweise sind in den Figuren mit denselben Bezugszeichen versehen. Es zeigen schematisch: Fig. 1 eine erste Ausgestaltungsform eines erfindungsgemäßen Batteriesystems mit einer erfindungsgemäßen Temperiervorrichtung,
Fig. 2 eine zweite Ausgestaltungsform eines erfindungsgemäßen Batteriesystems mit einer erfindungsgemäßen Temperiervorrichtung,
Fig. 3 eine dritte Ausgestaltungsform eines erfindungsgemäßen Batteriesystems mit einer erfindungsgemäßen Temperiervorrichtung, und
Fig. 4 eine vierte Ausgestaltungsform eines erfindungsgemäßen Batteriesystems mit einer erfindungsgemäßen Temperiervorrichtung.
Fig. 1 zeigt ein erfindungsgemäßes Batteriesystem 80, das mit einer erfindungsgemäßen Temperiervorrichtung 1 ausgestattet ist. Die Batterieelemente 81 des Batteriesystems 80, von denen zur Steigerung der Übersichtlichkeit nur eines mit einem Bezugszeichen versehen ist, sind Batteriezellen, die als Gruppen von einzelnen Batteriezellen
zusammengefasst sind. Von der erfindungsgemäßen Temperiervorrichtung 1 ist ein Bereich gezeigt, der zum Temperieren von drei dieser Batterieelemente 81 ausgebildet ist. Durch eine Temperierleitung 2 wird das Temperierfluid 70 in einer Strömungsrichtung 71 herangeführt. Die Temperierleitung 2 weist insbesondere einen Vorlaufabschnitt 10, einen Rücklaufabschnitt 20 und sich dazwischen erstreckende Temperierzweige 30, 40, 50 auf. Der erste Temperierzweig 30 ist über eine erste Einströmöffnung 31 mit dem
Vorlaufabschnitt 10 fluidkommunizierend verbunden, eine erste Ausströmöffnung 32 des ersten Temperierzweigs 30 wiederum ist mit dem Rücklaufabschnitt 20 fluidkommunizierend verbunden. Der erste Temperierzweig 30 weist ferner einen Temperierabschnitt 60 auf, der zum Temperieren des entsprechenden Batterieelements 81 ausgebildet ist. Analog weisen auch der zweite Temperierzweig 40 und der dritte Temperierzweig 50 jeweils eine
Einströmöffnung 41 , 51 sowie eine Ausströmöffnung 42, 52, auf, die zum
fluidkommunizierenden Verbinden des zweiten Temperierzweigs 40 und des dritten
Temperierzweigs 50 mit dem Vorlaufabschnitt 10 und dem Rücklaufabschnitt 20 dienen. Erfindungswesentlich sind die einzelnen Einströmöffnungen, 31 , 41 , 51 in Bezug auf die Strömungsrichtung 71 des Temperierfluids 70 derart mit dem Vorlaufabschnitt 10 fluidkommunizierend verbunden, dass deren Reihenfolge derjenigen Reihenfolge entspricht, in der auch die Ausströmöffnungen 32, 42, 52 mit dem Rücklaufabschnitt 20
fluidkommunizierend verbunden sind. Mit anderen Worten ist am Vorlaufabschnitt 10 die zweite Ausströmöffnung 41 des zweiten Temperierzweigs 40 der dritten Ausströmöffnung 51 des dritten Temperierzweigs 50 nachgeordnet, diese wiederum der ersten Ausströmöffnung 31 des ersten Temperierzweigs 30. Entsprechend ist die zweite Ausströmöffnung 42 des zweiten Temperierzweigs 40 der dritten Ausströmöffnung 52 des dritten Temperierzweigs 50 nachgeordnet und diese wiederum der ersten Ausströmöffnung 32 des ersten
Temperierzweigs 30. Bereits auf diese Weise kann bereitgestellt werden, dass
Strömungswege 6, die sich bevorzugt zwischen einem Vorlaufbeginn 1 1 im Vorlaufabschnitt 10 und einem Rücklaufende 21 im Rücklaufabschnitt 20 erstrecken, für alle
Temperierzweige 30, 40, 50 gleich lang oder zumindest im Wesentlichen gleich lang sind. Durch einen Vorlaufabstand 12, der sich durch den Abstand entlang der Strömungsrichtung 71 zwischen, hier beispielhaft abgebildet, der ersten Einströmöffnung 31 des ersten
Temperierzweigs 30 und der dritten Einströmöffnung 51 des dritten Temperierzweigs 50 erstreckt, der gleich oder zumindest im Wesentlichen gleich ist zu einem Rücklaufabstand 22 zwischen den entsprechenden Ausströmöffnungen 32, 52, können diese gleich langen oder zumindest im Wesentlichen gleich langen Strömungswege 6 besonders einfach bereitgestellt werden. Insgesamt kann durch eine erfindungsgemäße Temperiervorrichtung 1 und insbesondere durch die spezielle Anordnung und fluidkommunizierende Verbindung der Temperierzweige 30, 40, 50, mit dem Vorlaufabschnitt 10 bzw. dem Rücklaufabschnitt 20 bereitgestellt werden, dass das Temperierfluid 70 für alle Temperierzweige 30, 40, 50 und deren Temperierabschnitte 60 zum einen eine ähnliche oder bevorzugt gleiche Temperatur und zum anderen darüber hinaus auch einen gleichen Druck und/oder einen gleichen Volumenstrom an Temperierfluid 70 aufweisen. Eine Temperierleistung, die für alle
Temperierzweige 30, 40, 50 ähnlich oder bevorzugt sogar gleich ausgebildet ist, kann dadurch bereitgestellt werden. Unterschiedliche Temperaturbelastungen der einzelnen Batterieelemente 81 des Batteriesystems 80 können dadurch vermieden werden. Eine unterschiedlich schnelle Alterung der einzelnen Batterieelemente 81 und damit insgesamt eine Verkürzung einer Lebensdauer eines erfindungsgemäßen Batteriesystems 80 können dadurch vermieden werden. In Fig. 2 ist eine weitere Ausgestaltungsform eines erfindungsgemäßen Batteriesystems 80 mit einer erfindungsgemäßen Temperiervorrichtung 1 gezeigt. Im Vergleich zu Fig. 1 weist dieses Batteriesystem 80 deutlich mehr Batterieelemente 81 auf. Von den Batterieelementen 81 ist wiederum zur Verbesserung der Übersicht nur ein einzelnes Batterieelement 81 mit einem Bezugszeichen versehen. Die Batterieelemente 81 sind wiederum Batteriezellen, die in Gruppen zusammengefasst sind, wobei die Gruppen von Batteriezellen wiederum jeweils in einer Batterieebene angeordnet sind. In der dargestellten Ausgestaltungsform weist das Batteriesystem 80 drei derartige Batterieebenen auf, die bevorzugt elektrisch seriell verschaltet sein können. Die erfindungsgemäße Temperiervorrichtung 1 in dieser
Ausgestaltungsform weist zusätzlich zu denen in Fig. 1 bereits beschriebenen Elementen jeweils für jede der Batterieebenen einen Vorlaufzweig 14 und einem Rücklaufzweig 24 auf. Die Vorlaufzweige 14 zweigen vom Vorlaufabschnitt 10 ab und sind mit diesem
fluidkommunizierend verbunden. Analog münden die Rücklaufzweige 24 in den
Rücklaufabschnitt 20 und sind mit diesem ebenfalls fluidkommunizierend verbunden.
Zwischen jedem der Vorlaufzweige 14 und der Rücklaufzweige 24 erstrecken sich die einzelnen Temperierzweige 30, 40, 50 der erfindungsgemäßen Temperiervorrichtung 1 . Die Reihenfolge der Verbindungen der einzelnen Temperierzweige 30, 40, 50 mit dem jeweiligen Vorlaufzweig 14 bzw. Rücklaufzweig 24 entspricht den in Fig. 1 in Bezug auf den
Vorlaufabschnitt 10 und den Rücklaufabschnitt 20 mit allen dort beschriebenen
Eigenschaften und Vorteilen. Auf diese Weise kann für jeden der Abschnitte, bestehend aus Vorlaufzweig 14, Rücklaufzweig 24 und zwischen diesen angeordnete Temperierzweige 30, 40, 50, dieselben Vorteile und Eigenschaften in Bezug auf Temperatur, Druck und/oder Volumenstrom des Temperierfluids 70 für jeden der Temperierzweige 30, 40, 50
bereitgestellt werden. Ferner sind auch die Abzweigungen der Vorlaufzweige 14 in Bezug auf die Strömungsrichtung 71 des Temperierfluids 70 in derselben Reihenfolge am
Vorlaufabschnitt 10 angeordnet, in der auch die Rücklaufzweige 24 am Rücklaufabschnitt 20 angeordnet sind. Die sich ergebenden Strömungswege 6 sind für drei exemplarisch gewählte Temperierzweige 30, 40, 50 eingezeichnet. Durch die oben beschriebene entsprechende Anordnung der Reihenfolge sowohl der Abzweigungen der Vorlaufzweige 14 und der Rücklaufzweige 24 als auch der Einströmöffnungen 31 , 41 , 51 bzw.
Ausströmöffnungen 32, 42, 52 der Temperierzweige 30, 40, 50 kann wiederum erreicht werden, dass diese Strömungswege 6 gleich lang oder zumindest im Wesentlichen gleich lang sind. Für sämtliche Batterieelemente 81 , die hier wie beschrieben in Batterieebenen angeordnet sind, kann somit eine gleiche oder zumindest im Wesentlichen gleiche
Temperierleistung der erfindungsgemäßen Temperiervorrichtung 1 bereitgestellt werden.
Fig. 3 zeigt schematisch eine weitere Ausgestaltungsform eines erfindungsgemäßen Batteriesystems 80, die mit einer erfindungsgemäßen Temperiervorrichtung 1 ausgebildet ist. Neben der bereits beschriebenen erfindungswesentlichen Reihenfolge der Anordnung des ersten Temperierzweigs 30 und des zweiten Temperierzweigs 40 bzw. deren
Einströmöffnungen 31 , 41 und Ausströmöffnungen 32, 42 am Vorlaufabschnitt 10 bzw. Rücklaufabschnitt 20 der Temperierleitung 2 sind in dieser Ausgestaltungsform
insbesondere Drosselelemente 5 gezeigt. Diese Drosselelemente 5 können beispielsweise im Vorlaufabschnitt 10 in den einzelnen Temperierzweigen 30, 40 vor dem sowie nach dem Temperierabschnitt 60, aber auch alternativ oder zusätzlich im Rücklaufabschnitt 20 angeordnet sein. Durch derartige Drosselvorrichtungen 5 können insbesondere ein Druck und/oder Volumenstrom des Temperierfluids 70 zusätzlich geregelt, eingestellt und/oder kontrolliert werden. Eine noch genauere Einstellung einer Temperierleistung in den einzelnen Temperierzweigen 30, 40, die durch den Temperierabschnitt 60 für die einzelnen Batterieelemente 81 des Batteriesystems 80 bereitstellbar ist, kann dadurch ermöglicht werden. Ferner ist in dieser Ausgestaltungsform eine Pumpvorrichtung 3 gezeigt, die zum Bereitstellen der Strömung des Temperierfluids 70 in der Strömungsrichtung 71 ausgebildet ist. Auch durch diese Pumpvorrichtung 3 kann insbesondere ein Druck und/oder
Volumenstrom des Temperierfluids 70 beeinflusst, insbesondere geregelt und gesteuert werden. Ferner ist ein Wärmetauscher 4 mit abgebildet, der in der Temperierleitung 2 nach dem Rücklaufabschnitt 20 angeordnet ist. Durch einen derartigen Wärmetauscher 4 kann insbesondere die in den Temperierabschnitten 60 aufgenommene Wärmeenergie dem Temperierfluid 70 zumindest teilweise wieder entzogen und beispielsweise an die
Umgebung abgegeben werden. Insbesondere ein Kreislaufsystem mit einer geschlossenen Temperierleitung 2 kann dadurch bei einer erfindungsgemäßen Temperiervorrichtung 1 besonders einfach bereitgestellt werden.
Fig. 4 zeigt eine weitere Ausgestaltungsform eines erfindungsgemäßen Batteriesystems 80 mit einer erfindungsgemäßen Temperiervorrichtung 1 . Neben den bereits in Bezug auf die weiteren Figuren beschriebenen Elementen, wie beispielsweise eine Pumpvorrichtung 3, einem ersten 30 und zweiten Temperierzweig 40 sowie deren erfindungsgemäße Anordnung ist in Fig. 4 gezeigt, dass im Vorlaufabschnitt 10 eine Abzweigöffnung 13 vorgesehen sein kann, die sowohl mit der ersten Einströmöffnung 31 des ersten Temperierzweigs 30 als auch mit der zweiten Einströmöffnung 41 des zweiten Temperierzweigs 40 fluidkommunizierend verbunden ist. Analog kann der Rücklaufabschnitt 20 eine Zusammenführöffnung 23 aufweisen, die fluidkommunizierend mit der ersten Ausströmöffnung 32 des ersten
Temperierzweigs 30 und der zweiten Ausströmöffnung 42 des zweiten Temperierzweigs 40 fluidkommunizierend verbunden sein kann. Auf diese Weise kann ein besonders einfacher und insbesondere kurzer Vorlaufabschnitt 10 bzw. Rücklaufabschnitt 20 bereitgestellt werden. Ein Sicherstellen, beispielsweise eines gleichen Strömungswegs 6 (nicht mit abgebildet) durch alle Temperierzweige 30, 40 kann in dieser Ausgestaltungsform insbesondere durch die individuelle Länge des jeweiligen Temperierzweigs 30, 40 sichergestellt werden.
Bezuqszeichen
Temperiervorrichtung
2 Temperierleitung
3 Pumpvorrichtung
4 Wärmetauscher
5 Drosselvorrichtung
6 Strömungsweg
10 Vorlaufabschnitt
1 1 Vorlaufbeginn
12 Vorlaufabstand
13 Abzweigöffnung
14 Voraufzweig
20 Rücklaufabschnitt
21 Rücklaufende
22 Rücklaufabstand
23 Zusammenführöffnung
24 Rücklaufzweig
30 erster Temperierzweig
31 erste Einströmöffnung
32 erste Ausströmöffnung
40 zweiter Temperierzweig
41 zweite Einströmöffnung
42 zweite Ausströmöffnung
50 dritter Temperierzweig
51 dritte Einströmöffnung
52 dritte Ausströmöffnung Temperierabschnitt
Temperierfluid Strömungsrichtung
Batteriesystem Batterieelement

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e
1 . Temperiervorrichtung (1 ) für eine Temperierung eines Batteriesystems (80) mit
zumindest einem Batterieelement (81 ), die Temperiervorrichtung (1 ) aufweisend eine Temperierleitung (2) zum Leiten eines Temperierfluids (70) in einer
Strömungsrichtung (71 ), wobei die Temperierleitung (2) einen Vorlaufabschnitt (10), einen Rücklaufabschnitt (20), einen ersten Temperierzweig (30) und einen zweiten Temperierzweig (40) aufweist, der erste Temperierzweig (30) aufweisend eine erste Einströmöffnung (31 ), die mit dem Vorlaufabschnitt (10) fluidkommunizierend verbunden ist, und eine erste Ausströmöffnung (32), die mit dem Rücklaufabschnitt (20) fluidkommunizierend verbunden ist, der zweite Temperierzweig (40) aufweisend eine zweite Einströmöffnung (41 ), die mit dem Vorlaufabschnitt (10)
fluidkommunizierend verbunden ist, und eine zweite Ausströmöffnung (42), die mit dem Rücklaufabschnitt (20) fluidkommunizierend verbunden ist, wobei ferner der erste Temperierzweig (30) und der zweite Temperierzweig (40) zueinander fluidmechanisch parallel geschaltet sind und jeweils einen Temperierabschnitt (60) zum Temperieren eines Batterieelements (81 ) des Batteriesystems (80) aufweisen, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Einströmöffnung (41 ) des zweiten Temperierzweigs (40) in Bezug auf die Strömungsrichtung (71 ) am Vorlaufabschnitt (10) nachgelagert zur ersten Einströmöffnung (31 ) des ersten Temperierzweigs (30) angeordnet ist und dass die zweite Ausströmöffnung (42) des zweiten
Temperierzweigs (40) in Bezug auf die Strömungsrichtung (71 ) am Rücklaufabschnitt (20) nachgelagert zur ersten Ausströmöffnung (32) des ersten Temperierzweigs (30) angeordnet ist.
2. Temperiervorrichtung (1 ) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Temperierleitung (2) zumindest einen dritten Temperierzweig (50) mit einer dritten Einströmöffnung (51 ), die mit dem Vorlaufabschnitt (10) fluidkommunizierend verbunden ist, und einer dritten Ausströmöffnung (52), die mit dem Rücklaufabschnitt (20) fluidkommunizierend verbunden ist, aufweist, wobei die dritte Einströmöffnung (51 ) des dritten Temperierzweigs (50) in Bezug auf die Strömungsrichtung (71 ) am Vorlaufabschnitt (10) nachgelagert zur ersten Einströmöffnung (31 ) des ersten Temperierzweigs (30) sowie vorgelagert zur zweiten Einströmöffnung (41 ) des zweiten Temperierzweigs (40) angeordnet ist, und dass die dritte Ausströmöffnung (52) des dritten Temperierzweigs (50) in Bezug auf die Strömungsrichtung (71 ) am Rücklaufabschnitt (20) nachgelagert zur ersten Ausströmöffnung (32) des ersten Temperierzweigs (30) sowie vorgelagert zur zweiten Ausströmöffnung (42) des zweiten Temperierzweigs (40) angeordnet ist.
3. Temperiervorrichtung (1 ) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass für zwei Temperierzweige (30, 40, 50) der Temperierleitung (2) ein Vorlaufabstand (12) ihrer Einströmöffnungen (31 , 41 , 51 ) am Vorlaufabschnitt (10) und ein Rücklaufabstand (22) ihrer Ausströmöffnungen (32, 42, 52) am
Rücklaufabschnitt (20) gleich lang oder zumindest im Wesentlichen gleich lang ist.
4. Temperiervorrichtung (1 ) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Vorlaufabschnitt (10) einen Vorlaufbeginn (1 1 ) und der Rücklaufabschnitt (20) ein Rücklaufende (21 ) aufweist, wobei der Vorlaufbeginn (1 1 ) in Bezug auf die Strömungsrichtung (71 ) vor der ersten fluidkommunizierenden Verbindung des Vorlaufabschnitts (10) mit einem der Temperierzweige (30, 40, 50) und das Rücklaufende (21 ) in Bezug auf die Strömungsrichtung (71 ) nach der letzten fluidkommunizierenden Verbindung des Rücklaufabschnitts (20) mit einem der Temperierzweige (30, 40, 50) angeordnet ist, wobei ferner ein Strömungsweg (6) zwischen dem Vorlaufbeginn (1 1 ) und dem Rücklaufende (21 ) für alle
Temperierzweige (30, 40, 50) gleich lang oder zumindest im Wesentlichen gleich lang ist.
5. Temperiervorrichtung (1 ) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperierleitung (2) zumindest eine Drosselvorrichtung (5) zum Regeln eines Drucks und/oder eines Volumenstroms des strömenden Temperierfluids (70) aufweist, wobei die zumindest eine Drosselvorrichtung (5) im Vorlaufabschnitt (10) und/oder in einem Temperierzweig (30, 40, 50) vor dem
Temperierabschnitt (60) und/oder in einem Temperierzweig (30, 40, 50) nach dem Temperierabschnitt (60) und/oder im Rücklaufabschnitt (20) angeordnet ist.
6. Temperiervorrichtung (1 ) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Vorlaufabschnitt (10) zumindest zwei Voraufzweige (14) zum fluidkommunizierenden Verbinden mit den Einströmöffnungen (31 , 41 , 51 ) der Temperierzweige (30, 40, 50) und/oder der Rücklaufabschnitt (20) zumindest zwei Rücklaufzweige (24) zum fluidkommunizierenden Verbinden mit den
Ausströmöffnungen (32, 42, 52) der Temperierzweige (30, 40, 50) aufweist.
7. Temperiervorrichtung (1 ) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Einströmöffnungen (31 , 41 , 51 ) der Temperierzweige (30, 40, 50) mit einer gemeinsamen Abzweigöffnung (13) des Vorlaufabschnitts (10) fluidkommunizierend verbunden sind und/oder die Ausströmöffnungen (32, 42, 52) der Temperierzweige (30, 40, 50) mit einer gemeinsamen Zusammenführöffnung (23) des Vorlaufabschnitts (10) fluidkommunizierend verbunden sind.
8. Temperiervorrichtung (1 ) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperiervorrichtung (1 ) eine Pumpvorrichtung (3) zum Erzeugen einer Strömung des Temperierfluids (70) in der Temperierleitung (2) in der Strömungsrichtung (71 ) aufweist.
9. Temperiervorrichtung (1 ) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperiervorrichtung (1 ) einen Wärmetauscher (4) zur Entnahme von Wärmeenergie aus dem Temperierfluid (70) aufweist, wobei der Wärmetauscher (4) in Strömungsrichtung (71 ) nach dem Rücklaufabschnitt (20) fluidkommunizierend in der Temperierleitung (2) angeordnet ist.
10. Batteriesystem (80), aufweisend zumindest ein Batterieelement (81 ) und eine
Temperiervorrichtung (1 ), dadurch gekennzeichnet, dass die Temperiervorrichtung (1 ) nach einem der vorangegangenen Ansprüche ausgebildet ist.
1 1 . Batteriesystem (80) nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass das
Batteriesystem (80) zumindest zwei Batterieelemente (81 ) aufweist, wobei jedem der zumindest zwei Batterieelemente (81 ) zumindest ein Temperierzweig (30, 40, 50) der Temperiervorrichtung (1 ) zugeordnet ist. Batteriesystem (80) nach Anspruch 1 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das die jeweils den Batterieelementen (81 ) zugeordneten Temperierzweige (30, 40, 50) fluidmechanisch parallel geschaltet sind und dass die zumindest zwei
Batterieelemente (81 ) elektrisch seriell geschaltet sind.
Batteriesystem (80) nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass das zumindest eine Batterieelement (81 ) als eines der folgenden Elemente ausgebildet ist:
Batteriezelle
Gruppe von Batteriezellen
Batterieebene
Gruppe von Batterieebenen
Batteriestapel
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