JP2016522537A - 充電ステーションでの充電過程の間に車両内に配置されたトラクションバッテリを温度調整する方法、及び、このような方法を実行する充電ステーション - Google Patents

Abstract

本発明は、充電ステーション（２）での充電過程の間、車両（１）内に配置されたトラクションバッテリ（４）を温度調整する方法であって、トラクションバッテリ（４）は、当該トラクションバッテリ（４）への熱的接触のための少なくとも１つの接触面を有する、上記方法に関する。その際に、充電ステーション（２）側で提供される少なくとも１つの冷却要素（５）は、当該少なくとも１つの冷却要素（５）とトラクションバッテリ（４）との間の熱エネルギーの交換が、当該少なくとも１つの冷却要素（５）と熱的に接触させられる少なくとも１つの接触面（１０）を介して可能となり、トラクションバッテリ（４）が少なくとも充電過程の間当該少なくとも１つの冷却要素（５）によって温度調整されるように、トラクションバッテリ（４）の少なくとも１つの接触面と熱的に接触させられる。さらに、本発明は、車両（１）内に配置されたトラクションバッテリ（４）を充電するための充電ステーション（２）であって、トラクションバッテリ（４）は、当該トラクションバッテリ（４）への熱的接触のための少なくとも１つの接触面を有し、充電ステーション（２）は、本発明に係る方法を実行する手段を有する、上記充電ステーション（２）に関する。【選択図】図２

Description

本発明は、充電ステーションでの充電過程の間に車両内に配置されたトラクションバッテリを温度調整する方法であって、トラクションバッテリが、当該トラクションバッテリへの熱的接触のための少なくとも１つの接触面を有する、上記方法に関する。

さらに、本発明は、このような方法を実行する充電ステーションに関する。

電気的に駆動される車両では、トラクションバッテリと呼ばれる再充電可能なバッテリシステムが、エネルギー源として機能する。このようなトラクションバッテリは、特に、プラグイン（Ｐｌｕｇ−Ｉｎ）ハイブリッド車及び電気自動車の場合、これらのために設置された充電ステーションで再充電が可能であり、その際に、充電ステーションの接続ケーブルは、車両の充電ソケットと接続される。独国特許出願公開第１０２０１０００７９７５号明細書には、急速充電の際に大きな電力損失が発生し、この大きな電力損失によって、トラクションバッテリ又は当該トラクションバッテリのバッテリセルに対する高い熱的負荷が生じるという問題が記載されている。この理由から、充電過程の間のトラクションバッテリへの熱的負荷を低減するために、充電過程の間トラクションバッテリの温度調整が必要である。充電過程の間トラクションバッテリを温度調整するための冷却装置は、コストが高い技術を必要とし、さらにこの技術によって車両全体の重量が増大するため、独国特許出願公開第１０２０１０００７９７５号明細書では、車両内に配置されたトラクションバッテリを再充電するための充電ステーションが開示されており、ここでは、充電ステーションは、車両に接続可能な少なくとも１つの冷却線であって、トラクションバッテリへと冷却媒体を供給するための上記冷却線を備えた冷却装置を有する。トラクションバッテリは、少なくとも１つの冷却チャネルを備えた冷却モジュールを有し、充電過程の際には、冷却線によって充電ステーションへと供給された冷却媒体が、トラクションバッテリの冷却チャネルを通って案内される。

さらに、独国特許第４４０８９６１号明細書では、充電ステーションでの充電過程の間、電気自動車のバッテリを温度調整するための方法及び装置が開示されており、ここでは、バッテリ側の温度調整流体線が充電ステーション側の接続線を介して充電ステーション側の温度調整流体源に接続された後で、充電過程の間、温度調整流体が、バッテリ側の温度調整流体線を通って案内され、バッテリ側の温度調整流体線から充電ステーション側の接続線が離される前に、バッテリ側の液体線から排出される。

さらに、米国特許出願公開第４４１５８４７号明細書では、冷却線と、車両バッテリのための冷却装置に接続するための供給線と、を備えた、車両バッテリのための充電ステーションが開示されている。

さらに、仏国特許出願公開第２９３４０８７号明細書では、車両のバッテリを充電及び冷却するための対応する接続線によって車両のバッテリを充電するためのエネルギー源を備えた、冷却ステーションが開示されている。

これら公知の解決策は、再充電されるバッテリが、冷却媒体が貫流しうる少なくとも１つの冷却チャネルを備えた冷却装置を持たなければならない点で共通している。

上記の従来技術から出発して、本発明の課題は、充電ステーションでの充電過程の間、車両内に配置されたトラクションバッテリを温度調整する方法であって、公知の方法に比べて簡素化されており、トラクションバッテリをさらに積極的に簡素化し車両の重量をさらに削減することを特に可能とする上記方法を提供することにある。

本課題を解決するために、充電ステーションでの充電過程の間、車両内に配置されたトラクションバッテリを温度調整する方法であって、トラクションバッテリは、当該トラクションバッテリへの熱的接触のための少なくとも１つの接触面を有し、充電ステーション側で提供される少なくとも１つの冷却要素は、当該少なくとも１つの冷却要素とトラクションバッテリとの間の熱エネルギーの交換が、当該少なくとも１つの冷却要素と熱的に接触させられる少なくとも１つの接触面を介して可能となり、トラクションバッテリが少なくとも充電過程の間当該少なくとも１つの冷却要素によって温度調整されるように、トラクションバッテリの少なくとも１つの接触面と熱的に接触させられる、上記方法が提案される。その際、トラクションバッテリの温度調整とは、特にトラクションバッテリを冷却することである。さらに、トラクションバッテリの温度調整は、好適に、少なくとも１つの冷却要素からトラクションバッテリへの熱供給でもあること、即ちトラクションバッテリを加熱することでもあることが構想される。

トラクションバッテリの少なくとも１つの接触面は、好適に外部から接触可能である。好適に、トラクションバッテリの少なくとも１つの接触面は、車両のアンダーフロアに配置される。少なくとも１つの冷却要素は、トラクションバッテリの少なくとも１つの接触面と、好適に解消可能に、熱的に接触させられ、即ち、少なくとも１つの冷却要素は、継続的には、トラクションバッテリに接して配置されず又はトラクションバッテリに取り付けられない。少なくとも１つの接触面と少なくとも１つの冷却要素との間の熱的接触を改善するために、好適な構成によれば、熱伝導性を改善するための手段が、少なくとも１つの冷却要素及び／又はトラクションバッテリの少なくとも１つの接触面に塗布されることが構想されてもよい。このような手段は特に、熱伝導性ゲル及び／又は熱伝導性ペーストであってもよい。

本発明の意味での充電過程とは、特に急速充電過程である。トラクションバッテリは特に、特にリチウムイオンセルのような電気的に互いに接続された複数のバッテリセルで構成される再充電可能なバッテリであって、電気自動車を駆動するためのエネルギー貯蔵器として構成されたバッテリである。特に、トラクションバッテリは、ハイブリッド車、プラグインハイブリッド車、又は電気自動車を駆動するために必要なエネルギーを提供するよう構成された、少なくとも１つのバッテリセルを含むバッテリである。

本発明では、好適に、トラクションバッテリのためのアクティブな（ａｋｔｉｖ）冷却システムが、車両から、充電ステーション又は充電ステーションの充電スタンドへと移される。冷却システムが無いことによって、車両のバッテリシステム自体が、好適に軽量化され小型化される。本発明によって、好適に、少なくとも部分的に電気的に駆動される車両から、複雑な冷却システムを省くことが可能となるため、このような車両のシステム信頼性が好適に向上する。その際に、トラクションバッテリへの大きな熱的負荷は大電流の際にのみ発生するという知識が利用される。このような大電流は、車両の走行駆動時に通常では短時間、例えば信号機での始動時に発生するが、通常最大許容電流が流れる急速充電の際には、比較的長い期間に渡って発生する。好適に、車両のエネルギー源としてのトラクションバッテリの利用は、開ループ／閉ループ制御装置を用いて、走行駆動時のトラクションバッテリの危険な加熱が防止されるように制御される。特に急速充電の際には、トラクションバッテリは、本発明に基づき少なくとも１つの外部冷却要素によって冷却される。

提案する本発明に係る方法は、好適に、トラクションバッテリが冷却装置及び／又は冷却チャネルを持たなくても実行可能である。これによって好適に、トラクションバッテリ及び車両の重量削減が実現可能である。さらに、トラクションバッテリは、当該トラクションバッテリへの熱的接触のための少なくとも１つの接触面のみ有しておればよく、冷却装置も冷却チャネルも持つ必要がないため、対応するトラクションバッテリの製造が簡素化される。従って好適に、対応するトラクションバッテリの製造コストも削減される。本発明に係る方法はさらに、充電過程を実行するためにトラクションバッテリに冷却媒体線を接続する必要がないため、従来技術で公知の方法に比べて簡略化される。さらに、本発明に係る方法によって、特に充電過程の後に、トラクションバッテリから充電ステーション側の冷却媒体線を切り離した際に冷却媒体が漏出する可能性があるという問題が回避される。冷却媒体の漏洩は、それ自体が既に環境保護の理由から望まれない。

本発明の特に好適な構成によれば、少なくとも１つの冷却要素は、トラクションバッテリが冷却され又はトラクションバッテリが加熱されるように、トラクションバッテリを温度調整するよう構成される。その際には特に、冷却媒体が少なくとも１つの冷却要素を貫流し、その際、冷却媒体の温度が好適に調整可能であることが構想される。少なくとも１つの冷却要素からの熱供給のために、本発明の好適な変形例によれば、少なくとも１つの冷却媒体は電気的に加熱可能であることが構想される。トラクションバッテリが充電されるべきであり、その際にトラクションバッテリが例えば１０℃のような低温である場合には、トラクションバッテリへの熱供給は特に好適である。トラクションバッテリが、環境温度が低い際、特に氷点下の寒気の際に事前に全く利用されず、又は短時間のみ、例えば２分間のみ利用された場合には特に、トラクションバッテリが低温であるということが起こりうる。充電過程の開始前に、及び／又は、充電過程の開始と共に、最適な充電温度までトラクションバッテリを暖めることによって、好適に充電過程を加速させて実行することが可能である。好適に、充電過程の前及び／又は充電過程の間のトラクションバッテリの温度は、好適に継続的に検出され、少なくとも１つの冷却要素の温度は、トラクションバッテリの温度に従って制御される。このために、充電ステーションは好適に、対応する制御部を有する。

特に、本発明に係る方法では、少なくとも１つの冷却要素と、トラクションバッテリの少なくとも１つの接触面と、の熱的接触のために、少なくとも１つの冷却要素は、トラクションバッテリへと動かされ、及び／又は、トラクションバッテリは、少なくとも１つの冷却要素へと動かされる。その際に、トラクションバッテリは、好適に充電過程の間、車両と接続されたままである。従って特に、少なくとも１つの冷却要素がトラクションバッテリの少なくとも１つの接触面と熱的に接触するように、少なくとも１つの冷却要素がトラクションバッテリへと動かされ、さらに、トラクションバッテリが少なくとも１つの冷却要素へと動かされることも構想される。好適に、トラクションバッテリの移動の際には、車両が、当該トラクションバッテリと一緒に動かされる。好適に、少なくとも１つのセンサを利用して、少なくとも１つの冷却要素がトラクションバッテリの少なくとも１つの接触面と熱的に接触しているかどうかが監視される。好適に、上記移動は制御ユニットによって制御され、好適に自動化される。

本発明の好適な構成によれば、トラクションバッテリは、充電過程の開始前に、当該トラクションバッテリを有する車両の位置調整によって、充電過程の開始前の少なくとも１つの冷却要素のポジションに対して相対的な、定められたポジションに置かれることが構想される。その際に、充電過程の開始前の少なくとも１つの冷却要素のポジションは、充電過程が始まってしまう前、特に、熱的接触が起こる前の少なくとも１つの冷却要素のポジションである。

特に、再充電すべきトラクションバッテリを有する車両は、少なくとも１つの冷却要素が当該トラクションバッテリの少なくとも１つの接触面と熱的に接触させられる前に、トラクションバッテリの接触面が少なくとも１つの冷却要素の上にくるように位置決めされることが構想される。これにより好適に、少なくとも１つの冷却要素とトラクションバッテリとの熱的接触、又は、少なくとも１つの冷却要素による、トラクションバッテリの少なくとも１つの接触面への熱的接触が好適に簡素化される。なぜならば特に、少なくとも１つの冷却要素の簡単な下降運動、及び／又は、トラクションバッテリの簡単な下降運動によって、充電過程の間にトラクションバッテリを温度調整するための熱的接触が可能となるからである。

特に、充電すべきトラクションバッテリを有する車両の運転者は、適切に印が付けられたマークの中に車両を停止することが構想される。さらに、特に充電過程の開始前に、充電過程の開始前の少なくとも１つの冷却要素のポジションに対して相対的に、トラクションバッテリを更に良好に位置決めするために、センサによって車両のポジションが検出され、シグナリング装置によって、どのように車両を停めるべきかが運転者にシグナリングされることが構想される。このために、好適に、センサ装置は、少なくとも１つの冷却要素に対して相対的な、トラクションバッテリの接触面のポジションを検出する少なくとも１つのセンサを有する。このために、好適に、トラクションバッテリの少なくとも１つの接触面には、少なくとも１つのセンサによって、例えばカメラによって検出されるマークがあり、好適に、検出されたマークを用いて、充電過程の開始前の少なくとも１つの冷却要素のポジションに対して相対的な、トラクションバッテリのポジションが決定される。充電過程の開始前の少なくとも１つの冷却要素のポジションに対して相対的な定められたポジションに、トラクションバッテリを置くことによって、好適に、充電過程の間トラクションバッテリを温度調整する方法を、更に簡素化して自動化することが可能となる。なぜならば、充電すべきトラクションバッテリを有する車両が適切に停められている場合には、トラクションバッテリの少なくとも１つの接触面と少なくとも１つの冷却要素との熱的接触が自動的に行われるからである。充電ステーションの電気接続ケーブルが、車両又は充電すべきトラクションバッテリと接続される場合には、本方法は好適に自動的に開始されて、実行される。

好適に、トラクションバッテリを有する車両は、トラクションバッテリ位置決め装置を備え、少なくとも１つの冷却要素と、トラクションバッテリの少なくとも１つの接触面と、の熱的接触のために、トラクションバッテリは、トラクションバッテリ位置決め装置によって、少なくとも１つの冷却要素へと動かされる。好適に、トラクションバッテリを有する車両は、トラクションバッテリが少なくとも１つの冷却要素の上方に配置されるように、事前に停められる。その後、トラクションバッテリが好適に、トラクションバッテリ位置決め装置によって、少なくとも１つの冷却要素がトラクションバッテリの少なくとも１つの接触面と熱的に接触するように下ろされる。トラクションバッテリ位置決め装置を用いたトラクションバッテリの位置決めは、特に、少なくとも１つの電動機を用いて、又は、空気圧を用いて行うことが可能である。好適に、トラクションバッテリの設置スペース又はハウジングには、トラクションバッテリ位置決め装置があり、及び／又は、トラクションバッテリ位置決め装置は、設置スペース又はハウジングの構成要素である。

本発明に係る方法の更なる別の好適な構成によれば、充電ステーションは、車両位置決め装置を備え、再充電すべきトラクションバッテリを有する車両は、車両位置決め装置上に停められ、少なくとも１つの冷却要素と、トラクションバッテリの少なくとも１つの接触面と、の熱的接触のために、車両は、車両位置決め装置によって、少なくとも１つの冷却要素へと動かされる。特に、車両位置決め装置が、せり上げ台の形態に従って構成されることが構想される。特に、車両位置決め装置は、トラクションバッテリを有する車両の車輪のための少なくとも１つの支持面を含み、車両は好適に、各車輪が少なくとも１つの支持面の上に載るように、当該支持面の上に位置決めされる。その際好適に、少なくとも１つの支持面は、高さを可変的に調整することが可能であり、即ち、少なくとも１つの支持面は、特に上げたり下したりすることが可能である。その際に好適に、トラクションバッテリは、車両を対応して動かすことによって、好適にトラクションバッテリの少なくとも１つの接触面と少なくとも１つの冷却要素との間の熱的接触が生じる所望のポジションへと置かれる。

本発明に係る方法の更なる別の好適な構成において、少なくとも１つの冷却要素は、少なくとも１つの第１のポジションと、少なくとも１つの第２のポジションと、を取ることが可能であり、少なくとも１つの冷却要素は、トラクションバッテリの温度調整のために、第１のポジションから第２のポジションへと移され、少なくとも１つの冷却要素は、第２のポジションにおいて、トラクションバッテリの少なくとも１つの接触面と熱的に接触する。特に、好適な変形例によれば、少なくとも１つの冷却要素のみが、トラクションバッテリの少なくとも１つの接触面との熱的接触のために、トラクションバッテリへと動かされることが構想される。従って特に、充電ステーションでの充電過程の間、車両内に配置されたトラクションバッテリを温度調整する方法であって、トラクションバッテリは、当該トラクションバッテリへの熱的接触のために少なくとも１つの接触面を有し、充電ステーション側で提供される少なくとも１つの冷却要素は、少なくとも１つの第１のポジションと、少なくとも１つの第２のポジションと、を取ることが可能であり、少なくとも１つの冷却要素は、トラクションバッテリの温度調整のために、第１のポジションから第２のポジションへと移され、少なくとも１つの冷却要素は、第２のポジションにおいて、少なくとも１つの冷却要素とトラクションバッテリとの間の熱エネルギーの交換が当該少なくとも１つの冷却要素と熱的に接触させられる少なくとも１つの接触面を介して可能であり、トラクションバッテリが少なくとも充電過程の間当該少なくとも１つの冷却要素によって温度調整されるように、トラクションバッテリの少なくとも１つの接触面と熱的に接触する、上記方法が提案される。

提案する本発明に係る方法では好適に、少なくとも１つの冷却要素は、充電過程の後で第２のポジションから第１のポジションへと移されることが構想される。即ち、少なくとも１つの冷却要素は、充電過程の後で再びトラクションバッテリから離される。好適には、このために、冷却媒体線を切り離する必要はなく、これにより、本方法は好適に、従来の公知の方法に比べて簡素化されている。

本方法の好適な構成において、少なくとも１つの冷却要素は、第１のポジションで冷却され、少なくとも１つの冷却要素は、熱エネルギーを蓄えるための手段を備え、従って、少なくとも１つの冷却要素は、トラクションバッテリの少なくとも１つの接触面との熱的接触の際にヒートシンクを成すことが構想される。即ち、本方法の本構成では、充電過程の間に、少なくとも１つの冷却要素への積極的な冷却は行われない。その代わりに、トラクションバッテリを冷却するために、少なくとも１つの冷却要素の熱容量が利用される。その際に、少なくとも１つの冷却要素は、好適に少なくとも部分的に、例えば保冷剤の形態による潜熱蓄熱材として構成される。好適に、少なくとも１つの冷却要素は第１のポジションにおいて、充電過程の間の当該少なくとも１つの冷却要素を用いたトラクションバッテリの温度調整の際に当該少なくとも１つの冷却要素とトラクションバッテリとの間の十分に大きな温度差を全充電過程に渡って保証する目標温度に設定されるため、トラクションバッテリの充電過程の間に発生した熱損失が、少なくとも１つの冷却要素を介して放出される。

本方法の更なる別の好適な構成によれば、第２のポジションにある少なくとも１つの冷却要素を、少なくとも部分的に冷却媒体が貫流するため、少なくとも１つの冷却要素は、トラクションバッテリの少なくとも１つの接触面との熱的接触の際にヒートシンクを成すことが構想される。好適に充電ステーションによって開ループ又は閉ループ制御される冷却システムを用いて、冷却媒体の温度が調整される。好適に、冷却媒体を一定の温度に保つ制御部が、好適に充電ステーション側に設けられる。このようにして、トラクションバッテリは好適に均一に冷却される。

本発明に係る方法の更なる別の構成は、トラクションバッテリが、当該トラクションバッテリを有する車両の位置調整によって、少なくとも１つの冷却要素の第１のポジションに対して相対的な定められたポジションに置かれることを構想する。特に、充電すべきトラクションバッテリを有する車両の運転者が、対応して印が付けられたマーク内に車両を停めることが構想される。さらに、少なくとも１つの冷却要素の第１のポジションに対して相対的に、トラクションバッテリを更により良好に位置決めするために、センサを利用して、車両のポジションを検出し、どのように車両を停止すべきかを運転者にシグナリングすることが構想されてもよい。このために好適に、センサ装置は、少なくとも１つの冷却要素に対して相対的なトラクションバッテリの接触面のポジションを検出する少なくとも１つのセンサを有する。このために、少なくとも１つのセンサによって、例えばカメラによって検出されるマークは、トラクションバッテリの少なくとも１つの接触面内及び／又は当該接触面上に配置されているため、検出されたマークによって、少なくとも１つの冷却要素の第１のポジションに対して相対的なトラクションバッテリのポジションが決定されるということが構想されてもよい。第１の冷却要素の第１のポジションに対して相対的な、定められたポジションにトラクションバッテリを置くことによって、好適に、充電過程の間にトラクションバッテリを温度調整する方法の、更に簡略化された自動化が可能となる。なぜならば、充電すべきトラクションバッテリを有する車両が適切に停められている場合には、特に、トラクションバッテリの少なくとも１つの接触面と、少なくとも１つの冷却要素と、の熱的接触が自動的に行われるからである。充電ステーションの電気接続ケーブルが、車両又は充電すべきトラクションバッテリと接続される場合には特に、本方法は自動的に開始され、実行されうる。

本発明に係る方法の更なる別の好適な構成は、少なくとも１つの冷却要素が、制御可能な位置決め装置の上に配置され、その際に、位置決め装置は、少なくとも１つの冷却要素がバッテリの温度調整のために当該位置決め装置によって第１の位置から第２のポジションへと移されるように、制御される。好適に、位置決め装置は、制御装置によって制御され、特に好適に充電ステーションの制御装置によって制御される。好適に、少なくとも１つのセンサによって、少なくとも１つの冷却要素が、トラクションバッテリの少なくとも１つの接触面と熱的に接触しているかどうかが監視される。好適に、少なくとも１つの接触面と、少なくとも１つの冷却要素とは、接触する領域内では形状及び大きさが一致している（ｄｅｃｋｕｎｇｓｇｌｅｉｃｈ）。従って好適に、熱エネルギーの特に良好な交換が可能となる。

特に、位置決め装置は、持ち上げ装置であり、少なくとも１つの冷却要素は、第１のポジションでは、地面近くに配置され又は少なくとも部分的に地中に埋め込まれており、再充電すべきトラクションバッテリを有する車両は、トラクションバッテリの少なくとも１つの接触面が、少なくとも１つの冷却要素を載せた持ち上げ装置の上にくるように位置決めされ、少なくとも１つの冷却要素は、持ち上げ装置によって第２のポジションへと移されることが構想される。好適に、トラクションバッテリが、当該トラクションバッテリを有する車両の位置調整によって、少なくとも１つの冷却要素の第１のポジションに対して相対的な定められたポジションに置かれた場合には、少なくとも１つの冷却要素は、持ち上げ装置によって自動的に第２のポジションへと移される。第２のポジションへと少なくとも１つの冷却要素を移すためのトリガは、好適に、トラクションバッテリと、充電ステーションの接続ケーブルと、の接続である。本発明の更なる別の好適な構成によれば、少なくとも１つの冷却要素は、好適に位置決めテーブルの形態により、持ち上げ装置上を移動可能に配置されてもよく、従って、トラクションバッテリの少なくとも１つの接触面に対して相対的な、少なくとも１つの冷却要素の配置は、好適に再調整が可能である。この調整を実行するために、好適に、少なくとも１つの冷却要素上及び／又は位置決め装置上に配置されたセンサ装置であって、トラクションバッテリの少なくとも１つの接触面に対して相対的な少なくとも１つの冷却要素のポジションを検出し、少なくとも１つの冷却要素とトラクションバッテリの少なくとも１つの接触面との間の完全な接触が可能であるように少なくとも１つの冷却要素を位置決めするよう構成された上記センサ装置が設けられる。従って、本発明に係る方法は、好適に少なくとも１つのセンサ及び少なくとも１つの評価装置を用いてトラクションバッテリの接触面に対する冷却要素の相対的なポジションを定め対応するアクチュエータによって少なくとも１つの冷却要素を対応するポジションに置くことで、トラクションバッテリの少なくとも１つの接触面に対して相対的に、少なくとも１つの冷却要素を位置決めする工程を、特に更なる別の処理工程として有してもよい。

本方法の更なる別の構成によれば、少なくとも１つの冷却要素は、第２のポジションでは、トラクションバッテリの少なくとも１つの接触面と解消可能に連結される。これにより好適に、少なくとも１つの冷却要素と、トラクションバッテリの少なくとも１つの接触面と、の間の熱的接触の更なる改善が達成されうる。特に、少なくとも１つの接触面が、少なくとも部分的に磁気的に構成され、少なくとも１つの冷却要素が、少なくとも１つの磁石、好適に少なくとも１つの電磁石を有し、従って、磁気的引力を利用して解消可能な連結が確立されることが構想されてもよい。

本発明の更なる別の好適な構成によれば、トラクションバッテリ、及び／又は、当該トラクションバッテリの少なくとも１つの接触面は、少なくとも１つの冷却要素を保持するための少なくとも１つの保持手段を有し、少なくとも１つの冷却要素は、少なくとも１つの保持手段によって、少なくとも１つの接触面と熱的に接触させられることが構想される。このような構成は、少なくとも１つの冷却要素と少なくとも１つの接触面との熱的接触が自動的に行われるべきでない場合には特に好適である。特に、少なくとも１つの保持手段は、少なくとも１つの冷却要素を収容するための仕切り（Ｆａｃｈ）として構成されてもよく、その際に、少なくとも１つの冷却要素は、当該仕切りに入れることにより、トラクションバッテリの少なくとも１つの接触面と熱的に接触させられる。好適に、仕切りとして構成された保持手段は、少なくとも１つの冷却要素の外形に対して調整され、従って、少なくとも１つの冷却要素は好適に、基本的に形状がぴったりと合った状態で（ｐａｓｓｇｅｎａｕ）仕切りに入れられる。その際特に、少なくとも１つの冷却要素が潜熱蓄熱材として、好適に保冷剤の形態により形成されることが構想される。１つ又は複数のこのような潜熱蓄熱材は、好適に充電ステーション側でストックされ、手動で、例えば充電すべきトラクションバッテリを有する車両の運転者によって仕切りに入れられ、又は、自動化されて、位置決め装置によって仕切りに入れられる。好適に、センサ装置は、潜熱蓄熱材が仕切りに入れられているかどうかを検出する。潜熱蓄熱材が仕切りに入れられている場合にのみ、トラクションバッテリの再充電が可能となる。充電過程の後で、潜熱蓄熱材は再び取り除かれる。

本発明に係る方法の更なる別の好適な構成によれば、少なくとも１つの冷却要素は、充電過程の開始前及び／又は充電過程の終了後に冷却され、少なくとも１つの冷却要素は、熱エネルギーを蓄える手段を備え、従って、少なくとも１つの冷却要素は、トラクションバッテリの少なくとも１つの接触面との熱的接触の際にヒートシンクを成すことが構想される。特に、充電過程の間に少なくとも１つの冷却要素への積極的な（ａｋｔｉｖ）冷却が行われないという変形例が構想される。その代わりに、トラクションバッテリを冷却するために、少なくとも１つの冷却要素の熱容量が利用される。その際に、少なくとも１つの冷却要素は、少なくとも部分的に潜熱蓄熱材として、例えば保冷剤の形態により構成される。このために特に、少なくとも１つの冷却要素が、液体が充填された空隙を有し、特に冷却媒体が充填された空隙を有することが構想される。好適に、少なくとも１つの冷却要素は、充電過程の開始前及び／又は充電過程の終了後に、充電過程の間の当該少なくとも１つの冷却要素を用いたトラクションバッテリの温度調整の際に当該少なくとも１つの冷却要素とトラクションバッテリとの間の十分に大きな温度差を全充電過程に渡って保証する目標温度に設定されるため、トラクションバッテリの充電過程の間に発生した熱損失が、少なくとも１つの冷却要素を介して放出される。

特に好適に、充電過程の間、少なくとも１つの冷却要素を、少なくとも部分的に冷却媒体が貫流するため、少なくとも１つの冷却要素は、トラクションバッテリの少なくとも１つの接触面との熱的接触の際にヒートシンクを成す。好適に、好適に充電ステーションにより開ループ又は閉ループ制御される冷却システムによって、冷却媒体の温度が調整される。好適に、制御部が設けられ、好適には充電ステーション側で提供される制御部が設けられ、その際に、この制御部は冷却媒体を一定の温度に保つ。このようにして、トラクションバッテリは、好適に均一に冷却される。

冒頭で挙げた課題を解決するために、本発明によってさらに、車両内に配置されたトラクションバッテリを再充電するための充電ステーションであって、トラクションバッテリは、当該トラクションバッテリへの熱的接触のための少なくとも１つの接触面を有し、充電ステーションは、本発明に係る方法を実施する手段を有する、上記充電ステーションが提案される。その際に、充電ステーションは、特に急速充電ステーションである。特に、車両内に配置されたトラクションバッテリを再充電するための充電ステーションは、充電すべきトラクションバッテリを温度調整するための少なくとも１つの冷却要素を有することが構想される。その際に、少なくとも１つの冷却要素は、特に、トラクションバッテリを冷却し又は加熱するよう構成される。好適に、充電ステーションは、特にトラクションバッテリの温度に従って少なくとも１つの冷却要素の温度を制御するよう構成された制御装置を有する。その際に好適に、充電ステーションは、トラクションバッテリの温度を検出するよう構成された温度検出装置を有する。

本発明に係る充電ステーションの好適な構成によれば、充電ステーションは、位置決め装置を備え、この位置決め装置上に、少なくとも１つの冷却要素が配置され、その際に、少なくとも１つの冷却要素は、位置決め装置によって、少なくとも１つの第１のポジション及び少なくとも１つの第２のポジションに置かれ、少なくとも１つの冷却要素は、少なくとも１つの第２のポジションにおいて、充電すべきトラクションバッテリの少なくとも１つの接触面と熱的に接触可能である。好適に、充電ステーションは、少なくとも１つのセンサを備え、特に、充電ステーションの冷却要素に対して相対的な、充電すべきトラクションバッテリのポジションを定めることが可能な少なくとも１つのカメラを更に備える。充電ステーションの位置決め装置を用いて、及び／又は、好適に当該位置決め装置上に配置された少なくとも１つのアクチュエータを用いて、好適に、少なくとも１つの第２のポジションへの少なくとも１つの冷却要素の位置調整、好適に自動的な位置調整が、トラクションバッテリの少なくとも１つの接触面が少なくとも１つの冷却要素と熱的に接触可能であるように、好適に完全に接触可能であるように可能となる。更なる別の好適な構成によれば、位置決め装置は、持ち上げ装置であり、少なくとも１つの冷却要素は、第１のポジションでは、地面近くに配置され又は少なくとも部分的に地中に埋め込まれており、持ち上げ装置は、熱的接触のために、少なくとも１つの冷却要素を第１のポジションから第２のポジションへと移すよう構成される。

本発明の更なる別の好適な構成によれば、充電ステーションは、車両位置決め装置を備えることが構想される。その際に、車両位置決め装置は好適に、当該車両位置決め装置の上に停められた、充電すべきトラクションバッテリを有する車両を、少なくとも１つの冷却要素とトラクションバッテリの少なくとも１つの接触面との熱的接触のために、少なくとも１つの冷却要素へと動かすよう構成される。その際に好適に、車両位置決め装置は、少なくとも１つの冷却要素に対するトラクションバッテリのポジションを検出するためのセンサと接続され、その際に、熱的接触は、好適に自動化されて起こり、特に、センサデータを利用して車両位置決め装置を用いて起こる。

本発明に係る充電ステーションでの充電過程の間、車両内に配置されたトラクションバッテリを温度調整するための本発明に係る方法と、本発明に係る充電ステーションと、の更なる別の好適な個別ユニット、特徴、及び実現の詳細は、図示される実施例との関連で詳細に解説される。

車両内に配置されたトラクションバッテリが充電ステーションで充電される、本発明の一実施例の概略図を示す。 車両内に配置されたトラクションバッテリが充電過程の間に温度調整される、本発明の一実施例の概略図を示す。 車両内に配置されたトラクションバッテリが充電ステーションで充電される、本発明の更なる別の実施例の概略図を示す。 車両内に配置されたトラクションバッテリが充電ステーションで充電される、本発明の更なる別の実施例の概略図を示す。

図１には、トラクションバッテリ４を備えた電気自動車１が示されている。さらに、図１には、車両１のトラクションバッテリ４の急速充電を可能とする充電ステーション２が示されている。その際に、充電ステーション２は、当該充電ステーション２とトラクションバッテリ４とを電導的に接続するための接続線３を有する。さらに、充電ステーション２は、当該充電ステーション２での充電過程の間、車両内に配置された充電すべきトラクションバッテリを温度調整するための、地中７に埋め込まれた冷却要素５を備える。その際に、冷却要素５を、（図１には明示的に示されない）冷却媒体が貫流する。冷却要素５は、冷却媒体線６を介して、充電ステーション２側で提供される（図１には明示的に示されない）冷却機関と接続され、その際に、この冷却機関は、冷却媒体の温度を所定の目標値へと調整する。

さらに、充電ステーション２は、（図１には明示的に示されない）位置決め装置を有し、この位置決め装置上に冷却要素５が配置される。位置決め装置は、示される実施例では、冷却要素５を第１のポジション及び第２のポジションに置くよう構成された持ち上げ装置である。図１では、第１のポジションにある冷却要素５が示されている。図２では、第２のポジションにある冷却要素５が示されている。持ち上げ装置は、第１のポジションから上方へと冷却要素５を動かすよう構成されているため、冷却要素５は、第２のポジションを取ることが可能であり、さらに、持ち上げ装置は、第２のポジションから冷却要素５を再び下ろすよう構成されているため、冷却要素５は再び第１のポジションを取ることが可能である。冷却要素５は、第２のポジションにおいてトラクションバッテリ４の接触面に熱的に接触することが可能である。

充電ステーション２を利用した充電過程を開始する前に、最初に、トラクションバッテリ４は、当該トラクションバッテリ４を有する車両１の位置調整によって、冷却要素５の第１のポジションに対して相対的な定められたポジションに置かれる。示される実施例では、トラクションバッテリ４が冷却要素５の上方に配置される場合に、この定められたポジションが実現される。トラクションバッテリ４又は車両１が適切に停められるように、車両１の運転者が当該車両１の位置調整の際にそれで方向を確認できる（図１及び図２には明示的に示されない）マークが、地面７に存在してもよい。車両１のより正確な位置調整のために、トラクションバッテリ４上に配置されたマークによって当該トラクションバッテリ４のポジションを検出することが可能な（図１及び図２は明示的に示されない）センサが、地中７及び／又は冷却要素５の内部に埋め込まれてもよい。センサによって収集されたデータは充電ステーション２に伝送され、充電ステーション２は、シグナリング装置を介して、例えば（図１及び図２には明示的に示されない）ディスプレイ又は言語出力を介して、充電過程を開始出来るようになる前に車両の位置を修正する必要があるのか、及び場合によっては車両の位置をどのように修正する必要があるのかについて、運転者にシグナリングする。

充電過程の間にトラクションバッテリ４を温度調整するために、トラクションバッテリ４は、当該トラクションバッテリ４への熱的接触のための接触面１０を有する。トラクションバッテリ４の接触面１０は、図１及び図２に示される実施例では、トラクションバッテリ４の下面全体に広がっている。その際に、接触面は外部からスムーズに接触可能である。示されない変形例において、汚染から守る保護カバー、例えばプラスチックカバーが設けられ、この保護カバーは、例えば、アクチュエータによって自動的に初期のポジションに戻されることで、充電過程の前に好適に自動的に接触面から取り外される。

図１及び図２に示されるように、車両１が適切なポジションに停められた後で、トラクションバッテリ４は、図２に示されるように、車両内部の接続線９を介して、接続線３によって充電ステーション２と電導的に接続される。その際に、トラクションバッテリ４と充電ステーション２との接続は、持ち上げ装置８によって冷却要素５が第２のポジションに移されるためのトリガであり、冷却要素５は、この第２のポジションにおいて、トラクションバッテリ４の接触面と熱的に接触する。

図２に示される実施例では、持ち上げ装置８は、空気圧式により（ｐｎｅｕｍａｔｉｓｃｈ）実現される。その際に、冷却要素５は、図２に示された両方向矢印で象徴的に示されるように、持ち上げ装置８によって上方及び下方へと動かすことが可能である。従って、冷却要素５は、持ち上げ装置８を利用して、（図１に示されるように）冷却要素５が地中７に埋め込まれている第１のポジションと、（図２に示されるように）冷却要素５がトラクションバッテリ４の接触面と熱的に接触する第２のポジションと、の間で動かすことが可能である。トラクションバッテリとの接触の際に冷却要素５に対して作用する特定の圧力限界値に達した場合には特に、冷却要素４の上昇を止めることが可能である。その際に、冷却要素５に対して作用する圧力は、（図１及び図２に明示的に示されない）少なくとも１つのセンサによって検出される。

冷却要素５が第２のポジションにあるため、当該冷却要素５がトラクションバッテリ４の接触面１０と熱的に接触する場合には、（図２には明示的に示されない）冷却媒体、例えば冷却媒体Ｒ１２３４ｙｆが冷却要素５を貫流する。これにより、冷却要素５はヒートシンクを成し、従って、充電ステーション２でのトラクションバッテリ４の急速充電の際に発生する熱損失が、冷却要素５を介して冷却媒体へと放出されうる。

図１及び図２には示されない変形例において、冷却要素５は、熱エネルギーを蓄える手段を有し、特に少なくとも１つの潜熱蓄熱材を有し、好適には、保冷剤の形態により構成された、トラクションバッテリ４の接触面１０との熱的接触の際にヒートシングを成す潜熱蓄熱材を有する。このような冷却要素５は、トラクションバッテリ４との熱的接触の際に積極的には冷却されない。従って、このような冷却要素５の冷却、及び、目標温度への冷却要素５の設定は、冷却要素５が第１のポジションにある場合、即ち少なくとも部分的に地中７に埋め込まれている場合に、地中７に埋め込まれたアクティブな冷却部によって行われる。

トラクションバッテリ４の充電過程が終了している場合には、冷却要素５は、持ち上げ装置８を利用して、第２のポジションから再び第１のポジションへと移される。このことは、例えば、トラクションバッテリ４から、充電ステーション２の接続線３を切り離すことによって開始される。トラクションバッテリ４の全充電工程の間、冷却要素５は、第２のポジションにおいて、トラクションバッテリ４の接触面１０と解消可能に連結される。トラクションバッテリ４自体は、充電過程の間バッテリを冷却するための冷却要素５又は手段を有さない。

特に開示されていない充電ステーションについて、充電ステーションの技術的コストを削減するために、特に、トラクションバッテリの接触面と冷却要素との自動的な熱的接触に関する技術的コストを削減するために、トラクションバッテリ又は当該トラクションバッテリの接触面が、少なくとも１つの冷却要素を保持するための保持手段を有することが構想されてもよい。冷却要素は、好適には、例えば低い温度値に冷やされた潜熱蓄熱材のような、熱エネルギーを蓄える手段を備えた冷却要素は、保持手段を利用して、好適には適切に形成された冷却要素が保持手段の中へと挿入されることで、トラクションバッテリの接触面と熱的に接触させられる。充電過程の後で、冷却要素は再び保持手段から離されて、当該冷却要素を再びより低い温度に下げる冷却装置の中に移される。

図３及び図４との関連において、本発明の更なる別の好適な実施例が詳細に解説される。ここでは、充電ステーション２は、車両用のせり上げ台と似たように構成することが可能な、車両位置決め装置１１を備える。

さらに、充電ステーション２は冷却要素５を備える。この冷却要素５は、好適に、地中７に固定的に組み込まれ、（図３及び図４には明示的に示されない）冷却媒体が、冷却媒体線６を介して冷却要素５を貫流する。その際に、冷却媒体の温度は、好適に、充電ステーション２の（図３及び図４には明示的に示されない）冷却システムによって調整される。

その際には、図３及び図４に示されるように、車両が車両位置決め装置１１の上に停められることが構想される。その際に、車両１は、再充電すべきトラクションバッテリ４を有し、このトラクションバッテリ４は、トラクションバッテリ４の接触面１０が、当該トラクションバッテリ４と少なくとも１つの冷却要素５と熱的接触のために地面７の方に向けられ、スムーズに接触可能であるように、配置されている。

好適に、車両位置決め装置１１は、車両１の前輪、後輪それぞれのために、支持面を１つずつ有し、その際に車両１は、後輪が車両位置決め装置１１の一方の支持面上にあり前輪が車両位置決め装置１１の他方の支持面上にあるように、位置調整される。その際に、車両位置決め装置１１又は当該車両位置決め装置１１の支持面は、図３及び図４に両方向矢印で象徴的に示されるように、高さを可変的に調整することが可能である。即ち、支持面は下げたり上げたりすることが可能である。

その際に、充電すべきトラクションバッテリ４を有する車両１は、冷却要素５が当該トラクションバッテリ４の接触面１０と熱的に接触させられる前に、図３に示されるように、トラクションバッテリ４の接触面１０が冷却要素５の上にくるように位置決めされる。

車両１が図３に示すように位置決めされた後に、車両位置決め装置１１がその上に位置決めされた車両１と共に下されることで、トラクションバッテリ４は、車両１と一緒に冷却要素５の方へと動かされる。その際に、車両位置決め装置１１とその上にある車両１とは、トラクションバッテリ４の接触面１０が冷却要素５と熱的に接触するまで下ろされ、即ち、冷却要素５とトラクションバッテリ４との間の熱エネルギーの交換が冷却要素５と熱的に接触させられる接触面１０を介して可能となり、トラクションバッテリ４が少なくとも、接続線３と車両側の接続線９とが接続した後に設けられた充電過程の間、冷却要素５によって温度調整されるように、下される。

図に示され、図との関連で解説された実施例は、本発明を解説するために用いられ、本発明を限定するものではない。

Claims (14)

1. 充電ステーション（２）での充電過程の間、車両（１）内に配置されたトラクションバッテリ（４）を温度調整する方法であって、前記トラクションバッテリ（４）は当該トラクションバッテリ（４）への熱的接触のための少なくとも１つの接触面（１０）を有する、前記方法において、
   前記充電ステーション（２）側で提供される少なくとも１つの冷却要素（５）は、
   当該少なくとも１つの冷却要素（５）と前記トラクションバッテリ（４）との間の熱エネルギーの交換が、当該少なくとも１つの冷却要素（５）と熱的に接触させられる前記少なくとも１つの接触面（１０）を介して可能となり、前記トラクションバッテリ（４）が、少なくとも前記充電過程の間当該少なくとも１つの冷却要素（５）によって温度調整されるように、
   前記トラクションバッテリ（４）の前記少なくとも１つの接触面（１０）と熱的に接触させられることを特徴とする、方法。
2. 前記少なくとも１つの冷却要素（５）と、前記トラクションバッテリ（４）の前記少なくとも１つの接触面（１０）と、の熱的接触のために、前記少なくとも１つの冷却要素（５）は、前記トラクションバッテリ（４）へと動かされ、及び／又は、前記トラクションバッテリ（４）は、前記少なくとも１つの冷却要素（５）へと動かされ、前記トラクションバッテリ（４）は、前記充電過程の間前記車両（１）と接続されたままであることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
3. 前記トラクションバッテリ（４）は、前記充電過程の開始前に、当該トラクションバッテリ（４）を有する前記車両（１）の位置調整によって、前記充電過程の開始前の前記少なくとも１つの冷却要素（５）のポジションに対して相対的な、定められたポジションに置かれることを特徴とする、請求項１〜２のいずれか１項に記載の方法。
4. 前記トラクションバッテリ（４）を有する前記車両（１）は、トラクションバッテリ位置決め装置を備え、前記少なくとも１つの冷却要素（５）と、前記トラクションバッテリ（４）の前記少なくとも１つの接触面（１０）と、の熱的接触のために、前記トラクションバッテリ（４）は、前記トラクションバッテリ位置決め装置によって、前記少なくとも１つの冷却要素（５）へと動かされることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか１項に記載の方法。
5. 前記充電ステーション（２）は、車両位置決め装置（１１）を備え、再充電すべき前記トラクションバッテリ（４）を有する前記車両（１）は、前記車両位置決め装置（１１）の上に停められ、前記少なくとも１つの冷却要素（５）と、前記トラクションバッテリ（４）の前記少なくとも１つの接触面（１０）と、の熱的接触のために、前記車両（１）は、前記車両位置決め装置（１１）によって、前記少なくとも１つの冷却要素（５）へと動かされることを特徴とする、請求項１〜４のいずれか１項に記載の方法。
6. 前記少なくとも１つの冷却要素（５）は、少なくとも１つの第１のポジションと、少なくとも１つの第２のポジションと、を取ることが可能であり、前記少なくとも１つの冷却要素（５）は、前記トラクションバッテリ（４）の温度調整のために、前記第１のポジションから前記第２のポジションへと移され、前記少なくとも１つの冷却要素（５）は、前記第２のポジションにおいて、前記トラクションバッテリ（４）の前記少なくとも１つの接触面（１０）と熱的に接触することを特徴とする、請求項１〜５のいずれか１項に記載の方法。
7. 前記少なくとも１つの冷却要素（５）は、前記充電過程の後で前記第２のポジションから前記第１のポジションへと移されることを特徴とする、請求項６に記載の方法。
8. 前記少なくとも１つの冷却要素（５）は、制御可能な位置決め装置（８）上に配置され、前記位置決め装置（８）は、前記少なくとも１つの冷却要素（５）が前記トラクションバッテリ（４）の温度調整のために当該位置決め装置（８）によって前記第１のポジションから前記第２のポジションへと移されるように、制御されることを特徴とする、請求項６又は７に記載の方法。
9. 前記位置決め装置（８）は、持ち上げ装置であり、前記少なくとも１つの冷却要素（５）は、前記第１のポジションでは、地面近くに配置され又は少なくとも部分的に地中（７）に埋め込まれており、前記再充電すべきトラクションバッテリ（４）を有する前記車両（１）は、前記トラクションバッテリ（４）の前記少なくとも１つの接触面（１０）が、前記少なくとも１つの冷却要素（５）を載せた前記持ち上げ装置の上にくるように位置決めされ、前記少なくとも１つの冷却要素（５）は、前記持ち上げ装置によって前記第２のポジションへと移されることを特徴とする、請求項８に記載の方法。
10. 前記少なくとも１つの冷却要素（５）は、前記第２のポジションでは、前記トラクションバッテリ（４）の前記少なくとも１つの接触面（１０）と解消可能に連結されることを特徴とする、請求項６〜９のいずれか１項に記載の方法。
11. 前記トラクションバッテリ（４）、及び／又は、当該トラクションバッテリ（４）の前記少なくとも１つの接触面（１０）は、前記少なくとも１つの冷却要素（５）を保持するための少なくとも１つの保持手段を有し、前記少なくとも１つの冷却要素（５）は、前記少なくとも１つの保持手段によって、前記少なくとも１つの接触面（１０）と熱的に接触させられることを特徴とする、請求項１〜１０のいずれか１項に記載の方法。
12. 前記少なくとも１つの冷却要素（５）は、充電過程の開始前及び／又は充電過程の終了後に冷却され、前記少なくとも１つの冷却要素（５）は、熱エネルギーを蓄える手段を備え、従って、前記少なくとも１つの冷却要素（５）は、前記トラクションバッテリ（４）の前記少なくとも１つの接触面（１０）との熱的接触の際にヒートシンクを成すことを特徴とする、請求項１〜１１のいずれか１項に記載の方法。
13. 充電過程の間、前記少なくとも１つの冷却要素（５）を、少なくとも部分的に冷却媒体が貫流するため、前記少なくとも１つの冷却要素（５）は、前記トラクションバッテリ（４）の前記少なくとも１つの接触面（１０）との熱的接触の際にヒートシンクを成すことを特徴とする、請求項１〜１２のいずれか１項に記載の方法。
14. 車両（１１）内に配置されたトラクションバッテリ（４）を再充電するための充電ステーション（２）であって、前記トラクションバッテリ（４）は、当該トラクションバッテリ（４）への熱的接触のための少なくとも１つの接触面（１０）を有する、前記充電ステーション（２）において、前記充電ステーション（２）は、請求項１〜１３のいずれか１項に記載の方法を実施する手段を有することを特徴とする、充電ステーション（２）。
    

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