WO2011072988A1 - Vorrichtung und verfahren zum temperieren von fahrzeugen - Google Patents

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WO2011072988A1
WO2011072988A1 PCT/EP2010/067892 EP2010067892W WO2011072988A1 WO 2011072988 A1 WO2011072988 A1 WO 2011072988A1 EP 2010067892 W EP2010067892 W EP 2010067892W WO 2011072988 A1 WO2011072988 A1 WO 2011072988A1
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battery
heat
temperature
passenger compartment
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Peter Birke
Michael Keller
Manfred Malik
Michael Schiemann
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Continental Automotive Gmbh
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    • Y02E60/14—Thermal energy storage

Definitions

  • the invention relates to a device and a method for controlling the temperature of a vehicle, in particular its passenger compartment and battery and a correspondingly temperature-controlled battery and a correspondingly tempered vehicle.
  • electrically powered vehicles raise a number of Temper michsproblemen. Firstly, it is necessary here that the battery is kept at a certain temperature in order to provide optimal efficiency. In addition, the temperature of the passenger compartment is difficult, since compared to vehicles with a pure drive via internal combustion engines, only a small amount of waste heat is generated. Therefore, especially in winter is not enough heat for heating the passenger compartment available for electrically powered vehicles.
  • Another solution is to remove the electro-chemical energy storage, so the battery, electrical energy for heating, but this has the disadvantage that thereby the range of the vehicle is significantly reduced.
  • the usual air conditioning systems are known, which are based on the compressor, condenser and evaporator. As these systems consume energy, they also significantly reduce the range of an electrically powered vehicle.
  • the object of the present invention is to overcome the problems mentioned.
  • phase change materials in latent heat accumulators are particularly suitable for solving temperature control tasks in electric vehicles.
  • a latent heat storage (latere (lat.) Hide), hereinafter also referred to as latent storage, stores thermal energy by changing the state of aggregation of a storage medium.
  • energy storage media are also referred to as “phase change materials” (PCMs).
  • phase change materials include, for example, paraffins, also known as candlestick materials, which are known in the art
  • Latent heat storage ha ⁇ ben per volume unit a correspondingly high heat capacity. According to the invention, the use of such phase change materials achieves a regulation of the temperature of a battery of a vehicle and / or of a passenger compartment of such a vehicle.
  • phase change materials are arranged in thermal contact with the battery.
  • Thermal contact means that heat from the battery can reach the latent heat storage and can get from the latent heat storage to the battery.
  • a thermal contact can be produced in particular via heat-conducting materials.
  • the phase change materials are present as a mixture or emulsion. Now, if heat is generated by the battery, this heat flows to the
  • Latent heat storage This heats the phase change materials. Upon reaching the phase change temperature of the material with the lower phase change temperature, this begins to change its state of aggregation, for example, to melt. As long as this material has not completely changed its phase, its temperature does not increase any further. If, therefore, heat is increasingly generated by the battery, it can be diverted to the latent heat store, as a result of which the temperature of the battery does not increase any further.
  • Phase change materials in the sense of the invention may be those which can change their state of aggregation from solid to liquid, from liquid to gaseous or from solid to gaseous.
  • the phase change material may be surrounded at least in regions by a thermal insulation material, so that it is at least partially thermally insulated.
  • the corresponding phase change temperature is in this case preferably 10 ° C., preferably 20 ° C., preferably 50 ° C., preferably 100 ° C. and / or 350 ° C., preferably 300 ° C., preferably 200 ° C. Due to the coupling with a latent heat storage is achieved in addition ⁇ that the temperature of the battery does not drop below its operating temperature. Namely, if the heat generation by the battery goes back, and the battery cools, the phase change materials energy is removed, which in turn causes the phase change materials of the latent heat storage increasingly harden or condense, the battery temperature but not further decreases until the heat energy in the phase change materials is exhausted. This heat is released, which is passed to the battery. Assuming that the battery and phase change materials are in thermal equilibrium, the battery is kept at the phase change temperature, eg, melting temperature, of the phase change material as long as it has not completely assumed one of the two possible states of aggregation.
  • the phase change temperature eg, melting temperature
  • the passenger compartment of a driving ⁇ schws is temperature.
  • a phase change material is selected here whose phase change temperature corresponds to the temperature to be set in the passenger compartment.
  • the phase change material is brought into thermal contact with the passenger compartment. If the interior of the passenger compartment then warms up, for example as a result of solar radiation, heat is conducted to the phase change material, which thereby begins to change its phase, for example to melt. If, on the other hand, the passenger compartment temperature drops below the phase change temperature of the phase change material and if this is not already completely in the cooler phase, heat is conducted out of the phase change material into the passenger compartment, while the material increasingly changes its phase towards the colder phase, ie it cures, for example.
  • Thermal contact can be made, inter alia, via various heat conduction concepts, such as heat pipes.
  • the phase change temperature is preferably so- ⁇ selects that the temperature to be set becomes the desired value.
  • heat generated by the battery and stored in the phase change material may be dissipated to the passenger compartment to heat it.
  • heat dissipated from the passenger compartment is stored in the phase change material and then used to heat the battery.
  • phase change material in the warmer state of aggregation, so that this completely in its cooler aggregate state be ⁇ gives.
  • the passenger compartment and / or the battery can thus be tempered by heated by a charger voltage to a predetermined temperature, heated or cooled.
  • the phase change materials can themselves be regarded as latent heat storage.
  • Vehicles in the sense of the invention are understood in particular to motor vehicles which have at least one battery.
  • the vehicles whose propulsion is carried out at ⁇ least partly by electric motors are preferred.
  • These include on the one hand purely electrically powered vehicles (EV), on the other hand also hybrid vehicles, such as plug-in hybrid vehicles (PHEV).
  • Vehicles with internal combustion engines ⁇ ren are included, in which a battery for example, used to operate the starter.
  • phase change materials are all materials which have a phase change temperature in the desired temperature range.
  • the phase state of aggregation
  • the phase can change from liquid to gaseous, from solid to gaseous, or preferably from solid to liquid.
  • Possible are e.g. Phase change materials with ionic liquids, salts which melt at room temperature, liquid crystals, organic solvents, e.g. Tert-butanol, glycerin,
  • Ethylene carbonate Solutions of salts in water or in solvents, including mixtures, are also suitable.
  • a battery is also specified with integrated latent heat storage.
  • one or more battery cells such as Batte ⁇ rieflachzellen or round cells, in thermal contact with at least two phase change materials.
  • the phase change temperature of at least one of the phase change materials is or is in the vicinity of the optimum operating temperature of the battery.
  • the battery having at least two phases ⁇ change materials is in thermal contact having differing ⁇ che phase change temperatures.
  • phase change material or the phase change materials at least partially surround the battery cells and are particularly preferably directly integrated into a battery housing ⁇ the battery.
  • the battery cells are thus embedded in the phase change materials and can touch them directly.
  • phase change material or materials are not electrically conductive, since then no further measures for electrical insulation are necessary.
  • a particularly preferred phase change material in this case is paraffin. This also has the advantage that it effectively absorbs shocks and mechanical vibrations in both the solid and the liquid state.
  • a battery case is filled with the phase change materials and one or more battery cells are embedded in the battery case in the phase change materials.
  • a cooling device such as a heat pipe for air recirculation.
  • phase change materials and passenger compartment and / or battery can be done in various ways. On the one hand, a coupling via heat- tende solids or liquids, ie heat conductors, possible.
  • the heat transfer in solids works via vibrations of the lattice units.
  • the lattice building blocks move faster and are therefore more energetic. By collisions with the neighboring particles, they give their energy to other lattice building blocks.
  • the other lattice building blocks begin to vibrate until the entire solid body is heated.
  • the heat always flows in the direction of the temperature gradient, which corresponds to z. B. may be the distance from the latent memory to the colder passenger compartment of Fährzeuges.
  • Metals conduct heat particularly well (eg aluminum, copper or alloys, such as AlMgSio, s) and combine good heat conduction with low weight and low cost. For metals, the heat in addition to the lattice vibrations in addition by freely movable charge carriers, the electrons transferred, so the thermal conductivity is particularly high.
  • the heat conductor may then preferably comprise or consist of aluminum, copper, manganese, silicon, at least one alloy of these materials and / or AlMgSio, s.
  • Another possibility of heat conduction is the provision of a heat pipe system, wherein heat transfer medium are used with low evaporation temperature.
  • Heat pipes basically contain a hermetically encapsulated volume, usually in the form of a tube. It is filled with a working medium (eg alcohol), which fills the volume to a small extent in liquid, for the most part in a vaporous state. Each contains a heat transfer surface for heat source and sink.
  • a working medium eg alcohol
  • Heat pipes may be heat pipes and / or thermosyphons.
  • the invention makes it possible u.a. possible to thermally load the latent heat storage of a vehicle in the cold annual period parallel to the electric charge of the battery to have a heater in the vehicle.
  • the battery can be maintained and the waste heat of the battery are fed to the heating of the passenger compartment in addition favorable working Tempe ⁇ ratur Scheme.
  • Battery temperature control benefits battery life and battery performance.
  • Figure 1 shows an exemplary structure of a battery according to the invention, which is temperature controlled via a latent heat storage
  • Figure 2 shows an exemplary structure of a battery according to the invention with an air heat exchanger for
  • Air conditioning of a vehicle interior Air conditioning of a vehicle interior
  • Figure 3 shows the schematic structure of an inventive
  • the vehicle In a first situation, the vehicle is for charging the battery while the passenger compartment is heated.
  • the charger When the charging process on the battery is finished, the charger has the additional task / function, the temperature to the value set in the vehicle by the user and the battery to the optimum operating temperature of z. 25 ° C. to keep.
  • a second situation is the heating of the passenger compartment while the electric vehicle is in operation.
  • the latent storage or the phase change material the heat via a heat coupling via solid state transitions controlled to the passenger compartment.
  • the control over solid-state transitions can take place via different thicknesses of the bearing surfaces between two transitions or over the cross-sections of heat pipes.
  • the waste heat of the battery which arises during operation, is used to supply heat energy to the latent storage also via a heat coupling.
  • the phase change material stores the heat energy particularly well by additional insulation and reduces the cooling of the battery by appropriate heat recovery. In the heat transfer to the
  • Solid state or to the environment the agent used in latent storage changes from the state of aggregation liquid to solid state aggregate.
  • a third example situation is that of the stationary vehicle that is being charged while the passenger compartment is being cooled.
  • the cooling of the vehicle can be realized either by a compressor supercharger, condenser and evaporator, the energy is supplied to the cooling of the charger or the heat through heat pipes and / or heat pipes from the passenger compartment to
  • Latent storage or to the evaporator is discharged from the passenger compartment.
  • the temperature gradient for rapid heat dissipation arises through a heat sink z. B. by the heat difference to the latent memory or by operation of a condenser fan at the end of the heat pipe.
  • the fourth exemplary situation is that of the vehicle in Be ⁇ drive will be described, the passenger compartment is cooled. On hot days, and at temperatures which are above the comfort range, the latent storage can contribute to reduced copy ⁇ tion of heating by its own heat capacity.
  • a cooling effect can be carried out by a heat removal from the passenger compartment via a built-in heat pipe system, being used for heat transport means with low evaporation temperature.
  • the latent memory stores the thermal energy through optimal isolation of the storage, which provides cooling in the passenger compartment when service resumes.
  • the size (capacity) of the latent accumulator is optimized so that the temperature of the passenger compartment can be regulated to a pleasant driving temperature (eg from 18 ° C to 25 ° C) for a typical driving route despite the low outside temperature.
  • a pleasant driving temperature eg from 18 ° C to 25 ° C
  • FIG. 1 shows an example of a battery in which a latent heat accumulator is integrated.
  • a first phase change material 2 and a second phase change material 3 emulsified or microencapsulated in this first phase change material are accommodated in a battery housing 1.
  • the phase change materials 2 and 3 a plurality of battery cells 4 are embedded. Since the first latent heat storage material 2 has a high heat capacity, the temperature of the battery remains for a long time in the optimum range, for example 25 ° C.
  • the second phase change material 3 can be formed, for example, by microencapsulated paraffins which have a different phase change temperature than the first phase change material 2, for example 38 ° C.
  • the temperature can be transported by convection from the heat source, so for example the battery cells to the recooler, for example, can transport heat to the passenger compartment and so can serve for temperature conditioning of the passenger compartment.
  • the second phase change material 3 is provided for heat peaks on the battery, so temporarily heat spurts. Due to the higher temperature occurring during a heat stroke, the second phase change material 3 is melted, thus achieving cooling.
  • FIG. 2 shows an exemplary structure of a battery according to the invention with an air heat exchanger 5 for air conditioning of a vehicle interior.
  • the air heat exchanger 5 is in this case above the battery cells 4 and
  • Latent heat accumulator 2 arranged.
  • the air heat exchanger 5 is thermally contacted with the phase change materials 2 via a plurality of heat pipes 7.
  • the battery cells 4 are embedded in the latent heat storage materials 2 and surrounded by them.
  • the latent heat storage material 2 can be a phase change heat storage medium in which there are two different phase change materials with different phase change temperatures, wherein one phase change material is mixed or encapsulated in the other. There may also be a phase change material in a carrier medium.
  • the battery cells 4 may also be provided a heating device 8, with which the phase change material 2 can be heated from the outside.
  • the phase change material for example, during a charging of the battery, be preheated.
  • the battery cells 4 and the surrounding phase change material 2 and the heating device 8 are accommodated inside the battery housing, which is insulated from the environment to the outside via a thermal insulation 6. In this way, the battery does not heat up by supplying heat from the outside and does not cool down due to heat dissipation to the outside.
  • FIG. 3 shows an example of a vehicle 11 according to the invention, which may be, for example, an electric vehicle 11.
  • vehicle 11 has a battery 1 which is e.g. as described above can be configured.
  • vehicle 11 also has a passenger compartment 9.
  • the battery 1 and the passenger compartment 9 are by means of a tempering device according to the invention, which a
  • Latent heat store 10 having at least one phase change material 2, tempered.
  • a heat exchange takes place between the phase change material 2 and the battery 1 via an element 12 for producing a thermal contact.
  • the elements for producing a thermal contact 12 and 13 and the latent heat storage 10 with the at least one phase change material 2 form a Temper réellesvorraum for the vehicle 11.
  • the elements 12 and 13 may be, for example, heat conductors, heat pipes, thermosyphon and / or elements for convective heat transfer ,
  • the battery 1 and / or the passenger compartment tempe ⁇ riert 9 by a charger 14 provided by voltage to a predetermined temperature is heated or cooled. If necessary, the phase change material 2 can also be heated or cooled directly via the charger 14.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Temperierungsvorrichtung für ein Fahrzeug (11) mit zumindest einem Phasenwechselmaterial (2), das mit einem Fahrgastinnenraum (9) des Fahrzeugs (11) und mit einer Batterie (1) des Fahrzeugs (11) in thermischen Kontakt bringbar ist sowie ein geeignetes Verfahren zum Temperieren eines Fahrgastinnenraums mit dieser Temperiervorrichtung sowie ein Fahrzeug mit dieser Temperiervorrichtung.

Description

Beschreibung
Vorrichtung und Verfahren zum Temperieren von Fahrzeugen
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Temperieren eines Fahrzeugs, insbesondere dessen Fahrgastzelle und Batterie sowie eine entsprechend temperierte Batterie und ein entsprechend temperiertes Fahrzeug.
Insbesondere elektrisch angetriebene Fahrzeuge werfen eine Reihe von Temperierungsproblemen auf. Zum einen ist es hier erforderlich, dass die Batterie auf einer bestimmten Temperatur gehalten wird, damit sie einen optimalen Wirkungsgrad liefert. Darüber hinaus ist die Temperierung des Fahrgastinnenraums schwierig, da verglichen mit Fahrzeugen mit einem reinen Antrieb über Verbrennungsmotoren nur eine geringe Abwärme erzeugt wird. Insbesondere im Winter steht daher bei elektrisch angetriebenen Fahrzeugen nicht genügend Wärme zur Heizung des Fahrgastinnenraums zur Verfügung.
Aus dem Stand der Technik sind folgende Ansätze, die Temperatur zu regeln, bekannt: Zum einen kann eine Heizung mit fossilen Brennstoffen eingesetzt werden, wie beispielsweise bei Standheizungen. Diese Lösung hat jedoch den Nachteil, dass sie die Umweltbilanz des Fahrzeugs verschlechtert.
Eine weitere Lösung besteht darin, dem elektro-chemischen Energiespeicher, also der Batterie, elektrische Energie zum Heizen zu entnehmen, was jedoch den Nachteil hat, dass hierdurch die Reichweite des Fahrzeugs deutlich herabgesetzt wird .
Zur Kühlung des Fahrgastinnenraums sind die üblichen Klimaanlagen bekannt, die auf Kompressor, Kondensator und Verdampfer beruhen. Da diese Anlagen Energie verbrauchen, setzen auch sie die Reichweite eines elektrisch angetriebenen Fahrzeugs deutlich herab. Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, die genannten Probleme zu überwinden.
Diese Aufgabe wird gelöst durch die Temperierungsvorrichtung für ein Fahrzeug nach Anspruch 1, das Fahrzeug nach Anspruch 7, das Verfahren zum Temperieren eines Fahrgastinnenraums und einer Batterie eines Fahrzeugs nach Anspruch 9 und die Batterie für ein Fahrzeug nach Anspruch 12.
Erfindungsgemäß wurde erkannt, dass Phasenwechselmaterialien in Latentwärmespeichern besonders geeignet sind, Temperierungsaufgaben in Elektrofahrzeugen zu lösen.
Ein Latentwärmespeicher (latere (lat.) verbergen), im Folgen- den auch kurz als Latentspeicher bezeichnet, speichert ther- mische Energie durch die Änderung des Aggregatzustandes eines Speichermediums. Solche Medien zur Energiespeicherung werden auch als "Phasenwechselmaterialien" (engl. Phase Change Mate- rial, PCM) bezeichnet.
Zu diesen Phasenwechselmaterialien zählen beispielsweise Paraffine, auch bekannt als Material für Kerzen, die beim
Schmelzen sehr viel Wärmeenergie aufnehmen (beladen) , welche sie beim Erstarren wieder abgeben können (entladen) . Ähnlich verhalten sich auch einige Salze, wie z.B. Nitratsalze.
Bei der Einspeicherung von Wärme in das Speichermaterial be¬ ginnt das Material bei Erreichen der Temperatur des Phasenübergangs seine Phase zu wechseln, beispielsweise zu schmelzen, und erhöht dann, trotz weiterer Einspeicherung von Wärme, seine Temperatur nicht, bis das Material komplett die Phase gewechselt hat. Erst dann tritt wieder eine Erhöhung der Temperatur auf. Da für längere Zeit trotz Wärmezufuhr keine merkliche Temperaturerhöhung auftritt, nennt man die während des Phasenübergangs eingespeicherte Wärme, "versteck¬ te Wärme" oder auch "latente Wärme". Latentwärmespeicher ha¬ ben pro Volumeneinheit eine entsprechend hohe Wärmekapazität. Erfindungsgemäß wird durch den Einsatz derartiger Phasenwech- selmaterialien eine Regelung der Temperatur einer Batterie eines Fahrzeugs und/oder eines Fahrgastinnenraums eines solchen Fahrzeugs erreicht.
Zunächst soll die Funktion bei der Temperierung einer Batterie eines Fahrzeugs beschrieben werden. Hierbei werden zumindest zwei Phasenwechselmaterialien in thermischem Kontakt zur Batterie angeordnet. Thermischer Kontakt bedeutet hier, dass Wärme von der Batterie zum Latentwärmespeicher gelangen kann und vom Latentwärmespeicher zur Batterie gelangen kann. Ein thermischer Kontakt kann insbesondere über wärmeleitende Materialien hergestellt werden. Die Phasenwechselmaterialien liegen als Mischung oder Emulsion vor. Wird nun durch die Batterie Wärme erzeugt, so fließt diese Wärme zu dem
Latentwärmespeicher. Hierdurch erwärmen sich die Phasenwechselmaterialien. Bei Erreichen der Phasenwechseltemperatur des Materials mit der niedrigeren Phasenwechseltemperatur fängt dieses an, seinen Aggregatzustand zu wechseln, beispielsweise zu schmelzen. Solange dieses Material nicht vollständig seine Phase gewechselt hat, erhöht sich seine Temperatur nicht weiter. Wird also durch die Batterie zunehmend Wärme erzeugt, so kann diese zum Latentwärmespeicher abgeleitet werden, wodurch sich die Temperatur der Batterie nicht weiter erhöht.
Phasenwechselmate ialien im Sinne der Erfindung können solche sein, die ihren Aggregatszustand von fest nach flüssig, von flüssig nach gasförmig oder von fest nach gasförmig wechseln können .
Das Phasenwechselmaterial kann zumindest bereichsweise von einem thermischen Isolationsmaterial umgeben sein, so dass es zumindest bereichsweise thermisch isoliert wird.
Die entsprechende Phasenwechseltemperatur ist hierbei vorzugsweise ^ 10 °C, vorzugsweise ^ 20 °C, vorzugsweise ^ 50 °C, vorzugsweise ^ 100 °C und/oder < 350 °C, vorzugsweise ^ 300 °C, vorzugsweise < 200 °C. Durch die Kopplung mit einem Latentwärmespeicher wird außer¬ dem erreicht, dass die Temperatur der Batterie nicht unter ihre Betriebstemperatur sinkt. Geht nämlich die Wärmeerzeugung durch die Batterie zurück, und die Batterie kühlt ab, so wird den Phasenwechselmaterialien Energie entzogen, was wiederum dazu führt, dass die Phasenwechselmaterialien der Latentwärmespeicher zunehmend aushärten oder kondensieren, die Batterietemperatur aber nicht weiter sinkt, bis die Wärmeenergie in den Phasenwechselmaterialen erschöpft ist. Hierbei wird Wärme frei, die zur Batterie geleitet wird. Nimmt man an, dass Batterie und Phasenwechselmaterialien im thermischen Gleichgewicht stehen, so wird die Batterie auf der Phasenwechseltemperatur, z.B. Schmelztemperatur, des Phasenwechselmaterials gehalten, solange dieses nicht vollständig einen der beiden in Frage kommenden Aggregatzustände angenommen hat .
Auf ähnliche Weise ist auch der Fahrgastinnenraum eines Fahr¬ zeugs temperierbar. Es wird hier vorzugsweise ein Phasenwech- selmaterial gewählt, dessen Phasenwechseltemperatur der einzustellenden Temperatur im Fahrgastinnenraum entspricht. Das Phasenwechselmaterial wird hierbei in thermischem Kontakt mit dem Fahrgastinnenraum gebracht. Erwärmt sich nun der Fahrgastinnenraum, beispielsweise durch Sonneneinstrahlung, so wird Wärme zum Phasenwechselmaterial geleitet, welches hierdurch beginnt, seine Phase zu wechseln, beispielsweise zu schmelzen. Sinkt hingegen die Fahrgastraumtemperatur unter die Phasenwechseltemperatur des Phasenwechselmaterials und befindet sich dieses nicht bereits vollständig in der kühleren Phase, so wird Wärme aus dem Phasenwechselmaterial in den Fahrgastinnenraum geleitet, während das Material seine Phase zunehmend hin zur kälteren Phase wechselt, es also beispielsweise aushärtet. Thermischer Kontakt kann u.a. über verschiedene Wärmeleitungskonzepte, wie z.B. heat pipes, hergestellt werden. Die Phasenwechseltemperatur wird vorzugsweise so ge¬ wählt, dass die einzustellende Temperatur den gewünschten Wert annimmt. Neben einer getrennten Temperierung von Batterie und Fahr¬ gastinnenraum ist es auch möglich, die Temperierungssysteme miteinander zu koppeln. So kann beispielsweise Wärme, die durch die Batterie erzeugt wurde und im Phasenwechselmaterial gespeichert wurde, zum Fahrgastinnenraum abgeführt werden, um diesen zu erwärmen. Natürlich ist es auch möglich, dass aus dem Fahrgastinnenraum abgeführte Wärme im Phasenwechselmaterial gespeichert wird und dann zur Erwärmung der Batterie verwendet wird.
In verschiedenen Situationen ist es denkbar, dass eine Erwärmung des Fahrgastinnenraums und/oder der Batterie eines Fahrzeugs erfolgen soll, ohne dass im Fahrgastinnenraum oder der Batterie bereits eine hinreichende Menge an Wärme erzeugt worden wäre, um den Latentwärmespeicher bzw. sein Phasenwechselmaterial mit der notwendigen Wärme zu laden. Andererseits kann es auch vorkommen, dass das Phasenwechselmaterial be¬ reits vollständig in dem wärmeren Aggregats zustand ist, so dass weitere Wärme nicht ohne Erhöhung der Temperatur abgeführt werden kann. In solchen Fällen ist es möglich, den Latentwärmespeicher oder das Phasenwechselmaterial und die Batterie von außen vorzuwärmen und somit die Batterie auf die optimale Betriebstemperatur zu bringen und gleichzeitig genug Wärmeenergie im Phasenwechselmaterial zu speichern oder gegebenenfalls bei zu hoher Batterietemperatur die Temperatur zur Lebensdaueroptimierung etwas abzusenken, wenn diese sich aufgrund der beim Laden entstehenden Wärme zu stark erwärmt hat. Dies kann beispielsweise während eines Ladevorgangs der Batterie über ein intern im Fahrzeug befindliches „on board" oder ein externes „off board" Ladegerät bzw. elektronische Last bei (Energieentnahme) geschehen. So kann also während des Ladens der Batterie durch eine von außen mit Spannung versorgte Vorrichtung gleichzeitig Wärme erzeugt werden, mit welcher der Latentwärmespeicher in einen Aggregatszustand durch Wärmeaufnahme versetzt wird. Andererseits ist es auch möglich, während des Ladens ein im wärmeren Aggregats zustand befindliches Phasenwechselmaterial abzukühlen, so dass sich dieses vollständig in seinen kühleren Aggregats zustand be¬ gibt. Der Fahrgastinnenraum und/oder die Batterie können also durch von einem Ladegerät bereitgestellte Spannung auf eine vorgegebene Temperatur temperiert, geheizt oder gekühlt werden. Grundsätzlich können die Phasenwechselmaterialien auch selbst als Latentwärmespeicher angesehen werden.
Unter Fahrzeugen im Sinne der Erfindung werden insbesondere Kraftfahrzeuge verstanden, die zumindest eine Batterie aufweisen. Bevorzugt sind dies Fahrzeuge, deren Vortrieb zumin¬ dest zum Teil über Elektromotoren erfolgt. Hierunter fallen zum einen rein elektrisch angetriebene Fahrzeuge (EV) , zum anderen aber auch Hybridfahrzeuge, wie z.B. Plug-in- Hybridfahrzeuge (PHEV) . Auch Fahrzeuge mit Verbrennungsmoto¬ ren werden umfasst, in denen eine Batterie beispielsweise zum Betreiben des Anlassers dient.
Als Phasenwechselmaterialien kommen alle Materialien in Frage, die im gewünschten Temperaturbereich eine Phasenwechsel- temperatur haben. Hierbei kann die Phase (Aggregats zustand) von flüssig auf gasförmig, von fest auf gasförmig, oder bevorzugt von fest auf flüssig wechseln. Möglich sind z.B. Phasenwechselmaterialien mit ionischen Flüssigkeiten, Salzen, die bei Raumtemperatur schmelzen, Flüssigkristallen, organischen Lösungsmitteln, wie z.B. Tert-Butanol , Glycerin,
Ethylencarbonat (EC) . Auch Lösungen von Salzen in Wasser oder in Lösungsmitteln, auch Mischungen, kommen in Frage.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird auch eine Batterie mit integriertem Latentwärmespeicher angegeben. Hierbei stehen eine oder mehrere Batteriezellen, wie beispielsweise Batte¬ rieflachzellen oder Rundzellen, in thermischem Kontakt mit zumindest zwei Phasenwechselmaterialien. Vorzugsweise ist die Phasenwechseltemperatur zumindest eines der Phasenwechselmaterialien die optimale Betriebstemperatur der Batterie oder liegt in deren Nähe. Vorzugsweise steht die Batterie mit zumindest zwei Phasen¬ wechselmaterialien in thermischem Kontakt, die unterschiedli¬ che Phasenwechseltemperaturen haben. Dadurch ist es möglich, bei normalem Batteriebetrieb entstehende Wärme mit jenem Pha- senwechselmaterial aufzunehmen, dass die niedrigere Phasen- wechseltemperatur hat und für den Fall, dass die Batterie ei¬ nen Anstieg der erzeugten Wärme verursacht, welche zu einer Erwärmung auf die Phasenwechseltemperatur des zweiten Phasen- wechselmaterials führt, diese Wärme zusätzlich im zweiten Phasenwechselmaterial zu speichern.
Es ist bevorzugt, wenn das Phasenwechselmaterial oder die Phasenwechselmaterialien die Batteriezellen zumindest bereichsweise umgeben und besonders bevorzugt in ein Batterie¬ gehäuse der Batterie direkt integriert sind. Die Batteriezellen sind also in die Phasenwechselmaterialien eingebettet und können diese unmittelbar berühren. Hierbei ist es besonders bevorzugt, wenn das oder die Phasenwechselmaterialien elektrisch nicht leitend sind, da dann keine weiteren Maßnahmen zur elektrischen Isolierung notwendig sind. Ein besonders bevorzugtes Phasenwechselmaterial ist in diesem Falle Paraffin. Dieses hat auch den Vorteil, dass es Stöße und mechanische Schwingungen sowohl im festen als auch im flüssigen Zustand effektiv dämpft.
Besonders bevorzugt ist eine Ausführungsform, wo ein Batteriegehäuse mit den Phasenwechselmaterialien gefüllt ist und eine oder mehrere Batteriezellen in dem Batteriegehäuse in die Phasenwechselmaterialien eingebettet sind. Auf diese Weise ist eine sehr direkte Übertragung von Wärme zwischen Batteriezellen und Latentwärmespeicher möglich. Es kann außerdem im oberen Bereich der Batterie eine Kühlvorrichtung eingebaut sein, wie beispielsweise eine Heat-Pipe zur Luftrückkühlung.
Die thermische Kopplung zwischen Phasenwechselmaterialien und Fahrgastinnenraum und/oder Batterie kann auf verschiedene Weisen erfolgen. Zum einen ist eine Kopplung über wärmelei- tende Festkörper oder Flüssigkeiten, also Wärmeleiter, möglich .
Grundsätzlich funktioniert der Wärmetransport in Festkörpern über Schwingungen der Gitterbausteine. Die Gitterbausteine bewegen sich schneller und sind dadurch energiereicher. Durch Stöße mit den Nachbarteilchen geben sie ihre Energie an weitere Gitterbausteine ab. Die weiteren Gitterbausteine fangen an zu schwingen, bis der gesamte Festkörper erwärmt ist. Die Wärme fließt dabei immer in Richtung des Temperaturgefälles, was entsprechend z. B. die Strecke vom Latentspeicher zum kälteren Fahrgastinnenraum des Fährzeuges sein kann. Metalle leiten besonders gut die Wärme (z. B. Aluminium, Kupfer oder Legierungen, wie AlMgSio, s ) und kombinieren gute Wärmeleitung mit geringem Gewicht und geringen Kosten. Bei Metallen wird die Wärme neben den Gitterschwingungen zusätzlich durch frei bewegliche Ladungsträger, die Elektronen, übertragen, daher ist der Wärmeleitwert besonders hoch.
Der Wärmeleiter kann dann vorzugsweise Aluminium, Kupfer, Mangan, Silizium, zumindest eine Legierung dieser Materialien und/oder AlMgSio, s aufweisen oder daraus bestehen.
Eine andere Möglichkeit der Wärmeleitung besteht im Vorsehen eines Wärmeröhrensystems, wobei Wärmetransportmittel mit geringer Verdampfungstemperatur eingesetzt werden.
Wärmerohre enthalten grundsätzlich ein hermetisch gekapseltes Volumen, meist in Form eines Rohres. Es ist mit einem Arbeitsmedium (z. B. Alkohol) gefüllt, das das Volumen zu einem kleinen Teil in flüssigem, zum größeren Teil in dampfförmigem Zustand ausfüllt. Darin befinden sich je eine Wärmeübertragungsfläche für Wärmequelle und -senke.
Bei Wärmeeintrag aus dem Fahrgastinnenraum beginnt das Ar¬ beitsmedium zu verdampfen. Dadurch wird über dem Flüssig¬ keitsspiegel der Druck im Dampfraum lokal erhöht, was zu einem geringen Druckgefälle innerhalb des Wärmerohrs führt. Der entstandene Dampf strömt deswegen in Richtung Kondensator (z. B. kühlerer Latentspeicher), wo er wegen der niedrigeren Tem¬ peratur (Wärmesenke) kondensiert. Dabei wird die zuvor aufgenommene Wärme an den Latentspeicher wieder abgegeben. Das nun flüssige Arbeitsmedium kehrt durch Schwerkraft (z.B.
Thermosyphon) bzw. durch die Kapillarkraft (z.B. Heatpipe) wieder zurück zum Verdampfer. Der Vorteil des Einsatzes von Wärmerohren ist der extrem schnelle Wärmetransport. Dieser kann bezogen auf Wärmemenge und Geschwindigkeit bis zum 100 bis l.OOOfachen betragen verglichen mit geometrisch gleichen Bauteilen aus massivem Aluminium oder Kupfer. Wärmerohre können erfindungsgemäß Heat-Pipes und/oder Thermosiphons sein.
Die Erfindung macht es u.a. möglich, den Latentwärmespeicher eines Fahrzeugs in der kalten Jahresperiode parallel zur elektrischen Aufladung der Batterie thermisch zu beladen, um eine Heizung im Fahrzeug zu haben.
Dabei kann die Batterie zusätzlich im günstigen Arbeitstempe¬ raturbereich gehalten werden und die Abwärme der Batterie in die Heizung des Fahrgastinnenraumes eingespeist werden.
Hierdurch muss die wertvolle elektrische Energie während der Fahrt nicht aus der Batterie verwendet werden.
Die Batterietemperierung kommt der Batterielebensdauer und Batterieperformance zugute.
Im Folgenden soll die Erfindung anhand einiger Beispiele näher erläutert werden.
Es zeigt
Figur 1 einen beispielhaften Aufbau einer erfindungsgemäßen Batterie, die über einen Latentwärmespeicher temperierbar ist; Figur 2 einen beispielhaften Aufbau einer erfindungsgemäßen Batterie mit einem Luft-Wärmetauscher zur
Klimatisierung eines Fahrzeuginnenraumes; und
Figur 3 den schematischen Aufbau eines erfindungsgemäßen
Fahrzeugs .
Zunächst sollen vier Situationen gezeigt werden, in welchen das erfindungsgemäße Verfahren und die erfindungsgemäßen Vorrichtungen anwendbar sind.
In einer ersten Situation steht das Fahrzeug zum Laden der Batterie während der Fahrgastinnenraum beheizt wird.
Beim Ladevorgang der Batterie über das Ladegerät - es handelt sich z. B. um einen 12 V Serviceanschluss des Ladegerätes, oder die zur Versorgung notwendige Spannung wird über den im Fahrzeug integrierten DC/DC-Wandler eingestellt bzw. das Ladegerät ist auf die notwendige Ladespannung eingestellt - wird gleichzeitig die Wärmeenergie für den
Latentwärmespeicher zugeführt, die Antriebsbatterie auf optimale Temperatur gebracht und der Fahrgastraum durch den Nutzer auf einen voreingestellten Temperaturwert temperiert (ge¬ kühlt oder geheizt) . Der Latentspeicher ist sehr gut isoliert, um die Wärme nicht permanent an die Umgebung abzugeben und eventuell über längere Perioden (z. B. über Nacht) zu speichern .
Ist der Ladevorgang an der Batterie beendet, hat das Ladegerät die zusätzliche Aufgabe/Funktion, die Temperatur auf den im Fahrzeug durch den Nutzer voreingestellten Wert und die Batterie auf der optimalen Betriebstemperatur von z. B. 25°C. zu halten.
Eine zweite Situation ist die Heizung des Fahrgastinnenraums, während das Elektrofahrzeug in Betrieb ist. Bei diesem Betriebsmodus gibt der Latentspeicher bzw. das Phasenwechselmaterial die Wärme über eine Wärmekopplung über Festkörperübergänge gesteuert an den Fahrgastinnenraum ab. Die Steuerung über Festkörperübergänge kann über verschiedene Stärken der Auflageflächen zwischen zwei Übergängen oder über die Querschnitte von Wärmeleitungen erfolgen.
Die Abwärme der Batterie, die beim Betrieb entsteht, wird genutzt, um Wärmeenergie an den Latentspeicher ebenfalls über eine Wärmekopplung zuzuführen. Bei Pausen (Parken zum Einkaufen, Arbeitszeiten usw.), wenn keine Verbindung über das Ladegerät besteht, speichert das Phasenwechselmaterial die Wärmeenergie bevorzugt durch eine zusätzliche Isolierung besonders gut und vermindert das Abkühlen der Batterie durch ent- sprechende Wärmerückspeisung. Bei der Wärmeabgabe an den
Festkörper oder an die Umgebung ändert sich das verwendete Mittel im Latentspeicher vom Aggregatszustand flüssig zu festem Aggregats zustand . Eine dritte Beispielsituation ist jene des stehenden Fahrzeugs, welches geladen wird, wobei der Fahrgastinnenraum gekühlt wird.
Beim Ladevorgang kann die Kühlung des Fahrzeuges entweder durch einen Kühleraufbau mit Kompressor, Kondensator und Verdampfen verwirklicht werden, wobei die Energie zur Kühlung vom Ladegerät zugeführt wird oder die Wärme über Wärmerröhren und/oder Heatpipes aus dem Fahrgastinnenraum zum
Latentspeicher oder zum Verdampfer aus dem Fahrgastinnenraum abgeführt wird. Das Temperaturgefälle zum schnellen Wärmeabtransport entsteht dabei durch eine Wärmesenke z. B. durch den Wärmeunterschied zum Latentspeicher oder durch Betrieb eines Kondensatorlüfters am Ende der Heatpipe. Als vierte Beispielsituation soll jene des Fahrzeugs in Be¬ trieb beschrieben werden, dessen Fahrgastinnenraum gekühlt wird . An heißen Tagen und bei Temperaturen, die oberhalb des Komfortbereiches liegen, kann der Latentspeicher zur Verringe¬ rung der Erwärmung durch die eigene Wärmekapazität beitragen. Zusätzlich kann ein Kühleffekt durch einen Wärmeabtransport aus dem Fahrgastinnenraum über ein eingebautes Wärmeröhrensystem erfolgen, wobei zum Wärmetransport Mittel mit geringer Verdampfungstemperatur eingesetzt werden.
Bei Pausen (Parken zum Einkaufen, Arbeitszeiten usw.), wenn keine Verbindung über das Ladegerät besteht, speichert der Latentspeicher die Wärmeenergie durch eine optimale Isolation des Speichers, der bei Wiederaufnahme des Betriebs wieder für Kühlung im Fahrgastinnenraum sorgt.
Die Größe (Kapazität) des Latentspeichers ist so optimiert, dass für typische Fahrstrecken die Temperatur des Fahrgastraumes trotz geringer Außentemperatur auf angenehme Fahrtemperatur (z. B. von 18 °C bis 25 °C) geregelt werden kann.
Figur 1 zeigt ein Beispiel für eine Batterie, in welcher ein Latentwärmespeicher integriert ist. Hierbei ist ein erstes Phasenwechselmaterials 2 sowie ein in diesem ersten Phasen- wechselmaterial emulgiertes oder mikrogekapseltes zweites Phasenwechselmaterial 3 in einem Batteriegehäuse 1 untergebracht. In die Phasenwechselmaterialien 2 und 3 sind eine Vielzahl von Batteriezellen 4 eingebettet. Da das erste Latentwärmespeichermaterial 2 eine hohe Wärmekapazität hat, bleibt die Temperatur der Batterie lange Zeit im optimalen Bereich, beispielsweise 25 °C. Das zweite Phasenwechselmaterial 3 kann beispielsweise durch mikrogekapselte Paraffine gebildet werden, die eine andere Phasenwechseltemperatur haben als das erste Phasenwechselmaterial 2, beispielsweise 38 °C. Nach einem Schmelzen des ersten Phasenwechselmaterials 2 kann die Temperatur durch Konvektion von der Wärmequelle, also beispielsweise den Batteriezellen, zum Rückkühler transportiert werden, der beispielsweise Wärme zum Fahrgastraum transportieren kann und so zur Temperaturkonditionierung des Fahrgastraums dienen kann. Für Wärmespitzen an der Batterie, also zeitweise Wärmeschübe, ist das zweite Phasenwechselmaterial 3 vorgesehen. Durch die während eines Wärmeschubs auftretende höhere Temperatur wird das zweite Phasenwechselmaterial 3 geschmolzen und so eine Kühlung erreicht.
Figur 2 zeigt einen beispielhaften Aufbau einer erfindungsgemäßen Batterie mit einem Luft-Wärmetauscher 5 zur Klimatisierung eines Fahrzeuginnenraumes. Der Luft-Wärmetauscher 5 ist hierbei oberhalb der Batteriezellen 4 und des
Latentwärmespeichers 2 angeordnet. Der Luft-Wärmetauscher 5 ist mit den Phasenwechselmaterialien 2 über eine Vielzahl von Heat Pipes 7 thermisch kontaktiert. Wie auch in Figur 1, sind die Batteriezellen 4 in die Latentwärmespeichermaterialien 2 eingebettet und von diesen umgeben. Wie auch in Figur 1, kann hier das Latentwärmespeichermaterial 2 ein Phasenwechsel- Wärmespeichermedium sein, in welchem zwei verschiedene Phasenwechselmaterialien mit unterschiedlichen Phasenwechseltem- peraturen vorliegen, wobei das eine Phasenwechselmaterial in das andere eingemischt oder gekapselt ist. Es kann auch ein Phasenwechselmaterial in einem Trägermedium vorliegen.
Unterhalb der Batteriezellen 4 kann außerdem eine Heizvorrichtung 8 vorgesehen sein, mit welcher das Phasenwechselmaterial 2 von außen erwärmbar ist. Hierdurch kann das Phasenwechselmaterial, beispielsweise während eines Ladevorgangs der Batterie, vorgewärmt werden. Die Batteriezellen 4 sowie das sie umgebende Phasenwechselmaterial 2 und die Heizvorrichtung 8 sind innerhalb des Batteriegehäuses untergebracht, welches nach außen über eine thermische Isolierung 6 gegenüber der Umgebung isoliert ist. Auf diese Weise erwärmt sich die Batterie nicht durch Wärmezufuhr von außen und kühlt nicht durch Wärmeabfluss nach außen ab.
Über den Luft-Wärmetauscher 5 kann Wärme zwischen dem Inneren der Batterie und beispielsweise dem Fahrgast-innenraum eines Fahrzeugs ausgetauscht werden, so dass wechselseitige Tempe¬ rierung möglich ist.
Figur 3 zeigt ein Beispiel eines erfindungsgemäßen Fahrzeugs 11, welches beispielsweise ein Elektrofahrzeug 11 sein kann. Das Fahrzeug 11 weist eine Batterie 1 auf, welche z.B. wie vorstehend beschrieben ausgestaltet sein kann. Das Fahrzeug 11 weist außerdem einen Fahrgastinnenraum 9 auf. Die Batterie 1 und der Fahrgastinnenraum 9 sind mittels einer erfindungsgemäßen Temperierungsvorrichtung, welche einen
Latentwärmespeicher 10 mit zumindest einem Phasenwechselmaterial 2 aufweist, temperierbar. Hierbei erfolgt ein Wärmeaustausch zwischen dem Phasenwechselmaterial 2 und der Batterie 1 über ein Element 12 zur Herstellung eines thermischen Kontaktes. Ein Wärmeaustausch zwischen dem Fahrgastinnenraum 9 und dem Phasenwechselmaterial 2 erfolgt über ein weiteres Element 13 zur Herstellung eines thermischen Kontaktes. Die Elemente zur Herstellung eines thermischen Kontaktes 12 und 13 sowie der Latentwärmespeicher 10 mit dem zumindest einen Phasenwechselmaterial 2 bilden eine Temperierungsvorrichtung für das Fahrzeug 11. Die Elemente 12 und 13 können beispielsweise Wärmeleiter, Heat-Pipes, Thermosiphons und/oder Elemente zur konvektiven Wärmeübertragung sein.
Es ist darüber hinaus möglich, dass die Batterie 1 und/oder der Fahrgastinnenraum 9 durch von einem Ladegerät 14 bereitgestellte Spannung auf eine vorgegebene Temperatur tempe¬ riert, geheizt oder gekühlt wird. Über das Ladegerät 14 kann gegebenenfalls auch direkt das Phasenwechselmaterial 2 geheizt oder gekühlt werden. Bezugs zeichenliste
1 Batteriegehäuse
2 Phasenwechselmaterial
3 Phasenwechselmaterial
4 Batteriezelle
5 Luft-Wärmetauscher
6 thermische Isolierung
7 Heat-Pipe
8 Heiz orrichtung
9 Fahrgastinnenräum
10 TemperierungsVorrichtung
11 Fahrzeug
12 thermische Kontaktierung
13 thermische Kontaktierung
14 Ladegerät

Claims

Patentansprüche
Temperierungsvorrichtung für ein Fahrzeug (11) mit zumindest einem Phasenwechselmaterial (2), das mit einem Fahrgastinnenraum (9) des Fahrzeugs (11) und mit einer Batterie (1) des Fahrzeugs (11) in thermischen Kontakt bringbar ist.
Temperierungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperierungsvorrichtung zur Herstellung des thermischen Kontaktes ein oder mehrere Elemente (12, 13) ausgewählt aus: zumindest einem Wärmeleiter, zumindest einem Thermosi- phon, zumindest einer Heat-Pipe und/oder zumindest einem konvektiven Wärmeübertrager aufweist.
Temperierungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperierungsvorrichtung zumindest zwei der Phasenwechselmateri- alien aufweist, wobei eines der Phasenwechselmaterialien (3) im anderen der Phasenwechselmaterialien (2) einge¬ mischt und/oder emulgiert ist.
Temperierungsvorrichtung nach dem vorhergehenden An¬ spruch, dadurch gekennzeichnet, dass das in das andere Phasenwechselmaterial (2) eingemischte oder emulgierte Phasenwechselmaterial (3) mikrogekapselt ist, vorzugsweise mittels
einer Kunststoffkapselung zu Kapseln mit einem Durchmesser < 30 μιη, vorzugsweise -5 20 μιη, vorzugsweise -5 10 μπι und/oder > 2 μιη, vorzugsweise Ξϊ 5 μη, vorzugsweise ^ 9 μΐΐΐ.
Temperierungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Phasenwech- seltemperatur zumindest eines der Phasenwechselmateria¬ lien (2, 3) einer Betriebstemperatur der Batterie (1) entspricht oder zu dieser im Wesentlichen gleich ist oder einer einzustellenden Fahrgastinnenraumtemperatur entspricht oder zu dieser im Wesentlichen gleich ist.
Temperierungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest zwei Phasenwechselmaterialien (2, 3) mit unterschiedlichen Phasenwechseltemperaturen vorgesehen sind, wobei vorzugsweise die Phasenwechseltemperatur eines der Phasenwechselmaterialien (2, 3) ^ 0 °C, vorzugsweise ^ 20 °C, vorzugsweise ^ 50 °C, vorzugsweise ^ 90 °C, und/oder < 200 °C, vorzugsweise ^ 150 °C, vorzugsweise ^ 100 °C, ist und die Phasenwechseltemperatur des anderen Phasen- wechselmaterials (2, 3) ^ 50 °C, vorzugsweise ^ 100 °C, vorzugsweise ^ 150 °C, vorzugsweise ^ 250 °C, und/oder < 400 °C, vorzugsweise ^ 350 °C, vorzugsweise ^ 300 °C ist .
Fahrzeug (11) mit zumindest einer Batterie (1) und zumindest einem Fahrgastinnenraum (9) sowie mit zumindest einer Temperierungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das zumindest eine Phasenwech- selmaterial (2) mit dem Fahrgastinnenraum (9) und der Batterie (1) thermisch gekoppelt ist, so dass ein Wärmeaustausch zwischen ihnen möglich ist.
Verfahren zum Temperieren eines Fahrgastinnenraums und zumindest einer Batterie eines Fahrzeugs, wobei der Fahrgastinnenraum (9) geheizt wird, indem Wärme aus zu¬ mindest einem Phasenwechselmaterial (2) in den Fahrgastinnenraum (9) geleitet wird und/oder der Fahrgastinnenraum (9) gekühlt wird, indem Wärme aus dem Fahrgastinnenraum (9) in das Phasenwechselmaterial (2) geleitet wird, und wobei die Batterie (1) geheizt wird, indem Wärme aus dem Phasenwechselmaterial (2) zur Batterie (1) geleitet wird und/oder die Batterie (1) gekühlt wird, indem Wärme aus der Batterie (1) in das Phasenwechselma¬ terial (2) geleitet wird. Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass dem Phasenwechselmaterial (2) während eines Ladevorgangs der Batterie (1) Wärme zugeführt wird, die durch eine von außen an das Fahrzeug angeschlossene Spannungsquelle (14) erzeugt wird.
Batterie für ein Fahrzeug mit mindestens einer Batteriezelle (4) sowie mit zumindest einem Latentwärmespeicher, der zumindest zwei Phasenwechselmaterialien (2, 3) aufweist, welche mit der zumindest einen Batteriezelle (4) in thermischem Kontakt stehen, wobei eines der Phasenwechselmaterialien (3) im anderen der Phasenwechselmaterialien (2) eingemischt und/oder emulgiert ist.
Batterie nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass das in das andere Phasenwechselmate¬ rial (2) eingemischte oder
emulgierte Phasenwechselmaterial (3) mikrogekapselt ist, vorzugsweise mittels einer Kunststoffkapselung zu Kapseln mit einem Durchmesser < 30 μηι, vorzugsweise -5 20 μιτι, vorzugsweise ^ 10 μη und/oder > 2 μη, vorzugsweise ^ 5 μιτι, vorzugsweise Ξ 9 μιη.
Batterie nach einem der Ansprüche 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass eine Phasenwechseltemperatur zumindest eines der Phasenwechselmaterialien (2, 3) einer Betriebstemperatur der Batterie (1) entspricht oder zu dieser im Wesentlichen gleich ist.
Batterie nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest zwei Phasenwechselmateria¬ lien (2, 3) mit unterschiedlichen Phasenwechseltempera- turen vorgesehen sind, wobei vorzugsweise die Phasenwechseltemperatur eines der Phasenwechselmaterialien (2, 3) > 0 °C, vorzugsweise ^ 20 °C, vorzugsweise ^ 50 °C, vorzugsweise ^ 90 °C, und/oder < 200 °C, vorzugsweise ^ 150 °C, vorzugsweise ^ 100 °C, ist und die Phasenwechseltemperatur des anderen Phasenwechselmaterials (2, 3) > 50 °C, vorzugsweise > 100 °C, vorzugsweise > 150 °C, vorzugsweise ^ 250 °C, und/oder < 400 °C, vorzugsweise ^ 350 °C, vorzugsweise ^ 300 °C ist.
14. Batterie nach einem der Ansprüche 10 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eines der Phasenwechselma- terialien (2, 3) oder der Latentwärmespeicher die zumindest eine Batteriezelle (4) zumindest teilweise umgibt und/oder direkt kontaktiert.
15. Batterie nach einem der Ansprüche 10 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Batterie (1) eine Kühlvorrichtung (5) aufweist, die vorzugsweise in einem oberen Bereich der Batterie angeordnet ist und bevorzugt eine Heat-Pipe zur Luftrückkühlung aufweist.
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