WO2012156488A1 - Device and method for cooling an energy store of a vehicle - Google Patents

Device and method for cooling an energy store of a vehicle Download PDF

Info

Publication number
WO2012156488A1
WO2012156488A1 PCT/EP2012/059209 EP2012059209W WO2012156488A1 WO 2012156488 A1 WO2012156488 A1 WO 2012156488A1 EP 2012059209 W EP2012059209 W EP 2012059209W WO 2012156488 A1 WO2012156488 A1 WO 2012156488A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
cooling
intermediate space
filling
convection
reservoir
Prior art date
Application number
PCT/EP2012/059209
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Stefan Hirsch
Dirk Neumeister
Manuel Wehowski
Original Assignee
Behr Gmbh & Co. Kg
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Behr Gmbh & Co. Kg filed Critical Behr Gmbh & Co. Kg
Publication of WO2012156488A1 publication Critical patent/WO2012156488A1/en

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/60—Heating or cooling; Temperature control
    • H01M10/65—Means for temperature control structurally associated with the cells
    • H01M10/656—Means for temperature control structurally associated with the cells characterised by the type of heat-exchange fluid
    • H01M10/6561—Gases
    • H01M10/6562—Gases with free flow by convection only
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/60—Heating or cooling; Temperature control
    • H01M10/61—Types of temperature control
    • H01M10/613—Cooling or keeping cold
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/60—Heating or cooling; Temperature control
    • H01M10/62—Heating or cooling; Temperature control specially adapted for specific applications
    • H01M10/625—Vehicles
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/60—Heating or cooling; Temperature control
    • H01M10/65—Means for temperature control structurally associated with the cells
    • H01M10/655—Solid structures for heat exchange or heat conduction
    • H01M10/6551—Surfaces specially adapted for heat dissipation or radiation, e.g. fins or coatings
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/60—Heating or cooling; Temperature control
    • H01M10/65—Means for temperature control structurally associated with the cells
    • H01M10/655—Solid structures for heat exchange or heat conduction
    • H01M10/6554—Rods or plates
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/60—Heating or cooling; Temperature control
    • H01M10/65—Means for temperature control structurally associated with the cells
    • H01M10/655—Solid structures for heat exchange or heat conduction
    • H01M10/6556—Solid parts with flow channel passages or pipes for heat exchange
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/60—Heating or cooling; Temperature control
    • H01M10/65—Means for temperature control structurally associated with the cells
    • H01M10/656—Means for temperature control structurally associated with the cells characterised by the type of heat-exchange fluid
    • H01M10/6567—Liquids
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/60—Heating or cooling; Temperature control
    • H01M10/65—Means for temperature control structurally associated with the cells
    • H01M10/656—Means for temperature control structurally associated with the cells characterised by the type of heat-exchange fluid
    • H01M10/6567—Liquids
    • H01M10/6568—Liquids characterised by flow circuits, e.g. loops, located externally to the cells or cell casings
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/60—Heating or cooling; Temperature control
    • H01M10/65—Means for temperature control structurally associated with the cells
    • H01M10/658—Means for temperature control structurally associated with the cells by thermal insulation or shielding
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10—Energy storage using batteries

Definitions

  • the present invention relates to a device for cooling an energy storage device of a vehicle and to a method for cooling an energy storage device of a vehicle.
  • a conventional cooling device for a high-performance battery in a vehicle requires energy to dissipate power loss from the battery.
  • an air-conditioning system already installed in the vehicle is extended by an additional evaporator for energy transport, which enables heat to be dissipated via the refrigerant.
  • refrigerant cooling can be problematic at very low outdoor temperatures. For example, high oil viscosity can lead to undefined oil circulation and compressor lubrication.
  • DE 10 2008 034 887 A1 therefore describes an air cooler which can be used as needed for battery cooling.
  • a switchable insulation is realized by bi-metallic strips. It is the object of the present invention to provide a simple and energy-efficient device and a novel method for cooling an energy storage device of a vehicle.
  • This object is achieved by a device for cooling an energy storage device of a vehicle and a method for cooling an energy storage device of a vehicle according to the main claims.
  • the present invention is based on the finding that a liquid has a thermal conductivity which is about one order of magnitude higher than the thermal conductivity of a gas. Therefore, a gap may be filled with liquid to ensure good heat transfer, or the gap may be filled with gas to poorly conduct heat or insulate.
  • a demand-oriented cooling device with adapted thermal conductivity can be provided to cool a high-performance battery of a vehicle, for example, if the airstream suffices for cooling the high-performance battery. When the ambient temperature is very high, the thermal conductivity can be reduced to isolate the high-performance battery from the environment.
  • the energy consumption for battery cooling can be reduced.
  • an improved energy efficiency of the entire vehicle can be achieved, which also leads to a reduction in emissions.
  • a problem-free battery cooling is possible.
  • the device presented here does not necessarily always require electrical power, whereby additional energy can be saved.
  • the concept presented for cooling high-performance batteries enables energy-efficient cooling of high-performance batteries at low ttemperaturen, since no continuous energy-intensive compressor or pump operation is required.
  • the present invention provides a device for cooling an energy storage device of a vehicle, wherein the energy storage device has at least one cooling surface for exchanging heat energy, the device comprising the following features: an air-flowable convection tub, which is designed to be at a predefined distance from the Cooling surface of the energy storage flutddicht to be arranged and form a gap between the cooling surface of the energy storage and the convection tub; and a filling channel for filling the gap with a cooling liquid to thermally conductively connect the convection tray with the energy storage, wherein the filling channel is fluidly connected to the intermediate space.
  • the present invention further provides a method for cooling an energy storage device of a vehicle, wherein the energy storage device has at least one cooling surface for exchanging heat energy, wherein at a predefined distance to the cooling surface is arranged a fluid-airable Konvezzyswanne fluid-tight, which is adapted to a gap between the cooling surface of the energy store and the convection trough, the method comprising the following step:
  • a step of emptying the gap may also be provided »in order to thermally isolate the convection tray from the energy store
  • a chemical energy storage such as a battery
  • the energy storage device may be a high-performance battery pack of a vehicle.
  • a cooling surface may be a contact surface of the energy storage, can be provided to the heat energy from the energy storage to carry away the heat energy.
  • a convection tub can be understood as meaning an outer wall of the device, which can be arranged so that passing air, for example, wind, can carry away heat by means of convection.
  • the convection trough may have means for increasing the surface area, for example ribs or nubs.
  • the convection trough may have means for influencing a flow of the air, for example turbulence-promoting formations.
  • a gap may be a gap or a narrow cavity, which is sealed off from the environment liquid-tight.
  • the convection trough can be arranged insulated from the cooling surface.
  • a fill channel may be a tube configured to direct a liquid into the space between the convection tray and the cooling surface.
  • the Gukana! can flow into the gap.
  • the cooling liquid can be provided for example in a separate circuit. It should preferably be no connection to other cooling circuits, as this would also affect temperature levels. For example, by utilizing the principle of communicating tubes, the cooling fluid passes through the filling channel into the intermediate space.
  • the presented device operates autonomously and self-regulating in a simplest embodiment, so that the use of electrically operated additional components can be avoided.
  • the filling channel can be designed to discharge the cooling liquid from the intermediate space.
  • the filling channel can for example be flowed through in both directions.
  • the device can be simple, robust and cheap.
  • the device may have a filling device for transporting the cooling liquid through the filling channel, wherein the filling device is arranged in the filling channel.
  • a filling device for example, a pump can be understood.
  • a pump may pump the cooling fluid into the gap and / or pump it out of the gap to change the device between a heat conducting state and a heat insulating state.
  • the filling channel can be designed to guide the cooling liquid into the intermediate space by means of a movement of the vehicle and resulting kinetic energy in the cooling liquid.
  • the device can be put in a heat-conducting state, without having to spend electrical energy for a pump.
  • the device may have a drainage channel for discharging the cooling liquid from the intermediate space in order to isolate the cooling surface from the convection tub, wherein the drainage channel is fluidically connected to the intermediate space.
  • a drainage channel Under a drainage channel, a pipe or a breakthrough can be understood.
  • a flow direction of the cooling liquid in the device can be specified.
  • the filling channel can have a check-back device at an entry point into the intermediate space, which can in particular be designed to prevent an uncontrolled backflow of the cooling liquid.
  • a check-back device can prevent the coolant, for example flows out of the gap through the filling channel by movements of the vehicle. As a result, the device can remain in a selected operating state heat conduction or insulation without energy consumption.
  • the check means may for example have an undercut for preventing (back) flows.
  • the check device can also be designed as a check valve or as a check valve.
  • the drainage channel may have a discharge device for discharging the cooling liquid through the drainage channel, wherein the drainage device is arranged in the drainage channel.
  • a discharge device may be understood to mean a discharge valve or a pump. The discharge device may release the drainage channel in response to a discharge signal. Thus, a discharge time can be freely selected.
  • the device may have a reservoir for receiving the cooling liquid when the cooling liquid is outside the gap, wherein the reservoir is fluidically connected at least to the filling channel.
  • a tank Under a reservoir, a tank can be understood.
  • the reservoir may be configured to receive at least the liquid from the space.
  • the device can be independent of other fluid circuits. Then a special coolant with particularly high thermal conductivity can be used to cool the energy storage particularly efficient.
  • the drainage channel can open into the reservoir.
  • the reservoir can have a displacement device for displacing the cooling fluid from the reservoir, wherein the displacement device is designed to displace the cooling fluid in response to a filling signal.
  • a displacement device may be understood to mean a device with variable volume, for example a rubber bladder or a movable piston.
  • the displacing means may reduce an available volume of the reservoir so that the cooling liquid flows into the space due to the volume reduction in the reservoir.
  • a pressure equalization line can be provided with connection to the environment.
  • a fill signal may be an electrical signal for driving the piston.
  • the fill signal may be a pneumatic or fluidic signal to enlarge the rubber bubble.
  • the pneumatic signal may also be provided by a temperature sensitive device.
  • the displacement device can also be temperature-sensitive itself. Then, a fill signal may be a predetermined temperature threshold.
  • a medium in the displacement device can have a high coefficient of thermal expansion or a dam-up system stem at the temperature threshold.
  • the reservoir can be arranged deeper than the intermediate space in the installed state and can be designed to allow the cooling fluid to flow away under gravity through the drainage channel or the filling channel.
  • the gravity can flow the coolant into the reservoir when the Abiaufkanal and / or the filling channel are released.
  • the cooling fluid can flow out of the gap without external energy supply and put the device in an insulating state. For example, after the vehicle is switched off, the energy storage device can be kept at an operating temperature.
  • FIG. 1 is a schematic representation (side view) of an apparatus for cooling an energy store according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 2 is a side view of an apparatus for cooling an energy storage device according to an embodiment of the present invention
  • Fig. 3 is a plan view of an apparatus for cooling an energy storage device according to an embodiment of the present invention.
  • the temperature of the battery during operation should be within a certain interval to ensure the efficiency, functionality and safety of the device.
  • the efficiency of the battery cells falls very low when falling below a suitable operating temperature and the cells produce a high power loss.
  • a suitable operating temperature range processes take place within the cells which lead to irreversible damage.
  • the temperature differences within the individual cells and in the entire battery stack should not exceed certain limit values.
  • a cooling medium is preferably used, which is in thermal contact with the battery via a connection.
  • a cooling medium for this purpose, for example, refrigerant, coolant or air can be used. Also possible is a combination of two or more media, depending on operating conditions and environmental conditions. Since the heat loss of the battery as well as the environmental conditions can vary greatly, the cooling is adapted to the changing conditions.
  • the approach shown here provides energy-efficient cooling of the battery at low ambient temperatures using ambient air in the underfloor area of the vehicle, wherein the thermal connection or isolation between environment and battery is designed switchable via the displacement of a cooling medium.
  • An apparatus for cooling an energy storage ensures cooling of the battery at low outside temperatures, in which, for example, a refrigerant cooling can not be easily operated.
  • Fig. 1 shows a schematic representation of a switchable or changeable underbody insulation for cooling of high-performance batteries 1 10 of a vehicle 1 12 according to an embodiment of the present invention.
  • the Device 100 has a convection plate or a convection trough 102, a filling channel 104, a reservoir 106 and a displacement device 108.
  • the concept described here allows the cooling of high-performance batteries 1 10 with the help of outside air at low outside temperatures, with a switchable insulation or variable insulating effect between subfloor or convection trough 102 and battery 110 is realized via a fluid displacement.
  • the device is arranged on the underside of the vehicle 1 12, so that wind can dissipate heat from the convection trough 102.
  • the convection vat 102 is liquid-tightly connected to a cooling surface of the energy storage device 1 10.
  • the convection trough 102 has a distance from the energy store 110. Between the energy storage 1 10 and the convection tub 102, a gap 1 14 is arranged.
  • the convection trough 102 is preferably thermally decoupled from the energy store 1 10.
  • the filling channel 104 is designed to connect the reservoir 106 to the intermediate space 114 in a liquid-tight manner. Coolant may flow through the fill channel 104 into the gap to thermally conductively connect the convection tray 102 to the cooling surface.
  • the cooling liquid can then flow through the filling channel 104 when the displacement device 108 in the reservoir 106 increases a volume or reduces the liquid volume of the reservoir 106 and presses the cooling liquid out of the reservoir 106. Then heat can be delivered via the convection trough 102 to the wind. When the displacement device 108 reduces the volume, the cooling liquid can flow through the filling channel 104 back into the reservoir 106. Then, the gap may again be filled with gas or filled with air to isolate the energy storage 1 10 relative to the outside air.
  • the heat conduction path between the underbody and the battery 1 10 is designed switchable.
  • the heat conduction path from the underbody to the battery 110 is highly conductive, with the heat conduction path acting as an insulator during isolation operation.
  • To implement the switchable insulation can produce a liquid, preferably a water / glycol mixture, thermal contact between a large area 114 which can be penetrated below the battery 110 and the underfloor or the convection trough 102. By displacing the liquid from this area, a gas cushion forms, which has an insulating effect.
  • the liquid can be displaced by a thermostatic volume in the battery. That Depending on the battery temperature, the volume can expand like a radiator thermostat. For example, at higher temperatures, the highly thermally conductive liquid can be forced from the reservoir 106 into the gap 114 (the reservoir 1) via communicating pipes, whereby the insulation of the battery 110 deteriorates and more heat can be given off. Conversely, the volume of the thermostatic body can decrease in volume as the temperature decreases, thereby relieving the gap (reservoir 1) and improving the isolation of the battery and dissipating less heat. Analogous to the volume body can also act a movable piston in the reservoir 106.
  • FIG. 2 shows a side view of a device 00 for cooling an energy store 110 according to one exemplary embodiment of the present invention.
  • the device 100 is composed of a convection trough 102 (reservoir 1) which can be swept over a large area beneath the battery bottom with liquid and a storage region 106 at a lower geodetic height (reservoir 2), which are both separated from one another by at least one shut-off device 200.
  • the reservoir 2 106 is not directly below the battery 1 10 and the reservoir 1, so that the convection trough 102 can be overflowed open air at the bottom.
  • the shut-off device 200 is closed so that the liquid collects in the intermediate space 14 (reservoir 1) and good heat conduction from the battery 110 to the air-cooled underbody 102 is ensured.
  • the obturator 200 is opened.
  • the liquid collects in reservoir 106 and the reservoir 1 is largely gas-charged, whereby an insulating layer is established.
  • the shut-off device 200 is preferably self-regulating, wherein the opening and closing can be temperature-controlled.
  • the valve 200 can be tuned, for example, to a battery temperature, an ambient temperature and / or a liquid temperature.
  • An electronically controllable obturator 200 represents an alternative by which a targeted or variable control of the valve 200 is made possible.
  • the obturator 200 When switching from isolation to cooling, such as during winter driving, the obturator 200 closes and the fluid is pumped to the higher level of reservoir 1. The closed obturator 200 then prevents a displacement of the liquid from the reservoir 1 into the reservoir 106.
  • the liquid is conveyed purely mechanically by the acceleration and deceleration of the vehicle to the higher level.
  • a channel guide 104 as shown in Fig. 2 are used, which causes a spillover of the liquid to the higher level at a speed variation.
  • the filling channel 104 is aerodynamically designed.
  • the fluid may also be pumped by pumping mechanisms 202, e.g. an electrically or hydraulically operated coolant pump 202, are transported to the higher level. Due to a small volume of liquid to be delivered at a low pressure stroke (corresponding to the delivery height) and low operating time, there are few requirements for the pump 202.
  • An electric pump 202 has the advantage that the liquid can be pumped regardless of the driving condition of the vehicle.
  • the gap 1 14 (reservoir 1) is ideally designed so that up to a certain vehicle inclination, the liquid remains in the intermediate space and can not get back into the reservoir 106 via the inflow channel 104. This can be ensured for example by an undercut of the gap 1 14 (reservoir 1) at an entry point of the filling channel 104 (see Fig. 2). In this case, enough liquid should remain in the undercut during a present vehicle inclination, so that the gap after the vehicle inclination is still filled with liquid. Alternatively, this can be provided a check valve.
  • the liquid volume in the intermediate space 114 and the reservoir 106 are matched to one another such that when the shut-off device 200 is closed, the gap region below the battery 110 (reservoir 1) is completely filled with liquid. When the shut-off valve 200 is open, the liquid level is below reservoir 1.
  • the convection trough 102 is thermally decoupled from the reservoir 106.
  • the underside of the battery and the underfloor or the convection trough 102 are thermally decoupled as far as possible, so that the heat conduction path in this area is largely influenced only by the gas or liquid layer.
  • the inflow channel 04 is formed so aerodynamically favorable that by movement of the cooling liquid in the reservoir 106, the cooling liquid can enter the convection trough 102, and thus without support by the pump 202 in the space between the convection trough 102 and the battery can reach 1 1 0.
  • the convection trough 102 has projections which are formed as an undercut and hold the cooling liquid in the intermediate space.
  • FIG. 3 shows a top view of the device 100 for cooling an energy store 110 according to an exemplary embodiment of the present invention from FIG. 2.
  • the reservoir 106 can be arranged next to the energy store 110 and is connected to the intermediate space via a valve 200 placed in a drain channel between the convection tub 102 and the battery 1 10 fluidly and switchably connected.
  • the described embodiments are chosen only by way of example and can be combined with each other.

Abstract

The invention relates to a device (100) and to a method for cooling an energy store (110) of a vehicle (112), wherein the energy store (110) has at least one cooling surface for exchanging thermal energy, wherein the device (100) has a convection tray (102) against which air in the environment of the vehicle (112) can flow, which convection tray is designed to be arranged at a predefined distance from the cooling surface of the energy store (110) and to form an intermediate space (114) between the cooling surface of the energy store (110) and the convection tray (102). The device further comprises a filling channel (104) for filling the intermediate space (114) with a cooling liquid in order to connect the convection tray (102) to the energy store (110) in a thermally conductive manner, wherein the filling channel (104) is connected to the intermediate space (114) such as to enable fluid flow.

Description

Vorrichtung und Verfahren zum Kühlen eines  Apparatus and method for cooling a
Energiespeichers eines Fahrzeugs  Energy storage of a vehicle
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Kühlen eines Energiespeichers eines Fahrzeugs sowie auf ein Verfahren zum Kühlen eines Energiespeichers eines Fahrzeugs. The present invention relates to a device for cooling an energy storage device of a vehicle and to a method for cooling an energy storage device of a vehicle.
Eine herkömmliche Kühlvorrichtung für eine Hochleistungsbatterie in einem Fahrzeug benötigt Energie um Verlustleistung aus der Batterie abzutransportieren. Häufig wird für den Energietransport eine bereits im Fahrzeug verbaute Klimaanlage um einen zusätzlichen Verdampfer erweitert, der die Wärmeabfuhr über das Kältemittel ermöglicht. Eine Kältemittelkühlung kann bei sehr niedrigen Außentemperaturen jedoch problematisch sein. Beispielsweise kann eine hohe Ölviskosität zu einem Undefinierten ölumlauf und einer unzureichenden Kompressorschmierung führen. A conventional cooling device for a high-performance battery in a vehicle requires energy to dissipate power loss from the battery. Frequently, an air-conditioning system already installed in the vehicle is extended by an additional evaporator for energy transport, which enables heat to be dissipated via the refrigerant. However, refrigerant cooling can be problematic at very low outdoor temperatures. For example, high oil viscosity can lead to undefined oil circulation and compressor lubrication.
Die DE 10 2008 034 887 A1 beschreibt deshalb einen bedarfsweise zur Batte- riekühlung einsetzbaren Luftkühler. Eine schaltbare Isolierung wird durch Bi- etallstreifen realisiert. Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine einfache und energieeffiziente Vorrichtung und ein neuartiges Verfahren zum Kühlen eines Energiespeichers eines Fahrzeugs zu schaffen. DE 10 2008 034 887 A1 therefore describes an air cooler which can be used as needed for battery cooling. A switchable insulation is realized by bi-metallic strips. It is the object of the present invention to provide a simple and energy-efficient device and a novel method for cooling an energy storage device of a vehicle.
Diese Aufgabe wird durch eine Vorrichtung zum Kühlen eines Energiespeichers eines Fahrzeugs sowie ein Verfahren zum Kühlen eines Energiespeichers eines Fahrzeugs gemäß den Hauptansprüchen gelöst. This object is achieved by a device for cooling an energy storage device of a vehicle and a method for cooling an energy storage device of a vehicle according to the main claims.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass eine Flüssigkeit eine Wärmeleitfähigkeit aufweist, die etwa um eine Zehnerpotenz höher ist, als die Wärmeleitfähigkeit eines Gases. Daher kann ein Spalt mit Flüssigkeit gefüllt werden, um einen guten Wärmetransport zu gewährleisten, oder der Spalt kann mit Gas gefüllt werden, um schlecht Wärme zu leiten bzw. isolierend zu wirken. So kann eine bedarfsorientierte Kühlvorrichtung mit einer angepassten Wärmeleitfähigkeit bereitgestellt werden, um eine Hochleistungsbatterie eines Fahrzeugs zu kühlen, wenn beispielsweise der Fahrtwind zur Kühlung der Hochleistungsbatterie ausreicht. Wenn die Umgebungstemperatur sehr hoch ist, kann die Wärmeleitfähigkeit verringert werden, um die Hochleistungsbatterie gegenüber der Umgebung zu isolieren. The present invention is based on the finding that a liquid has a thermal conductivity which is about one order of magnitude higher than the thermal conductivity of a gas. Therefore, a gap may be filled with liquid to ensure good heat transfer, or the gap may be filled with gas to poorly conduct heat or insulate. Thus, a demand-oriented cooling device with adapted thermal conductivity can be provided to cool a high-performance battery of a vehicle, for example, if the airstream suffices for cooling the high-performance battery. When the ambient temperature is very high, the thermal conductivity can be reduced to isolate the high-performance battery from the environment.
Vorteilhafterweise kann durch die Nutzung der Umgebungsluft der Energieverbrauch zur Batteriekühlung reduziert werden. Dadurch kann eine verbesserte Energieeffizienz des gesamten Fahrzeugs erreicht werden, was auch zu einer Absenkung der Emissionen führt. Weiterhin ist im Gegensatz zu einer kältemittelgekühlten Batterie bei sehr niedrigen Außentemperaturen eine problemlose Batteriekühlung möglich. Im Betrieb benötigt die hier vorgestellte Vorrichtung nicht zwingend immer elektrischen Strom, wodurch zusätzlich Energie eingespart werden kann. Advantageously, by using the ambient air, the energy consumption for battery cooling can be reduced. As a result, an improved energy efficiency of the entire vehicle can be achieved, which also leads to a reduction in emissions. Furthermore, in contrast to a refrigerant-cooled battery at very low outdoor temperatures, a problem-free battery cooling is possible. In operation, the device presented here does not necessarily always require electrical power, whereby additional energy can be saved.
Das vorgestellte Konzept zur Kühlung von Hochleistungsbatterien ermöglicht eine energieeffiziente Kühlung von Hochleistungs-Batterien bei niedrigen Au- ßentemperaturen, da kein andauernder energieintensiver Kompressor- bzw. Pumpenbetrieb erforderlich ist. The concept presented for cooling high-performance batteries enables energy-efficient cooling of high-performance batteries at low ßentemperaturen, since no continuous energy-intensive compressor or pump operation is required.
Die vorliegende Erfindung schafft eine Vorrichtung zum Kühlen eines Energiespeichers eines Fahrzeugs, wobei der Energiespeicher zumindest eine Kühlfläche zum Austausch von Wärmeenergie aufweist, wobei die Vorrichtung die folgenden Merkmale aufweist: eine von Luft anströmbare Konvektionswanne, die dazu ausgebildet ist, in einem vordefinierten Abstand zu der Kühlfläche des Energiespeichers flutddicht angeordnet zu werden und einen Zwischenraum zwischen der Kühlfläche des Energiespeichers und der Konvektionswanne auszubilden; und einen Füllkanal zum Füllen des Zwischenraums mit einer Kühlflüssigkeit, um die Konvektionswanne wärmeleitend mit dem Energiespeicher zu verbinden, wobei der Füllkanal fluidisch mit dem Zwischenraum verbunden ist. The present invention provides a device for cooling an energy storage device of a vehicle, wherein the energy storage device has at least one cooling surface for exchanging heat energy, the device comprising the following features: an air-flowable convection tub, which is designed to be at a predefined distance from the Cooling surface of the energy storage flutddicht to be arranged and form a gap between the cooling surface of the energy storage and the convection tub; and a filling channel for filling the gap with a cooling liquid to thermally conductively connect the convection tray with the energy storage, wherein the filling channel is fluidly connected to the intermediate space.
Die vorliegende Erfindung schafft ferner ein Verfahren zum Kühlen eines Energiespeichers eines Fahrzeugs, wobei der Energiespeicher zumindest eine Kühlfläche zum Austausch von Wärmeenergie aufweist, wobei in einem vordefinierten Abstand zu der Kühlfläche eine von Luft anströmbare Konvektionswanne fluiddicht angeordnet ist, die dazu ausgebildet ist, einen Zwischenraum zwischen der Kühlfläche des Energiespeichers und der Konvektionswanne auszubilden, wobei das Verfahren den folgenden Schritt umfasst: The present invention further provides a method for cooling an energy storage device of a vehicle, wherein the energy storage device has at least one cooling surface for exchanging heat energy, wherein at a predefined distance to the cooling surface is arranged a fluid-airable Konvektionswanne fluid-tight, which is adapted to a gap between the cooling surface of the energy store and the convection trough, the method comprising the following step:
Füllen des Zwischenraums mit einer Kühlflüssigkeit durch einen Füllkanal, um die Konvektionswanne wärmeleitend mit dem Energiespeicher zu verbinden, wobei der Füllkanal fluidisch mit dem Zwischenraum verbunden ist und/oder Filling the intermediate space with a cooling liquid through a filling channel in order to connect the convection tray to the energy store in a heat-conducting manner, wherein the filling channel is fluidically connected to the intermediate space and / or
Isolieren der Konvektionswanne von dem Energiespeicher durch ein Ablassen der Kühlflüssigkeit aus dem Zwischenraum. Somit kann auch ein Schritt des Entleerens des Zwischenraums vorgesehen sein» um die Konvektionswanne von dem Energiespeicher thermisch zu isolieren, Isolating the convection tray from the energy storage by draining the cooling fluid from the gap. Thus, a step of emptying the gap may also be provided »in order to thermally isolate the convection tray from the energy store,
Unter einem Energiespeicher kann ein chemischer Energiespeicher, wie eine Batterie verstanden werden. Beispielsweise kann der Energiespeicher ein Hochleistungsbatteriepack eines Fahrzeugs sein. Eine Kühlfläche kann eine Kontaktfläche des Energiespeichers sein, an der Wärmeenergie aus dem Energiespeicher bereitgestellt werden kann, um die Wärmeenergie abzutransportieren. Unter einer Konvektionswanne kann eine Außenwand der Vorrichtung verstanden werden, die so angeordnet werden kann, dass vorbeiströmende Luft, beispielsweise Fahrtwind, Wärme mittels Konvektion abtransportieren kann. Die Konvektionswanne kann Mittel zur Oberflächenvergrößerung aufweisen, beispielsweise Rippen oder Noppen, Ferner kann die Konvektionswanne Mittel zum Beeinflussen einer Strömung der Luft aufweisen, beispielsweise turbulenzbegünstigende Ausformungen. Ein Zwischenraum kann ein Spalt oder ein schmaler Hohlraum sein, der gegenüber der Umgebung flüssigkeitsdicht abgeschlossen ist. Die Konvektionswanne kann von der Kühlfläche wärmeisoliert angeordnet sein. Ein Füllkanal kann beispielsweise ein Rohr sein, das dazu ausgebildet ist, eine Flüssigkeit in den Zwischenraum zwischen der Konvektionswanne und der Kühlfläche zu leiten. Der Füllkana! kann in den Zwischenraum münden. Die Kühlflüssigkeit kann beispielsweise in einem separaten Kreislauf bereitgestellt werden. Dabei sollte vorzugsweise keine Verbindung zu anderen Kühlkreisläufen bestehen, da dies auch Temperaturniveaus beeinflussen würde. Die Kühlflüssigkeit gelangt beispielsweise durch Ausnutzung des Prinzips kommunizierender Röhren durch den Füllkanal in den Zwischenraum. Under an energy storage, a chemical energy storage, such as a battery can be understood. For example, the energy storage device may be a high-performance battery pack of a vehicle. A cooling surface may be a contact surface of the energy storage, can be provided to the heat energy from the energy storage to carry away the heat energy. A convection tub can be understood as meaning an outer wall of the device, which can be arranged so that passing air, for example, wind, can carry away heat by means of convection. The convection trough may have means for increasing the surface area, for example ribs or nubs. Furthermore, the convection trough may have means for influencing a flow of the air, for example turbulence-promoting formations. A gap may be a gap or a narrow cavity, which is sealed off from the environment liquid-tight. The convection trough can be arranged insulated from the cooling surface. For example, a fill channel may be a tube configured to direct a liquid into the space between the convection tray and the cooling surface. The Füllkana! can flow into the gap. The cooling liquid can be provided for example in a separate circuit. It should preferably be no connection to other cooling circuits, as this would also affect temperature levels. For example, by utilizing the principle of communicating tubes, the cooling fluid passes through the filling channel into the intermediate space.
Die vorgestellte Vorrichtung arbeitet in einer einfachsten Ausführungsform autonom und selbstregulierend, so dass der Einsatz von elektrisch betriebenen Zusatzkomponenten vermieden werden kann. Ferner kann der Füllkanal dazu ausgebildet sein, die Kühlflüssigkeit aus dem Zwischenraum abzulassen. Der Füllkanal kann beispielsweise in beide Richtungen durchflössen werden. Damit kann die Vorrichtung einfach, robust und günstig aufgebaut werden. The presented device operates autonomously and self-regulating in a simplest embodiment, so that the use of electrically operated additional components can be avoided. Furthermore, the filling channel can be designed to discharge the cooling liquid from the intermediate space. The filling channel can for example be flowed through in both directions. Thus, the device can be simple, robust and cheap.
Ferner kann die Vorrichtung eine Fülleinrichtung zum Transportieren der Kühlflüssigkeit durch den Füllkanal aufweisen, wobei die Fülleinrichtung in dem Füllkanal angeordnet ist. Unter einer Fülleinrichtung kann beispielsweise eine Pumpe verstanden werden. Eine Pumpe kann beispielsweise die Kühlflüssigkeit in den Zwischenraum pumpen und/oder aus dem Zwischenraum abpumpen, um die Vorrichtung zwischen einem wärmeleitenden Zustand und einem wärmeisolierenden Zustand zu verändern. Furthermore, the device may have a filling device for transporting the cooling liquid through the filling channel, wherein the filling device is arranged in the filling channel. By a filling device, for example, a pump can be understood. For example, a pump may pump the cooling fluid into the gap and / or pump it out of the gap to change the device between a heat conducting state and a heat insulating state.
Ferner kann der Füllkanal dazu ausgebildet sein, mittels einer Bewegung des Fahrzeugs und daraus resultierender kinetischer Energie in der Kühlflüssigkeit, die Kühlflüssigkeit in den Zwischenraum zu leiten. Dadurch kann die Vorrichtung in einen wärmeleitenden Zustand versetzt werden, ohne elektrische Energie für eine Pumpe aufwenden zu müssen. Furthermore, the filling channel can be designed to guide the cooling liquid into the intermediate space by means of a movement of the vehicle and resulting kinetic energy in the cooling liquid. Thereby, the device can be put in a heat-conducting state, without having to spend electrical energy for a pump.
Ferner kann die Vorrichtung einen Ablaufkanal zum Ablassen der Kühlflüssigkeit aus dem Zwischenraum aufweisen, um die Kühlfläche von der Konvekti- onswanne zu isolieren, wobei der Ablaufkanal fluidisch mit dem Zwischenraum verbunden ist. Unter einem Ablaufkanal kann ein Rohr oder ein Durchbruch verstanden werden. Durch einen separaten Ablaufkanal kann eine Fließrichtung der Kühlflüssigkeit in der Vorrichtung vorgegeben werden. Durch das Ablassen der Kühlflüssigkeit kann Gas, beispielsweise Luft in den Zwischenraum strömen und die Kühlfläche von der Konvektionsfläche isolieren. Furthermore, the device may have a drainage channel for discharging the cooling liquid from the intermediate space in order to isolate the cooling surface from the convection tub, wherein the drainage channel is fluidically connected to the intermediate space. Under a drainage channel, a pipe or a breakthrough can be understood. Through a separate drainage channel, a flow direction of the cooling liquid in the device can be specified. By draining the cooling liquid, gas, for example air, can flow into the gap and insulate the cooling surface from the convection surface.
Ferner kann der Füllkanal an einer Eintrittsstelle in den Zwischenraum eine Rückschlageinrichtung aufweisen, die insbesondere dazu ausgebildet sein kann, ein unkontrolliertes Rückfließen der Kühlflüssigkeit zu verhindern. Eine Rückschlageinrichtung kann verhindern, dass die Kühlflüssigkeit beispielsweise durch Bewegungen des Fahrzeugs aus dem Zwischenraum über den Füllkanal abfließt. Dadurch kann die Vorrichtung ohne Energieverbrauch in einem gewählten Betriebszustand Wärmeleiten oder Isolieren verbleiben. Die Rückschlageinrichtung kann beispielsweise einen Hinterschnitt zum Verhindern von (Rück-)Strömungen aufweisen. Die Rückschlageinrichtung kann auch als Rückschlagklappe oder als Rückschlagventil ausgebildet sein. Furthermore, the filling channel can have a check-back device at an entry point into the intermediate space, which can in particular be designed to prevent an uncontrolled backflow of the cooling liquid. A check-back device can prevent the coolant, for example flows out of the gap through the filling channel by movements of the vehicle. As a result, the device can remain in a selected operating state heat conduction or insulation without energy consumption. The check means may for example have an undercut for preventing (back) flows. The check device can also be designed as a check valve or as a check valve.
Ferner kann der Ablaufkanal eine Ablasseinrichtung zum Ablassen der Kühlflüssigkeit durch den Ablaufkanal aufweisen, wobei die Ablasseinrichtung in dem Ablaufkanal angeordnet ist. Unter einer Ablasseinrichtung kann ein Ablassventil oder eine Pumpe verstanden werden. Die Ablasseinrichtung kann ansprechend auf ein Ablasssignal den Abflusskanal freigeben. Damit kann ein Ablasszeitpunkt frei gewählt werden. Furthermore, the drainage channel may have a discharge device for discharging the cooling liquid through the drainage channel, wherein the drainage device is arranged in the drainage channel. A discharge device may be understood to mean a discharge valve or a pump. The discharge device may release the drainage channel in response to a discharge signal. Thus, a discharge time can be freely selected.
Ferner kann die Vorrichtung ein Reservoir zum Aufnehmen der Kühlflüssigkeit aufweisen, wenn die Kühlflüssigkeit außerhalb des Zwischenraums ist, wobei das Reservoir fluidisch zumindest mit dem Füllkanal verbunden ist. Unter einem Reservoir kann ein Tank verstanden werden. Das Reservoir kann dazu ausgebildet sein, zumindest die Flüssigkeit aus dem Zwischenraum aufzunehmen. Durch ein eigenes Reservoir kann die Vorrichtung unabhängig von anderen Flüssigkeitskreisläufen sein. Dann kann eine spezielle Kühlflüssigkeit mit besonders hoher Wärmeleitfähigkeit verwendet werden, um den Energiespeicher besonders effizient zu kühlen. Der Ablaufkanal kann in das Reservoir münden. Furthermore, the device may have a reservoir for receiving the cooling liquid when the cooling liquid is outside the gap, wherein the reservoir is fluidically connected at least to the filling channel. Under a reservoir, a tank can be understood. The reservoir may be configured to receive at least the liquid from the space. Through its own reservoir, the device can be independent of other fluid circuits. Then a special coolant with particularly high thermal conductivity can be used to cool the energy storage particularly efficient. The drainage channel can open into the reservoir.
Ferner kann das Reservoir eine Verdrängungseinrichtung zum Verdrängen der Kühlflüssigkeit aus dem Reservoir aufweisen, wobei die Verdrängungseinrichtung dazu ausgebildet ist, die Kühlflüssigkeit ansprechend auf ein Füllsignal zu verdrängen. Unter einer Verdrängungseinrichtung kann eine Einrichtung mit veränderlichem Volumen verstanden werden, beispielsweise eine Gummiblase oder ein beweglicher Kolben. Die Verdrängungseinrichtung kann ein verfügbares Volumen des Reservoirs verkleinern, so dass die Kühlflüssigkeit aufgrund der Volumenreduzierung im Reservoir in den Zwischenraum fließt. Zum Druck- ausgleich infolge des verringerten Volumens kann eine Druckausgleichsleitung mit Verbindung zur Umgebung vorgesehen werden. Ein Füllsignal kann beispielsweise ein elektrisches Signal zum Antreiben des Kolbens sein. Ebenso kann das Füllsignal ein pneumatisches oder fluidisches Signal zum Vergrößern der Gummiblase sein. Das pneumatische Signal kann auch von einer temperatursensitiven Einrichtung bereitgestellt werden. Die Verdrängungseinrichtung kann auch selbst temperatursensitiv sein. Dann kann ein Füllsignal eine vorbestimmte Temperaturschwelle sein. Beispielsweise kann ein Medium in der Verdrängungseinrichtung einen hohen Wärmeausdehnungskoeffizienten oder eine Ve d a m pfu n g stem pe ratu r an der Temperaturschwelle aufweisen. Durch eine Verdrängungseinrichtung kann der Zwischenraum besonders einfach mit Flüssigkeit gefüllt werden. Furthermore, the reservoir can have a displacement device for displacing the cooling fluid from the reservoir, wherein the displacement device is designed to displace the cooling fluid in response to a filling signal. A displacement device may be understood to mean a device with variable volume, for example a rubber bladder or a movable piston. The displacing means may reduce an available volume of the reservoir so that the cooling liquid flows into the space due to the volume reduction in the reservoir. For printing compensation due to the reduced volume, a pressure equalization line can be provided with connection to the environment. For example, a fill signal may be an electrical signal for driving the piston. Likewise, the fill signal may be a pneumatic or fluidic signal to enlarge the rubber bubble. The pneumatic signal may also be provided by a temperature sensitive device. The displacement device can also be temperature-sensitive itself. Then, a fill signal may be a predetermined temperature threshold. For example, a medium in the displacement device can have a high coefficient of thermal expansion or a dam-up system stem at the temperature threshold. By a displacement device, the gap can be particularly easily filled with liquid.
Ferner kann das Reservoir in verbautem Zustand tiefer als der Zwischenraum angeordnet sein und dazu ausgebildet sein, die Kühlflüssigkeit schwerkraftunterstützt durch den Ablaufkanal oder den Füllkanal abfließen zu lassen. Durch eine Lage unterhalb des Zwischenraums, wenn die Vorrichtung verbaut ist, kann die Schwerkraft das Kühlmittel in das Reservoir fließen lassen, wenn der Abiaufkanal und/oder der Füllkanal freigegeben sind. Dadurch kann die Kühlflüssigkeit ohne externe Energiezufuhr aus dem Zwischenraum abfließen und die Vorrichtung in einen isolierenden Zustand versetzen. Beispielsweise kann nach einem Abschalten des Fahrzeugs die Energiespeichervorrichtung auf einer Betriebstemperatur gehalten werden. Furthermore, the reservoir can be arranged deeper than the intermediate space in the installed state and can be designed to allow the cooling fluid to flow away under gravity through the drainage channel or the filling channel. By a position below the gap when the device is installed, the gravity can flow the coolant into the reservoir when the Abiaufkanal and / or the filling channel are released. As a result, the cooling fluid can flow out of the gap without external energy supply and put the device in an insulating state. For example, after the vehicle is switched off, the energy storage device can be kept at an operating temperature.
Vorteilhafte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend Bezug nehmend auf die beiliegenden Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen: Advantageous embodiments of the present invention will be explained below with reference to the accompanying drawings. Show it:
Fig. 1 eine schematische Darstellung (Seitenansicht) einer Vorrichtung zum Kühlen eines Energiespeichers gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung; Fig. 2 eine Seitenansicht einer Vorrichtung zum Kühlen eines Energiespeichers gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung; und 1 is a schematic representation (side view) of an apparatus for cooling an energy store according to an embodiment of the present invention; FIG. 2 is a side view of an apparatus for cooling an energy storage device according to an embodiment of the present invention; FIG. and
Fig. 3 eine Draufsicht einer Vorrichtung zum Kühlen eines Energiespeichers gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Fig. 3 is a plan view of an apparatus for cooling an energy storage device according to an embodiment of the present invention.
In der nachfolgenden Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden für die in den verschiedenen Zeichnungen dargestellten und ähnlich wirkenden Elemente gleiche oder ähnliche Bezugszeichen verwendet, wobei eine wiederholte Beschreibung dieser Elemente weggelassen wird. In the following description of the preferred embodiments of the present invention, the same or similar reference numerals are used for the elements shown in the various drawings and similar, and a repeated description of these elements will be omitted.
Beim Einsatz von modernen Hochleistungsbatterien, die aus einer Anzahl einzelner Zellen aufgebaut sind (z.B. Akkumulatoren bzw. Sekundärbatterien), wie z.B. in Elektro- oder Hybridfahrzeugen, soll sich die Temperatur der Batterie während des Betriebs in einem gewissen Intervall befinden, um die Effizienz, Funktionstüchtigkeit und Sicherheit der Einrichtung sicherzustellen. With the use of modern high performance batteries constructed of a number of individual cells (e.g., secondary batteries), e.g. in electric or hybrid vehicles, the temperature of the battery during operation should be within a certain interval to ensure the efficiency, functionality and safety of the device.
Einerseits sinkt der Wirkungsgrad der Batteriezellen bei Unterschreitung einer geeigneten Betriebstemperatur sehr stark und die Zellen produzieren eine hohe Verlustleistung. Andererseits laufen oberhalb eines geeigneten Betriebstemperaturbereichs Prozesse innerhalb der Zellen ab, die zu irreversiblen Schädigungen führen. On the one hand, the efficiency of the battery cells falls very low when falling below a suitable operating temperature and the cells produce a high power loss. On the other hand, above a suitable operating temperature range, processes take place within the cells which lead to irreversible damage.
Ferner sollen zur Vermeidung einer ungleichmäßigen und damit einhergehenden verstärkten Alterung einzelner Batteriezellen die Temperaturunterschiede innerhalb der Einzelzellen und in dem gesamten Batteriestack bestimmte Grenzwerte nicht überschreiten. Furthermore, in order to avoid uneven and concomitantly increased aging of individual battery cells, the temperature differences within the individual cells and in the entire battery stack should not exceed certain limit values.
Zur Batteriekühlung wird vorzugsweise ein Kühlmedium eingesetzt, das über eine Anbindung in thermischem Kontakt mit der Batterie steht. Als Kühlmedium können hierzu z.B. Kältemittel, Kühlmittel oder Luft verwendet werden. Ebenfalls ist eine Kombination aus zwei oder mehreren Medien, die je nach Betriebsbedingungen und Umgebungsbedingungen zum Einsatz kommen, möglich. Da die Verlustwärme der Batterie ebenso wie die Umgebungsbedingungen stark variieren kann, wird die Kühlung den wechselnden Bedingungen ange- passt. For battery cooling, a cooling medium is preferably used, which is in thermal contact with the battery via a connection. As a cooling medium For this purpose, for example, refrigerant, coolant or air can be used. Also possible is a combination of two or more media, depending on operating conditions and environmental conditions. Since the heat loss of the battery as well as the environmental conditions can vary greatly, the cooling is adapted to the changing conditions.
Bei sehr niedrigen Außentemperaturen besteht bei Kältemittelkreisläufen ein sehr geringer Druckunterschied zwischen Hoch- und Niederdruck, was u.a. zu Kältemittelverlagerungen führt. Ebenso kann eine niedrige Temperatur eine hohe ölviskosität verursachen, was zu einem Undefiniertem öiumlauf bzw. unzureichender Kompressorschmierung führen kann. Prinzipiell erfordern flüssig- keitsgekühlte Systeme eine Umwälzung des Kühlmediums über einen Antrieb (Kompressor / Pumpe), was den Einsatz von elektrischer Energie bedeutet. At very low outdoor temperatures, there is a very small difference in pressure between high and low pressure refrigerant circuits, which u.a. leads to refrigerant displacements. Also, a low temperature can cause a high oil viscosity, which can lead to an undefined oil run or insufficient compressor lubrication. In principle, liquid-cooled systems require a circulation of the cooling medium via a drive (compressor / pump), which means the use of electrical energy.
Der hier gezeigte Ansatz stellt eine energieeffiziente Kühlung der Batterie bei niedrigen Außentemperaturen unter Verwendung von Umgebungsluft im Unterbodenbereich des Fahrzeugs vor, wobei die thermische Anbindung bzw. Isolierung zwischen Umgebung und Batterie schaltbar über die Verlagerung eines Kühlmediums gestaltet wird. The approach shown here provides energy-efficient cooling of the battery at low ambient temperatures using ambient air in the underfloor area of the vehicle, wherein the thermal connection or isolation between environment and battery is designed switchable via the displacement of a cooling medium.
Durch die mögliche Isolierung kann eine schnelle Batterieabkühlung im Stillstand bei niedriger Außentemperatur sowie eine schnelle Aufheizung der Batterie bei warmer Umgebungsluft verhindert werden. Eine Vorrichtung zum Kühlen eines Energiespeichers gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung stellt eine Kühlung der Batterie bei niedrigen Außentemperaturen sicher, bei denen beispielsweise eine Kältemittelkühlung nicht ohne Weiteres betrieben werden kann. Due to the possible insulation, a fast battery cooling at standstill at low outside temperature as well as a quick heating of the battery in warm ambient air can be prevented. An apparatus for cooling an energy storage according to an embodiment of the present invention ensures cooling of the battery at low outside temperatures, in which, for example, a refrigerant cooling can not be easily operated.
Fig. 1 zeigt eine prinzipielle Darstellung einer schaltbaren bzw. veränderbaren Unterbodenisolierung zur Kühlung von Hochleistungsbatterien 1 10 eines Fahrzeugs 1 12 gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Die Vorrichtung 100 weist ein Konvektionsblech oder eine Konvektionswanne 102, einen Füllkanal 104, ein Reservoir 106 sowie eine Verdrängungseinrichtung 108 auf. Das hier beschriebene Konzept gestattet die Kühlung von Hochleistungsbatterien 1 10 unter Zuhilfenahme von Außenluft bei niedrigen Außentemperaturen, wobei eine schaltbare Isolierung bzw. veränderbare Isolierwirkung zwischen Unterboden bzw. Konvektionswanne 102 und Batterie 110 über eine Flüssigkeitsverlagerung realisiert wird. Die Vorrichtung ist an der Unterseite des Fahrzeugs 1 12 angeordnet, so dass Fahrtwind Wärme von der Konvektionswanne 102 abtransportieren kann. Die Konvektionswanne 102 ist mit einer Kühlfläche des Energiespeichers 1 10 flüssigkeitsdicht verbunden. Die Konvektionswanne 102 weist einen Abstand von dem Energiespeicher 110 auf. Zwischen dem Energiespeicher 1 10 und der Konvektionswanne 102 ist ein Zwischenraum 1 14 angeordnet. Die Konvektionswanne 102 ist möglichst von dem Energiespeicher 1 10 thermisch entkoppelt. Der Füllkanal 104 ist dazu ausgebildet, das Reservoir 106 mit dem Zwischenraum 114 flüssigkeitsdicht zu verbinden. Kühlflüssigkeit kann durch den Füllkanal 104 in den Zwischenraum strömen, um die Konvektionswanne 102 wärmeleitend mit der Kühlfläche zu verbinden. Die Kühlflüssigkeit kann dann durch den Füllkanal 104 strömen, wenn die Verdrängungseinrichtung 108 im Reservoir 106 ein Volumen vergrößert bzw. das Flüssigkeitsvolumen des Reservoirs 106 verkleinert und die Kühlflüssigkeit aus dem Reservoir 106 drückt. Dann kann Wärme über die Konvektionswanne 102 an den Fahrtwind abgegeben werden. Wenn die Verdrängungseinrichtung 108 das Volumen verkleinert kann die Kühlflüssigkeit durch den Füllkanal 104 wieder in das Reservoir 106 strömen. Dann kann der Zwischenraum wieder gasgefüllt oder luftgefüllt sein, um den Energiespeicher 1 10 gegenüber der Außenluft zu isolieren. Fig. 1 shows a schematic representation of a switchable or changeable underbody insulation for cooling of high-performance batteries 1 10 of a vehicle 1 12 according to an embodiment of the present invention. The Device 100 has a convection plate or a convection trough 102, a filling channel 104, a reservoir 106 and a displacement device 108. The concept described here allows the cooling of high-performance batteries 1 10 with the help of outside air at low outside temperatures, with a switchable insulation or variable insulating effect between subfloor or convection trough 102 and battery 110 is realized via a fluid displacement. The device is arranged on the underside of the vehicle 1 12, so that wind can dissipate heat from the convection trough 102. The convection vat 102 is liquid-tightly connected to a cooling surface of the energy storage device 1 10. The convection trough 102 has a distance from the energy store 110. Between the energy storage 1 10 and the convection tub 102, a gap 1 14 is arranged. The convection trough 102 is preferably thermally decoupled from the energy store 1 10. The filling channel 104 is designed to connect the reservoir 106 to the intermediate space 114 in a liquid-tight manner. Coolant may flow through the fill channel 104 into the gap to thermally conductively connect the convection tray 102 to the cooling surface. The cooling liquid can then flow through the filling channel 104 when the displacement device 108 in the reservoir 106 increases a volume or reduces the liquid volume of the reservoir 106 and presses the cooling liquid out of the reservoir 106. Then heat can be delivered via the convection trough 102 to the wind. When the displacement device 108 reduces the volume, the cooling liquid can flow through the filling channel 104 back into the reservoir 106. Then, the gap may again be filled with gas or filled with air to isolate the energy storage 1 10 relative to the outside air.
Zur Kühlung des Energiespeichers 1 10 wird bei niedrigen Außentemperaturen die Luftströmung am Fahrzeug-Unterboden genutzt. Hierbei wird der Wärmeleitpfad zwischen Unterboden und Batterie 1 10 schaltbar gestaltet. Im Kühlbetrieb ist der Wärmeleitpfad vom Unterboden zur Batterie 110 gut leitend, wobei im Isolationsbetrieb der Wärmeleitpfad isolierend wirkt. Zur Umsetzung der schaltbaren Isolierung kann eine Flüssigkeit, vorzugsweise ein Wasser/Glykol- Gemisch, einen thermischen Kontakt zwischen einem unterhalb der Batterie 110 beströmbaren, großflächigen Bereich 114 und dem Unterboden bzw. der Konvektionswanne 102 herstellen. Durch Verlagerung der Flüssigkeit aus diesem Bereich bildet sich ein Gaspolster, das eine isolierende Wirkung hat. To cool the energy storage 1 10 is used at low outdoor temperatures, the air flow to the vehicle underbody. Here, the heat conduction path between the underbody and the battery 1 10 is designed switchable. In the cooling mode, the heat conduction path from the underbody to the battery 110 is highly conductive, with the heat conduction path acting as an insulator during isolation operation. To implement the switchable insulation can produce a liquid, preferably a water / glycol mixture, thermal contact between a large area 114 which can be penetrated below the battery 110 and the underfloor or the convection trough 102. By displacing the liquid from this area, a gas cushion forms, which has an insulating effect.
Die Flüssigkeit kann durch einen thermostatischen Volumenkörper in der Batterie verlagert werden. D.h. in Abhängigkeit der Batterietemperatur kann sich wie bei einem Heizkörperthermostat der Volumenkörper ausdehnen. Z.B. bei höherer Temperatur kann in Folge dessen über kommunizierende Rohre die gut wärmeleitende Flüssigkeit aus dem Reservoir 106 in den Zwischenraum 114 (das Reservoir 1 ) gedrückt werden, wodurch sich die Isolierung der Batterie 110 verschlechtert und mehr Wärme abgegeben werden kann. Umgekehrt kann der thermostatische Volumenkörper bei sinkender Temperatur sein Volumen verringern, wodurch sich der Zwischenraum (das Reservoir 1) wieder leert und die Isolierung der Batterie verbessert wird und weniger Wärme abgegeben wird. Analog zu dem Volumenkörper kann auch ein beweglicher Kolben im Reservoir 106 wirken. The liquid can be displaced by a thermostatic volume in the battery. That Depending on the battery temperature, the volume can expand like a radiator thermostat. For example, As a result, at higher temperatures, the highly thermally conductive liquid can be forced from the reservoir 106 into the gap 114 (the reservoir 1) via communicating pipes, whereby the insulation of the battery 110 deteriorates and more heat can be given off. Conversely, the volume of the thermostatic body can decrease in volume as the temperature decreases, thereby relieving the gap (reservoir 1) and improving the isolation of the battery and dissipating less heat. Analogous to the volume body can also act a movable piston in the reservoir 106.
Fig. 2 zeigt eine Seitenansicht einer Vorrichtung 00 zum Kühlen eines Energiespeichers 1 10 gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Die Vorrichtung 100 setzt sich aus einer unterhalb des Batteriebodens mit Flüssigkeit großflächig beströmbaren Konvektionswanne 102 (Reservoir 1 ) und einem Speicherbereich 106 auf niedrigerer geodätischer Höhe (Reservoir 2) zusammen, die beide durch mindestens ein Absperrorgan 200 voneinander getrennt sind. Hierbei liegt das Reservoir 2 106 nicht direkt unterhalb der Batterie 1 10 bzw. des Reservoirs 1 , so dass die Konvektionswanne 102 am Unterboden freiliegend von Luft überströmbar ist. FIG. 2 shows a side view of a device 00 for cooling an energy store 110 according to one exemplary embodiment of the present invention. The device 100 is composed of a convection trough 102 (reservoir 1) which can be swept over a large area beneath the battery bottom with liquid and a storage region 106 at a lower geodetic height (reservoir 2), which are both separated from one another by at least one shut-off device 200. In this case, the reservoir 2 106 is not directly below the battery 1 10 and the reservoir 1, so that the convection trough 102 can be overflowed open air at the bottom.
Im Kühlfall ist das Absperrorgan 200 geschlossen, so dass sich die Flüssigkeit im Zwischenraum 1 14 (Reservoir 1) sammelt und eine gute Wärmeleitung von der Batterie 110 zum luftgekühlten Unterboden 102 gewährleistet wird. Im Isola- tionsfall soll kein gut leitender Wärmeleitpfad vorliegen, wie zum Beispiel im Fahrzeug-Stillstand zur Vermeidung einer starken Batterieabkühlung oder im Fahrbetrieb bei einer hohen Lufttemperatur. In diesem Fall ist das Absperrorgan 200 geöffnet. Die Flüssigkeit sammelt sich in Reservoir 106 und das Reservoir 1 ist größtenteils mit Gas beaufschlagt, wodurch eine isolierende Schicht etabliert wird. Das Absperrorgan 200 ist vorzugsweise selbstregulierend, wobei das öffnen und Schließen temperaturgesteuert sein kann. Hierzu kann das Ventil 200 beispielsweise auf eine Batterietemperatur, eine Umgebungstemperatur und/oder eine Flüssigkeitstemperatur abgestimmt werden. Ein elektronisch ansteuerbares Absperrorgan 200 stellt eine Alternative dar, durch die eine gezielte bzw. variable Steuerung des Ventils 200 ermöglicht wird. In the case of cooling, the shut-off device 200 is closed so that the liquid collects in the intermediate space 14 (reservoir 1) and good heat conduction from the battery 110 to the air-cooled underbody 102 is ensured. In Isola tion case, there should be no good conductive Wärmeleitpfad, such as in the vehicle standstill to avoid a strong battery cooling or when driving at a high air temperature. In this case, the obturator 200 is opened. The liquid collects in reservoir 106 and the reservoir 1 is largely gas-charged, whereby an insulating layer is established. The shut-off device 200 is preferably self-regulating, wherein the opening and closing can be temperature-controlled. For this purpose, the valve 200 can be tuned, for example, to a battery temperature, an ambient temperature and / or a liquid temperature. An electronically controllable obturator 200 represents an alternative by which a targeted or variable control of the valve 200 is made possible.
Wenn vom Isolationsfall in den Kühlfall umgeschaltet wird, wie zum Beispiel im Fahrbetrieb im Winter, schließt das Absperrorgan 200 und die Flüssigkeit wird auf das höhere Niveau von Reservoir 1 gepumpt. Das geschlossene Absperrorgan 200 verhindert dann eine Verlagerung der Flüssigkeit vom Reservoir 1 in das Reservoir 106. Im einfachsten Fall wird die Flüssigkeit rein mechanisch durch das Beschleunigen und Abbremsen des Fahrzeugs auf das höhere Niveau befördert. Hierzu kann beispielsweise eine Kanalführung 104 wie in Fig. 2 verwendet werden, die ein Überschwappen der Flüssigkeit auf das höhere Niveau bei einer Geschwindigkeitsvariation bewirkt. Dafür ist der Füllkanal 104 strömungsgünstig ausgebildet. Prinzipiell kann die Flüssigkeit auch durch Pumpmechanismen 202, wie z.B. eine elektrisch oder hydraulisch betriebene Kühlmittelpumpe 202, auf das höhere Niveau befördert werden. Aufgrund eines kleinen zu fördernden Flüssigkeitsvolumens bei geringem Druckhub (entsprechend der Förderhöhe) und geringer Betriebslaufzeit bestehen geringe Anforderungen an die Pumpe 202. Eine elektrische Pumpe 202 hat den Vorteil, dass unabhängig vom Fahrzustand des Fahrzeugs die Flüssigkeit gepumpt werden kann. When switching from isolation to cooling, such as during winter driving, the obturator 200 closes and the fluid is pumped to the higher level of reservoir 1. The closed obturator 200 then prevents a displacement of the liquid from the reservoir 1 into the reservoir 106. In the simplest case, the liquid is conveyed purely mechanically by the acceleration and deceleration of the vehicle to the higher level. For this purpose, for example, a channel guide 104 as shown in Fig. 2 are used, which causes a spillover of the liquid to the higher level at a speed variation. For the filling channel 104 is aerodynamically designed. In principle, the fluid may also be pumped by pumping mechanisms 202, e.g. an electrically or hydraulically operated coolant pump 202, are transported to the higher level. Due to a small volume of liquid to be delivered at a low pressure stroke (corresponding to the delivery height) and low operating time, there are few requirements for the pump 202. An electric pump 202 has the advantage that the liquid can be pumped regardless of the driving condition of the vehicle.
Der Zwischenraum 1 14 (Reservoir 1) ist idealerweise so gestaltet, dass bis zu einer gewissen Fahrzeugneigung die Flüssigkeit im Zwischenraum verbleibt und nicht über den Zuströmkanal 104 zurück in das Reservoir 106 gelangen kann. Dies kann beispielsweise durch eine Hinterschneidung des Zwischenraums 1 14 (Reservoir 1 ) an einer Eintrittsstelle des Füllkanals 104 gewährleistet werden (siehe Fig. 2). Hierbei soll in der Hinterschneidung genügend Flüssigkeit während einer vorliegenden Fahrzeugneigung verbleiben, so dass der Zwischenraum nach der Fahrzeugneigung weiterhin flüssigkeitsgefüllt ist. Alternativ kann hierfür ein Rückschlagventil vorgesehen werden. The gap 1 14 (reservoir 1) is ideally designed so that up to a certain vehicle inclination, the liquid remains in the intermediate space and can not get back into the reservoir 106 via the inflow channel 104. This can be ensured for example by an undercut of the gap 1 14 (reservoir 1) at an entry point of the filling channel 104 (see Fig. 2). In this case, enough liquid should remain in the undercut during a present vehicle inclination, so that the gap after the vehicle inclination is still filled with liquid. Alternatively, this can be provided a check valve.
Das Flüssigkeitsvolumen im Zwischenraum 114 und das Reservoir 106 sind so aufeinander abgestimmt, dass bei geschlossenem Absperrorgan 200 der Spaltbereich unterhalb der Batterie 1 10 (Reservoir 1) vollständig mit Flüssigkeit gefüllt ist. Bei geöffnetem Absperrventil 200 ist der Flüssigkeitsspiegel unterhalb von Reservoir 1. Die Konvektionswanne 102 ist thermisch vom Reservoir 106 entkoppelt. Die Batterieunterseite und der Unterboden bzw. die Konvektionswanne 102 sind möglichst thermisch entkoppelt, so dass der Wärmeleitpfad in diesem Bereich weitestgehend nur über die Gas- bzw. Flüssigkeitsschicht be- einflusst wird. The liquid volume in the intermediate space 114 and the reservoir 106 are matched to one another such that when the shut-off device 200 is closed, the gap region below the battery 110 (reservoir 1) is completely filled with liquid. When the shut-off valve 200 is open, the liquid level is below reservoir 1. The convection trough 102 is thermally decoupled from the reservoir 106. The underside of the battery and the underfloor or the convection trough 102 are thermally decoupled as far as possible, so that the heat conduction path in this area is largely influenced only by the gas or liquid layer.
Der Zuströmkanal 04 ist so strömungsgünstig ausgeformt, dass durch Bewegung der Kühlflüssigkeit im Reservoir 106 die Kühlflüssigkeit in die Konvektionswanne 102 eintreten kann, und somit ohne Unterstützung durch die Pumpe 202 in den Zwischenraum zwischen der Konvektionswanne 102 und der Batterie 1 1 0 gelangen kann. Um eine Rückströmung der Kühlflüssigkeit zu verhindern, weist die Konvektionswanne 102 Fortsätze auf, die als Hinterschnitt ausgeformt sind und die Kühlflüssigkeit in dem Zwischenraum halten. The inflow channel 04 is formed so aerodynamically favorable that by movement of the cooling liquid in the reservoir 106, the cooling liquid can enter the convection trough 102, and thus without support by the pump 202 in the space between the convection trough 102 and the battery can reach 1 1 0. In order to prevent a backflow of the cooling liquid, the convection trough 102 has projections which are formed as an undercut and hold the cooling liquid in the intermediate space.
Fig. 3 zeigt eine Draufsicht auf die Vorrichtung 100 zum Kühlen eines Energiespeichers 110 gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung aus Fig. 2. Das Reservoir 106 kann neben dem Energiespeicher 1 10 angeordnet sein und ist über ein in einem Ablaufkanal platziertes Ventil 200 mit dem Zwischenraum zwischen der Konvektionswanne 102 und der Batterie 1 10 fluidisch und schaltbar verbunden. Die beschriebenen Ausführungsbeispiele sind nur beispielhaft gewählt und können miteinander kombiniert werden. 3 shows a top view of the device 100 for cooling an energy store 110 according to an exemplary embodiment of the present invention from FIG. 2. The reservoir 106 can be arranged next to the energy store 110 and is connected to the intermediate space via a valve 200 placed in a drain channel between the convection tub 102 and the battery 1 10 fluidly and switchably connected. The described embodiments are chosen only by way of example and can be combined with each other.

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e Patent claims
1. Vorrichtung (100) zum Kühlen eines Energiespeichers (1 10) eines Fahrzeugs (1 12), wobei der Energiespeicher ( 10) zumindest eine Kühlfläche zum Austausch von Wärmeenergie aufweist, wobei die Vorrichtung (100) die folgenden Merkmale aufweist: eine von Luft anströmbare Konvektionswanne (102), die dazu ausgebildet ist, in einem vordefinierten Abstand zu der Kühlfläche des Energiespeichers (1 10) fluiddicht angeordnet zu werden und einen Zwischenraum (114) zwischen der Kühlfläche des Energiespeichers (1 10) und der Konvektionswanne (102) auszubilden; und einen Füllkanal (104) zum Füllen des Zwischenraums (1 14) mit einer Kühlflüssigkeit, um die Konvektionswanne (102) wärmeleitend mit dem Energiespeicher (1 10) zu verbinden, wobei der Füllkanal (104) fluidisch mit dem Zwischenraum (1 14) verbunden ist. An apparatus (100) for cooling an energy storage device (110) of a vehicle (1 12), the energy storage device (10) having at least one cooling surface for exchanging heat energy, the device (100) having the following features: one of air An expandable convection trough (102), which is designed to be arranged fluid-tight at a predefined distance to the cooling surface of the energy store (1 10) and form a gap (114) between the cooling surface of the energy store (1 10) and the convection trough (102) ; and a filling channel (104) for filling the intermediate space (1 14) with a cooling liquid in order to thermally conductively connect the convection trough (102) to the energy store (110), wherein the filling channel (104) is fluidically connected to the intermediate space (1 14) is.
2. Vorrichtung (100) gemäß Anspruch 1 , bei der der Füllkanal (104) ferner dazu ausgebildet ist, die Kühlflüssigkeit aus dem Zwischenraum (1 14) abzulassen. 2. Device (100) according to claim 1, wherein the filling channel (104) is further adapted to discharge the cooling liquid from the intermediate space (1 14).
3. Vorrichtung (100) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, mit einer Fülleinrichtung (202) zum Transportieren der Kühlflüssigkeit durch den Füllkanal (104), wobei die Fülleinrichtung (202) in dem Füllkanal (104) angeordnet ist. 3. A device (100) according to any one of the preceding claims, comprising a filling device (202) for transporting the cooling liquid through the filling channel (104), wherein the filling device (202) in the filling channel (104) is arranged.
4. Vorrichtung (100) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, bei der der Füllkanal (104) an einer Eintrittsstelle in den Zwischenraum (114) eine Rückschlageinrichtung aufweist. 4. Device (100) according to one of the preceding claims, wherein the filling channel (104) at an entry point into the intermediate space (114) comprises a check-back device.
5. Vorrichtung (100) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, mit einem Abiaufkanal zum Ablassen der Kühlfiüssigkeit aus dem Zwischenraum (1 14), um die Kühlfläche von der Konvektionswanne (102) zu isolieren, wobei der Ablaufkanai fluidisch mit dem Zwischenraum (1 14) verbunden ist. 5. Device (100) according to one of the preceding claims, with a Abiaufkanal for discharging the Kühlfiüssigkeit from the intermediate space (1 14) to isolate the cooling surface of the convection tub (102), said Ablaufkanai fluidly with the gap (1 14) connected is.
6. Vorrichtung (100) gemäß Anspruch 5, bei der der Ablaufkanal eine Ablasseinrichtung (200) zum Ablassen der Kühlflüssigkeit durch den Ablaufkanal aufweist, wobei die Ablasseinrichtung (200) in dem Ablaufkanal angeordnet ist. 6. Apparatus (100) according to claim 5, wherein the drainage channel has a discharge device (200) for discharging the cooling liquid through the drainage channel, wherein the discharge device (200) is arranged in the drainage channel.
7. Vorrichtung (100) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, mit einem Reservoir (106) zum Aufnehmen der Kühlflüssigkeit, wenn die Kühlfiüssigkeit außerhalb des Zwischenraums ist, wobei das Reservoir fluidisch zumindest mit dem Füllkanal (104) verbunden ist. A device (100) according to any one of the preceding claims, including a reservoir (106) for receiving the cooling liquid when the cooling liquid is outside the gap, the reservoir being fluidically connected at least to the fill channel (104).
8. Vorrichtung (100) gemäß Anspruch 7, bei der das Reservoir (106) eine Verdrängungseinrichtung (108) zum Verdrängen der Kühlflüssigkeit aus dem Reservoir (106) aufweist, wobei die Verdrängungseinrichtung (108) dazu ausgebildet ist, die Kühlflüssigkeit ansprechend auf ein Füllsignal zu verdrängen. The apparatus (100) of claim 7, wherein the reservoir (106) includes displacing means (108) for displacing the cooling liquid from the reservoir (106), the displacing means (108) being adapted to receive the cooling liquid in response to a fill signal to displace.
9. Vorrichtung (100) gemäß einem der Ansprüche 7 bis 8, bei der das Reservoir (106) in verbautem Zustand tiefer als der Zwischenraum (1 14) angeordnet ist und dazu ausgebildet ist, die Kühlflüssigkeit schwerkraftunterstützt durch den Ablaufkanal oder den Füllkanal (104) abfließen zu lassen. 9. Device (100) according to one of claims 7 to 8, wherein the reservoir (106) in the installed state deeper than the intermediate space (1 14) is arranged and adapted to the cooling liquid gravity assisted by the flow channel or the filling channel (104 ) to drain.
10. Verfahren zum Kühlen eines Energiespeichers (1 10) eines Fahrzeugs (1 12), wobei der Energiespeicher (1 10) zumindest eine Kühlfläche zum Austausch von Wärmeenergie aufweist, wobei in einem vordefinierten Abstand zu der Kühlfläche eine von Luft in der Umgebung des Fahrzeugs anströmbare Konvektionswanne (102) angeordnet ist, die dazu ausgebildet ist, einen Zwischenraum (114) zwischen der Kühlfläche des Energiespeichers (1 10) und der Konvektionswanne (102) auszubilden, wobei das Verfahren den folgenden Schritt umfasst: 10. A method for cooling an energy store (1 10) of a vehicle (1 12), wherein the energy store (1 10) at least one cooling surface for Exchange of heat energy, wherein disposed at a predefined distance to the cooling surface of an air in the vicinity of the vehicle einströmmbare convection trough (102) which is adapted to a gap (114) between the cooling surface of the energy store (1 10) and the Convection tray (102), the method comprising the following step:
Füllen des Zwischenraums (1 14) mit einer Kühlflüssigkeit, durch einen Füllkanal (104) zum Füllen des Zwischenraums (1 14), um die Konvektionswanne (102) wärmeleitend mit dem Energiespeicher (1 10) zu verbinden, wobei der Füllkanal (104) fluidisch mit dem Zwischenraum (114) verbunden ist und/oder Filling the intermediate space (1 14) with a cooling liquid, through a filling channel (104) for filling the intermediate space (1 14) in order to heat-conductively connect the convection trough (102) to the energy store (110), wherein the filling channel (104) is fluidic is connected to the intermediate space (114) and / or
Isolieren der Konvektionswanne (106) von dem Energiespeicher (110) durch ein Ablassen der Kühlflüssigkeit aus dem Zwischenraum (1 14). Isolating the convection trough (106) from the energy store (110) by discharging the cooling liquid from the intermediate space (1 14).
PCT/EP2012/059209 2011-05-17 2012-05-16 Device and method for cooling an energy store of a vehicle WO2012156488A1 (en)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102011075989.1 2011-05-17
DE201110075989 DE102011075989A1 (en) 2011-05-17 2011-05-17 Apparatus and method for cooling an energy storage of a vehicle

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2012156488A1 true WO2012156488A1 (en) 2012-11-22

Family

ID=46146866

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/EP2012/059209 WO2012156488A1 (en) 2011-05-17 2012-05-16 Device and method for cooling an energy store of a vehicle

Country Status (2)

Country Link
DE (1) DE102011075989A1 (en)
WO (1) WO2012156488A1 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2017067797A1 (en) * 2015-10-20 2017-04-27 Robert Bosch Gmbh Temperature control device of an electrical energy storage unit
DE102018216985A1 (en) * 2018-10-04 2020-04-09 Ford Global Technologies, Llc Battery arrangement

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102017212208A1 (en) * 2017-07-17 2019-01-17 Mahle International Gmbh Energy storage device
DE102021103922A1 (en) 2021-02-18 2022-08-18 Webasto SE Temperature control device for an electric battery
DE102021109895A1 (en) 2021-04-20 2022-10-20 Dr. Ing. H.C. F. Porsche Aktiengesellschaft Electrically or partially electrically operated vehicle with means for changing a quality of a thermal coupling between a battery system and a structural component
DE102022202775A1 (en) 2022-03-22 2023-09-28 Volkswagen Aktiengesellschaft Device and method for thermally insulating a battery of a vehicle

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH09259940A (en) * 1996-03-26 1997-10-03 Nissan Motor Co Ltd Battery pack for electric vehicle
FR2903059A1 (en) * 2006-06-30 2008-01-04 Valeo Equip Electr Moteur COMPACT POWER SUPPLY DEVICE FOR A MOTOR VEHICLE EQUIPPED WITH THERMAL INSULATION MEANS
WO2008107755A1 (en) * 2007-03-02 2008-09-12 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Temperature adjustment mechanism, method for controlling temperature adjustment mechanism, and vehicle
DE102008034887A1 (en) 2008-07-26 2009-06-18 Daimler Ag Cooling device for battery of motor vehicle, has cooling plate through which cooling agent flows, and cooling plate is connected with battery cells for conducting heat
DE102009047695A1 (en) * 2009-12-09 2011-06-16 Robert Bosch Gmbh Controllable heat insulating housing and method of controlling the same

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10128164A1 (en) * 2001-06-09 2002-12-12 Behr Gmbh & Co Vehicle cooling system for a temperature-increasing device and method for cooling the temperature-increasing device
DE102007012893A1 (en) * 2007-03-17 2008-03-27 Daimler Ag Electro-chemical energy storage e.g. battery for motor vehicle, cooling appliance, has three-way-valve for dissipating waste heat delivery through air heat exchanger or through fluid cooling unit based on need

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH09259940A (en) * 1996-03-26 1997-10-03 Nissan Motor Co Ltd Battery pack for electric vehicle
FR2903059A1 (en) * 2006-06-30 2008-01-04 Valeo Equip Electr Moteur COMPACT POWER SUPPLY DEVICE FOR A MOTOR VEHICLE EQUIPPED WITH THERMAL INSULATION MEANS
WO2008107755A1 (en) * 2007-03-02 2008-09-12 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Temperature adjustment mechanism, method for controlling temperature adjustment mechanism, and vehicle
DE102008034887A1 (en) 2008-07-26 2009-06-18 Daimler Ag Cooling device for battery of motor vehicle, has cooling plate through which cooling agent flows, and cooling plate is connected with battery cells for conducting heat
DE102009047695A1 (en) * 2009-12-09 2011-06-16 Robert Bosch Gmbh Controllable heat insulating housing and method of controlling the same

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2017067797A1 (en) * 2015-10-20 2017-04-27 Robert Bosch Gmbh Temperature control device of an electrical energy storage unit
DE102018216985A1 (en) * 2018-10-04 2020-04-09 Ford Global Technologies, Llc Battery arrangement

Also Published As

Publication number Publication date
DE102011075989A1 (en) 2012-11-22

Similar Documents

Publication Publication Date Title
WO2012156488A1 (en) Device and method for cooling an energy store of a vehicle
DE102014110304A1 (en) Underbody unit for a motor vehicle
EP2510564B1 (en) Controllable, thermally insulated housing and method for the control thereof
DE102012220873B4 (en) Battery module, motor vehicle and use of the battery module
DE212019000290U1 (en) Thermal management systems and heat exchangers for battery heat adaptation
DE112013004227T5 (en) Thermal management system for vehicle
EP2780958B1 (en) Battery system with a temperature-control element containing a temperature-control channel and a bypass and motor vehicle containing the battery system
DE102013209045A1 (en) Cooling system for a hybrid vehicle and method for operating such a cooling system
DE102011086049A1 (en) Battery i.e. medium power battery, for use in e.g. hybrid vehicle, has intake opening and exhaust opening arranged in inner housing spaced apart from battery housing such that airflow is produced between inner and battery housings
DE102013218489A1 (en) Battery module and battery pack
WO2017102449A1 (en) Method for the temperature control of an energy system
DE102018128401A1 (en) Vehicle temperature control system
DE102017005593A1 (en) High-voltage battery device for a motor vehicle
DE102011012723A1 (en) Cooling system for controlling temperature of e.g. lithium-ion-battery and converter of mobile working machine e.g. industrial truck, has cooling circuit arranged in circulation direction of cooling fluid of energy storage heat exchanger
DE102009057163A1 (en) Device for cooling battery cells of e.g. traction battery of electric vehicle, has heat pipe utilized as evaporator or part of evaporator of cooling circuit and connected with cooling circuit and/or separable from cooling circuit
WO2016113101A1 (en) Solar thermal element for temperature control of a battery pack with simultaneous reduction of the vehicle air-conditioning demand
EP2357102A1 (en) Heating system for an electric vehicle and operating method
DE102009039681A1 (en) Heating system for an electrically driven vehicle and operating method
DE102014201510A1 (en) Apparatus and method for reducing a cooling medium within a refrigeration cycle
DE102016015007A1 (en) Cooling system, in particular high-voltage battery cooling system for a motor vehicle
DE102013200212A1 (en) Battery cell for battery module for supplying electric drive of e.g. electric vehicle, has housing that is provided with current collectors that are designed with heat pipes
DE102018201608A1 (en) Insulating system for a battery system and method for controlling such an insulation system
DE102017101242A1 (en) Cooling circuit for battery with Buchholz relay
AT520692B1 (en) accumulator
DE102009000066A1 (en) Method for tempering battery cells of battery system, involves executing evaporating cooling of battery cells of battery system with heat transfer medium

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 12722355

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 12722355

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1