WO2014040732A1 - Electrical power supply for the drive machine of a motor vehicle, and method for operating a motor vehicle of this kind - Google Patents

Electrical power supply for the drive machine of a motor vehicle, and method for operating a motor vehicle of this kind Download PDF

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WO2014040732A1
WO2014040732A1 PCT/EP2013/002736 EP2013002736W WO2014040732A1 WO 2014040732 A1 WO2014040732 A1 WO 2014040732A1 EP 2013002736 W EP2013002736 W EP 2013002736W WO 2014040732 A1 WO2014040732 A1 WO 2014040732A1
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battery
peltier element
electrical
power supply
cooling
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PCT/EP2013/002736
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Jan GÄRTNER
Florence Michel
Rainer Rossmann
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Daimler Ag
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    • 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
    • H01M10/657—Means for temperature control structurally associated with the cells by electric or electromagnetic means
    • H01M10/6572—Peltier elements or thermoelectric devices
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
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    • H01M10/60—Heating or cooling; Temperature control
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    • 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 invention relates to an electrical power supply for the engine of a motor vehicle according to the preamble of claim 1 and to a method for operating an electrical power supply for the engine of a motor vehicle according to the preamble of claim 5.
  • Dispense circuit branch by means of a heat exchanger again.
  • a convective cooling with open cooling flow in particular air flow, possible.
  • the European patent application EP 1 897 739 A1 proposes to position a battery for driving a traction motor under the ground behind a seat and to cool it together with an electrical DC-DC converter positioned next to it by means of an air flow.
  • German Offenlegungsschrift 10 2010 028 728 A1 also proposes a
  • Energy storage for a drive system as used for example in electrically operated trams to allow temporary operation in a section without overhead lines to cool by means of a heat sink and between a power storage device of the energy storage and the heat sink, a Peltier
  • the Peltier element is constructed in the usual way from different electrically conductive materials or differently doped semiconductor materials and designed to generate a temperature difference at a current flow, so that a first side of the Peltier element as a heat source and a
  • the Peltier element is connected by means of connection cables to correspondingly regulated current or voltage supplies.
  • a disadvantage of the known embodiments is that the connection of the Peltier element to the usual power supply generates an additional power consumption thereof and, if the connection is to take place in the region of the usually provided high voltage voltage network of the battery to be cooled, a corresponding converter must be additionally used ,
  • the present invention has for its object to provide an electrical
  • An inventive electrical power supply for the prime mover of a motor vehicle for example, pure electric vehicle or hybrid vehicle, which then also has an internal combustion engine as an additional prime mover, the motor vehicle in particular as a non-rail vehicle, such as
  • Passenger cars, trucks or buses or designed as a special vehicle has a battery with a cooling device for cooling the battery.
  • the Cooling device comprises at least one Peltier element which is in heat-transferring connection for cooling the battery.
  • the battery is assigned an electrical converter with an electrical energy store
  • the Peltier element is electrically connected to its power supply to the electrical energy store of the electrical converter.
  • the electrical converter is designed as a DC-DC converter.
  • Traction inverter is called and causes a DC-AC conversion to operate the prime mover with AC, in particular three-phase.
  • the electrical converter in particular DC-DC converter, from which the at least one Peltier element is supplied with power, has as electrical
  • Energy storage includes a variety of capacitors and / or coils.
  • the cooling device further comprises a convective cooling device and / or a cooling medium leading a cooling medium, which is connected in terms of heat transfer from the battery in parallel or in series with the at least one Peltier element.
  • the convective cooling device further comprises a convective cooling device and / or a cooling medium leading a cooling medium, which is connected in terms of heat transfer from the battery in parallel or in series with the at least one Peltier element.
  • Cooling device that produces a cooling effect, in particular with an air or gas flow, or a cooling medium, such as water or C0 2 , leading circuit can be used, for example as a recooler for the at least one Peltier element.
  • a cooling medium such as water or C0 2
  • leading circuit can be used, for example as a recooler for the at least one Peltier element.
  • Peltier elements may be provided to cool the battery directly or indirectly.
  • the Peltier elements can also be connected in parallel or in series with respect to the heat transfer.
  • Power supply in which the battery is cooled directly or indirectly by means of at least one Peltier element, provides to carry out the energization of the at least one Peltier element at least partially with energy stored in the electrical converter.
  • electricity can be used as a reserve in particular as
  • DC converter exported at the recuperation is stored, for example, when the vehicle is decelerated, take place and it is not
  • An embodiment according to the invention provides that the energization of the at least one Peltier element takes place as a function of a detected or calculated temperature of the battery. For example, for a detected or calculated
  • the power output and / or the power consumption of the battery is variably adjustable, and the temperature difference between a hot side and a cold side of the at least one Peltier element is calculated or detected.
  • the power output and / or power consumption of the battery may then be in
  • the battery is cooled directly or indirectly in addition to the cooling by the at least one Peltier element by means of a convective cooling device and / or by means of a cooling medium leading cooling medium, it is also advantageous if the temperature difference between a warm side and a cold side of the at least one Peltier element is calculated or detected.
  • the cooling capacity of the convective cooling device and / or the cooling circuit can then be adjusted as a function of this temperature difference. If, for example, the
  • Temperature difference between the cold and the warm side with time is smaller, the operating performance (power output and / or power consumption) of the battery can be reduced and / or the convective heat transfer and / or the heat dissipation via the cooling circuit can be increased.
  • the operating performance of the battery may be increased and / or the heat dissipation with the convective cooling device or circuit may be reduced.
  • Fig. 1 shows an electric power supply, which is carried out according to the invention, and in which the method according to the invention can be applied.
  • the prime mover 1 is designed for example as a three-phase motor and is about a
  • Traction inverter 14 supplied from a high-voltage power supply 1 1 with a battery 2.
  • the high-voltage power supply 11 is connected via an electrical converter 5, which is designed as a DC converter, with a low-voltage electrical system 13 of the motor vehicle, so that the low-voltage electrical system 13 can be supplied from the battery 2.
  • the battery 2 In the engine braking operation of the motor vehicle, the battery 2 with the of the
  • Drive machine 1 generated electricity to be charged. It is also possible to charge the electrical energy storage 6 of the electrical converter 5 with electricity, which is stored as a reserve.
  • a capacitor 7 and a coil 8 are shown here by way of example. However, it is not absolutely necessary to provide a coil and a capacitor as energy storage and it can also. a plurality of capacitors and / or a plurality of coils or one or more other power storage may be provided.
  • the battery 2 has a housing 16, in the interior of which a plurality of
  • Battery individual cells 15 are assembled into a stack.
  • the battery cells 15 are suitably electrically contacted with each other, either in series or in parallel. ,
  • a cooling circuit 9 For cooling the interior of the housing 16 of the battery 2, a cooling circuit 9 is guided into the interior of the housing 16. Heat is dissipated to the outside via the cooling circuit 9, in which a cooling medium circulates.
  • Peltier elements 4 are provided for cooling the battery 2, which in the present case are mounted outside on the housing 16. Alternatively or additionally, however, it would also be possible to Peltier elements 4 in the interior of the housing 16
  • the power supply of the Peltier elements 4 takes place from the electrical
  • Energy storage 6 of the electrical converter 5 exemplified here by an electrical connection of a Peltier element 4 with the capacitor 7 and the other Peltier element 4 with the coil 8.
  • a Peltier element 4 with the capacitor 7
  • This can of course also be designed differently.
  • several Peltier elements 4 from the same power source, for example, capacitor 7 or coil 8, are supplied.
  • Peltier elements 4 also from the low-voltage electrical system 13 and / or the high voltage voltage network 11th and / or another power source are additionally supplied, in particular for the case that the electrical energy storage 6 is discharged in the electrical converter 5.
  • cooling device 3 of the battery 2 shown here has both a cooling circuit 9 and a convective cooling device 10, this is not absolutely necessary. Rather, only one of the two devices could be provided or another type of cooling device may be provided. It is also possible to do without these additional cooling devices.

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Abstract

The invention relates to an electrical power supply for a drive machine (1) of a motor vehicle, which electrical power supply has a battery (2) with a cooling apparatus (3) for cooling the battery (2), wherein the cooling apparatus (3) comprises at least one Peltier element (4) which forms a heat-transmitting connection with the battery (2) in order to cool said battery. The invention is characterized in that the battery (2) has an associated electrical transducer (5) with an electrical energy store (6), and the Peltier element (4) is electrically connected to the electrical energy store (6) of the electrical transducer (5) in order to be supplied with electrical power.

Description

Elektrische Leistungsversorgung für die Antriebsmaschine eines Kraftfahrzeugs und Verfahren zum Betreiben einer solchen  Electric power supply for the prime mover of a motor vehicle and method for operating such
Die Erfindung betrifft eine elektrische Leistungsversorgung für die Antriebsmaschine eines Kraftfahrzeugs gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1 sowie ein Verfahren zum Betreiben einer elektrischen Leistungsversorgung für die Antriebsmaschine eines Kraftfahrzeugs gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 5. The invention relates to an electrical power supply for the engine of a motor vehicle according to the preamble of claim 1 and to a method for operating an electrical power supply for the engine of a motor vehicle according to the preamble of claim 5.
Kraftfahrzeuge mit elektrischer Antriebsmaschine für den Traktionsbetrieb benötigen Hochleistungsbatterien, die aufgrund der in ihnen entstehenden Verlustwärme im Betrieb gekühlt werden müssen. In der Regel ist hierfür ein mit einer Flüssigkeit oder einem Gas betriebener Kühlkreislauf vorgesehen, der die Wärme insbesondere in einem Gehäuse der Batterie aufnimmt und abtransportiert, um diese Wärme in einem externen Motor vehicles with traction drive electric machines require high-performance batteries, which must be cooled during operation due to the heat loss generated in them. In general, for this purpose, a run with a liquid or gas cooling circuit is provided, which absorbs the heat in particular in a housing of the battery and transported away to heat in an external
Kreislaufzweig mittels eines Wärmetauschers wieder abzugeben. Prinzipiell ist neben einem solchen geschlossenen Kühlkreislauf auch eine konvektive Kühlung mit offenem Kühlstrom, insbesondere Luftstrom, möglich. Dispense circuit branch by means of a heat exchanger again. In principle, in addition to such a closed cooling circuit, a convective cooling with open cooling flow, in particular air flow, possible.
Die europäische Patentanmeldung EP 1 897 739 A1 schlägt vor, eine Batterie zum Antrieb eines Traktionsmotors unter dem Boden hinter einem Sitz zu positionieren und diese zusammen mit einem daneben positionierten elektrischen Gleichstromwandler mittels eines Luftstroms zu kühlen. The European patent application EP 1 897 739 A1 proposes to position a battery for driving a traction motor under the ground behind a seat and to cool it together with an electrical DC-DC converter positioned next to it by means of an air flow.
Die deutsche Offenlegungsschrift 10 2010 028 728 A1 schlägt ferner vor, einen German Offenlegungsschrift 10 2010 028 728 A1 also proposes a
Energiespeicher für ein Antriebssystem, wie er beispielsweise in elektrisch betriebenen Straßenbahnen eingesetzt wird, um einen vorübergehenden Betrieb in einem Abschnitt ohne Oberleitungen zu ermöglichen, mittels eines Kühlkörpers zu kühlen und zwischen einer Energiespeichereinrichtung des Energiespeichers und dem Kühlkörper ein Peltier- Energy storage for a drive system, as used for example in electrically operated trams to allow temporary operation in a section without overhead lines to cool by means of a heat sink and between a power storage device of the energy storage and the heat sink, a Peltier
BESTÄTIGUNGSKOPIE Element anzuordnen, das als erste Kühlstufe wirkt, wohingegen der Kühlkörper als zweite Kühlstufe wirkt. Das Peltier-Element ist in üblicher Weise aus unterschiedlichen elektrisch leitfähigen Materialien bzw. unterschiedlich dotierten Halbleitermaterialien aufgebaut und dazu ausgebildet, bei einem Stromdurchfluss eine Temperaturdifferenz zu erzeugen, sodass eine erste Seite des Peltier-Elements als Wärmequelle und eine CONFIRMATION COPY To arrange element that acts as a first cooling stage, whereas the heat sink acts as a second cooling stage. The Peltier element is constructed in the usual way from different electrically conductive materials or differently doped semiconductor materials and designed to generate a temperature difference at a current flow, so that a first side of the Peltier element as a heat source and a
entgegengesetzte zweite Seite als Wärmesenke wirkt. Zum Erzeugen des Stromflusses wird das Peltier-Element mit Hilfe von Anschlussleitungen an entsprechend geregelte Strom- bzw. Spannungsversorgungen angeschlossen. opposite second side acts as a heat sink. To generate the current flow, the Peltier element is connected by means of connection cables to correspondingly regulated current or voltage supplies.
Nachteilig an den bekannten Ausführungsformen ist, dass der Anschluss des Peltier- Elementes an die übliche Spannungsversorgung einen zusätzlichen Stromverbrauch hieraus erzeugt und, wenn der Anschluss im Bereich des üblicherweise vorgesehenen Hochvolt-Spannungsnetzes der zu kühlenden Batterie erfolgen soll, ein entsprechender Umrichter zusätzlich eingesetzt werden muss. A disadvantage of the known embodiments is that the connection of the Peltier element to the usual power supply generates an additional power consumption thereof and, if the connection is to take place in the region of the usually provided high voltage voltage network of the battery to be cooled, a corresponding converter must be additionally used ,
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine elektrische The present invention has for its object to provide an electrical
Leistungsversorgung für die Antriebsmaschine eines Kraftfahrzeugs, insbesondere schienenungebundenen Fahrzeugs wie Personenkraftwagen, Lastkraftwagen oder Bus anzugeben, bei welcher die genannten Nachteile des Standes der Technik vermieden werden. Insbesondere soll eine energetisch optimale und trotzdem auch bei ungünstigen Umgebungstemperaturen stets ausreichende Kühlung der Traktionsbatterie angegeben werden. Ferner soll ein vorteilhaftes Verfahren zum Betreiben einer erfindungsgemäßen elektrischen Leistungsversorgung dargestellt werden. Specify power supply for the prime mover of a motor vehicle, in particular rail-bound vehicle such as passenger cars, trucks or bus, in which the mentioned disadvantages of the prior art are avoided. In particular, an energetically optimal, and still at unfavorable ambient temperatures always sufficient cooling of the traction battery should be specified. Furthermore, an advantageous method for operating an electrical power supply according to the invention is to be represented.
Die erfindungsgemäße Aufgabe wird durch eine elektrische Leistungsversorgung mit den Merkmalen von Anspruch 1 und ein Verfahren mit den Merkmalen von Anspruch 5 gelöst. In den abhängigen Ansprüchen sind vorteilhafte und besonders zweckmäßige The object according to the invention is achieved by an electrical power supply having the features of claim 1 and a method having the features of claim 5. In the dependent claims are advantageous and particularly expedient
Ausgestaltungen der Erfindung angegeben. Embodiments of the invention indicated.
Eine erfindungsgemäße elektrische Leistungsversorgung für die Antriebsmaschine eines Kraftfahrzeugs, beispielsweise reinen Elektrofahrzeugs oder Hybridfahrzeugs, das dann auch einen Verbrennungsmotor als zusätzliche Antriebsmaschine aufweist, wobei das Kraftfahrzeug insbesondere als nicht schienengebundenes Fahrzeug, wie An inventive electrical power supply for the prime mover of a motor vehicle, for example, pure electric vehicle or hybrid vehicle, which then also has an internal combustion engine as an additional prime mover, the motor vehicle in particular as a non-rail vehicle, such as
Personenkraftwagen, Lastkraftwagen oder Bus oder auch als Sonderfahrzeug ausgeführt ist, weist eine Batterie mit einer Kühlvorrichtung zur Kühlung der Batterie auf. Die Kühlvorrichtung umfasst wenigstens ein Peltier-Element, das zur Kühlung der Batterie in wärmeübertragender Verbindung mit dieser steht. Passenger cars, trucks or buses or designed as a special vehicle, has a battery with a cooling device for cooling the battery. The Cooling device comprises at least one Peltier element which is in heat-transferring connection for cooling the battery.
Erfindungsgemäß ist der Batterie ein elektrischer Wandler mit einem elektrischen Energiespeicher zugeordnet und das Peltier-Element ist zu seiner Stromversorgung elektrisch mit dem elektrischen Energiespeicher des elektrischen Wandlers verbunden. According to the invention, the battery is assigned an electrical converter with an electrical energy store, and the Peltier element is electrically connected to its power supply to the electrical energy store of the electrical converter.
Insbesondere ist der elektrische Wandler als Gleichspannungswandler ausgeführt. In particular, the electrical converter is designed as a DC-DC converter.
Beispielsweise kann er zwischen ein Hochvolt-Spannungsnetz mit der Batterie, die zur elektrischen Leistungsversorgung der Antriebsmaschine genutzt wird (Traktionsbatterie), und ein elektrisches Niedervolt-Bordnetz des Kraftfahrzeugs, das beispielsweise mit 12 V betrieben wird, wohingegen das Hochvolt-Spannungsnetz mit zum Beispiel 60 V - 400 V oder mehr betrieben wird, geschaltet sein, um die Hochvoltspannung in die For example, it can be connected between a high-voltage power supply with the battery used for the electric power supply of the engine (traction battery), and a low-voltage electrical system of the motor vehicle, for example, 12 V, whereas the high-voltage power supply with 60, for example V - 400 V or more is operated, connected to the high voltage in the
Niedervoltspannung zu konvertieren. To convert low voltage voltage.
Zwischen die Batterie (Traktionsbatterie) und die elektrische Antriebsmaschine des Kraftfahrzeugs ist vorteilhaft ein weiterer elektrischer Wandler geschaltet, der als Between the battery (traction battery) and the electric drive machine of the motor vehicle, a further electrical converter is advantageously connected, as
Traktionswechselrichter bezeichnet wird und eine Gleichstrom-Wechselstrom-Wandlung bewirkt, um die Antriebsmaschine mit Wechselstrom, insbesondere Drehstrom betreiben zu können. Traction inverter is called and causes a DC-AC conversion to operate the prime mover with AC, in particular three-phase.
Der elektrische Wandler, insbesondere Gleichspannungswandler, aus welchem das wenigstens eine Peltier-Element mit Strom versorgt wird, weist als elektrischen The electrical converter, in particular DC-DC converter, from which the at least one Peltier element is supplied with power, has as electrical
Energiespeicher vorteilhaft einen Kondensator und/oder eine Spule auf oder der Energy storage advantageous a capacitor and / or a coil or the
Energiespeicher umfasst eine Vielzahl von Kondensatoren und/oder Spulen. Energy storage includes a variety of capacitors and / or coils.
Eine erfindungsgemäße Ausführungsform sieht vor, dass die Kühlvorrichtung ferner eine konvektive Kühleinrichtung und/oder einen ein Kühlmedium führenden Kühlkreislauf aufweist, die/der hinsichtlich der Wärmeübertragung aus der Batterie parallel oder in Reihe zu dem wenigstens einen Peltier-Element geschaltet ist. Die konvektive An embodiment of the invention provides that the cooling device further comprises a convective cooling device and / or a cooling medium leading a cooling medium, which is connected in terms of heat transfer from the battery in parallel or in series with the at least one Peltier element. The convective
Kühleinrichtung, die insbesondere mit einem Luft- oder Gasstrom eine Kühlwirkung erzeugt, oder der ein Kühlmedium, beispielsweise Wasser oder C02, führende Kreislauf kann beispielsweise als Rückkühler für das wenigstens eine Peltier-Element verwendet werden. Insbesondere bei hohen Umgebungstemperaturen kann es jedoch auch günstig sein, das Peltier-Element als Rückkühler für die konvektive Kühleinrichtung und/oder den Kühlkreislauf zu verschalten. Cooling device that produces a cooling effect, in particular with an air or gas flow, or a cooling medium, such as water or C0 2 , leading circuit can be used, for example as a recooler for the at least one Peltier element. However, especially at high ambient temperatures, it may also be cheap be to interconnect the Peltier element as a recooler for the convective cooling device and / or the cooling circuit.
Selbstverständlich kann eine Vielzahl von Peltier-Elementen vorgesehen sein, um die Batterie direkt oder indirekt zu kühlen. Die Peltier-Elemente können hinsichtlich der Wärmeübertragung ebenfalls parallel oder in Reihe zueinander geschaltet sein. Of course, a plurality of Peltier elements may be provided to cool the battery directly or indirectly. The Peltier elements can also be connected in parallel or in series with respect to the heat transfer.
Ein erfindungsgemäßes Verfahren zum Betreiben einer elektrischen An inventive method for operating an electrical
Leistungsversorgung, bei welcher die Batterie mittels wenigstens eines Peltier-Elementes direkt oder indirekt gekühlt wird, sieht vor, die Bestromung des wenigstens einen Peltier- Elementes zumindest teilweise mit in dem elektrischen Wandler gespeicherter Energie auszuführen. Somit kann Strom, der als Reserve im insbesondere als Power supply, in which the battery is cooled directly or indirectly by means of at least one Peltier element, provides to carry out the energization of the at least one Peltier element at least partially with energy stored in the electrical converter. Thus, electricity can be used as a reserve in particular as
Gleichstromwandler ausgeführten Wandler bei der Rekuperation gespeichert wird, beispielsweise, wenn das Fahrzeug abgebremst wird, erfolgen und es ist kein DC converter exported at the recuperation is stored, for example, when the vehicle is decelerated, take place and it is not
zusätzlicher Stromverbrauch für die Bestromung des wenigstens einen Peltier-Elementes oder der Vielzahl von Peltier-Elementen notwendig. additional power consumption for the energization of the at least one Peltier element or the plurality of Peltier elements necessary.
Eine erfindungsgemäße Ausführungsform sieht vor, dass die Bestromung des wenigstens einen Peltier-Elementes in Abhängigkeit einer erfassten oder berechneten Temperatur der Batterie erfolgt. Beispielsweise kann bei einer erfassten oder berechneten An embodiment according to the invention provides that the energization of the at least one Peltier element takes place as a function of a detected or calculated temperature of the battery. For example, for a detected or calculated
vergleichsweise niedrigen Temperatur, beispielsweise bei einer langzeitzulässigen Batterietemperatur, die unterhalb eines vorgegebenen konstanten oder variablen comparatively low temperature, for example at a long-term battery temperature, below a predetermined constant or variable
Grenzwertes liegt, die Bestromung des wenigstens einen Peltier-Elementes in Limit, the energization of the at least one Peltier element in
regelmäßigen oder unregelmäßigen Intervallen oder gepulst erfolgen, und bei einer vergleichsweise hohen Temperatur, das heißt bei einer Temperatur der Batterie gleich dem oder größer als der Grenzwert, eine dauerhafte Bestromung des wenigstens einen Peltier-Elementes erfolgen. Hierdurch wird einerseits eine effiziente Kühlung der Batterie erreicht, da nur vergleichsweise wenig Abwärme an den Peltier-Elementen erzeugt wird und der Stromverbrauch gering ist, und zugleich kann die Kühlung der Batterie auch bei ungünstigen Randbedingungen gesichert werden. take place at regular or irregular intervals or pulsed, and at a relatively high temperature, that is at a temperature of the battery equal to or greater than the limit, a permanent energization of the at least one Peltier element. In this way, on the one hand, an efficient cooling of the battery is achieved, since only comparatively little waste heat is generated at the Peltier elements and the power consumption is low, and at the same time, the cooling of the battery can be secured even in unfavorable conditions.
Günstig ist es, wenn die Leistungsabgabe und/oder die Leistungsaufnahme der Batterie variabel einstellbar ist, und die Temperaturdifferenz zwischen einer warmen Seite und einer kalten Seite des wenigstens einen Peltier-Elementes berechnet oder erfasst wird. Die Leistungsabgabe und/oder die Leistungsaufnahme der Batterie kann dann in It is advantageous if the power output and / or the power consumption of the battery is variably adjustable, and the temperature difference between a hot side and a cold side of the at least one Peltier element is calculated or detected. The power output and / or power consumption of the battery may then be in
Abhängigkeit der erfassten oder berechneten Temperaturdifferenz eingestellt werden. Depending on the detected or calculated temperature difference can be set.
Wenn die Batterie neben der Kühlung durch das wenigstens eine Peltier-Element auch mittels einer konvektiven Kühleinrichtung und/oder mittels eines ein Kühlmedium führenden Kühlkreislauf direkt oder indirekt gekühlt wird, ist es ebenfalls günstig, wenn die Temperaturdifferenz zwischen einer warmen Seite und einer kalten Seite des wenigstens eine Peltier-Elementes berechnet oder erfasst wird. Die Kühlleistung der konvektiven Kühleinrichtung und/oder des Kühlkreislaufs kann dann in Abhängigkeit dieser Temperaturdifferenz eingestellt werden. Wenn beispielsweise die If the battery is cooled directly or indirectly in addition to the cooling by the at least one Peltier element by means of a convective cooling device and / or by means of a cooling medium leading cooling medium, it is also advantageous if the temperature difference between a warm side and a cold side of the at least one Peltier element is calculated or detected. The cooling capacity of the convective cooling device and / or the cooling circuit can then be adjusted as a function of this temperature difference. If, for example, the
Temperaturdifferenz zwischen der kalten und der warmen Seite mit der Zeit kleiner wird, so kann die Betriebsleistung (Leistungsabgabe und/oder Leistungsaufnahme) der Batterie reduziert werden und/oder der konvektive Wärmeübergang und/oder die Wärmeabfuhr über den Kühlkreislauf kann erhöht werden. Temperature difference between the cold and the warm side with time is smaller, the operating performance (power output and / or power consumption) of the battery can be reduced and / or the convective heat transfer and / or the heat dissipation via the cooling circuit can be increased.
Wenn die Temperaturdifferenz zwischen der kalten und der warmen Seite mit der Zeit größer wird, kann beispielsweise die Betriebsleistung der Batterie erhöht werden und/oder die Wärmeabfuhr mit der konvektiven Kühleinrichtung oder dem Kühlkreislauf vermindert werden. For example, as the temperature difference between the cold and hot sides increases with time, the operating performance of the battery may be increased and / or the heat dissipation with the convective cooling device or circuit may be reduced.
Die Erfindung soll nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels und der Figur exemplarisch erläutert werden. The invention will be explained below by way of example with reference to an embodiment and the figure.
Fig. 1 zeigt eine elektrische Leistungsversorgung, die gemäß der Erfindung ausgeführt ist, und bei welcher das erfindungsgemäße Verfahren angewendet werden kann. Fig. 1 shows an electric power supply, which is carried out according to the invention, and in which the method according to the invention can be applied.
Im Einzelnen ist in der Figur 1 die elektrische Leistungsversorgung für eine In detail, in Figure 1, the electrical power supply for a
Antriebsmaschine 1 eines Kraftfahrzeugs dargestellt. Die Antriebsmaschine 1 ist beispielsweise als Drehstrommotor ausgeführt und wird die über einen Drive machine 1 of a motor vehicle shown. The prime mover 1 is designed for example as a three-phase motor and is about a
Traktionswechselrichter 14 aus einem Hochvolt-Spannungsnetz 1 1 mit einer Batterie 2 versorgt. Das Hochvolt-Spannungsnetz 11 ist über einen elektrischen Wandler 5, der als Gleichstromwandler ausgeführt ist, mit einem Niedervolt-Bordnetz 13 des Kraftfahrzeugs verbunden, damit auch das Niedervolt-Bordnetz 13 aus der Batterie 2 versorgt werden kann. Im Motorbremsbetrieb des Kraftfahrzeugs kann die Batterie 2 mit dem von der Traction inverter 14 supplied from a high-voltage power supply 1 1 with a battery 2. The high-voltage power supply 11 is connected via an electrical converter 5, which is designed as a DC converter, with a low-voltage electrical system 13 of the motor vehicle, so that the low-voltage electrical system 13 can be supplied from the battery 2. In the engine braking operation of the motor vehicle, the battery 2 with the of the
Antriebsmaschine 1 erzeugten Strom aufgeladen werden. Ebenso ist es möglich, den elektrischen Energiespeicher 6 des elektrischen Wandlers 5 mit Strom aufzuladen, der als Reserve gespeichert wird. Zur Speicherung im elektrischen Energiespeicher 6 des elektrischen Wandlers 5 sind hier beispielhaft ein Kondensator 7 und eine Spule 8 dargestellt. Jedoch ist es nicht zwingend notwendig, eine Spule und einen Kondensator als Energiespeicher vorzusehen und es können auch. mehrere Kondensatoren und/oder mehrere Spulen oder einer oder mehrere andere Stromspeicher vorgesehen sein. Drive machine 1 generated electricity to be charged. It is also possible to charge the electrical energy storage 6 of the electrical converter 5 with electricity, which is stored as a reserve. For storage in the electrical energy storage 6 of the electrical converter 5, a capacitor 7 and a coil 8 are shown here by way of example. However, it is not absolutely necessary to provide a coil and a capacitor as energy storage and it can also. a plurality of capacitors and / or a plurality of coils or one or more other power storage may be provided.
Die Batterie 2 weist ein Gehäuse 16 auf, in dessen Innenraum eine Vielzahl von The battery 2 has a housing 16, in the interior of which a plurality of
Batterieeinzelzellen 15 zu einem Stapel zusammengefügt sind. Die Batterieeinzelzellen 15 sind geeignet miteinander elektrisch kontaktiert, entweder in einer Reihenschaltung oder in einer Parallelschaltung. . Battery individual cells 15 are assembled into a stack. The battery cells 15 are suitably electrically contacted with each other, either in series or in parallel. ,
Zur Kühlung des Innenraums des Gehäuses 16 der Batterie 2 ist ein Kühlkreislauf 9 in den Innenraum des Gehäuses 16 hineingeführt. Über den Kühlkreislauf 9, in welchem ein Kühlmedium zirkuliert, wird Wärme nach außen abgeführt. For cooling the interior of the housing 16 of the battery 2, a cooling circuit 9 is guided into the interior of the housing 16. Heat is dissipated to the outside via the cooling circuit 9, in which a cooling medium circulates.
Ferner ist es möglich, die Batterie 2 bzw. deren Gehäuse 16 mit einer konvektiven Kühleinrichtung zu kühlen, hier mit 10 bezeichnet. Furthermore, it is possible to cool the battery 2 or its housing 16 with a convective cooling device, here designated by 10.
Erfindungsgemäß sind Peltier-Elemente 4 zur Kühlung der Batterie 2 vorgesehen, die vorliegend außen auf dem Gehäuse 16 montiert sind. Alternativ oder zusätzlich wäre es jedoch auch möglich, Peltier-Elemente 4 im Innenraum des Gehäuses 16 zu According to the invention, Peltier elements 4 are provided for cooling the battery 2, which in the present case are mounted outside on the housing 16. Alternatively or additionally, however, it would also be possible to Peltier elements 4 in the interior of the housing 16
positionieren. position.
Die Stromversorgung der Peltier-Elemente 4 erfolgt aus dem elektrischen The power supply of the Peltier elements 4 takes place from the electrical
Energiespeicher 6 des elektrischen Wandlers 5, hier exemplarisch dargestellt durch eine elektrische Verbindung des einen Peltier-Elementes 4 mit dem Kondensator 7 und des anderen Peltier-Elementes 4 mit der Spule 8. Dies kann natürlich auch anders ausgeführt sein. Insbesondere können mehrere Peltier-Elemente 4 aus derselben Stromquelle, beispielsweise Kondensator 7 oder Spule 8, versorgt werden. Energy storage 6 of the electrical converter 5, exemplified here by an electrical connection of a Peltier element 4 with the capacitor 7 and the other Peltier element 4 with the coil 8. This can of course also be designed differently. In particular, several Peltier elements 4 from the same power source, for example, capacitor 7 or coil 8, are supplied.
Obwohl dies hier nicht dargestellt ist, ist es prinzipiell möglich, dass die Peltier-Elemente 4 auch aus dem Niedervolt-Bordnetz 13 und/oder dem Hochvolt-Spannungsnetz 11 und/oder einer anderen Stromquelle zusätzlich versorgt werden, insbesondere für den Fall, dass der elektrische Energiespeicher 6 im elektrischen Wandler 5 entladen ist. Although this is not shown here, it is possible in principle that the Peltier elements 4 also from the low-voltage electrical system 13 and / or the high voltage voltage network 11th and / or another power source are additionally supplied, in particular for the case that the electrical energy storage 6 is discharged in the electrical converter 5.
Obwohl die hier dargestellte Kühlvorrichtung 3 der Batterie 2 sowohl einen Kühlkreislauf 9 als auch eine konvektive Kühleinrichtung 10 aufweist, ist dies nicht zwingend notwendig. Vielmehr könnte nur eine der beiden Einrichtungen vorgesehen sein oder eine andere Art von Kühleinrichtung vorgesehen sein. Auch ist es möglich, ganz ohne diese zusätzlichen Kühleinrichtungen auszukommen. Although the cooling device 3 of the battery 2 shown here has both a cooling circuit 9 and a convective cooling device 10, this is not absolutely necessary. Rather, only one of the two devices could be provided or another type of cooling device may be provided. It is also possible to do without these additional cooling devices.

Claims

Patentansprüche claims
1. Elektrische Leistungsversorgung für eine Antriebsmaschine (1 ) eines 1. Electrical power supply for a prime mover (1) of a
Kraftfahrzeugs, welche eine Batterie (2) mit einer Kühlvorrichtung (3) zur Kühlung der Batterie (2) aufweist, wobei die Kühlvorrichtung (3) wenigstens ein Peltier- Element (4) umfasst, das zur Kühlung der Batterie (2) in wärmeübertragender Verbindung mit dieser steht,  Motor vehicle, which comprises a battery (2) with a cooling device (3) for cooling the battery (2), wherein the cooling device (3) comprises at least one Peltier element (4) for cooling the battery (2) in heat-transmitting connection with this stands,
dadurch gekennzeichnet, dass  characterized in that
der Batterie (2) ein elektrischer Wandler (5) mit einem elektrischen Energiespeicher the battery (2) an electrical converter (5) with an electrical energy storage
(6) zugeordnet ist und das Peltier-Element (4) zu seiner Stromversorgung elektrisch mit dem elektrischen Energiespeicher (6) des elektrischen Wandlers (5) verbunden ist. (6) is assigned and the Peltier element (4) is electrically connected to its power supply to the electrical energy storage device (6) of the electrical converter (5).
2. Elektrische Leistungsversorgung gemäß Anspruch 1 , 2. Electrical power supply according to claim 1,
dadurch gekennzeichnet, dass  characterized in that
der elektrische Wandler (5) als Gleichspannungswandler ausgeführt ist.  the electrical converter (5) is designed as a DC-DC converter.
3. Elektrische Leistungsversorgung gemäß einem der Ansprüche 1 oder 2, 3. Electrical power supply according to one of claims 1 or 2,
dadurch gekennzeichnet, dass  characterized in that
der elektrische Energiespeicher (6) des elektrischen Wandlers (5) als Kondensator the electrical energy store (6) of the electrical converter (5) as a capacitor
(7) und/oder Spule (8) ausgeführt ist oder eine solche umfasst, oder eine Vielzahl von Kondensatoren (7) und/oder Spulen (8) umfasst oder durch solche gebildet wird. (7) and / or coil (8) or comprises such, or comprises a plurality of capacitors (7) and / or coils (8) or is formed by such.
4. Elektrische Leistungsversorgung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, 4. Electrical power supply according to one of claims 1 to 3,
dadurch gekennzeichnet, dass  characterized in that
die Kühlvorrichtung (3) ferner eine konvektive Kühleinrichtung (10) und/oder einen kühlmediumführenden Kühlkreislauf (9) aufweist, die/der hinsichtlich der the cooling device (3) further comprises a convective cooling device (10) and / or a Cooling medium-carrying cooling circuit (9), the / s in terms of
Wärmeübertragung aus der Batterie (2) parallel oder in Reihe zu dem wenigstens einen Peltier-Element (4) geschaltet ist.  Heat transfer from the battery (2) is connected in parallel or in series with the at least one Peltier element (4).
5. Verfahren zum Betreiben einer elektrischen Leistungsversorgung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Batterie (2) mittels wenigstens eines Peltier- Elementes (4) direkt oder indirekt gekühlt wird, 5. A method for operating an electric power supply according to one of claims 1 to 4, wherein the battery (2) by means of at least one Peltier element (4) is cooled directly or indirectly,
dadurch gekennzeichnet, dass  characterized in that
die Bestromung des wenigstens einen Peltier-Elementes (4) zumindest teilweise mit in dem elektrischen Wandler (5) gespeicherter Energie erfolgt.  the energization of the at least one Peltier element (4) takes place at least partially with energy stored in the electrical converter (5).
6. Verfahren gemäß Anspruch 5, 6. The method according to claim 5,
dadurch gekennzeichnet, dass  characterized in that
die Bestromung des wenigstens einen Peltier-Elementes (4) in Abhängigkeit einer erfassten oder berechneten Temperatur der Batterie (2) erfolgt.  the energization of the at least one Peltier element (4) takes place as a function of a detected or calculated temperature of the battery (2).
7. Verfahren gemäß Anspruch 6, 7. The method according to claim 6,
dadurch gekennzeichnet, dass  characterized in that
bei einer Temperatur der Batterie (2) unterhalb eines vorgegebenen konstanten oder variablen Grenzwertes die Bestromung des wenigstens einen Peltier- Elementes (4) in regelmäßigen oder unregelmäßigen Intervallen oder gepulst erfolgt und bei einer Temperatur der Batterie (2) gleich dem oder größer als der Grenzwert eine dauerhafte Bestromung des wenigstens einen Peltier-Elementes (4) erfolgt.  at a temperature of the battery (2) below a predetermined constant or variable limit, the energization of the at least one Peltier element (4) at regular or irregular intervals or pulsed and at a temperature of the battery (2) equal to or greater than the limit a permanent energization of the at least one Peltier element (4) takes place.
8. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 5 bis 7, 8. The method according to any one of claims 5 to 7,
dadurch gekennzeichnet, dass  characterized in that
die Leistungsabgabe und/oder Leistungsaufnahme der Batterie (2) variabel einstellbar ist, die Temperaturdifferenz zwischen einer warmen Seite und einer kalten Seite des wenigstens einen Peltier-Elementes (4) berechnet oder erfasst wird und die Leistungsabgabe und/oder Leistungsaufnahme der Batterie (2) in  the power output and / or power consumption of the battery (2) is variably adjustable, the temperature difference between a hot side and a cold side of the at least one Peltier element (4) is calculated or detected and the power output and / or power consumption of the battery (2) in
Abhängigkeit der Temperaturdifferenz eingestellt wird.  Dependence of the temperature difference is set.
9. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 5 bis 8, 9. Method according to one of claims 5 to 8,
dadurch gekennzeichnet, dass  characterized in that
die Batterie (2) ferner mittels einer konvektiven Kühleinrichtung (10) und/oder mittels eines kühlmediumführenden Kühlkreislaufs (9) direkt oder indirekt gekühlt wird, die Temperaturdifferenz zwischen einer warmen Seite und einer kalten Seite des wenigstens einen Peltier-Elementes (4) berechnet oder erfasst wird und die Kühlleistung der konvektiven Kühleinrichtung (10) und/oder des Kühlkreislaufs (9) in Abhängigkeit der Temperaturdifferenz eingestellt wird. the battery (2) further by means of a convective cooling device (10) and / or is cooled directly or indirectly by means of a cooling medium-carrying cooling circuit (9), the temperature difference between a hot side and a cold side of the at least one Peltier element (4) is calculated or detected and the cooling capacity of the convective cooling device (10) and / or the cooling circuit (9) is adjusted depending on the temperature difference.
10. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 5 bis 9, 10. The method according to any one of claims 5 to 9,
dadurch gekennzeichnet, dass  characterized in that
der Energiespeicher (6) des elektrischen Wandlers (5) durch beim Abbremsen des Kraftfahrzeugs anfallender Rekuperationsenergie geladen wird.  the energy store (6) of the electrical converter (5) is charged by the recuperation energy accumulating when the motor vehicle decelerates.
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