WO2015007680A1 - Systemanordnung mit hochtemperaturbatterie mit getrennten fluidkreisläufen - Google Patents

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Michael Kühne
Dieter Most
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Siemens Aktiengesellschaft
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Definitions

  • the present invention relates to a system arrangement comprising a plurality of battery cells having high tempera ⁇ turbatterie, which is arranged in a fluid container with a thermal fluid. Furthermore, the invention relates to a method for operating such a system arrangement.
  • High temperature batteries such as, sodium-nickel-chloride cells and sodium-sulfur cells require, during its operation and the duration of their operational readiness a comprehensive temperature management in order to meet the thermal crizbedin ⁇ conditions for trouble-free and low-maintenance operation .
  • Tem ⁇ peraturbandes eg. 20 ° C and is kept ready for loading operation. This prevents the overheating of the high-temperature battery and thus the damage.
  • ge ⁇ ensures the proper temperature, the internal resistance of the high-temperature battery ⁇ not stand by cooling to the operation unsuitable high values increases.
  • a conventional, generic high-temperature battery with temperature management system is known for example from JP 09167631 A.
  • the cells of a sodium-sulfur battery are thermally conditioned by a flow of cooling fluid.
  • the heat ⁇ removal from this cooling fluid takes place via an air-cooled heat exchanger, which sometimes can not meet the requirements for fast load changes sufficiently. In this respect, it is not sufficiently possible to operate the battery cells controlled within a small temperature band. It should be noted that the heat released during operation of high-temperature batteries or dissipated amounts of heat well above those Amounts of heat that occur during operation of conventional, operated at ambient temperature battery cells.
  • a disadvantage of such a solution is that the positioning of the high-temperature battery or of individual battery cells at different geometric heights leads to a hydrostatic pressure gradient between individual battery cells.
  • lower battery cells are subjected to a higher hydrostatic pressure than higher ones, which results in an uneven load on different battery cells.
  • seals on the high-temperature battery or the Batte ⁇ riezellen may be more stressed and therefore subject to accelerated aging at relatively higher hydrostatic pressures.
  • System arrangement facilitated maintenance and a verbes ⁇ serte environmental compatibility result. Nevertheless, the system arrangement should continue to fulfill the thermal conditions in so far as the high-temperature battery or the battery cells are operated within a predetermined temperature band during operation and the heat can be supplied to the battery cells quickly or quickly can be dissipated.
  • a system arrangement comprising a plurality of battery cells having high-temperature battery, which is arranged in a first fluid container with a first heat fluid such that the first thermal fluid with the high-temperature battery in direct thermal contact, wel ⁇ ches first fluid container is thermally interconnected with a second fluid container, which includes a second thermal fluid, wherein the first fluid container and the second Fluid container are not in fluid exchange, and wherein the second fluid container is further connected thermally with an external heat ⁇ mereservoir thermally, in particular with at least two external heat reservoir, which are present at each different temperature levels during operation of the Hochtem ⁇ peraturbatterie.
  • Heat reservoir which is thermally connected to the second fluid container.
  • the high-temperature battery according to the invention requires an operating temperature of at least 100 ° C. It may also preferably have a maximum operating temperature of about 500 ° C aufwei ⁇ sen.
  • the high-temperature battery comprises here particularly be ⁇ vorzugt at least one sodium-sulfur and / or sodium nickel chloride battery cell.
  • the high-temperature battery not only the high-temperature battery but also the battery cells encompassed by the latter are very particularly preferably in direct thermal contact with the first thermal fluid.
  • Seals of this type of high-temperature batteries are often based on glass solders or thermal compression bonds, which may be fragile to mechanical loads and may be exposed to only minor mechanical stresses during normal operation. In particular, during operation of the Hochtem ⁇ peraturbatterien extended periods of time, changes in the material may result in such seals, whereby they are less resistant to mechanical stresses thermally and / or chemically induced.
  • Capacity of the electrochemical storage device are also affected in a negative way.
  • first fluid container in which a first heat exchange fluid to the heat from ⁇ is provided.
  • This first fluid container is connected re ⁇ rum thermally with a second fluid container, so that a direct heat exchange between the battery-riezellen the high-temperature battery and the second heat ⁇ fluid, which is guided in the second fluid container is not possible.
  • the heat exchange is therefore only indirect.
  • the supply of the battery cells of the high-temperature battery with heat, such as to reach a predetermined operating temperature thus takes place indirectly, namely, by means of the second heat fluid first heat is transferred to the first thermal fluid in the first fluid container, wel ⁇ ches due to directly the high-temperature battery and / or the battery cells can be transmitted.
  • the pressure fluctuations within the first heat fluid in the first fluid receptacle are ssenmä ⁇ SSIG kept low, and in particular decoupled ⁇ the, by the pressure fluctuations within the second heat fluids in the second fluid container.
  • a geeig ⁇ designated flow guidance within the first heat fluid is more easily possible, since about the flow conditions must be adjusted only suitable to the ge ⁇ ometrischen framework of the first fluid container.
  • the flow rate of the first heat ⁇ fluid in the first Fluidbe ⁇ ratio may. Be kept significantly lower than the flow rate of the second heat fluid in the second fluid ⁇ container.
  • lower pressure fluctuations in the first fluid container may result, which in turn have less mechanical effects on the battery cells of the high-temperature battery.
  • the first fluid container is designed such that a convective movement of the first thermal fluid in the first fluid container results in heat exchange, and thus provides for a convective heat transfer or heat mixture in the first fluid container.
  • the heat coupling takes place only in regions such that a suitable heat convection at local heat transfer ⁇ can result in the first fluid container.
  • the first and the second fluid container may be coupled to one another via a plurality of locally arranged thermal contact regions, so as to achieve a suitable convective heat flow within the first fluid container.
  • Alterna tively ⁇ or supportive see also suitable flow generators can be provided in the first and second fluid container.
  • the first fluid container is also completely filled with first thermal fluid.
  • An air-filled section is not al ⁇ so in the first fluid container. Accordingly, resulting in the first fluid container no pressure fluctuations due to wave motion or cavitation, whereby hydraulic pressure fluctuations within the first heat fluid behaves ⁇ ately can be kept low. Since different Chen operating temperatures the first thermal fluid takes up different volumes due to thermal expansion, it is, for example, conceivable to provide the first fluid container with an ge ⁇ suitable reservoir. This may be so attached to the first fluid container (eg. At an upper mounting location), so that the first fluid container is always completely filled despite volume change of the first thermal fluid due to temperature changes. Essential to the present invention is therefore that the
  • the direct heat exchange with the first thermal fluid in the first fluid container can take place in particular at comparatively low flow velocities, if, for example, the first thermal fluid is in the liquid state of matter.
  • a liquid thermal fluid has a significantly increased heat capacity compared to a gaseous thermal fluid, which is able to compensate for smaller thermal fluctuations.
  • a liquid thermal fluid can sometimes also be kept more easily by control engineering or control measures in a laminar flow region, which is particularly suitable for exchanging heat with the high-temperature battery or the battery cells.
  • the fluidic separation between the first fluid container and the second fluid container may also be advantageous Cost aspects. So require fluid power connections, in particular technical precautions in electrical insulation, chemical resistance such as ge ⁇ genüber non-ferrous metals such as ture fluctuations and voltage resistance at temperature range. Due to the fluidic separation, it is, for example, also possible to provide a higher-value, but more expensive, thermal fluid within the first fluid container, whereas a relatively less expensive thermal fluid can be used in the second fluid container.
  • the first thermal fluid can be distinguished, for example, with regard to its heat transfer properties, its heat capacity or its flow behavior.
  • the use of different ⁇ Licher heat fluids can be advantageous in particular when required to comply with security technical requirements of specific fluid properties.
  • the first thermal fluid should not be water since it would react strongly with the elemental sodium present in the battery cell.
  • the first thermal fluid in the first fluid container and / or the second thermal fluid in the second fluid container at low pressure (-S 5 bar) before or particularly preferably at ambient pressure.
  • the Bat ⁇ teriezellen lower static and dynamic pressure loads comprised of the high temperature battery can be suspended. This again reduces the design effort which would have to be operated to secure the battery cells against pressure fluctuations at higher pressure levels. Due to the fluidic decoupling between the first fluid and the second fluid container ratio can also be taken into account further mechanical or chemical safety requirements.
  • an external fluid circuit second fluid container as tiktra ⁇ constricting system (such as ORC working fluid, steam or process water with a temperature of more than 100 ° C) are performed while the first fluid container can be be ⁇ driven close to the ambient pressure .
  • a comparable decoupling also affects the chemical reactivity or stability of the individual thermal fluids.
  • the interior of the first fluid container can be suitably protected against chemical attack by the second thermal fluid.
  • the decoupling of the first fluid container and the second fluid container also takes into account environmental considerations.
  • environmental considerations for example due to the decoupling upon release of chemicals in the first fluid container due to a case of damage of Batte ⁇ riezellen the high-temperature battery or unwanted de ⁇ generation of the first thermal fluid as a result of Kochhit ⁇ tion no contamination of the second heat fluid in the second fluid container the result be.
  • the first fluid container Due to the fluidic separation of the first fluid container and the second fluid container, it is also possible to design the first fluid container as a closed or encapsulated system, whereby this can be embodied in a modular design.
  • Such modular construction proves in particular ⁇ sondere regarding the maintainability of Systemanord ⁇ voltage as particularly preferred because individual modules can be exchanged as a whole without having to interrupt the operation of other modules.
  • this second fluid ratio is executed as a closed circuit.
  • the module can be removed with the high-temperature battery, together with the first fluid container without the need to Be ⁇ operating state in the second fluid container change. Likewise, it can be avoided that during this replacement, second thermal fluid emerges from the second fluid container.
  • the second fluid container is further connected thermally to an external heat reservoir, in particular with at least two heat reservoirs which vorlie ⁇ gene on respectively different Tempe ⁇ raturlomis during operation of the high-temperature battery.
  • the second fluid container can also use the ex ⁇ ternal michreservoirs be fluidly interconnected.
  • the heat technology coupling to the heat reservoirs can be done by direct or indirect heat conduction, so about heat exchanger surfaces, or even over thermal bridges such as heat pipes and / or thermosyphon. The provision of a heat reservoir allows for faster heat engineering Ant ⁇ word requirements change regarding a
  • Heat to or from the high-temperature battery or the battery cells can then be removed when the battery cells of the high-temperature batteries must be supplied increasingly with heat during start-up operation.
  • heat may be taken from a lower temperature heat reservoir, such as when the battery cells of the high-temperature battery provide increased heat as a result of electrochemical reactions and must be dissipated efficiently.
  • a heat reservoir to store the present invention as a container to verste ⁇ hen, which is designed to heat one andsystematicallykop ⁇ PelN, and over a time range which is at least comparable to the duration of individual charging or discharging of the battery cells.
  • the thermal connection between see first fluid container and second fluid container is achieved by at least one heat exchanger surface, which has in particular to increase the surface suitable form ⁇ elements.
  • These shaped elements can be arranged in such a way that additionally a suitable flow guidance of the second thermal fluid or of the first thermal fluid is achieved.
  • the heat exchanger surface is typically comprised by a heat exchanger, which may also be comprised by the first fluid container and / or the second fluid container.
  • at least a part, but also the entire heat exchanger surface of a wall of the high-temperature battery can be included.
  • the effective size of the cherriestau ⁇ shearing area may be appropriately adjusted, for example by movable elements be tune the effective size of the heat exchanger surface ⁇ .
  • first fluid container and the second fluid are each connected in pressure-tight manner with each other.
  • Pressure tightness may vary here, but is typically between 5 and 25 bar for a gaseous second thermal fluid.
  • gaseous heat fluids which are present in a fluid container at elevated pressure and have improved heat transportability or heat capacity.
  • the second fluid container and its heat cycle is approved ⁇ det as a high-pressure system, for example for water as resources.
  • operating pressures of up to 150 bar and above can be achieved.
  • a releasable connection Zvi ⁇ rule two fluid containers may also be formed.
  • This Bonding can be of great advantage, for example, during maintenance work, since the first fluid container can be easily removed from the second fluid container and possibly exchanged.
  • the heat contact surface between the first and second fluid container forms the heat exchanger surface.
  • Both containers can be linked to improved thermal contact with a layer of a suitable plantetma ⁇ terials indirectly with each other.
  • a heat-conducting material is, for example, expanded carbon.
  • the first thermal fluid in the first fluid container and / or the second thermal fluid in the second fluid container during operation of the Hochtemperaturbat- terie is acted upon flow.
  • the currents can be produced by suitable Strömungsgenera ⁇ factors in or on the fluid containers in this case in particular, whereby preferably the flow rates can be adjusted controlled variable in order to be able to selectively influence such as the heat flow between the two fluid containers.
  • an increased fluid flow in the second fluid container can increasingly supply or remove heat to the first heat fluid container.
  • the first thermal fluid and the second thermal fluid are different substances.
  • about the first thermal fluid is a liquid
  • the second thermal fluid has the state of aggregation of a gas or a liquid.
  • a gas can, for example, under increased
  • the first Wär ⁇ mefluid is a thermal oil, which is suitable for high temperature use.
  • the flow rates in the first fluid container or second fluid can be approximately the same
  • Fluid container can be suitably adjusted, insbesonde ⁇ re thereby pressure fluctuations in the first fluid container can be reduced, the approximately adverse effects on the integrity of the high-temperature battery and / or the battery cells can have.
  • the first fluid container with the second fluid receptacle by means of a Wär ⁇ me Hampshire is at least thermally interconnected.
  • the thermal bridge can cause exclusively or only additionally the thermal connection between the two fluid containers.
  • a thermal bridge is designed, for example as a heat pipe (heat pipe) or as a thermosyphon.
  • provision is made for the high-temperature battery and / or individual battery cells to be thermally connected directly to the thermal bridge. According to the execution of the heat balance can be done so far faster and thus a lower thermal resistance.
  • the first heat-receiving fluid in said first fluid container could therefore from ⁇ guide according to contribute only as support for a heat exchange with ⁇ .
  • the at least one heat bridge may be coupled thermally to a heat storage well such that at increased supply of heat or at elevated politicianstransportra ⁇ te heat can be held in the heat ⁇ memory for temporally subsequent use.
  • the thermal bridge (s) is (are) designed primarily for ei ⁇ ne suitable heat distribution within the first Fluidbe-, the heat transfer between the first fluid container and the second fluid container through the heat exchanger surface (n ) is achieved.
  • the thermal bridge By means of the thermal bridge according to the embodiment, a spatially targeted introduction into the first and / or second fluid container of heat can also be achieved.
  • the thermal bridge can be deliberately introduced into the first fluid container, in order to achieve there approximately a favorable heat convection of the first thermal fluid for heat exchange.
  • the thermal bridge can be designed so variable that parts of the Thermal bridge can be introduced depending on the requirements in the first fluid container or in turn executed. This makes it possible, for example.
  • the heat transfer rate between the heat bridge and ers ⁇ tem fluid container provides the thermal requirements after thorough.
  • the first fluid container and / or the second fluid container is formed closed to the environment.
  • This allows the off ⁇ education a particularly robust system arrangement, even in moving systems, such as in mobile systems can be used, without fear of undesirable strong pressure fluctuations in the first fluid ratio and second fluid container, the.
  • Such closed systems are suitable for use in ships, railways or vehicles of all kinds.
  • Such closed systems also allow the Ausbil ⁇ tion of encapsulated system arrangements, which may also have about an encapsulated so outwardly dense expansion vessel.
  • the first fluid container and / or the second fluid container can of course also be designed to be open to the environment.
  • the first fluid comprises heat compared to the second heat fluid in the second fluid container a different thermal capacity or thermal conductivity ⁇ in the first fluid container.
  • the first heat ⁇ fluid has a higher heat capacity or thermal conductivity than the second heat fluid.
  • short- ⁇ -term temperature fluctuations can be compensated in particular.
  • the thermal fluids can be adjusted with respect to each other so that an advantageous heat supply can be carried out while maintaining low pressure fluctuations in the first fluid container.
  • a Heating device in the first fluid container a Heating device is provided, which is arranged such that it can deliver heat directly to the first thermal fluid.
  • the heating device thus allows the rapid heating of the first thermal fluid in the first fluid container when the battery cells of the high-temperature battery approximately after a
  • the heating device is designed such that it emits the heat indirectly, et ⁇ wa over the housing wall of the first fluid container, to the first thermal fluid.
  • a heating device can also be provided in the second fluid container which is arranged such that it can deliver heat directly to the second heat fluid.
  • the temperature of the second thermal fluid can be adjusted to higher temperatures in the short term, so that larger amounts of heat can be transferred to the first thermal fluid in the first fluid container in the short term.
  • the heating device is designed such that it emits the heat indirectly, et ⁇ wa over the housing wall of the second fluid container, to the second thermal fluid.
  • the first thermal fluid in the first fluid container and / or the second thermal fluid in the second fluid container when operating the Hochtemperaturbat- terie is present at substantially ambient pressure.
  • the first thermal fluid at ambient pressure so the components of the individual battery cells or high-temperature battery before major mechanical stress be spared, whereby individual components are subject to less wear.
  • a hydrostatic pressure component and dynamic components may also be added.
  • the dynamic components may, for example, be caused by the operation of, for example, circulating pumps.
  • the operating pressure in the second fluid container may also deviate from the ambient pressure, but preferably corresponds essentially to the ambient pressure.
  • the first fluid container can be designed as a module which can be removed from the system arrangement as a whole.
  • the distance is used in ⁇
  • We sentlichen the maintenance-friendly replacement of a module as in case of failure.
  • the first fluid container preferably has a suitable receptacle, in particular a plug connection, which allows the module to be quickly and safely inserted into or removed from the system arrangement.
  • Fluid container is achieved by means of a heat exchanger, which allows by suitable actuating means to turn on or off predetermined areas for heat transfer.
  • the heat exchanger for this purpose may have valves or actuating means in general, which can be switched on or switched off in a controlled manner, so that a lesser or no heat exchange can take place with the predetermined regions.
  • Heat transfer switched on or off for example the surface portions concerned may, be introduced into predetermined portions of the acquisition on ⁇ fluid containers, or in the interior of the fluid containers themselves on or out ⁇ leads. Accordingly, it can be technically or control technology responds to changing thermal requirements to ⁇ by a suitable setting of the setting means or the control face sections for heat transfer by increased or reduced heat transfer is achieved ⁇ about by these measures.
  • the heat transfer rate between the first heat fluid in the first fluid container and the second heat fluid in the second fluid container during operation of Hochtemperaturbatte ⁇ rie is changed, in particular by setting one or more physical operating parameters .
  • Such operating parameters are, for example, the flow velocity of the thermal fluids or the flow profile, ie the geometric distribution over the time of the thermal fluid in the respective fluid container, but also the setting of the effective size of the heat exchanger surfaces, which between the first and the second fluid container, the thermal connection guarantee.
  • the mass flow of the fluid flows can be adjusted in a targeted manner, that is, for example, more or less heat fluid can be circulated or added to the fluid containers.
  • the adjustment is in this case preferably tem ⁇ peraturlitis so that in the first fluid container ⁇ far as possible the temperature may be kept constant (within a suitable temperature band).
  • Figure 1 shows a first embodiment of the invention
  • FIG. 2 shows another embodiment of the invention
  • FIG. 3 shows a further embodiment of the invention
  • Figure 4 is a dottediagrammatician representation of an embodiment of the inventive method for operating a previously as well as below dargestell ⁇ th system arrangement. 1
  • the system arrangement 1 shows a first embodiment of the invention shown SEN system arrangement 1 in a schematic circuit view.
  • the system arrangement 1 has a high-temperature battery 10 comprising a plurality of battery cells 11, which are arranged in a first fluid container 20.
  • the first fluid container 20 also has a first thermal fluid 21 which can dissipate the heat from the battery cells 11 by direct contact or can supply them thereto.
  • the embodiment of the system arrangement 1 has a second fluid container 30, in which a second heat ⁇ fluid 31 is provided.
  • the second fluid container 30 is in this case designed as a fluid circuit, or may, however, also be designed only as a section of this fluid circuit.
  • the second fluid container 30 has a first heat reservoir 50, via which the fluid circuit is provided. can be taken care of.
  • the fluid flow is generated approximately by a flow generator not shown here.
  • a heater 70 to control the temperature of the second fluid container 30 located in the second thermal fluid 31 is a heater 70, in particular an electrically operated heater 70, provided by means of which by direct heat input, the second thermal fluid can be made a targeted ⁇ with respect to the heat content.
  • a heat exchanger 25 For heat transfer between the first fluid container 20 and the second fluid container 30, both of which are not fluidly interconnected, but fluidly decoupled, a heat exchanger 25 is provided, which has a heat exchanger surface 26, via which heat from the second fluid container 30 into the first fluid container 20th can be transferred.
  • the heat exchange surface 26 may include at ⁇ also suitable shape elements 27 here (schematically shown herein only as a corner) which allows an improved heat transfer ⁇ due to an increased surface between the two fluid containers 20, 30th
  • the heat exchanger 25 can also be adjusted in terms of its immersion depth into the first fluid container 20 or into the second fluid container 30.
  • the heat exchanger surface 26 can be reinforced in the first Fluidbe ⁇ ratio introduced 20, whereby an improved heat ⁇ transfer rate can be made possible by means of the heat exchanger 25. This movement is schematically indicated here by four double arrows.
  • the first fluid container 20 also have a heater 60, which is in particular be as electrically operated heating device forming ⁇ .
  • a heater 60 which is in particular be as electrically operated heating device forming ⁇ .
  • the first heat-receiving fluid is heated 21 in the region of the heat exchanger 25.
  • the convective flow direction can be favorably influenced so as to make a heat transfer efficient.
  • FIG 2 shows a further embodiment of the inventive system arrangement 1, which differs substantially from that shown in Figure 1 in that the first fluid container 20 and the second Fluidbe ⁇ ratio 30 via a common contact surface as heat exchangers shear 25 are in heat exchange.
  • this Kon ⁇ clock area is formed as a heat exchanger surface 26th
  • this contact surface is preferably a Wandungsab ⁇ section of the first fluid container 20 and formed by a corresponding wall portion of the second fluid container ⁇ Nisses 30th
  • two first flow generators 22 are also provided, by means of which a partial circular flow can be generated.
  • the flow allows targeted Ver ⁇ distribution, carried over from the second fluid container 30 to the first fluid container 20 heat.
  • the two flow generators 22 can also improve the heat transfer to the second fluid container 30 by passing the first thermal fluid specifically to the coupling surface of the heat exchanger 25.
  • FIG 3 shows a further advantageous embodiment of the system arrangement 1 according to the invention, which differs from the embodiment shown in Figure 2 in that the heat transfer between the second fluid container 30 and the first fluid container 20 in addition to a thermal exchange over the coupling surface (heat exchanger 25 with heat ⁇ Exchanger surface 26) via two (or more) thermal bridges 40 takes place.
  • the thermal bridges 40 may be formed here as a heat pipe or thermosyphon. Similar to the heat exchanger 25 of the embodiment of Figure 1, the thermal bridges 40 can be immersed respectively deeper or less deep in the first fluid container ⁇ nis 20th By supporting the two flow generators 22, there is consequently a flow profile upon heat transfer into the first fluid container 20, which results from convective flow and flow loading.
  • the system arrangement 1 has a first heat reservoir 50, which via adjusting means 55 with the second Fluid container 30 can be brought into fluidic contact.
  • the system arrangement 1 has a second heat reservoir ⁇ 51, which is also mediated via the actuating means ⁇ 55 with the second fluid container 30 in fluidic contact.
  • the first heat reservoir 50 can have a second heat fluid 31, for example, which is at a higher temperature level than the second heat fluid 31 located in the second heat reservoir 51.
  • Second thermal fluid 31 can be removed from the second heat reservoir 51 to increase the heat dissipated from the first fluid container 20 ⁇ .
  • Both heat reservoirs 50, 51 can also be interconnected with further fluid line systems, for example, to dissipate or introduce heat or fluid from or into these.
  • FIG. 4 shows a first embodiment of the method according to the invention for operating a device as described above
  • Second method step 102 Transferring heat from the high-temperature battery to the first thermal fluid 21 in the first fluid container 20 (second method step 102); Transferring heat from the first thermal fluid 21 in the first fluid container 20 to the second thermal fluid 31 in the second fluid container 30 (third method step 103).

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Systemanordnung (1) umfassend eine mehrere Batteriezellen (11) aufweisende Hochtemperaturbatterie (10), die in einem ersten Fluidbehältnis (20) mit einem ersten Wärmefluid (21) derart angeordnet ist, dass das erste Wärmefluid (21) mit der Hochtemperaturbatterie (10) in direktem Wärmekontakt ist, welches erste Fluidbehältnis (20) mit einem zweiten Fluidbehältnis (30) wärmetechnisch verschaltet ist, das ein zweites Wärmefluid (31) beinhaltet, wobei das erste Fluidbehältnis (20) und das zweite Fluidbehältnis (30) sich nicht in Fluidaustausch befinden, wobei das zweite Fluidbehältnis (30) weiter mit einem externen Wärmereservoir (50) wärmetechnisch verschaltet ist, insbesondere mit mindestens zwei externen Wärmereservoirs (50, 51), welche auf jeweils unterschiedlichen Temperaturniveaus bei Betrieb der Hochtemperaturbatterie (10) vorliegen.

Description

Beschreibung
Systemanordnung mit Hochtemperaturbatterie mit getrennten Fluidkreisläufen
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Systemanordnung umfassend eine mehrere Batteriezellen aufweisende Hochtempera¬ turbatterie, die in einem Fluidbehältnis mit einem Wärmefluid angeordnet ist. Weiterhin betrifft die Erfindung ein Verfah- ren zum Betrieb einer solchen Systemanordnung.
Hochtemperaturbatterien, wie bspw. Natrium-Nickel-Chlorid- Zellen bzw. Natrium-Schwefel-Zellen, erfordern während ihres Betriebs und der Dauer ihrer Betriebsbereitschaft ein umfas- sendes Temperaturmanagement, um die thermischen Rahmenbedin¬ gungen für einen störungsfreien und wartungsarmen Betrieb erfüllen zu können. So ist es etwa erforderlich, dass die Hochtemperaturbatterie innerhalb eines verhältnismäßig engen Tem¬ peraturbandes von bspw. 20°C betrieben bzw. zum Betrieb be- reitgehalten wird. Dies verhindert die Überhitzung der Hochtemperaturbatterie und damit die Schädigung. Gleichzeitig ge¬ währleistet die geeignete Temperierung, dass der Innenwider¬ stand der Hochtemperaturbatterie nicht durch Abkühlung auf für den Betrieb ungeeignet hohe Werte ansteigt.
Eine herkömmliche, gattungsgemäße Hochtemperaturbatterie mit Temperaturmanagementsystem ist etwa aus der JP 09167631 A bekannt. Gemäß der darin offenbarten Erfindung werden die Zellen einer Natrium-Schwefel-Batterie von einem strömungs- beaufschlagten Kühlfluid thermisch konditioniert. Die Wärme¬ abführung aus diesem Kühlfluid erfolgt jedoch über einen Luft gekühlten Wärmetauscher, welcher mitunter den Anforderungen bei schnellen Lastwechseln nicht ausreichend gerecht werden kann. Insofern ist es auch nicht ausreichend möglich, die Batteriezellen innerhalb eines nur geringen Temperaturbandes kontrolliert zu betreiben. Hierbei ist zu berücksichtigen, dass die bei Betrieb von Hochtemperaturbatterien frei werdenden bzw. abzuführenden Wärmemengen deutlich über denjenigen Wärmemengen liegen, die etwa bei Betrieb von herkömmlichen, bei Umgebungstemperatur betriebenen Batteriezellen anfallen.
Um solchen Anforderungen etwas besser Rechnung zu tragen, schlug die Anmelderin bereits in ihrer Anmeldung DE
102012215904.5 vor, die Hochtemperaturbatterie bzw. die Bat¬ teriezellen in einen geschlossenen Fluidkreislauf zu geben, in welchem ein Wärmefluid die Hochtemperaturbatterie bzw. die einzelnen Batteriezellen der Hochtemperaturbatterie umströmen kann. Durch Temperierung des Wärmefluids kann somit auch das Temperaturniveau der Hochtemperaturbatterie weitgehend inner¬ halb eines engen Temperaturbandes gehalten werden. Das Wärme¬ fluid ist hierbei in der Lage, die Hochtemperaturbatterie bzw. deren einzelne Batteriezellen mit Wärme zu versorgen bzw. Wärme, die bei Betrieb der Hochtemperaturbatterie ent¬ steht, abzuführen.
Nachteilig an einer solchen Lösung ist jedoch, dass die Positionierung der Hochtemperaturbatterie bzw. einzelner Batte- riezellen auf unterschiedlichen geometrischen Höhen zu einem hydrostatischen Druckgefälle zwischen einzelnen Batteriezellen führt. Tiefer liegende Batteriezellen werden nämlich etwa mit einem höheren hydrostatischen Druck beaufschlagt als weiter höher liegende, wodurch jedoch eine ungleichmäßige Bean- spruchung verschiedener Batteriezellen resultiert. Insbesondere Dichtungen an der Hochtemperaturbatterie bzw. den Batte¬ riezellen können bei relativ höheren hydrostatischen Drücken stärker beansprucht werden und damit einer verstärkten Alterung unterliegen.
Weiterhin eignen sich derartige Systemanordnungen nur bedingt für Anwendungen, in welchen die mobilen Hochtemperaturbatterien bzw. Batteriezellen unterschiedlichen Beschleunigungskräften unterliegen. Aufgrund der verschiedenen Beschleuni- gungskräfte ergeben sich mitunter auch schwankende Druckge¬ fälle in dem System. Wechselnde Druckunterschiede können zu einer Störung einer gleichmäßigen Fluidversorgung einzelner Hochtemperaturbatterien bzw. der Batteriezellen führen und damit zu einer thermischen Ungleichversorgung. Diese wiederum kann zu lokal unterschiedlichen Wärmeabfuhrraten bzw. Wärmezufuhrraten führen oder im schlimmsten Fall zu einem vollkommenen Ausfall der zu kühlenden Hochtemperaturbatterie bzw. deren Batteriezellen. Ebenso können die wechselnden Druckunterschiede zu ungewünschten wechselnden hydraulischen Belastungen der einzelnen Batteriezellen führen.
Die fluidtechnische Verschaltung einzelner Hochtemperaturbat- terien bzw. deren Batteriezellen entsprechend dem Stand der Technik erfordert zudem eine geeignete Strömungsführung bzw. deren Justierung mittels geeigneter Dosiereinrichtungen.
Liegt eine solche nicht vor, dass kann wiederum eine un¬ gleichmäßige Wärmeverteilung innerhalb des Wärmesystems die Folge sein.
Weiterhin erweist sich bei der aus dem Stand der Technik bekannten Systemanordnung als möglicherweise nachteilig, dass in Speichersystemen für einen groß- bzw. kraftwerkstechni- sehen Einsatz viele einzelne Komponenten (bspw. einzelne Batteriezellen) eingesetzt werden müssen, welche das hydrauli¬ sche Wärmeleitungssystem mit höheren Druckschwankungen z.B. durch Kavitation, Anfahrmomente oder auch Verdampfung von Restwasser im Wärmefluidsystem nachteilig beeinflussen kön- nen. Die erhöhten Belastungen der in dem Wärmesystem umfass- ten Hochtemperaturbatterien bzw. deren Batteriezellen führt jedoch wiederum zu einem schnelleren Alterungsprozess und damit zu einer unerwünscht höheren Ausfallrate. Weiterhin ist das weiter oben beschriebene Wärmeleitungssys¬ tem aus dem Stand der Technik weniger servicetauglich, da bei Austausch einer Hochtemperaturbatterie bzw. einzelner Batte¬ riezellen das gesamte Wärmeleitungssystem geöffnet werden muss. Folglich ist ein Betrieb der übrigen Hochtemperaturbat- terien bzw. deren Zellen nicht weiter möglich, wodurch höhere Ausfallzeiten entstehen. Gleichzeitig erweist sich bei der aus dem Stand der Technik bekannten Systemanordnung eine Reaktion auf eine thermische Systemanfrage als weiterhin mitunter nicht ausreichend schnell, so dass gerade bei schnellen Betriebswechseln, wel- che auch mit starken Temperaturwechseln einhergehen können, nicht ausreichend schnell Wärme den Batteriezellen der Hoch¬ temperaturbatterie zu- oder abgeführt werden kann.
Entsprechend dieser Nachteile ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die aus dem Stand der Technik bekannten Nachteile zu vermeiden, und eine Systemanordnung zur gleichzeitigen Wärmeversorgung und Wärmabfuhr einer Hochtemperaturbatterie vorzugschlagen, welche geringere hydrostatische Druckschwan¬ kungen in dem die Hochtemperaturbatterie umgebenden Wärme- fluid erfährt. Gleichzeitig soll der Aufbau einer solchen
Systemanordnung eine erleichterte Wartung sowie eine verbes¬ serte Umweltverträglichkeit zur Folge haben. Dennoch soll die Systemanordnung weiterhin in effizienter Weise die thermischen Rahmenbedingungen insoweit erfüllen, als dass die Hoch- temperaturbatterie bzw. die Batteriezellen bei deren Betrieb innerhalb eines vorbestimmten Temperaturbandes betrieben wer¬ den kann/können und die Wärme an die Batteriezellen schnell geliefert oder von diesen schnell abgeführt werden kann. Diese der Erfindung zugrundeliegenden Aufgaben werden durch eine Systemanordnung gemäß Anspruch 1 sowie durch ein Verfahren zum Betrieb einer solchen Systemanordnung gemäß Anspruch 13 gelöst. Insbesondere werden diese der Erfindung zugrundeliegenden Aufgaben gelöst durch eine Systemanordnung umfassend eine mehrere Batteriezellen aufweisende Hochtemperaturbatterie, die in einem ersten Fluidbehältnis mit einem ersten Wärme- fluid derart angeordnet ist, dass das erste Wärmefluid mit der Hochtemperaturbatterie in direktem Wärmekontakt ist, wel¬ ches erste Fluidbehältnis mit einem zweiten Fluidbehältnis wärmetechnisch verschaltet ist, das ein zweites Wärmefluid beinhaltet, wobei das erste Fluidbehältnis und das zweite Fluidbehältnis sich nicht in Fluidaustausch befinden, und wobei das zweite Fluidbehältnis weiter mit einem externen Wär¬ mereservoir wärmetechnisch verschaltet ist, insbesondere mit mindestens zwei externen Wärmereservoirs, welche auf jeweils unterschiedlichen Temperaturniveaus bei Betrieb der Hochtem¬ peraturbatterie vorliegen.
Weiterhin werden diese der Erfindung zugrundeliegenden Aufgaben gelöst durch ein Verfahren zum Betrieb einer solchen Sys- temanordnung, wie sie vorab und nachfolgend beschrieben ist, welches folgende Schritte umfasst:
Betreiben der mehrere Batteriezellen aufweisenden Hochtemperaturbatterie;
Übertragen von Wärme von der Hochtemperaturbatterie an das erste Wärmefluid in dem ersten Fluidbehältnis;
Übertragen von Wärme von dem ersten Wärmefluid in dem ersten Fluidbehältnis an das zweite Wärmefluid in dem zweiten Fluidbehältnis;
Speichern wenigstens eines Teils der Wärme, die auf das zweite Wärmefluid übertragen wurde, in einem externen
Wärmereservoir, welches mit dem zweiten Fluidbehältnis wärmetechnisch verschaltet ist.
Hier wie auch im Weiteren soll der Begriff der Wärme sowohl im Sinne von positiver thermischer Energie, wie auch im Sinne von negativer thermischer Energie, also Kälte, verstanden werden .
Die erfindungsgemäße Hochtemperaturbatterie erfordert eine Betriebstemperatur von wenigstens 100°C. Sie kann auch bevorzugt eine maximale Betriebstemperatur von etwa 500 °C aufwei¬ sen. Die Hochtemperaturbatterie umfasst hierbei besonders be¬ vorzugt wenigstens eine Natrium-Schwefel- und/oder Natrium- Nickel-Chlorid-Batteriezelle. Weiterhin sind ganz besonders bevorzugt nicht nur die Hochtemperaturbatterie sondern auch die von dieser umfassten Batteriezellen mit dem ersten Wärmefluid in direktem Wärmekontakt. Dichtungen dieser Art von Hochtemperaturbatterien basieren oftmals auf Glasloten oder Thermal Compression Bondings, die gegenüber mechanischen Belastungen brüchig sein können und bei normalem Betrieb nur geringen mechanischen Belastungen ausgesetzt sein dürfen. Insbesondere bei Betrieb der Hochtem¬ peraturbatterien über längere Zeiträume hinweg, können sich thermisch und/oder chemisch bedingte Materialveränderungen in solchen Dichtungen ergeben, wodurch diese gegenüber mechanischen Belastungen noch weniger widerstandsfähig werden.
Auch weitere Bestandteile dieser Art von Hochtemperaturbatte¬ rien, wie insbesondere z.B. der keramische Separator oder das kathodische Elektrodenmaterial, sollten keinen erhöhten me¬ chanischen Belastungen wie Schwingungen oder Druckstößen aus- gesetzt werden, da durch diese die Lebensdauer und/oder die
Kapazität der elektrochemischen Speichereinrichtung ebenfalls in negativer Weise beeinflusst werden.
Erfindungsgemäß werden nun die Hochtemperaturbatterie
und/oder die Batteriezellen in einem ersten Fluidbehältnis angeordnet, in welchem ein erstes Wärmefluid zum Wärmeaus¬ tausch vorgesehen ist. Dieses erste Fluidbehältnis ist wiede¬ rum mit einem zweiten Fluidbehältnis wärmetechnisch verschaltet, so dass ein direkter Wärmeaustausch zwischen den Batte- riezellen der Hochtemperaturbatterie und dem zweiten Wärme¬ fluid, welches in dem zweiten Fluidbehältnis geführt wird, nicht möglich ist. Der Wärmeaustausch erfolgt also nur indirekt. Die Versorgung der Batteriezellen der Hochtemperaturbatterie mit Wärme, etwa zum Erreichen einer vorgegebenen Be- triebstemperatur, erfolgt also indirekt, indem nämlich mittels des zweiten Wärmefluids zunächst Wärme auf das erste Wärmefluid in dem ersten Fluidbehältnis übertragen wird, wel¬ ches infolge auf direkt die Hochtemperaturbatterie und/oder die Batteriezellen übertragen werden kann. Dadurch kann ge- währleistet werden, dass die Druckschwankungen innerhalb des ersten Wärmefluids in dem ersten Fluidbehältnis verhältnismä¬ ßig gering gehalten werden, und insbesondere entkoppelt wer¬ den, von den Druckschwankungen innerhalb des zweiten Wärme- fluids in dem zweiten Fluidbehältnis . Ebenso ist eine geeig¬ nete Strömungsführung innerhalb des ersten Wärmefluids leichter möglich, da etwa die Strömungsverhältnisse nur an die ge¬ ometrischen Rahmenbedingungen des ersten Fluidbehältnisses geeignet angepasst sein müssen. So kann bspw. die Strömungs¬ geschwindigkeit des ersten Wärmefluids in dem ersten Fluidbe¬ hältnis deutlich geringer gehalten werden, als die Strömungsgeschwindigkeit des zweiten Wärmefluids in dem zweiten Fluid¬ behältnis. Infolgedessen können sich geringere Druckschwan- kungen in dem ersten Fluidbehältnis ergeben, welche wiederum geringere mechanische Einwirkungen auf die Batteriezellen der Hochtemperaturbatterie haben.
Bevorzugt ist das erste Fluidbehältnis derart ausgebildet, dass eine konvektive Bewegung des ersten Wärmefluids in dem ersten Fluidbehältnis bei Wärmeaustausch resultiert, und so für eine konvektive Wärmeübertragung bzw. Wärmemischung in dem ersten Fluidbehältnis sorgt. Bevorzugt erfolgt die Wärmekopplung auch nur bereichsweise derart, dass eine geeignete Wärmekonvektion bei lokaler Wär¬ meübertragung auf das erste Fluidbehältnis resultieren kann. So können bspw. das erste und das zweite Fluidbehältnis über mehrere, lokal angeordnete Wärmekontaktbereiche miteinander gekoppelt sein, um so eine geeignete konvektive Wärmeströmung innerhalb des ersten Fluidbehältnisses zu erreichen. Alterna¬ tiv oder auch unterstützend hierzu können auch geeignete Strömungsgeneratoren in dem ersten bzw. zweiten Fluidbehältnis vorgesehen sein.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist auch das erste Fluidbehältnis vollständig mit erstem Wärmefluid angefüllt. Ein mit Luft gefüllter Abschnitt befindet sich al¬ so nicht in dem ersten Fluidbehältnis. Demgemäß ergeben sich in dem ersten Fluidbehältnis keine Druckschwankungen aufgrund von Wellenbewegung bzw. Kavitation, wodurch hydraulische Druckschwankungen innerhalb des ersten Wärmefluids verhält¬ nismäßig gering gehalten werden können. Da bei unterschiedli- chen Betriebstemperaturen das erste Wärmefluid aufgrund der thermischen Ausdehnung unterschiedliche Volumina einnimmt, ist es bspw. denkbar, das erste Fluidbehältnis mit einem ge¬ eigneten Ausgleichbehälter zu versehen. Dieser kann derart an dem ersten Fluidbehältnis angebracht sein (bspw. an einem oberen Anbringungsort) , so dass das erste Fluidbehältnis trotz Volumenänderung des ersten Wärmefluids infolge von Temperaturänderungen stets vollständig gefüllt ist. Wesentlich an der vorliegenden Erfindung ist also, dass die
Systemanordnung zwei fluidtechnisch getrennte Fluidbehältnis- se, die geeignete Fluidkreisläufe enthalten können bzw. davon umfasst sein können, aufweisen. Zwischen diesen Fluidbehält- nissen bzw. Fluidkreisläufen ist ein Wärmeaustausch möglich, wobei dieser jedoch typischerweise durch geeignete konstruk¬ tive bzw. steuerungs- bzw. regelungstechnische Maßnahmen un¬ terstützt wird. Insofern erfolgt zwischen der Hochtemperaturbatterie und/oder den Batteriezellen ein unmittelbarer Wärmeaustausch mit dem ersten Wärmefluid in dem ersten Fluidbe- hältnis und daran indirekt anschließend erst ein zweiter Wär¬ meaustausch mit dem zweiten Wärmefluid in dem zweiten Fluidbehältnis .
Der direkte Wärmeaustausch mit dem ersten Wärmefluid in dem ersten Fluidbehältnis kann insbesondere bei vergleichsweise geringen Strömungsgeschwindigkeiten erfolgen, wenn etwa das erste Wärmefluid in flüssigem Aggregatzustand vorliegt. Ein flüssiges Wärmefluid weist zudem gegenüber einem gasförmigen Wärmefluid eine deutlich erhöhte Wärmekapazität auf, die in der Lage ist, kleinere thermische Schwankungen auszugleichen. Ein flüssiges Wärmefluid vermag mitunter auch leichter durch regelungstechnische bzw. steuerungstechnische Maßnahmen in einem laminaren Strömungsbereich gehalten zu werden, welcher besonders geeignet ist, um Wärme mit der Hochtemperaturbatte- rie bzw. den Batteriezellen auszutauschen.
Die fluidtechnische Trennung zwischen erstem Fluidbehältnis und zweitem Fluidbehältnis kann zudem vorteilhaft sein aus Kostengesichtspunkten. So erfordern fluidtechnische Verbindungen, insbesondere technische Vorkehrungen hinsichtlich der elektrischen Isolierung, chemische Beständigkeit wie etwa ge¬ genüber Buntmetallen, wie auch Spannungsfestigkeit bei Tempe- raturschwankungen . Aufgrund der fluidtechnischen Trennung ist es bspw. auch möglich ein höherwertiges, jedoch kostenaufwendigeres Wärmefluid, innerhalb des ersten Fluidbehältnisses vorzusehen, wohingegen im zweiten Fluidbehältnis ein verhältnismäßig kostengünstigeres Wärmefluid eingesetzt werden kann.
Das erste Wärmefluid kann sich bspw. auszeichnen hinsichtlich seiner Wärmeübertragungseigenschaften, seiner Wärmekapazität bzw. seines Strömungsverhaltens. Die Verwendung unterschied¬ licher Wärmefluide kann insbesondere auch dann vorteilhaft sein, wenn zur Einhaltung von sicherungstechnischen Anforderungen besondere Fluideigenschaften erforderlich sind. So ist etwa im Fall einer Batteriezelle, die auf der Technologie der Natrium-Nickel-Chlorid-Zellen basiert, diese nicht von einem Wärmefluid zu umgeben, welches bei einem Schadensfall mit den von der Batteriezelle umfassten Chemikalien stark reagieren könnte. Insbesondere sollte das erste Wärmefluid nicht Wasser sein, da dieses mit dem in der Batteriezelle befindlichen elementaren Natrium stark reagieren würde. Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform, liegt das erste Wärmefluid in dem ersten Fluidbehältnis und/oder das zweite Wärmefluid in dem zweiten Fluidbehältnis bei geringem Druck (-S 5 bar) vor bzw. besonders vorzugsweise bei Umgebungsdruck. Aufgrund dieser Druckverhältnisse können elektrische wie me- chanische Durchführungen aus dem ersten Fluidbehältnis zuverlässiger und kostengünstiger gestaltet werden. Darüber hinaus werden auch die von der Hochtemperaturbatterie umfassten Bat¬ teriezellen geringeren statischen wie auch dynamischen Druckbelastungen ausgesetzt. Auch dies vermindert erneut den kon- struktiven Aufwand, welcher betrieben werden müsste, um die Batteriezellen gegen Druckschwankungen bei höheren Druckniveaus zu sichern. Durch die fluidtechnische Entkopplung zwischen erstem Fluid- behältnis und zweitem Fluidbehältnis kann auch weitergehenden mechanischen bzw. chemischen Sicherheitsanforderungen Rechnung getragen werden. So kann etwa das von einem externen Fluidkreislauf umfasste zweite Fluidbehältnis als drucktra¬ gendes System (z.B. ORC-Arbeitsmedium, Dampf- oder Prozesswasser mit Temperatur von mehr als 100 °C) ausgeführt werden, während das erste Fluidbehältnis nahe dem Umgebungsdruck be¬ trieben werden kann. Eine vergleichbare Entkopplung betrifft auch die chemische Reaktionsfähigkeit bzw. Stabilität der einzelnen Wärmefluide. So kann insbesondere der Innenraum des ersten Fluidbehältnisses vor chemischen Angriffen durch das zweite Wärmefluid geeignet geschützt werden.
Die Entkopplung von erstem Fluidbehältnis und zweitem Fluidbehältnis trägt zudem Umweltgedanken Rechnung. So kann etwa durch die Entkopplung bei Freisetzung von Chemikalien im ersten Fluidbehältnis aufgrund von einem Schadensfall der Batte¬ riezellen der Hochtemperaturbatterie bzw. bei ungewollter De¬ generation des ersten Wärmefluids etwa infolge von Überhit¬ zung keine Kontamination des zweiten Wärmefluids in dem zweiten Fluidbehältnis die Folge sein. Zur Dekontaminierung würde es also ausreichen, lediglich das erste Fluidbehältnis auszu¬ tauschen, da die Kontamination lokal auf diesen Bereich begrenzt ist.
Durch die fluidtechnische Trennung von erstem Fluidbehältnis und zweitem Fluidbehältnis ist es zudem möglich, das erste Fluidbehältnis als geschlossenes bzw. gekapseltes System aus- zuführen, wodurch dieses in modularer Bauweise ausgeführt sein kann. Eine solche modulare Bauweise erweist sich insbe¬ sondere hinsichtlich der Wartungsfähigkeit der Systemanord¬ nung als besonders bevorzugt, da einzelne Module als gesamtes ausgetauscht werden können, ohne den Betrieb für weitere Mo- dule unterbrechen zu müssen. So kann bspw. vollständig darauf verzichtet werden, das zweite Fluidbehältnis zu öffnen und dabei mit dem zweiten Wärmefluid in Kontakt zu geraten. Das ist besonders vorteilhaft, wenn auch dieses zweite Fluidbe- hältnis als geschlossener Kreislauf ausgeführt ist. In einem solchen Fall kann das Modul mit der Hochtemperaturbatterie samt dem ersten Fluidbehältnis entfernt werden, ohne den Be¬ triebszustand in dem zweiten Fluidbehältnis ändern zu müssen. Ebenso kann vermieden werden, dass bei diesem Austausch zweites Wärmefluid aus dem zweiten Fluidbehältnis austritt.
Erfindungsgemäß ist weiterhin vorgesehen, dass das zweite Fluidbehältnis weiter mit einem externen Wärmereservoir wärmetechnisch verschaltet ist, insbesondere mit mindestens zwei Wärmereservoirs, welche auf jeweils unterschiedlichen Tempe¬ raturniveaus bei Betrieb der Hochtemperaturbatterie vorlie¬ gen. Ebenso kann das zweite Fluidbehältnis auch mit den ex¬ ternen Wärmereservoirs fluidtechnisch verschaltet sein. Die wärmetechnische Ankopplung an die Wärmereservoirs kann durch direkte oder indirekte Wärmeleitung erfolgen, also etwa auch über Wärmetauscherflächen, oder aber auch über Wärmebrücken wie Heat-Pipes und/oder Thermosiphons . Das Vorsehen eines Wärmereservoirs erlaubt eine schnellere wärmetechnische Ant¬ wort bei veränderten Anforderungen hinsichtlich einer
Wärmezu- bzw. abfuhr an bzw. von der Hochtemperaturbatterie bzw. den Batteriezellen. So kann bspw. Wärme aus einem Wärmereservoir bei einem höheren Temperaturniveau dann entnommen werden, wenn die Batteriezellen der Hochtemperaturbatterien bei Anfahrbetrieb verstärkt mit Wärme versorgt werden müssen. Ebenso kann Wärme aus einem sich auf einem niedrigeren Temperaturniveau befindlichen Wärmereservoir entnommen werden, etwa dann, wenn die Batteriezellen der Hochtemperaturbatterie infolge von elektrochemischen Reaktionen verstärkt Wärme bereitstellen, und diese effizient abgeführt werden muss. Ein Wärmereservoir ist erfindungsgemäß als Behältnis zu verste¬ hen, welches dazu ausgebildet ist, Wärme ein- und auszukop¬ peln, und über eine Zeitbereich zu speichern, welcher wenigstens vergleichbar ist mit der Dauer einzelner Lade- oder Entladezyklen der Batteriezellen.
Gemäß einer ersten bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass die wärmetechnische Verschaltung zwi- sehen erstem Fluidbehältnis und zweitem Fluidbehältnis durch wenigstens eine Wärmetauscherfläche erreicht wird, welche insbesondere zur Vergrößerung der Oberfläche geeignete Form¬ elemente aufweist. Diese Formelemente können derart angeord- net sein, dass zusätzlich eine geeignete Strömungsführung des zweiten Wärmefluids bzw. des ersten Wärmefluids erreicht wird. Die Wärmetauscherfläche wird hierbei typischerweise von einem Wärmetauscher umfasst, welcher auch von dem ersten Fluidbehältnis und/oder dem zweiten Fluidbehältnis umfasst sein kann. Gemäß einer besonderen Ausführungsform kann wenigstens ein Teil, aber auch die gesamte Wärmetauscherfläche von einer Wandung der Hochtemperaturbatterie mit umfasst sein. Insbesondere kann die effektive Größe der Wärmetau¬ scherfläche geeignet eingestellt sein, etwa durch bewegliche Elemente, die die effektive Größe der Wärmetauscherfläche be¬ stimmen .
In einer weiteren besonders vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung sind das erste Fluidbehältnis und das zweite Fluid- behältnis jeweils druckdicht miteinander verschaltet. Die
Druckdichtigkeit kann hier variieren, beträgt aber typischerweise für ein gasförmiges zweites Wärmefluid zwischen 5 und 25 bar. Damit ist es bspw. auch möglich, gasförmige Wärme- fluide vorzusehen, die bei erhöhtem Druck in einem Fluidbe- hältnis vorliegen und eine verbesserte Wärmetransportfähigkeit bzw. Wärmekapazität aufweisen.
Für ganz besondere Anwendungsfälle kann auch vorgesehen sein, dass das zweite Fluidbehältnis und dessen Wärmekreislauf als Hochdrucksystem z.B. für Wasser als Betriebsmittel ausgebil¬ det ist. Bei den typischen Betriebstemperaturen von Hochtemperaturbatterien können hierbei Betriebsdrücke von bis zu 150 bar und darüber erreicht werden. Durch die wärmetechnische Verschaltung von erstem Fluidbe¬ hältnis und zweitem Fluidbehältnis über wenigstens eine Wär¬ metauscherfläche kann ebenfalls eine lösbare Verbindung zwi¬ schen beiden Fluidbehältnissen ausgebildet sein. Diese Ver- bindung kann etwa bei Wartungsarbeiten von großem Vorteil sein, da das erste Fluidbehältnis leicht vom zweiten Fluidbe- hältnis entfernt und möglicherweise ausgetauscht werden kann. Hierbei kann vorgesehen sein, dass die Wärmekontaktfläche zwischen erstem und zweitem Fluidbehältnis die Wärmetauscherfläche ausbildet. Beide Behältnisse können zu verbessertem Wärmekontakt über eine Schicht eines geeigneten Wärmeleitma¬ terials indirekt miteinander verbunden sein. Ein solches Wärmeleitmaterial ist bspw. expandierter Kohlenstoff.
Gemäß einer weiteren besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass das erste Wärmefluid in dem ersten Fluidbehältnis und/oder das zweite Wärmefluid in dem zweiten Fluidbehältnis bei Betrieb der Hochtemperaturbat- terie mit einer Strömung beaufschlagt ist. Die Strömungen können hierbei insbesondere durch geeignete Strömungsgenera¬ toren in oder an den Fluidbehältnissen erzeugt werden, wobei bevorzugt die Strömungsgeschwindigkeiten gesteuert bzw. geregelt variabel eingestellt werden können, um damit etwa den Wärmefluss zwischen den beiden Fluidbehältnissen gezielt beeinflussen zu können. So kann etwa ein erhöhter Fluidstrom in dem zweiten Fluidbehältnis verstärkt Wärme an das erste Wär- mefluidbehältnis zu- bzw. abführen. Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Systemanordnung ist vorgesehen, dass das erste Wärmefluid und das zweite Wärmefluid unterschiedliche Stoffe sind. Insbesondere ist etwa das erste Wärmefluid eine Flüssigkeit, wohingegen das zweite Wärmefluid den Aggregatzustand eines Gases oder einer Flüssigkeit hat. Ein Gas kann bspw. unter erhöhtem
Druck vorliegen. Ganz besonders bevorzugt ist das erste Wär¬ mefluid ein Thermoöl, welches für den Hochtemperatureinsatz geeignet ist. Durch die Wahl unterschiedlicher Stoffe für erstes und zweites Wärmefluid, können so etwa die Strömungs- geschwindigkeiten in dem ersten Fluidbehältnis bzw. zweiten
Fluidbehältnis geeignet eingestellt werden, wobei insbesonde¬ re dadurch Druckschwankungen in dem ersten Fluidbehältnis vermindert werden können, die etwa nachteilige Auswirkungen auf die Unversehrtheit der Hochtemperaturbatterie und/oder der Batteriezellen haben können.
Gemäß einer weiteren besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass das erste Fluidbehältnis mit dem zweiten Fluidbehältnis mittels mindestens einer Wär¬ mebrücke wärmetechnisch verschaltet ist. Die Wärmebrücke kann hier ausschließlich oder auch nur zusätzlich die wärmetechnische Verschaltung zwischen beiden Fluidbehältnissen bewirken. Eine Wärmebrücke ist ausgestaltet, etwa als Wärmerohr (Heat- Pipe) bzw. als Thermosiphon . Gemäß einer ganz besonders bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, die Hochtemperaturbatterie und/oder einzelne Batteriezellen wärmetechnisch direkt mit der Wärmebrücke zu verschalten. Ausführungsgemäß kann der Wärmeausgleich insofern noch schneller und damit über einen geringeren Wärmewiderstand erfolgen. Das erste Wärmefluid in dem ersten Fluidbehältnis könnte demnach aus¬ führungsgemäß nur unterstützend zu einem Wärmeaustausch bei¬ tragen. Optional kann die mindestens eine Wärmebrücke auch an einen Wärmespeicher wärmetechnisch angekoppelt sein, so dass bei erhöhtem Wärmeangebot bzw. bei erhöhter Wärmetransportra¬ te für eine zeitlich nachfolgende Nutzung Wärme in dem Wärme¬ speicher vorgehalten werden kann.
Entsprechend einer bevorzugten Ausführungsform kann auch vorgesehen sein, dass die Wärmebrücke (n) in erster Linie für ei¬ ne geeignete Wärmeverteilung innerhalb des ersten Fluidbe- hältnisses ausgebildet ist (sind), wobei die Wärmeübertragung zwischen erstem Fluidbehältnis und zweitem Fluidbehältnis durch die Wärmetauscherfläche (n) erreicht wird.
Mittels der ausführungsgemäßen Wärmebrücke kann zudem eine räumlich gezielte Einbringung in das erste und/oder zweite Fluidbehältnis von Wärme erreicht werden. So kann bspw. die Wärmebrücke gezielt in das erste Fluidbehältnis eingebracht werden, um dort etwa eine günstige Wärmekonvektion des ersten Wärmefluids zum Wärmeaustausch zu erreichen. Ebenso kann die Wärmebrücke derart variabel gestaltet sein, dass Teile der Wärmebrücke je nach Anforderung in das erste Fluidbehältnis eingeführt bzw. wiederum ausgeführt werden können. Damit kann bspw. die Wärmeübertragungsrate zwischen Wärmebrücke und ers¬ tem Fluidbehältnis den thermischen Anforderungen nach einge- stellt werden.
Entsprechend einer weiteren Ausführungsform der erfindungsgemäßen Systemanordnung kann vorgesehen sein, dass das erste Fluidbehältnis und/oder das zweite Fluidbehältnis gegenüber der Umwelt geschlossen ausgebildet ist. Dies erlaubt die Aus¬ bildung einer besonders robusten Systemanordnung, die auch in bewegten Systemen, etwa in mobilen Systemen, zum Einsatz kommen kann, ohne unerwünscht starke Druckschwankungen in dem ersten Fluidverhältnis bzw. zweiten Fluidbehältnis fürchten zu müssen. Derartige geschlossene Systeme eignen sich etwa zum Einsatz in Schiffen, Eisenbahnen bzw. Fahrzeugen aller Art. Solche geschlossenen Systeme erlauben zudem die Ausbil¬ dung von gekapselten Systemanordnungen, welche etwa auch ein gekapseltes also nach außen dichtes Ausdehnungsgefäß aufwei- sen können. Alternativ hierzu können das erste Fluidbehältnis und/oder das zweite Fluidbehältnis natürlich auch gegenüber der Umgebung offen ausgebildet sein.
Entsprechend einer weiteren Ausführungsform der Erfindung kann vorgesehen sein, dass das erste Wärmefluid in dem ersten Fluidbehältnis im Vergleich zum zweiten Wärmefluid in dem zweiten Fluidbehältnis eine andere Wärmekapazität bzw. Wärme¬ leitfähigkeit aufweist. Insbesondere weist das erste Wärme¬ fluid eine höhere Wärmekapazität bzw. Wärmeleitfähigkeit als das zweite Wärmefluid auf. Dadurch können insbesondere kurz¬ fristige Temperaturschwankungen ausgeglichen werden. Weiterhin können die Wärmefluide so in Bezug zueinander angepasst werden, dass eine vorteilhafte Wärmeversorgung unter Beibehaltung von gleichzeitig geringen Druckschwankungen in dem ersten Fluidbehältnis erfolgen kann.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass in dem ersten Fluidbehältnis eine Heizvorrichtung vorgesehen ist, welche derart angeordnet ist, dass sie Wärme direkt an das erste Wärmefluid abgeben kann. Die Heizvorrichtung erlaubt somit die schnelle Erwärmung des ersten Wärmefluids in dem ersten Fluidbehältnis , wenn die Batteriezellen der Hochtemperaturbatterie etwa nach einem
Stillstand bzw. einem Stand-by-Betrieb wieder in Betrieb ge¬ nommen werden sollen. Eine Wärmeübertragung mittels der aus dem zweiten Fluidbehältnis übertragenen Wärme allein mag hierbei mitunter nicht ausreichend sein, um etwa eine ausrei- chend schnelle Betriebsaufnahme zu gewährleisten.
Alternativ kann auch vorgesehen sein, dass die Heizvorrichtung derart ausgebildet ist, dass sie die Wärme indirekt, et¬ wa über die Gehäusewand des ersten Fluidbehältnisses , an das erste Wärmefluid abgibt.
Ausführungsgemäß kann auch weiterhin in dem zweiten Fluidbehältnis eine Heizvorrichtung vorgesehen sein, welche derart angeordnet ist, dass sie Wärme direkt an das zweite Wärme- fluid abgegeben kann. Dadurch kann kurzfristig die Temperatur des zweiten Wärmefluids zu höheren Temperaturen eingestellt werden, so dass auch kurzfristig größere Mengen an Wärme an das erste Wärmefluid in dem ersten Fluidbehältnis übertragen werden können.
Alternativ kann auch vorgesehen sein, dass die Heizvorrichtung derart ausgebildet ist, dass sie die Wärme indirekt, et¬ wa über die Gehäusewand des zweiten Fluidbehältnisses, an das zweite Wärmefluid abgibt.
Gemäß einer weiteren besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass das erste Wärmefluid in dem ersten Fluidbehältnis und/oder das zweite Wärmefluid in dem zweiten Fluidbehältnis bei Betrieb der Hochtemperaturbat- terie bei im Wesentlichen Umgebungsdruck vorliegt. Insbesondere bei Vorliegen des ersten Wärmefluids bei Umgebungsdruck können so die Komponenten der einzelnen Batteriezellen bzw. Hochtemperaturbatterie vor größeren mechanischen Belastungen verschont werden, wodurch einzelne Bauteile auch weniger Verschleiß unterliegen. Zu berücksichtigen ist, dass vor allem im zweiten Fluidbehältnis noch ein hydrostatischer Druckanteil sowie dynamische Komponenten mit hinzuzurechnen sein können. Die dynamischen Komponenten können bspw. durch den Betrieb von z.B. Umwälzpumpen hervor gerufen sein. Insofern kann der Betriebsdruck in dem zweiten Fluidbehältnis von dem Umgebungsdruck auch abweichen, entspricht bevorzugt jedoch im Wesentlichen dem Umgebungsdruck.
Weiterhin ist vorgesehen, dass das erste Fluidbehältnis als Modul ausgestaltet sein kann, welches aus der Systemanordnung als Ganzes entfernt werden kann. Die Entfernung dient im We¬ sentlichen der wartungsfreundlichen Ersetzung eines Moduls etwa bei Ausfall. So wird etwa der leichte Austausch der
Hochtemperaturbatterie ermöglicht, ohne mit dem ersten Wärme- fluid in direkten Kontakt kommen zu müssen. Dies ist insbe¬ sondere dann von Vorteil, wenn dieser Kontakt für den Benut¬ zer mit Gefahren verbunden ist, bzw. das erste Wärmefluid un- ter hoher Temperatur und Druck vorliegt. Bevorzugt weist das erste Fluidbehältnis hierbei eine geeignete Aufnahme auf, insbesondere eine Steckverbindung, welche erlaubt, das Modul schnell und sicher in die Systemanordnung einzusetzen bzw. aus dieser zu entfernen.
Weiterhin kann vorgesehen sein, dass die wärmetechnische Verschaltung zwischen erstem Fluidbehältnis und zweitem
Fluidbehältnis mittels eines Wärmetauschers erreicht wird, der durch geeignete Stellmittel erlaubt, vorbestimmte Berei- che zur Wärmeübertragung zu- bzw. abzuschalten. Insbesondere kann der Wärmetauscher hierzu Ventile bzw. Stellmittel im Allgemeinen aufweisen, welche gesteuert bzw. geregelt zu- bzw. abgeschaltet werden können, so dass mit den vorbestimmten Bereichen ein geringerer bzw. kein Wärmeaustausch erfol- gen kann. Ebenso können vorbestimmte Flächenabschnitte zur
Wärmeübertragung zu- bzw. abgeschaltet werden. Hierzu können bspw. die betreffenden Flächenabschnitte in vorbestimmte Auf¬ nahmeabschnitte der Fluidbehältnisse eingeführt werden, bzw. in das Innere der Fluidbehältnisse selbst ein- bzw. ausge¬ führt werden. Demnach kann auf sich ändernde thermische An¬ forderungen durch eine geeignete Einstellung der Stellmittel bzw. der Flächenabschnitte zur Wärmeübertragung steuerungs- technisch bzw. regelungstechnisch reagiert werden, indem etwa durch diese Maßnahmen eine verstärkte bzw. verminderte Wärme¬ übertragung erreicht wird.
Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform des erfin- dungsgemäßen Verfahrens ist vorgesehen, dass die Wärmeübertragungsrate zwischen dem ersten Wärmefluid in dem ersten Fluidbehältnis und dem zweiten Wärmefluid in dem zweiten Fluidbehältnis während des Betriebs der Hochtemperaturbatte¬ rie verändert wird, insbesondere durch Einstellen eines oder mehrerer physikalischer Betriebsparameter. Derartige Betriebsparameter sind etwa die Strömungsgeschwindigkeit der Wärmefluide bzw. das Strömungsprofil, also die geometrische Verteilung über die Zeit des Wärmefluids in dem jeweiligen Fluidbehältnis, aber auch die Einstellung der effektiven Grö- ße der Wärmetauscherflächen, welche zwischen dem ersten und dem zweiten Fluidbehältnis die wärmetechnische Verschaltung gewährleisten. Ebenso kann bspw. der Massenstrom der Fluid- strömungen gezielt eingestellt werden, also etwa mehr oder weniger Wärmefluid umgepumpt bzw. den Fluidbehältnissen zuge- geben werden. Die Einstellung erfolgt hierbei bevorzugt tem¬ peraturgesteuert, so dass in dem ersten Fluidbehältnis weit¬ gehend die Temperatur konstant gehalten werden kann (innerhalb eines geeigneten Temperaturbandes) . Nachfolgend soll die Erfindung anhand einzelner Figuren im
Detail näher dargestellt werden. Hierbei ist darauf hinzuwei¬ sen, dass die Figuren lediglich schematisch zu verstehen sind, und damit keine Einschränkung hinsichtlich der Ausführbarkeit der Erfindung erreicht wird.
Weiterhin sei darauf hingewiesen, dass die Bauteile bzw.
technischen Merkmale die mit gleichen Bezugszeichen versehen sind, gleiche technische Wirkungen aufweisen. Weiterhin sollen die in den nachfolgenden Figuren dargestellten technischen Merkmale für sich allein sowie in beliebiger Kombination miteinander beansprucht werden, soweit die Kombi- nation zur Lösung der Erfindungsaufgabe geeignet ist.
Hierbei zeigen:
Figur 1 eine erste Ausführungsform der erfindungsgemäßen
Systemanordnung 1 in systematischer Schaltansicht;
Figur 2 eine weitere Ausführungsform der erfindungsgemäßen
Systemanordnung 1 in systematischer Schaltansicht; Figur 3 eine weitere Ausführungsform der erfindungsgemäßen
Systemanordnung in systematischer Schaltansicht;
Figur 4 eine flussdiagrammatische Darstellung einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Be- trieb einer vorab wie auch nachfolgend dargestell¬ ten Systemanordnung 1.
Figur 1 zeigt eine erste Ausführungsform der erfindungsgemä¬ ßen Systemanordnung 1 in einer schematischen Schaltansicht. Die Systemanordnung 1 weist hierbei eine mehrere Batteriezel¬ len 11 umfassende Hochtemperaturbatterie 10 auf, welche in einem ersten Fluidbehältnis 20 angeordnet sind. Das erste Fluidbehältnis 20 weist zudem ein erstes Wärmefluid 21 auf, welches durch direkten Kontakt die Wärme von den Batteriezel- len 11 abführen bzw. diesen zuführen kann.
Weiterhin weist die ausführungsgemäße Systemanordnung 1 ein zweites Fluidbehältnis 30 auf, in welchem ein zweites Wärme¬ fluid 31 vorgesehen ist. Das zweite Fluidbehältnis 30 ist hierbei als Fluidkreislauf ausgestaltet, bzw. kann jedoch auch nur als Abschnitt dieses Fluidkreislaufes ausgestaltet sein. Das zweite Fluidbehältnis 30 weist überdies ein erstes Wärmereservoir 50 auf, über welches der Fluidkreislauf ver- sorgt werden kann. Die Fluidströmung wird etwa durch einen vorliegend nicht weiter gezeigten Strömungsgenerator erzeugt. Zur Temperierung des in dem zweiten Fluidbehältnis 30 befindlichen zweiten Wärmefluids 31 ist eine Heizvorrichtung 70, insbesondere eine elektrisch betriebene Heizvorrichtung 70, vorgesehen, mittels welcher durch direkten Wärmeeintrag das zweite Wärmefluid gezielt hinsichtlich des Wärmegehalts ein¬ gestellt werden kann. Zur Wärmeübertragung zwischen dem ersten Fluidbehältnis 20 und dem zweiten Fluidbehältnis 30, die beide miteinander fluidtechnisch nicht verschaltet sind, sondern fluidtechnisch entkoppelt, ist ein Wärmetauscher 25 vorgesehen, welcher eine Wärmetauscherfläche 26 aufweist, über welche Wärme aus dem zweiten Fluidbehältnis 30 in das erste Fluidbehältnis 20 überführt werden kann. Die Wärmetauscherfläche 26 kann hier¬ bei zudem geeignete Formelemente 27 aufweisen, (vorliegend schematisch nur als Ecke gezeigt) die eine verbesserte Wärme¬ übertragung aufgrund einer vergrößerten Oberfläche zwischen den beiden Fluidbehältnissen 20, 30 ermöglicht.
Um die Wärmeübertragungsrate weiter geeignet einstellen zu können, kann der Wärmetauscher 25 auch noch hinsichtlich seiner Eintauchtiefe in das erste Fluidbehältnis 20 bzw. in das zweite Fluidbehältnis 30 eingestellt werden. So kann bspw. die Wärmetauscherfläche 26 verstärkt in das erste Fluidbe¬ hältnis 20 eingeführt werden, wodurch eine verbesserte Wärme¬ übertragungsrate mittels des Wärmetauschers 25 ermöglicht werden kann. Diese Bewegung ist vorliegend schematisch durch vier Doppelpfeile angedeutet.
Sollte die Wärmeübertragung zur Bereitstellung von positiver thermischer Energie an die Batteriezellen 11 der Hochtemperaturbatterie 10 nicht ausreichend sein, weist das erste Fluid- behältnis 20 zudem noch eine Heizvorrichtung 60 auf, welche insbesondere als elektrisch betriebene Heizvorrichtung ausge¬ bildet ist. Mittels dieser kann wiederum durch direkten Kon- takt mit dem ersten Wärmefluid 21 Wärme effizient in das ers¬ te Fluidbehältnis 20 übertragen werden.
Wird nun bei Betrieb der Systemanordnung 1 Wärme aus dem zweiten Fluidbehältnis 30 in das erste Fluidbehältnis 20 mit¬ tels des Wärmetauschers 25 überführt, erwärmt sich das erste Wärmefluid 21 im Bereich des Wärmetauschers 25. Demzufolge entsteht eine konvektive Strömung innerhalb des ersten Fluid- behältnisses 20 die einen geeigneten Wärmeaustausch bzw. eine geeignete Wärmeverteilung innerhalb des Fluidbehältnisses 20 erreichen kann. Durch eine geeignete geometrische Anordnung des Wärmetauschers 25, bzw. der Wärmetauscherfläche 26, so wie der Heizvorrichtung 60 in dem ersten Fluidbehältnis 20 kann die konvektive Strömungsrichtung vorteilhaft beeinflusst werden, um so einen Wärmeübertrag effizient zu gestalten.
Insbesondere während des Entladebetriebs der Hochtemperatur¬ batterie 10 kann es notwendig werden, die dabei anfallende Reaktionsenthalpie über das erste Wärmefluid 21 nach außen abzuführen und auf das zweite Wärmefluid 31 zu übertragen.
Dies ist möglich, solange das zweite Wärmefluid eine geringe¬ re Temperatur aufweist als das erste Wärmefluid 21. Sollte die Aufnahmekapazität für Wärme, die im Wesentlichen durch die Temperaturdifferenz zwischen dem ersten Wärmefluid 21 und dem zweiten Wärmefluid 31, der Wärmekapazität des zweiten
Wärmefluids 31 sowie dessen Gesamtvolumen im zweiten Fluidbehältnis 30, im ersten Wärmereservoir 50 sowie dem verbindenden Leitungssystem bestimmt ist, zum Abtransport der Reakti¬ onswärme nicht mehr ausreichen, so muss die überschüssige Wärme über einen geeigneten Wärmetauscher z.B. aus dem ersten Wärmereservoir 50 abgeführt werden. Dieser Wärmetauscher ist in Fig. 1 aus Vereinfachungsgründen nicht gezeichnet.
Figur 2 zeigt eine weitere Ausführungsform der erfindungsge- mäßen Systemanordnung 1, welches sich im Wesentlichen von der in Figur 1 gezeigten Ausführungsform dahingehend unterscheidet, dass das erste Fluidbehältnis 20 und das zweite Fluidbe¬ hältnis 30 über eine gemeinsame Kontaktfläche als Wärmetau- scher 25 in Wärmeaustausch sind. Insbesondere ist diese Kon¬ taktfläche als Wärmetauscherfläche 26 ausgebildet. Weiterhin ist diese Kontaktfläche bevorzugt durch einen Wandungsab¬ schnitt des ersten Fluidbehältnisses 20 sowie durch einen korrespondierenden Wandungsabschnitt des zweiten Fluidbehält¬ nisses 30 ausgebildet.
Zur Unterstützung einer gleichmäßigen und kontrollierten Strömungsführung des ersten Wärmefluids 21 in dem ersten Fluidbehältnis 20 sind zudem zwei erste Strömungsgeneratoren 22 vorgesehen, mittels welcher eine teilweise Kreisströmung erzeugt werden kann. Die Strömung erlaubt eine gezielte Ver¬ teilung, der aus dem zweiten Fluidbehältnis 30 an das erste Fluidbehältnis 20 übertragenen Wärme. Bei Wärmeabfuhr aus dem ersten Fluidbehältnis 20 können die beiden Strömungsgenerato¬ ren 22 zudem die Wärmeübertragung an das zweite Fluidbehältnis 30 verbessern, indem das erste Wärmefluid gezielt an der Kopplungsfläche des Wärmetauschers 25 vorbeigeführt wird. Figur 3 zeigt eine weitere vorteilhafte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Systemanordnung 1, welche sich von der in Figur 2 gezeigten Ausführungsform dahingehend unterscheidet, dass die Wärmeübertragung zwischen zweitem Fluidbehältnis 30 und erstem Fluidbehältnis 20 neben einem thermischen Aus- tausch über die Kopplungsfläche (Wärmetauscher 25 mit Wärme¬ tauscherfläche 26) über zwei (oder mehr) Wärmebrücken 40 erfolgt. Die Wärmebrücken 40 können hierbei als Heat-Pipe bzw. Thermosiphon ausgebildet sein. Ähnlich dem Wärmetauscher 25 gemäß der Ausführungsform aus Figur 1 können die Wärmebrücken 40 jeweils tiefer oder weniger tief in das erste Fluidbehält¬ nis 20 eingetaucht werden. Durch Unterstützung der beiden Strömungsgeneratoren 22 ergibt sich folglich bei Wärmeübertragung in das erste Fluidbehältnis 20 ein Strömungsprofil, welches aus konvektiver Strömung sowie Strömungsbeaufschla- gung resultiert.
Weiterhin weist die Systemanordnung 1 ein erstes Wärmereservoir 50 auf, welches über Stellmittel 55 mit dem zweiten Fluidbehältnis 30 in fluidtechnischen Kontakt gebracht werden kann. Ebenso weist die Systemanordnung 1 ein zweites Wärmere¬ servoir 51 auf, welches ebenfalls vermittelt über die Stell¬ mittel 55 mit dem zweiten Fluidbehältnis 30 in fluidtechni- schem Kontakt steht. Ausführungsgemäß kann etwa das erste Wärmereservoir 50 ein zweites Wärmefluid 31 aufweisen, welches im Vergleich zu dem in dem zweiten Wärmereservoir 51 befindlichen zweiten Wärmefluid 31 auf einem höheren Temperaturniveau vorliegt. Sollen bspw. die Batteriezelle 11 der Hochtemperaturbatterie 10 in dem ersten Fluidbehältnis 20 er¬ wärmt werden, kann zur verstärkten Bereitstellung von thermischer Energie zweites Wärmefluid 31 aus dem ersten Wärmere¬ servoir 50 entnommen werden, um dieses mit den beiden Wärmebrücken 40 in Kontakt zu bringen. Während dieses Vorganges sind die Stellmittel 55, die das zweite Wärmereservoir 51 mit dem zweiten Fluidbehältnis 30 verbinden, geschlossen. Diese Stellmittel 55 werden jedoch dann geöffnet zur Ausleitung von zweitem Wärmefluid 31 aus dem zweiten Wärmereservoir 51, wenn aus dem ersten Fluidbehältnis 20 Wärme, etwa durch Betrieb der Batteriezellen 11 der Hochtemperaturbatterie 10 verursacht, abgeführt werden soll. So kann bspw. zweites Wärme¬ fluid 31 aus dem zweiten Wärmereservoir 51 entnommen werden, um die aus dem ersten Fluidbehältnis 20 abgeführte Wärme auf¬ zunehmen. Beide Wärmereservoirs 50, 51 können darüber hinaus noch mit weiteren Fluidleitungssystemen verschaltet sein, um bspw. Wärme bzw. Fluid aus diesen bzw. in diese abzuführen bzw. einzuführen.
Figur 4 zeigt eine erste Ausführungsform des erfindungsgemä- ßen Verfahrens zum Betrieb einer bei der oben beschriebenen
Systemanordnungen 1, welches die folgenden Schritte umfasst:
Betreiben der mehrere Batteriezellen 11 aufweisenden Hochtemperaturbatterie 10 (erster Verfahrensschritt 101) ;
- Übertragen von Wärme von der Hochtemperaturbatterie an das erste Wärmefluid 21 in dem ersten Fluidbehältnis 20 (zweiter Verfahrensschritt 102); Übertragen von Wärme von dem ersten Wärmefluid 21 in dem ersten Fluidbehältnis 20 an das zweite Wärmefluid 31 in dem zweiten Fluidbehältnis 30 (dritter Verfahrensschritt 103) .
Weitere Ausführungsformen ergeben sich aus den Unteransprüchen .

Claims

Patentansprüche
1. Systemanordnung (1) umfassend eine mehrere Batteriezel¬ len (11) aufweisende Hochtemperaturbatterie (10), die in ei- nem ersten Fluidbehältnis (20) mit einem ersten Wärmefluid (21) derart angeordnet ist, dass das erste Wärmefluid (21) mit der Hochtemperaturbatterie (10) in direktem Wärmekontakt ist, welches erste Fluidbehältnis (20) mit einem zweiten Fluidbehältnis (30) wärmetechnisch verschaltet ist, das ein zweites Wärmefluid (31) beinhaltet, wobei das erste Fluidbe¬ hältnis (20) und das zweite Fluidbehältnis (30) sich nicht in Fluidaustausch befinden
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, d a s s
das zweite Fluidbehältnis (30) weiter mit einem externen Wär- mereservoir (50) wärmetechnisch verschaltet ist, insbesondere mit mindestens zwei externen Wärmereservoirs (50, 51), welche auf jeweils unterschiedlichen Temperaturniveaus bei Betrieb der Hochtemperaturbatterie (10) vorliegen.
2. Systemanordnung gemäß Anspruch 1,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, d a s s
die wärmetechnische Verschaltung zwischen erstem Fluidbehält¬ nis (20) und zweitem Fluidbehältnis (30) durch wenigstens ei¬ ne Wärmetauscherfläche (26) erreicht wird, welche insbesonde- re zur Vergrößerung der Oberfläche geeignete Formelemente (27) aufweisen.
3. Systemanordnung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, d a s s
das erste Wärmefluid (21) in dem ersten Fluidbehältnis (20) und/oder das zweite Wärmefluid (31) in dem zweiten Fluidbe¬ hältnis (30) bei Betrieb der Hochtemperaturbatterie (10) mit einer Strömung beaufschlagt ist.
4. Systemanordnung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, d a s s das erste Wärmefluid (21) und das zweite Wärmefluid (31) un¬ terschiedliche Stoffe sind.
5. Systemanordnung gemäß einem der vorhergehenden Ansprü- che,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, d a s s
das erste Fluidbehältnis (20) mit dem zweiten Fluidbehältnis (30) mittels mindestens einer Wärmebrücke (40) wärmetechnisch verschaltet ist.
6. Systemanordnung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, d a s s
das erste Fluidbehältnis (20) und/oder das zweite Fluidbe- hältnis (30) gegenüber der Umwelt geschlossen ausgebildet sind .
7. Systemanordnung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, d a s s
das erste Wärmefluid (21) in dem ersten Fluidbehältnis (20) im Vergleich zum zweiten Wärmefluid (31) in dem zweiten Fluidbehältnis (30) eine andere Wärmekapazität bzw. Wärme¬ leitfähigkeit aufweist.
8. Systemanordnung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, d a s s
in dem ersten Fluidbehältnis (20) eine Heizvorrichtung (60) vorgesehen ist, welche derart angeordnet ist, dass sie Wärme direkt an das erste Wärmefluid (21) abgeben kann.
9. Systemanordnung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, d a s s
in dem zweiten Fluidbehältnis (30) eine Heizvorrichtung (70) vorgesehen ist, welche derart angeordnet ist, dass sie Wärme direkt an das zweite Wärmefluid (21) abgeben kann.
10. Systemanordnung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, d a s s
das erste Wärmefluid (21) in dem ersten Fluidbehältnis (20) und/oder das zweite Wärmefluid (31) in dem zweiten Fluidbe¬ hältnis (30) bei Betrieb der Hochtemperaturbatterie (10) bei im Wesentlichen Umgebungsdruck vorliegt.
11. Systemanordnung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, d a s s
das erste Fluidbehältnis (20) als Modul ausgestaltet ist, welches aus der Systemanordnung (1) als Ganzes entfernt wer- den kann.
12. Systemanordnung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, d a s s
die wärmetechnische Verschaltung zwischen erstem Fluidbehält¬ nis (20) und zweitem Fluidbehältnis (30) mittels einem Wärme¬ tauscher (25) erreicht wird, der durch geeignete Stellmittel erlaubt, vorbestimmte Bereiche zur Wärmeübertragung zu- bzw. abzuschalten .
13. Verfahren zum Betrieb einer Systemanordnung (1) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, umfassend die folgenden Schritte :
Betreiben der mehrere Batteriezellen (11) aufweisenden Hochtemperaturbatterie (10);
Übertragen von Wärme von der Hochtemperaturbatterie (10) an das erste Wärmefluid (21) in dem ersten Fluid¬ behältnis (20) ;
Übertragen von Wärme von dem ersten Wärmefluid (21) in dem ersten Fluidbehältnis (20) an das zweite Wärmefluid
(31) in dem zweiten Fluidbehältnis (30);
Speichern wenigstens eines Teils der Wärme, die auf das zweite Wärmefluid (31) übertragen wurde, in einem ex- ternen Wärmereservoir (50), welches mit dem zweiten Fluidbehältnis (30) wärmetechnisch verschaltet ist.
14. Verfahren gemäß Anspruch 13,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, d a s s
die Wärmeübertragungsrate zwischen dem ersten Wärmefluid (21) in dem ersten Fluidbehältnis (20) und dem zweiten Wärmefluid (31) in dem zweiten Fluidbehältnis (30) während des Betriebs der Hochtemperaturbatterie (10) verändert wird, insbesondere durch Einstellen eines oder mehrerer physikalischer Betriebsparameter .
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11417873B2 (en) 2015-12-21 2022-08-16 Johnson Ip Holding, Llc Solid-state batteries, separators, electrodes, and methods of fabrication
USRE49205E1 (en) 2016-01-22 2022-09-06 Johnson Ip Holding, Llc Johnson lithium oxygen electrochemical engine

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102018203538A1 (de) * 2018-03-08 2019-09-12 Volkswagen Aktiengesellschaft Fahrzeug mit zumindest einem elektrochemischen Energiespeicher
DE102018213018A1 (de) * 2018-08-03 2020-02-06 Karlsruher Institut für Technologie Vorrichtung und Verfahren zur thermisch-elektrochemischen Energiespeicherung und Energiebereitstellung
KR20220039909A (ko) * 2020-09-21 2022-03-30 주식회사 엘지에너지솔루션 전력 저장 장치

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE4309070A1 (de) * 1993-03-20 1994-09-22 Licentia Gmbh Hochtemperaturbatterie
DE4433836C1 (de) * 1994-09-22 1995-11-09 Daimler Benz Ag Vorrichtung zur Beheizung eines Innenraumes eines Elektrofahrzeuges
JPH09167631A (ja) * 1995-12-18 1997-06-24 Ngk Insulators Ltd ナトリウム−硫黄電池
DE102011105366A1 (de) * 2011-06-22 2012-03-15 Daimler Ag Kühlanordnung und Verfahren zum Kühlen eines elektrischen Energiespeichers

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4325721B2 (ja) * 2008-01-18 2009-09-02 トヨタ自動車株式会社 温度調節機構

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE4309070A1 (de) * 1993-03-20 1994-09-22 Licentia Gmbh Hochtemperaturbatterie
DE4433836C1 (de) * 1994-09-22 1995-11-09 Daimler Benz Ag Vorrichtung zur Beheizung eines Innenraumes eines Elektrofahrzeuges
JPH09167631A (ja) * 1995-12-18 1997-06-24 Ngk Insulators Ltd ナトリウム−硫黄電池
DE102011105366A1 (de) * 2011-06-22 2012-03-15 Daimler Ag Kühlanordnung und Verfahren zum Kühlen eines elektrischen Energiespeichers

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
ZHONGHAO RAO ET AL: "A review of power battery thermal energy management", RENEWABLE AND SUSTAINABLE ENERGY REVIEWS, ELSEVIERS SCIENCE, NEW YORK, NY, US, vol. 15, no. 9, 5 July 2011 (2011-07-05), pages 4554 - 4571, XP028120658, ISSN: 1364-0321, [retrieved on 20110818], DOI: 10.1016/J.RSER.2011.07.096 *

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11417873B2 (en) 2015-12-21 2022-08-16 Johnson Ip Holding, Llc Solid-state batteries, separators, electrodes, and methods of fabrication
USRE49205E1 (en) 2016-01-22 2022-09-06 Johnson Ip Holding, Llc Johnson lithium oxygen electrochemical engine

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