WO2015039905A1 - Vorrichtung zur regelung einer temperatur eines energiesystems - Google Patents

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WO2015039905A1
WO2015039905A1 PCT/EP2014/069033 EP2014069033W WO2015039905A1 WO 2015039905 A1 WO2015039905 A1 WO 2015039905A1 EP 2014069033 W EP2014069033 W EP 2014069033W WO 2015039905 A1 WO2015039905 A1 WO 2015039905A1
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energy
control unit
housing
temperature
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Sarmimala Hore
Markus Hald
Hans Partes
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Robert Bosch Gmbh
Samsung Sdi Co., Ltd.
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    • Y02E60/10—Energy storage using batteries

Definitions

  • the invention relates to a device for controlling a temperature of an energy system according to the preamble of claim 1.
  • the energy system has at least one energy unit.
  • the at least one energy unit can with at least one other
  • Energy unit thereby be connected in series or in parallel, whereby a higher energy output of the energy system can be realized.
  • the energy output of the energy system is controlled by an electronic control unit. Through the electronic control unit can thereby be connected in series or in parallel, whereby a higher energy output of the energy system can be realized.
  • the energy output of the energy system is controlled by an electronic control unit. Through the electronic control unit can thereby be connected in series or in parallel, whereby a higher energy output of the energy system can be realized.
  • the energy output of the energy system is controlled by an electronic control unit. Through the electronic control unit can thereby
  • Energy units can be controlled in series or connected in parallel. Furthermore, the electronic control unit can be used to stabilize a tapped voltage of the energy system. In addition, the electronic control unit can also be used to limit the flow of
  • Energy system can be used. All measures that can be performed by the electronic control unit for the controlled output of the energy system result in heat dissipation of the control unit. Since the electronic control unit and the at least one energy unit are installed together, there is an unwanted heat transfer of the electronic control unit to the power unit. The heat transfer from the electronic control unit to the at least one energy unit can have a negative effect on the durability of the energy unit,
  • the energy unit is a lithium-ion battery.
  • an uncontrolled heat transfer from the electrical control unit to the energy unit leads to unwanted
  • a device for controlling a temperature of an energy system with the features of claim 1 is proposed, in particular with the features of the characterizing part.
  • preferred developments are carried out. The features mentioned in the claims in the description may be essential to the invention, individually or in combination.
  • the invention discloses a device for controlling a temperature of an energy system, wherein the energy system has at least one energy unit and an electronic control unit for controlling an energy unit. According to the invention, it is provided that the energy unit has been arranged at a distance from the control unit. As a result, a gap between the control unit and the power unit is formed, whereby a heat transfer between the power unit and the control unit can be prevented or interrupted.
  • Control unit for energy unit can be effective heat transfer from the control unit and vice versa.
  • the inhibition of heat transfer may be an interruption in the heat transfer of the electronic control unit to the power unit. This can
  • the electronic control unit to be arranged at a distance of 2 cm to the power unit, wherein a gap between the electronic control unit and the power unit is formed and the space may be filled with the medium air.
  • Other media are conceivable, in particular fluids can be used.
  • the gap may be filled with water, the water can absorb the heat emitted by the electronic control unit and z.
  • a pump system can be discharged. The bigger the Distance between the power unit and the electronic control unit is, the greater the ability to inhibit heat transfer from the
  • control unit for energy unit. It is particularly advantageous that the control unit is arranged in a housing with at least one housing element and an insulating heat element is arranged on the housing element, the housing element facing the energy unit.
  • the housing can be configured as a cuboid, wherein the control unit can be arranged on a bottom element of the cuboid.
  • the insulating heat element may have an airgel, whereby a thermal conductivity in a range of 10 to 20 W per mK can be achieved. This effectively prevents heat transfer from the electronic control unit to the power unit.
  • the gap which is located between the control unit and the power unit, the heat transfer from the control unit to the
  • an insulation heat layer to be arranged in the space between the energy unit and the control unit.
  • Energy unit and the control unit has the advantage that it can be easily and effectively added to the energy system. Thus, in the case of a defect of the insulation layer these can be easily replaced.
  • additional insulation heat elements can subsequently be used in the intermediate layer.
  • the thickness of the insulating heat elements can be determined freely up to a width of the intermediate space, wherein the
  • Insulation heating element may be an airgel or Xaerogel.
  • the energy system has a temperature device with a temperature circuit, wherein the temperature circuit with a
  • Fluid can be flowed through and heat can be transported by the fluid.
  • the fluid may have water and / or air.
  • the fluid comprises ethylene glycol.
  • the heat generated by the control unit can be dissipated to an external environment of the energy system.
  • the energy unit is arranged in a housing, wherein the
  • Housing the power unit also has a circuit, wherein the fluid is introduced into the circuit, whereby the entrained heat can be discharged through the fluid to the control unit.
  • This can be a
  • the energy unit in particular a lithium-ion battery, has an optimum operating point at 20 to 40 ° C. This means that at lower temperatures of the energy unit below 20 ° C the
  • Capacity of the energy unit can decrease. When using the energy unit in a vehicle, this can have negative consequences, in particular during operation in the winter months below 0 ° C. This can
  • the heat of the control unit via the temperature circuit which can be fluidly coupled to the circuit of the power unit, are transmitted.
  • an electronic control unit has at least one piping system and a fluid can flow through the piping system.
  • the pipeline system can have plastic or metal tubes.
  • the cross section of the piping system can be adapted to the corresponding environmental conditions. In this case, cross-sections can be used adapted to the dimension of the control unit.
  • the piping system can be inside the housing of the
  • Control unit can be arranged.
  • the piping system also
  • the pipeline system can have circular or square cross sections. Square cross sections are particularly suitable to the piping z. B. with an adhesive or
  • a circular tube cross-section holding clamp elements can be arranged on the housing of the control unit, which can receive and hold the circular tube.
  • Piping system is fluidically connected.
  • the energy unit can be heated by waste heat from the control unit.
  • the temperature circuit may have rib elements, whereby the heat is effectively applied to the
  • the inflow of the fluid from the temperature circuit and the piping system is controllable via at least one valve.
  • the valve can be controlled electronically, whereby the flow velocity of the fluid can be electronically controlled.
  • the valve can be connected to a control unit, wherein the control unit can be controlled via a fieldbus, in particular a CAN bus.
  • at least one sensor can be used which can measure the flow velocity within the temperature circuit and / or the pipeline system. Also, this sensor can over a
  • Control unit to be connected to the fieldbus.
  • the fluid can be conveyed via at least one pump unit.
  • the pump unit can be connected via a control unit to a field bus, wherein the field bus can be configured in particular as a CAN bus.
  • the control unit can be controlled via an electronic unit. Data can be transmitted via the fieldbus from control unit to control unit and to the arithmetic unit.
  • the pump unit can transport the fluid via the temperature circuit and the piping system in such a way that the generated heat of the control unit can be transmitted via the fluid to the temperature circuit.
  • the pump unit can advantageously be arranged in the intermediate space between the energy unit and the control unit. As a result, a modular energy system can be created, wherein the energy unit, the pump unit and the control unit can be designed as a module.
  • the gap between the control unit and the power unit can also have a
  • Housing the control unit can be.
  • the housing of the at least one energy unit may also have the dimension of the housing of the control unit, whereby a modular arrangement of housings of the power unit, the electronic control unit and a housing for forming the gap can be arranged.
  • Control unit can be spanned by a housing in which the
  • the housing may have a door element for maintenance, by means of which the pump unit can be reached from the outside.
  • the housing can be designed thermally insulating, whereby a
  • a temperature sensor is arranged on the energy unit and / or on the electronics unit.
  • the arrangement of a temperature sensor serves to control the temperature of the energy unit or the control unit.
  • the temperature sensor can be connected via a control unit to the field bus, whereby data can be exchanged with the arithmetic unit and or other control units connected to the fieldbus. It is conceivable that the temperature sensor the
  • Control unit can be arranged on a cooling surface, wherein the
  • Cooling surface, the control unit and / or the power unit can cool.
  • the energy unit has a housing and the control unit has a housing, wherein the housing is arranged on the cooling surface via an adhesive and / or welding process.
  • the cooling surface can have tubular elements through which a fluid can flow. The flow through the cooling surface can take place via a pump unit, wherein the pump unit can also be connected via a control unit to the fieldbus.
  • Fig. 1 shows a schematic arrangement of the invention according to the device
  • Fig. 2 is a schematic arrangement of a plurality of energy units and a control unit which is spaced from the energy units
  • Fig. 3 is a schematic arrangement of energy units, which are connected together to form an energy units module, wherein the
  • Control unit is arranged on a housing and a side member of the housing has a heat protection element and
  • Fig. 4 is a schematic view of the device according to the invention, wherein in an intermediate space an insulation heat element is arranged.
  • FIG. 1 schematically shows the device according to the invention for regulating a temperature of an energy system 1.
  • the energy unit 10 in this case has a housing 15, wherein each further energy unit likewise has a housing. Accordingly, an energy unit block 40 is formed, with the housings 15, 15.1, 15.2 and 15.3 adjoining each other seamlessly.
  • a control unit 12 is arranged at a distance, whereby a gap 14 is formed.
  • the control unit 12 is arranged a housing 16.
  • FIG. 2 shows a schematic representation of the device according to the invention for controlling a temperature of an energy system 1 is shown.
  • Energy system 1 is formed by an energy unit block 40, which by an electrical series or parallel circuit of
  • the energy units 10, 10.1, 10.2 or 10.3 is clamped. Furthermore, the control unit 12, which can control an energy output of the energy unit block 40, belongs to the energy system 1.
  • the energy units 10, 10.1, 10.1, 10.1, 10.1, 10.1, 10.1, 10.1, 10.1, 10.1, 10.2 or 10.3 belongs to the energy system 1.
  • 10.2 and 10.3 are each arranged in a housing.
  • the housings 15, 15.1, 15.2 and 15.3 adjoin one another seamlessly.
  • the control unit 12 Spaced to the energy units 10, 10.1, 10.2 and 10.3 in block 40, the control unit 12 is arranged, wherein the control unit 12 is arranged in a housing 16. By the spacing of the housing 16 to the power unit block 40th an intermediate space 14 forms. In the intermediate space 14 is a
  • Pump unit 32 is arranged. Through the pump unit 32, a fluid can be pumped through a piping system 28, wherein the piping system 28 is arranged on the housing 16. Furthermore, through the
  • Pump unit 32 the fluid to be transported, wherein a second pump unit 32.1 can be arranged to support the first pump unit 32.
  • the pump unit 32.1 is connected to a temperature circuit 26
  • the piping system 28 has a temperature sensor 34.5, which is arranged in the piping system 28.
  • the temperature circuit 26 has a temperature sensor 34, whereby the heat of the fluid can be measured.
  • the sensor 34 may be arranged on the temperature circuit 26 or be arranged in the temperature circuit 36. The arrangement in the temperature circuit 26, the heat of the fluid can be detected directly.
  • Temperature circuit 26 the sensor 34 can be easily replaced in the event of a defect, without disturbing the operation of the entire device.
  • a temperature sensor 34.4 is arranged, with which the temperature within the intermediate space 14 can be measured.
  • each housing 15, 15.1, 15.2 and 15.3 a temperature sensor 34.1, 34.2, 34.3 and 34.5, whereby the temperature can be measured.
  • the energy units in block 40 are correspondingly of modular construction, wherein a plurality of housings 15 with arranged energy units 10 can be used.
  • FIG. 3 shows a schematic view of the device according to the invention.
  • An energy unit system 1 in this case has housings 15, 15.1, 15.2 and 15.3, wherein an energy unit is respectively arranged in the housings 15, 15.1, 15.2 and 15.3. Spaced to the housing 15 is a housing
  • an insulating heat 20 is disposed on an end face.
  • the insulating heat element can have nanogel, airgel or xerogel.
  • the arrangement of the insulating heat element can take place via an adhesive method on the end face of the housing 16. In doing so, the entire surface of the
  • Front side of the housing 16 may be formed with the insulation heat element. Thereby, a separation of the heat transfer from the electronic control unit, which is located in the housing 16, to the
  • the housing 15, 15.1, 15.2 and 15.3 are arranged on a cold plate element 42.
  • the cold plate element 42 may comprise a pipe system, whereby a fluid can be flowed through in order to cool the cold plate element 42.
  • FIG. 4 shows a schematic view of the device according to the invention, wherein an energy unit system 1 has an energy unit block 40, which is arranged at a distance from a housing 16.
  • an electronic control unit is arranged, which emits heat during operation.
  • the energy unit block 40 is formed via an energy unit 15, 15.1, 15.2 and 15.3, which is characterized by the
  • an insulating heat element 20 is arranged, wherein the insulating heat 20 may have Nanogel. Also, other gels, such as. B. Airgel or Xaerogel be used.
  • the insulation heat element 20 which may be formed in terms of area, can prevent the heat transfer from the electronic control unit, which is located in the housing 16, to the power unit block 40, in particular the nearest housing 15 is suppressed.
  • the housing 15, 15.1, 15.2 and 15.3, and the housing 16 are arranged on a cold plate element 42.
  • the cold plate element 42 may have a piping system, whereby a refrigerant can flow through. The flow through the refrigerant through the piping system can be effected via a pump unit.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Regelung einer Temperatur eines Energiesystems (1), wobei das Energiesystem (1) wenigstens eine Energieeinheit (10) und eine elektronische Kontrolleinheit (12) zur Kontrolle einer Energieabgabe der Energieeinheit (10) aufweist. Erfindungsgemäß ist es vorgesehen, dass die Energieeinheit (10) von der Kontrolleinheit (12) beabstandet angeordnet ist, wobei ein Zwischenraum (14) zwischen der Kontrolleinheit (12) und der Energieeinheit (10) ausgebildet ist, wodurch eine Wärmeübertragung zwischen der Energieeinheit (10) und der Kontrolleinheit (12) unterbindbar ist.

Description

BESCHREIBUNG
Vorrichtung zur Regelung einer Temperatur eines Energiesystems
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Regelung einer Temperatur eines Energiesystems gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1.
STAND DER TECHNIK
Es ist bekannt, Energiesysteme zur Elektrifizierung von elektrischen Anlagen einzusetzen, wobei das Energiesystem wenigstens eine Energieeinheit aufweist. Die wenigstens eine Energieeinheit kann mit wenigstens einer weiteren
Energieeinheit dabei in Reihe oder parallel geschaltet werden, wodurch sich eine höhere Energieabgabe des Energiesystems realisieren lässt. Dabei wird die Energieabgabe des Energiesystems durch eine elektronische Kontrolleinheit kontrolliert. Durch die elektronische Kontrolleinheit können dabei die
Energieeinheiten kontrolliert in Reihe oder in einer Parallelschaltung geschaltet werden. Weiterhin kann die elektronische Kontrolleinheit zur Stabilisierung einer abgreifbaren Spannung des Energiesystems eingesetzt werden. Zudem kann die elektronische Kontrolleinheit auch zur Begrenzung des Stromes des
Energiesystems genutzt werden. Alle Maßnahmen, welche zur kontrollierten Leistungsabgabe des Energiesystems durch die elektronische Kontrolleinheit erfolgen können, resultieren in einer Wärmeabgabe der Kontrolleinheit. Da die elektronische Kontrolleinheit und die wenigstens eine Energieeinheit zusammen verbaut werden, kommt es zu einer ungewollten Wärmeübertragung der elektronischen Kontrolleinheit zu der Energieeinheit. Die Wärmeübertragung von der elektronischen Kontrolleinheit zu der wenigstens einen Energieeinheit kann sich dabei negativ auf die Haltbarkeit der Energieeinheit auswirken,
insbesondere wenn es sich bei der Energieeinheit um einen Lithium-Ionen-Akku handelt. Zudem führt eine unkontrollierte Wärmeübertragung von der elektrischen Kontrolleinheit zu der Energieeinheit zu unerwünschten
Alterungsprozessen. OFFENBARUNG DER ERFINDUNG
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung zur Regelung einer Temperatur eines Energiesystems bereitzustellen, wobei die Vorrichtung einfach und zuverlässig aufgebaut ist. Insbesondere ist es Aufgabe der Erfindung die Lebensdauer der Energieeinheit durch eine unkontrollierte Wärmeübertragung von der elektronischen Kontrolleinheit zu der Energieeinheit zu erhöhen. Zur Lösung dieser Aufgabe wird eine Vorrichtung zur Regelung einer Temperatur eines Energiesystems mit den Merkmalen des Patentanspruches 1 vorgeschlagen, insbesondere mit den Merkmalen des kennzeichnenden Teils. In den abhängigen Ansprüchen sind bevorzugte Weiterbildungen ausgeführt. Dabei können die in den Ansprüchen in der Beschreibung erwähnten Merkmale jeweils für sich oder in Kombination erfindungswesentlich sein.
Die Erfindung offenbart eine Vorrichtung zur Regelung einer Temperatur eines Energiesystems, wobei das Energiesystem wenigstens eine Energieeinheit und eine elektronische Kontrolleinheit zur Kontrolle einer Energieeinheit aufweist. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass die Energieeinheit von der Steuereinheit beabstandet angeordnet worden ist. Dadurch ist ein Zwischenraum zwischen der Steuereinheit und der Energieeinheit ausgebildet, wodurch eine Wärmeübertragung zwischen der Energieeinheit und der Steuereinheit unterbindbar oder unterbrechbar ist. Durch die Beabstandung der elektronischen
Kontrolleinheit zur Energieeinheit kann wirkungsvoll eine Wärmeübertragung von der Kontrolleinheit und umgekehrt erfolgen. Im Idealfall kann die Unterbindung der Wärmeübertragung in einer Unterbrechung der Wärmeübertragung der elektronischen Kontrolleinheit zur Energieeinheit sein. Dazu kann
vorteilhafterweise die elektronische Kontrolleinheit in einem Abstand von 2 cm zu der Energieeinheit angeordnet sein, wobei ein Zwischenraum zwischen der elektronischen Kontrolleinheit und der Energieeinheit sich ausbildet und der Zwischenraum mit dem Medium Luft ausgefüllt sein kann. Auch andere Medien sind dabei denkbar, wobei insbesondere Fluide zum Einsatz kommen können. Dementsprechend kann auch der Zwischenraum mit Wasser ausgefüllt sein, wobei das Wasser die emittierte Wärme der elektronischen Kontrolleinheit aufnehmen kann und über z. B. ein Pumpensystem abführbar ist. Je größer der Abstand zwischen der Energieeinheit und der elektronischen Kontrolleinheit ist, desto größer ist die Unterbindbarkeit der Wärmeübertragung von der
elektronischen Kontrolleinheit zur Energieeinheit. Besonders vorteilhaft ist es, dass die Steuereinheit in einem Gehäuse mit wenigstens einem Gehäuseelement angeordnet ist und an dem Gehäuseelement ein Isolationswärmeelement angeordnet ist, wobei das Gehäuseelement der Energieeinheit zugewandt ist. Das Gehäuse kann dabei als Quader ausgestaltet sein, wobei die Steuereinheit an einem Bodenelement des Quaders angeordnet sein kann. Das Isolationswärmeelement kann dabei ein Aerogel aufweisen, wodurch eine Wärmeleitfähigkeit in einem Bereich von 10 bis 20 W pro mK erreichbar ist. Dadurch wird wirkungsvoll eine Wärmeübertragung von der elektronischen Kontrolleinheit zu der Energieeinheit verhindert. Damit kann zusätzlich zum Zwischenraum, welcher sich zwischen der Steuerreinheit und der Energieeinheit befindet, die Wärmeübertragung von der Kontrolleinheit zu der
Energieeinheit stärker unterbunden werden.
In einer vorteilhaften Weiterbildung ist es vorgesehen, dass in dem Raum zwischen Energieeinheit und der Steuereinheit eine Isolationswärmeschicht angeordnet ist. Die Anordnung einer Isolationswärmeschicht zwischen der
Energieeinheit und der Steuereinheit bietet den Vorteil, dass diese einfach und effektiv zu dem Energiesystem eingefügt werden kann. So kann im Falle eines Defektes der Isolationsschicht diese einfach ausgetauscht werden. Zudem können nachträglich in der Zwischenschicht weitere Isolationswärmeelemente zum Einsatz kommen. So kann die Dicke der Isolationswärmeelemente frei bis zu einer Breite des Zwischenraumes bestimmt werden, wobei das
Isolationswärmeelement ein Aerogel oder Xaerogel sein kann.
Zudem ist es vorteilhaft, dass das Energiesystem eine Temperaturvorrichtung mit einem Temperaturkreislauf aufweist, wobei der Temperaturkreislauf mit einem
Fluid durchströmbar ist und durch das Fluid Wärme transportierbar ist. Das Fluid kann dabei Wasser und/oder Luft aufweisen. Auch ist es denkbar, dass das Fluid Ethylenglykol aufweist. Dadurch kann die erzeugte Wärme der Kontrolleinheit an eine äußere Umgebung des Energiesystems abgeführt werden. Zudem ist es denkbar, dass die Energieeinheit in einem Gehäuse angeordnet ist, wobei das
Gehäuse der Energieeinheit ebenfalls einen Kreislauf aufweist, wobei das Fluid in den Kreislauf eingebracht wird, wodurch die mitgeführte Wärme durch das Fluid an die Kontrolleinheit abgegeben werden kann. Damit kann eine
Erwärmung der Energieeinheit erfolgen. Die Energieeinheit, insbesondere ein Lithium-Ionen-Akku, besitzt einen optimalen Betriebspunkt bei 20 bis 40 °C. Dies bedeutet, dass bei tieferen Temperaturen der Energieeinheit unter 20 °C die
Kapazität der Energieeinheit sich verringern kann. Dies kann bei einem Einsatz der Energieeinheit in einem Fahrzeug negative Folgen, insbesondere bei einem Betrieb in den Wintermonaten unterhalb 0°C haben. Dazu kann
vorteilhafterweise die Wärme der Kontrolleinheit über den Temperaturkreislauf, welcher mit dem Kreislauf der Energieeinheit fluidtechnisch angekoppelt werden kann, übertragen werden.
Ebenfalls ist es erfindungsgemäß denkbar, dass eine elektronische Steuereinheit wenigstens ein Rohrleitungssystem aufweist und das Rohrleitungssystem mit einem Fluid durchströmbar ist. Das Rohrleitungssystem kann dabei Kunststoffoder Metallrohre aufweisen. Der Querschnitt des Rohrleitungssystems kann dabei den entsprechenden Umgebungsbedingungen angepasst werden. Dabei können Querschnitte angepasst an die Dimension der Kontrolleinheit genutzt werden. Das Rohrleitungssystem kann innerhalb des Gehäuses der
Kontrolleinheit angeordnet werden. Dabei kann das Rohrleitungssystem auch
Kühl- bzw. Wärmerippen aufweisen, wodurch Wärme, erzeugt durch die elektronische Kontrolleinheit, an die Wärmerippen effektiv und wirkungsvoll übertragen werden kann. Das Rohrleitungssystem kann dabei kreisförmige oder quadratische Querschnitte aufweisen. Quadratische Querschnitte eignen sich besonders, um das Rohrleitungssystem z. B. mit einem Kleb- oder
Schweißverfahren an dem Gehäuse der Kontrolleinheit anzuordnen. Bei einem kreisförmigen Rohrquerschnitt können Halteschellenelemente an dem Gehäuse der Kontrolleinheit angeordnet werden, welche das kreisförmige Rohr aufnehmen und halten können.
Besonders vorteilhaft ist es, dass der Temperaturkreislauf mit dem
Rohrleitungssystem strömungstechnisch verbunden ist. Durch das Verbinden des Temperaturkreislaufes mit dem Rohrleitungssystem kann die Energieeinheit durch Abwärme der Kontrolleinheit erwärmt werden. Der Temperaturkreislauf kann dabei Rippenelemente aufweisen, wodurch die Wärme effektiv an die
Energieeinheit abgebbar ist. Optional ist es denkbar, dass der Zufluss des Fluids aus dem Temperaturkreislauf und dem Rohrleitungssystem über wenigstens ein Ventil steuerbar ist. Das Ventil kann dabei elektronisch angesteuert werden, wodurch die Strömungsgeschwindigkeit des Fluids elektronisch geregelt werden kann. Dazu kann das Ventil an eine Steuereinheit angeschlossen werden, wobei die Steuereinheit über ein Feldbus, insbesondere einem CAN-Bus gesteuert werden kann. Zudem kann wenigstens ein Sensor zum Einsatz kommen, welcher die Strömungsgeschwindigkeit innerhalb des Temperaturkreislaufes und/oder des Rohrleitungssystems messen kann. Auch kann dieser Sensor über eine
Steuereinheit an dem Feldbus angeschlossen werden.
Zudem ist es vorteilhaft, dass das Fluid über wenigstens eine Pumpeneinheit förderbar ist. Die Pumpeneinheit kann über eine Steuereinheit an einen Feldbus angeschlossen werden, wobei der Feldbus insbesondere als CAN-Bus ausgestaltet sein kann. Die Steuereinheit kann über eine Elektronikeinheit angesteuert werden. Daten können über den Feldbus dabei von Steuereinheit zu Steuereinheit und zu der Recheneinheit übertragen werden. Die Pumpeneinheit kann das Fluid über den Temperaturkreislauf und das Rohrleitungssystem derart transportieren, sodass die erzeugte Wärme der Kontrolleinheit über das Fluid an den Temperaturkreislauf übertragbar ist. Die Pumpeneinheit kann dabei vorteilhafterweise in dem Zwischenraum zwischen der Energieeinheit und der Kontrolleinheit angeordnet werden. Dadurch kann ein modulares Energiesystem geschaffen werden, wobei die Energieeinheit, die Pumpeneinheit und die Kontrolleinheit als Modul ausgebildet sein können. Der Zwischenraum zwischen der Kontrolleinheit und der Energieeinheit kann dabei ebenfalls über ein
Gehäuse verfügen, wobei das Gehäuse in seiner Dimension gleich dem
Gehäuse der Kontrolleinheit sein kann. Zudem kann das Gehäuse der wenigstens einen Energieeinheit ebenfalls die Dimension des Gehäuses der Kontrolleinheit aufweisen, wodurch eine modulare Anordnung von Gehäusen der Energieeinheit, der elektronischen Kontrolleinheit und einem Gehäuse zur Ausbildung des Zwischenraums angeordnet werden können.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung ist es vorgesehen, dass die
Pumpeneinheit in dem Raum zwischen der Energieeinheit und der
elektronischen Kontrolleinheit angeordnet ist. Durch die Anordnung der Pumpeneinheit in dem Raum kann eine Wartung der Pumpeneinheit
kostengünstig erfolgen. Der Raum zwischen der Energieeinheit und der
Kontrolleinheit kann durch ein Gehäuse aufgespannt sein, in dem die
Pumpeneinheit angeordnet werden kann. Das Gehäuse kann zur Wartung ein Türelement aufweisen, durch das die Pumpeneinheit von außen erreichbar ist.
Das Gehäuse kann wärmeisolierend ausgestaltet sein, wodurch eine
Übertragung der erzeugten Wärme der Kontrolleinheit zur Energieeinheit wirkungsvoll vermieden werden kann.
Als vorteilhaft hat sich herausgestellt, dass an der Energieeinheit und/oder an der Elektronikeinheit ein Temperatursensor angeordnet ist. Die Anordnung eines Temperatursensors dient zur Kontrolle der Temperatur der Energieeinheit oder der Kontrolleinheit. Der Temperatursensor kann über eine Steuereinheit an dem Feldbus angeschlossen werden, wodurch Daten mit der Recheneinheit und oder anderen an dem Feldbus angeschlossenen Steuereinheiten ausgetauscht werden können. Dabei ist es denkbar, dass der Temperatursensor die
Temperatur des Fluids in dem Temperaturkreislaufes und/oder dem
Rohrleitungssystem messen kann. Die Energieeinheit und/oder die
Kontrolleinheit können auf einer Kühlfläche angeordnet sein, wobei die
Kühlfläche die Kontrolleinheit und/oder die Energieeinheit kühlen kann.
Vorteilhafterweise weist die Energieeinheit ein Gehäuse und die Kontrolleinheit ein Gehäuse auf, wobei die Gehäuse über ein Kleb- und/oder Schweißverfahren an der Kühlfläche angeordnet ist. Die Kühlfläche kann dabei über Rohrelemente verfügen, durch die ein Fluid strömbar ist. Die Durchströmung der Kühlfläche kann über eine Pumpeneinheit erfolgen, wobei die Pumpeneinheit über eine Steuereinheit ebenfalls an dem Feldbus angeschlossen werden kann.
Weitere Maßnahmen und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den
Ansprüchen der nachfolgenden Beschreibung und Zeichnungen. Dabei können die in den Ansprüchen und der Beschreibung erwähnten Merkmale jeweils einzeln für sich oder in beliebiger Kombination erfindungswesentlich sein. Es zeigen:
Fig. 1 eine schematische Anordnung der Erfindung gemäß der Vorrichtung, Fig. 2 eine schematische Anordnung von mehreren Energieeinheiten und einer Kontrolleinheit, welche beabstandet zu den Energieeinheiten
angeordnet ist,
Fig. 3 eine schematische Anordnung von Energieeinheiten, welche zu einem Energieeinheitenmodul zusammengeschaltet werden, wobei die
Kontrolleinheit an einem Gehäuse angeordnet ist und ein Seitenelement des Gehäuses ein Wärmeschutzelement aufweist und
Fig. 4 eine schematische Ansicht der erfindungsgemäßen Vorrichtung, wobei in einem Zwischenraum ein Isolationswärmeelement angeordnet ist.
In Figur 1 ist schematisch die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Regelung einer Temperatur eines Energiesystems 1 dargestellt. Dabei können mehrere
Energieeinheiten 10, 10.1 , 10.2 und 10.3 elektronisch in Reihe und/oder parallel geschaltet werden. Die Energieeinheit 10 weist dabei ein Gehäuse 15 auf, wobei jede weitere Energieeinheit ebenfalls ein Gehäuse aufweist. Dementsprechend bildet sich ein Energieeinheitenblock 40 aus, wobei die Gehäuse 15, 15.1 , 15.2 und 15.3 nahtlos aneinander angrenzen. Zu dem Energieeinheitenblock 40 ist eine Kontrolleinheit 12 beabstandet angeordnet, wodurch sich ein Zwischenraum 14 ausbildet. Die Kontrolleinheit 12 ist dabei einem Gehäuse 16 angeordnet.
In Figur 2 ist eine schematische Darstellung der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Regelung einer Temperatur eines Energiesystems 1 dargestellt. Das
Energiesystem 1 wird dabei gebildet durch einen Energieeinheitenblock 40, welche durch eine elektrische Reihen- oder Parallelschaltung von
Energieeinheiten 10, 10.1 , 10.2 oder 10.3 aufgespannt wird. Weiterhin gehört zu dem Energiesystem 1 die Kontrolleinheit 12, welche eine Energieabgabe des Energieeinheitenblockes 40 kontrollieren kann. Die Energieeinheiten 10, 10.1 ,
10.2 und 10.3 sind dabei jeweils in einem Gehäuse angeordnet. Die Gehäuse 15, 15.1 , 15.2 und 15.3 grenzen nahtlos aneinander. Die Gehäuse 15, 15.1 , 15.2 und
15.3 bilden dabei zusammen den Energieeinheitenblock 40 mit den
dazugehörigen Energieeinheiten 10, 10.1 , 10.2 und 10.3. Beabstandet zu den Energieeinheiten 10, 10.1 , 10.2 und 10.3 in Block 40 ist die Kontrolleinheit 12 angeordnet, wobei die Kontrolleinheit 12 in einem Gehäuse 16 angeordnet ist. Durch die Beabstandung des Gehäuses 16 zu den Energieeinheitenblock 40 bildet sich ein Zwischenraum 14 aus. In dem Zwischenraum 14 ist eine
Pumpeneinheit 32 angeordnet. Durch die Pumpeneinheit 32 kann ein Fluid durch ein Rohrleitungssystem 28 gepumpt werden, wobei das Rohrleitungssystem 28 an dem Gehäuse 16 angeordnet ist. Des Weiteren kann durch die
Pumpeneinheit 32 das Fluid befördert werden, wobei eine zweite Pumpeneinheit 32.1 zur Unterstützung der ersten Pumpeneinheit 32 angeordnet werden kann. Die Pumpeneinheit 32.1 ist dabei an einem Temperaturkreislauf 26
angeschlossen, in dem Fluid strömbar angeordnet ist. Das Rohrleitungssystem 28 weist einen Temperatursensor 34.5 auf, welcher in dem Rohrleitungssystem 28 angeordnet ist. Dadurch kann durch den Temperatursensor 34.5 eine Wärme des Fluids innerhalb des Rohrleitungssystems 28 gemessen werden. Ebenfalls weist der Temperaturkreislauf 26 einen Temperatursensor 34 auf, wodurch die Wärme des Fluids gemessen werden kann. Der Sensor 34 kann dabei an dem Temperaturkreislauf 26 angeordnet sein oder in dem Temperaturkreislauf 36 angeordnet sein. Durch die Anordnung in den Temperaturkreislauf 26 kann direkt die Wärme des Fluids erfasst werden. Durch eine Anordnung an dem
Temperaturkreislauf 26 kann der Sensor 34 einfach im Falle eines Defektes ausgetauscht werden, ohne den Betrieb der gesamten Vorrichtung zu stören. In dem Zwischenraum 14 ist ein Temperatursensor 34.4 angeordnet, mit denen die Temperatur innerhalb des Zwischenraumes 14 gemessen werden kann.
Ebenfalls weist jedes Gehäuse 15, 15.1 , 15.2 und 15.3 einen Temperatursensor 34.1 , 34.2, 34.3 und 34.5 auf, wodurch die Temperatur gemessen werden kann. Die Energieeinheiten in Block 40 sind dementsprechend modular aufgebaut, wobei mehrere Gehäuse 15 mit angeordneten Energieeinheiten 10 zum Einsatz kommen können.
In Figur 3 ist eine schematische Ansicht der erfindungsgemäßen Vorrichtung dargestellt. Ein Energieeinheitensystem 1 weist dabei Gehäuse 15, 15.1 , 15.2 und 15.3 auf, wobei jeweils in den Gehäusen 15, 15.1 , 15.2 und 15.3 eine Energieeinheit angeordnet ist. Beabstandet zu dem Gehäuse 15 ist ein Gehäuse
16 angeordnet, wodurch sich ein Zwischenraum 14 ausbildet. An dem Gehäuse 16 ist an einer Stirnseite ein Isolationswärmeelement 20 angeordnet. Das Isolationswärmeelement kann dabei Nanogel, Aerogel oder Xaerogel aufweisen. Die Anordnung des Isolationswärmelementes kann dabei über ein Klebverfahren an der Stirnseite des Gehäuses 16 erfolgen. Dabei kann die gesamte Fläche der
Stirnseite des Gehäuses 16 mit dem Isolationswärmeelement ausgebildet sein. Dadurch wird eine Trennung der Wärmeübertragung von der elektronischen Kontrolleinheit, welche sich in dem Gehäuse 16 befindet, zu den
Energieeinheitenblock 40 verhindert. Die Gehäuse 15, 15.1 , 15.2 und 15.3 sind dabei an einem Kälteplattenelement 42 angeordnet. Das Kälteplattenelement 42 kann ein Rohrsystem aufweisen, wodurch ein Fluid durchströmbar ist, um das Kälteplattenelement 42 zu kühlen.
In Figur 4 ist eine schematische Ansicht der erfindungsgemäßen Vorrichtung dargestellt, wobei ein Energieeinheitensystem 1 ein Energieeinheitenblock 40 aufweist, welcher beabstandet von einem Gehäuse 16 angeordnet ist. In dem Gehäuse 16 ist eine elektronische Kontrolleinheit angeordnet, welche während des Betriebs Wärme emittiert. Der Energieeinheitenblock 40 wird dabei über eine Energieeinheit 15, 15.1 , 15.2 und 15.3 gebildet, wodurch sich durch die
Beabstandung zu dem Gehäuse 16 ein Zwischenraum 14 ausbildet. Im
Zwischenraum 14 ist ein Isolationswärmeelement 20 angeordnet, wobei das Isolationswärmeelement 20 Nanogel aufweisen kann. Auch können andere Gele, wie z. B. Aerogel oder Xaerogel genutzt werden. Durch den Einschub des Isolationswärmelementes 20, welches flächenmäßig ausgebildet sein kann, kann eine Unterbindung der Wärmeübertragung von der elektronischen Kontrolleinheit, welche sich in dem Gehäuse 16 befindet, zum Energieeinheitenblock 40, insbesondere dem nächstgelegenen Gehäuse 15 unterbunden werden. Die Gehäuse 15, 15.1 , 15.2 und 15.3, sowie das Gehäuse 16 sind dabei an einem Kälteplattenelement 42 angeordnet. Das Kälteplattenelement 42 kann dabei ein Rohrleitungssystem aufweisen, wodurch ein Kältemittel durchströmbar ist. Die Durchströmung des Kältemittels durch das Rohrleitungssystem kann dabei über eine Pumpeneinheit erfolgen.

Claims

ANSPRÜCHE
Vorrichtung zur Regelung einer Temperatur eines Energiesystems (1 ), wobei das Energiesystem (1 ) wenigstens eine Energieeinheit (10) und eine elektronische Kontrolleinheit (12) zur Kontrolle einer Energieabgabe der Energieeinheit (10) aufweist,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Energieeinheit (10) von der Kontrolleinheit (12) beabstandet angeordnet ist, wobei ein Zwischenraum (14) zwischen der Kontrolleinheit (12) und der Energieeinheit (10) ausgebildet ist, wodurch eine
Wärmeübertragung zwischen der Energieeinheit (10) und der
Kontrolleinheit (12) unterbindbar ist.
Vorrichtung gemäß Anspruch 1 ,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Kontrolleinheit (12) in einem Gehäuse (16) mit wenigstens einem Gehäuseelement (18) angeordnet ist und an dem Gehäuseelement (18) ein Isolationswärmeelement (20) angeordnet ist, wobei das
Gehäuseelement (18) der Energieeinheit (10) zugewandt ist.
Vorrichtung gemäß Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, dass
in dem Raum (14) zwischen der Energieeinheit (10) und der
Kontrolleinheit (12) ein Isolationswärmeelement (22) angeordnet ist.
Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet, dass
das Energiesystem (1 ) eine Temperaturvorrichtung (24) mit einem
Temperaturkreislauf (26) aufweist, wobei der Temperaturkreislauf (26) mit einem Fluid durchströmbar ist und durch das Fluid Wärme transportierbar ist.
5. Vorrichtung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
die elektronische Kontrolleinheit (12) wenigstens ein Rohrleitungssystem (28) aufweist und das Rohrleitungssystem (28) mit einem Fluid durchströmbar ist.
6. Vorrichtung gemäß Anspruch 4 und 5,
dadurch gekennzeichnet, dass
der Temperaturkreislauf (26) mit dem Rohrleitungssystem (28) strömungstechnisch verbunden ist.
7. Vorrichtung gemäß Anspruch 4 bis 6,
dass der Zufluss des Fluids aus dem Temperaturkreislauf (26) und dem Rohrleitungssystem (28) über wenigstens ein Ventil (30) steuerbar ist.
8. Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 4 bis 7,
dadurch gekennzeichnet, dass
dass das Fluid über wenigstens eine Pumpeneinheit (32) förderbar ist.
9. Vorrichtung gemäß Anspruch 8,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Pumpeneinheit (32) in dem Raum (14) zwischen der Energieeinheit (10) und der elektronischen Kontrolleinheit (12) angeordnet ist.
10. Vorrichtung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
an der Energieeinheit (10) und/oder an der Elektronikeinheit (12) ein Temperatursensor (34) angeordnet ist.
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