WO2023161072A1

WO2023161072A1 - Batterietemperiersystem und kraftfahrzeug

Info

Publication number: WO2023161072A1
Application number: PCT/EP2023/053561
Authority: WO
Inventors: Gero Mimberg; Moritz LIPPERHEIDE
Original assignee: Kautex Textron Gmbh & Co. Kg
Priority date: 2022-02-22
Filing date: 2023-02-14
Publication date: 2023-08-31
Also published as: DE102022104201A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Temperiersystem zur Temperierung einer Traktionsbatterie eines Kraftfahrzeugs mit einem Wärmeträgermedium in einem Temperierkreislauf, umfassend - ein Batteriegehäuse, welches einen umschlossenen Innenraum mit zumindest einer Aufnahmeposition für eine Batteriezelle bildet, wobei ein unterer Bereich des Batteriegehäuses zur Aufnahme des Wärmeträgermediums ausgeführt ist, - einen Wärmetauscher, welcher zur Wärmeabgabe von dem Wärmeträgermedium an die den Wärmetauscher umgebende Umgebung ausgebildet ist, - einen Sammelbehälter zur Aufnahme des Wärmeträgermediums, - eine Pumpe zum Fördern des Wärmeträgermediums, und - ein Ausgleichsvolumen, welches mit einem oberen Bereich des Sammelbehälters fluidverbunden ist.

Description

BATTERIETEMPERIERSYSTEM UND KRAFTFAHRZEUG

Die Erfindung betri f ft ein Temperiersystem und ein Kraftfahrzeug .

Aus dem Stand der Technik sind verschiedene Arten von Hochleistungsbatterien bekannt . In solchen Hochleistungsbatterien, wie sie beispielsweise als Traktionsbatterien von Kraftfahrzeugen mit elektrischem Antrieb Verwendung finden, werden beim Laden und Entladen hohe Leistungen umgesetzt . Solche Hochleistungsbatterien können aktuell mit Spannungen von bis zu mehreren hundert Volt oder sogar bis zu 1000 Volt betrieben werden . Außerdem können aktuell Lade- und Entladeströme von mehreren hundert Ampere bis hin zu 1000 Ampere auftreten . Für zukünftige Entwicklungen sind prinzipiell auch höhere Spannungen und/oder Ströme möglich .

In den Hochleistungsbatterien verursachen die großen Lade- und Entladeströme thermische Verluste , die zu einer Erwärmung der Hochleistungsbatterien führen . Um die Batterien vor thermischer Beschädigung zu schützen und einen hohen Wirkungsgrad zu erzielen, ist es wichtig, die Hochleistungsbatterien in einem gewünschten Temperaturbereich zu halten . Um ein Überschreiten des Temperaturbereichs zu vermeiden, muss Wärme aus den Batterien abgeführt werden . Dies ist umso wichtiger, j e größere Ströme und damit einhergehend größere thermische Verluste auftreten, damit die Batterien auch bei solchen großen Strömen in dem gewünschten Temperaturbereich bleiben . Aktuelle Batteriezellen in Lithium- Ionen Technik arbeiten am besten in einem engen Temperaturbereich bei einer großen Temperaturhomogenität mit einer geringen Temperaturschwankung innerhalb der und zwischen den Batteriezellen . Bei solchen Bedingungen können ein sicherer Betrieb der Hochleistungsbatterien und eine lange Lebensdauer mit gleichbleibender Performance erreicht werden .

Um diese Bedingungen sicherzustellen und ein Überschreiten des Temperaturbereichs zu vermeiden, werden Batteriezellen von aktuellen Hochleistungsbatterien im Betrieb, d . h . beim Laden und/oder Entladen, zumindest phasenweise gekühlt . Dabei werden aktuell verschiedene Arten der Kühlung verwendet . So kann beispielsweise eine Flüssigkeitskühlung mit einem von einem flüssigen Wärmetransportmedium durchströmten Wärmeübertrager erfolgen . Der Wärmeübertrager ist meist unter den Batteriezellen angeordnet , wobei der Wärmeübertrager über einen Kontaktwärmeübergang wärmeleitfähig mit den Batteriezellen verbunden ist . Dabei wird die Wärmekapazität des flüssigen Wärmetransportmediums verwendet , um von den Batterie zellen bzw . der j eweil igen Batterie insgesamt abgegebene Wärme über eine Temperaturdi f ferenz auf zunehmen und entweder direkt an die Umgebung oder über einen Klimakreislauf abzugeben . Als Wärmetransportmedium werden dabei beispielsweise elektrisch leitfähiges Wasser oder eine ebenfalls elektrisch leitfähige Was ser-Glykol-Mischung verwendet , weshalb eine zuverlässige Trennung des Wärmetransportmediums von den Batteriezellen erforderlich ist .

Eine ähnliche Kühlung kann auch mit Luft als Wärmetransportmedium realisiert werden . Da Luft im Gegensatz zu Wasser nicht elektrisch leitend ist , können die Batteriezellen in direktem Kontakt mit dem Wärmetransportmedium stehen und beispielsweise davon umströmt werden . Ein Wärmeübertrager ist daher nicht zwingend erforderlich . Bei aktuell verfügbaren Systemen erfolgt eine aktive Zirkulation des Wärmetransportmediums , um die abgegebene Wärme durch Konvektion abzuführen . Bei der aktiven Zirkulation wird das Wärmetransportmedium aktiv zirkuliert , um die Wärme von den Batteriezellen abzuführen .

Als Weiterentwicklung der Flüssigkeitskühlung mit einem Wärmeübertrager in Kontakt zu den Batterie zellen kann das flüssige Wärmetransportmedium durch die Wärmeaufnahme von dem Wärmeübertrager verdampft werden, was zu höheren Wärmeübergängen und durch die Verdampfungsenthalpie zu einer hohen Wärmeaufnahme pro Masse des Wärmetransportmediums führt . Nach einer Kondensation kann das Wärmetransportmedium wieder dem Wärmeübertrager im flüssigen Zustand zugeführt werden .

Teilweise sind auch Systeme zur Kühlung mit einem flüssigen Wärmetransportmedium in der Entwicklung, beispielsweise bei der industriellen Anwendung für Hochvolt-Traktionsbatterien, die auf einen Wärmeübertrager in Kontakt mit den Batteriezellen verzichten . Vergleichbar mit der Verwendung von Luft al s Wärmetransportmedium, erfolgt die Kühlung über eine direkte Umströmung der zu kühlenden Komponenten mit dem flüssigen Wärmetransportmedium . Eine wichtige Eigenschaft des flüssigen Wärmetransportmediums ist daher dessen Dielektri zität , da das Wärmetransportmedium in direktem Kontakt mit den Batterie zellen steht , d . h . mit elektrisch leitenden und potential führenden Komponenten . Darüber hinaus kann auch bei dem dielektri schen, flüssigen Wärmetransportmedium dessen Verdampfungsenthalpie und der damit verbundene hohe Wärmeübergang genutzt werden, wenn das Wärmetransportmedium durch den Wärmeeintrag von den zu kühlenden Batteriezellen während des Wärmeüberganges verdampft . Eine solche Kühlung wird al s Zwei-Phasen Immersionskühlung bezeichnet . Erfolgt kein zumindest teilweiser Phasenwechsel des Wärmeträgermediums in dem Kühlkreislauf , so kann auch von einer Ein-Phasen Immersions kühlung gesprochen werden . Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde , dem Stand der Technik eine Verbesserung oder eine Alternative zur Verfügung zu stellen .

Nach einem ersten Aspekt der Erfindung löst die Aufgabe ein Temperiersystem zur Temperierung einer Traktionsbatterie eines Kraftfahrzeugs mit einem Wärmeträgermedium in einem Temperierkreislauf , umfassend

- ein Batteriegehäuse , welches einen umschlossenen Innenraum mit zumindest einer Aufnahmeposition für eine Batteriezelle bildet , wobei ein unterer Bereich des Batteriegehäuses zur Aufnahme des Wärmeträgermediums ausgeführt ist ,

- einen Wärmetauscher, welcher zur Wärmeabgabe von dem Wärmeträgermedium an die den Wärmetauscher umgebende Umgebung ausgebildet ist ,

- einen Sammelbehälter zur Aufnahme des Wärmeträgermediums ,

- eine Pumpe zum Fördern des Wärmeträgermediums , und

- ein Ausgleichsvolumen, welches mit einem oberen Bereich des Sammelbehälters fluidverbunden ist .

Begri f flich sei hierzu Folgendes erläutert :

Zunächst sei ausdrücklich darauf hingewiesen, dass im Rahmen der hier vorliegenden Patentanmeldung unbestimmte Artikel und Zahlenangaben wie „ein" , „zwei" usw . im Regel fall als „mindestens"- Angaben zu verstehen sein sollen, also als „mindestens ein..." , „mindestens zwei ..." usw . , sofern sich nicht aus dem j eweil igen Kontext ausdrücklich ergibt oder es für den Fachmann of fensichtlich oder technisch zwingend ist , dass dort nur „genau ein ..." , „genau zwei ..." usw . gemeint sein können .

Im Rahmen der hier vorliegenden Patentanmeldung sei der Ausdruck „insbesondere" immer so zu verstehen, dass mit diesem Ausdruck ein optionales , bevorzugtes Merkmal eingeleitet wird . Der Ausdruck ist nicht als „und zwar" und nicht als „nämlich" zu verstehen .

Unter einem „Temperiersystem" wird eine fluiddurchströmbare Vorrichtung verstanden, die dazu eingerichtet ist , eine Traktionsbatterie eines Kraftfahrzeugs mit einem Wärmeträgermedium in zumindest einem „Temperierkreislauf" zu temperieren, insbesondere zu kühlen und/oder zu erwärmen . Das Temperiersystem kann ein Wärmeträgermedium aufweisen .

Das Temperiersystem besteht im Wesentlichen aus einem Batteriegehäuse , einem Wärmetauscher und einer Pumpe . Das Temperiersystem kann einen Sammelbehälter aufweisen . Das Temperiersystem kann einen Ausgleichsbehälter aufweisen .

Vorzugsweise kann die von einer Traktionsbatterie benötigte Temperierleistung mittels einem Temperiersystem bereitgestellt werden und von einem designierten Wärmeträgermedium durch Änderung seiner Temperatur in einem Temperierkreislauf in ein Batteriegehäuse hinein und/oder aus einem Batteriegehäuse heraustransportiert werden .

In einem Temperaturkreislauf kann die Pumpe mittelbar oder unmittelbar mit dem Batteriegehäuse fluidverbunden sein . Die Pumpe kann mittelbar oder unmittelbar in Strömungsrichtung des Wärmeträgermediums vor oder hinter dem Fluidzulauf des Batteriegehäuses angeordnet sein . Das Batteriegehäuse kann mittelbar oder unmittelbar mit dem Wärmetauscher fluidverbunden sein . Der Wärmetauscher kann mittelbar oder unmittelbar mit dem Sammelbehälter fluidverbunden sein . Der Sammelbehälter kann mittelbar oder unmittelbar mit der Pumpe fluidverbunden sein .

Einzelne Komponenten des Temperierkreislaufs können optional durch Leitungen miteinander verbunden sein . Dadurch können die Komponenten des Temperierkreislaufs an unterschiedlichen Positionen innerhalb eines Kraftfahrzeugs angeordnet werden .

Funktional miteinander verbundene Komponenten des Temperierkreislaufs können auch unmittelbar angrenzend aneinander angeordnet sein, sodass einzelne , mehrere oder alle Leitungen verzichtbar sein können . Dabei kann die Pumpe angrenzend an das Batteriegehäuse und/oder den Sammelbehälter angeordnet sein oder Bestandteil einer Leitung zwischen Batteriegehäuse und Sammelbehälter oder Bestandteil des Sammelbehälters oder Bestandteil des Batteriegehäuses sein . Der Wärmetauscher kann angrenzend an das Batteriegehäuse angeordnet sein oder Bestandteil des Batteriegehäuses sein . Der Sammelbehälter kann angrenzend an den Wärmetauscher angeordnet sein oder Bestandteil des Wärmetauschers sein .

Insbesondere können einzelne Komponenten des Temperierkreislaufs derart unmittelbar miteinander verbunden sein, dass der Temperierkreislauf zumindest komponentenweise eine gemeinsame , zusammenhängende Struktur aufweist oder der Temperierkreislauf als zumindest komponentenweise als ein integrales Bauteil ausgebildet ist . Dadurch kann der Temperierkreislauf zumindest komponentenweise in einem Stück in einem Kraftfahrzeug angeordnet werden . Darüber hinaus kann ein als ein zumindest komponentenweise integrales Bauteil ausgebildeter Temperierkreislauf besonders leicht in ein Kraftfahrzeug eingebaut , aus einem Kraftfahrzeug ausgebaut und in einem Kraftfahrzeug ausgetauscht werden .

Unter einem „Wärmeträgermedium" wird insbesondere ein Fluid verstanden, welches zum Transport von Wärme und/oder Kälte mittels einem Volumenstrom des Wärmeträgermediums eingesetzt werden kann, wobei das Wärmeträgermedium unterschiedliche Temperaturzustände aufweisen kann . Insbesondere kann das Wärmeträgermedium ein gas förmiger und/oder flüssiger Stof f oder ein gas förmiges und/oder flüssiges Stof fgemisch sein .

Zweckmäßig kann das Wärmeträgermedium als „dielektrisches" Wärmeträgermedium ausgebildet sein . Ein dielektrisches Wärmeträgermedium ist elektrisch nicht leitfähig, sodass es als I solator zwischen einzelnen Körpern wirken kann, die von einem dielektrischen Wärmeträgermedium umströmt werden . Insbesondere kann eine elektrische I solierung zwischen einzelnen Batteriezellen gebildet werden, wenn das dielektrische Wärmeträgermedium diese miteinander verbindet .

Unter einem „Batteriegehäuse" wird insbesondere eine Struktur verstanden, welche einen umschlossenen Innenraum mit zumindest einer Aufnahmeposition für eine Batteriezelle bildet und zumindest eine Batteriezelle aufweisen kann .

Das Batteriegehäuse kann einen „unteren Bereich" aufweisen . Der untere Bereich des Batteriegehäuses kann sich zudem über die unteren 10 % einer Höhenerstreckung des Batteriegehäuses erstrecken, wobei unter der Höhenerstreckung die absolute Höhenerstreckung vom niedrigsten Punkt des Batteriegehäuses zum höchsten Punkt des Batteriegehäuses zu verstehen ist , vorzugsweise über die unteren 20 % der Höhenerstreckung, nochmals bevorzugt über die unteren 30 % der Höhenerstreckung, abermals bevorzugt über die unteren 40 % der Höhenerstreckung und besonders bevorzugt über die unteren 50 % der Höhenerstreckung .

Der untere Bereich des Batteriegehäuses kann dazu ausgebildet sein, das designiert in dem Batteriegehäuse befindliche flüssige Wärmeträgermedium auf zunehmen .

In der besonders bevorzugten Aus führungs form eines für eine Zwei-Phasen Immersionskühlung ausgebildeten Temperiersystems kann der untere Bereich des Batteriegehäuses dazu ausgebildet sein, eine flüssige Phase des Wärmeträgermediums auf zunehmen . Vorzugsweise kann eine Mischphase und/oder eine gas förmige Phase des Wärmeträgermediums in einem Bereich oberhalb des unteren Bereichs des Batteriegehäuses aufgenommen werden . Mit anderen Worten kann oberhalb des unteren Bereichs des Batteriegehäuses eine Verdampfungsvorrichtung angeordnet sein .

Der Fluidzulauf des Batteriegehäuses kann im unteren Bereich des Batteriegehäuses angeordnet sein .

Der Fluidablauf des Batteriegehäuses kann im unteren Bereich des Batteriegehäuses angeordnet sein .

Das Batteriegehäuse kann einen „oberen Bereich" aufweisen . Der obere Bereich des Batteriegehäuses kann sich zudem über die oberen 10 % der Höhenerstreckung des Batteriegehäuses erstrecken, vorzugsweise über die oberen 20 % der Höhenerstreckung, nochmals bevorzugt über die oberen 30 % der Höhenerstreckung, abermals bevorzugt über die oberen 40 % der Höhenerstreckung und besonders bevorzugt über die oberen 50 % der Höhenerstreckung .

Der obere Bereich des Batteriegehäuses kann dazu ausgebildet sein, das designiert in dem Batteriegehäuse befindliche gas förmige Wärmeträgermedium auf zunehmen .

Der Fluidablauf des Batteriegehäuses kann im oberen Bereich des Batteriegehäuses angeordnet sein .

Der Fluidzulauf des Batteriegehäuses kann im oberen Bereich des Batteriegehäuses angeordnet sein .

Ein „Wärmetauscher" ist eine Vorrichtung, die dazu ausgebi ldet ist , thermische Energie von einem Stof fstrom auf einen anderen Stof fstrom übertragen zu können . Vorzugsweise sind die Stof fströme eines Wärmetauschers räumlich durch eine wärmedurchlässige Wand getrennt .

Unter einem „Sammelbehälter" kann j eglicher Behälter verstanden werden, der dazu geeignet ist , ein Fluid in einem umschlossenen Innenraum auf zunehmen . Insbesondere kann ein Sammelbehälter ein flüssiges und/oder gas förmiges Fluid oder Fluidgemisch aufnehmen . Zweckmäßig kann ein Sammelbehälter ein dielektrisches Fluid und weiter zweckmäßig ein dielektrisches Wärmeträgermedium aufnehmen .

Der Sammelbehälter kann einen „unteren Bereich" aufweisen . Der untere Bereich des Sammelbehälters kann sich zudem über die unteren 10 % der Höhenerstreckung des Sammelbehälters erstrecken, wobei unter der Höhenerstreckung die absolute Höhenerstreckung vom niedrigsten Punkt des Sammelbehälters zum höchsten Punkt des Sammelbehälters zu verstehen ist , vorzugsweise über die unteren 20 % der Höhenerstreckung, nochmal s bevorzugt über die unteren 30 % der Höhenerstreckung, abermal s bevorzugt über die unteren 40 % der Höhenerstreckung und besonders bevorzugt über die unteren 50 % der Höhenerstreckung . Weiter kann sich der untere Bereich des Sammelbehälters über die unteren 60% der Höhenerstreckung, bevorzugt über die unteren 70% und besonders bevorzugt über die unteren 80% der Höhenerstreckung des

Sammelbehälters erstrecken .

Der untere Bereich des Sammelbehälters kann dazu ausgebildet sein, das designiert in dem Sammelbehälter befindliche flüssige Wärmeträgermedium auf zunehmen .

In der besonders bevorzugten Aus führungs form eines für eine Zwei-Phasen Immersionskühlung ausgebildeten Temperiersystems kann der untere Bereich des Sammelbehälters dazu ausgebildet sein, eine flüssige Phase des Wärmeträgermediums auf zunehmen . Vorzugsweise kann eine Mischphase und/oder eine gas förmige Phase des Wärmeträgermediums in einem Bereich oberhalb des unteren Bereichs des Sammelbehälters aufgenommen werden .

Der Fluidablauf des Sammelbehälters kann im unteren Bereich des Sammelbehälters angeordnet sein .

Der Fluidzulauf des Sammelbehälters kann im unteren Bereich des Sammelbehälters angeordnet sein .

Der Sammelbehälter kann einen „oberen Bereich" aufweisen . Der obere Bereich des Sammelbehälters kann sich zudem über die oberen 5 % der Höhenerstreckung des Sammelbehälters erstrecken, vorzugsweise über die oberen 10 % der Höhenerstreckung, nochmals bevorzugt über die oberen 15 % der Höhenerstreckung und abermals bevorzugt über die oberen 20 % der Höhenerstreckung .

Der obere Bereich des Sammelbehälters kann dazu ausgebi ldet sein, das designiert in dem Sammelbehälter befindliche gas förmige Wärmeträgermedium auf zunehmen .

Der Fluidzulauf des Sammelbehälters kann im oberen Bereich des Sammelbehälters angeordnet sein .

Der Fluidablauf des Sammelbehälters kann im oberen Bereich des Sammelbehälters angeordnet sein .

Unter einer „Pumpe" kann j egliche Bauform einer Pumpe verstanden werden, die dazu eingerichtet ist ein Fluid zu fördern .

Unter einem „Ausgleichsvolumen" kann j egliches Volumen verstanden werden, das dazu geeignet ist , ein Fluid in einem umschlossenen Innenraum auf zunehmen . Insbesondere kann ein

Ausgleichsvolumen ein flüssiges und/oder gas förmiges Fluid oder

Fluidgemisch aufnehmen . Zweckmäßig kann ein Ausgleichsvolumen ein dielektrisches Fluid und weiter zweckmäßig ein dielektrisches Wärmeträgermedium aufnehmen . Vorzugsweise nimmt der Ausgleichsbehälter lediglich ein gas förmiges Fluid auf .

Das Ausgleichsvolumen kann mit dem Sammelbehälter mittelbar oder unmittelbar fluidverbunden sein . Optional kann das Ausgleichsvolumen über eine Leitung mit dem Sammelbehälter verbunden sein . Weiterhin optional kann das Ausgleichsvolumen integral mit dem Sammelbehälter ausgebildet sein, wobei ein Volumen des Sammelbehälters zumindest teilweise , vorzugsweise durch eine teilweise Einschnürung oder eine Blende , von dem Ausgleichsvolumen getrennt ausgeführt ist .

Das Ausgleichsvolumen kann mit dem Wärmetauscher mittelbar oder unmittelbar fluidverbunden sein . Optional kann das Ausgleichsvolumen über eine Leitung mit dem Wärmetauscher fluidverbunden sein . Weiterhin optional kann das Ausgleichsvolumen integral mit dem Wärmetauscher ausgebildet sein, wobei ein Volumen des Wärmetauschers zumindest teilweise , vorzugsweise durch eine teilweise Einschnürung oder eine Blende , von dem Ausgleichsvolumen getrennt ausgeführt ist .

Das Ausgleichsvolumen kann strukturell durch einen Ausgleichsbehälter gebildet sein . Insbesondere kann der Ausgleichsbehälter als separate Struktur ausgebildet sein, insbesondere separat von dem Sammelbehälter .

Das Ausgleichsvolumen kann ein variables Volumen aufweisen, insbesondere kann das Ausgleichsvolumen in diesem Zusammenhang eine elastische Wandung aufweisen . Alternativ kann das Ausgleichsvolumen durch Verstellbarkeit einer starren Wandung ein variables Volumen aufweisen, insbesondere kann ein Bereich einer Wandung des Ausgleichsvolumens verstellbar ausgebildet sein . Das Ausgleichsvolumen kann einen „unteren Bereich" aufweisen . Der untere Bereich des Ausgleichsvolumens kann sich zudem über die unteren 10 % der Höhenerstreckung des Ausgleichsvolumens erstrecken, wobei unter der Höhenerstreckung des Ausgleichsvolumens die absolute Höhenerstreckung vom niedrigsten Punkt des Ausgleichsvolumens zum höchsten Punkt des Ausgleichsvolumens zu verstehen ist , vorzugsweise über die unteren 20 % der Höhenerstreckung, nochmals bevorzugt über die unteren 30 % der Höhenerstreckung, abermals bevorzugt über die unteren 40 % der Höhenerstreckung und besonders bevorzugt über die unteren 50 % der Höhenerstreckung . Weiter kann sich der untere Bereich des Ausgleichsvolumens über die unteren 60% der Höhenerstreckung, bevorzugt über die unteren 70% und besonders bevorzugt über die unteren 80% der Höhenerstreckung des Ausgleichsvolumens erstrecken

Der untere Bereich des Ausgleichsvolumens kann dazu ausgebildet sein, das designiert in dem Ausgleichvolumen befindliche flüssige und/oder gas förmige Wärmeträgermedium auf zunehmen .

Der Fluidablauf des Ausgleichsvolumens kann im unteren Bereich des Ausgleichsvolumens angeordnet sein .

Der Fluidzulauf des Ausgleichsvolumens kann im unteren Bereich des Ausgleichsvolumens angeordnet sein .

Das Ausgleichsvolumen kann einen „oberen Bereich" aufweisen . Der obere Bereich des Ausgleichsvolumens kann sich zudem über die oberen 5 % der Höhenerstreckung des Ausgleichsvolumens erstrecken, vorzugsweise über die oberen 10 % der Höhenerstreckung, nochmals bevorzugt über die oberen 15 % der Höhenerstreckung und abermals bevorzugt über die oberen 20 % der Höhenerstreckung der Höhenerstreckung . Der obere Bereich des Ausgleichsvolumens kann dazu ausgebi ldet sein, das designiert in dem Ausgleichsvolumen befindliche flüssige und/oder gas förmige Wärmeträgermedium auf zunehmen .

Der Fluidzulauf des Ausgleichvolumens kann im oberen Bereich des Ausgleichvolumens angeordnet sein .

Der Fluidablauf des Ausgleichsvolumens kann im oberen Bereich des Ausgleichsvolumens angeordnet sein .

Das Ausgleichsvolumen kann oberhalb des Sammelbehälters angeordnet sein, sodass das Ausgleichsvolumen bei designierter Verwendung im Kraftfahrzeug eine höhere geodätische Höhe al s der Sammelbehälter aufweist . Insbesondere kann das Ausgleichsvolumen derart angeordnet sein, dass es die höchste geodätische Höhe in dem Temperiersystem aufweisen kann .

Zwischen Ausgleichsvolumen und Sammelbehälter kann eine Fluidfördereinrichtung angeordnet sein, wobei die Fluidfördereinrichtung zum Fördern eines Fluids ausgebildet ist .

Hier wird ein Temperiersystem, insbesondere ein Temperiersystem zur Temperierung einer Traktionsbatterie eines Kraftfahrzeugs , vorgeschlagen, welches ein Ausgleichsvolumen aufweist .

So ist gemäß einer ersten Variante ein Temperiersystem mit einer Ein-Phasen Immersionskühlung aus führbar . Insbesondere ist ein Temperiersystem aus führbar, bei dem ein designiertes Wärmeträgermedium in direkten Kontakt mit einer designierten Batteriezelle innerhalb des Batteriegehäuses gebracht wird . Dazu wird die zumindest eine in dem Batteriegehäuse designiert angeordnete Batteriezelle von dem designierten Wärmeträgermedium direkt umströmt , sodass die zumindest eine designierte Batteriezelle direkt wärmeleitfähig mit dem designierten Wärmeträgermedium verbunden ist . Hierdurch kann eine verbesserte Wärmeübertragung von der zumindest einen designierten Batteriezelle an das designierte Wärmeträgermedium oder von dem designierten Wärmeträgermedium an die zumindest eine designierte Batteriezelle erreicht werden .

Bei der Ein-Phasen Immersionskühlung wird die Wärmekapazität des designiert vorhandenen Wärmeträgermediums genutzt um die von einer designierten Batteriezelle innerhalb des Batteriegehäuses bei designierter Verwendung des Temperiersystems abgegebene oder aufgenommene Wärme über eine Temperaturdi f ferenz im Wärmeträgermedium durch aktive Zirkulation des Wärmeträgermediums in dem Temperierkreislauf abzuführen oder bereitzustellen . Das designierte Wärmeträgermedium kann hierbei einen designierten Temperaturzyklus innerhalb des Temperiersystems durchlaufen .

Das Temperiersystem kann dazu eingerichtet sein, die für die designierte Batteriezelle vorteilhafte Temperierleistung zu variieren, insbesondere durch eine Variation des designierten Wärmeträgermediumvolumenstroms .

Das designierte Wärmeträgermedium kann durch den Wärmetauscher im Temperierkreislauf die bei designierter Verwendung zuvor mittels Temperaturerhöhung aufgenommene Wärme vorteilhaft an die Umgebung und/oder einen weiteren mit dem Wärmetauscher in einem Wirkzusammenhang stehenden Fluidkreislauf abgeben, sodass das designierte Wärmeträgermedium wieder abkühlt und erneut mit einer niedrigeren Temperatur in das Batteriegehäuse eintritt .

Gemäß einer weiteren Variante ist ein Temperiersystem mit einer Zwei-Phasen Immersionskühlung aus führbar . Bei einer Zwei-Phasen Immersionskühlung wird insbesondere die Verdampfungsenthalpie eines designierten Wärmeträgermediums genutzt , um die Temperierleistung zu erhöhen . Gemäß einer weiteren Variante ist ein Temperiersystem mit einem gegenüber der Umgebung abgeschlossenen System aus führbar . Bei einem gegenüber der Umgebung abgeschlossenen System findet kein Stof f austausch zwischen der Umgebung und dem Temperiersystem statt . Dadurch können die Emissionen des Temperiersystems verringert oder komplett vermieden werden .

Gemäß einer weiteren Variante ist ein Temperiersystem mit einem gegenüber der Umgebung of fenen System aus führbar . Bei einem gegenüber der Umgebung of fen System kann ein Stof f austausch mit der Umgebung statt finden . Dadurch kann der Temperaturbereich der Umgebung des Temperiersystems in dem das Temperiersystem eingesetzt werden kann, insbesondere möglichst ef fi zient eingesetzt werden kann, erweitert werden .

Bevorzugt ist das Temperiersystem durch die folgenden Merkmale gekennzeichnet : zwischen dem Wärmetauscher und dem Batteriegehäuse i st ein Dreiwegeventil angeordnet ; das Dreiwegeventil ist zumindest mittelbar mit dem Sammelbehälter fluidverbunden; das Dreiwegeventil ist dazu ausgebildet , eine Fluidverbindung zwischen dem Batteriegehäuse und dem Wärmetauscher und/oder eine Fluidverbindung zwischen dem Batteriegehäuse und dem Sammelbehälter bereitzustellen .

Begri f flich sei hierzu Folgendes erläutert :

Unter einem „Dreiwegeventil" ist eine Vorrichtung zu verstehen, die drei Anschlüsse aufweist mit denen ein strömendes Fluid geleitet werden kann . Insbesondere kann das Dreiwegeventil steuerbar ausgebildet sein, sodass ein Fluid in Abhängigkeit der

Steuerung des Dreiwegeventils geleitet werden kann . Das Dreiwegeventil kann mittelbar oder unmittelbar mit dem Wärmetauscher und/oder dem Sammelbehälter verbunden sein . Insbesondere kann das Dreiwegeventil angrenzend an das Batteriegehäuse und/oder den Wärmetauscher und/oder den Sammelbehälter angeordnet sein oder Bestandteil einer Leitung zwischen Batteriegehäuse und Wärmetauscher und/oder einer Leitung zwischen Batteriegehäuse und Sammelbehälter sein . Das Dreiwegeventil kann Bestandteil des Batteriegehäuses sein und/oder Bestandteil des Wärmetauschers sein und/oder Bestandteil des Sammelbehälters sein . Insbesondere kann das Dreiwegeventil zusammen mit dem Batteriegehäuse und/oder dem Wärmetauscher und/oder dem Sammelbehälter als integrales Bauteil ausgeführt sein .

Kraftfahrzeuge mit elektrischem Antrieb werden in unterschiedlichen das Kraftfahrzeug umgebenden Temperaturzonen eingesetzt , so auch in sehr kalten Regionen . Damit eine Traktionsbatterie auch bei sehr kühlen Umgebungsbedingungen von etwa -20 ° C mit hoher Leistungsdichte und möglichst ohne Auswirkung auf die Lebensdauer der Traktionsbatterie Be- und/oder Entladen werden kann, kann es vorteilhaft sein eine Traktionsbatterie aktiv behei zen zu können .

Hier wird ein Temperiersystem, insbesondere ein Temperiersystem zur Temperierung einer Traktionsbatterie eines Kraftfahrzeugs , vorgeschlagen, welches ein Dreiwegeventil aufweist .

So ist ein Temperiersystem, insbesondere ein Temperiersystem für eine Traktionsbatterie , mit einer verbesserten Kaltstart fähig- keit aus führbar .

Das Dreiwegeventil kann den Ablauf des Batteriegehäuses bei designierter Strömungsrichtung des designierten Wärmeträgermediums mit dem Wärmetauscher fluidverbinden und/oder das Batteriegehäuse mit dem Sammelbehälter fluidverbinden . Wenn das Dreiwegeventil das Batteriegehäuse mit dem Sammelbehälter f luidverbindet , kann das Dreiwegeventil das designierte Wärmeträgermedium an dem Wärmetauscher vorbei führen, sodass der Wärmetauscher nicht von dem Wärmeträgermedium durchströmt wird . Mit anderen Worten kann das designierte Wärmeträgermedium durch die Pumpe von dem Sammelbehälter zum Batteriegehäuse und von dort aus über das Dreiwegeventil zurück in den Sammelbehälter geführt werden . Da das designierte Wärmeträgermedium nicht durch den Wärmetauscher geführt wird, gibt es dort auch keine Wärme ab . Mit anderen Worten wird die zumindest eine designierte Batteriezelle nicht mehr durch den Temperierkreislauf aktiv gekühlt . Damit kann die zumindest eine designierte Batterie zelle schneller in einen Temperaturzustand versetzt werden, in der eine hohe Leistungsdichte bereitgestellt werden kann . Somit kann die Kaltstart fähigkeit des Batteriesystems verbessert werden .

Das Dreiwegeventil kann das Batteriegehäuse mit dem Wärmetauscher und dem Sammelbehälter fluidverbinden, sodass ein Teil des designierten Wärmeträgermediumvolumenstroms zuerst durch den Wärmetauscher und dann in den Sammelbehälter geführt werden kann und ein komplementärer Teil des Wärmeträgermediumvolumenstroms an dem Wärmetauscher vorbei in den Sammelbehälter geführt werden kann . Mit anderen Worten kann damit ein Zwischenzustand zwischen der Fluidverbindung zwischen dem Batteriegehäuse und dem Wärmetauscher und der Fluidverbindung zwischen dem Batteriegehäuse und dem Sammelbehälter eingestellt werden . Dadurch kann die Temperierleistung des Temperiersystems in einer nochmals feineren Abstufung eingestellt werden . Dies kann insbesondere vorzugsweise beim Übergang von der die Kaltstart fähigkeit nutzenden Phase zum Regelbetrieb des Temperiersystems vorteilhaft genutzt werden .

Besonders zweckmäßig weist das Batteriegehäuse eine Verdampfungsvorrichtung zur Verdampfung des Wärmeträgermediums auf und der Wärmetauscher ist als Kondensator ausgestaltet . Begri f flich sei hierzu Folgendes erläutert :

Unter einer „Verdampfungsvorrichtung" wird eine Vorrichtung verstanden, bei der ein Stof fstrom unter Wärmeaufnahme verdampft werden kann . Vorteilhaft ist der Stof fstrom als Volumenstrom eines designierten Wärmeträgermediums ausgebildet .

Weiter vorteilhaft wird mit einer Verdampfungsvorrichtung die Wärme von der zumindest einen designierten Batteriezelle einer designierten Traktionsbatterie an ein designiertes flüssiges Wärmeträgermedium abgegeben, sodass das designierte Wärmeträgermedium unter dieser Wärmeaufnahme verdampfen kann .

Mit anderen Worten wird in einer Verdampfungsvorrichtung Wärme von der zumindest einen designierten Batteriezelle in einem designierten Wärmeträgermedium auf genommen .

Unter einem „Kondensator" wird eine Aus führungs form eines Wärmetauschers verstanden, bei dem ein Stof fstrom unter Wärmeabgabe verflüssigt werden kann . Vorteilhaft ist der Stof fstrom als Volumenstrom eines designierten Wärmeträgermediums ausgebildet .

Weiter vorteilhaft wird mit einem Kondensator die Wärme in einem designierten gas förmigen Wärmeträgermedium an ein mit dem Kondensator in Wirkzusammenhang stehendem Fluidkreislauf abgegeben . Der mit dem Kondensator in Wirkzusammenhang stehende Fluidkreislauf kann als die Umgebung und/oder ein weiterer Klimakreislauf ausgebildet sein .

Mit anderen Worten wird in einem Kondensator Wärme von einem designierten Wärmeträgermedium abgegeben, sodass sich das designierte Wärmeträgermedium verflüssigen kann . Hier wird ein Temperiersystem, insbesondere ein Temperiersystem zur Temperierung einer Traktionsbatterie eines Kraftfahrzeugs , vorgeschlagen, welches eine Verdampfungsvorrichtung und einen Kondensator aufweist .

So ist ein Temperiersystem, insbesondere ein Temperiersystem für eine Traktionsbatterie , mit einer Zwei-Phasen Immersionskühlung aus führbar . Hierdurch kann eine besonders hohe Leistungsdichte der zumindest einen designierten Batteriezelle erreicht werden .

Ein designiertes Wärmeträgermedium kann im flüssigen Aggregatzustand durch die Pumpe in das Batteriegehäuse gefördert werden und dort in der Verdampfungsvorrichtung des Batteriegehäuses unter Aufnahme der Wärme von der zumindest einen designierten Batteriezelle zumindest teilweise verdampft werden . Hierdurch kann zusätzlich die Verdampfungsenthalpie des designierten Wärmeträgermediums genutzt werden um im Vergleich zur Ein-Phasen Immersionskühlung eine größere Wärmemenge von der zumindest einen designierten Batteriezelle abzuführen . Außerdem kann durch den direkten Kontakt zwischen der zumindest einen designierten Batteriezelle und dem designierten Wärmeträgermedium ein verbesserter Wärmeübertragung erreicht werden .

Die Pumpe kann zudem einen designierten Wärmeträgermediumvolumenstrom bereitstellen, durch welchen eine konstante Wärmeabfuhr der Wärme der zumindest einen designierten Batteriezelle erreicht werden kann . Dadurch kann eine zeitlich und räumlich homogene Temperaturverteilung der zumindest einen designierten Batteriezelle erreicht werden . Dadurch kann eine optimale Temperierung der zumindest einen designierten Batteriezelle erreicht werden . Insbesondere , kann dadurch eine zeitlich und räumlich homogene Temperaturverteilung der zumindest einen designierten Traktionsbatterie erreicht werden . Dadurch kann ein optimaler Betrieb bei maximaler Leistungsdichte der zumindest einen designierten Traktionsbatterie erreicht werden . Das gas förmige designierte Wärmeträgermedium kann nach Austritt aus dem Batteriegehäuse in einem Kondensator unter Wärmeabgabe wieder verflüssigt werden . Nach Verflüssigung kann es durch die Pumpe wieder in den Sammelbehälter gefördert werden . Von dort aus kann es wieder in das Batteriegehäuse gefördert werden um dort die Wärme der zumindest einen designierten Batteriezelle unter Verdampfung abzuführen .

In Versuchen hat sich gezeigt , dass eine vorteilhafte Temperaturverteilung bei gleichzeitiger Temperierungsef fi zienz bei einem Nassdampfanteil von kleiner oder gleich 75% , vorzugsweise kleiner oder gleich 60% , bevorzugt kleiner oder gleich 53 % und besonders bevorzugt kleiner oder gleich 50% erreicht werden kann . Weiterhin kann eine vorteilhafte Temperaturverteilung bei gleichzeitiger Temperierungsef fi zienz bei einem Nassdampfanteil von kleiner oder gleich 45% , bevorzugt kleiner oder gleich 40% und besonders bevorzugt kleiner oder gleich 35% erreicht werden . Insbesondere hat sich gezeigt , dass ein Nassdampfanteil von kleiner oder gleich 50% zu einer besonders homogenen Temperierung der Batteriezelle beitragen kann . Mit anderen Worten kann durch den hier vorgeschlagenen Nassdampfanteil eine etwaige Inhomogenität der Temperierung der zumindest einen Batteriezelle reduziert oder vermieden werden .

Außerdem hat sich in Versuchen gezeigt , dass eine vorteilhafte Temperaturverteilung bei gleichzeitiger Temperierungsef fi zienz bei einem Nassdampfanteil von größer oder gleich 1 % , vorzugsweise größer oder gleich 10% , bevorzugt größer oder gleich 20% und besonders bevorzugt größer oder gleich 35% erreicht wird . Weiterhin wird eine vorteilhafte Temperaturverteilung bei gleichzeitiger Temperierungsef fi zienz bei einem Nassdampfanteil von größer oder gleich 45% , bevorzugt größer oder gleich 50% besonders bevorzugt größer oder gleich 53% erreicht . Der Nassdampfanteil kann über eine Wärmebilanz berechnet werden, insbesondere einer Wärmebilanz um das Batteriegehäuse . Aus einem Strom, der durch eine designierte, in dem Batteriegehäuse aufgenommene Batteriezelle fließt , und einer Temperatur dieser designierten Batteriezelle kann ein Verlustwärmeeintrag dieser designierten Batteriezelle berechnet werden . Aus einer Wärmebilanz kann nun zusammen mit einem designierten Wärmeträgermediumvolumenstrom der Nassdampfanteil eines designierten Wärmeträgermediums bestimmt werden, insbesondere der Nassdampfanteil am Fluidablauf des Batteriegehäuses . Der designierte Wär- meträgermediumvolumentstrom kann mit der Pumpe erzeugt und eingestellt werden, insbesondere durch Verändern einer Pumpenstellegröße . Der Nassdampfanteil kann durch die Pumpe eingestellt werden, insbesondere der Nassdampfanteil am Fluidablauf des Batteriegehäuses , insbesondere durch Variieren des Wärmeträgermediumvolumenstroms , insbesondere durch Verändern einer Pumpenstellgröße . Diese Berechnung des Nassdampfanteils kann auf eine Traktionsbatterie aufweisend eine Viel zahl von Batteriezellen übertragen werden .

Da die durch eine Temperaturänderung aufnehmbare Wärmeenergie des flüssigen Anteils des Wärmeträgermediums gegenüber der durch Verdampfung des Wärmeträgermediums aufnehmbaren Wärmeenergie klein ist , kann ohne die Bestimmung einer Temperatur des flüssigen Wärmeträgermediums , insbesondere einer Temperatur des flüssigen Wärmeträgermediums am Fluidzulauf des Batteriegehäuses , der Nassdampfanteil bestimmt werden, insbesondere in guter Näherung bestimmt werden, insbesondere der Nassdampfanteil am Fluidablauf des Batteriegehäuses . Ein Temperatursensor, insbesondere ein Temperatursensor am Fluidzulauf des Batteriegehäuses , kann die Genauigkeit der Bestimmung des Nassdampfanteils des designierten Wärmeträgermediums erhöhen . Insbesondere kann der Nassdampfanteil im zweiphasigen Bereich aus einem Druck des designierten Wärmeträgermediums , insbesondere dem Druck des designierten Wärmeträgermediums am Fluidzulauf des Batteriegehäuses , und einem Strom, der durch eine designierte , in dem Batteriegehäuse aufgenommene Batteriezelle fließt , bestimmt werden . Bei konstanter Temperatur des designierten Wärmeträgermediums im zweiphasigen Bereich ist die spezi fische Wärmekapazität des designierten Wärmeträgermediums von dem Druck des designierten Wärmeträgermediums abhängig . Zusammen mit dem Wärmeträgermediumvolumenstrom kann damit die aufgenommene Wärmemenge bestimmt werden . Auf Basis von Versuchsdaten mit dem spezi fischen Wärmeträgermedium, insbesondere von Versuchsdaten berücksichtigend den Anteil des Wärmeträgermediums in dem Fluid oder den Fremdanteil neben dem Wärmeträgermedium, kann aus dem Druck die spezi fische Wärmekapazität des Fluids und hieraus der Nassdampfanteil des Fluids bestimmt werden .

Optional ist die Pumpe eine Membranpumpe , insbesondere eine Membranpumpe welche zur Änderung der Pumprichtung ausgebildet ist .

Begri f flich sei hierzu Folgendes erläutert :

Unter einer „Membranpumpe" wird eine Vorrichtung aufweisend eine bewegliche Membran zur Förderung von Flüssigkeiten und/oder Gasen verstanden, die besonders unempfindlich gegen Dauerbeanspruchung und Verunreinigungen im Fördergut ist und daher besonders robust ist . Insbesondere können mit der Membranpumpe Zweiphasenströme , d . h . ein Gemisch aus flüssiger und gas förmiger Phase gefördert werden .

Ein weiterer Vorteil der Membranpumpe ist , dass diese richtungsumkehrbar ausgeführt werden kann . Mit anderen Worten kann die Membranpumpe so ausgeführt werden, dass sie in zwei Strömungsrichtungen, insbesondere zwei entgegengesetzte Strömungsrichtungen, Fluid fördern kann .

So ist ein Temperiersystem, insbesondere ein Temperiersystem für eine Traktionsbatterie , mit einer Zwei-Phasen Immersionskühlung mit einer verbesserten Kaltstart fähigkeit aus führbar .

Eine richtungsumkehrbare Membranpumpe mit der Fähigkeit Zweiphasenströme zu fördern, kann j e nach gewählter Förderrichtung ein designiertes Wärmeträgermedium aus dem unteren Bereich des Batteriegehäuses und/oder dem oberen Bereich des Batteriegehäuses fördern . Mit anderen Worten kann ein designierter Fluidvolumenstrom, insbesondere ein designierter Wärmeträgermediumvolumenstrom, in beiden Richtungen des Temperierkreislaufes gefördert werden .

Hierdurch kann eine Hei zwirkung auf die zumindest eine designierte Batteriezelle erreicht werden, indem sich eine Dampfkondensation innerhalb des Batteriegehäuses einstellt . So kann schneller eine vorteilhafte Temperatur für den Betrieb der zumindest einen designierten Batteriezelle mit optimaler Leistungsdichte und/oder eine homogene Temperaturverteilung innerhalb des Batteriegehäuses erreicht werden .

Alternativ kann das Temperiersystem ein erstes Dreiwegeventil und ein zweites Dreiwegeventil aufwei sen . Das zweite Dreiwegeventil kann zwischen der Pumpe und dem Batteriegehäuse angeordnet sein . Das zweite Dreiwegeventil kann mit seinem ersten Anschluss mit der Pumpe fluidverbunden sein, mit seinem zweiten Anschluss mit dem Batteriegehäuse fluidverbunden sein und mit seinem dritten Anschluss mit dem Sammelbehälter fluidverbunden sein . Das erste Dreiwegeventil kann mit seinem ersten Anschluss mit dem Batteriegehäuse , mit seinem zweiten Anschluss mit dem Wärmetauscher und mit seinem dritten Anschluss mit der Pumpe fluidverbunden sein .

Das erste Dreiwegeventil und das zweite Dreiwegeventil können derart steuerbar und/oder regelbar ausgeführt sein, dass das Wärmeträgermedium von der Pumpe über das erste Dreiwegeventil in das Batteriegehäuse , insbesondere durch den Fluidablauf des Batteriegehäuses in das Batteriegehäuse , gefördert werden kann . Von dem Batteriegehäuse kann das Wärmeträgermedium durch das zweite Dreiwegeventil zurück in den Sammelbehälter gefördert werden . Mit anderen Worten kann die Förderrichtung des Wärmeträgermediums durch das Batteriegehäuse umgekehrt werden, insbesondere mit einer konventionellen Pumpe . Hierdurch kann eine Hei z funktion für zumindest eine in dem Batteriegehäuse designiert aufgenommene Batteriezelle erreicht werden .

Alternativ kann das Temperiersystem ein erstes Dreiwegeventil und ein zweites Dreiwegeventil aufweisen . Das erste Dreiwegeventil kann mit seinem ersten Anschluss mit dem Batteriegehäuse , mit seinem zweiten Anschluss mit dem Wärmetauscher und mit seinem dritten Anschluss mit dem dritten Anschluss des zweiten Dreiwegeventils fluidverbunden sein . Das zweite Dreiwegeventil kann zwischen dem Wärmetauscher und dem Sammelbehälter angeordnet sein . Das zweite Dreiwegeventil kann mit seinem ersten Anschluss mit dem Wärmetauscher fluidverbunden sein, mit seinem zweiten Anschluss mit dem Sammelbehälter fluidverbunden sein und mit seinem dritten Anschluss mit dem dritten Anschluss des ersten Dreiwegeventils fluidverbunden sein . Mit der hier vorgeschlagenen Anordnung von erstem und zweitem Dreiwegeventil kann erreicht werden, dass das designierte Wärmeträgermedium den Kondensator wahlweise umströmen kann . Das erste Dreiwegeventil und das zweite Dreiwegeventil können in einem Mehrwegeventil , insbesondere einem Fünfwegeventil , zusammengefasst werden, sodass sie eine bauliche Einheit bilden . Eine bauliche Einheit einer Mehrzahl von Dreiwegeventilen in Form eines Mehrwegeventils , insbesondere eines Fünfwegeventils , kann auch auf eine abweichende Anordnung und auch eine abweichende Anzahl von Dreiwegeventilen vorteilhaft übertragen werden .

Das Temperiersystem kann ein drittes Dreiwegeventil und ein viertes Dreiwegeventil aufweisen . Das Temperiersystem kann ein erstes Verbindungselement und/oder ein zweites Verbindungselement aufweisen . Das dritte Dreiwegeventil und/oder das vierte Dreiwegeventil kann zwischen der Pumpe und dem Sammelbehälter angeordnet sein . Das dritte Dreiwegeventil kann mit seinem ersten Anschluss mit dem zweiten Anschluss des vierten Dreiwegeventils , mit seinem zweiten Anschluss mit dem Sammelbehälter und mit seinem dritten Anschluss mit dem dritten Anschluss eines zweiten Verbindungselements fluidverbunden sein . Das vierte Dreiwegeventil kann mit seinem ersten Anschluss mit dem dritten Anschluss eines ersten Verbindungselementes , mit seinem zweiten Anschluss mit dem ersten Anschluss des dritten Dreiwegeventils und mit seinem dritten Anschluss mit der Pumpe fluidverbunden sein .

Das erste Verbindungselement und/oder das zweite Verbindungselement können als Dreiwegeventil oder als T-Stück oder als sonstiges Verbindungselement mit drei Anschlüssen ausgebildet sein . Das erste Verbindungselement und/oder das zweite Verbindungselement können zwischen dem Batteriegehäuse und der Pumpe angeordnet sein . Das erste Verbindungselement kann mit seinem ersten Anschluss mit dem Batteriegehäuse , mit seinem zweiten Anschluss mit dem ersten Anschluss des zweiten Verbindungselementes und mit seinem dritten Anschluss mit dem ersten Anschluss des vierten Dreiwegeventils fluidverbunden sein . Das zweite Verbindungselement kann mit seinem ersten Anschluss mit dem zweiten Anschluss des ersten Verbindungselements , mit seinem zweiten Anschluss mit der Pumpe und mit seinem dritten Anschluss mit dem dritten Anschluss des dritten Dreiwegeventils fluidverbunden sein .

Das dritte Dreiwegeventil und das vierte Dreiwegeventil können, insbesondere im Wirkzusammenhang mit dem ersten Verbindungselement und dem zweiten Verbindungselement , vorteilhaft die designierte Strömungsrichtung des designierten Wärmeträgermediums in dem Temperiersystem umkehren, wobei die Förderrichtung der Pumpe gleichbleiben kann .

Das erste Dreiwegeventil und/oder das zweite Dreiwegeventil und/oder das dritte Dreiwegeventil und/oder das vierte Dreiwegeventil und/oder das erste Verbindungselement und/oder das zweite Verbindungselement können derart steuerbar und/oder regelbar ausgeführt sein, dass das designierte Wärmeträgermedium, insbesondere das flüssige designierte Wärmeträgermedium, von der Pumpe aus dem Batteriegehäuse in den Sammelbehälter gefördert werden kann . Dadurch kann gas förmiges designiertes Wärmeträgermedium aus dem Sammelbehälter, insbesondere durch ein Hei zelement in dem Sammelbehälter erzeugtes gas förmiges Wärmeträgermedium, in das Batteriegehäuse gesaugt werden . Mit anderen Worten kann die Förderrichtung des designierten Wärmeträgermediums durch das Batteriegehäuse umgekehrt werden, insbesondere mit einer konventionellen Pumpe . Das so in das Batteriegehäuse geförderte gas förmige designierte Wärmeträgermedium kann an zumindest einer, in dem Batteriegehäuse aufgenommenen, designierten Batteriezelle kondensieren . Dadurch kann diese designierte Batteriezelle erhitzt werden, insbesondere besonders schnell erhitzt werden . Insbesondere kann eine Hei z funktion mit einer ausgeprägten Phasenerwärmung erzielt werden .

Das dritte Dreiwegeventil und das vierte Dreiwegeventil können in einem Mehrwegeventil , insbesondere einem Fünfwegeventil , zusammengefasst werden, sodass sie eine bauliche Einheit bilden . Das Mehrwegeventil weist in diesem Fall eine Fluidverbindung zu dem Sammelbehälter und eine Fluidverbindung zu der Pumpe auf , insbesondere zu einer Saugseite der Pumpe . In das vorstehende Mehrwegeventil kann auch das erste und/oder das zweite Verbindungselement integriert werden, wodurch das Mehrwegeventil eine Fluidverbindung zu dem Batteriegehäuse und/oder eine zweite Fluidverbindung zu der Pumpe aufweist , insbesondere zu einer Druckseite der Pumpe .

Gemäß einer besonders bevorzugten Aus führungs form ist das Ausgleichsvolumen als eine Druckausgleichsvorrichtung mit einem variablen Volumen ausgestaltet .

Begri f flich sei hierzu Folgendes erläutert :

Unter einem als „Druckausgleichsvorrichtung" ausgestalteten Ausgleichsvolumen ist j egliches Ausgleichsvolumen zu verstehen, dass dazu geeignet ist , den Druck innerhalb des Temperiersystems durch eine Volumenänderung zu variieren .

Dazu kann die Druckausgleichsvorrichtung ein variables Volumen aufweisen, insbesondere ein passives variables Volumen . Das variable Volumen kann so eingestellt sein, dass es sich vergrößert , wenn der Druck innerhalb des Temperiersystems größer ist als der Druck der Umgebung des Temperiersystems und es sich verringert , wenn der Druck innerhalb des Temperiersystems geringer ist als der Druck der Umgebung des Temperiersystems . Das variable Volumen kann seine Größe derart variieren, dass ein minimaler Druck innerhalb des Temperiersystems nicht unterschritten werden kann und ein maximaler Druck innerhalb des Temperiersystems nicht überschritten werden kann .

Das variable Volumen kann als Membran ausgebildet sein, die zumindest eine Fläche aufweisen kann, die direkt mit der Umgebung verbunden sein kann und durch die das Volumen der Druckausgleichsvorrichtung variiert werden kann . Alternativ kann das variable Volumen ballonförmig ausgestaltet sein .

Hierdurch kann ein Temperiersystem ausgeführt werden, welches auf Druckunterschiede in der Umgebung des Temperiersystems mit einer Volumenänderung der Druckausgleichsvorrichtung reagiert und gleichzeitig gegenüber der Umgebung geschlossen ausgeführt ist .

Bei einem gegenüber der Umgebung abgeschlossenen System kann kein Stof f austausch zwischen der Umgebung und dem Temperiersystem stattfinden . Dadurch können die Emissionen des Temperiersystems an die Umgebung verringert oder komplett vermieden werden .

Außerdem können bei einem gegenüber der Umgebung abgeschlossenen System die innerhalb des Temperiersystems befindlichen Stof f zusammensetzungen, insbesondere die eines designierten Wärmeträgermediums konstant gehalten werden, insbesondere zumindest teilweise konstant . Insbesondere kann das Eintreten von nicht kondensierbaren Stof fe und/oder Stof f gemischen in das Temperiersystem und in den Temperierkreislauf zumindest teilweise verhindert werden, insbesondere vollständig verhindert werden . Dadurch kann die Temperierleistung des Temperiersystems auch über lange Zeiträume weitestgehend konstant gehalten werden, insbesondere konstant gehalten werden, insbesondere unabhängig von den Umgebungsbedingungen .

Ferner kann durch die Druckausgleichsvorrichtung der Druck innerhalb des Temperiersystems durch die Volumenänderung derart reguliert werden, dass auch bei besonders tiefen und/oder bei besonders hohen Temperaturen eine ausreichend hohe Temperierleistung und/oder eine besonders ef fi ziente Temperierung erreicht werden kann . So kann das Volumen innerhalb des Temperiersystems bei niedrigen Temperaturen durch das variable Volumen der Druckausgleichsvorrichtung derart reduziert werden, dass der Druck innerhalb des Temperiersystems gerade nur so weit abfällt , dass eine ausreichende Temperierleistung und/oder eine besonders ef fi ziente Temperierung gewährleistet werden kann . Ferner kann das Volumen innerhalb des Temperiersystems bei hohen Temperaturen durch das variable Volumen der Druckausgleichsvorrichtung derart erhöht werden, dass der Druck innerhalb des Temperiersystems gerade nur so weit ansteigt , dass einzelne Komponenten des Temperiersystems hierdurch keine kritischen Lasten erfahren können .

Optional weist die Druckausgleichsvorrichtung ein definiertes Maximalvolumen auf .

Begri f flich sei hierzu Folgendes erläutert :

Unter einem „Maximalvolumen" einer Druckausgleichsvorrichtung wird eine Obergrenze für das variable Volumen der Druckausgleichsvorrichtung verstanden .

Ein Maximalvolumen kann durch ein das variable Volumen der Druckausgleichsvorrichtung umgebendes starres , nicht variables Volumen ausgestaltet sein . Mit anderen Worten, kann ein Maximalvolumen einen Innenraum aufweisen, in der das variable Volumen auf genommen und begrenzt werden kann . Ein solches das variable Volumen umgebende starre Volumen kann ein Hohl zylinder oder ein Hohlquader oder dergleichen sein, welche einen Innenraum aufweisen, in dem das variable Volumen aufgenommen werden kann .

Durch ein Maximalvolumen kann eine zu große Ausdehnung des variablen Volumens der Druckausgleichsvorrichtung vermieden werden . Das kann insbesondere dann von Vorteil sein, wenn das variable Volumen bei zu großer Ausdehnung mit anderen Komponenten eines Kraftfahrzeugs , in welchem das Temperiersystem verbaut sein kann, in ungewünschten Kontakt kommen könnte . Dadurch kann das Temperiersystem mit definierten Abmaßen in einem Kraftfahrzeug eingebaut werden .

Weiterhin optional weist das Temperiersystem ein Sicherheitsventil gegen einen Unterdrück im Temperierkreislauf auf .

Begri f flich sei hierzu Folgendes erläutert :

Unter einem „Sicherheitsventil" wird j edes Ventil verstanden, welches in druckbeaufschlagten Systemen bei Überschreiten eines spezi fi zierten Überdrucks und/oder Unterschreiten eines spezifi zierten Unterdrucks einen Druckausgleich herstellen kann . Insbesondere kann ein Sicherheitsventil dazu ausgebildet sein, das druckbeaufschlagte System durch einen Druckausgleich vor Schäden bewahren zu können .

Durch Temperaturschwankungen kann es zu Druckänderungen in einem Temperiersystem kommen . Hierdurch kann die Temperierf f i zienz des Temperiersystems beeinflusst werden . Insbesondere kann die Kühlef fi zienz durch niedrige Temperatur und dadurch einen niedrigeren Druck im Temperiersystem negativ beeinflusst werden .

Das Sicherheitsventil kann sich bei Unterdrück in dem Temperiersystem gegenüber der Umgebung öf fnen, wodurch ein Medium aus der Umgebung des Sicherheitsventils in die Temperiereinrichtung gelangen kann und der minimale Druck in dem Temperiersystem begrenzt werden kann . Dadurch können einzelne Komponenten des Temperiersystem vor Schädigungen geschützt werden .

Dadurch, dass ein Medium aus der Umgebung in das System gelangen kann, vermischt es sich mit dem Wärmeträgermedium und kann die Temperierleistung beeinflussen . Insbesondere wenn das Medium aus der Umgebung als nicht-kondensierbares Gas ausgebildet ist , kann dies die Temperierleistung senken .

Durch die im System gewählte Anordnung des Ausgleichsvolumens kann sich das nicht-kondensierbare Gas im Ausgleichsvolumen sammeln . Aufgrund von Dichteunterschieden zwischen dem Wärmeträgermedium und dem nicht-kondensierbaren Gas kann sich eine Schichtung zwischen dem nicht-kondensierbaren Gas und dem Wärmeträgermedium, insbesondere der gas förmigen Phase des Wärmeträgermediums , einstellen, sodass sich das nicht-kondensierbare Gas in dem Ausgleichsvolumen sammeln kann, insbesondere wenn das Ausgleichsvolumen derart angeordnet ist , dass es die höchste geodätische Höhe im Temperiersystem aufweist . Mit anderen Worten kann sich das nicht-kondensierbare Gas oberhalb der gas förmigen Phase des Wärmeträgermediums sammeln, da die Dichte des nicht- kondensierbaren-Gases geringer ist , als die Dichte der gas förmigen Phase des Wärmeträgermedius .

Dadurch kann der Einfluss auf die Temperierleistung durch das nicht-kondensierte Gas reduziert werden, insbesondere wenn das Ausgleichvolumen ein variables Volumen aufweist .

Das Sicherheitsventil kann dazu eingerichtet sein, dass ein bei einem Unterdrück in dem Temperiersystem gegenüber der Umgebung des Temperiersystems maximaler Unterdrück in dem Temperiersystem kleiner oder gleich 0 , 03 N/mm² aufweist , vorzugsweise kleiner oder gleich 0 , 02 N/mm² , bevorzugt kleiner oder gleich 0 , 015 N/mm² und besonders bevorzugt kleiner oder gleich 0 , 0125 N/mm² . Weiterhin kann das Sicherheitsventil dazu eingerichtet sein, dass der maximale Unterdrück in dem Temperiersystem kleiner oder gleich 0 , 01 N/mm² aufweist , vorzugsweise kleiner oder gleich 0 , 0075 N/mm² , bevorzugt kleiner oder gleich 0 , 005 N/mm² und besonders bevorzugt kleiner oder gleich 0 , 0025 N/mm² . Zweckmäßig weist das Temperiersystem ein Sicherheitsventil gegen einen Überdruck im Temperierkreislauf auf .

Hier wird vorgeschlagen, dass das Temperiersystem ein Sicherheitsventil aufweist , welches zum Öf fnen bei einem Überdruck in dem Temperiersystem gegenüber der Umgebung eingerichtet ist . Hierdurch kann erreicht werden, das s ein Medium aus dem Temperiersystem in die Umgebung entweichen kann und der maximale Druck in dem Temperiersystem begrenzt werden kann .

Das Sicherheitsventil kann dazu eingerichtet sein, dass ein bei einem Überdruck in dem Temperiersystem gegenüber der Umgebung des Temperiersystems maximaler Überdruck in dem Temperiersystem kleiner oder gleich 0 , 31 N/mm² aufweist , vorzugsweise kleiner oder gleich 0 , 285 N/mm² , bevorzugt kleiner oder gleich 0 , 265 N/mm² und besonders bevorzugt kleiner oder gleich 0 , 25 N/mm² . Weiterhin kann das Sicherheitsventil dazu eingerichtet sein, dass der maximale Überdruck in dem Temperiersystem kleiner oder gleich 0 , 235 N/mm² aufweist , vorzugsweise kleiner oder gleich 0 , 22 N/mm² , bevorzugt kleiner oder gleich 0 , 2 N/mm² und besonders bevorzugt kleiner oder gleich 0 , 175 N/mm² .

Vorzugsweise weist das Temperiersystem einen Sensor auf , wobei der Sensor zur Bestimmung der Leitfähigkeit eines Mediums in dem Temperierkreislauf eingerichtet ist .

Wenn der Anteil eines designierten Wärmeträgermediums in dem Temperaturkreislauf unter einen bestimmten Wert sinkt , kann dies die Temperierleistung des Temperiersystems beeinflussen .

Weiterhin vorzugsweise weißt das Temperiersystem einen ersten Sensor und einen zweiten Sensor j eweils eingerichtet zur Bestimmung der Leitfähigkeit eines Mediums in dem Temperierkreis lauf auf , wobei der erste Sensor in Fluidkommunikation mit dem unteren Bereich des Batteriegehäuses steht und der zweite Sensor in Fluidkommunikation mit einem oberen Bereich des Batteriegehäuses steht .

Mit einem zweiten Sensor kann die Messgenauigkeit der Bestimmung der Leitfähigkeit eines Mediums erhöht werden . Über die Leitfähigkeit kann eine Eigenschaft eines Fluids bestimmt werden . Insbesondere kann bestimmt werden, ob eine Verunreinigung mit anderen Fluidbestandteilen bestimmt werden . Eine solche Verunreinigung kann Einfluss auf die Leitfähigkeit eines Fluids haben, insbesondere eines Wärmeträgermediums .

Weiterhin kann das Temperiersystem einen dritten Sensor aufweisen, insbesondere einen Sensor der dazu eingerichtet ist , eine Temperatur des designierten Wärmeträgermediums zu bestimmen . Insbesondere kann der dritte Sensor in Fluidkommunikation mit dem unteren Bereich des Batteriegehäuses stehen, vorzugsweise am Fluidzulauf des Batteriegehäuses .

Weiterhin kann das Temperiersystem einen vierten Sensor aufweisen, insbesondere einen Sensor der dazu eingerichtet ist , einen Druck des designierten Wärmeträgermediums in dem Temperiersystem zu bestimmen . Insbesondere kann der vierte Sensor in Fluidkommunikation mit dem unteren Bereich des Batteriegehäuses stehen, vorzugsweise am Fluidzulauf des Batteriegehäuses .

Bevorzugt weist der Sammelbehälter ein Hei zelement auf .

Begri f flich sei hierzu Folgendes erläutert :

Unter einem „Hei zelement" ist eine Vorrichtung zu verstehen, von der Wärme an das das Hei zelement umgebende Fluid abgegeben werden kann . Mit anderen Worten kann durch das Hei zelement das Fluid, welches das Hei zelement umgibt , erwärmt werden . Insbesondere kann der Sammelbehälter ein Hei zelement aufweisen, welches dazu eingerichtet ist , eine in dem Sammelbehälter vorteilhafte Temperatur zu erreichen .

Dadurch kann das von der Pumpe in das Batteriegehäuse geführte designierte Wärmeträgermedium mit einer erhöhten Temperatur in das Batteriegehäuse eintreten, sodass durch die erhöhte Temperatur des designierten Wärmeträgermediums Wärme an die zumindest eine designierte Batteriezelle abgegeben werden kann . Hierdurch kann erreicht werden, dass eine designierte Batteriezelle auch bei tiefen Umgebungstemperaturen schneller eine hohe Leistungsdichte bereitstellen oder aufnehmen kann . Dadurch kann die Kaltstartfähigkeit verbessert werden .

Zweckmäßig ist der Wärmetauscher mit dem Ausgleichsvolumen fluidverbunden .

Der Wärmetauscher kann vorzugsweise im oberen Bereich des Wärmetauschers und/oder dem unteren Bereich des Wärmetauschers mit dem oberen Bereich des Ausgleichsvolumens und/oder dem unteren Bereich des Ausgleichsvolumens verbunden sein .

Bei Kondensatoren können im Betrieb gas förmige Bestandteile eines Mediums aufgrund einer nicht vollständigen Kondensation des Mediums übrigbleiben . Insbesondere kann sich ein nicht-kondensierbares Gas im oberen Bereich des Kondensators ansammeln .

Dadurch, dass der Wärmetauscher und das Ausgleichsvolumen fluidverbunden sein können, kann flüssiges und/oder gas förmiges Fluid vom Wärmetauscher zum Ausgleichsvolumen geführt werden . Insbesondere kann gas förmiger Bestandteil von einem nicht vollständig kondensierten designierten Wärmeträgermedium vom Wärmetauscher zum Ausgleichsvolumen geführt werden . Weiterhin kann insbesondere nicht-kondensierbares Gas von dem Wärmetauscher zum Ausgleichsvolumen geführt werden . Schließlich kann insbesondere nicht-kondensierbares Fluid, welches durch ein Sicherheitsventil in das Temperiersystem gelangt sein kann, von dem Wärmetauscher zu dem Ausgleichsvolumen geführt werden .

Optional weist das Temperiersystem eine Fluidfördereinrichtung auf , wobei die Fluidfördereinrichtung zwischen dem Sammelbehälter und dem Ausgleichsvolumen angeordnet sein kann .

Begri f flich sei hierzu Folgendes erläutert :

Unter einer „Fluidfördereinrichtung" ist j egliche Einrichtung zum Fördern eines flüssigen und/oder gas förmigen Stof fes und/oder Stof f gemisches zu verstehen .

Durch die Fluidfördereinrichtung kann Fluid, insbesondere ein designiertes Wärmeträgermedium vom Sammelbehälter in das Ausgleichsvolumen gefördert werden .

Das Temperiersystem kann eine Fülleinrichtung aufweisen .

Begri f flich sei hierzu Folgendes erläutert :

Unter einer „Fülleinrichtung" ist j egliche Vorrichtung zum Befüllen eines Temperiersystems mit einem Fluid zu verstehen . Insbesondere ist unter einer Fülleinrichtung eine Vorrichtung zu verstehen, mit der ein Temperiersystem mit einem designierten Wärmeträgermedium befüllt werden kann .

Die Fülleinrichtung kann vorzugsweise oberhalb des Batteriegehäuses angeordnet werden . Weiterhin vorzugsweise kann die Fülleinrichtung unterhalb eines Sicherheitsventils angeordnet werden . Bevorzugt kann die Fülleinrichtung zwischen Wärmetauscher und Sammelbehälter angeordnet werden . Besonders bevorzugt kann die Fülleinrichtung angrenzend an dem Sammelbehälter ange- ordnet werden, nochmals bevorzugt im oberen Bereich des Sammelbehälters . Schließlich kann die Fülleinrichtung integral mit dem Sammelbehälter, vorzugsweise im oberen Bereich des Sammelbehälters angeordnet sein .

Das Temperiersystem kann eine Drainagevorrichtung aufweisen .

Begri f flich sei hierzu Folgendes erläutert :

Unter einer „Drainagevorrichtung" ist j egliche Vorrichtung zum Ablassen eines Fluids aus einem Temperiersystems zu verstehen . Insbesondere ist unter einer Drainagevorrichtung eine Vorrichtung zum Ablassen eines designierten Wärmeträgermedium aus einem Temperiersystem zu verstehen .

Die Drainagevorrichtung kann vorzugsweise am Punkt mit der niedrigsten geodätischen Höhe des Systems angeordnet sein . Vorzugsweise kann die Drainagevorrichtung im unteren Bereich des Batteriegehäuses angeordnet sein . Weiter vorzugsweise kann die Drainagevorrichtung integral mit dem unteren Bereich des Batteriegehäuses verbunden sein .

Eine oder mehrere Komponenten des Temperiersystems können innerhalb des Kraftfahrzeugs angeordnet sein, insbesondere das Batteriegehäuse der Traktionsbatterie und/oder der Sammelbehälter und/oder die Wärmeübertragungsvorrichtung und/oder die Pumpe und/oder das Ausgleichsvolumen .

Nach einem zweiten Aspekt der Erfindung löst die Aufgabe ein Kraftfahrzeug aufweisend ein Temperiersystem nach dem ersten Aspekt der Erfindung . Es versteht sich, dass sich sie Vorteile eines Temperiersystems nach dem ersten Aspekt der Erfindung, wie vorstehend beschrieben, unmittelbar auf ein Kraftfahrzeug aufweisend ein Temperiersystem nach dem ersten Aspekt der Erfindung erstrecken.

Es sei ausdrücklich darauf hingewiesen, dass der Gegenstand des zweiten Aspekts mit dem Gegenstand des vorstehenden Aspekts der Erfindung vorteilhaft kombinierbar ist, und zwar sowohl einzeln oder in beliebiger Kombination kumulativ.

Weitere Vorteile, Einzelheiten und Merkmale der Erfindung ergeben sich nachfolgend aus den erläuterten Ausführungsbeispielen. Dabei zeigen im Einzelnen:

Figur 1: eine schematische Darstellung einer ersten Ausführungsform eines Temperiersystems;

Figur 2: eine schematische Darstellung einer zweiten Ausführungsform eines Temperiersystems;

Figur 3: eine schematische Darstellung einer dritten Ausführungsform eines Temperiersystems;

Figur 4: eine schematische Darstellung einer vierten Ausführungsform eines Temperiersystems; und

Figur 5: eine schematische Darstellung einer fünften Ausführungsform eines Temperiersystems; und

Figur 6: eine schematische Darstellung einer sechsten Ausführungsform eines Temperiersystems.

In der nun folgenden Beschreibung bezeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche Bauteile bzw. gleiche Merkmale, sodass eine in Bezug auf eine Figur durchgeführte Beschreibung bezüglich eines Bauteils auch für die anderen Figuren gilt , sodass eine wiederholende Beschreibung vermieden wird . Ferner sind einzelne Merkmale , die in Zusammenhang mit einer Aus führungs form beschrieben wurden, auch separat in anderen Aus führungs formen verwendbar .

Eine erste Aus führungs form eines Temperiersystems 10 gemäß Figur 1 besteht im Wesentl ichen aus einem Batteriegehäuse 20 , einem Wärmetauscher 50 , einem Sammelbehälter 30 und einer Pumpe 60 .

Das Temperiersystem 10 kann dazu eingerichtet sein, eine Traktionsbatterie eines Kraftfahrzeugs mit einem Wärmeträgermedium 120 in einem Temperierkreislauf zu temperieren .

Das Batteriegehäuse 20 kann einen umschlossenen Innenraum mit zumindest einer Aufnahmeposition für eine Batteriezelle aufweisen, wobei ein unterer Bereich des Batteriegehäuses 20 zur Aufnahme des Wärmeträgermediums 120 ausgeführt sein kann .

Der Wärmetauscher 50 kann zur Wärmeabgabe von dem Wärmeträgermedium 120 an die den Wärmetauscher 50 umgebende Umgebung ausgebildet sein .

Der Sammelbehälter 30 kann zur Aufnahme des Wärmeträgermediums 120 ausgebildet sein .

Auch wenn der Temperierkreislauf nachfolgend bei gleichzeitiger Nennung von Leitungen 130 , 140 , 150 , 160 , 170 , 180 beschrieben wird, so sei ausdrücklich darauf hingewiesen, dass die Leitungen 130 , 140 , 150 , 160 , 170 , 180 auch als optional zu verstehen können sein sollen und funktional miteinander verbundene Komponenten des Temperierkreislaufs auch unmittelbar angrenzend aneinander angeordnet sein können, sodass einzelne , mehrere oder alle Leitungen 130 , 140 , 150 , 160 , 170 , 180 verzichtbar sein können .

Der Wärmetauscher 50 kann zumindest mittelbar durch eine zweite Leitung 140 mit dem Batteriegehäuse 20 fluidverbunden sein und zumindest mittelbar durch die dritte Leitung 150 mit dem Sammelbehälter 30 fluidverbunden sein . Der Sammelbehälter 30 kann zumindest mittelbar über eine vierte Leitung 160 mit dem Batteriegehäuse 20 fluidverbunden sein . Die Pumpe 60 kann zwi schen dem Batteriegehäuse 20 und dem Sammelbehälter 30 im Wirkzusammenhang mit der vierten Leitung 160 angeordnet sein . Dabei kann die Pumpe 60 angrenzend an das Batteriegehäuse 20 und/oder den Sammelbehälter 30 angeordnet sein oder Bestandteil der vierten Leitung 160 oder des Sammelbehälters 30 oder des Batteriegehäuses 20 sein . Dadurch kann die Pumpe 60 das Wärmeträgermedium 120 von dem Sammelbehälter 30 in das Batteriegehäuse 20 , in den Wärmetauscher 50 und wieder zurück in den Sammelbehälter 30 fördern . Damit kann eine Temperierung der zumindest einen designierten Batteriezelle innerhalb des Batteriegehäuses 20 erreicht werden .

Das Temperiersystem 10 kann ein Ausgleichsvolumen 40 aufweisen . Das Ausgleichsvolumen 40 kann zumindest mittelbar mit einem oberen Bereich des Sammelbehälters 30 durch eine erste Leitung 130 fluidverbunden sein oder unmittelbar mit dem Sammelbehälter 30 verbunden sein oder integral mit dem Sammelbehälter 30 ausgebildet sein, wobei ein Volumen des Sammelbehälters 30 zumindest teilweise durch eine teilweise Einschnürung oder eine Blende von dem Ausgleichsvolumen 40 getrennt ausgeführt ist .

Das Temperiersystem 10 kann zudem eine Drainageeinrichtung 110 aufweisen . Die Drainageeinrichtung 110 kann am tiefsten Punkt des Temperiersystems 10 angeordnet sein . Die Drainageeinrichtung

110 kann im unteren Bereich des Batteriegehäuses 20 oder in der vierten Leitung 160 angeordnet sein . Das Temperiersystem 10 kann zudem eine Fülleinrichtung 80 aufweisen, welche vorzugsweise am höchsten Punkt des Temperiersystems 10 angeordnet sein kann . Die Fülleinrichtung 80 kann oberhalb des Batteriegehäuses 20 angeordnet sein .

Eine zweite Aus führungs form eines Temperiersystems 10 gemäß Figur 2 kann eine Hei z funktion zum Aufhei zen der zumindest einen Designierten Batteriezelle aufweisen . Dazu kann die zweite Ausführungs form des Temperiersystems 10 ein Dreiwegeventil 70 aufweisen .

Das Dreiwegeventil 70 kann zwischen dem Batteriegehäuse 20 und dem Wärmetauscher 50 angeordnet sein, vorzugsweise als Bestandteil der zweiten Leitung 140 oder unmittelbar angrenzend an das Batteriegehäuse 20 und/oder den Wärmetauscher 50 . Weiterhin ist denkbar, dass das Dreiwegeventil 70 ein Bestandteil des Batteriegehäuses 20 oder des Wärmetauschers 50 ist . Das Dreiwegeventil 70 kann durch seinen ersten Anschluss mit dem Batteriegehäuse 20 und durch seinen zweiten Anschluss mit dem Wärmetauscher 50 zumindest mittelbar fluidverbunden sein . Mit seinem dritten Anschluss kann das Dreiwegeventil 70 zumindest mittelbar durch die fünfte Leitung 170 mit dem Sammelbehälter 30 fluidverbunden sein . Das Dreiwegeventil kann j edoch auch unmittelbar an den Sammelbehälter 30 angrenzen oder ein integraler Bestandteil des Sammelbehälters 30 sein .

Das Dreiwegeventil 70 kann zudem steuerbar ausgeführt sein . Insbesondere kann das Dreiwegeventil 70 derart steuerbar ausgeführt sein, dass das Wärmeträgermedium 120 von der Pumpe 60 aus dem Sammelbehälter 30 , vorzugsweise durch die vierte Leitung 160 , in das Batteriegehäuse 20 und von dort aus , vorzugsweise durch die zweite Leitung 140 und/oder die fünfte Leitung 170 , wieder zurück in den Sammelbehälter 30 gefördert werden kann . Mit anderen Worten kann das Dreiwegeventil 70 derart steuerbar ausgeführt sein, dass das Wärmeträgermedium 120 nicht durch den Wärmetauscher 50 und/oder die Leitung 150 gefördert wird . Dadurch kann eine Hei zfunktion des Temperiersystems 10 erzielt werden .

Die Darstellung der Pumpe 60 ist nicht ausschlaggebend für die Förderrichtung des Wärmeträgermediums 120 . Mit anderen Worten kann die Pumpe dazu eingerichtet sein, in zwei entgegen gesetzte Förderrichtungen zu fördern .

Eine dritte Aus führungs form eines Temperiersystems 10 gemäß Figur 3 kann einen Wärmetauscher 50 aufweisen der als Kondensator 51 ausgebildet sein kann . Das Batteriegehäuse 20 kann als ein Batteriegehäuse 21 ausgebildet sein, welches eine Verdampfungseinrichtung zur Verdampfung des Wärmeträgermediums 120 aufweist . Die Pumpe 60 kann als Membranpumpe 61 ausgebildet sein . Insbesondere kann die Membranpumpe 61 zur Änderung der Pumprichtung ausgebildet sein . Dadurch kann mit dem Temperiersystem 10 eine Zwei-Phasen Immersionskühlung ausgeführt werden .

Das Temperiersystems 10 gemäß Figur 3 kann ein Ausgleichsvolumen 40 aufweisen, welches als Druckausgleichsvorrichtung mit einem variablen Volumen 41 ausgebildet ist . Insbesondere kann das Druckausgleichsvolumen mit variablem Volumen 41 ein definiertes Maximalvolumen aufweisen . Dadurch kann das Temperiersystem 10 als ein gegenüber der Umgebung geschlossenes System betrieben werden .

Eine vierte Aus führungs form eines Temperiersystems 10 gemäß Figur 4 kann eine sechste Leitung 180 aufweisen . Der Wärmetauscher 50 , 51 kann mit dem Ausgleichsvolumen 40 , 41 durch die sechste Leitung 180 fluidverbunden sein oder unmittelbar mit dem Ausgleichsvolumen 40 , 41 fluidverbunden sein .

Das Temperiersystem 10 kann ein Sicherheitsventil 90 gegen Unterdrück und/oder gegen Überdruck aufweisen . Das Sicherheitsventil 90 kann an der höchsten Stelle des Temperiersystems 10 angeordnet sein insbesondere kann das Sicherheitsventil 90 im oberen Bereich des Ausgleichsvolumen 40 , 41 angeordnet sein .

Die Fülleinrichtung kann unterhalb eines Sicherheitsventils 90 angeordnet sein .

Das Temperiersystem 10 kann einen ersten Sensor 100 aufweisen . Der erste Sensor 100 kann zur Bestimmung der Leitfähigkeit eines Mediums in dem Temperierkreislauf eingerichtet sein . Der erste Sensor 100 kann in Fluidkommunikation mit dem unteren Bereich des Batteriegehäuses 20 stehen . Das Temperiersystem 10 kann einen zweiten Sensor 101 aufweisen . Der zweite Sensor 101 kann zur Bestimmung der Leitfähigkeit eines Mediums in dem Temperierkreislauf eingerichtet sein . Der zweite Sensor 101 kann in Fluidkommunikation mit einem oberen Bereich des Batteriegehäuses 20 stehen . Durch einen zweiten Sensor 101 kann die Messgenauigkeit zur Bestimmung der Leitfähigkeit eines Mediums erhöht werden .

Weiterhin kann das Temperiersystem 10 kann einen dritten Sensor 102 und/oder einen vierten Sensor 103 aufweisen, insbesondere können der dritte Sensor 102 und der vierte Sensor 103 am Fluidzulauf des Batteriegehäuses 20 angeordnet sein . Der dritte Sensor 102 kann dazu ausgebi ldet sein, eine Temperatur des designierten Wärmeträgermediums 120 zu bestimmen . Der vierte Sensor 103 kann dazu ausgebildet sein, einen Druck des designierten Wärmeträgermediums 120 zu bestimmen .

Das Temperiersystem 10 kann eine Fluidfördereinrichtung aufweisen . Die Fluidfördereinrichtung kann in der ersten Leitung 130 zwischen dem Sammelbehälter 30 und dem Ausgleichsvolumen 40 , 41 angeordnet sein oder unmittelbar mit dem Sammelbehälter 30 und/oder dem Ausgleichsvolumen 40 , 41 verbunden sein oder in den Sammelbehälter 30 oder das Ausgleichsvolumen integriert sein . Eine fünfte Aus führungs form eines Temperiersystems 10 gemäß Figur 5 kann ein Ventil 200 aufweisen, welches zwischen der Pumpe 60 , 61 und dem Batteriegehäuse 20 angeordnet sein kann . Insbesondere kann das Ventil 200 als Dreiwegeventil ausgebildet sein . Das als Dreiwegeventil ausgebildete Ventil 200 kann mit seinem ersten Anschluss mit der Pumpe 60 , 61 fluidverbunden sein, mit seinem zweiten Anschluss mit dem Batteriegehäuse 20 fluidverbunden sein und mit seinem dritten Anschluss mit dem Sammelbehälter 30 fluidverbunden sein, insbesondere zumindest mittelbar durch eine siebte Leitung 190 . In dieser Aus führungs form kann das Dreiwegeventil 70 mit seinem dritten Anschluss mit der Pumpe 60 , 61 fluidverbunden sein, insbesondere zumindest mittelbar durch eine fünfte Leitung 171 .

Das Dreiwegeventil 70 und das Ventil 200 können zudem steuerbar und/oder regelbar ausgeführt sein, insbesondere derart , dass das Wärmeträgermedium 120 von der Pumpe 60 , 61 über das Dreiwegeventil 70 in das Batteriegehäuse in das Batteriegehäuse 20 gefördert werden kann, insbesondere durch den Fluidablauf des Batteriegehäuses 20 . Von dem Batteriegehäuse 20 kann das Wärmeträgermedium 120 durch das Ventil 200 zurück in den Sammelbehälter 30 gefördert werden . Mit anderen Worten kann die Förderrichtung des Wärmeträgermediums 120 durch das Batteriegehäuse 20 umgekehrt werden . Hierdurch kann eine Hei z funktion einer zumindest einen in dem Batteriegehäuse 20 auf genommenen designierten Batteriezelle erreicht werden .

Eine sechste Aus führungs form eines Temperiersystems 10 gemäß Figur 6 kann ein Dreiwegeventil 70 und ein zweites Dreiwegeventil 71 aufweisen . Das Dreiwegeventil 70 kann zwischen dem Batteriegehäuse 20 und dem Wärmetauscher 50 angeordnet sein, insbesondere in der zweiten Leitung 140 . Das zweite Dreiwegeventil 71 kann zwischen dem Wärmetauscher 50 und dem Sammelbehälter 30 angeordnet sein, insbesondere in der dritten Leitung 150 . Das Dreiwegeventil 70 kann mit seinem ersten Anschluss mit dem Batteriegehäuse 20 , 21 , mit seinem zweiten Anschluss mit dem Wärmetauscher 50 , 51 und mit seinem dritten Anschluss mit dem dritten Anschluss des zweiten Dreiwegeventils 71 fluidverbunden sein . Das zweite Dreiwegeventil 71 kann zwischen dem Wärmetauscher 50 , 51 und dem Sammelbehälter 30 angeordnet sein . Das zweite Dreiwegeventil 71 kann mit seinem ersten Anschluss mit dem Wärmetauscher 50 , 51 fluidverbunden sein, mit seinem zweiten Anschluss mit dem Sammelbehälter 30 fluidverbunden sein und mit seinem dritten Anschluss mit dem dritten Anschluss des Dreiwegeventils 70 fluidverbunden sein .

Das Temperiersystem 10 kann ein drittes Dreiwegeventil 72 und ein viertes Dreiwegeventil 73 aufweisen . Das Temperiersystem 10 kann ein erstes Verbindungselement 210 und/oder ein zweites Verbindungselement 211 aufweisen . Das dritte Dreiwegeventil 72 und/oder das vierte Dreiwegeventil 73 kann zwischen der Pumpe 60 , 61 und dem Sammelbehälter 30 angeordnet sein, insbesondere in der vierten Leitung 160 . Das dritte Dreiwegeventil 72 kann mit seinem ersten Anschluss mit dem zweiten Anschluss des vierten Dreiwegeventils 73 , mit seinem zweiten Anschluss mit dem Sammelbehälter 30 und seinem dritten Anschluss mit dem dritten Anschluss eines zweiten Verbindungselements 211 fluidverbunden sein . Das vierte Dreiwegeventil 73 kann mit seinem ersten Anschluss mit dem dritten Anschluss eines ersten Verbindungselements 210 , mit seinem zweiten Anschluss mit dem ersten Anschluss des dritten Dreiwegeventils 72 und mit seinem dritten Anschluss mit der Pumpe 60 , 61 fluidverbunden sein .

Das erste Verbindungselement 210 und/oder das zweite Verbindungselement 211 können als Dreiwegeventil oder als T-Stück oder als sonstiges Verbindungselement mit drei Anschlüssen ausgebildet sein . Das erste Verbindungselement 210 und/oder das zweite Verbindungselement 211 können zwischen dem Batteriegehäuse 20 , 21 und der Pumpe 60 , 61 angeordnet sein, insbesondere in der vierten Leitung 160 . Das erste Verbindungselement 210 kann mit seinem ersten Anschluss mit dem Batteriegehäuse 20 , 21 , mit seinem zweiten Anschluss mit dem ersten Anschluss des zweiten Verbindungselementes 211 und mit seinem dritten Anschluss mit dem ersten Anschluss des vierten Dreiwegeventils 73 fluidverbunden sein . Insbesondere kann das erste Verbindungselement 210 mit seinem dritten Anschluss über die siebte Leitung 191 mit dem ersten Anschluss des vierten Dreiwegeventils 73 fluidverbunden sein . Das zweite Verbindungselement 211 kann mit seinem ersten Anschluss mit dem zweiten Anschluss des ersten Verbindungselements 210 , mit seinem zweiten Anschluss mit der Pumpe 60 , 61 und mit seinem dritten Anschluss mit dem dritten Anschluss des dritten Dreiwegeventils 72 fluidverbunden sein . Insbesondere kann das zweite Verbindungselement 211 mit seinem dritten Anschluss über die achte Leitung 220 mit dem dritten Anschluss des dritte Dreiwegeventils 72 fluidverbunden sein .

Das Dreiwegeventil 70 und/oder das zweite Dreiwegeventil 71 und/oder das dritte Dreiwegeventil 72 und/oder das vierte Dreiwegeventil 73 und/oder das erste Verbindungselement 210 und/oder das zweite Verbindungselement 211 können derart steuerbar und/oder regelbar ausgeführt sein, dass das designierte Wärmeträgermedium 120 , insbesondere das flüssige designierte Wärmeträgermedium 120 , von der Pumpe 60 , 61 aus dem Batteriegehäuse 20 , 21 in den Sammelbehälter 30 gefördert werden kann . Dadurch kann gas förmiges designiertes Wärmeträgermedium 120 aus dem Sammelbehälter 30 in das Batteriegehäuse 20 , 21 gesaugt werden . Mit anderen Worten kann die Förderrichtung des designierten Wärmeträgermediums 120 durch das Batteriegehäuse 20 , 21 umgekehrt werden, insbesondere mit einer konventionellen Pumpe 60 . Das so in das Batteriegehäuse 20 , 21 geförderte gas förmige designierte Wärmeträgermedium 120 kann an zumindest einer, in dem Batteriegehäuse 20 , 21 auf genommenen, designierten Batteriezelle kondensieren . Dadurch kann diese designierte Batteriezelle erhitzt werden, insbesondere besonders schnell erhitzt werden. Insbesondere kann eine Heizfunktion mit einer ausgeprägten Phasenerwärmung erzielt werden.

Bezugszeichenliste Temperiersystem Batteriegehäuse Batteriegehäuse mit Verdampfungseinrichtung Sammelbehälter Ausgleichsvolumen Druckausgleichsvorrichtung mit variablen Volumen Wärmetauscher Kondensator Pumpe Membranpumpe Dreiwegeventil Zweites Dreiwegeventil Drittes Dreiwegeventil Viertes Dreiwegeventil Fülleinrichtung Sicherheitsventil ( gegen Unterdrück / Überdruck) Erster Sensor Zweiter Sensor Dritter Sensor Vierter Sensor Drainageeinrichtung Wärmeträgermedium Erste Leitung Zweite Leitung Dritte Leitung Vierte Leitung Fünfte Leitung Fünfte Leitung Fünfte Leitung Sechste Leitung Siebte Leitung Siebte Leitung Ventil Erstes Verbindungselement Zweites Verbindungselement Achte Leitung

Claims

Patentansprüche

1. Temperiersystem (10) zur Temperierung einer Traktionsbatterie eines Kraftfahrzeugs mit einem Wärmeträgermedium (120) in einem Temperierkreislauf, umfassend

- ein Batteriegehäuse (20) , welches einen umschlossenen Innenraum mit zumindest einer Aufnahmeposition für eine Batteriezelle bildet, wobei ein unterer Bereich des Batteriegehäuses (20) zur Aufnahme des Wärmeträgermediums (120) ausgeführt ist,

- einen Wärmetauscher (50) , welcher zur Wärmeabgabe von dem Wärmeträgermedium (120) an die den Wärmetauscher (50) umgebende Umgebung ausgebildet ist,

- einen Sammelbehälter (30) zur Aufnahme des Wärmeträgermediums (120) ,

- eine Pumpe (60) zum Fördern des Wärmeträgermediums (120) , und

- ein Ausgleichsvolumen (40) , welches mit einem oberen Bereich des Sammelbehälters (30) fluidverbunden ist.

2. Temperiersystem (10) gemäß Anspruch 1, gekennzeichnet durch die nachfolgenden Merkmale:

- zwischen dem Wärmetauscher (50) und dem Batteriegehäuse (20) ist ein Dreiwegeventil (70) angeordnet;

- das Dreiwegeventil (70) ist zumindest mittelbar mit dem Sammelbehälter (30) fluidverbunden;

- das Dreiwegeventil (70) ist dazu ausgebildet, eine Fluidverbindung zwischen dem Batteriegehäuse (20) und dem Wärmetauscher (50) und/oder eine Fluidverbindung zwischen dem Batteriegehäuse (20) und dem Sammelbehälter (30) bereitzustellen.

3. Temperiersystem (10) gemäß einem der Ansprüche 1 oder 2, gekennzeichnet durch die nachfolgenden Merkmale: - das Batteriegehäuse (21) weist eine Verdampfungsvorrichtung zur Verdampfung des Wärmeträgermediums (120) auf, und

- der Wärmetauscher (50) ist als Kondensator (51) ausgestaltet .

4. Temperiersystem (10) gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Pumpe (60) eine Membranpumpe (61) ist, insbesondere eine Membranpumpe (61) welche zur Änderung der Pumprichtung ausgebildet ist.

5. Temperiersystem (10) gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Ausgleichsvolumen (40) als eine Druckausgleichsvorrichtung (41) mit einem variablen Volumen ausgestaltet ist.

6. Temperiersystem (10) gemäß Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckausgleichsvorrichtung (41) ein definiertes Maximalvolumen aufweist.

7. Temperiersystem (10) gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Temperiersystem (10) ein Sicherheitsventil (90) gegen einen Unterdrück im Temperierkreislauf aufweist.

8. Temperiersystem (10) gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Temperiersystem (10) ein Sicherheitsventil (90) gegen einen Überdruck im Temperierkreislauf aufweist.

9. Temperiersystem (10) gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Temperiersystem (10) einen Sensor (100) aufweist, wobei der Sensor (100) zur Bestimmung der Leitfähigkeit eines Mediums in dem Temperierkreislauf eingerichtet ist.

10. Temperiersystem (10) gemäß Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Temperiersystem (10) einen ersten Sensor (100) und einen zweiten Sensor (100) jeweils eingerichtet zur Bestimmung der Leitfähigkeit eines Mediums in dem Temperierkreislauf aufweist, wobei der erste Sensor (100) in Fluidkommunikation mit dem unterer Bereich des Batteriegehäuses (20, 21) steht und der zweite Sensor (100) in Fluidkommunikation mit einem oberen Bereich des Batteriegehäuses (20, 21) steht.

11. Temperiersystem (10) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Sammelbehälter (30) ein Heizelement aufweist.

12. Temperiersystem (10) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Wärmetauscher (50) mit dem Ausgleichsvolumen (40) fluidverbunden ist.

13. Kraftfahrzeug aufweisend ein Temperiersystem (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 12.