DE102013021225A1 - Batterie-Temperierungseinrichtung und Kraftfahrzeug - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Batterie-Temperierungseinrichtung (10), die eine Batterie (12) und zumindest ein mit einer Energiequelle koppelbares Peltierelement (16) aufweist. Dabei umfasst das Peltierelement (16) eine erste Kontaktfläche (16a) und eine von der ersten verschiedene zweite Kontaktfläche (16b). Weiterhin weist die Batterie-Temperierungseinrichtung (16) einen Kühlmittelkreislauf (13) auf, der mit der Batterie (12) gekoppelt ist, wobei das Peltierelement (16) zumindest mit der ersten Kontaktfläche (16a) derart am Kühlmittelkreislauf (13) kontaktierend angeordnet ist, dass bei einer Kopplung des Peltierelements (16) mit der Energiequelle durch den dadurch bedingten Stromfluss durch das Peltierelement (16) zumindest ein Teil des Kühlmittelkreislaufs (16) temperierbar ist.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Batterie-Temperierungseinrichtung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 und ein Kraftfahrzeug mit einer solchen Batterie-Temperierungseinrichtung.
  • Gemäß dem Stand der Technik werden Batterien, insbesondere HV-Batterien, in Kraftfahrzeugen üblicherweise mittels eines Kühlmittelkreislaufs gekühlt. Um die Batterie auch beheizen zu können, sind dabei Elektroheizgeräte vorgesehen. Derartige Heizmaßnahmen sind jedoch sehr kostenintensiv und bedingen ein hohes Gewicht der Gesamtanordnung.
  • Die DE 10 2009 005 853 A1 beschreibt ein gattungsgemäßes temperiertes Batteriesystem mit einem Peltierelement. Dabei ist das Peltierelement zur Temperierung einer Batterie an einer Kühlplatte der Batterie angeordnet. Durch Strombeaufschlagung des Peltierelements mit entsprechender Polung kann so die Batterie geheizt oder gekühlt werden. Peltierelemente haben den Vorteil, dass sie sehr bauraumsparend sind und nur ein geringes Gewicht aufweisen, jedoch besitzen Peltierelemente nur einen geringen Wirkungsgrad.
  • Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es somit, eine Batterie-Temperierungseinrichtung für ein Kraftfahrzeug und ein Kraftfahrzeug bereitzustellen, mittels welchen eine möglichst effektive Temperierung der Batterie ermöglicht wird.
  • Diese Aufgabe wird durch eine Batterie-Temperierungseinrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 und ein Kraftfahrzeug mit einer solchen Batterie-Temperierungseinrichtung gemäß Patentanspruch 10 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen finden sich in den abhängigen Ansprüchen.
  • Die erfindungsgemäße Batterie-Temperierungseinrichtung weist eine Batterie und zumindest ein mit einer Energiequelle koppelbares Peltierelement auf. Dabei umfasst das Peltierelement eine erste Kontaktfläche und eine von der ersten verschiedene zweite Kontaktfläche. Die Batterie-Temperierungseinrichtung umfasst weiterhin einen Kühlmittelkreislauf, der mit der Batterie gekoppelt ist, wobei das Peltierelement zumindest mit der ersten Kontaktfläche derart am Kühlmittelkreislauf kontaktierend angeordnet ist, dass bei einer Kopplung des Peltierelements mit der Energiequelle durch den dadurch bedingten Stromfluss durch das Peltierelement zumindest ein Teil des Kühlmittelkreislaufs temperierbar ist.
  • Durch das Peltierelement kann auf vorteilhafte Weise das Gewicht und die Kosten im Gegensatz zum Vorsehen eines Elektroheizgeräts gesenkt werden. Zusätzlich ist das Peltierelement an den Kühlmittelkreislauf angebunden, und insbesondere von der Energiequelle entkoppelbar. Dies ermöglicht es zum einen, die Temperierung der Batterie nicht ausschließlich durch das Peltierelement zu bewirken sondern auch unterstützend durch den Kühlmittelkreislauf, und zum andere, das Peltierelement nur in kritischen Situationen zur zusätzlichen Temperierung mit der Energiequelle zu koppeln und in unkritischen Situationen die Batterie durch den Kühlmittelkreislauf zu temperieren, was im Hinblick auf den geringen Wirkungsgrad eine äußerst effektive Maßnahme darstellt im Gegensatz zu einer Temperierung der Batterie, die allein durch ein Peltierelement bereitgestellt wird.
  • Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist die Batterie-Temperierungseinrichtung derart eingerichtet, dass das Peltierelement in Abhängigkeit einer Temperatur der Batterie thermisch vom Kühlkreislauf entkoppelbar ist und thermisch in den Kühlmittelkreislauf einkoppelbar ist. Dabei ist es bevorzugt, das Peltierelement im thermisch vom Kühlmittelkreislauf entkoppelten Zustand auch von der Energiequelle derart zu entkoppeln, dass das Peltierelement nicht bestromt wird. Diese temperaturabhängige thermische Einkopplung und Entkopplung ermöglicht die besonders effiziente Betriebsweise der Batterie-Temperiereinrichtung, denn so kann z. B. das Peltierelement nur bei zu hohen oder zu niedrigen Temperaturen der Batterie, also in kritischen Situationen, in den Kühlmittelkreislauf eingekoppelt werden und bei Temperaturen im Sollbereich die Temperierung durch Entkoppeln des Peltierelements von Kühlmittelkreislauf auf energieeffiziente Weise allein durch den Kühlmittelkreislauf bewirkt werden.
  • Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung weist der Kühlmittelkreislauf einen ersten und einen zweiten Kreislaufteil auf, wobei der erste Kreislaufteil mit der Batterie gekoppelt ist, und wobei die erste Kontaktfläche des Peltierelements kontaktierend an einem ersten Abschnitt des ersten Kreislaufteils angeordnet ist und die zweite Kontaktfläche des Peltierelements kontaktierend an einem zweiten Abschnitt des zweiten Kreislaufteils angeordnet ist. Dabei ist es bevorzugt, dass der zweite Kreislaufteil mit einem Kühler gekoppelt ist. Im Gegensatz zum Vorsehen nur eines einzigen in sich geschlossenen Kühlmittelkreislaufs wird es durch das Vorsehen zweier Kreislaufteile auf vorteilhafte Weise erst ermöglicht, das Peltierelement in bestimmten Situationen thermisch vom Kühlmittelkreislauf zu entkoppeln. Darüber hinaus stellt die kontaktierende Anordnung des Peltierelements an beiden Kreislaufteilen auf vorteilhafte Weise einen thermischen Pfad zur effektiven Wärmeabfuhr, z. B. von der Batterie zu dem im zweiten Kreislaufteil angeordneten Kühler, bereit.
  • Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung sind zwischen dem ersten und zweiten Kreislaufteil zwei Ventile derart angeordnet und ausgebildet, dass in einer jeweiligen ersten Ventilstellung der erste und der zweite Kreislaufteil derart miteinander gekoppelt sind, dass der erste und zweite Kreislaufteil bis auf den jeweiligen ersten und zweiten Abschnitt des ersten und zweiten Kreislaufteils mit einem Kühlmittel des Kühlmittelkreislaufs durchströmbar ist. Die Ventile können dabei beispielsweise jeweils als ein Dreiwegeventil ausgebildet sein. So kann auf besonders einfache Weise eine thermische Entkopplung des ersten und zweiten Abschnitts und damit des Peltierelements vom übrigen, vom Kühlmittel durchströmbaren Kühlmittelkreislauf bewerkstelligt werden.
  • Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung sind die Ventile derart angeordnet und ausgebildet, dass in einer jeweiligen zweiten Ventilstellung der Ventile der erste und der zweite Kreislaufteil derart voneinander entkoppelt sind, dass ein Kühlmittel im ersten Kreislaufteil ausschließlich im ersten Kreislaufteil einschließlich des ersten Abschnitts zirkuliert und ein Kühlmittel im zweiten Kreislaufteil ausschließlich im zweiten Kreislaufteil einschließlich des zweiten Abschnitts zirkuliert. Auf diese Weise sind der erste und zweite Kreislaufteil derart voneinander entkoppelt, dass kein Teilchenaustausch, insbesondere kein Flüssigkeitsaustausch bzw. Kühlmittelaustausch, zwischen beiden Kreislaufteilen erfolgen kann. Jedoch sind die beiden Kreislaufteile bei dieser zweiten Ventilstellung thermisch über das Peltierelement miteinander gekoppelt. Die Temperierungswirkung durch den im zweiten Kreislaufteil angeordneten Kühler hat so kaum Einfluss auf den ersten Kreislaufteil, wodurch der erste Kreislaufteil und somit die mit diesem gekoppelte Batterie allein durch das Peltierelement temperiert werden kann. Soll die Batterie beispielsweise beheizt werden, so kann durch diese Entkopplung der Kühlers der Heizwirkung des Peltierelements auf den ersten Kreislaufteil nicht entgegenwirken.
  • Durch die jeweiligen beiden Ventilstellungen lässt sich also vorteilhafter Weise das Peltierelement thermisch in den Kühlmittelkreislauf einkoppeln und von diesem entkoppeln. Diese einfache Ein- und Entkoppelmöglichkeit stellt somit auf besonders vorteilhafte Weise die situative und somit effiziente Nutzung des Peltierelements in Abhängigkeit der Batterietemperatur bereit, beispielsweise indem die Ventilstellung von der ersten in die zweite Ventilstellung und umgekehrt in Abhängigkeit der Batterietemperatur gesteuert wird.
  • Dabei ist es eine besonders vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung, wenn für die Batterie ein Soll-Temperaturbereich vorgegeben ist, der durch einen Mindesttemperaturwert und einem Maximaltemperaturwert begrenzt ist, wobei weiterhin die Batterie-Temperierungseinrichtung derart eingerichtet ist, dass in einem Normalzustand der Batterie, in welcher sich die Temperatur der Batterie im Soll-Temperaturbereich befindet, das Peltierelement thermisch vom Kühlmittelkreislauf durch die erste Ventilstellung der Ventile entkoppelt ist, und wobei das Peltierelement weiterhin im Normalzustand der Batterie von der Energiequelle entkoppelt ist. Mit anderen Worten wird also bei Batterietemperaturen im Soll-Bereich die Temperierung der Batterie allein aufgrund des Kühlers und des an diesen angekoppelten Kühlmittelkreislaufs bewirkt. Die energieeffiziente Kühlung der Batterie durch den Kühler kann also auf vorteilhafte Weise solange genutzt werden wie der Normalzustand der Batterie gewährleistet ist und erst in kritischen Situationen kann auf das Peltierelement zurückgegriffen werden.
  • Eine kritische Situation muss dabei nicht zwingend eine Situation mit Gefahrenpotential darstellen. Der Soll-Bereich der Batterietemperatur kann auch einen Temperaturbereich darstellen, in welchem die Batterie mit möglichst hohem Wirkungsgrad betrieben werden kann. Der Betrieb der Batterie in ihrem Soll-Temperaturbereich stellt somit einem besonders effizienten Betrieb der Batterie sicher und zusätzlich kann so auch die Lebensdauer der Batterie verlängert werden.
  • Dabei ist beispielsweise in einem ersten kritischen Zustand der Batterie die Temperatur der Batterie größer ist als der Maximaltemperaturwert und in einem zweiten kritischen Zustand der Batterie die Temperatur der Batterie kleiner ist als der Mindesttemperaturwert. Bevorzug ist die Batterie-Temperierungseinrichtung weiterhin derart eingerichtet, dass jeweils im ersten und zweiten kritischen Zustand der Batterie das Peltierelement thermisch in den Kühlmittelkreislauf durch die zweite Ventilstellung der Ventile eingekoppelt ist, wobei das Peltierelement weiterhin jeweils im ersten und zweiten kritischen Zustand der Batterie mit der Energiequelle gekoppelt ist. Ist also der Kühler nicht in der Lage die Batterie im Soll-Temperatur zu halten, z. B. weil die Kühlwirkung zu gering ist oder die Batterie geheizt werden soll, so kann auf vorteilhafte Weise das Peltierelement durch eine entsprechende Kopplung mit der Energiequelle und dadurch bedingter Bestromung des Peltierelement die gewünschte Heiz- oder Kühlwirkung bereitstellen, um die Batterietemperatur in den Soll-Bereich zu überführen.
  • Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist das Peltierelement im ersten kritischen Zustand der Batterie derart mit der Energiequelle gekoppelt, dass es in einer ersten Richtung von einem elektrischen Strom durchflossen wird, wobei die erste Kontaktfläche des Peltierelements eine geringere Temperatur aufweist als die zweite Kontaktfläche des Peltierelements. Weiterhin ist das Peltierelement im zweiten kritischen Zustand der Batterie derart mit der Energiequelle gekoppelt, dass es in einer zweiten, der ersten entgegengesetzten Richtung von einem elektrischen Strom durchflossen wird, wobei die erste Kontaktfläche des Peltierelements eine höhere Temperatur aufweist als die zweite Kontaktfläche des Peltierelements. Weist also die Batterie eine Temperatur oberhalb ihres Soll-Bereichs auf, so wird der an die Batterie angekoppelte erste Kreislaufteil durch das Peltierelement gekühlt und weist die Batterie eine Temperatur unterhalb ihres Soll-Bereichs auf, wie dies beispielsweise bei niedrigen Außentemperaturen und/oder beim Start des Kraftfahrzeugs nach längerem Stehen der Fall sein kann, so wird der erste Kreislaufteil und somit die Batterie beheizt.
  • Auf vorteilhafte Weise lässt sich so durch entsprechende Kopplung des Peltierelements mit der Energiequelle die Batterie sowohl heizen und kühlen, und durch die Möglichkeit der bedarfsweisen Entkopplung eine Temperierung allein durch den Kühlmittelkreislauf und den Kühler bereitstellen.
  • Das erfindungsgemäße Kraftfahrzeug umfasst eine erfindungsgemäße Batterie-Temperierungseinrichtung oder eine ihrer Ausgestaltungen. Die für die erfindungsgemäße Batterie-Temperierungseinrichtung und ihre Ausgestaltungen genannten Merkmale, Merkmalskombinationen und deren Vorteile gelten in gleicher Weise für das erfindungsgemäße Kraftfahrzeug.
  • Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen, der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen sowie anhand der folgenden Zeichnung.
  • Dabei zeigen:
  • 1 eine schematische Darstellung einer Batterie-Temperierungseinrichtung in einem Normalzustand (links) und in einem ersten kritischen Zustand (rechts), in welchem die Batterie durch das Peltierelement beheizt wird, gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung; und
  • 2 eine schematische Darstellung einer Batterie-Temperierungseinrichtung im Normalzustand (links) und in einem zweiten kritischen Zustand (rechts), in welchem die Batterie durch das Peltierelement gekühlt wird, gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung schematische.
  • 1 und 2 zeigen jeweils zwei schematische Darstellungen einer Batterie-Temperiereinrichtung 10 in jeweils zwei unterschiedlichen Zuständen gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung. Die Batterie-Temperiereinrichtung 10 weist eine Batterie 12, z. B. eine HV-Batterie, einen Kühlmittelkreislauf 13 und ein Peltierelement 16 auf. Der Kühlmittelkreislauf 13 weist dabei einen ersten Kreislaufteil 14 auf, der mit der Batterie 12 gekoppelt ist, und einen zweiten Kreislaufteil 15, der mit einem Kühler 18 gekoppelt ist. Der erste Kreislaufteil 15 kann dabei derart mit der Batterie 12 gekoppelt sein, dass an einer Stelle des ersten Kreislaufteils 15 eine oder mehrere an der Batterie 12 angeordnete Kühl- und/oder Heizplatten vom Kühlmittel durchströmt werden.
  • Das Peltierelement 16 umfasst eine erste Kontaktfläche 16a und eine zweite Kontaktfläche 16b. Die erste Kontaktfläche 16a ist dabei kontaktierend an einem ersten Abschnitt 14a des ersten Kreislaufteils 14 angeordnet und die zweite Kontaktfläche 16b ist kontaktierend an einem zweiten Abschnitt 15a des zweiten Kreislaufteils 15 angeordnet. Diese kontaktierende Anordnung ist dabei bevorzugt so ausgestaltet, dass zwischen den jeweiligen ersten und zweiten Kontaktflächen 16a, 16b und den jeweiligen ersten und zweiten Abschnitten 14a, 15a des ersten und zweiten Kreislaufteils 14, 15 ein möglichst guter Wärmeaustausch möglich ist. Die ersten und zweiten Abschnitte 14a, 15a können dabei in ihrem Kontaktbereich mit den jeweiligen Kontaktflächen 16a, 16b großflächig ausgebildet sein, und insbesondere so, dass die gesamte Fläche der Kontaktflächen 16a, 16b zum Wärmeaustausch zur Verfügung steht. Weiterhin kann der erste und zweite Abschnitt 14a, 15a zumindest im Kontaktbereich mit den Kontaktflächen 16a, 16b aus einem thermisch gut leitfähigen Material gebildet sein. Weiterhin sollte eine formschlüssige Anlage der Kontaktbereiche 16a, 16b an den jeweiligen Abschnitten 14a, 15a gegeben sein, um eine möglichst gute thermische Kopplung zu gewährleisten.
  • Darüber hinaus ist im ersten Kreislaufteil 14 eine erste Pumpe 20 angeordnet und im zweiten Kreislaufteil 15 eine zweite Pumpe 22. Weiterhin weist die Batterie-Temperierungseinrichtung 10 zwei Ventile 24 und 26 auf, insbesondere zwei Dreiwegeventile. Über diese Ventile 24 und 26 können der erste Kreislaufteil 14 und der zweite Kreislaufteil 15 miteinander gekoppelt oder voneinander entkoppelt werden.
  • 1 veranschaulich dabei schematisch den Übergang der Batterie-Temperierungseinrichtung 10 von einem Normalzustand der Batterie 12 (links) in einen ersten kritischen Zustand (rechts), in welchem die Batterie 12 durch das Peltierelement 16 beheizt wird. In diesem Normalzustand befindet sich die Temperatur T der Batterie 12 in einem Sollbereich, der durch einen Mindesttemperaturwert TMIN und einen Maximaltemperaturwert TMAX begrenzt wird. In diesem Normalzustand sind die Ventile 24 und 26 so gestellt, das der erste Kreislaufteil 14 des Kühlmittelkreislaufs 13 mit dem zweiten Kreislaufteil 15 gekoppelt ist, wobei gleichzeitig der Abschnitt 14a des ersten Kreislaufteils 14 und der Abschnitt 15a des zweiten Kreislaufteils 15, und somit auch das Peltierelement 16, das an diesen Abschnitten 14a und 15a angeordnet ist, aus dem Kühlmittelkreislauf 13 entkoppelt ist. Das Kühlmittel durchströmt also in dieser Darstellung die Batterie 12 und den Kühler 18, wobei zum Pumpen des Kühlmittels durch den Kühlmittelkreislauf 13 die Pumpen 20 und 22 vorgesehen sind.
  • Im Normalzustand der Batterie 12 und der Batterie-Temperiereinrichtung 12 befindet sich die Temperatur T der Batterie 12 in einem Soll-Bereich. Von der Batterie 12 abzuführende Wärme kann dabei in ausreichender Weise durch den mit der Batterie 12 gekoppelten Kühlmittelkreislauf 13 abgeführt werden, ohne zur Temperierung das Peltierelement 16 verwenden zu müssen. Tritt nun der Fall ein, dass sich die Batterie 12 zu stark erhitzt und so die Temperatur T der Batterie 12 einen oberen Grenzwert, den Maximaltemperaturwert TMAX, ihres Temperatur-Sollbereichs übersteigt, so wird das Peltierelement 16 thermisch in den Kühlkreislauf 13 eingekoppelt, wie in 1 rechts dargestellt.
  • Dabei werden die Ventile 24 und 26 nun so eingestellt, dass der erste und der zweite Kreislaufteil 14 und 15 entkoppelt sind, d. h. dass das Kühlmittel im ersten Kreislaufteil 14 ausschließlich im ersten Kreislaufteil 14 zirkulieren kann und dass das Kühlmittel im zweiten Kreislaufteil 15 ausschließlich im zweiten Kreislaufteil 15 zirkulieren kann. Die Zirkulation im jeweiligen Kreislaufteil 14 bzw. 15 wird dabei durch die jeweiligen Pumpen 20 bzw. 22 bewerkstelligt. Um nun die Batterie 12 mittels des Peltierelements 16 kühlen zu können, ist das Peltierelement 16 mit einer Energiequelle gekoppelt, und zwar mit einer derartigen Polung, dass sich die erste Kontaktfläche 16a, die den Abschnitt 14a des ersten Kreislaufteils 14 kontaktiert, abkühlt und die zweite Kontaktfläche 16b, die am Abschnitt 15a des zweiten Kreislaufteils 15 angeordnet ist, erwärmt. Durch die Anbindung der ersten kälteren Kontaktfläche 16a des Peltierelements 16 am ersten Kreislaufteil 14 kann so vorteilhafterweise das Kühlmittel im ersten Kreislaufteil 14 und somit die Batterie 12 gekühlt werden. Durch die Anbindung der zweiten Kontaktfläche 16b des Peltierelements 16 an den Abschnitt 15a des zweiten Kreislaufteils 15 kann die wärmere zweite Kontaktfläche 16b gekühlt werden, was vorteilhafterweise eine noch stärkere Abkühlung der zweiten Kontaktfläche 16a bewirkt, und zusätzlich kann die Wärme über den Kühler 18 abgeführt werden. So kann die Batterie 12 in einer kritischen Situation sehr schnell und effektiv gekühlt werden. Sinkt im Zuge dessen die Temperatur T der Batterie 12 wieder, so dass sich die Batterietemperatur T wieder im Solltemperaturbereich befindet, können die Ventile 24 und 26 wieder umgestellt werden, so dass sich eine Kühlmittelzirkulation wie zu 1 links beschreiben ergibt. Damit einhergehend wird auch das Peltierelement 16 wieder von der Energiequelle entkoppelt, so dass kein Stromfluss durch das Peltierelement 16 mehr zu verzeichnen ist, da das Peltierelement 16 in diesem Normalzustand nicht in den Kühlmittelkreislauf 13 eingekoppelt ist.
  • 2 veranschaulicht schematisch den Übergang der die Batterie-Temperierungseinrichtung 10 von einem Normalzustand der Batterie 12 (links) in einen zweiten kritischen Zustand (rechts), in welchem die Batterie 12 durch das Peltierelement 16 gekühlt wird. Ausgegangen wird hierbei wieder vom Normalzustand der Batterie (links), wobei die Situation sowie die Ventilstellung der Ventile 24, 26 und Kühlmittelzirkulation der Batterie-Temperiereinrichtung 10 hier wieder analog zu der in 1 links dargestellten und zu 1 links beschriebenen ist. Unterschreitet nun die Batterietemperatur T einen unteren Grenzwert, den Mindesttemperaturwert TMIN, des Temperatur-Sollbereichs, so werden die Ventile 24 und 26 wieder so eingestellt, dass der erste Kreislaufteil 14 vom zweiten Kreislaufteil 15 entkoppelt ist und das Peltierelement 16 wiederum mit der Energiequelle gekoppelt ist, so dass das Peltierelement 16 von Strom durchflossen wird. Der Aufbau und die Zirkulation des Kühlmittels sind hierbei wiederum identisch zu denen zu 1 rechts beschriebenen, jedoch mit dem Unterschied, dass hier das Peltierelement 16 nun entgegengesetzt gepolt von Strom durchflossen wird.
  • Dadurch erwärmt sich die erste Kontaktfläche 16a des Peltierelements 16, die mit dem ersten Kreislaufteil 14 gekoppelt ist, und die zweite Kontaktfläche 16b, die mit dem zweiten Kreislaufteil 15 gekoppelt ist, kühlt sich ab. Auf diese Weise kann durch die Heizwirkung der ersten Kontaktfläche 16a und der Anbindung dieser an den ersten Kreislaufteil 14 die Batterie 12 beheizt werden. Erreicht die Temperatur T der Batterie 12 im Zuge dessen wieder die Mindesttemperatur TMIN des Soll-Temperaturbereichs, so wird wieder in den Normalbetrieb (links) übergegangen.
  • Hierbei ist noch zu erwähnen, dass der Anfangszustand der Batterie 12 nicht zwingen der Normalzustand ist. Es kann auch sein, dass der Anfangszustand der Batterie 12 einen kritischen Zustand darstellt, wie beispielsweise beim Starten des Kraftfahrzeugs nach längerem Stehen im Winter, so dass die Batterie 12 anfänglich eine Temperatur T unterhalb ihres Soll-Bereichs aufweist und die Batterie-Temperierungseinrichtung 10 gleich zu Beginn wie zur zweiten kritischen Situationen beschrieben betrieben wird.
  • Bezugszeichenliste
    • 10
    Batterie-Temperierungseinrichtung
    12
    Batterie
    13
    Kühlmittelkreislauf
    14
    Erster Kreislaufteil
    14a
    Erster Abschnitt
    15
    Zweiter Kreislaufteil
    15a
    Zweiter Abschnitt
    16
    Peltierelement
    16a
    Erste Kontaktfläche
    16b
    Zweite Kontaktfläche
    18
    Kühler
    20
    Pumpe
    22
    Pumpe
    24
    Ventil
    26
    Ventil
    T
    Temperatur
    TMIN
    Mindesttemperaturwert
    TMAX
    Maximaltemperaturwert
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • DE 102009005853 A1 [0003]

Claims (9)

  1. Batterie-Temperierungseinrichtung (10), aufweisend eine Batterie (12) und zumindest ein mit einer Energiequelle koppelbares Peltierelement (16), wobei das Peltierelement (16) eine erste Kontaktfläche (16a) und eine von der ersten verschiedene zweite Kontaktfläche (16b) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Batterie-Temperierungseinrichtung (16) einen Kühlmittelkreislauf (13) aufweist, der mit der Batterie (12) gekoppelt ist, wobei das Peltierelement (16) zumindest mit der ersten Kontaktfläche (16a) derart am Kühlmittelkreislauf (13) kontaktierend angeordnet ist, dass bei einer Kopplung des Peltierelements (16) mit der Energiequelle durch den dadurch bedingten Stromfluss durch das Peltierelement (16) zumindest ein Teil des Kühlmittelkreislaufs (16) temperierbar ist.
  2. Batterie-Temperierungseinrichtung (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Batterie-Temperierungseinrichtung (10) derart eingerichtet ist, dass das Peltierelement (16) in Abhängigkeit einer Temperatur (T) der Batterie (12) thermisch vom Kühlkreislauf (13) entkoppelbar ist und thermisch in den Kühlmittelkreislauf (13) einkoppelbar ist.
  3. Batterie-Temperierungseinrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Kühlmittelkreislauf (16) einen ersten Kreislaufteil (14) und einen zweiten Kreislaufteil (15) aufweist, wobei der erste Kreislaufteil (14) mit der Batterie (12) gekoppelt ist, wobei die erste Kontaktfläche (16a) des Peltierelements (16) kontaktierend an einem ersten Abschnitt (14a) des ersten Kreislaufteils (14) angeordnet ist und die zweite Kontaktfläche (16b) des Peltierelements (16) kontaktierend an einem zweiten Abschnitt (15a) des zweiten Kreislaufteils (15) angeordnet ist.
  4. Batterie-Temperierungseinrichtung (10) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem ersten Kreislaufteil (14) und dem zweiten Kreislaufteil (15) zwei Ventile (24; 26) derart angeordnet und ausgebildet sind, dass in einer jeweiligen ersten Ventilstellung der erste und der zweite Kreislaufteil (14; 15) derart miteinander gekoppelt sind, dass der erste und zweite Kreislaufteil (14; 15) bis auf den jeweiligen ersten und zweiten Abschnitt (14a; 15a) des ersten und zweiten Kreislaufteils (14; 15) mit einem Kühlmittel des Kühlmittelkreislaufs (13) durchströmbar ist.
  5. Batterie-Temperierungseinrichtung (10) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Ventile (24; 26) derart angeordnet und ausgebildet sind, dass in einer jeweiligen zweiten Ventilstellung der Ventile (24; 26) der erste und der zweite Kreislaufteil (14; 15) derart voneinander entkoppelt sind, dass ein Kühlmittel im ersten Kreislaufteil (14) ausschließlich im ersten Kreislaufteil (14) einschließlich des ersten Abschnitts (14a) zirkuliert und ein Kühlmittel im zweiten Kreislaufteil (15) ausschließlich im zweiten Kreislaufteil (15) einschließlich des zweiten Abschnitts (15a) zirkuliert.
  6. Batterie-Temperierungseinrichtung (10) nach einem der Ansprüche 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass für die Batterie ein Soll-Temperaturbereich vorgegeben ist, der durch einen Mindesttemperaturwert (TMIN) und einem Maximaltemperaturwert (TMAX) begrenzt ist, wobei die Batterie-Temperierungseinrichtung (10) derart eingerichtet ist, dass in einem Normalzustand der Batterie (12), in welcher sich die Temperatur (T) der Batterie (12) im Soll-Temperaturbereich befindet, das Peltierelement (16) thermisch vom Kühlmittelkreislauf (13) durch die erste Ventilstellung der Ventile (24) entkoppelt ist, wobei das Peltierelement (16) weiterhin im Normalzustand der Batterie (12) von der Energiequelle entkoppelt ist.
  7. Batterie-Temperierungseinrichtung (10) nach einem der Ansprüche 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass in einem ersten kritischen Zustand der Batterie (12) die Temperatur (T) der Batterie (12) größer ist als der Maximaltemperaturwert (TMAX) und in einem zweiten kritischen Zustand der Batterie (12) die Temperatur (T) der Batterie (12) kleiner ist als der Mindesttemperaturwert (TMIN), wobei die Batterie-Temperierungseinrichtung (10) derart eingerichtet ist, dass jeweils im ersten und zweiten kritischen Zustand der Batterie (12) das Peltierelement (16) thermisch in den Kühlmittelkreislauf (13) durch die zweite Ventilstellung der Ventile (24; 26) eingekoppelt ist, wobei das Peltierelement (16) weiterhin jeweils im ersten und zweiten kritischen Zustand der Batterie (12) mit der Energiequelle gekoppelt ist.
  8. Batterie-Temperierungseinrichtung (10) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Peltierelement (16) im ersten kritischen Zustand der Batterie (12) derart mit der Energiequelle gekoppelt ist, dass es in einer ersten Richtung von einem elektrischen Strom durchflossen wird, wobei die erste Kontaktfläche (16a) des Peltierelements (16) eine geringere Temperatur aufweist als die zweite Kontaktfläche (16b) des Peltierelements (16), und wobei das Peltierelement (16) im zweiten kritischen Zustand der Batterie (12) derart mit der Energiequelle gekoppelt ist, dass es in einer zweiten, der ersten entgegengesetzten Richtung von einem elektrischen Strom durchflossen wird, wobei die erste Kontaktfläche (16a) des Peltierelements (16) eine höhere Temperatur aufweist als die zweite Kontaktfläche (16b) des Peltierelements (16).
  9. Kraftfahrzeug mit einer Batterie-Temperierungseinrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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DE102009005853A1 (de) 2009-01-23 2010-07-29 Li-Tec Battery Gmbh Temperiertes Batteriesystem II

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