DE102019115884A1 - Temperiervorrichtung zum Temperieren eines elektrischen Energiespeichers mit einer ersten fluidischen Temperiereinrichtung und mit einer zweiten Temperiereinrichtung, sowie elektrischer Energiespeicher - Google Patents

Temperiervorrichtung zum Temperieren eines elektrischen Energiespeichers mit einer ersten fluidischen Temperiereinrichtung und mit einer zweiten Temperiereinrichtung, sowie elektrischer Energiespeicher Download PDF

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Abstract

Die Erfindung betrifft Temperiervorrichtung (22) zum Temperieren eines elektrischen Energiespeichers (10) für ein zumindest teilweise elektrisch betreibbares Kraftfahrzeug, mit einer ersten Temperiereinrichtung (14), welche zum Temperieren einer Vielzahl von Batteriezellen (12) des elektrischen Energiespeichers (10) ausgebildet ist und ein fluidisches Kühlmittel (24) zum Temperieren des elektrischen Energiespeichers (10) aufweist, wobei die Temperiervorrichtung (22) eine zweite Temperiereinrichtung (16) aufweist, welche dazu ausgebildet ist, den elektrischen Energiespeicher (10) mittels einer Luftumwälzung (26) in einem Innenraum (28) des elektrischen Energiespeichers (10) zu temperieren. Ferner betrifft die Erfindung einen elektrischen Energiespeicher (10).

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Temperiervorrichtung zum Temperieren eines elektrischen Energiespeichers für ein zumindest teilweise elektrisch betreibbares Kraftfahrzeug, mit einer ersten Temperiereinrichtung, welche zum Temperieren einer Energiespeichergehäusewand eines Energiespeichergehäuses des elektrischen Energiespeichers ausgebildet ist und ein fluidisches Kühlmittel zum Temperieren des elektrischen Energiespeichers aufweist. Ferner betrifft die Erfindung einen elektrischen Energiespeicher mit einer Temperiervorrichtung.
  • Für die Temperierung von insbesondere Hochvoltspeichern gibt es aus dem Stand der Technik unterschiedliche Technologien. Eine weit verbreitete Technik ist es, ein Batteriezellmodul, welches insbesondere eine Vielzahl von Batteriezellen aufweist, mit Flachrohren oder Kühlplatten von einer Seite zu kühlen. Dabei sind eine entsprechende Temperierbarkeit und ein Wärmeübergang erreichbar, solange der Wärmeleitweg durch die Batteriezelle nicht zu lang ist. Insbesondere bei sehr großen Batteriezellen oder bei thermisch schlecht angebundenen Batteriezellen, beispielsweise bei sogenannten Pouch-Zellen, ist die Temperierbarkeit dieser Technik limitiert. Eine Neuentwicklung zur Verbesserung der Temperierbarkeit stellt hierzu beispielsweise die Zwischenzellkühlung mit Kühlplatten zwischen den Zellen oder die Direktkühlung der Zwischenräume mit Kühlmitteln dar. Diese Technologien bringen jedoch einen großen konstruktiven Aufwand oder Mehrkosten durch spezielle Kühlfluide mit sich.
  • Die DE 10 2007 010 739 B4 offenbart eine Batterie mit einer Wärmeleitplatte zum Temperieren der Batterie, wobei die Batterie mehrere parallel oder seriell miteinander verschaltete, in einem Batteriegehäuse angeordnete Einzelzellen aufweist, die wärmeleitend mit der Wärmeleitplatte verbunden sind, ferner mit einer in der Wärmeleitplatte angeordneten und für ein Wärmeleitmedium durchströmbaren Kanalstruktur sowie mit aus der Wärmeleitplatte herausführenden Anschlussquerschnitten für die Kanalstruktur, wobei die Wärmeleitplatte zwischen Zellengehäusedeckeln der Einzelzellen und elektrischen Zellenverbindern, die durch die Zellengehäusedeckel geführte Pole benachbarter Einzelzellen miteinander verbinden, angeordnet ist, und wobei die Wärmeleitplatte im Bereich der Pole der Einzelzellen Bohrungen aufweist und dass die Pole der Einzelzellen durch die Bohrungen hindurchragen.
  • Des Weiteren offenbart die DE 10 2008 034 855 A1 einen Zellverbund für eine Batterie, umfassend mehrere parallel und/oder seriell miteinander verschaltete Einzelzellen, die als Flachzellen ausgebildet sind, mit jeweils mindestens zwei gegenüberliegenden und zueinander korrespondierenden Gehäuseseitenwänden, zwischen denen ein Zellinneres angeordnet ist, das randseitig von einem äußeren Gehäuserahmen umgeben ist, wobei die korrespondierenden Gehäuseseitenwände sowie das Zellinnere senkrecht zu einer vorgebbaren gemeinsamen Achse jeweils eine Materialaussparung aufweisen.
  • Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Temperiervorrichtung sowie einen elektrischen Energiespeicher zu schaffen, mittels welchen ein verbesserter Wärmeübergang mit einfachen Mitteln innerhalb des elektrischen Energiespeichers realisiert werden kann.
  • Diese Aufgabe wird durch eine Temperiervorrichtung sowie durch einen elektrischen Energiespeicher gemäß den unabhängigen Patentansprüchen gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungsformen sind in den Unteransprüchen angegeben.
  • Ein Aspekt der Erfindung betrifft eine Temperiervorrichtung zum Temperieren eines elektrischen Energiespeichers für ein zumindest teilweise elektrisch betreibbares Kraftfahrzeug mit einer ersten Temperiereinrichtung, welche zum Temperieren einer Energiespeichergehäusewand eines Energiespeichergehäuses des elektrischen Energiespeichers ausgebildet ist und ein fluidisches Kühlmittel zum Temperieren des elektrischen Energiespeichers aufweist.
  • Es ist vorgesehen, dass die Temperiervorrichtung eine zweite Temperiereinrichtung aufweist, die dazu ausgebildet ist, den elektrischen Energiespeicher mittels einer Luftumwälzung in einem Innenraum des elektrischen Energiespeichers zu temperieren.
  • Mit anderen Worten ist vorgesehen, dass sowohl fluidisch als auch durch Luftumwälzung der elektrische Energiespeicher, insbesondere die Batteriezellen des elektrischen Energiespeichers, entsprechend temperiert, insbesondere gekühlt werden können. Dadurch kann eine einfache Erhöhung des Wärmeübergangs, insbesondere eine Bodenkühlung, welche insbesondere durch die erste Temperiereinrichtung bereitgestellt ist, durchgeführt werden. Es wird somit eine zusätzliche Luftumwälzung im elektrischen Energiespeicher realisiert. Innerhalb des elektrischen Energiespeichers kann dadurch eine Luftumwälzung, also ein interner Luftstrom, erzeugt werden, welcher sich dann beispielsweise an vorhandenen mit Kühl- oder Kältemitteln gefüllten Kühlern abkühlt.
  • Mittels der Temperaturvorrichtung kann bevorzugt eine Kühlung als Temperieren der Batteriezellen realisiert werden. Zusätzlich kann auch ein Beheizen der Batteriezellen als Temperieren realisiert werden. Wenn nachfolgend von „Kühlen“ oder „Kühlung“ gesprochen wird, so gilt dies analog für das Beheizen der Batteriezellen.
  • Der elektrische Energiespeicher ist insbesondere als Hochvoltenergiespeicher ausgebildet. Insbesondere sind die im elektrischen Energiespeicher verbauten Batteriezellen prismatische Batteriezellen.
  • Die Luftumwälzung kann dabei mittels eines geschlossenen Temperierkreislaufs, aber auch durch einen offenen Temperierkreislauf realisiert werden. Beispielsweise kann beim offenen Temperierkreislauf mittels einer Umgebungsluft aus der Umgebung des elektrischen Energiespeichers der elektrische Energiespeicher temperiert werden. Beim geschlossenen Temperierkreislauf wird insbesondere kein Luftaustausch durchgeführt, so dass die Luft innerhalb des Energiespeichergehäuses lediglich zirkuliert.
  • Insbesondere ist durch die erfindungsgemäße Temperiervorrichtung der Wärmeübergang der Batteriezellen im Vergleich zu der reinen Temperierung mittels der ersten Temperiereinrichtung signifikant erhöht. Dadurch sind kürzere Ladezeiten beim Schnellladen und eine höhere Dauerleistung des elektrischen Energiespeichers erreichbar. Alternativ können durch den besseren Wärmeübergang beispielsweise gleiche Kühlleistungen, auch ohne aktive Kompressorkühlung, direkt über die Umgebungsluft realisiert werden, was zu einer höheren Effizienz des elektrischen Energiespeichers und damit ebenfalls des Kraftfahrzeugs führt, in welchem der elektrische Energiespeicher verbaut ist. Insbesondere ist im Vergleich zum Stand der Technik die Temperiervorrichtung derart ausgebildet, dass mit weniger Aufwand eine Temperierung des elektrischen Energiespeichers realisierbar ist und diese Temperiervorrichtung sogar in bestehende elektrische Energiespeicher nachrüstbar ist.
  • Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltungsform weist die zweite Temperiereinrichtung ein Lüfterelement zum Umwälzen der Luft auf. Insbesondere wird somit aktiv das Luftumwälzen durchgeführt. Dadurch ist es ermöglicht, dass zuverlässig mittels der zweiten Temperiereinrichtung eine Temperierung des elektrischen Energiespeichers durchgeführt werden kann. Das Lüfterelement kann sowohl in einem geschlossenen Luftkreislauf als auch in einem offenen Luftkreislauf für die Temperierung beziehungsweise für die Erzeugung des Luftstroms sorgen. Dadurch ist es ermöglicht, dass verbessert der elektrische Energiespeicher temperiert werden kann.
  • Ferner hat es sich als vorteilhaft erwiesen, wenn die erste Temperiereinrichtung als Kühlplatte ausgebildet ist und die Kühlplatte zumindest eine Aussparung zum Luftumwälzen aufweist. Insbesondere ist die Kühlplatte als Bodenplatte des elektrischen Energiespeichers ausgebildet. Mit anderen Worten können beispielsweise die Batteriezellen an der Platte angeordnet werden, so dass sich zwischen den Batteriezellen ein Luftspalt ausbildet, welcher mit der Aussparung in der Kühlplatte korrespondiert. Dadurch kann ein Luftstrom in dem Zwischenraum, insbesondere in dem Luftspalt, zwischen den Batteriezellen realisiert werden. Des Weiteren ist es dadurch ermöglicht, dass der Luftstrom der zweiten Temperiereinrichtung mittels der ersten Temperiereinrichtung temperiert werden kann. Somit kann mittels der ersten Temperiereinrichtung eine Doppelfunktionalität erreicht werden, da diese zum einen zum Temperieren des elektrischen Energiespeichers genutzt werden kann als auch zum Temperieren der zweiten Temperiereinrichtung.
  • Ferner hat es sich als vorteilhaft erwiesen, wenn die erste Temperiereinrichtung mit einem Kühlwasser als fluidisches Kühlmittel ausgebildet ist. Beispielsweise kann die erste Temperiereinrichtung mittels des Kühlwassers des Kraftfahrzeugs betrieben werden. Des Weiteren kann mittels des Kraftwagens ein Fluid bereitgestellt werden, welches einfach beschaffbar ist und somit insbesondere kostengünstig innerhalb der Temperiervorrichtung angeordnet werden kann.
  • In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltungsform ist die Temperiervorrichtung derart ausgebildet, dass mittels der Temperiervorrichtung eine elektronische Recheneinrichtung des elektrischen Energiespeichers und/oder ein elektrisches Verbindungselement des elektrischen Energiespeichers und/oder eine elektrische Steckverbindung des elektrischen Energiespeichers temperiert sind. Mit anderen Worten ist insbesondere vorgesehen, dass die eingespeiste Luft durch beispielsweise bereits vorhandene Leerräume, wie beispielsweise der Crash-Zone im Unterbodenbereich oder entsprechende Bauraumspalten über den Batteriezellen, strömen kann. Eine entsprechende Temperierung der im elektrischen Energiespeicher befindlichen Elektronik, mit anderen Worten der elektronischen Recheneinrichtung, Kabeln, insbesondere den elektrischen Verbindungselementen, sowie eine Steckverbindung, können ebenfalls erfolgen. Dadurch ist es ermöglicht, dass nicht nur der elektrische Energiespeicher, sondern auch die entsprechenden Bauelemente, insbesondere ein sogenanntes Batterie-Management-System, ebenfalls durch die Luftströmung mit temperiert werden können. Dadurch kann hochfunktionell die Temperiervorrichtung innerhalb des elektrischen Energiespeichers eingesetzt werden.
  • In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltungsform ist die Temperiervorrichtung in dem Innenraum des Energiespeichergehäuses angeordnet. Dadurch ist es ermöglicht, dass die Temperiervorrichtung im Innenraum angeordnet ist und somit direkt eine Temperierung des Energiespeichers durchführen kann. Dadurch ist es verbessert ermöglicht, eine Temperierung des elektrischen Energiespeichers zu realisieren.
  • Ferner hat es sich als vorteilhaft erwiesen, wenn die erste Temperiereinrichtung zusätzlich zum Temperieren der zweiten Temperiereinrichtung ausgebildet ist. Mit anderen Worten ist vorgesehen, dass der Luftstrom insbesondere zuerst an der ersten Temperiereinrichtung vorbeiströmt und wodurch die erste Temperiereinrichtung den Luftstrom temperiert. Insbesondere durch entsprechende Aussparungen innerhalb der ersten Temperiereinrichtung kann dann der Luftstrom der zweiten Temperiereinrichtung an den Batteriezellen vorbeiströmen und die thermische Energie aufnehmen. Ferner ist es dadurch ermöglicht, dass auch der Luftstrom über die Kühlplatte, insbesondere die erste Temperiereinrichtung, temperiert werden kann. Somit ist ein verbesserter Betrieb des elektrischen Energiespeichers durch die Temperiervorrichtung ermöglicht.
  • Ein nochmals weiterer Aspekt der Erfindung betrifft einen elektrischen Energiespeicher mit einer Temperiervorrichtung nach dem vorhergehenden Aspekt. Der elektrische Energiespeicher ist insbesondere zum Anordnen in einem zumindest teilweise elektrisch betreibbaren Kraftfahrzeug ausgebildet. Vorteilhafte Ausgestaltungsformen der Temperiervorrichtung sind als vorteilhafte Ausgestaltungsformen des elektrischen Energiespeichers anzusehen.
  • Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltungsform des elektrischen Energiespeichers weist der elektrische Energiespeicher eine Vielzahl von Batteriezellen auf, wobei die Batteriezellen derart angeordnet sind, dass sich ein Luftspalt zum Durchströmen mit Luft zwischen den Batteriezellen ausbildet und die Temperiervorrichtung zum Temperieren der Vielzahl der Batteriezellen mittels eines fluidischen Kühlmittels und zum Temperieren der Vielzahl von Batteriezellen mittels einer Luftumwälzung durch den ausgebildeten Luftspalt ausgebildet ist.
  • Mit anderen Worten ist insbesondere vorgesehen, dass durch die ausgebildeten Luftspalte innerhalb des elektrischen Energiespeichers zwischen den Batteriezellen die Luftumwälzung stattfindet, wodurch zusätzlich eine Temperierung der Batteriezellen ermöglicht ist.
  • Es hat sich weiterhin als vorteilhaft erwiesen, wenn eine erste Temperiereinrichtung der Temperiervorrichtung als Zellbodentemperiereinrichtung ausgebildet ist und eine zweite Temperiereinrichtung derart ausgebildet ist, dass ein von der zweiten Temperiereinrichtung erzeugter Luftstrom zwischen der Zellbodentemperiereinrichtung und einer Energiespeichergehäusewand eines Energiespeichergehäuses des elektrischen Energiespeichers vorbeiströmt.
  • Ein nochmals weiterer Aspekt der Erfindung betrifft ein zumindest teilweise elektrisch betreibbares Kraftfahrzeug mit einem elektrischen Energiespeicher gemäß dem vorhergehenden Aspekt.
  • Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen, den Figuren und der Figurenbeschreibung. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar.
  • Die Erfindung wird nun anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels sowie unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
    • 1 eine schematische Seitenansicht einer Ausführungsform eines elektrischen Energiespeichers; und
    • 2 eine weitere schematische Seitenansicht einer Ausführungsform eines elektrischen Energiespeichers.
  • In den Figuren sind gleiche oder funktionsgleiche Elemente mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
  • 1 zeigt in einer schematischen Seitenansicht eine Ausführungsform eines elektrischen Energiespeichers 10. Der elektrische Energiespeicher 10 weist eine Vielzahl von Batteriezellen 12, im vorliegenden Ausführungsbeispiel acht Batteriezellen 12, auf. Insbesondere zeigt die 1 ein Batteriemodul 38 (2). Der elektrische Energiespeicher 10 weist ferner eine erste Temperiereinrichtung 14 sowie eine zweite Temperiereinrichtung 16 auf. Der elektrische Energiespeicher 10 weist ein Energiespeichergehäuse 18 mit zumindest einer Energiespeichergehäusewand 20 auf.
  • Insbesondere ist durch die erste Temperiereinrichtung 14 sowie die zweite Temperiereinrichtung 16 eine Temperiervorrichtung 22 ausgebildet. Die Temperiervorrichtung 22 ist zum Temperieren des elektrischen Energiespeichers 10 für ein zumindest teilweise elektrisch betreibbares Kraftfahrzeug, welches nicht dargestellt ist, ausgebildet. Die erste Temperiereinrichtung 14 ist zum Temperieren der Vielzahl von Batteriezellen 12 des elektrischen Energiespeichers 10 ausgebildet. Die erste Temperiereinrichtung 14 weist ein fluidisches Kühlmittel 24 zum Temperieren des elektrischen Energiespeichers 10 auf.
  • Mittels der Temperaturvorrichtung 22 kann bevorzugt eine Kühlung als Temperieren der Batteriezellen 12 realisiert werden. Zusätzlich kann auch ein Beheizen der Batteriezellen 12 als Temperieren realisiert werden. Wenn nachfolgend von „Kühlen“ oder „Kühlung“ gesprochen wird, so gilt dies analog für das Beheizen der Batteriezellen 12.
  • Es vorgesehen, dass die Temperiervorrichtung 22 die zweite Temperiereinrichtung 16 aufweist, welche dazu ausgebildet ist, den elektrischen Energiespeicher 10 mittels einer Luftumwälzung 26 in einem Innenraum 28 des elektrischen Energiespeicher zu temperieren.
  • Insbesondere kann vorgesehen sein, dass die erste Temperiereinrichtung 14 als Kühlplatte 30 ausgebildet ist und die Kühlplatte 30 zumindest eine Aussparung 32 zum Luftumwälzen aufweist. Insbesondere zeigt 1, dass zwischen den Batteriezellen 12 ein Luftspalt 34 ausgebildet ist, wobei insbesondere einem jeden Luftspalt 34 eine entsprechende Aussparung 32 innerhalb der Kühlplatte 30 zugeordnet ist.
  • Die erste Temperiereinrichtung 14 ist insbesondere mit einem Kühlwasser als fluidisches Kühlmittel 24 ausgebildet.
  • Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft den elektrischen Energiespeicher 10. Der elektrische Energiespeicher 10 weist, wie im vorliegenden Ausführungsbeispiel, eine Vielzahl von Batteriezellen 12 auf, wobei die Batteriezellen 12 derart angeordnet sind, dass sich die Luftspalte 34 zum Durchströmen mit Luft zwischen den Batteriezellen 12 ausbilden und die Temperiervorrichtung 22 zum Temperieren der Vielzahl von Batteriezellen 14 mittels des fluidischen Kühlmittels 24 und zum Temperieren der Vielzahl von Batteriezellen 12 mittels der Luftumwälzung 26 durch die ausgebildeten Luftspalte 34 ausgebildet ist.
  • Die erste Temperiereinrichtung 14 der Temperiervorrichtung 22 ist insbesondere als Zellbodentemperiereinrichtung ausgebildet und die zweite Temperiereinrichtung 16 der Temperiervorrichtung 22 ist insbesondere derart ausgebildet ist, dass ein von der zweiten Temperiereinrichtung 16 erzeugter Luftstrom zwischen der Zellbodentemperiereinrichtung und der Energiespeichergehäusewand 20 des Energiespeichergehäuses 18 des elektrischen Energiespeichers 10 vorbeiströmt.
  • Insbesondere zeigt 1 ferner einen Wärmeleitpfad 36 innerhalb einer Batteriezelle 12. Zur Verkürzung des Wärmeleitpfads 36 und damit zur Reduzierung des Wärmeleitwiderstands wird, wie vorliegend gezeigt, die Kombination von Luft und Fluidkühlung vorgeschlagen. Dabei kann die Kühlplatte 30 oder entsprechende Kühlleitungen derart ausgeführt sein, dass die Luftspalte 34 freiliegen. Es wird Luft unter die Batteriezellen 12 geleitet und durch die Luftspalte 34 gedrückt. Beim Vorbeiströmen an der Kühlplatte 30 wird die Luft abgekühlt, bevorzugt sie in die Luftspalte 34 eintritt. Der Luftkreislauf kann als geschlossener oder offener Kreislauf innerhalb des elektrischen Energiespeichers 10 ausgeführt sein.
  • 2 zeigt in einer weiteren schematischen Seitenansicht eine Ausführungsform des elektrischen Energiespeichers 10. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel weist der elektrische Energiespeicher 10 drei Batteriemodule 38 auf. Die Batteriemodule 38 wiederum weisen jeweils acht Batteriezellen 12 auf. Ein jeweiliges Batteriemodul 38 kann über eine Batteriemodulwand 40 verfügen. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist die erste Temperiereinrichtung 14 derart ausgebildet, dass diese an einer Batteriemodulgehäusewand 42 ausgebildet ist und somit ein jeweiliges Batteriemodul 38 einzeln temperieren kann.
  • Ferner zeigt die 2, dass die zweite Temperiereinrichtung ein Lüfterelement 44 aufweisen kann, wobei das Lüfterelement 44 zum Umwälzen der Luft ausgebildet ist.
  • Des Weiteren kann vorgesehen sein, dass die Temperiervorrichtung 22 derart ausgebildet, dass mittels der Temperiervorrichtung 22 eine elektronische Recheneinrichtung 46 des elektrischen Energiespeichers 10 und/oder ein elektrisches Verbindungselement 48 des elektrischen Energiespeichers 10 und/oder eine elektrische Steckverbindung 50 des elektrischen Energiespeichers temperiert sind.
  • Ferner zeigt 2, dass die Temperiervorrichtung 22 in einem Innenraum 52 des Energiespeichergehäuses 18 angeordnet ist. Insbesondere zeigt 2 ferner, dass die erste Temperiereinrichtung 16 zum Temperieren der zweiten Temperiereinrichtung 14 ausgebildet ist.
  • Gemäß 2 wird der Luftkreislauf durch das Lüfterelement 44 umgewälzt. Die Luft kann dafür in ohnehin vorhandene Leerräume, wie beispielsweise einer Crash-Zone im Unterbodenbereich oder Bauraumspalte über den Batteriezellen 12, strömen. Eine Temperierung der im elektrischen Energiespeicher 10 befindlichen Elektronik, Kabel und Steckverbinder 50 kann ebenfalls erfolgen. Je nach gewünschter Temperaturverteilung kann die Strömungsrichtung des Luftkreislaufs auch umgekehrt werden, wenn die Batteriezellen 12 von oben durchströmt werden und die Luft nach Austritt aus einem jeweiligen Batteriemodul 38 rücktemperiert wird.
  • Insgesamt ist es durch die in 1 und 2 gezeigte Erfindung ermöglicht, eine einfache Erhöhung des Wärmeübergangs bei beispielsweise Bodenkühlung zu realisieren. Hierzu wird aufbauend auf den bereits bekannten Stand der Technik eine zusätzliche Luftumwälzung 26 im elektrischen Energiespeicher 10 realisiert. Im elektrischen Energiespeicher 10, welcher insbesondere als Hochvoltspeicher ausgebildet ist, wird beispielsweise der integrierte Lüfter einen internen Luftstrom erzeugen, welcher sich an der Rückseite vorhandener mit Kühl- und Kältemittel gefüllter Kühler, beispielsweise der ersten Temperiereinrichtung 14, abkühlt. Der kalte Luftstrom kann beispielsweise durch die Aussparungen 32 innerhalb der Kühlplatte 30 oder durch die Seitenflächen der Batteriemodule 38 in die Luftspalte 34 eindringen und diese temperieren. Am Austritt der Luftspalte 34 werden durch den Luftstrom auch entsprechende Terminals der Batteriezellen 12, Modulverbinder oder sonstige elektrische Komponenten temperiert. Durch die Nutzung vorhandener Leerräume beschränkt sich der zusätzliche konstruktive Aufwand auf einen oder mehrere Lüfterelemente 44 und Abdichtungen zur geeigneten Luftführung.
  • Durch die vorgeschlagene Erfindung kann der Wärmeübergang der Batteriezellen 12 im Vergleich zur Boden- und/oder Seitenkühlung signifikant erhöht werden. Dadurch sind kürzere Ladezeiten beim Schnellladen und eine höhere Dauerleistung des elektrischen Energiespeichers 10 erreichbar. Alternativ können durch den besseren Wärmeübergang beispielsweise gleiche Kühlleistungen auch ohne aktive Kompressorkühlung direkt über die Umgebungsluft realisiert werden, was zu einer höheren Effizienz des Kraftfahrzeugs führen kann. Insbesondere ist die vorgeschlagene Erfindung somit mit weniger Aufwand realisierbar oder gegebenenfalls sogar in bestehende elektrische Energiespeicher 10 nachrüstbar.
  • Insgesamt zeigt die Erfindung eine Erhöhung des Wärmeübergangs im Hochvoltspeicher durch kombinierte Zellkühlung mit Kühl-/Kältemitteln.
  • Bezugszeichenliste
    • 10
    elektrischer Energiespeicher
    12
    Batteriezelle
    14
    erste Temperiereinrichtung
    16
    zweite Temperiereinrichtung
    18
    Energiespeichergehäuse
    20
    Energiespeichergehäusewand
    22
    Temperiervorrichtung
    24
    Kühlmittel
    26
    Luftumwälzung
    28
    Innenraum
    30
    Kühlplatte
    32
    Aussparung
    34
    Luftspalt
    36
    Wärmeleitpfad
    38
    Batteriemodul
    40
    Batteriemodulgehäuse
    42
    Batteriemodulgehäusewand
    44
    Lüfterelement
    46
    elektronische Recheneinrichtung
    48
    elektrisches Verbindungselement
    50
    elektrische Steckverbindung
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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  • Zitierte Patentliteratur
    • DE 102007010739 B4 [0003]
    • DE 102008034855 A1 [0004]

Claims (10)

  1. Temperiervorrichtung (22) zum Temperieren eines elektrischen Energiespeichers (10) für ein zumindest teilweise elektrisch betreibbares Kraftfahrzeug, mit einer ersten Temperiereinrichtung (14), welche zum Temperieren einer Vielzahl von Batteriezellen (12) des elektrischen Energiespeichers (10) ausgebildet ist und ein fluidisches Kühlmittel (24) zum Temperieren des elektrischen Energiespeichers (10) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperiervorrichtung (22) eine zweite Temperiereinrichtung (16) aufweist, welche dazu ausgebildet ist, den elektrischen Energiespeicher (10) mittels einer Luftumwälzung (26) in einem Innenraum (28) des elektrischen Energiespeichers (10) zu temperieren.
  2. Temperiervorrichtung (22) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Temperiereinrichtung (16) ein Lüfterelement (44) zum Umwälzen der Luft aufweist.
  3. Temperiervorrichtung (22) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Temperiereinrichtung (14) als Kühlplatte (30) ausgebildet ist und die Kühlplatte (30) zumindest eine Aussparung (32) zum Luftumwälzen aufweist.
  4. Temperiervorrichtung (22) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Temperiereinrichtung (14) mit einem Kühlwasser als fluidisches Kühlmittel (24) ausgebildet ist.
  5. Temperiervorrichtung (22) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperiervorrichtung (22) derart ausgebildet ist, dass mittels der Temperiervorrichtung (22) eine elektronische Recheneinrichtung (46) des elektrischen Energiespeichers (10) und/oder ein elektrisches Verbindungselement (48) des elektrischen Energiespeichers (10) und/oder eine elektrische Steckverbindung (50) des elektrischen Energiespeichers (10) temperiert sind.
  6. Temperiervorrichtung (22) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperiervorrichtung (22) in dem Innenraum (28) des Energiespeichergehäuses (18) angeordnet ist.
  7. Temperiervorrichtung (22) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Temperiereinrichtung (16) zusätzlich zum Temperieren der ersten Temperiereinrichtung (14) ausgebildet ist.
  8. Elektrischer Energiespeicher (10) mit einer Temperiervorrichtung (22) nach einem der Ansprüche 1 bis 7.
  9. Elektrischer Energiespeicher (10) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der elektrische Energiespeicher (10) eine Vielzahl von Batteriezellen (12) aufweist, wobei die Batteriezellen (12) derart angeordnet sind, dass sich zumindest ein Luftspalt (34) zum Durchströmen mit Luft zwischen den Batteriezellen (12) ausbildet, und die Temperiervorrichtung (22) zum Temperieren der Vielzahl der Batteriezellen (12) mittels eines fluidischen Kühlmittels (24) und zum Temperieren der Vielzahl von Batteriezellen (12) mittels einer Luftumwälzung (26) durch den ausgebildeten Luftspalt (34) ausgebildet ist.
  10. Elektrischer Energiespeicher (10) nach einem der Ansprüche 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass eine erste Temperiereinrichtung (14) der Temperiervorrichtung (22) als Zellbodentemperiereinrichtung ausgebildet ist und eine zweite Temperiereinrichtung (16) der Temperiervorrichtung (22) derart ausgebildet ist, dass ein von der zweiten Temperiereinrichtung (16) erzeugter Luftstrom zwischen der Zellbodentemperiereinrichtung und einer Energiespeichergehäusewand (20) eines Energiespeichergehäuses (18) des elektrischen Energiespeichers (10) vorbeiströmt.
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DE102022205607A1 (de) 2022-06-01 2023-12-07 Volkswagen Aktiengesellschaft Ladestation zum elektrischen Laden einer Antriebsbatterie eines Fahrzeugs, Verfahren zum Temperieren einer Ladestation, Computerprogrammprodukt und Speichermedium

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DE102010009732A1 (de) * 2010-03-01 2011-09-01 Audi Ag Batterie für einen Kraftwagen
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