DE4408961C1 - Method and device for maintaining the temperature of a battery during a charging process at a charging station - Google Patents

Method and device for maintaining the temperature of a battery during a charging process at a charging station

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DE4408961C1 DE19944408961 DE4408961A DE4408961C1 DE 4408961 C1 DE4408961 C1 DE 4408961C1 DE 19944408961 DE19944408961 DE 19944408961 DE 4408961 A DE4408961 A DE 4408961A DE 4408961 C1 DE4408961 C1 DE 4408961C1
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Abstract

An arrangement is already known in which temperature-maintaining fluid is pumped through the temperature-maintaining fluid line on the battery side during the charging process after said temperature-maintaining fluid line on the battery side has been connected to a temperature-maintaining fluid source on the charging station side, via a connecting line, the fluid connection simply being decoupled again at the end of the charging process. The new arrangement provides for the temperature-maintaining fluid to be withdrawn from the temperature-containing fluid line on the battery side before the connecting line on the charging station side is decoupled from the temperature-maintaining fluid line on the battery side, for example by means of a suction pumping device and a controllable ventilation valve. For use, for example, for traction batteries of electrical vehicles.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Temperierung einer Batterie während eines Ladevorgangs an einer Ladestation nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 sowie auf eine zu dessen Durchführung geeignete Vorrichtung nach dem Oberbegriff des Pa­ tentanspruchs 2. Verfahren und Vorrichtungen dieser Art dienen insbesondere dazu, Traktionsbatterien von Elektrofahrzeugen während ihrer Aufladung an einer stationären Ladestation zu kühlen, um eine mit der Aufladung einhergehende übermäßige Wär­ meentwicklung in der Batterie zu vermeiden.The invention relates to a method for tempering a Battery during a charging process at a charging station the preamble of claim 1 as well as one of them Implementation of a suitable device according to the preamble of Pa serve claims 2. Methods and devices of this type in particular, traction batteries of electric vehicles during charging at a stationary charging station cool to avoid excessive heat associated with charging to avoid battery development.

Ein derartiges Verfahren sowie eine derartige Vorrichtung sind in der Patentschrift US 4 415 847 beschrieben. Speziell wird dort die Kühlung eines Bereichs einer Zinkchlorid-Batterie wäh­ rend ihrer Aufladung vorgeschlagen, um die Bildung von Chlorok­ tahydrat zu erleichtern. Dabei ist eine batterieseitige Kühl­ schleife durch eine Schnelltrennkupplung oder dgl. mit lade­ stationsseitigen Verbindungsleitungen zur Hin- und Rückleitung eines in der Ladestation bevorrateten Kältefluids verbindbar. Im ladestationseitigen Kühlkreislaufabschnitt wird das Kühl­ fluid, z. B. Glykol, in anteilsmäßig steuerbarer Weise vom Vor­ ratsbehälter über ein Ventil zum einen über einen in Wärmeaus­ tausch mit einer Kühleinheit stehenden Kühler und zum anderen unter Umgehung dieses Kühlzweiges direkt in Richtung Batterie­ zuleitung geführt. Nach Beendigung des Ladevorgangs wird die batterieseitige Kühlschleife durch Lösen der schnelltrennbaren Verbindung wieder vom ladestationsseitigen Kühlkreislaufabschnitt abgekoppelt. Dabei verbleibt jeweils eine entsprechende Menge des Kühlfluids in dem batterieseitigen Kühlleitungsabschnitt und zudem bleibt auch bei sorgfältiger Abdichtung der Kupp­ lungsanschlüsse die Gefahr bestehen, daß wenigstens geringe Kühlfluidmengen in die Umgebung gelangen, was je nach verwende­ tem Kühlfluid ggf. bereits aus Umweltschutzaspekten vermieden werden sollte.Such a method and such a device are in US 4,415,847. Special will there cooling of an area of a zinc chloride battery Due to their charging suggested the formation of chlorok to facilitate tahydrate. There is a battery-side cooling loop through a quick disconnect coupling or the like with a load Connection lines on the station side to the outgoing and return lines of a refrigerant fluid stored in the charging station. In the cooling circuit section at the charging station, the cooling fluid, e.g. B. glycol, in a proportionally controllable manner from the front Storage container via a valve on the one hand in heat out exchange with a cooling unit standing cooler and the other bypassing this cooling branch directly towards the battery lead led. After the loading process, the battery-side cooling loop by releasing the quick-disconnect Connection again from the cooling circuit section on the charging station side  uncoupled. A corresponding amount remains in each case of the cooling fluid in the battery-side cooling pipe section and also remains with a careful sealing of the dome connections there is a risk that at least slight Amounts of cooling fluid get into the environment, depending on the use cooling fluid may already be avoided for environmental protection reasons should be.

Auch für andere Batterietypen ist es häufig wünschenswert, eine Temperierung während des Ladevorgangs vorzunehmen, beispiels­ weise im Fall der Verwendung von Bleiakkumulatoren eine Kühlung derselben, um deren Überhitzung aufgrund der ohmschen Verluste und des exothermen Ladevorgangs zu verhindern. Umgekehrt kommen auch Anwendungsfälle in Betracht, in denen die Batterie während des Ladevorgangs zusätzlich zu heizen ist, um die chemisch ak­ tiven Batteriesubstanzen während des Ladevorgangs auf einer günstigen Temperatur zu halten, z. B. im Fall von Batterien mit endothermem Ladevorgang bei niedrigen Außentemperaturen.For other types of batteries, it is often desirable to have one To carry out temperature control during the charging process, for example cooling in the case of the use of lead accumulators the same to prevent them from overheating due to ohmic losses and to prevent the exothermic charging process. Come the other way also consider applications in which the battery during of the charging process is to be heated in addition to the chemically ak tive battery substances during charging on a keep favorable temperature, e.g. B. in the case of batteries endothermic charging process at low outside temperatures.

Der Erfindung liegt als technisches Problem die Bereitstellung eines Verfahrens und einer Vorrichtung zur Temperierung einer Batterie während eines Ladevorgangs an einer Ladestation gemäß der eingangs genannten Art zugrunde, mit deren Hilfe die Batte­ rie funktionell zuverlässig, bequem handhabbar und ohne abkopp­ lungsbedingte Temperierfluidverluste auf gewünschten Ladetempe­ raturen gehalten werden kann.The invention is a technical problem of providing a method and a device for tempering a Battery during charging at a charging station according to of the type mentioned at the beginning, with the help of which the Batte Functionally reliable, easy to handle and without decoupling temperature-related fluid losses to the desired charging temperature instruments can be kept.

Dieses Problem wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 sowie durch eine Vorrichtung mit den Merkma­ len des Patentanspruchs 2 gelöst. Durch die Maßnahme, das Tem­ perierfluid vor dem Abkoppeln der batterieseitigen Temperier­ fluidleitung von der ladestationsseitigen Verbindungsleitung vollständig aus der batterieseitigen Temperierfluidleitung ab­ zuziehen, wird erreicht, daß zum einen nach beendetem Ladevor­ gang nicht unnötigerweise noch Temperierfluid fahrzeugseitig verbleibt und zum anderen die Abkopplung der Verbindungslei­ tung, d. h. die Auftrennung des Temperierfluidkreislaufs, ohne die Gefahr eines Austritts von Temperierfluid erfolgen kann, da sich dieses im Zeitpunkt des Abkoppelns bereits wieder gänzlich im ladestationsseitigen Bereich und nicht mehr im Bereich des Anschlusses der batterieseitigen Temperierfluidleitung an die ladestatonsseitige Verbindungsleitung befindet. Aufgrund dieses vorherigen Abziehens des Temperierfluids aus dem batteriesei­ tigen Temperierfluidleitungsbereich vor der Auftrennung des Temperierfluidkreislaufs sind keine besonderen Dichtungsmaß­ nahmen zur Verhinderung des Austritts von Temperierfluid beim Abkoppeln der Verbindungsleitung erforderlich. Bei Verwendung in einem Fahrzeug sind, da fahrzeugseitig, d. h. batterieseitig, nach beendetem Ladevorgang kein Temperierfluid verbleibt, keine Abdichtmaßnahmen im Bereich des fahrzeugseitigen Anschlußstut­ zens zur Verhinderung des Austritts von Temperierfluid während der anschließenden Weiterfahrt erforderlich, was sich insbeson­ dere bei Verwendung leichtflüchtiger und/oder umweltbelastender Temperierfluide günstig auswirkt. Auch werden Fahrer und Fahr­ zeug vor Verschmutzung geschützt. Bei Benutzung eines frostge­ fährdeten Temperierfluids wird darüber hinaus die Gefahr eines späteren Einfrierens der im Fahrzeug verbliebenen Fluidmenge bei absinkender Außentemperatur vermieden.This problem is solved by a method with the characteristics of Claim 1 and by a device with the Merkma len of claim 2 solved. By the measure, the tem perierfluid before uncoupling the battery-side temperature control fluid line from the connecting line on the charging station side completely from the battery-side temperature control fluid line pull, it is achieved that, on the one hand, after loading has finished not unnecessarily temperature control fluid on the vehicle side remains and on the other hand the decoupling of the connection line  tung, d. H. the separation of the temperature control fluid circuit without there is a risk of thermal fluid escaping because at the time of uncoupling, this is already completely different in the area of the charging station and no longer in the area of the Connection of the battery-side temperature control fluid line to the connecting line on the charging station side. Because of this pulling the temperature control fluid from the battery egg beforehand term tempering fluid line area before the separation of the Thermostating fluid circuit are not a special sealing measure took part in preventing the escape of bath fluid Uncoupling the connecting line required. Using are in a vehicle, because on the vehicle side, i.e. H. battery side, after the charging process no temperature control fluid remains, none Sealing measures in the area of the vehicle connector zens to prevent the escape of bath fluid during the subsequent onward journey required, which is particularly true when using volatile and / or polluting Thermal fluids have a beneficial effect. Also driver and driver stuff protected from pollution. When using a frostge tempering fluids at risk is also the risk of a later freezing the amount of fluid remaining in the vehicle avoided when the outside temperature drops.

In Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung sind nach Anspruch 3 zwei Pumpen für den Temperierfluidkreislauf vorgese­ hen, von denen eine als Druckpumpe zur Zirkulation des Tempe­ rierfluids während des Ladevorgangs und die andere als Saug­ pumpe zum Absaugen des Temperierfluids aus der batterieseitigen Temperierfluidleitung, insbesondere nach beendetem Ladevorgang, arbeitet.In an embodiment of the device according to the invention Claim 3 vorese two pumps for the temperature control fluid circuit hen, one of which acts as a pressure pump to circulate the temperature rierfluids during charging and the other as suction pump for extracting the temperature control fluid from the battery Temperature control fluid line, especially after charging is complete, is working.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung nach Anspruch 4 bein­ haltet die Ladestation ein Kühlaggregat, dessen Verdampfer in einem Vorratsbehälter in der Ladestation angeordnet ist, in welchem das Temperierfluid, das in diesem Fall als Kühlfluid dient, bevorratet ist. Durch diese Art der Kühlung der bevorra­ teten Kühlfluidmenge entfällt die Notwendigkeit, das Kühlfluid selbst einem Kompressions-Expansions-Zyklus zu unterwerfen. Au­ ßerdem ist mit der Kühlung des bevorrateten Kühlfluids eine Kühlung desselben auch während Ladepausen der Ladestation mög­ lich, so daß bereits bei Beginn eines neuen Ladevorgangs kaltes Kühlfluid mit hoher Leistung umgewälzt werden kann.In a further embodiment of the invention according to claim 4 leg the charging station holds a cooling unit, the evaporator of which a storage container is arranged in the charging station, in which is the temperature control fluid, which in this case is the cooling fluid serves, is stored. This way of cooling the vorra  The amount of cooling fluid eliminated the need for the cooling fluid subject themselves to a compression expansion cycle. Au is also with the cooling of the stored cooling fluid It can also be cooled during charging breaks in the charging station Lich, so that cold at the start of a new charging process Cooling fluid can be circulated with high performance.

In einer Ausgestaltung der Erfindung nach Anspruch 5 ist zur Batteriekühlung ausschließlich oder zusätzlich zu einem Kühl­ aggregat ein Wasser/Luft-Wärmetauscher im Kühlfluidkreislauf vorgesehen, durch den das Kühlmittel auf die Soll-Kühltempera­ tur gebracht oder wenigstens vorgekühlt werden kann, sofern dies die Umgebungstemperatur verglichen mit der Soll-Batterie­ temperatur zuläßt.In one embodiment of the invention according to claim 5 Battery cooling exclusively or in addition to a cooling aggregate a water / air heat exchanger in the cooling fluid circuit provided by which the coolant to the target cooling temperature can be brought or at least pre-cooled, if this is the ambient temperature compared to the target battery temperature.

Eine Ausgestaltung der Erfindung nach Anspruch 6 hat den Vor­ teil, daß durch die thermische Geschlossenheit des Fluidkreis­ laufes keine nennenswerte Wärme nach außen abgegeben bzw. von außen zugeführt wird und damit verlorengeht. So kann bei einem Kühlprozeß die Restkälte eines noch kalt zurückfließenden Kühl­ fluids zurückgewonnen werden.An embodiment of the invention according to claim 6 has the front part that due to the thermal closed nature of the fluid circuit no significant heat is emitted to the outside or from is fed outside and is therefore lost. So with one Cooling process the residual cold of a cold flowing back cooling fluids can be recovered.

Durch eine Weiterbildung der Erfindung nach Anspruch 7 können mehrere Batterien gleichzeitig von einer einzigen Kühleinrich­ tung gekühlt werden, wobei sich die Kühleinrichtung in einer Ladestation befinden kann, die den Anschluß mehrerer Batterien erlaubt, oder eine gemeinsame Kühleinrichtung für mehrere Lade­ stationen angeordnet sein kann.By developing the invention according to claim 7 multiple batteries simultaneously from a single cooling device tion are cooled, the cooling device in one Charging station can be connected to multiple batteries allowed, or a common cooling device for multiple drawers stations can be arranged.

Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung ist in der Zeich­ nung dargestellt und wird nachfolgend beschrieben.A preferred embodiment of the invention is in the drawing voltage and is described below.

Die einzige Figur zeigt eine Prinzipdarstellung einer stationä­ ren Ladestation und eines dort zur gekühlten Aufladung seiner Traktionsbatterie anstehenden Elektrofahrzeuges. The only figure shows a schematic representation of a stationary charging station and one there for cooling charging of its Traction battery of upcoming electric vehicle.  

In der Figur ist ausschnittsweise der Heckbereich eines Elek­ trofahrzeuges (1) dargestellt, in dem eine Bleiakkumulator- Traktionsbatterie (3) untergebracht ist. Das Fahrzeug (1) be­ findet sich vor einer gestrichelt angedeuteten stationären La­ destation (2) zwecks Aufladung der Traktionsbatterie (3). Zur Durchführung des Ladevorgangs wird zum einen eine elektrische Verbindung zwischen den Polen der Batterie (3) und Gleichspan­ nungs-Ladeanschlüssen der Ladestation (2) in einer üblichen, hier nicht weiter interessierenden und daher nicht explizit gezeigten Weise hergestellt. Um die während des Ladevorgangs aufgrund exothermer chemischer Reaktionen und ohmscher Verluste in der Traktionsbatterie (3) entstehende Wärme abzuführen und damit eine schädliche Übertemperierung der Batterie (3) zu ver­ meiden, wird letztere während des Ladens gekühlt. Dieser Kühl­ vorgang wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die Figur näher erläutert, wobei der besseren Übersichtlichkeit halber sämtli­ che nicht den Kühlvorgang betreffenden Einrichtungen im Fahr­ zeug (1) und in der Ladestation (2) nicht und die den Kühlvor­ gang betreffenden Elemente in Blockschaltbildform dargestellt sind.In the figure, part of the rear area of an electric vehicle ( 1 ) is shown, in which a lead accumulator traction battery ( 3 ) is housed. The vehicle ( 1 ) is in front of a stationary charging station ( 2 ) indicated by dashed lines for charging the traction battery ( 3 ). To carry out the charging process, on the one hand an electrical connection between the poles of the battery ( 3 ) and DC voltage charging connections of the charging station ( 2 ) is established in a customary manner, which is of no further interest here and is therefore not shown explicitly. In order to dissipate the heat generated during the charging process due to exothermic chemical reactions and ohmic losses in the traction battery ( 3 ) and thus to avoid damaging overheating of the battery ( 3 ), the latter is cooled during charging. This cooling process is explained in more detail below with reference to the figure, wherein for the sake of clarity all devices not relating to the cooling process in the vehicle ( 1 ) and in the charging station ( 2 ) are not and the elements relating to the cooling process are shown in block diagram form .

In der stationären Ladestation (2) ist ein Kühlfluidspeicher (6) angeordnet, in dem das Kühlfluid (9) bevorratet ist. Als Kühlfluid ist Kühlwasser eingefüllt, jedoch kommt auch irgend­ ein anderes herkömmliches Kühlmittel in Betracht. Das Kühlwas­ ser wird dem Speicher (6) über eine abgehende Leitung (21) ent­ nommen, die in einen Steckanschluß (8) an der Außenseite der Ladestation (2) mündet. Vom Steckanschluß (8) führt eine Rück­ flußleitung (22) wieder in den Kühlwasserspeicher (6) zurück. Die abgehende Leitung (21) und die Rückflußleitung (22) sind an der Außenseite der Ladestation (2) bis zum Steckanschluß (8) in einer koaxialen Schlauchverbindungsleitung (7) zusammengefaßt. Hierbei stellt die umhüllende Leitung die Rücksaugleitung dar, um bei Undichtigkeiten einen Fluidaustritt nach außen zu ver­ meiden. A cooling fluid reservoir ( 6 ), in which the cooling fluid ( 9 ) is stored, is arranged in the stationary charging station ( 2 ). Cooling water is filled in as cooling fluid, but any other conventional coolant can also be used. The cooling water is taken from the memory ( 6 ) via an outgoing line ( 21 ) which opens into a plug connection ( 8 ) on the outside of the charging station ( 2 ). From the plug connection ( 8 ) leads a return flow line ( 22 ) back into the cooling water tank ( 6 ). The outgoing line ( 21 ) and the return line ( 22 ) are combined on the outside of the charging station ( 2 ) up to the plug connection ( 8 ) in a coaxial hose connection line ( 7 ). Here, the enveloping line represents the return line to avoid leakage of fluid to the outside in the event of leaks.

Die Traktionsbatterie (3) besitzt einen vom Elektrolytraum (25) durch einen Zwischenboden (23) abgetrennten Aufnahmeraum (24) für die Kühlschlangenwicklungen einer Kühlfluidleitung (4), die ebenfalls aus einem zuführenden und einem abführenden Zweig be­ steht und am Fahrzeugheck (5) in einen Anschlußstutzen (29) ausmündet, der mit dem Steckanschluß (8) der Koax-Schlauchver­ bindungsleitung (7), wie in der Figur dargestellt, zusammen­ steckbar ist, so daß der Kühlwasserspeicher (6), die Zuström­ leitung (21), die batterieseitige Kühlwasserleitung (4) und die Rückflußleitung (22) einen Kühlkreislauf bilden.The traction battery ( 3 ) has a separate from the electrolyte compartment ( 25 ) through an intermediate floor ( 23 ) receiving space ( 24 ) for the coil windings of a cooling fluid line ( 4 ), which also consists of a supply and a discharge branch and be at the rear of the vehicle ( 5 ) a connecting piece ( 29 ) opens out, with the plug connection ( 8 ) of the coaxial hose connection line ( 7 ), as shown in the figure, can be plugged together, so that the cooling water reservoir ( 6 ), the inflow line ( 21 ), the battery side Cooling water line ( 4 ) and the return line ( 22 ) form a cooling circuit.

Zur Kühlung des Kühlwassers (9) befindet sich in der stationä­ ren Ladestation (2) des weiteren ein Kühlaggregat (13) herkömm­ lichen Aufbaus, d. h. mit einem Kältekompressor (14), einem gleichstromansteuerbaren Expansions-Regelventil (15), einem von einem gleichstrombetriebenen Ventilator (17) gekühlten Konden­ sator (16), einem Verdampfer (18) sowie einem Trockner (19). Die Verdampfer-Kühlschleife (18) befindet sich dabei im Spei­ cherbehälter (6) in thermischem Kontakt mit dem Kühlwasser (9).To cool the cooling water ( 9 ) in the stationary charging station ( 2 ) there is also a cooling unit ( 13 ) of conventional construction, ie with a refrigeration compressor ( 14 ), a DC-controllable expansion control valve ( 15 ), one of a DC-operated fan ( 17 ) cooled condenser ( 16 ), an evaporator ( 18 ) and a dryer ( 19 ). The evaporator cooling loop ( 18 ) is in the storage tank ( 6 ) in thermal contact with the cooling water ( 9 ).

Zur Speisung der Batteriekühlfluidleitung (4) mit dem abgekühl­ ten Kühlwasser (9) befindet sich in der vom Speicher (6) ab­ führenden Leitung (21) eine gleichstrommotorbetriebene Druck­ pumpe (10). Dieser ist ein ansteuerbares Zweiwegeventil (11) nachgeschaltet, das mit seinem Auslaß (26) und einem (27) sei­ ner beiden Einlässe (27, 28) in die abgehende Kühlwasserleitung (21) eingeschleift ist. Der andere Ventileinlaß (28) mündet of­ fen in die Umgebung oder alternativ zur Bildung eines geschlos­ senen Kreislaufs in den Raum oberhalb des Flüssigkeitsspiegels im Speicher (6), so daß über ihn Luft (20) einleitbar ist. In der Rückleitung (22) befindet sich eine ebenfalls gleichstrom­ motorbetriebene Saugpumpe (12), die bei Bedarf die von der Druckpumpe (10) bewirkte Kühlwasserzirkulation unterstützt und außerdem eine unten näher beschriebene Kühlwasserabsaugfunktion erfüllt. To supply the battery cooling fluid line ( 4 ) with the cooling water ( 9 ), there is a direct current motor-operated pressure pump ( 10 ) in the line ( 21 ) leading from the storage tank ( 6 ). This is a controllable two-way valve ( 11 ) connected downstream, which is looped with its outlet ( 26 ) and one ( 27 ) ner two inlets ( 27 , 28 ) into the outgoing cooling water line ( 21 ). The other valve inlet ( 28 ) opens into the environment or, alternatively, to form a closed circuit in the space above the liquid level in the reservoir ( 6 ), so that air ( 20 ) can be introduced through it. In the return line ( 22 ) there is also a suction pump ( 12 ) which is also driven by a direct current and which, if necessary, supports the cooling water circulation caused by the pressure pump ( 10 ) and also fulfills a cooling water suction function described in more detail below.

Mit diesem beschriebenen Aufbau zur Traktionsbatteriekühlung während deren Aufladens ergibt sich folgender typischer Ablauf eines Ladevorgangs.With this described structure for traction battery cooling the following typical sequence occurs during their charging a charging process.

Nachdem das Fahrzeug (1) an die stationäre Ladestation (2) her­ angefahren wurde, werden die Batterieanschlußpole mit den Lade­ stromanschlüssen der Ladestation (2) verbunden und der ladesta­ tionsseitige Kühlwasserschlauchanschluß (8) in den Kühlfluidan­ schlußstutzen (29) am Fahrzeugheck (5) eingesteckt. Dabei ist in nicht näher gezeigter Weise an dieser Leitungssteckverbin­ dung (8, 29) Sensorik vorgesehen, durch die eine (nicht gezeig­ te) Steuerung für den Ladevorgang erkennt, daß die Kühlwasser­ leitungsverbindung hergestellt ist. Daraufhin startet diese Steuerung die Aufladung in einer vorbestimmten Weise und akti­ viert außerdem die Druckpumpe (10) sowie unterstützend die Saugpumpe (12). Des weiteren wird das Zweiwegeventil (11) in die in der Figur gezeigte Stellung gesteuert. Die Steuerung empfängt des weiteren ein Signal eines im Kühlwasserspeicher (6) vorgesehenen (nicht gezeigten) Temperaturfühlers und akti­ viert abhängig von der erfaßten Temperatur das Kühlaggregat (13) unabhängig von einem stattfindenden Ladevorgang, so daß das Kühlwasser (9) auch während Ladepausen gekühlt wird und somit bereits beim Start eines Ladevorgangs ausreichend kaltes Kühlwasser zur Verfügung steht. Außerdem ist ein weiterer (nicht gezeigter) Temperaturfühler im Endabschnitt der Rück­ leitung (22) vorgesehen, mit dem die Steuerung die aufgenommene Kühlwärme und damit die zur Kühlung der Traktionsbatterie (3) erbrachte Kühlleistung erkennt und die Kühlwasserdurchflußlei­ stung durch entsprechende Ansteuerung der Pumpen (10, 12) sowie gegebenenfalls die Leistung des Kühlaggregats (13) passend dar­ auf abstimmt. Hierbei kann das Kühlmittel (9) alternativ auch über einen herkömmlichen Wasser-/Luft-Wärmetauscher vorgekühlt werden (nicht dargestellt), sofern die Umgebungstemperaturen dies zulassen, bevor ggf. eine weitere Abkühlung durch ein Käl­ teaggregat notwendig wird. After the vehicle ( 1 ) has been approached to the stationary charging station ( 2 ), the battery connection poles are connected to the charging current connections of the charging station ( 2 ) and the cooling water hose connection ( 8 ) on the charging station side into the cooling fluid connection socket ( 29 ) at the rear of the vehicle ( 5 ) plugged in. It is provided in a manner not shown on this line plug connection ( 8 , 29 ) sensor system through which a (not shown) control for the charging process recognizes that the cooling water line connection is established. Thereupon, this control starts the charging in a predetermined manner and also activates the pressure pump ( 10 ) and supporting the suction pump ( 12 ). Furthermore, the two-way valve ( 11 ) is controlled in the position shown in the figure. The control system also receives a signal from a temperature sensor (not shown) provided in the cooling water reservoir ( 6 ) and activates the cooling unit ( 13 ) depending on the detected temperature, regardless of a charging process taking place, so that the cooling water ( 9 ) is cooled even during breaks in charging and thus sufficient cold cooling water is available at the start of a charging process. In addition, a further (not shown) temperature sensor is provided in the end section of the return line ( 22 ), with which the controller detects the cooling heat absorbed and thus the cooling power provided for cooling the traction battery ( 3 ) and the cooling water flow rate by correspondingly controlling the pumps ( 10 , 12 ) and, if applicable, the performance of the cooling unit ( 13 ) is matched accordingly. Alternatively, the coolant ( 9 ) can also be pre-cooled using a conventional water / air heat exchanger (not shown), provided that the ambient temperatures allow it, before further cooling by a refrigeration unit may be necessary.

Sobald die Steuerung feststellt, daß die Traktionsbatterie (3) wieder voll aufgeladen ist, unterbricht sie den Ladestromkreis. Zusätzlich steuert sie zu diesem Zeitpunkt das Zweiwegeventil (11) um, so daß der Auslaß (26) dann mit dem Lufteinlaß (28) verbunden ist. Außerdem schaltet sie die Druckpumpe (10) ab und die Saugpumpe (12) auf hohe Saugleistung. Dies hat zur Folge, daß die Kühlwasserleitungen (21, 4, 22) sukzessive belüftet und das Kühlwasser daraus abgezogen wird, indem die Luft (20) über das Ventil (11) in die abgehende Leitung (21) und von dort in die batterieseitige Kühlfluidleitung (4) sowie schließlich in die Rückflußleitung (22) aufgrund der Saugwirkung der Saugpumpe (12) strömt. Nachdem die Kühlmittelleitungen (21, 4, 22) auf diese Weise belüftet sind, signalisiert die Steuerung dem Be­ nutzer das Ende des Ladevorgangs, wonach dieser die elektrische und die Fluidverbindung zwischen Batterie (3) und Ladestation (2) lösen kann. Da das Kühlwasser zuvor vollständig aus der batterieseitigen Kühlfluidleitung (4) und dem Anschlußbereich abgesaugt wurde, gelangt beim Ausstecken des Koax-Schlauch­ steckers (8) aus dem fahrzeugseitigen Schlauchanschlußstutzen (29) kein Kühlmittel ins Freie, was insbesondere von Bedeutung ist, wenn statt Kühlwasser ein umweltbelastendes Kühlfluid ver­ wendet wird. Außerdem ist nach dem Abkuppeln der ladestations­ seitigen Schlauchverbindungsleitung (7) vom Fahrzeug (1) die batterieseitige Temperierfluidleitung (4) frei von Kühlfluid. Dies hat den Vorteil, daß die batterieseitige Temperierfluid­ leitung (4) nicht zur ständigen Aufnahme des Kühlfluids z. B. materialmäßig ausgelegt zu sein braucht. Gleichzeitig können auch Abdichtmaßnahmen entfallen, die ansonsten in diesem Fall, insbesondere bei einem leichtflüchtigen Kühlfluid, im Leitungs­ anschlußbereich (8, 29) erforderlich wären. Außerdem besteht bei Verwendung von Kühlwasser nicht die Gefahr, daß dieses in der batterieseitigen Temperierfluidleitung (4) zu einem späte­ ren Zeitpunkt durch fallende Umgebungstemperatur einfriert.As soon as the control determines that the traction battery ( 3 ) is fully charged again, it interrupts the charging circuit. In addition, it reverses the two-way valve ( 11 ) at this time, so that the outlet ( 26 ) is then connected to the air inlet ( 28 ). It also switches off the pressure pump ( 10 ) and the suction pump ( 12 ) to high suction power. This has the consequence that the cooling water lines ( 21 , 4 , 22 ) are gradually ventilated and the cooling water is drawn off by the air ( 20 ) via the valve ( 11 ) into the outgoing line ( 21 ) and from there into the battery-side cooling fluid line ( 4 ) and finally flows into the return line ( 22 ) due to the suction effect of the suction pump ( 12 ). After the coolant lines ( 21 , 4 , 22 ) are ventilated in this way, the control signals the user to the end of the charging process, after which the user can release the electrical and fluid connections between the battery ( 3 ) and charging station ( 2 ). Since the cooling water was previously completely sucked out of the battery-side cooling fluid line ( 4 ) and the connection area, when the coax hose connector ( 8 ) is unplugged, no coolant is released from the vehicle-side hose connection piece ( 29 ), which is particularly important if instead of cooling water an environmentally harmful cooling fluid is used. In addition, after uncoupling the hose connection line ( 7 ) on the charging station side from the vehicle ( 1 ), the battery-side temperature control fluid line ( 4 ) is free of cooling fluid. This has the advantage that the battery-side tempering fluid line ( 4 ) is not for the constant absorption of the cooling fluid z. B. needs to be designed material. At the same time, sealing measures can also be omitted, which would otherwise be necessary in this case, in particular in the case of a volatile cooling fluid, in the line connection area ( 8 , 29 ). In addition, when using cooling water, there is no risk that it freezes in the battery-side temperature control fluid line ( 4 ) at a later time due to falling ambient temperature.

Die oben beschriebene kombinierte Traktionsbatterielade- und -kühlanordnung gewährleistet folglich einen zuverlässigen, be­ quemen und sicheren Ladevorgang mit gleichzeitiger Batterieküh­ lung. Es versteht sich, daß der Fachmann anwendungsbezogen ver­ schiedenartige Modifikationen dieses Ausführungsbeispiels im Rahmen der Erfindung vorzunehmen vermag. So können beispiels­ weise statt der koaxialen Schlauchverbindung zwei einzelne Schlauchleitungen angeordnet sein. Des weiteren kann gegebenen­ falls auf ein von dem Batteriekühlkreislauf getrenntes Kühlag­ gregat verzichtet und diese Kühleinrichtung direkt in den bat­ teriekühlenden Kühlmittelkreislauf integriert sein. Weiterhin ist es möglich, die Kühlfluidleitungen am Ende des Ladevorgangs mit einem anderen Fluid als Luft zu befüllen. Von Vorteil ist des weiteren ein alternativer Ladevorgang, bei dem die Steu­ erung über die Temperatur des rückfließenden Kühlfluids zu­ nächst auf die Batterietemperatur schließt und, wenn sie er­ kennt, daß selbige aufgrund einer vorangegangenen Fahrt noch sehr heiß ist, diese zunächst abkühlt, bevor der Ladestromkreis geschlossen und damit der elektrische Ladevorgang für eine Nach- oder Zwischenladung gestartet wird.The combined traction battery charging and -cooling arrangement thus ensures a reliable, be  Quemen and safe charging with simultaneous battery cooling lung. It is understood that the person skilled in the art ver various modifications of this embodiment in Can make the scope of the invention. For example instead of the coaxial hose connection two individual ones Hose lines can be arranged. Furthermore, can be given if on a cooling day separate from the battery cooling circuit gregat dispensed and this cooling device directly in the bat terie cooling coolant circuit can be integrated. Farther it is possible to close the cooling fluid lines at the end of the charging process filled with a fluid other than air. Is an advantage further an alternative charging process in which the tax increase over the temperature of the refluxing cooling fluid next closes on the battery temperature and when it he knows that the same because of a previous trip is very hot, this first cools down before the charging circuit closed and thus the electrical charging process for a Reloading or intermediate charging is started.

Zudem ist es mit einer Anordnung dieser Art möglich, statt ei­ ner Kühlung eine Beheizung der zu ladenden Batterie vorzunehmen, was insbesondere für Batterietypen mit endothermem Ladeverhal­ ten in Betracht kommt, um den Elektrolyt auf einer für den Ab­ lauf der zur Energiespeicherung dienenden chemischen Reaktionen optimalen Temperatur zu halten. Auf diese Weise läßt sich für jeden Batterietyp während des Ladevorgangs ein geeigneter Tem­ peraturbereich auch im Fall einer Schnelladung an der Ladesta­ tion durchführen. Dabei kann vorgesehen sein, daß die Steuerung eine Schnelladung erst aktiviert, wenn sie erkannt hat, daß die Temperierfluidverbindungsleitung am Fahrzeug angeschlossen ist und der Temperaturfluidkreislauf ordnungsgemäß arbeitet.It is also possible with an arrangement of this type instead of egg heating the battery to be charged, which is particularly important for battery types with endothermic charging behavior is considered to be the electrolyte on a for the Ab course of the chemical reactions used for energy storage maintain optimal temperature. In this way, for a suitable temperature for each battery type during charging temperature range even in the case of a quick charge at the charging station perform. It can be provided that the control a rapid charge is only activated when it has recognized that the Thermostating fluid connection line is connected to the vehicle and the temperature fluid circuit is working properly.

Das wärmeübertragende Fluid kann auch Luft sein, die vorgekühlt oder erwärmt sein kann; in diesem Fall kann der Kreislauf auch offen sein, sofern die Luftaustrittstemperatur aus dem Bat­ teriekühlschlangenabschnitt die Umgebungstemperatur überschrei­ tet. Sofern die Austrittstemperatur unterhalb der Umgebungstem­ peratur liegt, ist es sinnvoller, den Kreislauf geschlossen zu halten.The heat transfer fluid can also be air that is pre-cooled or can be heated; in this case the cycle can too be open, provided the air outlet temperature from the Bat The cooling coil section exceeds the ambient temperature  tet. If the outlet temperature is below the ambient temperature temperature, it makes more sense to close the cycle hold.

Während oben der Fall einer Traktionsbatterie für ein Elektro­ fahrzeug betrachtet wurde, versteht es sich, daß die Erfindung auch für anderweitige Batteriesysteme verwendbar ist, bei denen die Batterie von Zeit zu Zeit an einer stationären Ladestation bei gleichzeitiger Temperierung aufzuladen ist.While above the case of a traction battery for an electric vehicle was considered, it is understood that the invention can also be used for other battery systems in which the battery from time to time at a stationary charging station with simultaneous temperature control.

Claims (9)

1. Verfahren zur Temperierung einer Batterie (1), insbeson­ dere einer Elektrofahrzeug-Traktionsbatterie, während eines Ladevorgangs an einer Ladestation (2), bei dem
  • - nach Anschluß einer batterieseitigen Temperierfluidleitung (4) an eine ladestationsseitige Temperierfluidquelle (6) über eine ladestationsseitige Verbindungsleitung (7) während des Ladevorgangs das Temperierfluid (9) durch die batterie­ seitige Temperierfluidleitung geleitet wird,
1. Method for temperature control of a battery ( 1 ), in particular an electric vehicle traction battery, during a charging process at a charging station ( 2 ), in which
  • - After connecting a battery-side tempering fluid line ( 4 ) to a charging station-side tempering fluid source ( 6 ) via a charging station-side connecting line ( 7 ) during the charging process, the tempering fluid ( 9 ) is passed through the battery-side tempering fluid line,
dadurch gekennzeichnet, daß
  • - vor dem Abkoppeln der ladestationsseitigen Verbindungslei­ tung (7) von der batterieseitigen Temperierfluidleitung (4) das Temperierfluid (9) aus der batterieseitigen Temperier­ fluidleitung (4) abgeführt wird.
 characterized in that
  • - Before decoupling the charging station connection line ( 7 ) from the battery-side temperature control fluid line ( 4 ) the temperature control fluid ( 9 ) is discharged from the battery-side temperature control fluid line ( 4 ).
2. Vorrichtung zur Temperierung einer Batterie (1), insbeson­ dere einer Elektrofahrzeug-Traktionsbatterie, während eines Ladevorgangs an einer Ladestation (2), mit
  • - einer batterieseitigen Temperierfluidleitung (4),
  • - einer ladestationsseitigen Temperierfluidquelle (9),
  • - einer ladestationsseitigen Verbindungsleitung (7) zum An­ schluß der batterieseitigen Temperierfluidleitung an die Temperierfluidquelle und
  • - wenigstens einer Pumpe (10) für den Temperierfluidkreislauf,
2. Device for temperature control of a battery ( 1 ), in particular an electric vehicle traction battery, during a charging process at a charging station ( 2 )
  • - a battery-side temperature control fluid line ( 4 ),
  • - a temperature control fluid source ( 9 ) on the charging station side,
  • - A charging station side connection line ( 7 ) to the circuit on the battery-side temperature fluid line to the temperature fluid source and
  • - at least one pump ( 10 ) for the temperature control fluid circuit,
dadurch gekennzeichnet, daß zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1
  • - ein Ventil (11) im Temperaturfluidkreislauf angeordnet ist, dessen Auslaß (26) wahlweise mit einem an den Temperier­ fluidkreislauf angeschlossenen Einlaß (27) oder mit einem von einem anderen Fluid (20) beaufschlagten Einlaß (28) ver­ bindbar ist und
  • - die Pumpe (12) und das Ventil (11) zum Abführen des Tempera­ turfluids (9) aus der batterieseitigen Temperierfluidleitung (4) und zur Einleitung des anderen Fluids (20) ansteuerbar sind.
characterized in that for carrying out the method according to claim 1
  • - A valve ( 11 ) is arranged in the temperature fluid circuit, the outlet ( 26 ) optionally with a fluid circuit connected to the tempering inlet ( 27 ) or with another fluid ( 20 ) acted upon inlet ( 28 ) ver bindable and
  • - The pump ( 12 ) and the valve ( 11 ) for removing the tempera ture fluid ( 9 ) from the battery-side tempering fluid line ( 4 ) and for introducing the other fluid ( 20 ) can be controlled.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, weiter dadurch gekennzeichnet, daß zwei Pumpen (10, 12) im Temperaturfluidkreislauf vorgesehen sind, von denen die eine (10) als Druckpumpe zwischen der Tem­ perierfluidquelle (6) und dem Temperierfluideinlaß (27) des Ventils (11) und die andere (12) als Saugpumpe zwischen dem Ventilauslaß (26) und der Temperierfluidquelle angeordnet ist.3. Apparatus according to claim 2, further characterized in that two pumps ( 10 , 12 ) are provided in the temperature fluid circuit, one of which ( 10 ) as a pressure pump between the Tem perierfluidquelle ( 6 ) and the tempering fluid inlet ( 27 ) of the valve ( 11th ) and the other ( 12 ) is arranged as a suction pump between the valve outlet ( 26 ) and the temperature fluid source. 4. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, weiter dadurch gekennzeichnet, daß die Batterietemperierung in einer Batteriekühlung besteht und in der Ladestation (2) ein Kühlaggregat (13) zur Kühlung des Kühlfluids (9) vorgesehen ist.4. Apparatus according to claim 2 or 3, further characterized in that the battery temperature consists in a battery cooling and in the charging station ( 2 ) a cooling unit ( 13 ) for cooling the cooling fluid ( 9 ) is provided. 5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, weiter dadurch gekennzeichnet, daß die Batterietemperierung in einer Batteriekühlung besteht und in der Ladestation (2) ein Kühlmittel/Luft-Wärmetauscher als einzige oder zusätzliche Kühleinrichtung für das Kühlfluid vor­ gesehen ist.5. Device according to one of claims 2 to 4, further characterized in that the battery temperature consists in a battery cooling and in the charging station ( 2 ) a coolant / air heat exchanger is seen as the only or additional cooling device for the cooling fluid. 6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 5, weiter dadurch gekennzeichnet, daß der Temperierfluidkreislauf thermisch geschlossen ausgeführt ist. 6. Device according to one of claims 2 to 5, further characterized in that the temperature control fluid circuit is thermally closed is.   7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 6, weiter dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Batterien über jeweils eigens zugeordnete Abzweige im Kühlfluidkreislauf von der gleichen Kühleinrichtung kühlbar sind.7. Device according to one of claims 4 to 6, further characterized in that several batteries via dedicated feeders in each Cooling fluid circuit can be cooled by the same cooling device are.
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