WO2014040732A1 - Elektrische leistungsversorgung für die antriebsmaschine eines kraftfahrzeugs und verfahren zum betreiben einer solchen - Google Patents

Elektrische leistungsversorgung für die antriebsmaschine eines kraftfahrzeugs und verfahren zum betreiben einer solchen Download PDF

Info

Publication number
WO2014040732A1
WO2014040732A1 PCT/EP2013/002736 EP2013002736W WO2014040732A1 WO 2014040732 A1 WO2014040732 A1 WO 2014040732A1 EP 2013002736 W EP2013002736 W EP 2013002736W WO 2014040732 A1 WO2014040732 A1 WO 2014040732A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
battery
peltier element
electrical
power supply
cooling
Prior art date
Application number
PCT/EP2013/002736
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Jan GÄRTNER
Florence Michel
Rainer Rossmann
Original Assignee
Daimler Ag
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Daimler Ag filed Critical Daimler Ag
Publication of WO2014040732A1 publication Critical patent/WO2014040732A1/de

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/60—Heating or cooling; Temperature control
    • H01M10/65—Means for temperature control structurally associated with the cells
    • H01M10/657—Means for temperature control structurally associated with the cells by electric or electromagnetic means
    • H01M10/6572—Peltier elements or thermoelectric devices
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/60—Heating or cooling; Temperature control
    • H01M10/62—Heating or cooling; Temperature control specially adapted for specific applications
    • H01M10/625—Vehicles
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10—Energy storage using batteries

Definitions

  • the invention relates to an electrical power supply for the engine of a motor vehicle according to the preamble of claim 1 and to a method for operating an electrical power supply for the engine of a motor vehicle according to the preamble of claim 5.
  • Dispense circuit branch by means of a heat exchanger again.
  • a convective cooling with open cooling flow in particular air flow, possible.
  • the European patent application EP 1 897 739 A1 proposes to position a battery for driving a traction motor under the ground behind a seat and to cool it together with an electrical DC-DC converter positioned next to it by means of an air flow.
  • German Offenlegungsschrift 10 2010 028 728 A1 also proposes a
  • Energy storage for a drive system as used for example in electrically operated trams to allow temporary operation in a section without overhead lines to cool by means of a heat sink and between a power storage device of the energy storage and the heat sink, a Peltier
  • the Peltier element is constructed in the usual way from different electrically conductive materials or differently doped semiconductor materials and designed to generate a temperature difference at a current flow, so that a first side of the Peltier element as a heat source and a
  • the Peltier element is connected by means of connection cables to correspondingly regulated current or voltage supplies.
  • a disadvantage of the known embodiments is that the connection of the Peltier element to the usual power supply generates an additional power consumption thereof and, if the connection is to take place in the region of the usually provided high voltage voltage network of the battery to be cooled, a corresponding converter must be additionally used ,
  • the present invention has for its object to provide an electrical
  • An inventive electrical power supply for the prime mover of a motor vehicle for example, pure electric vehicle or hybrid vehicle, which then also has an internal combustion engine as an additional prime mover, the motor vehicle in particular as a non-rail vehicle, such as
  • Passenger cars, trucks or buses or designed as a special vehicle has a battery with a cooling device for cooling the battery.
  • the Cooling device comprises at least one Peltier element which is in heat-transferring connection for cooling the battery.
  • the battery is assigned an electrical converter with an electrical energy store
  • the Peltier element is electrically connected to its power supply to the electrical energy store of the electrical converter.
  • the electrical converter is designed as a DC-DC converter.
  • Traction inverter is called and causes a DC-AC conversion to operate the prime mover with AC, in particular three-phase.
  • the electrical converter in particular DC-DC converter, from which the at least one Peltier element is supplied with power, has as electrical
  • Energy storage includes a variety of capacitors and / or coils.
  • the cooling device further comprises a convective cooling device and / or a cooling medium leading a cooling medium, which is connected in terms of heat transfer from the battery in parallel or in series with the at least one Peltier element.
  • the convective cooling device further comprises a convective cooling device and / or a cooling medium leading a cooling medium, which is connected in terms of heat transfer from the battery in parallel or in series with the at least one Peltier element.
  • Cooling device that produces a cooling effect, in particular with an air or gas flow, or a cooling medium, such as water or C0 2 , leading circuit can be used, for example as a recooler for the at least one Peltier element.
  • a cooling medium such as water or C0 2
  • leading circuit can be used, for example as a recooler for the at least one Peltier element.
  • Peltier elements may be provided to cool the battery directly or indirectly.
  • the Peltier elements can also be connected in parallel or in series with respect to the heat transfer.
  • Power supply in which the battery is cooled directly or indirectly by means of at least one Peltier element, provides to carry out the energization of the at least one Peltier element at least partially with energy stored in the electrical converter.
  • electricity can be used as a reserve in particular as
  • DC converter exported at the recuperation is stored, for example, when the vehicle is decelerated, take place and it is not
  • An embodiment according to the invention provides that the energization of the at least one Peltier element takes place as a function of a detected or calculated temperature of the battery. For example, for a detected or calculated
  • the power output and / or the power consumption of the battery is variably adjustable, and the temperature difference between a hot side and a cold side of the at least one Peltier element is calculated or detected.
  • the power output and / or power consumption of the battery may then be in
  • the battery is cooled directly or indirectly in addition to the cooling by the at least one Peltier element by means of a convective cooling device and / or by means of a cooling medium leading cooling medium, it is also advantageous if the temperature difference between a warm side and a cold side of the at least one Peltier element is calculated or detected.
  • the cooling capacity of the convective cooling device and / or the cooling circuit can then be adjusted as a function of this temperature difference. If, for example, the
  • Temperature difference between the cold and the warm side with time is smaller, the operating performance (power output and / or power consumption) of the battery can be reduced and / or the convective heat transfer and / or the heat dissipation via the cooling circuit can be increased.
  • the operating performance of the battery may be increased and / or the heat dissipation with the convective cooling device or circuit may be reduced.
  • Fig. 1 shows an electric power supply, which is carried out according to the invention, and in which the method according to the invention can be applied.
  • the prime mover 1 is designed for example as a three-phase motor and is about a
  • Traction inverter 14 supplied from a high-voltage power supply 1 1 with a battery 2.
  • the high-voltage power supply 11 is connected via an electrical converter 5, which is designed as a DC converter, with a low-voltage electrical system 13 of the motor vehicle, so that the low-voltage electrical system 13 can be supplied from the battery 2.
  • the battery 2 In the engine braking operation of the motor vehicle, the battery 2 with the of the
  • Drive machine 1 generated electricity to be charged. It is also possible to charge the electrical energy storage 6 of the electrical converter 5 with electricity, which is stored as a reserve.
  • a capacitor 7 and a coil 8 are shown here by way of example. However, it is not absolutely necessary to provide a coil and a capacitor as energy storage and it can also. a plurality of capacitors and / or a plurality of coils or one or more other power storage may be provided.
  • the battery 2 has a housing 16, in the interior of which a plurality of
  • Battery individual cells 15 are assembled into a stack.
  • the battery cells 15 are suitably electrically contacted with each other, either in series or in parallel. ,
  • a cooling circuit 9 For cooling the interior of the housing 16 of the battery 2, a cooling circuit 9 is guided into the interior of the housing 16. Heat is dissipated to the outside via the cooling circuit 9, in which a cooling medium circulates.
  • Peltier elements 4 are provided for cooling the battery 2, which in the present case are mounted outside on the housing 16. Alternatively or additionally, however, it would also be possible to Peltier elements 4 in the interior of the housing 16
  • the power supply of the Peltier elements 4 takes place from the electrical
  • Energy storage 6 of the electrical converter 5 exemplified here by an electrical connection of a Peltier element 4 with the capacitor 7 and the other Peltier element 4 with the coil 8.
  • a Peltier element 4 with the capacitor 7
  • This can of course also be designed differently.
  • several Peltier elements 4 from the same power source, for example, capacitor 7 or coil 8, are supplied.
  • Peltier elements 4 also from the low-voltage electrical system 13 and / or the high voltage voltage network 11th and / or another power source are additionally supplied, in particular for the case that the electrical energy storage 6 is discharged in the electrical converter 5.
  • cooling device 3 of the battery 2 shown here has both a cooling circuit 9 and a convective cooling device 10, this is not absolutely necessary. Rather, only one of the two devices could be provided or another type of cooling device may be provided. It is also possible to do without these additional cooling devices.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Electric Propulsion And Braking For Vehicles (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft eine elektrische Leistungsversorgung für eine Antriebsmaschine (1) eines Kraftfahrzeugs, welche eine Batterie (2) mit einer Kühlvorrichtung (3) zur Kühlung der Batterie (2) aufweist, wobei die Kühlvorrichtung (3) wenigstens ein Peltier-Element (4) umfasst, das zur Kühlung der Batterie (2) in wärmeübertragender Verbindung mit dieser steht. Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass der Batterie (2) ein elektrischer Wandler (5) mit einem elektrischen Energiespeicher (6) zugeordnet ist und das Peltier- Element (4) zu seiner Stromversorgung elektrisch mit dem elektrischen Energiespeicher (6) des elektrischen Wandlers (5) verbunden ist.

Description

Elektrische Leistungsversorgung für die Antriebsmaschine eines Kraftfahrzeugs und Verfahren zum Betreiben einer solchen
Die Erfindung betrifft eine elektrische Leistungsversorgung für die Antriebsmaschine eines Kraftfahrzeugs gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1 sowie ein Verfahren zum Betreiben einer elektrischen Leistungsversorgung für die Antriebsmaschine eines Kraftfahrzeugs gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 5.
Kraftfahrzeuge mit elektrischer Antriebsmaschine für den Traktionsbetrieb benötigen Hochleistungsbatterien, die aufgrund der in ihnen entstehenden Verlustwärme im Betrieb gekühlt werden müssen. In der Regel ist hierfür ein mit einer Flüssigkeit oder einem Gas betriebener Kühlkreislauf vorgesehen, der die Wärme insbesondere in einem Gehäuse der Batterie aufnimmt und abtransportiert, um diese Wärme in einem externen
Kreislaufzweig mittels eines Wärmetauschers wieder abzugeben. Prinzipiell ist neben einem solchen geschlossenen Kühlkreislauf auch eine konvektive Kühlung mit offenem Kühlstrom, insbesondere Luftstrom, möglich.
Die europäische Patentanmeldung EP 1 897 739 A1 schlägt vor, eine Batterie zum Antrieb eines Traktionsmotors unter dem Boden hinter einem Sitz zu positionieren und diese zusammen mit einem daneben positionierten elektrischen Gleichstromwandler mittels eines Luftstroms zu kühlen.
Die deutsche Offenlegungsschrift 10 2010 028 728 A1 schlägt ferner vor, einen
Energiespeicher für ein Antriebssystem, wie er beispielsweise in elektrisch betriebenen Straßenbahnen eingesetzt wird, um einen vorübergehenden Betrieb in einem Abschnitt ohne Oberleitungen zu ermöglichen, mittels eines Kühlkörpers zu kühlen und zwischen einer Energiespeichereinrichtung des Energiespeichers und dem Kühlkörper ein Peltier-
BESTÄTIGUNGSKOPIE Element anzuordnen, das als erste Kühlstufe wirkt, wohingegen der Kühlkörper als zweite Kühlstufe wirkt. Das Peltier-Element ist in üblicher Weise aus unterschiedlichen elektrisch leitfähigen Materialien bzw. unterschiedlich dotierten Halbleitermaterialien aufgebaut und dazu ausgebildet, bei einem Stromdurchfluss eine Temperaturdifferenz zu erzeugen, sodass eine erste Seite des Peltier-Elements als Wärmequelle und eine
entgegengesetzte zweite Seite als Wärmesenke wirkt. Zum Erzeugen des Stromflusses wird das Peltier-Element mit Hilfe von Anschlussleitungen an entsprechend geregelte Strom- bzw. Spannungsversorgungen angeschlossen.
Nachteilig an den bekannten Ausführungsformen ist, dass der Anschluss des Peltier- Elementes an die übliche Spannungsversorgung einen zusätzlichen Stromverbrauch hieraus erzeugt und, wenn der Anschluss im Bereich des üblicherweise vorgesehenen Hochvolt-Spannungsnetzes der zu kühlenden Batterie erfolgen soll, ein entsprechender Umrichter zusätzlich eingesetzt werden muss.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine elektrische
Leistungsversorgung für die Antriebsmaschine eines Kraftfahrzeugs, insbesondere schienenungebundenen Fahrzeugs wie Personenkraftwagen, Lastkraftwagen oder Bus anzugeben, bei welcher die genannten Nachteile des Standes der Technik vermieden werden. Insbesondere soll eine energetisch optimale und trotzdem auch bei ungünstigen Umgebungstemperaturen stets ausreichende Kühlung der Traktionsbatterie angegeben werden. Ferner soll ein vorteilhaftes Verfahren zum Betreiben einer erfindungsgemäßen elektrischen Leistungsversorgung dargestellt werden.
Die erfindungsgemäße Aufgabe wird durch eine elektrische Leistungsversorgung mit den Merkmalen von Anspruch 1 und ein Verfahren mit den Merkmalen von Anspruch 5 gelöst. In den abhängigen Ansprüchen sind vorteilhafte und besonders zweckmäßige
Ausgestaltungen der Erfindung angegeben.
Eine erfindungsgemäße elektrische Leistungsversorgung für die Antriebsmaschine eines Kraftfahrzeugs, beispielsweise reinen Elektrofahrzeugs oder Hybridfahrzeugs, das dann auch einen Verbrennungsmotor als zusätzliche Antriebsmaschine aufweist, wobei das Kraftfahrzeug insbesondere als nicht schienengebundenes Fahrzeug, wie
Personenkraftwagen, Lastkraftwagen oder Bus oder auch als Sonderfahrzeug ausgeführt ist, weist eine Batterie mit einer Kühlvorrichtung zur Kühlung der Batterie auf. Die Kühlvorrichtung umfasst wenigstens ein Peltier-Element, das zur Kühlung der Batterie in wärmeübertragender Verbindung mit dieser steht.
Erfindungsgemäß ist der Batterie ein elektrischer Wandler mit einem elektrischen Energiespeicher zugeordnet und das Peltier-Element ist zu seiner Stromversorgung elektrisch mit dem elektrischen Energiespeicher des elektrischen Wandlers verbunden.
Insbesondere ist der elektrische Wandler als Gleichspannungswandler ausgeführt.
Beispielsweise kann er zwischen ein Hochvolt-Spannungsnetz mit der Batterie, die zur elektrischen Leistungsversorgung der Antriebsmaschine genutzt wird (Traktionsbatterie), und ein elektrisches Niedervolt-Bordnetz des Kraftfahrzeugs, das beispielsweise mit 12 V betrieben wird, wohingegen das Hochvolt-Spannungsnetz mit zum Beispiel 60 V - 400 V oder mehr betrieben wird, geschaltet sein, um die Hochvoltspannung in die
Niedervoltspannung zu konvertieren.
Zwischen die Batterie (Traktionsbatterie) und die elektrische Antriebsmaschine des Kraftfahrzeugs ist vorteilhaft ein weiterer elektrischer Wandler geschaltet, der als
Traktionswechselrichter bezeichnet wird und eine Gleichstrom-Wechselstrom-Wandlung bewirkt, um die Antriebsmaschine mit Wechselstrom, insbesondere Drehstrom betreiben zu können.
Der elektrische Wandler, insbesondere Gleichspannungswandler, aus welchem das wenigstens eine Peltier-Element mit Strom versorgt wird, weist als elektrischen
Energiespeicher vorteilhaft einen Kondensator und/oder eine Spule auf oder der
Energiespeicher umfasst eine Vielzahl von Kondensatoren und/oder Spulen.
Eine erfindungsgemäße Ausführungsform sieht vor, dass die Kühlvorrichtung ferner eine konvektive Kühleinrichtung und/oder einen ein Kühlmedium führenden Kühlkreislauf aufweist, die/der hinsichtlich der Wärmeübertragung aus der Batterie parallel oder in Reihe zu dem wenigstens einen Peltier-Element geschaltet ist. Die konvektive
Kühleinrichtung, die insbesondere mit einem Luft- oder Gasstrom eine Kühlwirkung erzeugt, oder der ein Kühlmedium, beispielsweise Wasser oder C02, führende Kreislauf kann beispielsweise als Rückkühler für das wenigstens eine Peltier-Element verwendet werden. Insbesondere bei hohen Umgebungstemperaturen kann es jedoch auch günstig sein, das Peltier-Element als Rückkühler für die konvektive Kühleinrichtung und/oder den Kühlkreislauf zu verschalten.
Selbstverständlich kann eine Vielzahl von Peltier-Elementen vorgesehen sein, um die Batterie direkt oder indirekt zu kühlen. Die Peltier-Elemente können hinsichtlich der Wärmeübertragung ebenfalls parallel oder in Reihe zueinander geschaltet sein.
Ein erfindungsgemäßes Verfahren zum Betreiben einer elektrischen
Leistungsversorgung, bei welcher die Batterie mittels wenigstens eines Peltier-Elementes direkt oder indirekt gekühlt wird, sieht vor, die Bestromung des wenigstens einen Peltier- Elementes zumindest teilweise mit in dem elektrischen Wandler gespeicherter Energie auszuführen. Somit kann Strom, der als Reserve im insbesondere als
Gleichstromwandler ausgeführten Wandler bei der Rekuperation gespeichert wird, beispielsweise, wenn das Fahrzeug abgebremst wird, erfolgen und es ist kein
zusätzlicher Stromverbrauch für die Bestromung des wenigstens einen Peltier-Elementes oder der Vielzahl von Peltier-Elementen notwendig.
Eine erfindungsgemäße Ausführungsform sieht vor, dass die Bestromung des wenigstens einen Peltier-Elementes in Abhängigkeit einer erfassten oder berechneten Temperatur der Batterie erfolgt. Beispielsweise kann bei einer erfassten oder berechneten
vergleichsweise niedrigen Temperatur, beispielsweise bei einer langzeitzulässigen Batterietemperatur, die unterhalb eines vorgegebenen konstanten oder variablen
Grenzwertes liegt, die Bestromung des wenigstens einen Peltier-Elementes in
regelmäßigen oder unregelmäßigen Intervallen oder gepulst erfolgen, und bei einer vergleichsweise hohen Temperatur, das heißt bei einer Temperatur der Batterie gleich dem oder größer als der Grenzwert, eine dauerhafte Bestromung des wenigstens einen Peltier-Elementes erfolgen. Hierdurch wird einerseits eine effiziente Kühlung der Batterie erreicht, da nur vergleichsweise wenig Abwärme an den Peltier-Elementen erzeugt wird und der Stromverbrauch gering ist, und zugleich kann die Kühlung der Batterie auch bei ungünstigen Randbedingungen gesichert werden.
Günstig ist es, wenn die Leistungsabgabe und/oder die Leistungsaufnahme der Batterie variabel einstellbar ist, und die Temperaturdifferenz zwischen einer warmen Seite und einer kalten Seite des wenigstens einen Peltier-Elementes berechnet oder erfasst wird. Die Leistungsabgabe und/oder die Leistungsaufnahme der Batterie kann dann in
Abhängigkeit der erfassten oder berechneten Temperaturdifferenz eingestellt werden.
Wenn die Batterie neben der Kühlung durch das wenigstens eine Peltier-Element auch mittels einer konvektiven Kühleinrichtung und/oder mittels eines ein Kühlmedium führenden Kühlkreislauf direkt oder indirekt gekühlt wird, ist es ebenfalls günstig, wenn die Temperaturdifferenz zwischen einer warmen Seite und einer kalten Seite des wenigstens eine Peltier-Elementes berechnet oder erfasst wird. Die Kühlleistung der konvektiven Kühleinrichtung und/oder des Kühlkreislaufs kann dann in Abhängigkeit dieser Temperaturdifferenz eingestellt werden. Wenn beispielsweise die
Temperaturdifferenz zwischen der kalten und der warmen Seite mit der Zeit kleiner wird, so kann die Betriebsleistung (Leistungsabgabe und/oder Leistungsaufnahme) der Batterie reduziert werden und/oder der konvektive Wärmeübergang und/oder die Wärmeabfuhr über den Kühlkreislauf kann erhöht werden.
Wenn die Temperaturdifferenz zwischen der kalten und der warmen Seite mit der Zeit größer wird, kann beispielsweise die Betriebsleistung der Batterie erhöht werden und/oder die Wärmeabfuhr mit der konvektiven Kühleinrichtung oder dem Kühlkreislauf vermindert werden.
Die Erfindung soll nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels und der Figur exemplarisch erläutert werden.
Fig. 1 zeigt eine elektrische Leistungsversorgung, die gemäß der Erfindung ausgeführt ist, und bei welcher das erfindungsgemäße Verfahren angewendet werden kann.
Im Einzelnen ist in der Figur 1 die elektrische Leistungsversorgung für eine
Antriebsmaschine 1 eines Kraftfahrzeugs dargestellt. Die Antriebsmaschine 1 ist beispielsweise als Drehstrommotor ausgeführt und wird die über einen
Traktionswechselrichter 14 aus einem Hochvolt-Spannungsnetz 1 1 mit einer Batterie 2 versorgt. Das Hochvolt-Spannungsnetz 11 ist über einen elektrischen Wandler 5, der als Gleichstromwandler ausgeführt ist, mit einem Niedervolt-Bordnetz 13 des Kraftfahrzeugs verbunden, damit auch das Niedervolt-Bordnetz 13 aus der Batterie 2 versorgt werden kann. Im Motorbremsbetrieb des Kraftfahrzeugs kann die Batterie 2 mit dem von der
Antriebsmaschine 1 erzeugten Strom aufgeladen werden. Ebenso ist es möglich, den elektrischen Energiespeicher 6 des elektrischen Wandlers 5 mit Strom aufzuladen, der als Reserve gespeichert wird. Zur Speicherung im elektrischen Energiespeicher 6 des elektrischen Wandlers 5 sind hier beispielhaft ein Kondensator 7 und eine Spule 8 dargestellt. Jedoch ist es nicht zwingend notwendig, eine Spule und einen Kondensator als Energiespeicher vorzusehen und es können auch. mehrere Kondensatoren und/oder mehrere Spulen oder einer oder mehrere andere Stromspeicher vorgesehen sein.
Die Batterie 2 weist ein Gehäuse 16 auf, in dessen Innenraum eine Vielzahl von
Batterieeinzelzellen 15 zu einem Stapel zusammengefügt sind. Die Batterieeinzelzellen 15 sind geeignet miteinander elektrisch kontaktiert, entweder in einer Reihenschaltung oder in einer Parallelschaltung. .
Zur Kühlung des Innenraums des Gehäuses 16 der Batterie 2 ist ein Kühlkreislauf 9 in den Innenraum des Gehäuses 16 hineingeführt. Über den Kühlkreislauf 9, in welchem ein Kühlmedium zirkuliert, wird Wärme nach außen abgeführt.
Ferner ist es möglich, die Batterie 2 bzw. deren Gehäuse 16 mit einer konvektiven Kühleinrichtung zu kühlen, hier mit 10 bezeichnet.
Erfindungsgemäß sind Peltier-Elemente 4 zur Kühlung der Batterie 2 vorgesehen, die vorliegend außen auf dem Gehäuse 16 montiert sind. Alternativ oder zusätzlich wäre es jedoch auch möglich, Peltier-Elemente 4 im Innenraum des Gehäuses 16 zu
positionieren.
Die Stromversorgung der Peltier-Elemente 4 erfolgt aus dem elektrischen
Energiespeicher 6 des elektrischen Wandlers 5, hier exemplarisch dargestellt durch eine elektrische Verbindung des einen Peltier-Elementes 4 mit dem Kondensator 7 und des anderen Peltier-Elementes 4 mit der Spule 8. Dies kann natürlich auch anders ausgeführt sein. Insbesondere können mehrere Peltier-Elemente 4 aus derselben Stromquelle, beispielsweise Kondensator 7 oder Spule 8, versorgt werden.
Obwohl dies hier nicht dargestellt ist, ist es prinzipiell möglich, dass die Peltier-Elemente 4 auch aus dem Niedervolt-Bordnetz 13 und/oder dem Hochvolt-Spannungsnetz 11 und/oder einer anderen Stromquelle zusätzlich versorgt werden, insbesondere für den Fall, dass der elektrische Energiespeicher 6 im elektrischen Wandler 5 entladen ist.
Obwohl die hier dargestellte Kühlvorrichtung 3 der Batterie 2 sowohl einen Kühlkreislauf 9 als auch eine konvektive Kühleinrichtung 10 aufweist, ist dies nicht zwingend notwendig. Vielmehr könnte nur eine der beiden Einrichtungen vorgesehen sein oder eine andere Art von Kühleinrichtung vorgesehen sein. Auch ist es möglich, ganz ohne diese zusätzlichen Kühleinrichtungen auszukommen.

Claims

Patentansprüche
1. Elektrische Leistungsversorgung für eine Antriebsmaschine (1 ) eines
Kraftfahrzeugs, welche eine Batterie (2) mit einer Kühlvorrichtung (3) zur Kühlung der Batterie (2) aufweist, wobei die Kühlvorrichtung (3) wenigstens ein Peltier- Element (4) umfasst, das zur Kühlung der Batterie (2) in wärmeübertragender Verbindung mit dieser steht,
dadurch gekennzeichnet, dass
der Batterie (2) ein elektrischer Wandler (5) mit einem elektrischen Energiespeicher
(6) zugeordnet ist und das Peltier-Element (4) zu seiner Stromversorgung elektrisch mit dem elektrischen Energiespeicher (6) des elektrischen Wandlers (5) verbunden ist.
2. Elektrische Leistungsversorgung gemäß Anspruch 1 ,
dadurch gekennzeichnet, dass
der elektrische Wandler (5) als Gleichspannungswandler ausgeführt ist.
3. Elektrische Leistungsversorgung gemäß einem der Ansprüche 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, dass
der elektrische Energiespeicher (6) des elektrischen Wandlers (5) als Kondensator
(7) und/oder Spule (8) ausgeführt ist oder eine solche umfasst, oder eine Vielzahl von Kondensatoren (7) und/oder Spulen (8) umfasst oder durch solche gebildet wird.
4. Elektrische Leistungsversorgung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Kühlvorrichtung (3) ferner eine konvektive Kühleinrichtung (10) und/oder einen kühlmediumführenden Kühlkreislauf (9) aufweist, die/der hinsichtlich der
Wärmeübertragung aus der Batterie (2) parallel oder in Reihe zu dem wenigstens einen Peltier-Element (4) geschaltet ist.
5. Verfahren zum Betreiben einer elektrischen Leistungsversorgung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Batterie (2) mittels wenigstens eines Peltier- Elementes (4) direkt oder indirekt gekühlt wird,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Bestromung des wenigstens einen Peltier-Elementes (4) zumindest teilweise mit in dem elektrischen Wandler (5) gespeicherter Energie erfolgt.
6. Verfahren gemäß Anspruch 5,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Bestromung des wenigstens einen Peltier-Elementes (4) in Abhängigkeit einer erfassten oder berechneten Temperatur der Batterie (2) erfolgt.
7. Verfahren gemäß Anspruch 6,
dadurch gekennzeichnet, dass
bei einer Temperatur der Batterie (2) unterhalb eines vorgegebenen konstanten oder variablen Grenzwertes die Bestromung des wenigstens einen Peltier- Elementes (4) in regelmäßigen oder unregelmäßigen Intervallen oder gepulst erfolgt und bei einer Temperatur der Batterie (2) gleich dem oder größer als der Grenzwert eine dauerhafte Bestromung des wenigstens einen Peltier-Elementes (4) erfolgt.
8. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 5 bis 7,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Leistungsabgabe und/oder Leistungsaufnahme der Batterie (2) variabel einstellbar ist, die Temperaturdifferenz zwischen einer warmen Seite und einer kalten Seite des wenigstens einen Peltier-Elementes (4) berechnet oder erfasst wird und die Leistungsabgabe und/oder Leistungsaufnahme der Batterie (2) in
Abhängigkeit der Temperaturdifferenz eingestellt wird.
9. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 5 bis 8,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Batterie (2) ferner mittels einer konvektiven Kühleinrichtung (10) und/oder mittels eines kühlmediumführenden Kühlkreislaufs (9) direkt oder indirekt gekühlt wird, die Temperaturdifferenz zwischen einer warmen Seite und einer kalten Seite des wenigstens einen Peltier-Elementes (4) berechnet oder erfasst wird und die Kühlleistung der konvektiven Kühleinrichtung (10) und/oder des Kühlkreislaufs (9) in Abhängigkeit der Temperaturdifferenz eingestellt wird.
10. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 5 bis 9,
dadurch gekennzeichnet, dass
der Energiespeicher (6) des elektrischen Wandlers (5) durch beim Abbremsen des Kraftfahrzeugs anfallender Rekuperationsenergie geladen wird.
PCT/EP2013/002736 2012-09-13 2013-09-12 Elektrische leistungsversorgung für die antriebsmaschine eines kraftfahrzeugs und verfahren zum betreiben einer solchen WO2014040732A1 (de)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE201210018089 DE102012018089A1 (de) 2012-09-13 2012-09-13 Elektrische Leistungsversorgung für die Antriebsmaschine eines Kraftfahrzeugs und Verfahren zum Betreiben einer solchen
DE102012018089.6 2012-09-13

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2014040732A1 true WO2014040732A1 (de) 2014-03-20

Family

ID=49354618

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/EP2013/002736 WO2014040732A1 (de) 2012-09-13 2013-09-12 Elektrische leistungsversorgung für die antriebsmaschine eines kraftfahrzeugs und verfahren zum betreiben einer solchen

Country Status (2)

Country Link
DE (1) DE102012018089A1 (de)
WO (1) WO2014040732A1 (de)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102014006733A1 (de) 2014-05-08 2015-11-26 Audi Ag Vorrichtung zur Temperierung eines kraftfahrzeugseitigen elektrischen Energiespeichers

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE4017475A1 (de) * 1990-05-31 1991-12-05 Standard Elektrik Lorenz Ag Anordnung mit einem elektrischen akkumulator
US20040135550A1 (en) * 2001-06-25 2004-07-15 Hideo Nishihata Temperature regulator of storage battery and vehicle including the same
US20050133206A1 (en) * 2003-12-18 2005-06-23 Scott David S. Methods and apparatus for controlling the temperature of an automobile battery
FR2903057A1 (fr) * 2006-06-30 2008-01-04 Valeo Equip Electr Moteur Dispositif compact d'alimentation electrique pour un vehicule automobile comportant des moyens de refroidissement a effet peltier
EP1897739A1 (de) 2006-09-07 2008-03-12 Honda Motor Co., Ltd Kühlstruktur einer elektrischen Vorrichtung in einem Fahrzeug
JP2010225528A (ja) * 2009-03-25 2010-10-07 Toyota Motor Corp 電池温度制御装置
DE102010028728A1 (de) 2010-05-07 2011-11-10 Siemens Aktiengesellschaft Kühlung eines Energiespeichers

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE4017475A1 (de) * 1990-05-31 1991-12-05 Standard Elektrik Lorenz Ag Anordnung mit einem elektrischen akkumulator
US20040135550A1 (en) * 2001-06-25 2004-07-15 Hideo Nishihata Temperature regulator of storage battery and vehicle including the same
US20050133206A1 (en) * 2003-12-18 2005-06-23 Scott David S. Methods and apparatus for controlling the temperature of an automobile battery
FR2903057A1 (fr) * 2006-06-30 2008-01-04 Valeo Equip Electr Moteur Dispositif compact d'alimentation electrique pour un vehicule automobile comportant des moyens de refroidissement a effet peltier
EP1897739A1 (de) 2006-09-07 2008-03-12 Honda Motor Co., Ltd Kühlstruktur einer elektrischen Vorrichtung in einem Fahrzeug
JP2010225528A (ja) * 2009-03-25 2010-10-07 Toyota Motor Corp 電池温度制御装置
DE102010028728A1 (de) 2010-05-07 2011-11-10 Siemens Aktiengesellschaft Kühlung eines Energiespeichers

Also Published As

Publication number Publication date
DE102012018089A1 (de) 2014-03-13

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE102013222587B4 (de) Temperaturregelung einer drosselspulenanordnung
EP2956985B1 (de) Kühlanlage zur kühlung eines energiespeichers und eines ladereglers für ein fahrzeug mit elektrischem antrieb
DE102012205109B4 (de) Verfahren zum Betreiben einer Energiespeichereinrichtung, Energiespeichereinrichtung zum Erzeugen einer Versorgungsspannung für eine elektrische Maschine sowie Sytem mit einer Energiespeichereinrichtung
EP1976718A1 (de) Kraftfahrzeug mit solarmodul
DE102012223400A1 (de) Vorrichtung zum Vorheizen eines Elektrofahrzeugfluids
DE102015108789A1 (de) Energieversorgungssystem für ein Kraftfahrzeug
DE102008045101A1 (de) Doppelseitiges Wechselrichtersystem für ein Fahrzeug mit zwei Energiequellen, die unterschiedliche Betriebskennlinien aufweisen
DE102012205119A1 (de) Verfahren zum Aufheizen von Energiespeicherzellen einer Energiespeichereinrichtung und aufheizbare Energiespeichereinrichtung
DE102010032088A1 (de) Verfahren zum Beheizen eines Batteriesystems
EP2844513B1 (de) Vorrichtung und verfahren zur versorgung eines elektrischen antriebes mit elektrischem strom
DE102010017417A1 (de) Elektrisches Versorgungs- und Startsystem für ein Kraftfahrzeug und Verfahren zum Betrieb des elektrischen Versorgungs- und Startsystems
EP2707245B1 (de) Leistungselektronische vorrichtung und steuerverfahren für eine elektrische maschine und für elektrische energiespeicher
DE102011052754A1 (de) Antriebseinheit mit zwei koppelbaren Kühlkreisläufen zum Vorwärmen eines Verbrennungsmotors und Verfahren
DE102013200019B4 (de) Versorgung von elektrischen Traktionsmotoren eines Schienenfahrzeugs mit elektrischer Energie unter Verwendung einer Mehrzahl von Verbrennungsmotoren
DE102018202106A1 (de) Energiemanagement eines Brennstoffzellenfahrzeugs
EP3769984B1 (de) Transportkältemaschine zum kühlen eines laderaums eines nutzfahrzeugs
DE102015102410A1 (de) Batterieanordnung für ein Fahrzeug
DE102020112705A1 (de) Verfahren zum Betrieb eines Kraftfahrzeugs und Kraftfahrzeug
DE102019125734A1 (de) Energiesystem für ein elektrisch angetriebenes Fahrzeug
DE102017201350B4 (de) Verfahren zum Übertragen elektrischer Energie zwischen einem fahrzeugseitigen Energiespeicher und einer Anschlussstation sowie Fahrzeugbordnetz
WO2014040732A1 (de) Elektrische leistungsversorgung für die antriebsmaschine eines kraftfahrzeugs und verfahren zum betreiben einer solchen
DE102015011897A1 (de) Vorrichtung zum Bereitstellen von elektrischer Energie für eine elektrische Antriebseinheit eines Kraftfahrzeugs
DE102018132549A1 (de) Fahrzeugleistungssystem mit blockierung von gegen-elektromagnetischen feldern
DE102014219517A1 (de) Anordnung zum Bereitstellen von elektrischer Energie
DE102021100303B3 (de) System zum Antrieb eines Kraftfahrzeugs

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 13776412

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 13776412

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1