WO2015176787A1 - Energiespeicheranordnung, temperiereinrichtung und kraftfahrzeug - Google Patents

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Joshua Smith
Michael Hinterberger
Christian Allmann
Berthold Hellenthal
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Definitions

  • the invention relates to an energy storage device, comprising a plurality of electrical energy storage, wherein at least one at least two electrical energy storage at least partially spaced apart thermally conductive spacer is arranged or formed between at least two electrical energy storage, wherein the at least one spacer with at least one heat pipe of at least one a heat pipe comprising a first heat pipe arrangement is thermally coupled.
  • Corresponding energy storage arrangements are known and serve, for. B. in the field of automotive technology, the electrical supply electrical consumers.
  • Such energy storage arrangements comprise a number of electrically interconnected electrical energy stores. These electrical energy stores may be, for example, lithium-ion energy stores or lithium-ion cells. Between the electrical energy storage devices, these spacing elements, which are spaced apart from one another, are typically arranged, via which electrical insulation of the electrical energy storage devices is realized in relation to one another.
  • Such energy storage arrangements ie in particular the associated these electrical energy storage, are usually tempered to z. B. to prevent overheating or undercooling. Both overheating and undercooling impairs the operability of the electrical energy storage and thus the entire energy storage device. In particular, in connection with overheating, it may also be possible to damage the electrical energy store or the entire energy storage arrangement.
  • Known technical approaches for controlling the temperature of corresponding electrical energy storage or corresponding energy storage arrangements provide, for example, with thermally conductive spacers thermally coupled heat pipes. These approaches to the temperature control of electrical energy storage or corresponding energy storage arrangements are in particular in view of the efficiency of the temperature improvement.
  • the invention has for its object to provide an improved energy storage device.
  • an energy storage arrangement of the aforementioned type which according to the invention is characterized in that the at least one spacer is additionally thermally coupled to at least one heat pipe of at least one heat pipe comprehensive second heat pipe arrangement.
  • the construction of the energy storage device according to the invention generally provides for a plurality of electrically connected electrical energy stores, which are referred to below as energy stores for short.
  • the energy stores are connected to each other in serial or parallel circuit.
  • typically electrical fasteners such. B. busbars, provided.
  • corresponding energy stores are typically in corresponding, typically cuboidal or prismatic, energy storage housings recorded electrochemical assemblies, which in particular at least two electrodes (anode, cathode), a separator arranged between them and an electrolyte to understand.
  • the energy storage devices can therefore also be called or considered energy storage cells.
  • According to the chemistry of the electrochemical assemblies may be such an energy storage z. B. to act a lithium (ion) -Energie Albany.
  • the energy-storage-side electrodes are typically arranged or formed on exposed outer wall sections of the energy storage housing Connection means electrically connected. About this connection means, the aforementioned electrical connection of the energy storage takes place with each other.
  • At least one thermally conductive spacer element is arranged or formed.
  • the spacing elements serve to space respective energy stores arranged immediately adjacent to one another in such a way that respective energy stores arranged immediately adjacent to one another contact each other neither electrically nor mechanically. Accordingly, the spacer elements are also formed electrically insulating.
  • the spacer elements serve the spacer elements due to their thermally conductive properties as a heat conduction, heat dissipate for the purpose of cooling heat, in particular from the energy storage contacting them, or for the purpose of heating heat, especially in the contacting them energy storage supply.
  • a corresponding spacer can therefore as, z. B. plate-shaped, single or multilayer component present. It is also conceivable that a corresponding spacer element is present as at least partial coating of at least one energy store.
  • a corresponding spacer element is formed from at least one electrically insulating material and / or surrounded by at least one electrically insulating material. The latter can for example by a from at least one electrically insulating material, such.
  • As a plastic material or a ceramic formed coating of a, z. B. from a self not electrically insulating material, d. H. z. B. of a metal, such as. As aluminum, formed, spacer can be realized.
  • a corresponding spacer element may be formed of at least one thermally conductive or thermally conductive plastic material or of at least one thermally conductive ceramic material or of a metal surrounded by at least one electrically insulating material.
  • a corresponding plastic material it may, for. B. with a thermally conductive particulate no, such as B. graphite particles, provided, z. B. polyolefinic, plastic material.
  • a thermally conductive ceramic material it may, for. B. to an oxide ceramic material, such. As alumina, act.
  • a corresponding metal it may, for. B. aluminum or an aluminum alloy act.
  • Spacers formed from metallic materials or generally electrically conductive materials are, as mentioned, surrounded by at least one electrically insulating material. This is typically realized by electrically insulating coatings of the spacer elements, in which case coatings formed in particular from corresponding plastic or ceramic materials are suitable.
  • the energy storage arrangement comprises at least two separate heat pipe arrangements, which each comprise at least one heat pipe.
  • the inventive principle provides to temper the energy storage or the energy storage arrangement by means of so-called heat pipes corresponding heat pipe arrangements, d. H. to heat or cool.
  • the temperature control of the energy store or the energy storage arrangement is realized in that the thermally conductive spacer elements are thermally coupled to corresponding heat pipes of a first or a second heat pipe arrangement.
  • the thermally conductive spacer elements are in turn thermally coupled to the energy storage to be tempered.
  • the thermally conductive spacers thus form a thermal bridge between the heat pipes of the first and the second heat pipe arrangement and the energy stores to be tempered.
  • the plurality of electrical energy stores in particular in parallel alignment, along with corresponding arranged or formed between these spacer elements to form an energy storage stack adjacent, with at least one heat pipe of the first heat pipe arrangement and at least one heat pipe of the second heat Pipe arrangement at least partially extend along at least one outer surface of the energy storage stack. It is how mentions realizes a thermal coupling between corresponding heat pipes of the first and the second heat pipe arrangement and corresponding spacer elements.
  • Heat pipes are efficient heat transfer devices, i. H. to heat exchanger.
  • Heat pipes substantially comprise at least one evaporation zone in which one or the liquid (s) or condensed (s) or liquefied (s) working medium present within the heat pipe is vaporized or vaporized, and at least one Condensation region in which one or the gaseous or vaporized working medium located within the heat pipe can be condensed or condensed.
  • the working medium it may be z. B. to water to organic fluids such. As glycol, or corresponding mixtures of water and organic fluids such. As glycol, act.
  • heat As part of the evaporation of the working medium in the evaporation region, heat (heat of vaporization) is taken from a heat source thermally coupled to the heat pipe, so that it is cooled. Conversely, as part of condensing the working medium in the condensing region, heat (heat of condensation) is supplied to heat sink thermally coupled to the heat pipe, so that it is heated.
  • heat sink As part of condensing the working medium in the condensing region, heat (heat of condensation) is supplied to heat sink thermally coupled to the heat pipe, so that it is heated.
  • the geometry of corresponding heat pipes is generally (essentially) tubular or (essentially) cylindrical.
  • the heat pipes can therefore (essentially) have a round, roundish or oval cross-section.
  • heat pipes with (essentially) flat geometries are also known.
  • the heat pipes can therefore have a (substantially) rectangular cross section.
  • At least one heat pipe of the first heat pipe arrangement in such a way that cooling of the energy store or the energy storage arrangement is possible.
  • at least one heat pipe of the first heat pipe arrangement with a vaporization region, in which a liquid working medium located inside the heat pipe is vaporisable is thermally coupled to at least one spacer element.
  • At least one heat pipe of the second heat pipe arrangement can be arranged in such a way that heating of the energy store or the energy storage arrangement is possible via this.
  • at least one heat pipe of the second heat pipe arrangement is thermally coupled to at least one spacer element with a condensation region, in which a gaseous working medium located within the heat pipe can be condensed.
  • the thermal coupling between corresponding heat pipes of the first heat pipe arrangement and the spacer elements or between corresponding heat pipes of the second heat pipe arrangement and the spacer element (s) can be direct or indirect.
  • at least one heat pipe of the first heat pipe arrangement and / or at least one heat pipe of the second heat pipe arrangement is directly thermally coupled to the at least one spacer element or at least one heat pipe of the first Heat pipe arrangement and / or at least one heat pipe of the second heat pipe arrangement with the at least one spacer element with the interposition of at least one ther- Mixed conductive thermal coupling element is indirectly thermally coupled.
  • a corresponding thermal coupling element may be z. B. act to a heat conduction.
  • the second heat pipe arrangement is at least largely thermally decoupled or are.
  • the thermal decoupling can z. B. arranged between the respective heat pipes of the first and the second heat pipe arrangement or formed thermally insulating thermal insulation elements, such. B. formed from thermally insulating materials molded body or coatings, be realized.
  • a thermal decoupling is particularly useful between the evaporation regions corresponding heat pipes of the first heat pipe arrangement and the condensation regions corresponding heat pipes of the second heat pipe arrangement ,
  • the heat released via respective condensation regions of the heat pipes of the second heat pipe arrangement does not or only insignificantly affects the evaporation of the heat pipes of the first heat pipe arrangement in respective evaporation regions of the heat pipe and thereby cooling the energy storage
  • the heat absorbed via respective evaporation regions of the heat pipes of the first heat pipe arrangement does not affect the condensation of the heat pipes of the second heat pipe arrangement in respective condensation regions of the heat pipe and
  • At least one heat pipe of the first heat pipe arrangement is thermally coupled to at least one spacer element with an evaporation region in which a liquid working medium located within the heat pipe is vaporisable
  • at least one heat pipe of the first heat pipe arrangement with one of these associated condensation region, in which a befindliches gaseous working medium is condensable with at least one heat sink, in particular in the form of a heat exchanger or at least one heat exchanger comprehensive cooling device is thermally coupled. This improves the efficiency of the heat exchanges via the heat pipe of the first heat pipe arrangement with the heat exchanger or spacers.
  • a third heat pipe arrangement comprising at least one heat pipe is provided, which is thermally coupled to the or at least one of the energy storage device associated or associated, serving as a heat source functional component.
  • At least one heat pipe of the third heat pipe arrangement with an evaporation region, in which a liquid working medium located inside the heat pipe is vaporisable, with the at least one of the energy storage device associated or associated, serving as a heat source function component thermally coupled. Consequently, corresponding functional components can be cooled by means of such an arrangement of corresponding heat pipes of a third heat pipe arrangement.
  • corresponding heat pipes of the second heat pipe arrangement if they are thermally coupled with respective evaporation areas, in which a befindliches therein liquid working medium, are thermally coupled to the functional component, so that the latter on the Heat pipes of the second heat pipe arrangement can be heated and cooled via the heat pipes of the third heat pipe arrangement.
  • At least one heat pipe of the third heat pipe arrangement can be connected to one of these associated condensation region in which a befindliches gaseous working medium, with or at least one heat sink, in particular in the form of a heat exchanger or at least one heat exchanger comprising cooling device be thermally coupled. This improves the efficiency of the heat exchange via the heat pipe of the third heat pipe arrangement with the one or more functional components of the energy storage arrangement.
  • At least the first heat pipe arrangement and the second heat pipe arrangement form respective components of a tempering device for tempering at least one electrical energy store or a corresponding energy storage arrangement. If a third heat pipe arrangement is present, this expediently also forms part of the tempering device.
  • the invention further relates to a tempering device for tempering at least one electrical energy storage of a plurality of electrical energy storage, wherein between at least two electrical energy storage at least one of the two electrical energy storage at least partially spaced apart, thermally conductive spacer is arranged or formed comprehensive energy storage device, in particular one as described above energy storage arrangement.
  • the tempering device is characterized in that it comprises at least two respective He-at-pipe arrangements comprising at least one heat pipe, wherein the at least one spacer element or at least one spacer element with at least one heat pipe of the heat pipe arrangement and at least one heat pipe of the second heat pipe arrangement is thermally coupled.
  • the invention further relates to a motor vehicle.
  • the motor vehicle comprises at least one energy storage arrangement as described or at least one tempering device as described. Accordingly, all statements in connection with the energy storage arrangement, ie in particular also in connection with the described embodiments of the energy storage arrangement, as well as in connection with the tempering analogously apply to the motor vehicle.
  • Fig. 1, 2 each a schematic diagram of an energy storage device according to an embodiment of the invention.
  • Fig. 1 shows a schematic diagram of an energy storage device 1 according to an embodiment of the invention.
  • the energy storage device 1 is part of a motor vehicle 12, in particular a hybrid or electric motor vehicle, and is used to supply electrical motor side existing electrical consumers such.
  • the energy storage device 1 comprises a plurality of electrical energy storage devices 2.
  • the electrical energy storage devices 2 are electrically connected, ie connected in series or in parallel, via an electrical connection element (not shown), in particular in the form of a conductor or busbar ("bus bar") contacts respective electrical connection means (not shown) arranged on respective exposed outer wall sections of corresponding energy storage housings (not shown) corresponding to the energy accumulators 2.
  • an electrical connection element not shown
  • busbar busbar
  • the exemplary embodiments shown in the figures are each block-shaped or prismatic energy stores 2 in parallel alignment.
  • the energy storage stack is held in a holding device (not shown), where appropriate forces, in particular pressing forces, can be exerted on the energy storage stack via the holding device.
  • these plate-shaped spacers 3 which are spaced apart from one another, are arranged in each case.
  • a corresponding spacer element 3 thus separates two energy storage devices 2, which are otherwise disposed immediately adjacent to one another, by a dimension that is d. H. especially its wall thickness, specific dimension.
  • the spacers 3 therefore have electrically insulating, yet thermally conductive properties.
  • the spacers 3 can therefore z. B. from a thermally conductive particles such. As graphite particles, formed plastic or ceramic material may be formed. It is also conceivable, the spacers 3 from a with an electrically insulating material such. B. a plastic or ceramic material, for. B. in the form of a coating, surrounded metal such. As aluminum to form.
  • the spacing elements 3 are therefore used, on the one hand, for the spacing of respective energy stores 2 arranged directly adjacent to one another in such a way that respective energy stores 2 arranged directly adjacent to one another contact each other neither electrically nor mechanically.
  • the energy storage stack in the region of the side surface facing the viewer is surrounded by a heat pipe 4 of a first heat pipe arrangement 5 and by a heat pipe 6 of a second heat pipe arrangement 7.
  • the heat pipes 4, 6 thus extend along this side tenf laugh the energy storage stack.
  • respective or further heat pipes 4 of the first heat pipe arrangement 5 as well as respective or further heat pipes 6 of the second heat pipe arrangement 7 also on other or further side surfaces of the energy storage stack extend.
  • respective or further heat pipes 4 of the first heat pipe arrangement 5 and also respective respective further heat pipes 6 of the second heat pipe arrangement 7 extend at least in sections through the energy storage stack and thus within the energy storage stack are arranged.
  • the respective heat pipes 4 of the first heat pipe arrangement 5 as well as the respective heat pipes 6 of the second heat pipe arrangement 7 are each thermally coupled to the spacer elements 3.
  • the spacing elements 3 thus form a thermal bridge between the heat pipes 4 of the first heat pipe arrangement 5 and the heat pipes 6 of the second heat pipe arrangement 7 and the energy stores 2.
  • the respective heat pipes 4 of the first heat pipe arrangement 5 are arranged or aligned in such a way that they are provided with respective evaporation regions in which a liquid working medium, for example a liquid, is present.
  • a liquid working medium for example a liquid
  • the heat required for the evaporation of the working medium (heat of vaporization) is accordingly taken from the spacers 3 or via the spacers 3 from the energy accumulators 2.
  • cooling of the energy storage devices 2 or the energy storage arrangement 1 can be realized accordingly.
  • the respective condensation regions, in which a gaseous working medium located within it can be condensed, of the heat pipes 4 of the first heat pipe arrangement 5 are thermally coupled to a heat sink 8 in the form of a heat exchanger in the form of a motor vehicle.
  • the resulting in the condensation of the working fluid heat (heat of condensation) can be discharged accordingly to the heat sink 8.
  • the heat exchanger may be part of the energy storage device 1, ie the energy storage device 1 associated or assigned to be.
  • the respective heat pipes 6 of the second heat pipe arrangement 7 are arranged or aligned in such a way that they are thermally coupled to the spacer elements 3 with respective condensation regions in which a gaseous working medium located within them can be condensed.
  • the resulting in the condensation of the working fluid heat heat of condensation
  • a heating of the energy storage 2 or the energy storage arrangement 1 can be realized accordingly.
  • the respective evaporation regions, in which a liquid working medium located within it can be vaporized, of the heat pipes 6 of the second heat pipe arrangement 7 are connected to a heat source 9 in the form of a functional component belonging to the energy storage arrangement 1, ie. H. z.
  • a functional component belonging to the energy storage arrangement 1, ie. H. z.
  • the heat required for the evaporation of the working medium heat of vaporization
  • cooling of the functional component can be realized accordingly.
  • the respective heat pipes 4, 6 of the first and second heat pipe arrangement 5, 7 are each thermally decoupled from each other. A heat exchange between the heat pipes 4, 6 of the first and second heat pipe arrangements 5, 7 is therefore not possible or at least largely prevented, in order not to increase the efficiency of the described heating or cooling processes of the energy storage 2 or the energy storage arrangement 1 to impair.
  • the thermal decoupling is realized by thermal insulation means (not shown) arranged between the heat pipes 4, 6 of the first and second heat pipe arrangements 5, 7.
  • a tempering device for tempering ie for heating or cooling, the energy storage 2 of the energy storage device 1 is realized.
  • the energy storage arrangement 1 or the tempering device may additionally comprise a third heat pipe arrangement 11 comprising at least one heat pipe 10. This variant is shown in the embodiment shown in FIG.
  • a heat pipe 10 belonging to the third heat pipe arrangement 11 is arranged between the functional component of the energy storage arrangement 1 and the heat sink 8 serving as heat source 9 or with the functional component of the energy storage arrangement serving as the heat source 9 1 and the heat sink 8 thermally coupled.
  • the heat pipe 10 of the third heat pipe arrangement 11 is arranged or aligned in such a way that an evaporation region in which a liquid working medium located inside it can be vaporized is thermally coupled to the heat source 9.
  • the heat required for the evaporation of the working medium (heat of vaporization) is also taken from the heat source 9.
  • cooling of the heat source 9 can accordingly also be realized.
  • the heat pipe 10 of the third heat pipe arrangement 11 is thermally coupled to the heat sink 8.
  • the resulting in the condensation of the working fluid heat can therefore also be delivered to the heat sink 8.
  • corresponding heat pipes 10 of the third heat pipe arrangement 11 can also form components of or a corresponding tempering device mentioned in connection with the exemplary embodiment shown in FIG.

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Abstract

Energiespeicheranordnung (1), umfassend mehrere elektrische Energiespeicher (2), wobei zwischen wenigstens zwei elektrischen Energiespeichern (2) wenigstens ein die wenigstens zwei elektrischen Energiespeicher (2) zumindest abschnittsweise voneinander beabstandendes, thermisch leitfähiges Abstandselement (3) angeordnet oder ausgebildet ist, wobei das wenigstens eine Abstandselement (3) mit wenigstens einer Heat-Pipe (4) einer wenigstens eine Heat-Pipe (4) umfassenden ersten Heat-Pipe-Anordnung (5) thermisch gekoppelt ist, wobei das wenigstens eine Abstandselement (3) zusätzlich mit wenigstens einer Heat-Pipe (6) einer wenigstens eine Heat-Pipe (6) umfassenden zweiten Heat-Pipe-Anordnung (7) thermisch gekoppelt ist.

Description

Energiespeicheranordnung, Temperiereinrichtung und Kraftfahrzeug
Die Erfindung betrifft eine Energiespeicheranordnung, umfassend mehrere elektrische Energiespeicher, wobei zwischen wenigstens zwei elektrischen Energiespeichern wenigstens ein die wenigstens zwei elektrischen Energiespeicher zumindest abschnittsweise voneinander beabstandendes, thermisch leitfähiges Abstandselement angeordnet oder ausgebildet ist, wobei das wenigstens eine Abstandselement mit wenigstens einer Heat-Pipe einer wenigstens eine Heat-Pipe umfassenden ersten Heat-Pipe-Anordnung thermisch gekoppelt ist.
Entsprechende Energiespeicheranordnungen sind bekannt und dienen, z. B. im Bereich der Kraftfahrzeugtechnik, der elektrischen Versorgung elektrischer Verbraucher. Derartige Energiespeicheranordnungen umfassen eine Anzahl an elektrisch miteinander verbundenen elektrischen Energiespeichern. Bei diesen elektrischen Energiespeichern kann es sich beispielsweise um Lithium- Ionen-Energiespeicher bzw. Lithium-Ionen-Zellen handeln. Zwischen den elektrischen Energiespeichern sind typischerweise diese voneinander beab- standende Abstandselemente angeordnet, über welche eine elektrische Isolierung der elektrischen Energiespeicher gegeneinander realisiert ist.
Derartige Energiespeicheranordnungen, d. h. insbesondere die diesen zugehörigen elektrischen Energiespeicher, sind üblicherweise zu temperieren, um z. B. ein Überhitzen bzw. Unterkühlen zu verhindern. Sowohl ein Überhitzen als auch ein Unterkühlen beeinträchtigt die Betriebsfähigkeit der elektrischen Energiespeicher und somit der gesamten Energiespeicheranordnung. Insbesondere im Zusammenhang mit einem Überhitzen kann gegebenenfalls auch eine Beschädigung der elektrischen Energiespeicher bzw. der gesamten Energiespeicheranordnung möglich sein. Bekannte technische Ansätze zur Temperierung entsprechender elektrischer Energiespeicher bzw. entsprechender Energiespeicheranordnungen sehen beispielsweise mit thermisch leitfähigen Abstandselementen thermisch gekoppelte Heat-Pipes vor. Diese Ansätze zur Temperierung elektrischer Energiespeicher bzw. entsprechender Energiespeicheranordnungen sind insbesondere im Hinblick auf die Effizienz der Temperierung verbesserungswürdig.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine verbesserte Energiespeicheranordnung anzugeben.
Die Aufgabe wird durch eine Energiespeicheranordnung der eingangs genannten Art gelöst, welche sich erfindungsgemäß dadurch auszeichnet, dass das wenigstens eine Abstandselement zusätzlich mit wenigstens einer Heat- Pipe einer wenigstens eine Heat-Pipe umfassenden zweiten Heat-Pipe- Anordnung thermisch gekoppelt ist.
Der Aufbau der erfindungsgemäßen Energiespeicheranordnung sieht im Allgemeinen mehrere elektrisch miteinander verbundene, im Weiteren kurz als Energiespeicher bezeichnete, elektrische Energiespeicher vor. Die Energiespeicher sind in serieller oder paralleler Schaltung miteinander verbunden. Hierfür werden typischerweise elektrische Verbindungselemente, wie z. B. Stromschienen („bus bars"), vorgesehen.
Unter entsprechenden Energiespeichern sind typischerweise in entsprechenden, typischerweise quaderförmigen bzw. prismatischen, Energiespeichergehäusen aufgenommene elektrochemische Baueinheiten, welche insbesondere wenigstens zwei Elektroden (Anode, Kathode), einen zwischen diesen angeordneten Separator und einen Elektrolyten umfassen, zu verstehen. Die Energiespeicher können daher auch als Energiespeicherzellen bezeichnet bzw. erachtet werden. Entsprechend der Chemie der elektrochemischen Baueinheiten kann es sich bei einem solchen Energiespeicher z. B. um einen Lithium-(lonen)-Energiespeicher handeln. Die energiespeicherseitigen Elektroden sind typischerweise mit an freiliegenden Außenwandabschnitten des Energiespeichergehäuses angeordneten oder ausgebildeten elektrischen Anschlussmitteln elektrisch verbunden. Über diese Anschlussmittel erfolgt die vorgenannte elektrische Verbindung der Energiespeicher untereinander.
Zwischen wenigstens zwei, typischerweise zwischen sämtlichen, Energiespeichern, ist wenigstens ein thermisch leitfähiges Abstandselement angeordnet oder ausgebildet. Die Abstandselemente dienen zum einen der Beab- standung jeweiliger unmittelbar benachbart angeordneter Energiespeicher derart, dass jeweilige unmittelbar benachbart angeordnete Energiespeicher einander weder elektrisch noch mechanisch kontaktieren. Entsprechend sind die Abstandselemente auch elektrisch isolierend ausgebildet. Zum anderen dienen die Abstandselemente aufgrund ihrer thermisch leitfähigen Eigenschaften als Wärmeleitmittel, um zum Zwecke der Kühlung Wärme, insbesondere aus den diese kontaktierenden Energiespeichern, abzuführen bzw. zum Zwecke der Erwärmung Wärme, insbesondere in die diese kontaktierenden Energiespeicher, zuzuführen.
Ein entsprechendes Abstandselement kann sonach als, z. B. plattenförmi- ges, ein- oder mehrlagiges Bauteil vorliegen. Denkbar ist es auch, dass ein entsprechendes Abstandselement als zumindest abschnittsweise Beschich- tung wenigstens eines Energiespeichers vorliegt. In jedem Fall ist ein entsprechendes Abstandselement aus wenigstens einem elektrisch isolierenden Material gebildet und/oder von wenigstens einem elektrisch isolierenden Material umgeben. Letzteres kann beispielsweise durch eine aus wenigstens einem elektrisch isolierenden Material, wie z. B. einem Kunststoffmaterial oder einer Keramik, gebildete Beschichtung eines, z. B. aus einem selbst nicht elektrisch isolierenden Material, d. h. z. B. aus einem Metall, wie z. B. Aluminium, gebildeten, Abstandselements realisiert sein.
Es ist also denkbar, dass ein entsprechendes Abstandselement aus wenigstens einem thermisch leitfähigen oder thermisch leitfähig ausgebildeten Kunststoff material oder aus wenigstens einem thermisch leitfähig ausgebildeten Keramikmaterial oder aus einem von wenigstens einem elektrisch isolierenden Material umgebenen Metall gebildet ist. Bei einem entsprechenden Kunststoffmaterial kann es sich z. B. um ein mit thermisch leitfähigen Parti- kein, wie z. B. Graphitpartikeln, versehenes, z. B. polyolefinisches, Kunststoffmaterial handeln. Bei einem thermisch leitfähigen Keramikmaterial, kann es sich z. B. um ein oxidkeramisches Material, wie z. B. Aluminiumoxid, handeln. Bei einem entsprechenden Metall kann es sich z. B. um Aluminium o- der eine Aluminiumlegierung handeln. Aus metallischen Materialien bzw. allgemein elektrisch leitfähigen Materialien gebildete Abstandselemente sind, wie erwähnt, von wenigstens einem elektrisch isolierenden Material umgeben. Dies ist typischerweise durch elektrisch isolierende Beschichtungen der Abstandselemente realisiert, wobei hier insbesondere aus entsprechenden Kunststoff- bzw. Keramikmaterialien gebildete Beschichtungen in Betracht kommen.
Die erfindungsgemäße Energiespeicheranordnung umfasst wenigstens zwei separate Heat-Pipe-Anordnungen, welche jeweils wenigstens eine Heat-Pipe umfassen. Das erfindungsgemäße Prinzip sieht vor, die Energiespeicher bzw. die Energiespeicheranordnung vermittels so genannter Heat-Pipes entsprechender Heat-Pipe-Anordnungen zu temperieren, d. h. zu erwärmen bzw. zu kühlen. Die Temperierung der Energiespeicher bzw. der Energiespeicheranordnung ist dadurch realisiert, dass die thermisch leitfähigen Abstandselemente thermisch mit entsprechenden Heat-Pipes einer ersten bzw. einer zweiten Heat-Pipe-Anordnung gekoppelt sind. Die thermisch leitfähigen Abstandselemente sind wiederum thermisch mit den zu temperierenden Energiespeichern gekoppelt. Die thermisch leitfähigen Abstandselemente bilden sonach eine thermische Brücke zwischen den Heat-Pipes der ersten bzw. der zweiten Heat-Pipe-Anordnung und den zu temperierenden Energiespeichern.
Typischerweise sind die mehreren elektrischen Energiespeicher, insbesondere in paralleler Ausrichtung, nebst entsprechenden zwischen diesen angeordneten oder ausgebildeten Abstandselementen unter Ausbildung eines Energiespeicherstapels benachbart angeordnet, wobei sich wenigstens eine Heat- Pipe der ersten Heat-Pipe-Anordnung sowie wenigstens eine Heat-Pipe der zweiten Heat-Pipe-Anordnung zumindest abschnittsweise entlang zumindest einer Außenfläche des Energiespeicherstapels erstrecken. Dabei ist, wie er- wähnt, eine thermische Kopplung zwischen entsprechenden Heat-Pipes der ersten bzw. der zweiten Heat-Pipe-Anordnung und entsprechenden Abstandselementen realisiert.
Bei Heat-Pipes, welche auch als Wärmerohre bezeichnet werden, handelt es sich um effiziente Vorrichtungen zur Übertragung von Wärme, d. h. um Wärmeübertrager. Heat-Pipes umfassen im Wesentlichen wenigstens einen Verdampfungsbereich, in welchem ein bzw. das innerhalb der Heat-Pipe befindlicheis) flüssige(s) bzw. kondensierte(s) bzw. verflüssigte(s) Arbeitsmedium verdampfbar ist bzw. verdampft wird, und wenigstens einen Kondensationsbereich, in welchem ein bzw. das innerhalb der Heat-Pipe befindliche(s) gasförmige(s) bzw. verdampfte(s) Arbeitsmedium kondensierbar ist bzw. kondensiert wird. Bei dem Arbeitsmedium kann es sich z. B. um Wasser, um organische Fluide, wie z. B. Glykol, oder um entsprechende Mischungen aus Wasser und organischen Fluiden, wie z. B. Glykol, handeln.
Im Rahmen des in dem Verdampfungsbereich erfolgenden Verdampfens des Arbeitsmediums wird einer mit der Heat-Pipe thermisch gekoppelten Wärmequelle Wärme (Verdampfungswärme) entnommen, so dass diese gekühlt wird. Umgekehrt wird im Rahmen des in dem Kondensationsbereich erfolgenden Kondensierens des Arbeitsmediums einer mit der Heat-Pipe thermisch gekoppelten Wärmesenke Wärme (Kondensationswärme) zugeführt, so dass diese erwärmt wird. Das Funktions- und Wirkprinzip entsprechender Heat-Pipes ist im Übrigen hinreichend bekannt, so dass es hierzu an dieser Stelle keiner weiteren Erläuterungen bedarf.
Die Geometrie entsprechender Heat-Pipes ist in der Regel (im Wesentlichen) rohrförmig bzw. (im Wesentlichen) zylindrisch. Die Heat-Pipes können sonach (im Wesentlichen) einen runden, rundlichen oder ovalen Querschnitt aufweisen. Bekannt sind jedoch auch Heat-Pipes mit (im Wesentlichen) flächigen Geometrien. Die Heat-Pipes können sonach einen (im Wesentlichen) rechteckigen Querschnitt aufweisen. Bezogen auf die erfindungsgemäße Energiespeicheranordnung können die Energiespeicher je nach Anordnung der Heat-Pipes der ersten bzw. der zweiten Heat-Pipe-Anordnung relativ zu den Abstandselementen über die Heat- Pipes der ersten bzw. zweiten Heat-Pipe-Anordnung erwärmt oder gekühlt werden. Damit ist ein besonders effizientes sowie wenig Bauraum beanspruchendes Prinzip zur Temperierung entsprechender Energiespeicher bzw. der Energiespeicheranordnung realisiert.
Es ist dabei z. B. möglich, wenigstens eine Heat-Pipe der ersten Heat-Pipe- Anordnung derart anzuordnen, dass über diese ein Kühlen der Energiespeicher bzw. der Energiespeicheranordnung möglich ist. In diesem Fall ist es zweckmäßig, wenn wenigstens eine Heat-Pipe der ersten Heat-Pipe- Anordnung mit einem Verdampfungsbereich, in welchem ein innerhalb der Heat-Pipe befindliches flüssiges Arbeitsmedium verdampfbar ist, mit wenigstens einem Abstandselement thermisch gekoppelt ist.
Entsprechend kann wenigstens eine Heat-Pipe der zweiten Heat-Pipe- Anordnung derart angeordnet sein, dass über diese ein Erwärmen der Energiespeicher bzw. der Energiespeicheranordnung möglich ist. In diesem Fall es ist zweckmäßig, wenn wenigstens eine Heat-Pipe der zweiten Heat-Pipe- Anordnung mit einem Kondensationsbereich, in welchem ein innerhalb der Heat-Pipe befindliches gasförmiges Arbeitsmedium kondensierbar ist, mit wenigstens einem Abstandselement thermisch gekoppelt ist.
Die thermische Kopplung zwischen entsprechenden Heat-Pipes der ersten Heat-Pipe-Anordnung und den oder den Abstandselementen bzw. zwischen entsprechenden Heat-Pipes der zweiten Heat-Pipe-Anordnung und den oder den Abstandselementen kann unmittelbar oder mittelbar sein. Im Allgemeinen gilt daher, dass wenigstens eine Heat-Pipe der ersten Heat-Pipe-Anordnung und/oder wenigstens eine Heat-Pipe der zweiten Heat-Pipe-Anordnung mit dem wenigstens einen Abstandselement unmittelbar thermisch gekoppelt ist oder wenigstens eine Heat-Pipe der ersten Heat-Pipe-Anordnung und/oder wenigstens eine Heat-Pipe der zweiten Heat-Pipe-Anordnung mit dem wenigstens einen Abstandselement unter Zwischenschaltung wenigstens eines ther- misch leitfähigen thermischen Kopplungselements mittelbar thermisch gekoppelt ist. Bei einem entsprechenden thermischen Kopplungselement kann es sich z. B. um ein Wärmeleitblech handeln.
Zur Steigerung der Effizienz der Temperierung der Energiespeicher respektive der Temperierung der gesamten Energiespeicheranordnung ist es zweckmäßig, wenn wenigstens eine Heat-Pipe, insbesondere alle Heat- Pipes, der ersten Heat-Pipe-Anordnung von wenigstens einer Heat-Pipe, insbesondere allen Heat-Pipes, der zweiten Heat-Pipe-Anordnung zumindest weitgehend thermisch entkoppelt ist bzw. sind. Über die thermische Entkopplung wenigstens einer Heat-Pipe, insbesondere aller Heat-Pipes, der ersten Heat-Pipe-Anordnung von wenigstens einer Heat-Pipe, insbesondere allen Heat-Pipes, der zweiten Heat-Pipe-Anordnung ist ein Wärmeaustausch zwischen entsprechenden Heat-Pipes der ersten Heat-Pipe-Anordnung und entsprechenden Heat-Pipes der zweiten Heat-Pipe-Anordnung unterbunden, was den Wirkungsgrad des über die entsprechenden Heat-Pipe-Anordnungen erfolgenden Erwärmens bzw. Kühlens der Energiespeicher bzw. der Energiespeicheranordnung erhöhen kann. Die thermische Entkopplung kann z. B. über zwischen den jeweiligen Heat-Pipes der ersten und der zweiten Heat- Pipe-Anordnung angeordnete oder ausgebildete thermisch isolierende thermische Isolationselemente, wie z. B. aus thermisch isolierenden Materialien gebildete Formkörper oder Beschichtungen, realisiert sein.
Ausgehend von einer beispielhaften Ausführungsform, gemäß welcher entsprechende Verdampfungsbereiche, in welchen ein innerhalb dieser befindliches flüssiges Arbeitsmedium verdampfbar ist, der Heat-Pipes der ersten Heat-Pipe-Anordnung und entsprechende Kondensationsbereiche, in welchen ein innerhalb dieser befindliches gasförmiges Arbeitsmedium kondensierbar ist, der Heat-Pipes der zweiten Heat-Pipe-Anordnung thermisch mit entsprechenden Abstandselementen gekoppelt sind, ist eine thermische Entkopplung insbesondere zwischen den Verdampfungsbereichen entsprechender Heat-Pipes der ersten Heat-Pipe-Anordnung und den Kondensationsbereichen entsprechender Heat-Pipes der zweiten Heat-Pipe-Anordnung zweckmäßig. Die über jeweilige Kondensationsbereiche der Heat-Pipes der zweiten Heat- Pipe-Anordnung abgegebene Wärme (Kondensationswärme) beeinträchtigt das Verdampfen der in jeweiligen Verdampfungsbereichen der Heat-Pipes der ersten Heat-Pipe-Anordnung und eine hierdurch erfolgende Kühlung der Energiespeicher sonach nicht oder nur unwesentlich. Umgekehrt beeinträchtigt die über jeweilige Verdampfungsbereiche der Heat-Pipes der ersten Heat-Pipe-Anordnung aufgenommene Wärme (Verdampfungswärme) das Kondensieren der in jeweiligen Kondensationsbereichen der Heat-Pipes der zweiten Heat-Pipe-Anordnung und eine hierdurch erfolgende Erwärmung der Energiespeicher sonach nicht oder nur unwesentlich.
Insbesondere im Zusammenhang mit der vorgenannten beispielhaften Ausführungsform der Energiespeicheranordnung, wonach wenigstens eine Heat- Pipe der ersten Heat-Pipe-Anordnung mit einem Verdampfungsbereich, in welchem ein innerhalb der Heat-Pipe befindliches flüssiges Arbeitsmedium verdampfbar ist, mit wenigstens einem Abstandselement thermisch gekoppelt ist, ist es zweckmäßig, wenn wenigstens eine Heat-Pipe der ersten Heat- Pipe-Anordnung mit einem dieser zugehörigen Kondensationsbereich, in welchem ein innerhalb dieser befindliches gasförmiges Arbeitsmedium kondensierbar ist, mit wenigstens einer Wärmesenke, insbesondere in Form einer als Wärmetauscher ausgebildeten oder wenigstens einen Wärmetauscher umfassenden Kühleinrichtung, thermisch gekoppelt ist. Hierdurch ist die Effizienz des über die Heat-Pipes der ersten Heat-Pipe-Anordnung erfolgenden Wärmeaustausche mit dem oder den Abstandselementen verbessert.
Entsprechend ist es, insbesondere im Zusammenhang mit der vorbeschriebenen Ausführungsform der Energiespeicheranordnung, wonach wenigstens eine Heat-Pipe der zweiten Heat-Pipe-Anordnung mit einem Kondensationsbereich, in welchem ein innerhalb der Heat-Pipe befindliches gasförmiges Arbeitsmedium kondensierbar ist, mit wenigstens einem Abstandselement thermisch gekoppelt ist, zweckmäßig, wenn wenigstens eine Heat-Pipe der zweiten Heat-Pipe-Anordnung mit einem dieser zugehörigen Verdampfungsbe- reich, in welchem ein innerhalb dieser befindliches flüssiges Arbeitsmedium verdampfbar ist, mit wenigstens einer, insbesondere der Energiespeicheranordnung zugehörigen oder zugeordneten, Wärmequelle thermisch gekoppelt ist. Hierdurch ist die Effizienz des über die Heat-Pipes der zweiten Heat-Pipe- Anordnung erfolgenden Wärmeaustauschs mit dem oder den Abstandselementen verbessert. Bei einer entsprechenden Wärmequelle kann es sich z. B. um wenigstens eine der Energiespeicheranordnung zugehörige oder zugeordnete Funktionskomponente, wie z. B. ein Ladegerät oder eine Steuerungseinrichtung, z. B. in Form einer Steuerüngselektronik, handeln.
Um auch wenigstens eine entsprechende Funktionskomponente der Energiespeicheranordnung, wie z. B. ein Ladegerät oder eine Steuerungseinrichtung, z. B. in Form einer Steuerungselektronik, entsprechend zu temperieren, d. h. zu erwärmen bzw. zu kühlen, ist gemäß einer weiteren Ausführungsform der Energiespeicheranordnung eine wenigstens eine Heat-Pipe umfassende dritte Heat-Pipe-Anordnung vorhanden, welche mit der oder wenigstens einer der Energiespeicheranordnung zugehörigen oder zugeordneten, als Wärmequelle dienenden Funktionskomponente thermisch gekoppelt ist.
Dabei ist es zweckmäßig, wenn wenigstens eine Heat-Pipe der dritten Heat- Pipe-Anordnung mit einem Verdampfungsbereich, in welchem ein innerhalb der Heat-Pipe befindliches flüssiges Arbeitsmedium verdampfbar ist, mit der wenigstens einen der Energiespeicheranordnung zugehörigen oder zugeordneten, als Wärmequelle dienenden Funktionskomponente thermisch gekoppelt ist. Mithin lassen sich entsprechende Funktionskomponenten über eine derartige Anordnung entsprechender Heat-Pipes einer dritten Heat- Pipe-Anordnung kühlen. In diesem Zusammenhang ist es im Hinblick auf entsprechende Heat-Pipes der zweiten Heat-Pipe-Anordnung zweckmäßig, wenn diese mit jeweiligen Verdampfungsbereichen, in welchen ein innerhalb dieser befindliches flüssiges Arbeitsmedium verdampfbar ist, mit der Funktionskomponente thermisch gekoppelt sind, so dass Letztere über die Heat- Pipes der zweiten Heat-Pipe-Anordnung erwärmt und über die Heat-Pipes der dritten Heat-Pipe-Anordnung gekühlt werden können. Wenigstens eine Heat-Pipes der dritten Heat-Pipe-Anordnung kann mit einem dieser zugehörigen Kondensationsbereich, in welchem ein innerhalb dieser befindliches gasförmiges Arbeitsmedium kondensierbar ist, mit der oder wenigstens einer Wärmesenke, insbesondere in Form einer als Wärmetauscher ausgebildeten oder wenigstens einen Wärmetauscher umfassenden Kühleinrichtung, thermisch gekoppelt sein. Hierdurch ist die Effizienz des über die Heat-Pipes der dritten Heat-Pipe-Anordnung erfolgenden Wär- meaustauschs mit der oder den Funktionskomponenten der Energiespeicheranordnung verbessert.
In einer weiteren Ausführungsform der Energiespeicheranordnung bilden zumindest die erste Heat-Pipe-Anordnung und die zweite Heat-Pipe-Anordnung jeweilige Bestandteile einer Temperiereinrichtung zum Temperieren wenigstens eines elektrischen Energiespeichers der bzw. einer entsprechenden Energiespeicheranordnung. Sofern eine dritte Heat-Pipe-Anordnung vorhanden ist, bildet diese zweckmäßig ebenso einen Bestandteil der Temperiereinrichtung.
Die Erfindung betrifft ferner eine Temperiereinrichtung zum Temperieren wenigstens eines elektrischen Energiespeichers einer mehrere elektrische Energiespeicher, wobei zwischen wenigstens zwei elektrischen Energiespeichern wenigstens ein die beiden elektrischen Energiespeicher zumindest abschnittsweise voneinander beabstandendes, thermisch leitfähiges Abstandselement angeordnet oder ausgebildet ist, umfassenden Energiespeicheranordnung, insbesondere einer wie vorstehend beschriebenen Energiespeicheranordnung. Die Temperiereinrichtung zeichnet sich dadurch aus, dass sie wenigstens zwei jeweils wenigstens eine Heat-Pipe umfassende He- at-Pipe-Anordnungen umfasst, wobei das wenigstens eine Abstandselement oder wenigstens ein Abstandselement mit wenigstens einer Heat-Pipe der Heat-Pipe-Anordnung und mit wenigstens einer Heat-Pipe der zweiten Heat- Pipe-Anordnung thermisch gekoppelt ist. Demnach gelten sämtliche Ausführungen im Zusammenhang mit der Energiespeicheranordnung, d. h. insbesondere auch im Zusammenhang mit den beschriebenen Ausführungsformen der Energiespeicheranordnung, analog für die Temperiereinrichtung. Die Erfindung betrifft weiterhin ein Kraftfahrzeug. Das Kraftfahrzeug umfasst wenigstens eine wie beschriebene Energiespeicheranordnung oder wenigstens eine wie beschriebene Temperiereinrichtung. Demnach gelten sämtliche Ausführungen im Zusammenhang mit der Energiespeicheranordnung, d. h. insbesondere auch im Zusammenhang mit den beschriebenen Ausführungsformen der Energiespeicheranordnung, sowie im Zusammenhang mit der Temperiereinrichtung analog für das Kraftfahrzeug.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus den im Folgenden beschriebenen Ausführungsbeispielen sowie anhand der Zeichnungen. Dabei zeigen:
Fig. 1 , 2 jeweils eine Prinzipdarstellung einer Energiespeicheranordnung gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung.
Fig. 1 zeigt eine Prinzipdarstellung einer Energiespeicheranordnung 1 gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung. Die Energiespeicheranordnung 1 ist Teil eines Kraftfahrzeugs 12, insbesondere eines Hybrid- oder Elektrokraftfahrzeugs, und dient der elektrischen Versorgung kraftfahrzeug- seitig vorhandener elektrischer Verbraucher, wie z. B. eines elektrischen Antriebsaggregats (nicht gezeigt).
Die Energiespeicheranordnung 1 umfasst mehrere elektrische Energiespeicher 2. Die elektrischen Energiespeicher 2 sind über ein elektrisches Verbindungselement (nicht gezeigt), insbesondere in Form einer Leiter- oder Stromschiene („bus bar"), elektrisch verbunden, d. h. seriell oder parallel verschaltet. Das elektrische Verbindungselement kontaktiert dabei jeweilige an jeweiligen freiliegenden Außenwandabschnitten entsprechender den Energiespeichern 2 zugehöriger Energiespeichergehäuse (nicht gezeigt) angeordnete elektrische Anschlussmittel (nicht gezeigt).
Ersichtlich sind die in den Fig. gezeigten Ausführungsbeispielen jeweils quaderförmige bzw. prismatische Energiespeicher 2 in paralleler Ausrichtung un- ter Ausbildung eines Energiespeicherstapels („Stack") benachbart angeordnet. Der Energiespeicherstapel ist in einer Halterungsvorrichtung (nicht gezeigt) gehaltert. Über die Halterungsvorrichtung lassen sich gegebenenfalls Kräfte, insbesondere Presskräfte, auf den Energiespeicherstapel ausüben.
Zwischen den Energiespeichern 2 sind jeweils diese voneinander beabstan- dende plattenförmige Abstandselemente 3 angeordnet. Ein entsprechendes Abstandselement 3 beabstandet sonach zwei ansonsten unmittelbar benachbart angeordnete Energiespeicher 2 voneinander um ein durch seine Abmessungen, d. h. insbesondere seine Wandstärke, bestimmtes Maß.
Die Abstandselemente 3 haben daher elektrisch isolierende, gleichwohl thermisch leitfähige Eigenschaften. Die Abstandselemente 3 können daher z. B. aus einem mit thermisch leitfähigen Partikeln, wie z. B. Graphitpartikeln, gebildeten Kunststoff- oder Keramikmaterial gebildet sein. Denkbar ist es auch, die Abstandselemente 3 aus einem mit einem elektrisch isolierenden Material, wie z. B. einem Kunststoff- oder Keramikmaterial, z. B. in Form einer Beschichtung, umgebenen Metall, wie z. B. Aluminium, zu bilden.
Die Abstandselemente 3 dienen sonach zum einen der Beabstandung jeweiliger unmittelbar benachbart angeordneter Energiespeicher 2 derart, dass jeweilige unmittelbar benachbart angeordnete Energiespeicher 2 einander weder elektrisch noch mechanisch kontaktieren. Zum anderen dienen die Abstandselemente 3 aufgrund ihrer thermisch leitfähigen Eigenschaften als Wärmeleitmittel, um zum Zwecke der Kühlung der Energiespeicher 2 bzw. der Energiespeicheranordnung 1 Wärme, insbesondere aus den diese kontaktierenden Energiespeichern 2, abzuführen bzw. zum Zwecke der Erwärmung der Energiespeicher 2 bzw. der Energiespeicheranordnung 1 Wärme, insbesondere in die diese kontaktierenden Energiespeicher 2, zuzuführen.
Ersichtlich ist der Energiespeicherstapel im Bereich der dem Betrachter zugewandten Seitenfläche von einer Heat-Pipe 4 einer ersten Heat-Pipe- Anordnung 5 und von einer Heat-Pipe 6 einer zweiten Heat-Pipe-Anordnung 7 umgeben. Die Heat-Pipes 4, 6 erstrecken sich sonach entlang dieser Sei- tenf lache des Energiespeicherstapels. Selbstverständlich ist es möglich, dass sich jeweilige bzw. weitere Heat-Pipes 4 der ersten Heat-Pipe- Anordnung 5 als auch jeweilige bzw. weitere Heat-Pipes 6 der zweiten Heat- Pipe-Anordnung 7 auch an anderen bzw. weiteren Seitenflächen des Energiespeicherstapels erstrecken. Gleichermaßen ist es denkbar, dass sich jeweilige bzw. weitere Heat-Pipes 4 der ersten Heat-Pipe-Anordnung 5 als auch jeweilige bzw. weitere Heat-Pipes 6 der zweiten Heat-Pipe-Anordnung 7 zumindest abschnittsweise durch den Energiespeicherstapel erstrecken und somit innerhalb des Energiespeicherstapels angeordnet sind.
Die jeweiligen Heat-Pipes 4 der ersten Heat-Pipe-Anordnung 5 wie auch die jeweiligen Heat-Pipes 6 der zweiten Heat-Pipe-Anordnung 7 sind jeweils mit den Abstandselementen 3 thermisch gekoppelt. Die Abstandselemente 3 bilden sonach eine thermische Brücke zwischen den Heat-Pipes 4 der ersten Heat-Pipe-Anordnung 5 bzw. den Heat-Pipes 6 der zweiten Heat-Pipe- Anordnung 7 und den Energiespeichern 2.
Die jeweiligen Heat-Pipes 4 der ersten Heat-Pipe-Anordnung 5 sind derart angeordnet bzw. ausgerichtet, dass diese mit jeweiligen Verdampfungsbereichen, in welchen ein innerhalb dieser befindliches flüssiges Arbeitsmedium, wie z. B. Wasser und/oder ein organisches Fluid, wie z. B. Glykol, verdampfbar ist, mit den Abstandselementen 3 thermisch gekoppelt sind. Die für das Verdampfen des Arbeitsmediums erforderliche Wärme (Verdampfungswärme) wird sonach aus den Abstandselementen 3 bzw. über die Abstandselemente 3 aus den Energiespeichern 2 entnommen. Über die Heat-Pipes 4 der ersten Heat-Pipe-Anordnung 5 lässt sich sonach eine Kühlung der Energiespeicher 2 respektive der Energiespeicheranordnung 1 realisieren.
Die jeweiligen Kondensationsbereiche, in welchen ein innerhalb dieser befindliches gasförmiges Arbeitsmedium kondensierbar ist, der Heat-Pipes 4 der ersten Heat-Pipe-Anordnung 5 sind mit einer Wärmesenke 8 in Form eines kraftfahrzeugsejtigen Wärmetauschers thermisch gekoppelt. Die im Rahmen der Kondensation des Arbeitsmediums entstehende Wärme (Kondensationswärme) kann sonach an die Wärmesenke 8 abgegeben werden. Der Wärmetauscher kann Teil der Energiespeicheranordnung 1 , d. h. der Energiespeicheranordnung 1 zugehörig oder zugeordnet, sein.
Die jeweiligen Heat-Pipes 6 der zweiten Heat-Pipe-Anordnung 7 sind derart angeordnet bzw. ausgerichtet, dass diese mit jeweiligen Kondensationsbereichen, in welchen ein innerhalb dieser befindliches gasförmiges Arbeitsmedium kondensierbar ist, mit den Abstandselementen 3 thermisch gekoppelt sind. Die im Rahmen der Kondensation des Arbeitsmediums entstehende Wärme (Kondensationswärme) kann sonach an die Abstandselemente 3 bzw. über die Abstandselemente 3 an die Energiespeicher 2 abgegeben werden. Über die Heat-Pipes 6 der zweiten Heat-Pipe-Anordnung 7 lässt sich sonach eine Erwärmung der Energiespeicher 2 respektive der Energiespeicheranordnung 1 realisieren.
Die jeweiligen Verdampfungsbereiche, in welchen ein innerhalb dieser befindliches flüssiges Arbeitsmedium verdampfbar ist, der Heat-Pipes 6 der zweiten Heat-Pipe-Anordnung 7 sind mit einer Wärmequelle 9 in Form einer der Energiespeicheranordnung 1 zugehörigen Funktionskomponente, d. h. z. B. einem Ladegerät oder einer Steuerungseinrichtung bzw. einer Steuerungselektronik, thermisch gekoppelt. Die für das Verdampfen des Arbeitsmediums erforderliche Wärme (Verdampfungswärme) kann sonach aus der Wärmequelle 9 entnommen werden. Über die Heat-Pipes 6 der zweiten Heat-Pipe-Anordnung 7 lässt sich sonach eine Kühlung der Funktionskomponente realisieren.
Die jeweiligen Heat-Pipes 4, 6 der ersten bzw. zweiten Heat-Pipe-Anordnung 5, 7 sind jeweils voneinander thermisch entkoppelt. Ein Wärmeaustausch zwischen den Heat-Pipes 4, 6 der ersten bzw. zweiten Heat-Pipe- Anordnungen 5, 7 ist sonach nicht möglich respektive zumindest weitgehend unterbunden, um die Effizienz der beschriebenen Erwärmungs- bzw. Kühlvorgänge der Energiespeicher 2 respektive der Energiespeicheranordnung 1 nicht zu beeinträchtigen. Die thermische Entkopplung ist über zwischen den Heat-Pipes 4, 6 der ersten und zweiten Heat-Pipe-Anordnung 5, 7 angeordnete thermische Isolationsmittel (nicht gezeigt) realisiert. Durch die beiden Heat-Pipe-Anordnungen 5, 7 respektive die diesen zugehörigen Heat-Pipes 4, 6 ist eine Temperiereinrichtung zum Temperieren, d. h. zum Erwärmen bzw. Kühlen, der Energiespeicher 2 der Energiespeicheranordnung 1 realisiert.
Die Energiespeicheranordnung 1 bzw. die Temperiereinrichtung kann zusätzlich eine wenigstens eine Heat-Pipe 10 umfassende dritte Heat-Pipe- Anordnung 11 umfassen. Diese Variante ist in dem in Fig. 2 gezeigten Ausführungsbeispiel dargestellt.
In dem in Fig. 2 gezeigten Ausführungsbeispiel ist eine der dritten Heat-Pipe- Anordnung 11 zugehörige Heat-Pipe 10 zwischen der als Wärmequelle 9 dienenden Funktionskomponente der Energiespeicheranordnung 1 und der Wärmesenke 8 angeordnet bzw. mit der als Wärmequelle 9. dienenden Funktionskomponente der Energiespeicheranordnung 1 und der Wärmesenke 8 thermisch gekoppelt.
Die Heat-Pipe 10 der dritten Heat-Pipe-Anordnung 11 ist derart angeordnet bzw. ausgerichtet, dass ein Verdampfungsbereich, in welchem ein innerhalb dieser befindliches flüssiges Arbeitsmedium verdampfbar ist, mit der Wärmequelle 9 thermisch gekoppelt ist. Die für das Verdampfen des Arbeitsmediums erforderliche Wärme (Verdampfungswärme) wird sonach auch aus der Wärmequelle 9 entnommen. Über die Heat-Pipe 10 der dritten Heat-Pipe- Anordnung 11 lässt sich sonach ebenso eine Kühlung der Wärmequelle 9 realisieren.
Der Kondensationsbereich, in welchem ein innerhalb dieser befindliches gasförmiges Arbeitsmedium kondensierbar ist, der Heat-Pipe 10 der dritten Heat-Pipe-Anordnung 11 ist mit der Wärmesenke 8 thermisch gekoppelt. Die im Rahmen der Kondensation des Arbeitsmediums entstehende Wärme (Kondensationswärme) kann sonach ebenso an die Wärmesenke 8 abgegeben werden. Wie erwähnt, kann bzw. können entsprechende Heat-Pipes 10 der dritten Heat-Pipe-Anordnung 11 ebenso Bestandteile der bzw. einer entsprechenden, im Zusammenhang mit dem in Fig. 1 gezeigten Ausführungsbeispiel erwähnten, Temperiereinrichtung bilden.
Insgesamt ist sonach ein vergleichsweise einfaches und effizientes Prinzip zur Temperierung einer Energiespeicheranordnung 1 , der dieser zugehörigen Energiespeicher 2 sowie verschiedener der Energiespeicheranordnung 1 zugehöriger Funktionskomponenten gegeben. Dies resultiert insbesondere aus einer gezielten Anordnung und Ausrichtung der Heat-Pipes 4, 6, 10 respektive der diesen zugehörigen Kondensations- und Verdampfungsbereiche der jeweiligen Heat-Pipe-Anordnungen 5, 7, 11.

Claims

P A T E N T A N S P R Ü C H E
1. Energiespeicheranordnung (1 ), umfassend mehrere elektrische Energiespeicher (2), wobei zwischen wenigstens zwei elektrischen Energiespeichern (2) wenigstens ein die wenigstens zwei elektrischen Energiespeicher (2) zumindest abschnittsweise voneinander beabstandendes, thermisch leitfähiges Abstandselement (3) angeordnet oder ausgebildet ist, wobei das wenigstens eine Abstandselement (3) mit wenigstens einer Heat-Pipe (4) einer wenigstens eine Heat-Pipe (4) umfassenden ersten Heat-Pipe-Anordnung (5) thermisch gekoppelt ist,
dadurch gekennzeichnet,
dass das wenigstens eine Abstandselement (3) zusätzlich mit wenigstens einer Heat-Pipe (6) einer wenigstens eine Heat-Pipe (6) umfassenden zweiten Heat-Pipe-Anordnung (7) thermisch gekoppelt ist.
2. Energiespeicheranordnung nach Anspruch 1 ,
dadurch gekennzeichnet,
dass wenigstens eine Heat-Pipe (4) der ersten Heat-Pipe-Anordnung (5) mit einem Verdampfungsbereich, in welchem ein innerhalb dieser befindliches flüssiges Arbeitsmedium verdampfbar ist, mit wenigstens einem Abstandselement (3) thermisch gekoppelt ist.
3. Energiespeicheranordnung nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet,
dass wenigstens eine Heat-Pipe (6) der zweiten Heat-Pipe-Anordnung (7) mit einem Kondensationsbereich, in welchem ein innerhalb dieser befindliches gasförmiges Arbeitsmedium kondensierbar ist, mit wenigstens einem Abstandselement (3) thermisch gekoppelt ist.
4. Energiespeicheranordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine Heat-Pipe (4) der ersten Heat-Pipe-Anordnung (5) von wenigstens einer Heat-Pipe (6) der zweiten Heat-Pipe- Anordnung (7) thermisch entkoppelt ist.
5. Energiespeicheranordnung nach Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet,
dass wenigstens eine Heat-Pipe (4) der ersten Heat-Pipe-Anordnung
(5) mit einem Verdampfungsbereich, in welchem ein innerhalb dieser befindliches flüssiges Arbeitsmedium verdampfbar ist, von einem Kondensationsbereich, in welchem ein innerhalb dieser befindliches gasförmiges Arbeitsmedium kondensierbar ist, wenigstens einer Heat-Pipe
(6) der zweiten Heat-Pipe-Anordnung (7) thermisch entkoppelt ist.
6. Energiespeicheranordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
dass wenigstens eine Heat-Pipe (4) der ersten Heat-Pipe-Anordnung (5) mit einem Kondensationsbereich, in welchem ein innerhalb dieser befindliches gasförmiges Arbeitsmedium kondensierbar ist, mit wenigstens einer Wärmesenke (8), insbesondere in Form einer als Wärmetauscher ausgebildeten oder wenigstens einen Wärmetauscher umfassenden Kühleinrichtung, thermisch gekoppelt ist.
7. Energiespeicheranordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
dass wenigstens eine Heat-Pipe (6) der zweiten Heat-Pipe-Anordnung
(7) mit einem Verdampfungsbereich, in welchem ein innerhalb dieser befindliches flüssiges Arbeitsmedium verdampfbar ist, mit wenigstens einer der Energiespeicheranordnung (1 ) zugehörigen oder zugeordneten, als Wärmequelle (9) dienenden Funktionskomponente thermisch gekoppelt ist.
8. Energiespeicheranordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch, wenigstens eine wenigstens eine Heat-Pipe (10) umfassende dritte He- at-Pipe-Anordnung (11 ), welche mit der oder wenigstens einer der Energiespeicheranordnung (1 ) zugehörigen oder zugeordneten, als Wärmequelle (9) dienenden Funktionskomponente thermisch gekoppelt ist.
9. Energiespeicheranordnung nach Anspruch 8,
dadurch gekennzeichnet,
dass wenigstens eine Heat-Pipe (10) der dritten Heat-Pipe-Anordnung (11 ) mit einem Verdampfungsbereich, in welchem ein innerhalb dieser befindliches flüssiges Arbeitsmedium verdampfbar ist, mit der wenigstens einen der Energiespeicheranordnung (1 ) zugehörigen oder zugeordneten, als Wärmequelle (9) dienenden Funktionskomponente thermisch gekoppelt ist.
10. Energiespeicheranordnung nach Anspruch 8 oder 9,
dadurch gekennzeichnet,
dass wenigstens eine Heat-Pipe (10) der dritten Heat-Pipe-Anordnung (11 ) mit einem Kondensationsbereich, in welchem ein innerhalb dieser befindliches gasförmiges Arbeitsmedium kondensierbar ist, mit der oder wenigstens einer Wärmesenke (8), insbesondere in Form einer als Wärmetauscher ausgebildeten oder wenigstens einen Wärmetauscher umfassenden Kühleinrichtung, thermisch gekoppelt ist.
11. Energiespeicheranordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
dass zumindest die erste Heat-Pipe-Anordnung (5) und die zweite Heat-Pipe-Anordnung (7) jeweilige Bestandteile einer Temperiereinrichtung zum Temperieren wenigstens eines elektrischen Energiespeichers (2) der Energiespeicheranordnung (1 ) bilden.
12. Energiespeicheranordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine Heat-Pipe (4) der ersten Heat-Pipe-Anordnung
(5) und/oder wenigstens eine Heat-Pipe (6) der zweiten Heat-Pipe- Anordnung (7) mit dem wenigstens einen Abstandselement (3) unmittelbar thermisch gekoppelt ist oder wenigstens eine Heat-Pipe (4) der ersten Heat-Pipe-Anordnung (5) und/oder wenigstens eine Heat-Pipe
(6) der zweiten Heat-Pipe-Anordnung (7) mit dem wenigstens einen Abstandselement (3) unter Zwischenschaltung wenigstens eines thermisch leitfähigen thermischen Kopplungselements mittelbar thermisch gekoppelt ist.
Temperiereinrichtung zum Temperieren wenigstens eines elektrischen Energiespeichers (2) einer mehrere elektrische Energiespeicher (2), wobei zwischen wenigstens zwei elektrischen Energiespeichern (2) wenigstens ein die beiden elektrischen Energiespeicher (2) zumindest abschnittsweise voneinander beabstandendes, thermisch leitfähiges Abstandselement (3) angeordnet oder ausgebildet ist, umfassenden Energiespeicheranordnung (1 ), insbesondere der Energiespeicheranordnung (1 ) nach einem der vorangehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Temperiereinrichtung wenigstens zwei jeweils wenigstens eine Heat-Pipe (4, 6) umfassende Heat-Pipe-Anordnungen (5, 7) umfasst, wobei das wenigstens eine Abstandselement (3) oder wenigstens ein Abstandselement (3) mit wenigstens einer Heat-Pipe (4) der ersten Heat-Pipe-Anordnung (5) und mit wenigstens einer Heat-Pipe (6) der zweiten Heat-Pipe-Anordnung (7) thermisch gekoppelt ist.
14. Kraftfahrzeug (12), umfassend wenigstens eine Energiespeicheranordnung (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 12 oder wenigstens eine Temperiereinrichtung nach Anspruch 13.
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