Die Erfindung betrifft eine Temperiereinrichtung für einen Energiespeicher, mit mindestens einer thermoelektrischen Einrichtung, welche mindestens eine erste und eine zweite Wärme-Austauschfläche aufweist, wobei eine zweite Wärme- Austauschfläche so angeordnet ist, dass die thermoelektrische Einrichtung über die zweite Wärme-Austauschfläche mit einem an der thermoelektrischen Einrichtung vorbeigeführten Wärmeaustausch-Fluid in konvektivem Wärmeaustausch steht.

Ferner betrifft die Erfindung ein Energiespeichersystem mit einem Energiespeicher, welcher mehrere elektrisch leitfähig miteinander verbundene Speicherzellen umfasst, und einer Temperiereinrichtung zum Temperieren des Energiespeichers, wobei die Speicherzellen des Energiespeichers in einem oder mehreren Speicherzellenbereichen der Temperiereinrichtung angeordnet sind.

Darüber hinaus betrifft die Erfindung ein Fahrzeug mit einem elektrischen Antrieb und einem Energiespeichersystem, welches dazu eingerichtet ist, dem elektrischen Antrieb elektrische Energie bereitzustellen.

Moderne wiederaufladbare Energiespeicher sind innerhalb eines vergleichsweise engen Temperaturbereichs zu betreiben, um einen Leistungsabfall und einen Kapazitätsverlust zu vermeiden. Darüber hinaus können wiederaufladbare Energiespeicher durch den Betrieb außerhalb eines vorgesehenen Temperaturbereichs beschädigt werden. Auch die Lebensdauer sowie die Ladezeiten wiederaufladbarer Energiespeicher sind in erheblichen Maße von der Betriebstemperatur abhängig.

Um wiederaufladbare Energiespeicher innerhalb des vorgesehenen

Temperaturbereichs betreiben zu können, werden Temperiereinrichtungen eingesetzt, über welche die Energiespeicher im Betrieb gekühlt und/oder erwärmt werden können.

Bestätigungskopie Aus dem Stand der Technik bekannte Temperiereinrichtungen setzen dabei beispielsweise ausschließlich auf eine Konvektionstemperierung, bei welcher der wiederaufladbare Energiespeicher mit einer Fluidströmung beaufschlagt wird, um eine Kühlung oder Erwärmung des Energiespeichers umzusetzen. Da bei der Temperierung leistungsfähiger Energiespeicher vergleichsweise große Wärmemengen abzutransportieren sind, erfordern entsprechende Temperierlösungen den Einsatz leistungsstarker Lüfter. Derartige Lüfter weisen üblicherweise einen hohen Energieverbrauch auf und verursachen im Betrieb einen hohen Geräuschpegel, wodurch die ausschließliche Konvektionstemperierung für einige Anwendungsbereiche ausscheidet. Darüber hinaus entsteht bei einer entsprechenden Temperierung eines Energiespeichers ein Temperaturgradient entlang der Speicherzellen des Energiespeichers, da die Fluidströmung entlang der zu temperierenden Speicherzellen eine Temperaturänderung erfährt. In einem alternativen Temperieransatz werden thermoelektrische Einrichtungen verwendet, deren Wärme-Austauschflächen zur Umsetzung einer

Kontakttemperierung wärmeleitend mit dem Energiespeicher zu verbinden sind. In diesem Zusammenhang ist es bekannt, eine Abführluftströmung an den gegenüberliegenden Wärme-Austauschflächen der thermoelektrischen Einrichtungen entlang zu führen, um einen Wärmeabtransport von den thermoelektrischen Einrichtungen zu realisieren. Da die Leistungszahl entsprechender thermoelektrischer Einrichtungen üblicherweise kleiner 1 ist, ist die abzuführende Wärme an den thermoelektrischen Einrichtungen regelmäßig höher als die von dem Energiespeicher abzuführende Wärme. Zur Erzeugung geeigneter Abführluftströmungen sind somit ebenfalls äußerst leistungsfähige Lüfter erforderlich, welche einen hohen Energieverbrauch und einen hohen Geräuschpegel mit sich bringen. Bei der Kontakttemperierung mit thermoelektrischen Einrichtungen kommt es außerdem häufig zu lokalen Temperierunterschieden an den Speicherzellen, da die Größe der Kontaktfläche zwischen den einzelnen Speicherzellen und den thermoelektrischen Einrichtungen teilweise voneinander abweicht. Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe besteht somit darin, die Temperierung von Energiespeichern zu verbessern, ohne dabei den bei der Speichertemperierung erzeugten Geräuschpegel zu erhöhen.

Die Aufgabe wird gelöst durch eine Temperiereinrichtung der eingangs genannten Art, wobei eine erste Wärme-Austauschfläche so angeordnet ist, dass die thermoelektrische Einrichtung über die erste Wärme-Austauschfläche mit dem Energiespeicher in konduktivem Wärmeaustausch steht, und die zweite Wärme-Austauschfläche außerdem so angeordnet ist, dass zumindest ein Teil des dort vorbeigeführten Wärmeaustausch-Fluids zuvor zusätzlich in konvektivem Wärmeaustausch mit dem Energiespeicher gewesen ist.

Die Erfindung macht sich die Erkenntnis zunutze, dass durch die Kombination einer Konvektionstemperierung und einer Kontakttemperierung Energiespeicher besonders energieeffizient und geräuscharm temperiert werden können.

Das Wärmeaustausch-Fluid kann ein Gas oder ein Gasgemisch, beispielsweise Luft, oder eine Flüssigkeit sein. Im Heizbetrieb der Temperiereinrichtung ist die erste Wärme-Austauschfläche eine Heizfläche und die zweite Wärme- Austauschfiäche eine Wärmezuführfläche. Im Kühlbetrieb der Temperiereinrichtung ist die erste Wärme-Austauschfläche eine Kühlfläche und die zweite Wärme-Austauschfläche eine Wärmeabführfläche. Der Energiespeicher kann ein wiederaufladbarer und/oder elektrochemischer Energiespeicher sein.

In einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Temperiereinrichtung kann ein konduktiver Wärmeaustausch direkt durch unmittelbare Berührung der beteiligten Komponenten untereinander oder indirekt unter Zwischenschaltung wärmeleitender Elemente wie Metallschichten oder Wärmeleitpasten ermöglicht sein. Alternativ oder zusätzlich kann ein konvektiver Wärmeaustausch direkt durch unmittelbare Berührung des Wärmeaustausch- Fluids mit den beteiligten Komponenten oder indirekt unter Zwischenschaltung von Wärmetauschern, Kühlblechen, Wärmeverteilplatten, Oberflächenvergrößerern oder Bauelementen zur Reduktion von thermischen Übergangswiderständen oder Korrosion ermöglicht sein. ln einer Weiterbildung der erfindungsgemäßen Temperiereinrichtung ist eine oder sind mehrere thermoelektrische Einrichtungen dazu eingerichtet, mit der ersten Wärme-Austauschfläche wärmeleitend mit zumindest einer Speicherzelle des Energiespeichers verbunden zu werden. Vorzugsweise umfasst die Temperiereinrichtung einen oder mehrere Wärmetauschkörper und die zweite Wärme-Austauschfläche der einen oder der mehreren thermoelektrischen Einrichtungen ist jeweils wärmeleitend mit einem Wärmetauschkörper verbunden ist.

In einer anderen Ausführungsform umfasst die erfindungsgemäße Temperiereinrichtung einen oder mehrere Speicherzellenbereiche, welche dazu eingerichtet sind, Speicherzellen des Energiespeichers aufzunehmen. Vorzugsweise weist die Temperiereinrichtung eine Fluidführeinrichtung auf, welche dazu eingerichtet ist, das Wärmeaustausch-Fluid zum Wärmeaustausch durch einen Speicherzellenbereich sowie entlang eines Wärmetauschkörpers und/oder durch einen Wärmetauschkörper zu leiten. Anders als die im Stand der Technik bekannten Temperiereinrichtungen wird das Wärmeaustausch-Fluid zunächst zur Konvektionstemperierung der Speicherzellen durch den Speicherzellenbereich geleitet, bevor ein Wärmeaustausch mit der zweiten Wärme-Austauschfläche der einen oder der mehreren thermoelektrischen Einrichtungen erfolgt, wobei die eine oder die mehreren thermoelektrischen Einrichtungen für eine zusätzliche Kontakttemperierung am Energiespeicher sorgen. Durch die kombinierte Konvektions- und Kontakttemperierung der erfindungsgemäßen Temperiereinrichtung wird außerdem ein Temperaturgradient entlang der zu temperierenden Speicherzellen des Energiespeichers vermieden oder zumindest erheblich verringert. Etwaige Temperierunterschiede an den Speicherzellen aufgrund von unterschiedlichen Kontaktflächengrößen zwischen den Speicherzellen und der einen oder den mehreren thermoelektrischen Einrichtungen werden durch das Wärmeaustausch- Fluid, welches durch den einen oder die mehreren Speicherzellenbereiche geleitet wird, ausgeglichen oder zumindest erheblich reduziert.

Die erste Wärme-Austauschfläche der thermoelektrischen Einrichtung kann über eine Wärmeverteileinrichtung wärmeleitend mit den Speicherzellen des Energiespeichers verbunden sein. Die Wärmeverteileinrichtung kann eine oder mehrere Wärmeverteilplatten und/oder Wärmeleitpaste umfassen.

Insbesondere ist die Temperiereinrichtung als Temperiereinheit ausgebildet, in welche die Speicherzellen des Energiespeichers einsetzbar oder integrierbar sind. Insbesondere weist die Temperiereinrichtung ein Außengehäuse auf, wobei der eine oder die mehreren Speicherzellenbereiche für die Speicherzellen des Energiespeichers innerhalb des Außengehäuses angeordnet sind. Die eine oder die mehreren thermoelektrischen Einrichtungen können als Peltierelemente ausgebildet sein oder jeweils ein oder mehrere Peltierelemente umfassen. Die Temperiereinrichtung kann dazu eingerichtet sein, den Energiespeicher zu kühlen und/oder zu erwärmen.

In einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Temperiereinrichtung weist die Fluidführeinrichtung einen Verteilerkanal auf, welcher eine Fluideinlassöffnung und eine oder mehrere Fluidauslassöffnungen aufweist. Das Wärmeaustausch-Fluid ist über die eine oder die mehreren Fluidauslassöffnungen des Verteilerkanals in einen Speicherzellenbereich einleitbar. Vorzugsweise ist der Verteilerkanal dazu eingerichtet, das Wärmeaustausch-Fluid auf mehrere Einzelfluidströmungen aufzuteilen. Der Verteilerkanal der Fluidführeinrichtung kann beispielsweise als Kunststoffteil, insbesondere als Kunststoffspritzgussteil ausgebildet sein.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Temperiereinrichtung ist die Fluideinlassöffnung an einer Stirnseite des Verteilerkanals ausgebildet. Alternativ oder zusätzlich ist eine oder sind mehrere Fluidauslassöffnungen an zumindest einer Seitenfläche des Verteilerkanals ausgebildet. Die eine oder die mehreren Fluidauslassöffnungen werden vorzugsweise durch Ausnehmungen in der Seitenbewandung des Verteilerkanals gebildet. Vorzugsweise ist der Verteilerkanal derart ausgebildet und angeordnet, dass das Wärmeaustausch-Fluid in Längsrichtung durch die Fluideinlassöffnung in den Verteilerkanal einströmt. Vorzugsweise ist der Verteilerkanal derart ausgebildet und angeordnet, dass das Wärmeaustausch-Fluid in Querrichtung durch die eine oder die mehreren Fluidauslassöffnungen aus dem Verteilerkanal herausströmt. Es ist außerdem eine erfindungsgemäße Temperiereinrichtung bevorzugt, bei welcher der Verteilerkanal gegenüberliegende Fluidauslassöffnungen aufweist, über welche das Wärmeaustausch-Fluid in Speicherzellenbereiche einleitbar ist, welche auf gegenüberliegenden Seiten des Verteilerkanals angeordnet sind. Die Fluidauslassöffnungen sind vorzugsweise an gegenüberliegenden Seitenflächen des Verteilerkanals ausgebildet und/oder werden durch Ausnehmungen in gegenüberliegenden Seitenflächen des Verteilerkanals gebildet. Der Verteilerkanal ist vorzugsweise zwischen zwei Speicherzellenbereichen der Temperiereinrichtung angeordnet. In einer anderen bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen

Temperiereinrichtung weist die Fluidführeinrichtung zumindest einen

Umlenkkörper auf, welcher dazu eingerichtet ist, das aus einem

Speicherzellenbereich herausströmende Wärmeaustausch-Fluid einem oder mehreren Wärmetauschkörpern zuzuleiten. Die Einströmrichtung des zumindest einen Umlenkkörpers weicht vorzugsweise von der Ausströmrichtung des zumindest einen Umlenkkörpers ab, sodass eine Strömungsumlenkung innerhalb des zumindest einen Umlenkkörpers umgesetzt wird. Der zumindest eine Umlenkkörper kann als Kunststoffteil, insbesondere als Kunststoffspritzgussteil ausgebildet sein. In einer anderen bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen

Temperiereinrichtung ist der zumindest eine Umlenkkörper an einer lateralen Außenseite eines Speicherzellenbereichs angeordnet. Vorzugsweise ist an einer gegenüberliegenden Außenseite des Speicherzellenbereichs der Verteilerkanal der Fluidführeinrichtung angeordnet. Somit kann das aus dem Verteilerkanal herausströmende Wärmeaustausch-Fluid nach Durchströmen des Speicherzellenbereichs in den Umlenkkörper eintreten und von dem Umlenkkörper in Richtung eines oder mehrerer Wärmetauschkörper umgelenkt werden.

Es ist außerdem eine erfindungsgemäße Temperiereinrichtung vorteilhaft, bei welcher der zumindest eine Umlenkkörper mehrere Fluidaustrittskanäle aufweist, wobei die Fluidaustrittkanäle jeweils dazu eingerichtet sind, das

Wärmeaustausch-Fluid einem Wärmetauschkörper zuzuleiten. Vorzugsweise weist der zumindest eine Umlenkkörper eine Fluideintrittsöffnung und mehrere Fluidaustrittsöffnungen auf, wobei die Fluidaustrittsöffnungen von den Fluidaustrittskanälen bereitgestellt werden.

In einer anderen Ausführungsform weist die erfindungsgemäße Temperiereinrichtung einen ersten außenliegenden Umlenkkörper und einen zweiten außenliegenden Umlenkkörper auf. Der erste außenliegende Umlenkkörper ist vorzugsweise dazu eingerichtet, das aus einem ersten Speicherzellenbereich herausströmende Wärmeaustausch-Fluid einem oder mehreren Wärmetauschkörpern zuzuleiten, welche wärmeleitend mit der zweiten Wärme-Austauschfläche von einer oder mehreren thermoelektrischen Einrichtungen verbunden sind, wobei diese eine oder diese mehreren thermoelektrischen Einrichtungen dazu eingerichtet sind, mit ihrer ersten Wärme- Austauschfläche wärmeleitend mit Speicherzellen innerhalb des ersten Speicherzellenbereichs verbunden zu werden. Der zweite außenliegende Umlenkkörper ist vorzugsweise dazu eingerichtet, das aus einem zweiten Speicherzellenbereich ausströmende Wärmeaustausch-Fluid einem oder mehreren Wärmeiauschkörpern zuzuleiten, welche wärmeleitend mit der zweiten Wärme-Ausiauschfläche von einer oder mehreren thermoelektrischen

Einrichtungen verbunden sind, wobei diese eine oder diese mehreren thermoelektrischen Einrichtungen dazu eingerichtet sind, mit ihrer ersten Wärme- Austauschfläche wärmeleitend mit Speicherzellen innerhalb des zweiten Speicherzellenbereichs verbunden zu werden. Vorzugsweise sind der erste Speicherzellenbereich und der zweite Speicherzellenbereich zwischen den beiden außenliegenden Umlenkkörpern angeordnet. Vorzugsweise ist der Verteilerkanal zwischen den beiden außenliegenden Umlenkkörpern angeordnet. In einer Weiterbildung der erfindungsgemäßen Temperiereinrichtung weist die Fluidführeinrichtung einen Sammelkanal auf, welcher eine oder mehrere

Fluideinlassöffnungen und eine Fluidauslassöffnung aufweist. Der Sammelkanal ist in Strömungsrichtung hinter dem einen oder den mehreren Wärmetauschkörpern angeordnet und dazu eingerichtet, das Wärmeaustausch- Fluid aus der Temperiereinrichtung herauszuleiten. Vorzugsweise ist der Sammelkanal dazu eingerichtet, mehrere Einzelfluidströmungen wieder zu einer Hauptfluidströmung zusammenzuführen, um diese Hauptfluidströmung aus der Temperiereinrichtung herauszuleiten. Der Sammelkanal der Fluidführeinrichtung ist vorzugsweise als Kunststoffteil, insbesondere als Kunststoffspritzgussteil, ausgebildet.

In einer anderen bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Temperiereinrichtung ist die eine oder sind die mehreren Fluideinlassöffnungen zumindest an einer Seitenfläche des Sammelkanals ausgebildet. Vorzugsweise ist der Sammelkanal derart ausgebildet und angeordnet, dass das Wärmeaustausch-Fluid in Querrichtung durch die eine oder die mehreren Fluideinlassöffnungen in den Sammelkanal einströmt. Außerdem ist der Sammelkanal vorzugsweise derart ausgebildet und angeordnet, dass das Wärmeaustausch-Fluid in Längsrichtung durch den Sammelkanal in Richtung der Fluidauslassöffnung des Sammelkanals strömt.

In einer Weiterbildung der erfindungsgemäßen Temperiereinrichtung weist der Sammelkanal gegenüberliegende Fluideinlassöffnungen auf, über welche das Wärmeaustausch-Fluid aus den Wärmetauschkörpern in den Sammelkariai einleitbar ist, welche auf gegenüberliegenden Seiten des Sammelkanals angeordnet sind. Oer Sammelkanal ist vorzugsweise zwischen zwei Gruppen von Wärmetauschkörpern angeordnet. Die erste Gruppe von Wärmetauschkörpern ist vorzugsweise einer ersten Gruppe von thermoelektrischen Einrichtungen zugeordnet. Die erste Gruppe von thermoelektrischen Einrichtungen ist vorzugsweise einem ersten Speicherzellenbereich zugeordnet. Die zweite

Gruppe von Wärmetauschkörpern ist vorzugsweise einer zweiten Gruppe von thermoelektrischen Einrichtungen zugeordnet. Die zweite Gruppe von thermoelektrischen Einrichtungen ist vorzugsweise einem zweiten Speicherzellenbereich zugeordnet. In einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen

Temperiereinrichtung weist der eine oder weisen die mehreren

Wärmetauschkörper jeweils eine oder mehrere Wärmetauschrippen, eine oder mehrere Wärmetauschlamellen und/oder einen oder mehrere Wärmetauschstifte auf. Wärmetauschrippen, Wärmetauschlamellen und Wärmetauschstifte vergrößern die Oberfläche, über welche ein Wärmeaustausch mit dem

Wärmeaustausch-Fluid erfolgen kann, sodass der Wärmeaustausch zwischen dem Wärmeaustausch-Fluid und dem einen oder den mehreren Wärmetauschkörpern gesteigert wird. Der eine oder die mehreren Wärmetauschkörper können aus einem Metall oder einer Metalllegierung ausgebildet sein.

Es ist außerdem eine erfindungsgemäße Temperiereinrichtung vorteilhaft, welche zumindest einen Strömungserzeuger aufweist, welcher dazu eingerichtet ist, eine Strömung des Wärmeaustausch-Fluids zu erzeugen. Der zumindest eine Strömungserzeuger kann innerhalb des Außengehäuses, an dem Außengehäuse oder entfernt von dem Außengehäuse der Temperiereinrichtung positioniert sein. Der zumindest eine Strömungserzeuger kann als Lüfter oder als Pumpe ausgebildet sein. In einer anderen bevorzugten Ausführungsform weist die erfindungsgemäße Temperiereinrichtung eine Steuerungseinrichtung auf, welche dazu eingerichtet ist, die eine oder die mehreren thermoelektrischen Einrichtungen und den zumindest einen Strömungserzeuger zu steuern. Die Steuerungseinrichtung ist vorzugsweise dazu eingerichtet, wahlweise einen zeitgleichen oder einen zeitversetzten Betrieb der einen oder der mehreren thermoelektrischen Einrichtungen und des zumindest einen Strömungserzeugers zu veranlassen. Somit kann bei einem geringen Temperierbedarf nur eine Kontakttemperierung durch die eine oder die mehreren thermoelektrischen Einrichtung oder nur eine Konvektionstemperierung über das Wärmeaustausch-Fluid veranlasst werden. Bei einem gesteigerten Temperierbedarf können dann die Kontakttemperierung und die Konvektionstemperierung miteinander kombiniert werden.

Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe wird ferner durch ein Energiespeichersystem der eingangs genannten Art gelöst, wobei die Temperiereinrichtung des erfindungsgemäßen Energiespeichersystems nach einer der vorstehend beschriebenen Ausführungsformen ausgebildet ist. Hinsichtlich der Vorteile und Modifikationen des erfindungsgemäßen Energiespeichersystems wird auf die Vorteile und Modifikationen der erfindungsgemäßen Temperiereinrichtung verwiesen. Die Speicherzellen des Energiespeichers können elektrochemische Speicherzellen, beispielsweise Lithium-Ionen-Zellen, sein.

In einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Energiespeichersystems umfasst der Energiespeicher eine erste Gruppe von Speicherzellen und eine zweite Gruppe von Speicherzellen, wobei die erste Gruppe von Speicherzellen in einem ersten Speicherzellenbereich der Temperiereinrichtung und die zweite Gruppe von Speicherzellen in einem zweiten Speicherzellenbereich der Temperiereinrichtung angeordnet ist. Der erste Speicherzellenbereich und der zweite Speicherzellenbereich sind vorzugsweise voneinander beabstandet angeordnet.

In einer anderen bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Energiespeichersystems ist zwischen der ersten Gruppe von Speicherzellen und der zweiten Gruppe von Speicherzellen und/oder zwischen dem ersten Speicherzellenbereich und/oder dem zweiten Speicherzellenbereich ein Verteilerkanal der Fluidführeinrichtung der Temperiereinrichtung angeordnet. Insbesondere ist an einer lateralen Außenseite der ersten Gruppe von Speicherzellen ein erster Umlenkkörper der Fluidführeinrichtung angeordnet. Vorzugsweise ist an einer lateralen Außenseite der zweiten Gruppe von Speicherzellen ein zweiter Umlenkkörper der Fluidführeinrichtung angeordnet.

Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe wird ferner durch ein Fahrzeug der eingangs genannten Art gelöst, wobei das Energiespeichersystem des erfindungsgemäßen Fahrzeugs nach einer der vorstehend beschriebenen Ausführungsformen ausgebildet ist oder eine Temperiereinrichtung nach einer der vorstehend beschriebenen Ausführungsformen umfasst. Hinsichtlich der Vorteile und Modifikationen des erfindungsgemäßen Fahrzeugs wird auf die Vorteile und Modifikationen des erfindungsgemäßen Energiespeichersystems und auf die Vorteile und Modifikationen der erfindungsgemäßen Temperiereinrichtung verwiesen. Nachfolgend werden bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen näher erläutert und beschrieben. Dabei zeigen:

Fig. 1 ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen

Energiespeichersystems in einer schematischen Darstellung; Fig. 2 Speicherzellen eines Energiespeichers eines erfindungsgemäßen

Energiespeichersystems in einer schematischen Darstellung; Fig. 3 Wärmetauschkörper einer erfindungsgemäßen Temperiereinrichtung in einer schematischen Darstellung;

Fig. 4 ein weiteres Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen

Energiespeichersystems in einer teilweisen Explosionsdarstellung; Fig. 5 das in der Fig. 4 abgebildete Energiespeichersystem in einer weiteren

Explosionsdarstellung;

Fig. 6 die Strömungswege eines Wärmeaustausch-Fluids durch ein erfindungsgemäßes Energiespeichersystem; und

Fig. 7 einen Verteilerkanai einer erfindungsgemäßen Temperiereinrichtung in einer perspektivischen Darstellung.

Die Fig. 1 zeigt ein Energiespeichersystem 100, welches beispielsweise dazu eingesetzt werden kann, einem elektrischen Antrieb eines Fahrzeugs elektrische Energie bereitzustellen. Das Energiespeichersystem 100 weist einen Energiespeicher 102 auf, welcher mehrere elektrisch leitfähig miteinander verbundene Speicherzellen umfasst. Die Speicherzellen des Energiespeichers 102 sind innerhalb eines Speicherzellenbereichs 12 einer Temperiereinrichtung 10 positioniert. Die Temperiereinrichtung 10 dient zum Temperieren des Energiespeichers 102.

Die Temperiereinrichtung 10 weist eine thermoelektrische Einrichtung 14 auf, welche eine Vielzahl von Peltier-Elementen umfasst. Die thermoelektrische Einrichtung 14 verfügt über eine erste Wärme-Austauschfläche 16 und eine zweite Wärme-Austauschfläche 18. Die erste Wärme-Austauschfläche 16 und die zweite Wärme-Austauschfläche 18 sind auf gegenüberliegenden Seiten der thermoelektrischen Einrichtung 14 angeordnet. Die erste Wärme- Austauschfläche 16 der thermoelektrischen Einrichtung 14 ist über eine Wärmeverteileinrichtung wärmeleitend mit den Speicherzellen des Energiespeichers 102 verbunden. Die zweite Wärme-Austauschfläche 18 der thermoelektrischen Einrichtung 14 ist wärmeleitend mit einem Wärmetauschkörper 20 der Temperiereinrichtung 10 verbunden. Der Wärmetauschkörper 20 weist Wärmetauschrippen auf und ist durchströmbar ausgebildet. Die Temperiereinrichtung 10 weist außerdem eine Fluidführeinrichtung 24 auf, über welche eine von einem Strömungserzeuger erzeugte Strömung eines Wärmeaustausch-Fluids 22 zum Wärmeaustausch zunächst durch den Speicherzellenbereich 12 und anschließend durch den Wärmetauschkörper 20 leitbar ist.

Bei der dargestellten Temperiereinrichtung 10 wird folglich eine Kontakttemperierung des Energiespeichers 102 über die thermoelektrische Einrichtung 14 mit einer Konvektionstemperierung des Energiespeichers 102 durch das Wärmeaustausch-Fluid 22 kombiniert. Die Fig. 2 zeigt zwei Gruppen von Speicherzellen 104a, 104b eines

Energiespeichers 102, welche in zwei beabstandeten Speicherzellenbereichen 12a, 12b einer Temperiereinrichtung 10 angeordnet sind. Die erste Gruppe von Speicherzellen 104a ist in einem ersten Speicherzellenbereich 12a der Temperiereinrichtung 10 angeordnet. Die zweite Gruppe von Speicherzellen 104b ist in einem zweiten Speicherzellenbereich 12b der Temperiereinrichtung

10 angeordnet. Zwischen der ersten Gruppe von Speicherzellen 104a und der zweiten Gruppe von Speicherzellen 104b sowie zwischen dem ersten Speicherzeilenbereich 12a und dem zweiten Speicherzellenbereich 12b ist ein Verteilerkanal 26 der Fluidführeinrichtung 24 der Temperiereinrichtung 10 angeordnet. Das in den Verteilerkanal 26 einströmende Wärmeaustausch-Fluid 22 wird durch gegenüberliegende Fluidauslassöffnung in den Seitenbewandungen des Verteilerkanals 26 in die Speicherzellenbereiche 12a, 12b eingeleitet. Innerhalb der Speicherzellenbereiche 12a, 12b erfolgt ein Wärmeaustausch zwischen den Speicherzellen 104a, 104b und dem in die Speicherzellenbereiche 12a, 12b eingeleiteten Wärmeaustausch-Fluid 22.

Nach Durchströmen der Speicherzellenbereiche 12a, 12b gelangt das

Wärmeaustausch-Fluid 22 in außenliegende Umlenkkörper 28a, 28b der Temperiereinrichtung 10. Die Umlenkkörper 28a, 28b leiten das aus den Speicherzellenbereichen 12a, 12b herausströmende Wärmeaustausch-Fluid 22 mehreren Wärmetauschkörpern 20a, 20b zu.

Die Fig. 3 zeigt die mehreren Wärmetauschkörper 20a, 20b, welche von dem aus den Umlenkkörpern 28a, 28b herausströmenden Wärmeaustausch-Fluid 22 durchströmt werden. Die Wärmetauschkörper 20a, 20b sind wärmeleitend mit der zweiten Wärme-Austauschfläche 18 von thermoelektrischen Einrichtungen 14 verbunden. Somit sorgen die Wärmetauschkörper 20a, 20b für einen Wärmeaustausch zwischen der zweiten Wärme-Austauschfläche 18 der thermoelektrischen Einrichtungen 14 und dem Wärmeaustausch-Fluid 22.

In Strömungsrichtung hinter den Wärmetauschkörpern 20a, 20b ist ein Sammelkanal 30 angeordnet, innerhalb welchem sich das Wärmeaustausch- Fluid 22 sammelt, um dieses gesammelt aus der Temperiereinrichtung 10 herausleiten zu können. Die Fig. 4 und die Fig. 5 zeigen ein Energiespeichersystem 100 mit einem Energiespeicher 102, welcher mehrere elektrisch leitfähig miteinander verbundene Speicherzellen 104a, 104b umfasst. Zum Temperieren des

Energiespeichers 102 umfasst das Energiespeichersystem 100 ferner eine Temperiereinrichtung 10. Die Speicherzellen 104a, 104b des Energiespeichers 102 sind in Speicherzellenbereichen 12a, 12b der Temperiereinrichtung 10 angeordnet.

Die Fiuidführeinrichtung 24 der Temperiereinrichtung 10 umfasst einen

Verteilerkanal 26, zwei Umlenkkörper 28a, 28b und einen Sammelkanal 30.

Der Verteilerkanal 26 umfasst eine Fluideinlassöffnung 38 und mehrere Fluidauslassöffnungen 40a, 40b. Das über die Fluideinlassöffnung 38 einströmende Wärmeaustausch-Fluid 22 wird durch den Verteilerkanal 26 auf mehrere Einzelfluidströmungen aufgeteilt. Das Wärmeaustausch-Fluid wird über die Fluidauslassöffnungen 40a, 40b des Verteilerkanals 26 in die

Speicherzellenbereiche 12a, 12b eingeleitet. Die Fluideinlassöffnung 38 ist an der Stirnseite des Verteilerkanals 26 ausgebildet. Die Fluidauslassöffnungen 40a, 40b sind gegenüberliegend angeordnet, sodass das Wärmeaustausch-Fluid in die Speicherzellenbereiche 12a, 12b einleitbar ist, welche auf gegenüberliegenden Seiten des Verteilerkanals 26 angeordnet sind. An der Außenseite der Speicherzellen 104a, 104b sind Abdeckungen 32a, 32b angeordnet, welche verhindern, dass das Wärmeaustausch-Fluid im Bereich der Speicherzellenbereiche 12a, 12b aus dem Energiespeichersystem 100 entweicht. Die Umlenkkörper 28a, 28b sind an den lateralen Außenseiten der Speicherzellenbereiche 12a, 12b angeordnet. Die Umlenkkörper 28a, 28b weisen jeweils mehrere Fluidaustrittskanäle 48a, 48b auf, wobei die Fluidaustrittskanäle 48a, 48b das Wärmeaustausch-Fluid in einen Wärmetauschkörper 20a, 20b einleiten.

Der Umlenkkörper 28a ist dazu eingerichtet, das aus dem Speicherzellenbereich 12a herausströmende Wärmeaustausch-Fluid mehreren Wärmetauschkörpern 20a zuzuleiten. Die Wärmetauschkörper 20a sind wärmeleitend mit der zweiten Wärme-Austauschfläche 18 von mehreren thermoelektrischen Einrichtungen 14 verbunden. Diese thermoelektrischen Einrichtungen 14 sind mit ihrer ersten Wärrrie-Austauschfläche 16 über eine Wärmeverteileinrichtung wärmeleitend mit den Speicherzellen 104a innerhalb des Speicherzellenbereichs 12a verbunden. Der Umlenkkörper 28b ist dazu eingerichtet, das aus dem Speicherzellenbereich 12b herausströmende Wärmeaustausch-Fluid mehreren Wärmetauschkörpern 20b zuzuleiten. Die Wärmetauschkörper 20b sind wärmeleitend mit der zweiten

Wärme-Austauschfläche 18 von mehreren thermoelektrischen Einrichtungen 14 verbunden. Diese thermoelektrischen Einrichtungen 14 sind mit ihrer ersten Wärme-Austauschfläche 16 über eine Wärmeverteileinrichtung wärmeleitend mit den Speicherzellen 104b innerhalb des Speicherzellenbereichs 12b verbunden. Der Sammelkanal 30 weist mehrere Fluideinlassöffnungen 42a, 42b und eine Fluidauslassöffnung 44 auf. Der Sammelkanal 30 ist in Strömungsrichtung hinter den Wärmetauschkörpern 20a, 20b angeordnet und dazu eingerichtet, das Wärmeaustausch-Fluid aus der Temperiereinrichtung 10 herauszuleiten. Die Fluideinlassöffnungen 42a, 42b sind an gegenüberliegenden Seiten des Sammelkanals 30 ausgebildet. Über die gegenüberliegenden Fluideinlassöffnungen 42a, 42b ist das Wärmeaustausch-Fluid aus den Wärmetauschkörpern 20a, 20b in den Sammelkanal 30 einleitbar.

Die Wärmetauschkörper 20a, 20b weisen jeweils Wärmetauschlamellen auf, wobei die Wärmetauschlamellen von einer Abdeckung 36 umgeben sind. Die Abdeckung 36 ist ein U-förmiger Körper. Zwischen den thermoelektrischen Einrichtungen 14, welche als Peltier-Elemente ausgebildet sind, und den Speicherzellen 104a, 104b sind Wärmeverteileinrichtungen 46 angeordnet, welche vorliegend als Wärmeverteilplatten ausgebildet sind. Die Fig. 6 zeigt, dass das Wärmeaustausch-Fluid 22 zunächst in Längsrichtung durch die Fluideinlassöffnung 38 in den Verteilerkanal 26 einströmt. Durch den Verteilerkanal 26 wird das Wärmeaustausch-Fluid 22 auf mehrere Einzelfluidströmungen 22 aufgeteilt, welche in Querrichtung durch die mehreren Fluidauslassöffnungen 40a, 40b aus dem Verteilerkanal 26 herausströmen. Über die Umlenkkörper 28a, 28b wird das Wärmeaustausch-Fluid 22 zweifach umgelenkt, sodass die Einströmrichtung und die Ausströmrichtung in bzw. aus den Umlenkkörpern 28a, 28b entgegengesetzt verlaufen. Das in die

Umlenkkörper 28a, 28b einströmende Wärmeaustausch-Fluid 22 weist eine nach außen gerichtete Strömungsrichtung auf. Das aus den Umlenkkörpern 28a, 28b ausströmende Wärmeaustausch-Fluid 22 weist eine nach innen gerichtete Strömungsrichtung auf. Somit strömt das Wärmeaustausch-Fluid 22 in Querrichtung in den Sammelkanal 30 ein. Nach einem Zusammenführen der Einzelfluidströmungen 22 innerhalb des Sammelkanals 30 strömt das Wärmeaustausch-Fluid 22 in Längsrichtung durch den Sammelkanal 30 und aus dem Sammelkanal 30 heraus. In den Sammelkanal 30 kann stirnseitig eine weitere Fiuidströmung eingeleitet werden, welche beispielsweise bereits durch eine andere vorgeschaltete Temperiereinrichtung geströmt ist.

Die Fig. 7 zeigt, dass die Fluidauslassöffnungen 40a, 40b des Verteilerkanals 26 unterschiedliche Größen aufweisen können. Gegenüberliegende Fluidauslassöffnungen 40a, 40b sind in diesem Ausführungsbeispiel jedoch gleich groß ausgebildet. Die Größe der Fluidauslassöffnungen 40a, 40b nimmt in Strömungsrichtung des Wärmeaustausch-Fluids 22 ab.

Bezuqszeichen

10 Temperiereinrichtung

12, 12a, 12b Speicherzellenbereiche

14 thermoelektrische Einrichtungen

16 erste Wärme-Austauschfläche 18 zweite Wärme-Austauschfläche

20, 20a, 20b Wärmetauschkörper

22 Wärmeaustausch-Fluid

24 Fluidführeinrichtung

26 Verteilerkanal

28a, 28b Umlenkkörper

30 Sammelkanal

32a, 32b Abdeckungen

36 Abdeckung

38 Fluideinlassöffnung

40a, 40b Fluidauslassöffnungen

42a, 42b Fluideinlassöffnungen

44 Fluidauslassöffnung

46 Wärmeverteileinrichtung

48a, 48b Fluidaustrittskanäle

100 Energiespeichersystem

102 Energiespeicher

104a, 104b Speicherzellen