Die Erfindung betrifft ein Energiespeichersystem für ein Kraftfahrzeug, umfassend wenigstens einen Energiespeicher und ein Kühlsystem zum Kühlen des wenigstens einen Energiespeichers. Weiter betrifft die Erfindung ein Kraftfahrzeug mit einem solchen Energiespeichersystem und ein fahrzeugexternes Ladesystem zum Zurverfügungstellen von elektrischer Energie zum Laden des wenigstens einen Energiespeichers des Energiespeichersystems des Kraftfahrzeugs.

Technischer Hintergrund

US 2017/0096073 Al beschreibt ein Fahrzeug mit einem Energiespeicher zum Speichern von elektrischer Energie zum Antrieb des Fahrzeugs und mit einer Koppelvorrichtung, die eingerichtet ist, eine thermische Konditionierung des Energiespeichers von einem Fahrzeug-externen thermischen System zu empfangen. In einem Beispiel hat das Fahrzeug ein internes Kühlsystem zum thermischen Konditionieren eines Batteriepacks während des Betriebs des Fahrzeugs, und das Fahrzeug-externe thermische System hat thermische Kontakte, die in das Innere des Batteriepacks eindringen können.

Kurzfassung der Erfindung

Beim Schneiladen eines Energiespeichers eines Kraftfahrzeugs entstehen insbesondere an dem Energiespeicher große Energieverluste in Form von Wärme. Die entstehende Wärme muss abgeführt werden, um einen nachteiligen, zu großen Temperaturanstieg des Energiespeichers zu vermeiden. Bisher ist die Abwärme beim Laden aufgrund der noch relativ geringen Ladeströme noch gut beherrschbar und wird auf Seiten des Fahrzeugs meist über Wasser- Luft-Wärmetauscher mit Lüftern an die Umgebungsluft abgegeben. Die Wärmeenergie kann dann nicht weiter genutzt werden, und es entstehen durch die Lüfter nachteilige Lärmemissionen. Die abzuführende Wärmemenge ist besonders groß bei einem zukünftigen Hochleistungsladen eines Nutzfahrzeugs, beispielsweise eines Lastkraftwagens, mit einem Energiespeichersystem mit hoher Speicherkapazität. Aufgabe der Erfindung ist es, ein neuartiges Kühlsystem eines Energiespeichers für ein Kraftfahrzeug zu schaffen, das ein Ab führen (oder Zuführen) von Wärme aus (bzw. an) dem Energiespeichersystem während eines Ladevorgangs des Energiespeichersystems in einer möglichst effizienten und/oder geräuscharmen Weise ermöglicht. Dabei ist es wünschenswert, dass ein herkömmliches Energiespeichersystem für ein Kraftfahrzeug in einfacher Weise zu dem neuartigen Energiespeichersystem erweitert oder umgerüstet werden kann.

Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, ein entsprechendes neuartiges fahrzeugexternes Ladesystem zu schaffen, das das Abführen (oder Zuführen) von Wärme aus (bzw. an) dem Energiespeichersystem ermöglicht.

Erfmdungsgemäß wird eine der genannten Aufgaben gelöst durch ein Energiespeichersystem für ein Kraftfahrzeug, umfassend wenigstens einen Energiespeicher und ein Kühlsystem zum Kühlen des wenigstens einen Energiespeichers, wobei das Kühlsystem umfasst: wenigstens einen Fluidkreislauf, der eingerichtet ist, Abwärme von dem wenigstens einen Energiespeicher abzuführen; und einen Wärmeübertrager zum Übertragen von Wärme zwischen einem Fluid des wenigstens einen Fluidkreislaufs und einem externen Wärmeübertrager einer Ladestation durch Wärmeleitung, wobei der Wärmeübertrager des Kühlsystems eine Wärmekontaktwand aufweist, die ausgebildet ist, eine komplementäre Wärmekontaktwand eines externen Wärmeübertragers einer Ladestation wärmeleitend zu kontaktieren, und wobei der Wärmeübertrager getrennt von dem wenigstens einen Energiespeicher angeordnet ist und eine Fluidleitung aufweist, die eingerichtet ist, von einem Fluid (insbesondere dem oben genannten Fluid) des wenigstens einen Fluidkreislaufs durchströmt zu werden.

Beispielsweise kann der wenigstens eine Fluidkreislauf eingerichtet sein, während eines Fährbetriebs des Kraftfahrzeugs Abwärme von dem wenigstens einen Energiespeicher abzuführen, insbesondere während eines durch den wenigstens einen Energiespeicher angetriebenen Fährbetriebs des Kraftfahrzeugs. Auf diese Weise kann wärmeleitend Wärme übertragen werden zwischen dem Fluid in der Fluidleitung des Wärmeübertragers und einer thermisch mit der Wärmekontaktwand des Wärmeübertragers gekoppelten Wärmekontaktwand eines externen (fahrzeugextemen) Wärmeübertragers. Dies ermöglicht ein Ableiten der beim Schnellladen entstehenden Wärmeenergie von Fahrzeugen. Es wird somit eine thermische Kopplung ermöglicht, ohne dass dafür Kühlleitungen angekoppelt werden müssten. Insbesondere kann ein Übertragen von Wärme von dem Fluid des wenigstens einen Fluidkreislaufs zu dem externen Wärmeübertrager erfolgen. Durch den Wärmetransfer z.B. über eine Flüssigkeitskühlung (oder Fluid-Fluid- Kühlung) kann es ermöglicht werden, dass vor Ort nur sehr geringe Lärmemissionen entstehen, im Vergleich zu schnelldrehenden Lüftern etwa von Wasser-Luft-Wärmetauschem. Vorzugsweise erfolgt der Wärmetransfer über die Kontaktierung zweier mit Kühlflüssigkeit durchströmter Wärmeübertrager (z.B. Platten), die jeweils fahrzeugseitig bzw. infrastrukturseitig bereitgestellt sind. Die Wärmeenergie kann weiter genutzt werden oder z.B. in einer geräuscharmen Kühlanlage an die Umgebungsluft abgegeben werden. Beispielsweise kann ein vorhandenes Energiespeichersystem eines Kraftfahrzeugs um den Wärmeübertrager ergänzt werden.

Der Wärmeübertrager des Kühlsystems ist getrennt von dem wenigstens einen Energiespeicher angeordnet, insbesondere außerhalb des Energiespeichers. Wärme kann somit gebündelt an einer Stelle abgegeben werden, über die Wärmekontaktwand. Dies vereinfacht die Herstellung eines Wärmekontakts zum externen Wärmeübertrager. Aufgrund der separaten Anordnung zum Energiespeicher kann der Energiespeicher mittels eines optimierten Kühlkreislaufs gekühlt werden, der (auch) während der Fahrt zum Kühlen des Energiespeichers verwendet werden kann. An dem Energiespeicher braucht somit kein Raum für einen nur während des Ladens zu verwendenden Wärmeübertrager zur Verfügung gestellt werden. Außerdem kann beispielsweise ein Kühler des wenigstens einen Fluidkreislaufs, der für einen Fluid- Luft-Wärmetausch eingerichtet ist, bei dem Übertragen von Wärme zum externen Wärmeübertrager abgeschaltet oder mit geringer bzw. verringerter Leistung betrieben werden, da Wärme über den Wärmeübertrager zum externen Wärmeübertrager abgeführt wird. Der Wärmeübertrager des Kühlsystems ist somit zum thermischen Koppeln mit einer komplementären Wärmekontaktwand eines externen Wärmeübertragers eingerichtet. Die jeweilige Wärmekontaktwand kann auch als Wärmeübertragungswand bezeichnet werden. Durch die Wärmekontaktwand kann Wärme zwischen dem Wärmeübertrager des Kühlsystems und dem externen Wärmeübertrager übertragen werden. Der Wärmeübertrager des Kühlsystems ist eingerichtet zum thermischen Koppeln mit dem externen Wärmeübertrager. Insbesondere ist die Wärmekontaktwand eingerichtet, eine komplementäre Wärmekontaktwand eines externen Wärmeübertragers wärmeleitend zu kontaktieren. Beispielsweise kann das Kühlsystem eine thermische Kupplung zum wärmeleitenden Koppeln mit einer (Fahrzeug-)extemen thermischen Kupplung aufweisen, wobei die thermische Kupplung den Wärmeübertrager umfasst und wobei die thermische Kupplung getrennt von dem wenigstens einen Energiespeicher angeordnet ist. Die thermische Kupplung ist eingerichtet, Wärme zwischen dem Wärmeübertrager des Kühlsystems und der externen thermischen Kupplung zu übertragen. Die Übertragung der Wärme durch den Wärmeübertrager oder die thermische Kupplung bzw. das thermische oder wärmeleitende Koppeln und/oder das wärmeleitende Kontaktieren kann bei (gleichzeitiger) fluidischer Entkopplung vom externen Wärmeübertrager erfolgen, und somit auch bei fluidischer Entkopplung von einem Kühlsystem einer Ladestation, und insbesondere ohne Austausch eines Fluids z.B. des wenigstens einen Fluidkreislaufs. Der Wärmeübertrager kann beispielsweise zusammen mit dem externen Wärmeübertrager einen (zweigeteilten) Fluid-Fluid-Wärmetauscher bilden, der z.B. das Kühlsystem des Energiespeichersystems (des Fahrzeugs) von einem Kühlsystem der Ladestation (oder Ladeinfrastruktur) fluidisch entkoppelt. Eine Verunreinigung bzw. ein Verlust eines Fluids des wenigstens einen Fluidkreislaufs oder eine Vermischung der Fluide beispielsweise der fahrzeuginternen und der fahrzeugexternen Fluidkreisläufe kann somit vermieden werden.

Das Energiespeichersystem ist ein Energiespeichersystem für ein Kraftfahrzeug, insbesondere zum Einbau in ein Kraftfahrzeug. Das Kraftfahrzeug kann insbesondere ein Nutzfahrzeug sein, z.B. ein Lastkraftwagen. Das Energiespeichersystem kann ein Hochvolt-Energiespeichersystem sein. Das Energiespeichersystem kann eine elektrische Kupplung für die Zufuhr (bzw. Abfuhr) elektrischer Energie zum Laden (bzw. Entladen) des wenigstens einen Energiespeichers umfassen, z.B. eine Hochvolt-Kupplung. Die elektrische Kupplung kann elektrische Kontakte für die Zufuhr (bzw. Abfuhr) der elektrischen Energie umfassen. Der Ausdruck „elektrische Kupplung“ umfasst hierin wenigstens einen Stecker, wenigstens eine Buchse und/oder eine Kombination davon. Derartige elektrische Kupplungen sind an sich bekannt. Es kann sich beispielsweise um eine CCS-(Combined Charging System)-Steckdose handeln. Der Energiespeicher kann insbesondere einen Akkumulator umfassen, z.B. einen elektrischen oder elektrochemischen Akkumulator. Ein solcher Akkumulator wird auch als Batterie bezeichnet. Der Akkumulator kann insbesondere ein Traktionsspeicher sein, also zum Antrieb des Fahrzeugs dienen. Die elektrische Kupplung kann für Ladeströme von mehreren Hundert Ampere oder bis zu 1.000 Ampere oder höher vorgesehen sein. Die Speicherkapazität des Energiespeichersystems kann beispielsweise mehr als 100 kWh, mehr als 300 kWh oder mehr als 600 kWh betragen.

Der wenigstens eine Fluidkreislaufist vorzugsweise eingerichtet, den wenigstens einen Energiespeicher während eines Fährbetriebs des Kraftfahrzeugs zu kühlen. Die Abwärme kann beispielsweise an die Umgebungsluft abgeführt werden. Der Fluidkreislauf enthält wenigstens ein Fluid zum Wärmetransport. Der Fluidkreislauf kann beispielsweise einen Fluid-Luft- Kühler umfassen. Der Fluid-Luft-Kühler ist vorzugsweise eingerichtet, im Fährbetrieb des Kraftfahrzeugs Abwärme von dem wenigstens einen Fluidkreislauf abzuführen, insbesondere an die Umgebungsluft. Der Fluid-Luft-Kühler kann beispielsweise einen Fluid-Luft-Wärme- tauscher, ein Gebläse oder einen Lüfter, wenigstens eine Fluidleitung und/oder Kühlrippen umfassen. Der wenigstens eine Fluidkreislauf kann mehrere Fluidkreisläufe umfassen, insbesondere eine Kette von mehreren Fluidkreisläufen. Die mehreren Fluidkreisläufe können fluidisch getrennt über wenigstens einen Wärmetauscher miteinander verbunden sein. Die mehreren Fluidkreisläufe können unterschiedliche Fluide zum Wärmetransport enthalten. Hierin kann das jeweilige Fluid insbesondere ein Wärmetransportmedium sein. Der Fluid-Luft-Kühler kann beispielsweise ein Wasser-Luft-Kühler sein. Der Fluid-Luft-Wärmetauscher kann dementsprechend ein Wasser-Luft-Wärmetauscher sein.

Der wenigstens eine Fluidkreislauf kann beispielsweise außerdem eingerichtet sein, den wenigstens einen Energiespeicher zu erwärmen. Der Energiespeicher kann beispielsweise über den Fluidkreislauf erwärmt werden, um schnell auf seine Betriebstemperatur zu kommen und um hohe (Lade-)Ströme akzeptieren zu können. Der Ausdruck „komplementär“ umfasst hierin insbesondere „komplementär geformt“. Beim wärmeleitenden Kontaktieren der Wärmekontaktwand und einer komplementären Wärmekontaktwand eines externen Wärmeübertragers erfolgt ein wärmeleitender Kontakt der betreffenden Wärmekontaktwände. Vorzugsweise ist der Kontakt flächig. Vorzugsweise erfolgt ein wärmeleitender Kontakt von Oberflächen, die jeweils einen überwiegenden Teil der jeweiligen Wärmekontaktwand umfassen.

Die Fluidleitung des Wärmeübertragers kann eine interne Fluidleitung des Wärmeübertragers sein. Der Wärmeübertrager des Kühlsystems ist vorzugsweise eingerichtet, Wärme abzuführen von dem wenigstens einen Energiespeicher über den Fluidkreislauf (beispielsweise über eine Fluid-Hinleitung und/oder eine Fluid-Rückleitung, die die Fluidleitung des Wärmeübertragers mit dem Fluidkreislauf verbinden) zu dem Wärmeübertrager.

In bevorzugten Ausführungsformen umfasst das Kühlsystem weiter wenigstens ein Ventil, mit dem ein dem Ventil zugeordnetes Ende der Fluidleitung des Wärmeübertragers des Kühlsystems selektiv mit dem Fluidkreislauf in Fluidkommunikation verbindbar ist.

Das Ventil ist somit eingerichtet, ein Durchströmen der Fluidleitung des Wärmeübertragers selektiv zu gestatten. Dadurch kann im Fährbetrieb des Kraftfahrzeugs ein Durchströmen der Fluidleitung des Wärmeübertragers unterbleiben. Dies erhöht die Effizienz der Kühlung im Fährbetrieb. Beispielsweise kann das Kühlsystem zwei Ventile umfassen, mit denen die einemjeweiligen Ventil zugeordneten Enden der Fluidleitung des Wärmeübertragers des Kühlsystems selektiv mit dem Fluidkreislauf in Fluidkommunikation verbindbar sind. Beispielsweise kann ein erstes Ende der internen Fluidleitung des Wärmeübertragers über eine Fluid- Hinleitung mit einem ersten Ventil verbunden sein, und/oder ein zweites Ende der internen Fluidleitung des Wärmeübertragers kann über eine Fluid-Rückleitung mit einem zweiten Ventil verbunden sein. Beispielsweise kann die thermische Kupplung getrennt von dem Ventil oder den Ventilen angeordnet sein. Beispielsweise kann die thermische Kupplung über die Fluid-Hinleitung und/oder die Fluid-Rückleitung mit dem Ventil bzw. den Ventilen verbunden sein. Vorzugsweise ist mit dem Ventil je nach Stellung des Ventils das dem Ventil zugeordnete Ende der Fluidleitung oder ein dem Ventil zugeordneter Anschluss eines Fluid-Luft-Kühlers des wenigstens einen Fluidkreislaufs selektiv mit dem Fluidkreislauf in Fluidkommunikation verbindbar. Vorzugsweise ist das Ventil ein 3/2 -Wege- Ventil, also ein Ventil mit drei Anschlüssen und zwei Schaltstellungen.

Beispielsweise kann der Wärmeübertrager als Wärmeleitblock ausgeführt sein, der mit der inneren Fluidleitung (einem Fluidkanal) versehen ist. In Ausführungsformen hat die Wärmekontaktwand des Wärmeübertrager des Kühlsystems die Form einer Platte.

Die Wärmekontaktwand des Wärmeübertrager des Kühlsystems kann beispielsweise freiliegend oder hinter einer Tür, z.B. einer Klappe, an der thermischen Kupplung oder an dem Kraftfahrzeug angeordnet sein, oder zu einer solchen Anordnung am Kraftfahrzeug eingerichtet sein.

Vorzugsweise bildet die Wärmekontaktwand des Wärmeübertrager des Kühlsystems einen Anschlag für die Wärmekontaktwand des externen Wärmeübertragers. Dies ermöglicht eine definierte Kontaktierungsposition, an der der wärmeleitende Kontakt hergestellt wird. Außerdem kann so beispielsweise das Herstellen oder Aufrechterhalten eines Anpressdrucks zwischen den Wärmekontaktwänden vereinfacht werden, da ein Anpressdruck in diejenige Richtung ausgeübt werden kann, in der die Annäherung der Wärmekontaktwände zum Kontakt oder Anschlag hergestellt wird. Die Kontaktierungsposition der Wärmekontaktwand des externen Wärmeübertragers entspricht einer Kopplungsposition des externen Wärmeübertragers und/oder einer Kopplungsposition der externen thermischen Kupplung. Die Ausdrücke Kontaktierungsposition und Kopplungsposition werden hierin austauschbar verwendet.

In Ausführungsformen hat die Wärmekontaktwand des Wärmeübertragers des Kühlsystems eine der folgenden Formen: eine Platte; eine Umfangswand oder innere Wand einer Einschuböffnung für eine komplementäre Wärmekontaktwand eines externen Wärmeübertragers; eine schüsselförmige Wand; oder eine Umfangswand oder äußere Wand eines Doms zum Umgreifen durch eine komplementäre Wärmekontaktwand eines externen Wärmeübertragers.

Die Wärmekontaktwand oder die Platte kann beispielsweise eben, konvex oder konkav gebogen, gewellt oder geriffelt sein. Eine gewellte oder geriffelte Oberfläche ermöglicht eine Verzahnung der Wärmekontaktwände und eine größere Kontaktfläche. Die Umfangswand oder innere Wand der Einschuböffnung kann insbesondere rohrförmig gebogen, kegelförmig gebogen und/oder schüsselförmig sein. Der Dom kann insbesondere zylindrisch oder kegelförmig sein.

Die Umfangswand verläuft um eine Achse, die beispielsweise einer Einschubrichtung bzw. einer Aufschieberichtung des externen Wärmeübertragers entsprechen kann. Die Umfangswand, die innere Wand oder die äußere Wand kann in der Einschubrichtung bzw. in Längsrichtung des Doms gekrümmt sein. Vorzugsweise verjüngt sich die Einschuböffnung in Einschubrichtung. Dies ermöglicht eine definierte Kontaktierungsposition (Einschubposition), an der der wärmeleitende Kontakt (durch Anschlägen) hergestellt wird. Vorzugsweise weitet sich der Dom in Richtung hin zu einer Basis auf, z.B. in Aufschieberichtung. Dies ermöglicht eine definierte Kontaktierungsposition (oder Aufschiebeposition), an der der wärmeleitende Kontakt (durch Anschlägen) hergestellt wird.

In Ausführungsformen weist das Kühlsystem eine weitere Wand auf, wobei die Wärmekontaktwand des Wärmeübertragers des Kühlsystems und die weitere Wand einander gegenüberliegend angeordnet sind, wobei ein Zwischenraum zwischen den beiden Wänden zum Einschieben des externen Wärmeübertragers in den Zwischenraum eingerichtet ist.

Die weitere Wand kann eine Positionierung des externen Wärmeübertragers vereinfachen. Beispielsweise können die Wärmekontaktwand und die weitere Wand eine Einschuböffnung für den externen Wärmeübertrager bilden. Die beiden Wände können beispielsweise einen einheitlichen Abstand haben (oder parallel sein) oder in einem Winkel zueinander stehen. Bei der weiteren Wand kann es sich um eine weitere Wärmekontaktwand des Wärmeübertragers handeln, wobei die weitere Wärmekontaktwand ausgebildet ist, eine weitere komplementäre Wärmekontaktwand des externen Wärmeübertragers wärmeleitend zu kontaktieren. Die Kontaktfläche zur Wärmeübertragung kann somit vergrößert werden. Der Wärmeübertrager kann beispielsweise zur wärmeleitenden Übertragung von Wärme zwischen einem Fluid in der Fluidleitung und der jeweiligen Wärmekontaktwand des Wärmeübertragers eingerichtet sein. Der Zwischenraum kann eine Einschuböffnung für die Wärmekontaktwand oder einander gegenüberliegende Wärmekontaktwände des externen Wärmeübertragers bilden. In Ausführungsformen verringert sich ein Abstand zwischen den beiden Wänden (oder eine Breite des Zwischenraums) in Einschubrichtung. Dies ermöglicht eine definierte Kontaktierungsposition (Einschubposition), an der der wärmeleitende Kontakt (durch Anschlägen) hergestellt wird.

Vorzugsweise umfasst der wenigstens eine Fluidkreislauf einen ersten Fluidkreislauf, der den erwähnten Fluid-Luft-Kühler umfasst. Vorzugweise ist der Fluid-Luft-Kühler eingerichtet, Abwärme von dem ersten Fluidkreislauf an die Umgebungsluft abzuführen. Vorzugsweise ist die Fluidleitung des Wärmeübertragers des Kühlsystems eingerichtet, von einem Fluid des ersten Fluidkreislaufs durchströmt zu werden.

Der Fluid-Luft-Kühler kann beispielsweise eingerichtet sein, elektrisch betrieben zu werden. Der erste Fluidkreislauf kann eine Pumpe umfassen. Ein Fluid des ersten Fluidkreislaufs kann beispielsweise ein Fluid auf Wasserbasis sein, z.B. überwiegend aus Wasser bestehen. Ventile, insbesondere die beschriebenen Ventile, können beispielsweise die Fluidleitung des Wärmeübertragers des Kühlsystems selektiv mit dem ersten Fluidkreislauf verbinden. Der Wärmeübertrager des Kühlsystems kann beispielsweise parallel zu dem Fluid-Luft-Kühler in dem ersten Fluidkreislauf angeordnet sein. Ein Kühlsystem mit einem Fluidkreislauf, bei dem Abwärme eines Energiespeichers vom Fluid aufgenommen und an Umgebungsluft abgegeben wird, kann auch als passive Kühlung bezeichnet werden.

Vorzugsweise umfasst der wenigstens eine Fluidkreislauf einen zweiten Fluidkreislauf, der ein Fluid in Form eines Kältemittels, einen Kompressor und/oder ein Expansionsventil aufweist, und/oder einen dritten Fluidkreislauf, der wenigstens eine Kühlleitung umfasst, die in thermischem Kontakt mit dem wenigstens einen Energiespeicher ist. Beispielsweise kann der zweite Fluidkreislauf mit dem ersten Fluidkreislauf über einen Wärmetauscher oder Verflüssiger thermisch gekoppelt sein. Beispielsweise kann der dritte Fluidkreislauf mit dem zweiten Fluidkreislauf (oder ggf. mit dem ersten Fluidkreislauf) über einen Wärmetauscher oder Kühler oder Verdampfer thermisch gekoppelt sein.

In einer bevorzugten Ausführungsform umfasst der wenigstens eine Fluidkreislauf: den ersten Fluidkreislauf, wobei der erste Fluidkreislauf den Fluid-Luft-Kühler umfasst, der eingerichtet ist, Abwärme von dem ersten Fluidkreislauf an die Umgebungsluft abzuführen; den zweiten Fluidkreislauf, der mit dem ersten Fluidkreislauf über einen Wärmetauscher oder Verflüssiger thermisch gekoppelt ist, wobei der zweite Fluidkreislauf ein Fluid in Form eines Kältemittels sowie vorzugsweise einen Kompressor (oder Verdichter), einen Verdampfer und/oder ein Expansionsventil aufweist; und den dritten Fluidkreislauf, der mit dem zweiten Fluidkreislauf über einen Wärmetauscher oder Kühler oder über den Verdampfer (Chiller) thermisch gekoppelt ist, wobei der dritte Fluidkreislauf wenigstens eine Kühlleitung umfasst, die in thermischem Kontakt mit dem wenigstens einen Energiespeicher ist.

Der Verflüssiger kann als Kondensator bezeichnet werden. Der Verdampfer (des zweiten Fluidkreislaufs) kann ein Chiller oder Kühler (des dritten Fluidkreislaufs) sein.

Die drei Fluidkreisläufe bilden somit eine Kette zur Übertragung von Wärme. Das Kühlsystem führt eine aktive Kühlung des Energiespeichers durch und kann ähnlich wie eine Wärmepumpe arbeiten. Insbesondere kann der erste Fluidkreislauf eine höhere Fluidtemperatur aufweisen als der mit dem Energiespeicher in Kontakt stehende (dritte) Fluidkreislauf.

Vorzugsweise ist die Fluidleitung des Wärmeübertragers des Kühlsystems eingerichtet, von einem Fluid des ersten, zweiten oder dritten Fluidkreislaufs durchströmt zu werden. Beispielsweise kann die Fluidleitung im zweiten Fluidkreislauf parallel zu dem Wärmetauscher oder Verflüssiger angeordnet sein, der den zweiten Fluidkreislauf mit dem ersten Fluidkreislauf koppelt. Besonders bevorzugt ist die Fluidleitung des Wärmeübertragers des Kühlsystems eingerichtet, von einem Fluid des ersten Fluidkreislaufs durchströmt zu werden. Der erste Fluidkreislauf kann eine Pumpe und den Fluid-Luft-Kühler umfassen und kann einen Ausgleichbehälter (Expansionstank) umfassen. Der erste Fluidkreislauf kann beispielsweise für eine Fluidtemperatur in einem Bereich ausgelegt sein, der 60°C umfasst, insbesondere eine Fluidtemperatur am Ausgang (Ablauf) des Wärmetauschers oder Verflüssigers. In der Kombination der Fluidkreisläufe kann dadurch eine effiziente Übertragung von Wärme an den externen Wärmeübertrager erfolgen. Außerdem kann im Fährbetrieb eine effiziente Wärmeabfuhr an Umgebungsluft erfolgen, auch bei einer Umgebungstemperatur von z.B. 30°C.

Der zweite Fluidkreislauf kann auch als Kühlkreislauf bezeichnet werden. Der Kompressor kann beispielsweise eingerichtet sein, elektrisch betrieben zu werden. Der zweite Fluidkreislauf kann beispielsweise für einen Betrieb eingerichtet sein, bei dem das Kältemittel in einem Zyklus Phasenübergänge zwischen einem flüssigen Zustand und einem Dampfzustand durchläuft. Das Kältemittel kann beispielsweise eingerichtet sein, im (mit dem ersten Fluidkreislauf gemeinsamen) Wärmetauscher oder Verflüssiger verflüssigt oder gekühlt zu werden unter Abgabe von Wärme an das Fluid des ersten Fluidkreislaufs. Das Kältemittel kann beispielsweise eingerichtet sein, am Expansionsventil expandiert zu werden, was eine Abkühlung des Kältemittels zur Folge hat, wobei das expandierte Kältemittel am (mit dem dritten Fluidkreislauf gemeinsamen) Wärmetauscher oder Kühler oder Verdampfer Wärme von dem Fluid des dritten Fluidkreislaufs aufnimmt. Das Expansionsventil ist vorzugsweise an diesem Küh- ler/Verdampfer angeordnet. Durch den zweiten Fluidkreislauf kann somit Wärme auf einem höheren/niedrigeren Temperaturniveau von dem dritten Fluidkreislauf zum ersten Fluidkreislauf übertragen werden.

Der dritte Fluidkreislauf kann beispielsweise für eine Fluidtemperatur in einem Bereich ausgelegt sein, der 22°C umfasst. Der dritte Fluidkreislauf kann somit für eine optimale Betriebstemperatur des Energiespeichers ausgelegt sein. Der dritte Fluidkreislauf kann eine Pumpe umfassen und kann einen Ausgleichbehälter (Expansionstank) umfassen. Ein Fluid des ersten Fluidkreislaufs kann beispielsweise ein Fluid auf Wasserbasis sein, z.B. überwiegend aus Wasser bestehen und/oder ein Wasser-Glykol-Gemisch sein. Die Kette der drei Fluidkreisläufe ermöglicht somit eine optimale Betriebstemperatur des Energiespeichers und zugleich eine effiziente Abführung von Abwärme des Energiespeichers und deren Übertragung an den externen Wärmeübertrager, oder (insbesondere im Fährbetrieb des Kraftfahrzeugs) deren Abgabe an die Umgebungsluft auch bei höheren Umgebungstemperaturen. Der erste und der dritte Fluidkreislauf kann das gleiche bzw. dasselbe Kühlmittel enthalten, und beide können miteinander fluidisch kommunizierend verbunden sein. Die Kreisläufe können sich z.B. einen Ausgleichbehälter teilen.

In Ausführungsformen umfasst das Kühlsystem, oder insbesondere die thermische Kupplung Verankerungsmittel, Haltemittel oder eine Halterung zum Halten des externen Wärmeübertragers in der Kopplungsposition.

Der Wärmeübertrager des Kühlsystems und/oder der externe Wärmeübertrager können beispielsweise Anpressmittel aufweisen zum Ausüben eines Anpressdrucks, mit dem der externe Wärmeübertrager an die Wärmekontaktwand des Wärmeübertragers des Kühlsystems angepresst wird. Beispielsweise können die thermische Kupplung des Kühlsystems und/oder die externe thermische Kupplung die Anpressmittel aufweisen.

Die Verankerungsmittel, die Haltemittel oder die Halterung können beispielsweise dazu eingerichtet sein, dass beim Halten des externen Wärmeübertragers in der Kopplungsposition ein Anpressdruck auf den externen Wärmeübertrager ausgeübt wird, mit dem der externe Wärmeübertrager an die Wärmekontaktwand des Wärmeübertragers des Kühlsystems angepresst wird. Der Anpressdruck kann beispielsweise durch die Gravitation erzeugt werden und/oder durch eine mechanische Kraft / Federkraft.

Gemäß einem Aspekt der Erfindung wird ein Kraftfahrzeug mit einem Energiespeichersystem der beschriebenen Art zur Verfügung gestellt. Beispielsweise kann die Wärmekontaktwand des Wärmetauschers für den externen Wärmeübertrager zugänglich an einer Seite des Kraftfahrzeugs angeordnet sein.

Die Wärmekontaktwand kann beispielsweise getrennt von dem wenigstens einen Energiespeicher angeordnet sein. Die Wärmekontaktwand kann beispielsweise an einer linken Seite, einer rechten Seite, einer Vorderseite, einer Rückseite, einer Oberseite oder einer Unterseite des Kraftfahrzeugs angeordnet sein.

Das Energiespeichersystem kann wenigstens einen Kupplungsbereich aufweisen, in dem die Wärmekontaktwand des Wärmetauschers benachbart zu der elektrischen Kupplung angeordnet ist, beispielsweise an einer Seite des Kraftfahrzeugs. Ein Kupplungsbereich kann beispielsweise an einer linken Seite, einer rechten Seite und/oder einer Unterseite des Kraftfahrzeugs angeordnet sein.

Beispielsweise kann das Energiespeichersystem oder das Kraftfahrzeug wenigstens eine Kupplung aufweisen, die die elektrische Kupplung und die thermische Kupplung umfasst, wobei vorzugsweise die thermische Kupplung benachbart zu der elektrischen Kupplung angeordnet ist.

Gemäß einem Aspekt der Erfindung wird eine der genannten Aufgaben gelöst durch eine Ladestation zum Zurverfügungstellen von elektrischer Energie zum Laden wenigstens eines Energiespeichers eines Energiespeichersystems eines Kraftfahrzeugs, wobei die Ladestation umfasst:

Ein Kühlsystem und/oder einen Wärmespeicher und/oder wenigstens einen Fluidkreislauf; und eine thermische Kupplung, umfassend einen Wärmeübertrager zum Übertragen von Wärme zwischen einem fahrzeugseitigen Wärmeübertrager einer fahrzeugseitigen thermischen Kupplung und dem Kühlsystem und/oder dem Wärmespeicher und/oder einem Fluid des wenigstens einen Fluidkreislaufs der Ladestation durch Wärmeleitung, wobei der Wärmeübertrager eine Wärmekontaktwand aufweist, die ausgebildet ist, eine Wärmekontaktwand des fahrzeugseitigen Wärmeübertragers wärmeleitend zu kontaktieren.

Vorzugsweise umfasst die Ladestation weiter eine elektrische Kupplung (z.B. eine Hochvolt- Kupplung), umfassend elektrische Kontakte für die Zufuhr (bzw. Abfuhr) von elektrischer Energie zum Laden (bzw. zum Entladen) des wenigstens einen Energiespeichers eines Energiespeichersystems eines Kraftfahrzeugs. Die Ladeinfrastruktur stellt somit vorzugsweise nicht nur den Ladestrom sondern auch eine aktive Kühlleistung bereit. Das Kühlsystem kann den Wärmespeicher und/oder den wenigstens einen Fluidkreislauf umfassen. Die Ladestation kann den Wärmespeicher umfassen, oder ein Wärmespeicher kann extern zur Ladestation angeordnet sein. Das Kühlsystem oder der wenigstens eine Fluidkreislauf kann mit einem zur Ladestation extern angeordneten Wärmespeicher verbunden sein. Der Wärmeübertrager der Ladestation kann eingerichtet sein zum Übertragen von Wärme zwischen einem fahrzeugseitigen Wärmeübertrager einer fahrzeugseitigen thermischen Kupplung und dem Kühlsystem der Ladestation. Das Übertragen der Wärme kann durch Wärmeleitung erfolgen.

Der Wärmespeicher kann es ermöglichen, die übertragene Wärmeenergie zwischenzuspeichern, z.B. für andere Verbraucher. Der Wärmespeicher kann beispielsweise integriert sein in Gebäudetechnik z.B. zur Heizung oder Warmwasserbereitstellung. Die Gebäudetechnik kann z.B. Gebäudetechnik eines Rasthofs sein. Dies ermöglicht auch eine Integration in bestehende Haustechnik (Heizung, Warmwasserbereitstellung) z.B. von Rasthöfen.

Die Ladestation kann insbesondere zum Export von Wärmeenergie eingerichtet sein, z.B. in mobilen Wärmespeichern oder in ein Fernwärmenetz. Der Wärmespeicher kann ein mobiler Wärmespeicher sein.

In Ausführungsformen weist die Ladestation eine Kupplung auf, an der die thermische Kupplung der Ladestation und die elektrische Kupplung der Ladestation benachbart zueinander angeordnet sind. Die Kupplung und/oder die thermische Kupplung der Ladestation kann insbesondere eine bewegliche Kupplung sein. Sie kann beispielsweise eingerichtet sein, von einem Benutzer manuell oder motorisch mit einer fahrzeugseitigen Kupplung gekoppelt zu werden. Die Ladestation kann einen Roboterarm oder einen (motorisch) ausfahrbaren Stempel (z.B. eine Hebebühne) umfassen, an dem die Kupplung angeordnet ist.

In Ausführungsformen umfasst die Ladestation (oder das Kühlsystem der Ladestation) ein Kühlsystem und/oder wenigstens einen Fluidkreislauf, und die thermische Kupplung der Ladestation ist über ein Schlauchsystem des Kühlsystems und/oder des wenigstens einen Fluidkreislaufs mit einem stationären Teil der Ladestation verbunden. Das Schlauchsystem kann wenigstens einen Schlauch umfassen. Vorzugsweise umfasst das Schlauchsystem Fluidleitungen zum Transportieren eines Fluids des wenigstens einen Fluidkreislaufs der Ladestation zwischen der Kupplung und einem stationären Teil der Ladestation. Die Fluidleitungen können jeweils einen Schlauch umfassen.

Vorzugsweise umfasst die Ladestation wenigstens ein Kabel zum Zurverfügungstellen von elektrischer Energie zum Laden wenigstens einen Energiespeichers eines Energiespeichersystems eines Kraftfahrzeugs, z.B. ein Hochvolt-Kabel. Das Kabel umfasst elektrische Leitungen, z.B. Hochvolt-(HV-)Leitungen. Das Kabel oder die elektrischen Leitungen können entlang des Schlauchsystems angeordnet sein. Beispielsweise können die Kühlleitungen (das Schlauchsystem) und das Kabel in einem Strang zusammengefasst sein, sodass z.B. die HV- Leitungen auch gekühlt werden. Das Kabel oder die elektrischen Leitungen können die elektrische Kupplung der Ladestation mit einem stationären Teil der Ladestation verbinden.

In Ausführungsformen weist die Ladestation (oder das Kühlsystem der Ladestation) eine Kühlanlage, insbesondere in Form eines Luftkühlers, zum Kühlen eines Fluids des Kühlsystems und/oder des Wärmespeichers und/oder des wenigstens einen Fluidkreislaufs auf. Der Luftkühler kann einen Konvektionsluftkühler zum Kühlen eines Fluids des Kühlsystems und/oder des wenigstens einen Fluidkreislaufs durch Konvektion von Umgebungsluft umfassen.

In gleicher Weise wie die fahrzeugseitige thermische Kupplung ist die thermische Kupplung der Ladestation eingerichtet, Wärme ohne Austausch eines Fluids zwischen dem fahrzeugseitigen Wärmeübertrager und dem Kühlsystem und/oder dem Wärmespeicher und/oder einem Fluid des wenigstens einen Fluidkreislaufs der Ladestation zu übertragen, insbesondere ohne Austausch eines Fluids des wenigstens einen Fluidkreislaufs der Ladestation, und insbesondere bei fluidischer Entkopplung. Die hierin beschriebenen thermischen Kupplungen können jeweils auch als Wärmeleitungs-Kupplung bezeichnet werden. Die thermische Kupplung kann auch als diatherme Kupplung bezeichnet werden.

Die Ladestation kann den Wärmespeicher und den wenigstens einen Fluidkreislauf umfassen. Der wenigstens eine Fluidkreislauf kann eine Pumpe und einen Ausgleichbehälter (Expansionstank) umfassen. Der wenigstens eine Fluidkreislauf kann eingerichtet sein zum Übertragen oder Transportieren von Wärme zwischen dem Wärmeübertrager der Ladestation und dem (internen oder externen) Wärmespeicher. Das Kühlsystem kann den wenigstens einen Fluidkreislauf umfassen. Die Wärme kann insbesondere durch ein Fluid des Fluidkreislaufs transportiert werden. Der Wärmespeicher kann beispielsweise Wasser oder eine Salzlösung als Medium zum Speichern von Wärme (Wärmespeichermedium) enthalten. Ein Medium (z.B. ein Fluid) zum Speichern von Wärme kann eingerichtet sein zum Speichern von Wärme durch seine Wärmekapazität und/oder mittels wenigstens eines Phasenübergangs (als latente Wärme). Die Ladestation kann stationär sein und als stationäre Ladeinfrastruktur bezeichnet werden. Die Ladestation kann eine Fluidleitung zur Ladestation-extemen Nutzung von gespeicherter Wärme des Wärmespeichers umfassen.

Der Luftkühler oder der Konvektionsluftkühler umfasst vorzugsweise mehrere Kühlflächen oder Kühlelemente, z.B. Kühlrippen oder Kühllamellen, die eingerichtet sind, Wärme von einem Fluid des Kühlsystems und/oder des wenigstens einen Fluidkreislaufs der Ladestation aufzunehmen. Die Kühlelemente können eingerichtet sein, von einem Fluid des Kühlsystems und/oder des wenigstens einen Fluidkreislaufs der Ladestation durchströmt zu werden. Der wenigstens eine Fluidkreislauf der Ladestation kann eine Pumpe und einen Ausgleichbehälter (Expansionstank) umfassen. Die Kühlflächen, Kühlrippen oder Kühllamellen können beispielsweise schräg zur Vertikalen angeordnet sein, z.B. unter einem Winkel von 45°. Dies verbessert die Wärmeabfuhr durch die natürliche (d.h. lüfterlose) Konvektion. Der Kühleffekt kann durch wenigstens einen Lüfter unterstützt werden.

Die Konvektion kann beispielsweise entlang einer Kühloberfläche einer Wand des wenigstens einen Fluidkreislaufs erfolgen. Insbesondere kann der wenigstens eine Fluidkreislauf Kühlelemente, z.B. Kühlrippen oder Kühllamellen (z.B. die oben genannten Kühlelemente) aufweisen. Die Kühlelemente sind zum Kühlen eines Fluids des Fluidkreislaufs durch Konvektion von Umgebungsluft angeordnet.

Die hierin beschriebenen Wärmeübertrager des Energiespeichersystems für ein Kraftfahrzeug und der Ladestation sowie die jeweiligen Fluidkreisläufe können beispielsweise weiter dazu eingerichtet sein, Wärme in umgekehrter Richtung zu übertragen (somit also in beiden Richtungen). So kann bei dem Wärmeübertrager des Energiespeichersystems ein Übertragen von Wärme von dem externen Wärmeübertrager einer Ladestation zu dem Fluid des wenigstens einen Fluidkreislaufs durch Wärmeleitung erfolgen. Oder es kann bei dem Wärmeübertrager der Ladestation ein Übertragen von Wärme von dem Kühlsystem und/oder dem Wärmespeicher und/oder einem Fluid des wenigstens einen Fluidkreislaufs der Ladestation zu einem fahrzeugseitigen Wärmeübertrager einer fahrzeugseitigen thermischen Kupplung durch Wärmeleitung erfolgen. Dies kann z.B. ein Aufheizen oder Vorheizen von noch „kalten“ Fahrzeugen und deren Energiespeichern zum schnelleren Laden ermöglichen. Es kann auch z.B. eine dosierte Rückführung der Wärmeenergie für eine Standheizung z.B. von parkenden LKW über Nacht ermöglicht werden.

Gemäß einem Aspekt der Erfindung wird eine der genannten Aufgaben gelöst durch ein System mit einem Kraftfahrzeug der hierin beschriebenen Art und mit einer fahrzeugextemen Ladestation zum Zurverfügungstellen von elektrischer Energie zum Laden des wenigstens einen Energiespeichers des Energiespeichersystems des Kraftfahrzeugs, insbesondere einer Ladestation wie hierin beschrieben, wobei die fahrzeugexterne Ladestation umfasst:

Ein Kühlsystem und/oder einen Wärmespeicher und/oder wenigstens einen Fluidkreislauf; und eine thermische Kupplung, umfassend einen fahrzeugextemen Wärmeübertrager zum Übertragen von Wärme zwischen dem Wärmeübertrager des Kühlsystems des Kraftfahrzeugs und dem Kühlsystem (der Ladestation) und/oder dem Wärmespeicher und/oder einem Fluid des Fluidkreislaufs der Ladestation durch Wärmeleitung, wobei der fahrzeugexteme Wärmeübertrager eine Wärmekontaktwand aufweist, die ausgebildet ist, die Wärmekontaktwand des Wärmeübertragers des Kühlsystems des Kraftfahrzeugs wärmeleitend zu kontaktieren.

Vorzugsweise ist die Wärmekontaktwand des fahrzeugextemen Wärmeübertragers komplementär zu der Wärmekontaktwand des Wärmeübertragers des Kühlsystems des Kraftfahrzeugs.

Der fahrzeugexteme Wärmeübertrager und der Wärmeübertrager des Kühlsystems des Kraftfahrzeugs sind vorzugsweise eingerichtet, gemeinsam einen (zweiteiligen) Wärmetauscher zu bilden, wenn die Wärmekontaktwand des fahrzeugextemen Wärmeübertragers die Wärmekontaktwand des Wärmeübertragers des Kühlsystems des Kraftfahrzeugs (flächig) wärmelei- tend kontaktiert. Sie bilden also in der Kontaktposition des fahrzeugextemen Wärmeübertragers einen Wärmetauscher, beispielsweise einen Fluid-Fluid-Wärmetauscher oder insbesondere einen Wasser-Wasser-Wärmetauscher. Der gebildete Wärmetauscher koppelt den wenigstens einen Fluidkreislauf des Kühlsystems des Kraftfahrzeugs mit einem Kühlsystem und/oder wenigstens einen Fluidkreislauf der Ladestation. Eine Wärmedurchgangswand des gebildeten Wärmetauschers wird durch die miteinander in Kontakt stehenden Wärmekontaktwände gebildet. Dabei können aufgrund der fluidischen Entkopplung z.B. Kühlmittelzusätze fahrzeugseitig und stationsseitig unterschiedlich sein.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Die Erfindung wird im Folgenden anhand von Figuren im Detail beschrieben. In den Figuren zeigt:

Fig. 1 eine schematische Darstellung eines Energiespeichersystems gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung;

Fig. 2 schematische Darstellungen von Beispielen von Wärmeübertragern gemäß Ausführungsformen der Erfindung;

Fig. 3 schematische Darstellungen von Beispielen von Wärmeübertragern gemäß Ausführungsformen der Erfindung;

Fig. 4 eine schematische Darstellung eines weiteren Energiespeichersystems gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung;

Fig. 5 eine schematische Darstellung eines Systems mit einem Kraftfahrzeug und einer Ladestation gemäß Ausführungsformen der Erfindung;

Fig. 6 eine schematische Darstellung einer Kupplung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung; und

Fig. 7 eine schematische Darstellung einer Ladestation gemäß Ausführungsformen der Erfindung.

Detaillierte Beschreibung

Im Folgenden werden, sofern nicht anders vermerkt, für gleiche und gleichwirkende Elemente dieselben Bezugszeichen verwendet. Fig. 1 zeigt schematisch ein Energiespeichersystem 10 für ein Kraftfahrzeug. Das Energiespeichersystem 10 umfasst einen Energiespeicher 12 mit mehreren Akkumulatoren 14 und eine elektrische Kupplung 16 in Form einer Ladedose zum Laden (bzw. Entladen) des Energiespeichers 12 an einer Ladestation.

Das Energiespeichersystem 10 umfasst ein Kühlsystem 100 zum Abführen von Wärme von dem Energiespeicher 12. Das Kühlsystem 100 umfasst einen Kühlkreislauf in Form eines Fluidkreislaufs 110, der mit einem Fluid befüllt ist. Der Fluidkreislauf 110 umfasst eine Fluidleitung 112, die durch den Energiespeicher 12 und/oder entlang der Akkumulatoren 14 verläuft, eine Pumpe 114 und einen Fluid-Luft-Kühler 120 sowie jeweilige Verbindungsleitungen. Weiter kann der Fluidkreislauf 110 einen Expansionstank 116 für das Fluid umfassen.

Der Fluidkreislaufs 110 umfasst weiter einen Wärmeübertrager 130, der parallel zu dem Fluid-Luft-Kühler 120 angeordnet ist. Über zwei 3/2-Wege-Ventile 131 ist selektiv der Fluid- Luft-Kühler 120 oder der Wärmeübertrager 130 mit dem Hauptteil des Fluidkreislaufs 110 verbindbar.

Der Wärmeübertrager 130 hat eine innere Fluidleitung 132, die mit den Ventilen 131 verbunden ist. Der Wärmeübertrager 130 hat eine plattenförmige, an einer Oberfläche des Wärmeübertragers 130 freiliegende Wärmekontaktwand 134 zum Abführen von Wärme aus dem Fluidkreislauf 110 an eine komplementäre externe Wärmekontaktwand.

Fig. 2 und Fig. 3 zeigen schematisch verschiedene Ausführungsformen des Wärmeübertragers 130 und eines entsprechenden oder komplementären externen Wärmeübertragers 140. Es ist jeweils schematisch die Wärmekontaktwand 134 des Wärmeübertragers 130 und eine komplementäre Wärmekontaktwand 144 des externen Wärmeübertragers 140 gezeigt.

Fig. 2A zeigt zylindrische Wärmekontaktwände 134, 144 in Form von Umfangswänden. Fig. 2B zeigt kegelförmige Wärmekontaktwände 134, 144. In Fig. 2C umfasst die Wärmekontaktwand 134 zusätzlich einen Boden der Einschuböffnung, ist also schüsselförmig. In Fig. 2A, Fig. 2B und Fig. 2C ist jeweils der externe Wärmeübertrager 140 in einer Koppelrichtung (Einschubrichtung) A in eine Einschuböffnung 136 des Wärmeübertragers 130 einschiebbar. Der Querschnitt der betreffenden Einschuböffnung 136 kann beispielsweise kreisrund sein oder kann frei geformt sein. Fig. 2D zeigt geriffelte Wärmekontaktwände 134, 144. In den Beispielen der Fig. 2E und Fig. 2F ist jeweils der externe Wärmeübertrager 140 in einer Koppelrichtung (Aufschieberichtung) A auf einen Dom 138 des Wärmeübertragers 130 aufschiebbar. Fig. 2E zeigt zylindrische Wärmekontaktwände 134, 144 in Form von Umfangswänden. Fig. 2F zeigt kegelförmige Wärmekontaktwände 134, 144. Der Querschnitt des Doms kann entsprechend den genannten Beispielen der Einschuböffnung 136 ausgeführt sein.

Fig. 3A zeigt plattenförmige Wärmekontaktwände 134, 144, die in einer Koppelrichtung A quer zur Plattenebene koppelbar sind. Der externe Wärmeübertrager 140 kann Verankerungsmittel 150 in Form von Haken oder dergleichen umfassen, um die Wärmeübertrager 130, 140 in der Kopplungsposition aneinander zu halten und z.B. unter Einwirkung der Gravitation einen Anpressdruck auszuüben. Der externe Wärmeübertrager 140 kann z.B. an den Wärmeübertrager 130 angehängt werden. Fig. 3B zeigt plattenförmige Wärmekontaktwände 134, 144, wobei der Wärmeübertrager 130 zwei einander gegenüberliegende Wärmekontaktwände 134, 134‘ hat. In einen Zwischenraum ist der externe Wärmeübertrager 140 in einer Koppelungsrichtung A einschiebbar. Der Zwischenraum kann eine einheitliche Breite aufweisen, oder sich in Einschubrichtung A veijüngen. Der externe Wärmeübertrager 140 hat entsprechend angeordnete Wärmekontaktwände 144, 144‘.

Fig. 4 zeigt schematisch eine weitere Ausführungsform eines Energiespeichersystems 10 für ein Kraftfahrzeug. Unterschiede zur Ausführungsform der Fig. 1 sind nachfolgend beschrieben. Das Kühlsystem 100 umfasst hier eine Kette von drei Fluidkreisläufen 110, 210 und 310. Der erste Fluidkreislauf 110 umfasst in der beschriebenen Weise eine Pumpe 114 und den Fluid-Luft-Kühler 120 sowie den über ein Ventil 131 selektiv verbindbaren Wärmeübertrager 130. Weiter kann der erste Fluidkreislauf 110 einen Expansionstank 116 für das Fluid umfassen. Der erste Fluidkreislauf 110 ist indirekt, über den zweiten und dritten Fluidkreislauf 210, 310, mit dem Energiespeicher 12 verbunden.

Der zweite Fluidkreislauf 210 (ein Kältekreislauf oder Kältemittelkreislauf) ist mit dem ersten Fluidkreislauf 110 über einen Wärmetauscher 212 in Form eines Verflüssigers gekoppelt, ist mit einem Fluid in Form eines Kältemittels befüllt und umfasst einen Kompressor 214 und ein Expansionsventil 216.

Der dritte Fluidkreislauf 310 (ein Kältekreislauf oder Kältemittelkreislauf) ist mit dem zweiten Fluidkreislauf 210 über einen Wärmetauscher 314 in Form eines Verdampfers gekoppelt, ist mit einem Fluid in Form eines Wasser-Glykol-Gemischs befüllt, und umfasst die Fluidleitung 112 (eine Kühlleitung), die durch den Energiespeicher 12 und/oder entlang der Akkumulatoren 14 verläuft, und eine Pumpe 114. Weiter kann der dritte Fluidkreislauf 310 einen Expansionstank 116 für das Fluid umfassen.

Fig. 5 zeigt schematisch ein System mit einem Fahrzeug 160, das mit dem Energiespeichersystem 100 gemäß einem der beschriebenen Beispiele ausgestattet ist, und mit einer Ladestation 400, die mit dem fahrzeugextemen Wärmeübertrager 140 ausgestattet ist.

Am Fahrzeug 160 ist eine Kupplung 162 an einer Seite des Fahrzeugs 160 angeordnet. Die Kupplung umfasst in einem schematisch in Fig. 6 gezeigten Kupplungsbereich die elektrische Kupplung 16 und eine thermische Kupplung 166 in einer einander benachbarten Anordnung. Die thermische Kupplung 166 umfasst die Wärmekontaktwand 134 des fahrzeugseitigen Wärmeübertragers 130, die beispielsweise einem der Beispiele der Figuren 2 und 3 entsprechen kann.

Die Ladestation 400 ist schematisch in Fig. 7 dargestellt und umfasst eine bewegliche Kupplung 462 (Fig. 5), die eine elektrische Kupplung 416 und eine thermische Kupplung 466 in einer einander benachbarten Anordnung umfasst. Die Anordnung ist komplementär zur entsprechenden Anordnung der Kupplung 162. Die elektrische Kupplung 416 ist zum Laden (bzw. Entladen) des über die elektrische Kupplung 16 angekoppelten Energiespeichers 12 eingerichtet. Die thermische Kupplung 466 umfasst die Wärmekontaktwand 144 des fahrzeugexternen Wärmeübertragers 140. Die Ladestation 400 umfasst ein Kühlsystem mit einem Fluidkreislauf 470, der eine interne Fluidleitung 472 des Wärmeübertragers 140 umfasst. Weiter umfasst das Kühlsystem einen Wärmespeicher 480. Der Fluidkreislauf 470 umfasst eine Pumpe 474, einen Expansionstank 475 und eine durch den Wärmespeicher 480 verlau- fende Fluidleitung 476. Durch den Fluidkreislauf 470 kann Wärme zwischen dem Wärmeübertrager 140 und dem Wärmespeicher 480 transportiert werden. Der Fluidkreislauf 470 umfasst weiter einen Kühlanlage 496 zum Kühlen des Fluids des Fluidkreislaufs 470, beispielsweise einen Konvektionsluftkühler zum Kühlen des Fluids des Fluidkreislaufs 470 durch Konvektion von Umgebungsluft. Der Konvektionsluftkühler hat unter einem Winkel von 45° zur Vertikalen geneigte Kühlflächen, an denen beim Kühlen Umgebungsluft durch natürliche Konvektion entlangfließt. Flexible Fluidleitungen des Fluidkreislaufs 470 zum Wärmeübertrager 140 der thermischen Kupplung 466 sind mit elektrischen Leitungen zur elektrische Kupplung 416 in einem flexiblen Schlauch-Leitungs-System 450 zusammengefasst. Das Schlauch-Leitungs-System 450 verbindet die Kupplung 462 mit dem stationären Teil der Ladestation 400. In Ausführungsformen kann eine weitere Fluidleitung 498 zur La- destation-extemen Nutzung von gespeicherter Wärme des Wärmespeichers 480 vorgesehen sein. Der Wärmespeicher 480 kann auch extern zur Ladestation 400 angeordnet sein. Anstelle des Fluidkreislaufs 470 können auch mehrere Fluidkreisläufe vorgesehen sein, die z.B. den Wärmespeicher 480 mit der Kühlanlage 496 bzw. dem Wärmeübertrager 140 verbinden.

Die hierin beschriebenen Wärmeübertrager 130, 140 sowie die jeweiligen Fluidkreisläufe 110, 210, 310, 470 können beispielsweise weiter dazu eingerichtet sein, Wärme in umgekehrter Richtung zu übertragen (somit also in beiden Richtungen).

Bezugszeichen

10 Energiespeichersystem

12 Energiespeicher

14 Akkumulatoren

16 elektrische Kupplung (Ladedose)

100 Kühlsystem

110 Fluidkreislauf

112 Fluidleitung

114 Pumpe

116 Expansionstank

120 Fluid-Luft-Kühler

130 Wärmeübertrager (fahrzeugseitig)

131 3/2-Wege-Ventile

132 Fluidleitung

134 Wärmekontaktwand (fahrzeugseitig)

136 Einschuböffnung

138 Dom

140 Wärmeübertrager (fahrzeugextem, z.B. von Ladestation)

144 Wärmekontaktwand (fahrzeugextem, z.B. von Ladestation)

150 Verankerungsmittel

160 Fahrzeug

162 Kupplung (fahrzeugseitig)

166 thermische Kupplung (fahrzeugseitig)

210 Fluidkreislauf (Kältemittelkreislauf)

212 Wärmetauscher / Verflüssiger

214 Kompressor

216 Expansionsventil

310 Fluidkreislauf (Kältemittelkreislauf)

314 Wärmetauscher / Verdampfer

400 Ladestation

416 elektrische Kupplung (fahrzeugextem, z.B. von Ladestation)

450 Schlauch-Leitungs-System (fahrzeugextem, z.B. von Ladestation) 462 Kupplung (fahrzeugextem, z.B. von Ladestation)

466 thermische Kupplung (fahrzeugextem, z.B. von Ladestation)

470 Fluidkreislauf (fahrzeugextem, z.B. von Ladestation)

472 Fluidleitung (fahrzeugextem, z.B. von Ladestation) 474 Pumpe (fahrzeugextem, z.B. von Ladestation)

475 Expansionstank

476 Fluidleitung (fahrzeugextem, z.B. von Ladestation)

480 Wärmespeicher

496 Kühlanlage 498 Fluidleitung