DE-102024109391-B4 - Thermomanagementsystem und Verfahren zum Temperieren einer Traktionsbatterie eines Kraftfahrzeugs

Abstract

Thermomanagementsystem (10) zum Temperieren einer Traktionsbatterie (2) eines Kraftfahrzeugs (1) mit Hilfe von Umgebungsluft (11), die der Traktionsbatterie (2) in Form einer Luftströmung zugeführt und mit Hilfe einer Ventilvorrichtung (18) verteilt wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Ventilvorrichtung (18) ein verschiedene Ventilstellungen aufweisendes Rotationsventil (12) umfasst, das der Traktionsbatterie (2) in der dem Kraftfahrzeug (1) zugeführten Luftströmung vorgeschaltet und so mit einem Luftleitsystem (13) innerhalb der Traktionsbatterie (2) kombiniert ist, dass das Thermomanagementsystem (10) in Abhängigkeit von einer aktuellen Batterietemperatur, in Abhängigkeit von einer aktuellen Umgebungstemperatur und in Abhängigkeit von verfügbarem Fahrtwind mit dem Rotationsventil (12) in verschiedenen Betriebsmodi betrieben werden kann, wobei das Luftleitsystem (13) mindestens einen Luftleitkanal (21-25) umfasst, der wärmeübertragend an eine thermische Speichereinrichtung (30) in dem Kraftfahrzeug (1) angebunden ist.

Inventors

• Justus Speichermann
• Christoph Orth

Assignees

• DR. ING. H.C. F. PORSCHE AKTIENGESELLSCHAFT

Dates

Publication Date

20260507

Application Date

20240404

Claims (9)

1. Thermomanagementsystem (10) zum Temperieren einer Traktionsbatterie (2) eines Kraftfahrzeugs (1) mit Hilfe von Umgebungsluft (11), die der Traktionsbatterie (2) in Form einer Luftströmung zugeführt und mit Hilfe einer Ventilvorrichtung (18) verteilt wird, dadurch gekennzeichnet , dass die Ventilvorrichtung (18) ein verschiedene Ventilstellungen aufweisendes Rotationsventil (12) umfasst, das der Traktionsbatterie (2) in der dem Kraftfahrzeug (1) zugeführten Luftströmung vorgeschaltet und so mit einem Luftleitsystem (13) innerhalb der Traktionsbatterie (2) kombiniert ist, dass das Thermomanagementsystem (10) in Abhängigkeit von einer aktuellen Batterietemperatur, in Abhängigkeit von einer aktuellen Umgebungstemperatur und in Abhängigkeit von verfügbarem Fahrtwind mit dem Rotationsventil (12) in verschiedenen Betriebsmodi betrieben werden kann, wobei das Luftleitsystem (13) mindestens einen Luftleitkanal (21-25) umfasst, der wärmeübertragend an eine thermische Speichereinrichtung (30) in dem Kraftfahrzeug (1) angebunden ist.
2. Thermomanagementsystem (10) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet , dass das Rotationsventil (12) zwischen mindestens einer mit Fahrtwind angeströmten Luftzuführöffnung (17) und dem Luftleitsystem (13) angeordnet ist.
3. Thermomanagementsystem (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , dass das Luftleitsystem (13) mindestens einen Luftleitkanal (21-25) umfasst, der wärmeübertragend an einen Wärmeübertrager (19) in dem Kraftfahrzeug (1) angebunden ist.
4. Thermomanagementsystem (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , dass die thermische Speichereinrichtung (30) in einen Seitenschweller (35, 36) des Kraftfahrzeugs (1) integriert ist.
5. Thermomanagementsystem (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , dass das Rotationsventil (12) einen um eine Drehachse drehbaren Drehkörper (38) mit Luftdurchlassöffnungen (41-44) umfasst, die Luftleitkanälen (21-25) des Luftleitsystems (13) zugeordnet sind.
6. Thermomanagementsystem (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , dass der Traktionsbatterie (2) ein weiteres Rotationsventil (40) nachgeschaltet ist.
7. Verfahren zum Temperieren einer Traktionsbatterie (2) eines Kraftfahrzeugs (1) mit Hilfe von Umgebungsluft (11), die der Traktionsbatterie (2) in Form einer Luftströmung zugeführt und mit Hilfe einer Ventilvorrichtung (18) verteilt wird, mit einem Thermomanagementsystem (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , dass das Thermomanagementsystem (10) in Abhängigkeit von einer aktuellen Batterietemperatur, in Abhängigkeit von einer aktuellen Umgebungstemperatur und in Abhängigkeit von verfügbarem Fahrtwind mit dem Rotationsventil (12) in verschiedenen Betriebsmodi betrieben wird.
8. Kraftfahrzeug (1) mit einem Thermomanagementsystem (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 6 .
9. Rotationsventil (12) für ein Thermomanagementsystem (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 6 .

Description

Die Erfindung betrifft ein Thermomanagementsystem und ein Verfahren zum Temperieren einer Traktionsbatterie eines Kraftfahrzeugs mit Hilfe von Umgebungsluft, die der Traktionsbatterie in Form einer Luftströmung zugeführt und mit Hilfe einer Ventilvorrichtung verteilt wird. Die Erfindung betrifft des Weiteren ein Kraftfahrzeug mit einem derartigen Thermomanagementsystem. Die deutsche Offenlegungsschrift DE 10 2012 011 511 A1 offenbart ein Batteriesystem für Kraftfahrzeuge, das aus mehreren Modulen besteht und von einem Klimatisierungssystem auf einer gleichmäßigen Temperatur gehalten wird, wobei die Temperaturdifferenzen zwischen den Modulen ermittelt werden und ein zu kühlendes Modul ausgewählt wird, wobei eine Pumpe einen Luftstrom in ein Wegeventil fördert, dessen Drehverteiler über ein Steuergerät und einen Stellmotor in eine bestimmte Position gebracht wird, wodurch ein bestimmtes Kanalsystem angeströmt wird, wobei der Luftstrom über einen offenen Rücklaufanschluss wieder ins Freie gelangt, wobei durch Auswahl der Rücklaufanschlüsse durch den Drehverteiler die Strömungsrichtung des Luftstroms in den Batteriemodulen umgekehrt werden kann. Die deutsche Offenlegungsschrift DE 10 2015 118 973 A1 offenbart eine Baugruppe für ein elektrifiziertes Fahrzeug, die eine bewegbare Mischstruktur beinhaltet, wobei die Mischstruktur zwischen einer ersten und einer zweiten Position wechseln kann und in der ersten Position einen Luftstrom zulässt, der mehr Luft aus dem Motorraum des Fahrzeugs enthält als der in der zweiten Position zugelassene Luftstrom, wobei die Baugruppe zudem einen Batteriesatz umfasst, dessen thermischer Energiepegel durch den ersten, den zweiten oder beide Luftströme angepasst wird, wobei eine Steuerung die Bewegung der Mischstruktur von der ersten zur zweiten Position einleitet und umgekehrt, und zwar in Reaktion auf eine Temperatur, die auch die Temperatur des Batteriesatzes umfassen kann. Die deutsche Offenlegungsschrift DE 10 2009 023 671 A1 offenbart eine aktive Luftteilvorrichtung, die einen Luftstrom in einen Kühlluftstrom und einen Heizluftstrom aufteilt und einer Batterie zuleitet. Die deutsche Offenlegungsschrift DE 10 2011 054 041 A1 offenbart ein Thermomanagementsystem für ein Batteriepack, bei dem die Luftströmungsrichtung durch Ventile gesteuert wird, wobei Luft in den Verteiler an einem Ende und einer Seite des Batteriepacks eintritt und einem gegenüberliegenden Ende und einer gegenüberliegenden Seite des Verteilers austritt, wobei bei einer bestimmten Strömungsrichtung zwei Ventile geöffnet und zwei andere geschlossen sind, wobei bei Umkehrung der Strömungsrichtung sich der Zustand der Ventile entsprechend ändert und alternativ die Ventile auch als einzelne Dreiwegeventile realisiert werden können. Die deutsche Offenlegungsschrift DE 10 2008 046 744 A1 offenbart ein System eines thermischen Managements für Heizung, Lüftung, Klimatisierung (HLK) und Batterie für ein Kraftfahrzeug, umfassend: Einen HLK-Teil, der eine Hauptkammer mit einem Außenlufteinlass und einem Umlufteinlass, einen HLK-Lüfter, einen in der Hauptkammer angeordneten Verdampfer, eine sich über einen Teil der Hauptkammer stromabwärts des Verdampfers erstreckende Heizvorrichtung, wobei ein Batterieheizventil in dem Batteriekanal angeordnet und konfiguriert ist, einen Fluidstrom von der Hauptkammer stromabwärts der Heizvorrichtung selektiv zuzulassen. Die deutsche Offenlegungsschrift DE 10 2022 100 801 A1 offenbart ein Brennstoffzellensystem mit einer Kühlvorrichtung, welche einen Wärmetauscher, einen Bypass und ein 3/2 Wegeventil umfasst, wobei das 3/2 Wegeventil zur Aufteilung eines Kühlmittelstroms auf den Wärmetauscher und den Bypass in einem beliebigen Aufteilungsverhältnis ausgebildet ist. Die deutsche Offenlegungsschrift DE 10 2009 000 392 A1 offenbart eine Vorrichtung zur Klimatisierung elektrochemischer Energiespeicher, umfassend: Einen oder mehrere Kopplungselemente, die derart ausgestaltet sind, dass Wärme zwischen einem Kopplungselement und einem elektrochemischen Energiespeicher übertragbar ist; einen oder mehrere Latentwärmespeicher, die als Latentwärmespeicher vom Typ Heißspeicher, Regelspeicher und/oder Kaltspeicher ausgebildet sind; ein oder mehrere Schaltelemente, welche derart regelbar ausgestattet sind, dass ein Latentwärmespeicher funktional an ein Kopplungselement an- oder abkoppelbar ist; und wärmeleitende Verbindungen. Aufgabe der Erfindung ist es, die Temperierung einer Traktionsbatterie eines Kraftfahrzeugs mit Hilfe von Umgebungsluft, die der Traktionsbatterie in Form einer Luftströmung zugeführt und mit Hilfe einer Ventilvorrichtung verteilt wird, zu verbessern. Die Aufgabe ist bei einem Thermomanagementsystem zum Temperieren einer Traktionsbatterie eines Kraftfahrzeugs mit Hilfe von Umgebungsluft, die der Traktionsbatterie in Form einer Luftströmung zugeführt und mit Hilfe einer Ventilvorrichtung verteilt wird, dadurch gelöst, dass die Ventilvorrichtung ein verschiedene Ventilstellungen auf