本發(fā)明基于按照獨立權(quán)利要求的類型所述的調(diào)溫裝置或用于運行這樣的調(diào)溫裝置的方法。

背景技術(shù)：

公開文件EP 2 357 102 Al公開了用于能夠電地驅(qū)動的車輛的加熱系統(tǒng)，該加熱系統(tǒng)帶有電的驅(qū)動組件、電能儲存器和冷卻回路。在此，冷卻回路具有用于接收電的驅(qū)動組件的廢熱的環(huán)繞的冷卻劑。此外，冷卻回路具有用于在冷卻回路和環(huán)境空氣之間交換熱量的第一換熱器。此外，熱電的熱泵節(jié)段通過第二換熱器與冷卻回路耦合，以便將熱量在冷卻回路和乘客區(qū)域之間輸送。在此，另一個熱電的熱泵節(jié)段耦合至第一換熱器，以便將熱量在冷卻回路和環(huán)境空氣之間輸送。

從公開文件DE 10 2011 076 897 Al和公開文件DE 10 2009 019 607 Al中同樣已知調(diào)溫裝置和用于調(diào)溫車輛內(nèi)腔的方法。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

帶有獨立權(quán)利要求的特征的調(diào)溫裝置和用于對電池和車輛內(nèi)腔調(diào)溫的方法具有的優(yōu)點是，通過第一熱交換器與第一上游區(qū)段或與第二上游區(qū)段的交替的耦合，車輛內(nèi)腔和/或電池基于在電池、車輛內(nèi)腔和車輛環(huán)境之間的既存的溫度差能夠被調(diào)溫。

根據(jù)本發(fā)明，提供了用于電池和車輛內(nèi)腔的調(diào)溫裝置，該調(diào)溫裝置具有熱學(xué)地耦合的第一熱交換器和第二熱交換器。在此，第二熱交換器熱學(xué)地與電池耦合。此外，第一熱交換器熱學(xué)地與調(diào)溫室耦合。在此，調(diào)溫室具有熱學(xué)地與車輛內(nèi)腔耦合的下游區(qū)段。此外，調(diào)溫室具有第一上游區(qū)段和第二上游區(qū)段。第一上游區(qū)段熱學(xué)地與車輛內(nèi)腔耦合，并且第二上游區(qū)段熱學(xué)地與車輛環(huán)境耦合。在此，第一熱交換器以交替的方式與第一上游區(qū)段或與第二上游區(qū)段能夠熱學(xué)地耦合。

在獨立權(quán)利要求中說明的裝置或在并列的獨立權(quán)利要求中說明的方法的有利的改型方案和改進方案通過在從屬權(quán)利要求中列出的措施而可行。

在此尤其，第一熱交換器和第二熱交換器的熱學(xué)的耦合構(gòu)造為能夠逆轉(zhuǎn)的熱泵過程的組成部分。由此，由第一熱交換器接收的熱量能夠傳遞至第二熱交換器，該第二熱交換器又輸出該熱量

或者，由第二熱交換器接收的熱量能夠傳遞至第一熱交換器，該第一熱交換器又輸出該熱量。

此外針對性的是，調(diào)溫室具有調(diào)節(jié)元件。在此，如此構(gòu)造調(diào)節(jié)元件，使得在調(diào)節(jié)元件的第一位置中，第一熱交換器與第一上游區(qū)段熱學(xué)地耦合，并且在調(diào)節(jié)元件的第二位置中，第一熱交換器與調(diào)溫室的第二上游區(qū)段熱學(xué)地耦合。在此以簡單的方式可行的是，第一熱交換器以交替的方式與第一上游區(qū)段或與第二上游區(qū)段熱學(xué)地耦合。

尤其，調(diào)節(jié)元件構(gòu)造為能夠轉(zhuǎn)動的活門或推移元件。

按照本發(fā)明的另一個想法，調(diào)溫室具有至少一個加熱元件。從而至少一個加熱元件能夠基于在電流流動時該加熱元件的內(nèi)電阻的自身加溫支持電池的加溫并且從而負(fù)責(zé)電池的更快速的加溫。尤其，第二上游區(qū)段具有至少一個加熱元件。優(yōu)選地，加熱元件構(gòu)造為電的加熱元件或使用化石燃料的加熱元件。

此外有利的是，調(diào)溫室能夠由介質(zhì)穿流，從而尤其在第一熱交換器和介質(zhì)之間的對流的熱量傳遞支持車輛內(nèi)腔的和/或電池的調(diào)溫。額外地，調(diào)溫室能夠具有至少一個導(dǎo)熱的元件，該元件通過導(dǎo)熱來支持對流的熱量傳遞。

尤其，調(diào)溫室被來自于車輛內(nèi)腔中的空氣經(jīng)過第一上游區(qū)段向著下游區(qū)段的方向能夠穿流。此外，調(diào)溫室尤其被來自車輛環(huán)境中的空氣經(jīng)過第二上游區(qū)段向著下游區(qū)段的方向能夠穿流。以這種方式，車輛內(nèi)腔和/或電池的高效的調(diào)溫是可行的。

此外有利的是，調(diào)溫室具有供給單元。在此，如此構(gòu)造供給單元，使得介質(zhì)流動通過調(diào)溫室。從而供給單元能夠控制流動通過調(diào)溫室的體積流量。由此能夠影響電池的和車輛內(nèi)腔的調(diào)溫。

在此，供給單元尤其構(gòu)造為通風(fēng)單元，當(dāng)空氣流動通過調(diào)溫室時。

本發(fā)明還涉及用于利用根據(jù)本發(fā)明的調(diào)溫裝置來調(diào)溫電池和車輛內(nèi)腔的方法。在此，第一熱交換器熱學(xué)地與第一上游區(qū)段或與第二上游區(qū)段耦合。由此，車輛內(nèi)腔和/或電池能夠基于在電池、車輛內(nèi)腔和車輛環(huán)境之間的溫度差而調(diào)溫。

此外針對性的是，第一熱交換器熱學(xué)地與第一上游區(qū)段耦合，并且第二熱交換器如此地輸出熱量，使得車輛內(nèi)腔被冷卻。通過第一上游區(qū)段與車輛內(nèi)腔的耦合，熱量從車輛內(nèi)腔中傳遞至第一上游區(qū)段。因為第一上游區(qū)段還與第一熱交換器熱學(xué)地耦合，則該熱量繼續(xù)傳遞至第一熱交換器，該熱交換器熱學(xué)地與第二熱交換器耦合。由此，為了冷卻車輛內(nèi)腔，熱量能夠從車輛內(nèi)腔傳遞至第二熱交換器，該熱交換器輸出該熱量。此外能夠?qū)⒋藷崃款~外地用于電池的加溫。

此外針對性的是，第一熱交換器熱學(xué)地與第二上游區(qū)段耦合，并且第二熱交換器如此地輸出熱量，從而電池被加溫。通過第二上游區(qū)段與車輛環(huán)境的熱學(xué)的耦合，熱量從車輛環(huán)境中傳遞至第二上游區(qū)段。因為第二上游區(qū)段還與第一熱交換器耦合，則該熱量繼續(xù)傳遞至第一熱交換器，該熱交換器熱學(xué)地與第二熱交換器耦合。由此，為了加溫所述電池，熱量能夠從車輛環(huán)境傳遞至第二熱交換器，該熱交換器熱學(xué)地與電池耦合并且將該熱量輸出至電池。由此能夠加溫電池，而不改變車輛內(nèi)腔的溫度。額外地，至少一個加熱元件能夠?qū)崃块g接地傳遞至第一熱交換器。

此外針對性的也是，第一熱交換器熱學(xué)地與第一上游區(qū)段耦合，并且第二熱交換器如此地接受熱量，使得車輛內(nèi)腔被加溫?；陔姵嘏c第二熱交換器的熱學(xué)的耦合，熱量能夠從電池傳遞至第二熱交換器。此外，第二熱交換器熱學(xué)地與第一熱交換器耦合，從而此熱量能夠傳遞至第一熱交換器，該第一熱交換器熱學(xué)地與調(diào)溫室尤其與調(diào)溫室的下游區(qū)段耦合。由此，此熱量能夠經(jīng)過調(diào)溫室尤其經(jīng)過調(diào)溫室的下游區(qū)段傳遞至車輛內(nèi)腔。由此能夠利用電池的廢熱，以便加溫車輛內(nèi)腔。在此，電池優(yōu)選地具有不帶有液態(tài)的電解質(zhì)的電池單池。在這樣的電池單池中，電極和/或分離器由固體電解質(zhì)組成，例如由無機的或聚合的固體電解質(zhì)組成。優(yōu)選地，陽極構(gòu)造為鋰-金屬-陽極，例如構(gòu)造為硅-鋰-合金陽極。此外，陰極優(yōu)選地具有基于鎳、鈷、錳、鋁或硫的材料。工作溫度的提高在這樣的電池單池中降低內(nèi)電阻并且尤其在電池單池的充電和放電時加速化學(xué)反應(yīng)。

由此有利的是，在從60°至120℃的溫度范圍中的溫度處并且尤其在從65°至100℃的溫度范圍中的溫度處運行所述電池。

本發(fā)明的實施例在附圖中表明且在下面的說明書中作進一步地解釋。

附圖說明

附圖中：

圖1在示意圖中示出了根據(jù)本發(fā)明的調(diào)溫裝置的實施方式。

具體實施方式

圖1示出了用于電池和車輛內(nèi)腔的根據(jù)本發(fā)明的調(diào)溫裝置1的實施方式的示意性展示。

此外，圖1示出了電池2和車輛內(nèi)腔3。

調(diào)溫裝置1具有第一熱交換器4和第二熱交換器5，其中，第一熱交換器4和第二熱交換器5熱學(xué)地耦合。

此外，第一熱交換器4熱學(xué)地與調(diào)溫室6耦合，并且第二熱交換器5熱學(xué)地與電池2耦合。由此，在第一熱交換器4和調(diào)溫室6之間的熱量傳遞是可能的。此外由此，在第二熱交換器5和電池2之間的熱量傳遞是可能的。

在此，附圖標(biāo)記41指代由第一熱交換器4接收的熱量，該熱量尤其由調(diào)溫室6傳遞至第一熱交換器4，

附圖標(biāo)記42指代由第一熱交換器4輸出的熱量，該熱量尤其由第一熱交換器4傳遞至調(diào)溫室6，

附圖標(biāo)記51指代由第二熱交換器5接收的熱量，該熱量尤其由調(diào)溫室2傳遞至第二熱交換器5，并且

附圖標(biāo)記52指代由第二熱交換器5輸出的熱量，該熱量尤其由第二熱交換器5傳遞至電池2。

第一熱交換器4和第二熱交換器5此外集成到熱泵過程中，該熱泵過程除了第一熱交換器4和第二熱交換器5之外還具有未示出的壓縮器和未示出的膨脹閥。優(yōu)選地，利用流體運行熱泵過程。在此，例如把在低的溫度水平上的熱量41提供給第一熱交換器4，該熱量用于將優(yōu)選液態(tài)的和卸壓的流體在恒定壓力p1中蒸發(fā)。接下來，氣狀的流體在使用機械功的情況下通過未示出的壓縮器如此壓縮，使得流體具有相比于低的溫度水平更高的溫度水平以及相比于壓力p1更高的壓力p2。通過經(jīng)過第二熱交換器5輸出在較高的溫度水平中的熱量52，氣狀的壓縮的流體在恒定的壓力p2中再次液化。膨脹閥在回收機械功時用于，如此地卸壓所述液態(tài)的流體，使得所述液態(tài)的和卸壓的流體在低的溫度水平中再次具有壓力p1。由此，能夠?qū)岜脤嵤榛芈愤^程。由此，能夠利用所描述的熱泵過程把在低的溫度水平中的熱量41經(jīng)過第一熱交換器4接收并且提高至較高的溫度水平并且作為熱量52經(jīng)過第二熱交換器5而輸出。

尤其可行的是，折返熱泵的方向，從而第二熱交換器5接收在較高的溫度水平中的熱量51，并且第一熱交換器4再次輸出在低的溫度水平中的熱量42。

調(diào)溫室6具有下游區(qū)段7、第一上游區(qū)段8、第二上游區(qū)段9和中部區(qū)段15。在此，中部區(qū)段15相鄰于下游區(qū)段7、第一上游區(qū)段8和第二上游區(qū)段9布置。此外，中部區(qū)段15布置在第一上游區(qū)段8和下游區(qū)段7之間以及布置在第二上游區(qū)段9和下游區(qū)段7之間。

在此，所繪出的分界線157用于隔離中部區(qū)段15與下游區(qū)段7，所繪出的分界線158用于隔離中部區(qū)段15與第一上游區(qū)段8，并且所繪出的分界線159用于隔離中部區(qū)段15與第二上游區(qū)段9。分界線157、158、159僅用于表示在中部區(qū)段15和下游區(qū)段7、第一上游區(qū)段8以及第二上游區(qū)段9之間的隔離并且此外不具有對調(diào)溫裝置1的功能的意義。

中部區(qū)段15熱學(xué)地與下游區(qū)段7耦合，從而熱量152從中部區(qū)段15能夠傳遞至下游區(qū)段7。

中部區(qū)段7此外熱學(xué)地與車輛內(nèi)部3耦合，從而熱量72從下游區(qū)段7能夠傳遞至車輛內(nèi)部3。

第一上游區(qū)段8熱學(xué)地與車輛內(nèi)部3耦合，從而熱量81從車輛內(nèi)部3能夠傳遞至第一上游區(qū)段8。

第二上游區(qū)段9熱學(xué)地與車輛環(huán)境10耦合，從而熱量91從車輛環(huán)境10能夠傳遞至第二上游區(qū)段9。

此外，調(diào)溫室6的中部區(qū)段15以交替的方式與第一上游區(qū)段8或與第二上游區(qū)段9能夠熱學(xué)地耦合。圖1示出了，調(diào)溫室6對此有利地具有調(diào)節(jié)元件11。

對于調(diào)節(jié)元件11在第一位置111中的布置（該第一位置在圖1中實線展示），中部區(qū)段15熱學(xué)地與第一上游區(qū)段8耦合。由此，熱量82能夠從第一上游區(qū)段8傳遞至中部區(qū)段15。

對于調(diào)節(jié)元件11在第二位置112中的布置（該第二位置在圖1中虛線展示），中部區(qū)段15熱學(xué)地與第二上游區(qū)段9耦合。由此，熱量92能夠從第二上游區(qū)段9傳遞至中部區(qū)段15。

如圖1中所示，第一熱交換器4優(yōu)選地與調(diào)溫室6的中部區(qū)段15熱學(xué)地耦合。由此，熱量41能夠從調(diào)溫室6的中部區(qū)段15傳遞至第一熱交換器4。另外，由此熱量42能夠從第一熱交換器4尤其傳遞至調(diào)溫室6的中部區(qū)段15。優(yōu)選地，在此，第一熱交換器4布置在調(diào)溫室6的中部區(qū)段15的內(nèi)部或者與調(diào)溫室6的中部區(qū)段15熱學(xué)地接觸地布置。

此外，調(diào)溫室6尤其第二上游區(qū)段9能夠具有至少一個加熱元件12。在此，如圖1中所示，至少一個加熱元件12能夠利用化石燃料。作為替代方案，加熱元件12能夠構(gòu)造為電的加熱元件。至少一個加熱元件12用于將額外的熱量121置入調(diào)溫室6中，尤其置入第二上游區(qū)段9中。

為了對電池2或車輛內(nèi)腔3調(diào)溫，第一熱交換器4尤其經(jīng)過調(diào)溫室6的中部區(qū)段15熱學(xué)地與第一上游區(qū)段8（尤其通過調(diào)節(jié)元件11在第一位置111中的布置）耦合或者熱學(xué)地與第二上游區(qū)段9（尤其通過調(diào)節(jié)元件11在第二位置112中的布置）耦合。

如果第一熱交換器4尤其經(jīng)過調(diào)溫室6的中部區(qū)段15熱學(xué)地與第一上游區(qū)段8耦合（尤其通過調(diào)節(jié)元件11布置在第一位置111中），則如圖1中所示，在調(diào)溫裝置1的第一運行方式中，熱量能夠通過熱量81、熱量82、熱量41和熱量52的熱量傳遞從車輛內(nèi)腔3傳遞至電池2。由此，車輛內(nèi)腔3通過熱量提取而冷卻。額外地，能夠由此加溫電池2。

此外，正如從1中可見的那樣，在調(diào)溫裝置1的第二運行方式中，熱量能夠通過熱量91、熱量92、熱量41和熱量52的熱量傳遞從車輛環(huán)境10傳遞至電池2，當(dāng)?shù)谝粺峤粨Q器4尤其經(jīng)過調(diào)溫室6的中部區(qū)段15熱學(xué)地與第二上游區(qū)段9耦合（尤其通過將調(diào)節(jié)元件11布置在第二位置112中）時。由此能夠通過熱量引入來加溫電池2。額外地，至少一個加熱元件12能夠通過引入熱量121支持電池2的加溫。

此外，正如從1中可見的那樣，在調(diào)溫裝置的第三運行方式中，熱量也能夠通過熱量51、熱量42、熱量152和熱量72的熱量傳遞從電池2傳遞至車輛內(nèi)腔3。在此優(yōu)選地，第一熱交換器4尤其經(jīng)過調(diào)溫室6的中部區(qū)段15熱學(xué)地與第一上游區(qū)段8耦合。由此，車輛內(nèi)腔3能夠通過電池2的廢熱加溫。

根據(jù)本發(fā)明，在調(diào)溫裝置1中，第一熱交換器4以交替的方式與第一上游區(qū)段8或與第二上游區(qū)段9熱學(xué)地耦合。由此，利用調(diào)溫裝置1可行的是，在第一運行方式、第二運行方式和第三運行方式之間尤其通過將調(diào)節(jié)元件11布置在第一位置111或第二位置112中如此地進行切換，使得獲得電池2的和/或車輛內(nèi)腔3的所期望的調(diào)溫。在此，第一運行方式用于冷卻車輛內(nèi)腔3和能夠加溫電池2，第二運行方式用于加溫電池2并且第三運行方式用于加溫車輛內(nèi)腔3。

基于所描述的熱耦合的熱量傳遞和在調(diào)溫室6的區(qū)段內(nèi)的熱量傳遞優(yōu)選地基于由于溫度梯度所導(dǎo)致的導(dǎo)熱和/或基于由于流體的流動和溫度梯度所導(dǎo)致的對流的熱量傳遞。

可行的是，調(diào)溫室6能夠由介質(zhì)穿流。此外有利的是，調(diào)溫室6額外地具有用于供給介質(zhì)的供給單元13。

流動通過調(diào)溫室6的介質(zhì)按照以下方式尤其從第一上游區(qū)段8經(jīng)過中部區(qū)段15向著下游區(qū)段7的方向或從第二上游區(qū)段9經(jīng)過中部區(qū)段15向著下游區(qū)段7的方向流動通過調(diào)溫室6，即所述介質(zhì)能夠用于通過對流的熱量傳遞來傳遞熱量41、42、72、81、82、91、92、157、121或者這種熱量傳遞通過能夠通過對流的熱量傳遞支持。

尤其，調(diào)溫室6能夠具有導(dǎo)熱的材料例如塑料或金屬，該材料通過導(dǎo)熱用于熱量41、42、72、81、82、91、92、121、152至少之一的熱量傳遞或者該熱量傳遞被導(dǎo)熱支持。

尤其有利的是，來自車輛內(nèi)腔3中的空氣經(jīng)過第一上游區(qū)段8且經(jīng)過中部區(qū)段15向著下游區(qū)段7的方向能夠流動并且能夠從下游區(qū)段7中再次流動進入車輛內(nèi)腔3中。在此，有利地，通風(fēng)單元14用于供給氣流。在此，調(diào)節(jié)元件11優(yōu)選地布置在第一位置111中。由此，流動通過調(diào)溫室6的空氣能夠在調(diào)溫裝置1的第一運行方式期間為了冷卻車輛內(nèi)腔3而將熱量輸出至第一熱交換器4并且再次流入車輛內(nèi)部3中?；蛘撸隹諝饽軌蛟谡{(diào)溫裝置1的第三運行方式期間為了加溫車輛內(nèi)部3而將熱量由第一熱交換器4接收并且由此加溫地再次流入車輛內(nèi)部3中。

此外有利的是，來自車輛環(huán)境10中的空氣經(jīng)過第二上游區(qū)段9且經(jīng)過中部區(qū)段15向著下游區(qū)段7的方向能夠流動。在此，調(diào)節(jié)元件11優(yōu)選地布置在第二位置112中。由此，空氣能夠在第二運行方式期間將熱量從車輛環(huán)境10中輸出至第一熱交換器4，該空氣由此能夠加溫電池2。

此外，能夠?qū)⒄{(diào)溫裝置1尤其第一熱交換器4布置在車輛的底部區(qū)域和/或壁區(qū)域處，電池布置在底部區(qū)域和/或壁區(qū)域附近。由此，底部區(qū)域和/或壁區(qū)域能夠有利地冷卻。

調(diào)溫裝置能夠應(yīng)用在帶有蓄電池尤其帶有鋰離子電池例如帶有鋰-硫-電池或鋰-空氣-電池的電動車輛中，在從60°至120℃的溫度范圍中的溫度處并且優(yōu)選在從65°至100℃的溫度范圍中的溫度處尤其在80℃的溫度處運行所述蓄電池。

此外，除了使用在車輛中，根據(jù)本發(fā)明的調(diào)溫裝置1也能夠使用作為靜態(tài)的調(diào)溫裝置，例如尤其用于建筑物的調(diào)溫。