(57)【要約】  本発明は、互いに離して配置されて支持構造（２３）が配置される中間空間を境界付ける２つのカバープレート（８）を備えており、上記支持構造が、カバープレート（８）を互いに離れた状態に保ち、カバープレート（８）および支持構造（２３）に接触する収着材料（７）が、中間空間にさらに収容されている、温度制御要素（５）を提供する。この種の温度制御要素（５）は、カバープレート（８）を機械的に接続し、したがって温度制御要素（５）に構造強度をもたらす役に立つだけでなく、収着材料（７）とカバープレート（８）との間の熱エネルギの伝達も生じさせる支持構造（２３）によって、収着材料（７）とカバープレート（８）との間の熱エネルギのきわめて良好な伝達を可能にする。結果として、本発明による温度制御要素（５）は、例えば、電動自動車の走行用電池などの電池セルユニットの１つ以上の電池セルの温度の直接制御にも好都合に適する。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに離して配置されて中間空間を形成する２つのカバープレート（８）を備えており、前記中間空間内に前記カバープレート（８）を互いに離して保つ支持構造（２３）が配置され、前記カバープレート（８）および前記支持構造（２３）に接触する収着材料（７）が前記中間空間にさらに収容されている、温度制御要素（５）。
【請求項２】
前記カバープレート（８）および／または前記支持構造（２３）は、１つ以上の金属で形成されている、ことを特徴とする請求項１に記載の温度制御要素（５）。
【請求項３】
前記カバープレート（８）もしくは前記カバープレート（８）の少なくとも一方および／または前記支持構造（２３）は、前記中間空間に隣接する壁面において前記収着材料（７）で少なくとも部分的にコーティングされている、ことを特徴とする請求項１または２に記載の温度制御要素（５）。
【請求項４】
前記コーティングは、１つ以上の流路（２５）を境界付けている、ことを特徴とする請求項３に記載の温度制御要素（５）。
【請求項５】
前記支持構造（２３）は、波形の金属薄板構造および／または発泡体構造および／または不織布構造および／または前記カバープレート（８）の少なくとも一方によって形成された突出部（２７）を含む、ことを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の温度制御要素（５）。
【請求項６】
前記支持構造（２３）は、複数のチャネル（２４）を形成する波形の金属薄板構造を備え、前記複数のチャネル（２４）は、前記金属薄板構造の長手方向の延在に沿って延び、かつ互いに平行に延びている、ことを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の温度制御要素（５）。
【請求項７】
前記チャネル（２４）は、前記金属薄板構造の長手方向の延在の全体にわたって延びている、ことを特徴とする請求項６に記載の温度制御要素（５）。
【請求項８】
前記金属薄板構造は、前記長手方向の延在において、横方向に延びる複数のストリップ状の部分（２６）に分割され、隣接する部分の前記チャネル（２４）は、前記横方向にオフセットされている、ことを特徴とする請求項６に記載の温度制御要素（５）。
【請求項９】
前記中間空間によって境界付けられた媒体チャネル、を特徴とする請求項１〜８のいずれか一項に記載の温度制御要素（５）。
【請求項１０】
少なくとも１つの電池セル（６）と、カバープレート（８）によって前記電池セル（６）に当接した請求項１〜９のいずれか一項に記載の少なくとも１つの温度制御要素（５）とを備える電池セルユニット（３）。
【請求項１１】
前記少なくとも１つの温度制御要素（５）は、前記少なくとも１つの電池セル（６）を取り囲むハウジング（４）内に組み込まれ、さらには／または２つの電池セル（６）の間に配置されている、ことを特徴とする請求項１０に記載の電池セルユニット（３）。
【請求項１２】
請求項１０または１１に記載の電池セルユニット（３）を備えており、前記温度制御要素（５）の前記中間空間が、制御弁（１１）を介して相バリエータ（１０）に接続され、気体の状態のプロセス媒体を、前記制御弁（１１）が開かれているときに、前記温度制御要素（５）の前記中間空間内に配置された前記収着材料（７）と前記相バリエータ（１０）との間で流すことができる、温度制御システム。
【請求項１３】
前記相バリエータ（１０）を、冷却装置（１２）の冷媒回路（１３）に接続することができる、ことを特徴とする請求項１２に記載の温度制御システム。
【請求項１４】
請求項１２または１３に記載の温度制御システムを備える自動車。
【請求項１５】
前記冷却装置（１２）は、当該自動車の内部空間へと供給される空気（１９）の温度を制御するために設けられた空調熱交換器（１６）を備える、ことを特徴とする請求項１４に記載の自動車。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、とくには自動車の電池セルユニットの温度を制御するための収着材料を備えた温度制御要素に関する。さらに、本発明は、そのような温度制御要素を備えた電池セルユニット、そのような電池セルユニットを備えた温度制御システム、およびそのような温度制御システムを備えた自動車に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば電池式の自動車（ＢＥＶ）またはハイブリッド車両（ＨＥＶまたはＰＨＥＶ）などの電動車両を動作させるために、強力な（走行用）電池が、車両の走行用電気モータに電力を供給するために使用される。例えばリチウムイオン電池として形成され得るそのような走行用電池は、温度の影響を受けやすい。これらは、比較的低い温度において、限られた蓄電容量しか持たず、したがって走行用電気モータによる駆動に基づく航続距離に関して悪影響を有する。対照的に、比較的高い温度は、電池の比較的急速な老化につながり、比較的短い使用期間でも、蓄電容量が恒久的に減少することになる。
【０００３】
これらの問題を回避し、あるいは少なくとも軽減するために、電動自動車の走行用電池を、少なくとも自動車の稼働時に走行用電池の温度を所定の温度範囲内に保つために、温度制御式にすることができる。走行用電池のそのような温度制御のために、走行用電池を自動車の冷却システムに統合することができ、走行用電池の冷却および加熱が可能となるように、追加の加熱装置を設けることができる。走行用電池のこのような種類の温度制御のために、おそらくは比較的長期間にわたって、比較的大きな電力を供給しなければならない。この場合に、自動車が外部の電気エネルギ供給源に接続されていないときは、この電力を走行用電池から得なければならない。これにより、走行用電池の充電状態が低下し、したがって自動車の航続距離に悪影響が及ぶ。
【０００４】
これらの問題は、例えば独国特許出願公開第１０  ２０１２  ０１２  ８２０号明細書（特許文献１）、独国特許出願公開第１０  ２０１５  ２０４  ６７８号明細書（特許文献２）、または独国特許出願公開第１０  ２０１５  ２０４  ６６７号明細書（特許文献３）から知られているように、自動車の走行用電池の温度を制御するための収着ユニットを使用することによって軽減することができる。
【０００５】
そのような収着ユニットは、とくには気体の状態の収着剤として存在することができるプロセス媒体を吸収または吸着することができる収着材料を有する収着装置を備え、熱エネルギを放出する。そのような収着ユニットは、以下では相バリエータと称される蒸発器／凝縮器装置をさらに備え、相バリエータにおいて、例えば水などのプロセス媒体を気化させて、収着装置の収着材料に吸収もしくは吸着させることができ、またはプロセス媒体は、熱の供給下での収着材料からの脱着後に、熱エネルギを吸収しつつ凝縮する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】独国特許出願公開第１０  ２０１２  ０１２  ８２０号明細書
【特許文献２】独国特許出願公開第１０  ２０１５  ２０４  ６７８号明細書
【特許文献３】独国特許出願公開第１０  ２０１５  ２０４  ６６７号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、自動車の（走行用）電池の温度を好都合なやり方で制御する可能性を示すという課題に基づく。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この課題は、請求項１に記載の温度制御要素によって解決される。そのような温度制御要素を備えた電池セルユニット、そのような電池セルユニットを備えた温度制御システム、およびそのような温度制御システムを備えた自動車が、請求項１０、１２、および１４の主題である。本発明による温度制御要素、本発明による電池セルユニット、本発明による温度制御システム、および本発明による自動車の好都合な構成の実施形態が、さらなる請求項の主題であり、さらには／または以下の本発明の説明からもたらされる。
【０００９】
本発明によれば、温度制御要素には、互いに離して配置された２つのカバープレートが備えられており、２つのカバープレートは、支持構造が配置される中間空間を境界付け、前記支持構造が、カバープレートを互いに離れた状態に保ち、収着材料が中間空間にさらに収容され、カバープレートおよび支持構造に少なくともいくつかの部分において接触し、好ましくは可能であれば全表面にわたって接触する。本発明によるこのような温度制御要素は、カバープレートを（少なくとも互いへと向かうカバープレートの（圧力）荷重に対して）互いに機械的に接続し、したがって温度制御要素に構造強度をもたらす役に立つだけでなく、収着材料とカバープレートとの間の熱エネルギの伝達も生じさせる支持構造によって、収着材料とカバープレートとの間の熱エネルギのきわめて良好な伝達を可能にする。結果として、本発明による温度制御要素は、例えば、本発明による電池セルユニットの１つ以上の電池セルの温度の直接制御に好都合に適する。
【００１０】
本発明によるそのような電池セルユニットは、少なくとも１つの電池セル、すなわち電気エネルギの貯蔵要素と、少なくとも一方のカバープレートにて電池セルに直接的または間接的に当接する本発明による少なくとも１つの温度制御要素とを備える。本発明による１つ以上の温度制御要素を、この場合に、とりわけ少なくとも１つの電池セルを取り囲むハウジング内に組み込むことができ、この場合に、好ましくはハウジングの一部を形成することさえ可能である。これに加え、またはこれに代えて、本発明による温度制御要素を、（それぞれ）電池セルユニットの２つの電池セルの間に配置することができ、したがって電池セルユニットがコンパクトな寸法の場合でも、個々の電池セルの理想的に均一な冷却を達成できるため、とくに好都合である。
【００１１】
基本的には、本発明による温度制御要素から、例えば、本発明による電池セルユニットの１つ以上の電池セルへの好都合な熱伝達を可能にし、さらには、１つ以上のそのような温度制御要素の本発明による電池セルユニットへの好都合な組み込み、とくには省スペースな組み込みを実現するために、好ましくは、カバープレートの厚さおよびカバープレート間の距離によって定められる本発明による温度制御要素の高さを、長さおよび幅よりも大幅に小さくすべきである。とくには、長さおよび幅のそれぞれを、高さの１０倍、好ましくは５０倍、とくに好ましくは１００倍にすることができる。
【００１２】
したがって、本発明による電池セルユニットまたはその個々の電池セルの温度制御を、本発明による１つ以上の電池セルユニットを本発明による温度制御システムへと組み込むことによって実行でき、そこでは、（各々の）温度制御要素の中間空間が、制御弁を介して相バリエータに接続され、制御弁が開かれると、プロセス媒体が、該当の温度制御要素の中間空間に配置された収着材料と相バリエータとの間を気体の状態で流れることができる。気体のプロセス媒体は、熱エネルギの供給によって相バリエータにおいて気化した後に、本発明による電池セルユニットの１つ以上の温度制御要素の収着材料へと流れると、熱エネルギを放出しながら収着材料によって吸収または吸着される。これにより、電池セルユニット、とくにはその電池セルを、例えば、比較的低い周囲温度での始動手順の後または始動手順のために予熱するために加熱することができる。電池セルユニットのその後の動作において、それらの電池セルは廃熱を生じさせ、この廃熱は、本発明による電池セルユニットの１つ以上の温度制御要素の収着材料を脱着するために利用可能であり、次いで制御弁が開かれたときに相バリエータへと流れ、相バリエータにおいて、熱エネルギを放出しつつ相バリエータ、したがって気体のプロセス媒体を相応に冷却することによって凝縮する。これにより、収着材料からのプロセス媒体の脱着に必要な熱エネルギが電池セルユニットから放出され、電池セルユニットはこのようにして冷却される。
【００１３】
相バリエータを、好ましくは、温度制御システムの冷却装置の冷媒回路に接続することで、相バリエータに比較的低温の冷媒を適用して、プロセス媒体が相バリエータで安全に凝縮することを保証することができる。とくには少なくとも凝縮器、蒸発器、および圧縮機を備えることができる冷却装置を、とくには、少なくとも本発明による温度制御システムを基本的に備える本発明による自動車用の空調システムとして設けることができる。この目的のために、冷却装置は、とくには自動車の内部空間に供給される空気の温度制御、とりわけ冷却のために設けられる空調熱交換器を備えることができる。この目的のために、空調交換器としての冷却装置の蒸発器に、とくには、冷媒に加えて、自動車の内部空間を空調するために供給される空気も流すことができ、これにより、この空気から熱エネルギを引き出して、蒸発器において蒸発器を通って導かれる冷媒の気化に利用することができる。
【００１４】
これに加え、またはこれに代えて、本発明による温度制御システムの相バリエータを冷却システム、とくには本発明による自動車の冷却システムに接続する可能性も存在する。そのような冷却システムは、少なくとも、この冷却システムを流れる冷却媒体によって、熱エネルギを、冷却媒体冷却器を介して周囲空気へと放散させることができることを特徴とする。冷却装置（内部に冷却媒体が流れている）とは異なり、この場合には、冷却媒体の相変化は実行されない。
【００１５】
カバープレートと収着材料との間のきわめて好ましい熱エネルギの伝達を実現するために、好ましくは、カバープレートおよび支持構造を、少なくとも部分的に、好ましくは完全に、良好な熱伝導率を有する材料、とくにはアルミニウムなどの１つ以上の金属から形成することができる。さらに、金属からの構成は、費用効率の高い生産性および良好な構造的耐荷重能力という利点も有する。
【００１６】
本発明による温度制御要素の好ましい構成の実施形態によれば、カバープレートもしくはカバープレートの少なくとも一方および／または支持構造を、中間空間を境界付けている壁面または中間空間内に配置された壁面において、収着材料で少なくとも部分的にコーティングすることができる。したがって、カバープレートおよび／または支持構造の対応する壁面に、少なくとも部分的に収着材料で構成され、好ましくは完全に収着材料で構成された本質的に安定な層が、接着によって結合する。対応するコーティングを、この場合に、好ましくは比較的薄くなるように形成することができ（例えば、直接コーティングにおいては０．０１ｍｍ〜０．２ｍｍの間であり、すでに寸法的に安定なコーティング層を貼り付けている（とくには、接着によって結合させる）場合には最大数ミリメートル）、したがって一方では、本発明によるこのような温度制御要素を比較的コンパクトにすることができ、したがって、電池セルユニットの冷却にきわめて好適である。他方では、温度制御要素の熱伝導構造、すなわち少なくともカバープレートおよび支持構造に大規模に接触し、おそらくはカバープレートを囲んで中間空間の周囲を境界付ける側壁にも大規模に接触する収着材料の比較的薄い層を組み合わせることによって、収着材料と温度制御要素の熱伝導構造との間の好都合な熱伝達を達成することができる。比較的薄い層は、とくには、比較的低いことが多い収着材料自体の熱伝導率がこの熱伝達に及ぼす悪影響を減らすことができる。
【００１７】
必要に応じて、層を形成する収着材料の材料構造は、気体のプロセス媒体がこの材料構造を貫いて流れることが不可能であり、あるいはわずかしか可能でないように緻密であり得る。それにもかかわらず、プロセス媒体と収着材料との間のおそらくは表面全体にわたる接触を可能にするために、好ましくは、カバープレートおよび／または支持構造のコーティングによって形成された層は、できる限り広い範囲にわたって中間空間の全体を通過する貫流を保証し、したがって可能な限り大規模なプロセス媒体と収着材料との間の接触を保証する１つ以上の流路を構造的に形成し、または画定すべきである。収着材料の材料構造が充分に大きな細孔を有する場合、そのような構造的に形成される流路は、必要に応じて省かれてもよい。
【００１８】
収着材料によるカバープレートおよび／または支持構造のコーティングに加え、またはそれに代えて、好ましくは、中間空間内の支持構造に占められていない自由空間を、収着材料の詰め物で、および／または大きな細孔を有するように形成され、さらには／もしくは流路を有している収着材料の中実な成形体で、できる限り広範囲に埋める可能性も存在する。
【００１９】
可能な限り良好なカバープレートと収着材料との間の熱伝達およびエネルギ貯蔵能力を保証するために、支持構造は、収着材料との大規模な接触を結果として達成できるように、可能な限り大規模に形成されるべきである。この目的のために、支持構造は、とくには、波形の金属薄板構造および／もしくは発泡体構造および／もしくは不織布構造を備えることができ、またはそのような構造として形成されてよい。これらの場合、支持構造は、結果として、カバープレートとは異なる１つまたはいくつかの構成要素によって形成され、本発明による対応する温度制御要素を製造する過程において、支持構造およびカバープレートを、（はまり合い方式、締まりばめ方式、またははんだ付けなどによる物質フィット方式で）互いに固定的に接続することができる。しかしながら、これに加え、またはこれに代えて、支持構造を少なくとも一方のカバー層の突出部によって形成し、（各々の）突出部を、他方のカバープレート、とりわけ他方のカバープレートの対応する対向の突出部に接触させ、カバープレートをこれらの接触点において互いに固定的に接続する可能性も存在する。
【００２０】
本発明による温度制御要素の支持構造が、波形の金属薄板構造を有する場合、さらに好ましくは、金属薄板構造によって、互いに平行に延び、かつ金属薄板構造の長手方向の延在に沿って延びる複数のチャネルを形成することが可能である。この場合、チャネルを、さらに好ましくは、金属薄板構造の長手方向の延在の全体にわたって（好ましくは、途切れることなく）延ばすことができる。そのような波形の金属薄板構造は、一方では、比較的単純に、したがって費用効率に優れたやり方で製造することができ、他方では、２つのカバープレートの比較的良好な支持機能を有する。
【００２１】
また、本発明による対応する温度制御要素の好ましいさらなる発展によれば、そのような波形の金属薄板構造を、長手方向の延在において、横方向に延びる複数のストリップ状の部分に分割し、隣り合う部分のチャネルを横方向に互いにオフセットさせることが可能である。本発明による温度制御要素の支持構造のそのような構成は、２つのカバープレートのためのきわめて好都合な支持機能を特徴とすることができる。
【００２２】
収着材料との熱伝達をさらに改善するために、波形の金属薄板構造に、この波形の金属薄板構造から延びる複数のウイングを持たせることが可能であり、ウイングを、少なくとも２つの隣接する辺によって生成される切れ目によって、金属薄板構造自体の切れ目の形態で形成することも可能であり、結果として、波形の金属薄板構造が対応する貫通開口部を形成し、各々のウイングが貫通開口部の片側から延びる（いわゆる「ルーバー状」）。
【００２３】
さらに、本発明による温度制御要素の中間空間内に、好ましくは、中間空間によって画定される少なくとも１つの媒体チャネルを延ばすことができる。この媒体チャネルは、収着材料および温度制御要素の残りの構成要素に直接接触することがないように意図された冷却媒体を導く役目を果たすことができる。この場合に、媒体チャネルを、とくには冷却システム、とりわけ本発明による自動車の冷却システムに接続することができる。これは、例えば、本発明による電池セルユニットを、本発明による温度制御システムの吸着ユニットの一部としての本発明による温度制御要素によって一時的にのみ、とりわけ比較的短時間だけ冷却することを可能にする一方で、より長時間の冷却は、冷却システムの一部としての温度制御要素によって実現される。この場合に、電池セル、またはカバープレートを介し、必要であれば支持構造も介して温度制御要素に接触する電池セルから、媒体チャネル内を流れる冷却媒体への好都合な熱伝達を実現するために、好ましくは、媒体チャネルをカバープレートおよび／もしくは支持構造に直接隣接させて配置すべきであり、またはカバープレートおよび／もしくは支持構造に組み込むべきである。これにより、比較的熱伝導性に乏しいことが多い収着材料も介する熱エネルギの伝達を、回避することができる。
【００２４】
本発明による温度制御要素は、電気加熱要素をさらに備えることにより、例えば本発明による電池セルユニットの電池セルの加熱を、プロセス媒体が収着材料によって実質的に完全に吸収または吸着されており、したがって少なくとも一時的に対応する吸収または吸着による熱エネルギの放出が不可能である場合にも、必要に応じて可能にすることができる。
【００２５】
本発明による自動車は、とくには、レール式の動力車ではなく、車輪式の自動車（好ましくは、乗用車または大型トラック）であってもよい。
【００２６】
不定冠詞（「ａ（１つの）」、「ａｎ（１つの）」、「ｏｎｅ（１つ）」）は、とくには特許請求の範囲および特許請求の範囲を一般的に説明する明細書において、数詞としてではなく、そのものとして理解されるべきである。したがって、不定冠詞によって対応して具体化された構成要素は、少なくとも１回存在し、数回存在してもよいと理解されるべきである。
【００２７】
本発明を、図面に示される例示的な構成に基づいて、以下でさらに詳しく説明する。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明による自動車を示す概略図である。
【図２ａ】第１の動作状態における本発明による温度制御システムを示す概略図である。
【図２ｂ】第２および第３の動作状態における温度制御システムを示す概略図である。
【図３】構成の一形態に従った本発明による温度制御要素の断面を示す概略図である。
【図４】図３による温度制御要素のための別の支持構造の斜視図を示す概略図である。
【図５】構成のさらなる形態に従った本発明による温度制御要素の一部分の断面を示す概略図である。
【図６】図５による温度制御要素の上面を示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
図１は、本発明による自動車を概略図にて示している。自動車は、電動化されるように形成され、したがって少なくとも１つの走行用電気モータ１を備え、その駆動力を自動車の被駆動輪２に伝達することができる。この場合に、自動車は、電池式の自動車（ＢＥＶ）として形成されてもよい。その場合、自動車は、走行用の駆動力を生成するために、１つ以上の走行用電気モータ１だけを備え、走行用電池３が、とりわけ、１つ以上の走行用モータ１を駆動するために必要な電力を供給するために設けられる。あるいは、自動車は、ハイブリッド車両であってもよい。この場合、自動車は、内燃機関（図示せず）をさらに備え、この内燃機関は、やはり駆動力を少なくとも一時的に生成するために設けられ、駆動力は、自動車の被駆動輪に伝達される。この場合、ハイブリッド車は、通常は比較的小さい寸法とされる走行用電池３を走行用モータ１または別の発電機の回生利用によってのみ充電することができる「単純」ハイブリッド車両（ＨＥＶ）としての構成にて実現されても、走行用電池３を外部の電気エネルギ供給源に接続することによって充電することも可能であるいわゆるプラグインハイブリッド車両（ＰＨＥＶ）としての構成にて実現されてもよい。
【００３０】
走行用電池３の充電時、および走行用電池３からの大電力の取り出し時の両方において、走行用電池３がかなりの廃熱を発生させる可能性があり、走行用電池３の過熱を防止するために放熱が必要である。同時に、走行用電池３の温度が所定の下側しきい値を下回って低下することがないように保証して、そのような比較的低い温度に伴う蓄電容量の低下を回避しなければならない。これを達成するために、走行用電池３は、本発明による温度制御システムに統合される。このような温度制御システムが、考えられる一形態の構成にて図２に示されている。
【００３１】
本発明による電池セルユニットとして形成された走行用電池３は、図２による温度制御システムにおいて、ハウジング４内に電気的に相互接続されて配置された複数の電池セル６を含む。このハウジング４のハウジング壁に、本発明による温度制御要素が組み合わせられ、好ましくは温度制御要素５自体が、このハウジング壁を形成する。必要に応じて、電池セルユニット３のハウジング壁のすべてまたは少なくとも複数を、本発明による１つ以上の温度制御要素４の形態にて形成することができる。さらに、本発明による１つ以上の温度制御要素４を、２つの電池セル６の各々の間に配置して、全体として可能な限り均一な１つ以上の温度制御要素５による電池セル６の温度制御を実現することもできる。
【００３２】
本発明による温度制御要素５は、例えばゼオライトまたはシリカゲルなどの収着材料７が配置されるハウジングを備える。温度制御要素５のハウジングは、２つのカバープレート８（図３および図５を参照）および側壁（図示せず）によって形成される。接続ライン９を介して、収着材料７を収容するハウジングの内部空間は、熱交換器として形成された相バリエータ１０に流体連通する。この場合に、制御装置（図示せず）によって駆動することができる制御弁１１が、接続ライン９に組み込まれている。制御弁１１によって、接続ライン９を介した流体連通を、解放または遮断することができる。温度制御要素５は、相バリエータ１０および制御弁１１が組み込まれた接続ライン９と協働して収着ユニットを形成し、主として制御可能な様相で、熱エネルギを、収着材料７または温度制御要素５（収着ユニットの収着装置を呈する）と相バリエータ１０との間で両方向に交互に伝達することができる。したがって、収着ユニットによって、電池セルユニット３の電池セル６の温度を制御することができ、この場合には、必要に応じて冷却または加熱することができる。
【００３３】
電池セル６を冷却するために、収着ユニットは、例えば、自動車が稼働していないときの走行用電池３の充電プロセスにおいて、すなわち走行用電池３が外部の電気エネルギ供給源に接続されているときに、再生動作にて動作し、電池セルの充電時に生じる廃熱が、１つ以上の温度制御要素５の収着材料７によって以前に吸収または吸着されたプロセス媒体（例えば、水）の脱着に利用される。この目的のために、例えば、収着材料を約２５℃の温度へと温度制御すれば、すでに充分である。電池セル６は、収着材料７へのこの熱伝達および結果として生じるプロセス媒体の脱着によって冷却される。脱着によって放出された水蒸気は、制御弁１１が開かれると、接続ライン９を介して相バリエータ１０へと流れる。相バリエータ１０において、水蒸気は、やはり相バリエータ１０を通って流れる温度制御システムの冷却装置１２の冷媒による冷却によって凝縮する。相バリエータ１０を通って流れるとき、冷媒は、例えば−５℃の温度を有し得る。
【００３４】
冷却装置１２は、凝縮器１４、圧縮機１５、本発明による自動車の空調熱交換器として設けられた蒸発器１６、ならびに複数の制御弁１１が組み込まれた冷媒回路１３を備える。冷却装置１２により、自動車の内部（乗客）空間の温度を制御するために供給される空気１９を、既知のやり方で必要に応じて冷却することができ、この目的のために、気体の状態で冷媒回路１３を循環する冷媒は、圧縮機１５によって圧縮される。続いて、圧縮された気体の冷媒は、凝縮器１４において凝縮し、このときに放出された熱エネルギが、周囲の空気１８へと消散する。次いで、このようにして液化した冷媒は、例えば図示されていないポンプによって空調熱交換器１６に運ばれ、この熱交換器において、冷媒は弛緩することができ、したがって冷媒は再び気化し、すなわち気体の状態に変化する。冷媒は、やはり空調熱交換器１６を通って流れ、自動車の内部空間を空調するためにもたらされる空気１９から、気化時に取り上げた熱エネルギを運び去る。
【００３５】
相バリエータ１０は、別個の接続ライン２０および合計４つの制御弁１７のうちの３つを介して、冷媒回路１３に接続されている。収着ユニットの再生動作時のプロセス媒体の凝縮に起因して相バリエータ１０内で放出された熱エネルギは、冷媒を介して消散される。この場合、冷媒を、相バリエータ２０の接続ライン２０のうちの１つに組み込まれたポンプ２１による回路にて運ぶことができ、この回路は、他には、相バリエータ１０および凝縮器１４のみを含み（図２ａを参照）、凝縮器１４は、この場合には、冷媒を再び冷却する役目だけを果たす。この回路において、冷媒の相変化は生じない。したがって、この冷媒回路は、機能的には冷却媒体回路に相当する。
【００３６】
あるいは、収着ユニットの再生動作時に相バリエータ１０において放出された熱エネルギを、圧縮機１５をさらに含む回路に供給される冷媒を介して消散させてもよい。これにより、空調熱交換器１６を、冷却装置１２の第３の制御弁１７によって解放することができるバイパス２２によってバイパスすることができる。この場合、収着ユニットの相バリエータ１０は、冷却装置１２の蒸発器として空調熱交換器１６を置き換える。結果として、圧縮機１５によって、気体の状態の冷媒が圧縮されて凝縮器１４に供給され、凝縮器１４において凝縮し、液化する。次いで、液体の冷媒は、ポンプ２１によって相バリエータ１０に供給され、相バリエータ１０において気化する。これにより、冷媒のこの気化に必要な熱エネルギが、収着ユニットのプロセス媒体から引き出され、したがってプロセス媒体が凝縮する。冷媒の該当の回路は、（表面が塗りつぶされていない矢印によって）強調されたやり方で図２ｂに示されている。
【００３７】
温度制御システムを備える自動車の稼働時に、収着ユニットを利用しないでおくことが可能であり、この目的のために、収着ユニットの制御弁１１が閉じたままにされる。これは、温度制御要素５と相バリエータ１０との間のプロセス媒体の流れを防止する。その後に、おそらくは必要となる走行用電池３の冷却を、好ましくは、冷却媒体を走行用電池３内に組み込まれた冷却媒体チャネル（図示せず）を通って導く自動車の追加の冷却システム（図示せず）によって実現することができる。そのようにして電池セル６から冷却媒体へと伝達された熱エネルギは、その後に、冷却システムの冷却媒体冷却器において周囲空気へと伝達される。この場合に、冷却媒体チャネルも、好ましくは、電池セルユニット３の１つ以上の温度制御要素５に組み込むことができる。
【００３８】
自動車が長期間にわたって使用されず、その間に比較的低温の周囲温度にさらされた場合、それに応じて、自動車を再び稼働させるとき（コールドスタート時）に走行用電池３が低い温度になっており、結果として電池セル６の蓄電容量が大幅に制限される。自動車のこのようなコールドスタート後の走行用電池３を可能な限り迅速に蓄電容量に関して最適な温度にするために、収着ユニットは、収着動作にて運転され、この目的のために、収着ユニットの制御弁１１が開かれるとともに、冷媒が例えば図２ａまたは図２ｂによる冷媒回路にて運ばれる（流れの方向は再生動作と比べて逆になる（表面が塗りつぶされた矢印を参照）、この場合、冷却装置１２の凝縮器１４は蒸発器として動作すると考えられる）。これにより、収着ユニットの適切な構成ゆえに（とくには、プロセス媒体が収着ユニットにおいてもっぱら流体として存在し、さらに収着ユニットが負圧で動作することもあり）、相バリエータ１０を通って流れるときに、やはり周囲温度（例えば、０℃）を有している冷媒から、相バリエータ１０に含まれる液体のプロセス媒体へと渡される熱エネルギは、このプロセス媒体を気化させるために充分であり、次いで、このプロセス媒体は、接続ライン９を介して温度制御要素５へと流れる。次いで、温度制御要素５内に含まれる収着材料７が、気体のプロセス媒体を吸収または吸着しつつ、熱を放出する。このようにして放出された熱エネルギが、この場合に、電池セル６の温度を制御し、または電池セルユニット／走行用電池３の電池セル６を例えば約２５℃の温度に加熱するために利用される。
【００３９】
電池セルユニット３の電池セル６と１つ以上の温度制御要素５の収着材料との間で可能な限り有利な熱エネルギの移行を実現するために、そのような温度制御要素５は、支持構造２３が配置される中間空間を形成する互いに離して配置された２つのカバープレート８を備える。周囲において、中間空間は、側壁（図示せず）によって囲まれている。この場合、側壁は、カバープレート８に（例えば、物質フィット、とくにははんだ付けにて）密封の様相で接続される別個のフレームの一部であってもよい。しかしながら、あるいは、側壁は、１つまたは２つのカバープレートの曲げられた部分によって形成されてもよい。支持構造２３により、カバープレート８は、互いに離れた状態に保たれる。さらに、カバープレート８間の中間空間に、カバープレート８および支持構造２３の両方に接触する収着材料７が収容される。支持構造２３は、一方では、温度制御要素５の構造強度に役立ち、他方では、支持構造２３にのみ接触する収着材料７の一部を、熱伝導の様相でカバープレート８に接続する役割を果たす。可能な限り良好な熱伝導を保証するために、カバープレート８および支持構造２３の両方は、例えばアルミニウムなど、良好な熱伝導性の材料から形成される。
【００４０】
図３に示される温度制御要素５の支持構造２３は、複数のチャネル２４を形成する波形の（すなわち、曲がりくねった）金属薄板構造として実現され、チャネル２４は、金属薄板構造の長手方向の延在（図面の平面に対して垂直）に沿って延び、かつ互いに平行に延びており、チャネル２４は、金属薄板構造の長手方向の延在の全体にわたって途切れることなく延びている。したがって、チャネルは、中間空間において、収着材料７が収容される互いに分離された自由空間を呈する。
【００４１】
図３による例示的な構成において、収着材料７は、中間空間をそれぞれ境界付けるカバープレート８および支持構造の壁面に塗布されたコーティングの形態で設けられる。この場合、収着材料のコーティングの層の厚さは、流路２５が開いたままであるように選択される。これらの流路２５により、収着ユニットの気体のプロセス媒体は、可能な限り大きな表面において収着材料７と接触することができる。
【００４２】
個々の流路２５へのプロセス媒体の分配を実現するために、分配空間（図示せず）を、カバープレート８によって境界付けられた中間空間内に設けることができ、すべての流路２５が分配空間へと開き、さらに分配空間は収着ユニットの接続ライン９に接続される。
【００４３】
図３による温度制御要素５の支持構造２３を、図４に示されるように、乱流プレートの形態で構成することも可能である。そのような乱流プレートも、複数のチャネル２４を形成する波形の金属薄板構造であり、チャネル２４は、金属薄板構造の長手方向の延在に沿って延び、かつ互いに平行に延びている。この場合に、金属薄板構造は、長手方向の延在において、横方向に延びる複数のストリップ状部分２６にさらに分割され、隣接する部分２６のチャネル２４は、横方向に互いにオフセットされている。
【００４４】
図５および図６は、２つのカバープレート８が複数の突出部２７をそれぞれ形成し、２つのカバープレート８の突出部２７が互いに対向して接触している点で、支持構造２３が２つのカバープレート８自体によって形成されている本発明による温度制御要素５の代替形態の構成を示している。この場合、カバープレート８は、好ましくは、これらの接触点において、例えば対応するはんだ付け点によって、互いに固定に接続される。次いで、カバープレート８によって境界付けられた中間空間に、収着材料７が収容される。これは、図５において、例として、塊として示されている。しかしながら、あるいは、中間空間を境界付けるカバープレート８の壁面（突出部を含む）の収着材料７によるコーティングを、図５および図６による温度制御要素５に設けることも可能である。
【符号の説明】
【００４５】
１  走行用モータ
２  車輪
３  走行用電池／電池セルユニット
４  電池セルユニットのハウジング
５  温度制御要素
６  電池セル
７  収着材料
８  温度制御要素のカバープレート
９  接続ライン
１０  相バリエータ
１１  収着ユニットの制御弁
１２  冷却装置
１３  冷媒回路
１４  冷却装置の凝縮器
１５  冷却装置の圧縮器
１６  冷却装置の空調熱交換器／蒸発器
１７  冷却装置の制御弁
１８  周囲空気
１９  空気
２０  接続ライン
２１  ポンプ
２２  冷媒回路のバイパス
２３  温度制御要素の支持構造
２４  支持構造のチャネル
２５  流路
２６  支持構造の波形の金属薄板構造の一部分
２７  カバープレートの突出部
【図１】
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【図２ａ】
2021531632.tif 000004
【図２ｂ】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【手続補正書】
【提出日】令和3年3月29日(2021.3.29)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも１つの電池セル（６）と、カバープレート（８）で前記電池セル（６）に当接する少なくとも１つの温度制御要素（５）とを備える電池セルユニット（３）を備えており、
前記温度制御要素（５）は、互いに離して配置されて中間空間を形成する２つのカバープレート（８）を有し、前記中間空間内に前記カバープレート（８）を互いに離して保つ支持構造（２３）が配置され、
前記カバープレート（８）および前記支持構造（２３）に接触する収着材料（７）が前記中間空間にさらに収容され、
前記温度制御要素（５）の前記中間空間は、制御弁（１１）を介して相バリエータ（１０）に接続され、気体の状態のプロセス媒体を、前記制御弁（１１）が開かれているときに、前記温度制御要素（５）の前記中間空間内に配置された前記収着材料（７）と前記相バリエータ（１０）との間で流すことができる、温度制御システム。
【請求項２】
前記相バリエータ（１０）を、冷却装置（１２）の冷媒回路（１３）に接続することができる、ことを特徴とする請求項１に記載の温度制御システム。
【請求項３】
前記少なくとも１つの温度制御要素（５）は、前記少なくとも１つの電池セル（６）を取り囲むハウジング（４）内に組み込まれ、さらには／または２つの電池セル（６）の間に配置されている、ことを特徴とする請求項１または２に記載の温度制御システム。
【請求項４】
前記カバープレート（８）および／または前記支持構造（２３）は、１つ以上の金属で形成されている、ことを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の温度制御システム。
【請求項５】
前記カバープレート（８）もしくは前記カバープレート（８）の少なくとも一方および／または前記支持構造（２３）は、前記中間空間に隣接する壁面において前記収着材料（７）で少なくとも部分的にコーティングされている、ことを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の温度制御システム。
【請求項６】
前記コーティングは、１つ以上の流路（２５）を境界付けている、ことを特徴とする請求項５に記載の温度制御システム。
【請求項７】
前記支持構造（２３）は、波形の金属薄板構造および／または発泡体構造および／または不織布構造および／または前記カバープレート（８）の少なくとも一方によって形成された突出部（２７）を含む、ことを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載の温度制御システム。
【請求項８】
前記支持構造（２３）は、複数のチャネル（２４）を形成する波形の金属薄板構造を備え、前記複数のチャネル（２４）は、前記金属薄板構造の長手方向の延在に沿って延び、かつ互いに平行に延びている、ことを特徴とする請求項１〜７のいずれか一項に記載の温度制御システム。
【請求項９】
前記チャネル（２４）は、前記金属薄板構造の長手方向の延在の全体にわたって延びている、ことを特徴とする請求項８に記載の温度制御システム。
【請求項１０】
前記金属薄板構造は、前記長手方向の延在において、横方向に延びる複数のストリップ状の部分（２６）に分割され、隣接する部分の前記チャネル（２４）は、前記横方向にオフセットされている、ことを特徴とする請求項８に記載の温度制御システム。
【請求項１１】
前記中間空間によって境界付けられた媒体チャネル、を特徴とする請求項１〜１０のいずれか一項に記載の温度制御システム。
【請求項１２】
請求項１〜１１のいずれか一項に記載の温度制御システムを備える自動車。
【請求項１３】
前記冷却装置（１２）は、当該自動車の内部空間へと供給される空気（１９）の温度を制御するために設けられた空調熱交換器（１６）を備える、ことを特徴とする請求項１２に記載の自動車。
【国際調査報告】
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