DE102006011537B4 - Energy storage for a motor vehicle with a hybrid drive - Google Patents

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Abstract

Energiespeicher für ein Kraftfahrzeug mit einem Hybridantrieb durch eine Brennkraftmaschine und eine Elektromaschine, wobei der Energiespeicher in einer Ersatzradmulde (2) im Bodenbereich des Kraftfahrzeuges angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Energiespeicher als eine aus mindestens einer elektrochemischen Batterie (3) und einem Kondensatorspeicher (4) kombinierte Energiespeichereinheit ausgestaltet ist, wobei die elektrochemische Batterie (3) annähernd im Flächenmittelpunkt der Ersatzradmulde (2) angeordnet ist und wobei der Kondensatorspeicher (4) mehrere separate Einzelkondensatorzellen (4... 4) aufweist, welche derart angeordnet sind, dass sie die elektrochemische Batterie (3) auf zumindest einem Teilabschnitt ihrer Außenkontur kreisringförmig umgeben.Energy store for a motor vehicle with a hybrid drive by an internal combustion engine and an electric machine, the energy store being arranged in a spare wheel well (2) in the floor area of the motor vehicle, characterized in that the energy store is composed of at least one electrochemical battery (3) and a capacitor store ( 4) combined energy storage unit is configured, the electrochemical battery (3) being arranged approximately in the center of the area of the spare wheel well (2) and the capacitor store (4) having a plurality of separate individual capacitor cells (4 ... 4) which are arranged such that they surround the electrochemical battery (3) in an annular manner on at least a portion of its outer contour.

Description

Die Erfindung betrifft einen Energiespeicher für ein Kraftfahrzeug mit einem Hybridantrieb durch eine Brennkraftmaschine und eine Elektromaschine, wobei der Energiespeicher in einer Ersatzradmulde im Bodenbereich des Kraftfahrzeuges angeordnet ist.The invention relates to an energy store for a motor vehicle with a hybrid drive by an internal combustion engine and an electric machine, the energy store being arranged in a spare wheel well in the floor area of the motor vehicle.

Kraftfahrzeuge mit Hybridantrieb weisen zwei miteinander kombinierte Antriebseinheiten mit unterschiedlichem Wirkprinzip auf. Hierbei bieten parallele Hybridkonzepte die Möglichkeit, in unterschiedlichen Betriebszuständen eines Kraftfahrzeuges jeweils die Antriebseinheit zu verwenden, die im relevanten Drehzahl-Last-Bereich einen besseren Wirkungsgrad aufweist. Besonders vorteilhaft ergänzen sich die Eigenschaften einer Brennkraftmaschine und einer Elektromaschine. Deshalb werden Kraftfahrzeuge mit Hybridantrieb überwiegend mit einer derartigen Antriebskombination ausgestattet, wobei für die Anbindung der Elektromaschine an die Kurbelwelle der Brennkraftmaschine verschiedene Varianten möglich sind, beispielsweise als direkte Verbindung oder mit einer Kupplung, einem Riementrieb oder einem Getriebe.Motor vehicles with hybrid drive have two combined drive units with different operating principles. Parallel hybrid concepts offer the option of using the drive unit in different operating states of a motor vehicle, which has a better efficiency in the relevant speed-load range. The properties of an internal combustion engine and an electric machine complement each other particularly advantageously. For this reason, motor vehicles with hybrid drives are predominantly equipped with such a drive combination, with various variants being possible for connecting the electric machine to the crankshaft of the internal combustion engine, for example as a direct connection or with a clutch, a belt drive or a transmission.

Die Nutzung der Elektromaschine kann auf Bereiche mit geringen Lastanforderungen beschränkt werden, in denen die Brennkraftmaschine lediglich geringe Wirkungsgrade aufweist. Hingegen werden höhere Lastanforderungen genutzt, um mittels der Brennkraftmaschine mit einem dann relativ guten Wirkungsgrad die elektrischen Energiespeicher durch zusätzlichen Generatorbetrieb der Elektromaschine wieder zu laden. Weiterhin kann die Leistungsabgabe von Brennkraftmaschine und Elektromaschine auch parallel erfolgen, um beispielsweise das maximale Drehmoment zu steigern.The use of the electric machine can be restricted to areas with low load requirements in which the internal combustion engine has only low efficiencies. In contrast, higher load requirements are used in order to recharge the electrical energy stores by means of the internal combustion engine with a then relatively good efficiency by additional generator operation of the electrical machine. Furthermore, the power output of the internal combustion engine and the electric machine can also take place in parallel, for example to increase the maximum torque.

Als elektrische Energiespeicher werden bei Kraftfahrzeugen mit Hybridantrieb überwiegend zyklenfeste Batterien eingesetzt. Diese weisen in vorteilhafter Weise eine relativ hohe volumen- und massenbezogene Energiedichte auf, sie sind jedoch bezüglich der erreichbaren Leistungsaufnahme und Leistungsabgabe begrenzt. Weiterhin ist die Lebensdauer derartiger Batterien über die durchgesetzte (also über die ein- und ausgespeicherte) Energie begrenzt, so dass eine starke Zyklisierung eine verminderte Lebensdauer bewirkt.Cycle-proof batteries are predominantly used as electrical energy stores in motor vehicles with hybrid drive. These advantageously have a relatively high volume and mass-related energy density, but they are limited with regard to the achievable power consumption and power output. Furthermore, the lifespan of such batteries is limited by the energy that is passed through (that is, by the stored and stored energy), so that a strong cyclization results in a shorter lifespan.

Anstelle von zyklenfesten Batterien können auch andere Energiespeichertypen verwendet werden. So ist die Anwendung eines Kondensatorspeichers möglich, der im Vergleich zu Batterien mit erheblich höheren Zyklenzahlen praktisch unbegrenzt zyklisch belastet werden kann. Allerdings besteht ein Nachteil eines solchen Kondensatorspeichers gegenüber einer Batterie in der auf das Volumen bezogen erheblich geringeren einspeicherbaren Energie (Energiedichte). Demzufolge kann ein Kondensatorspeicher aufgrund des in einem Fahrzeug nur begrenzt vorhandenen Bauraums im Belastungsfall nur eine vergleichsweise geringe Energiemenge zur Verfügung stellen.Instead of deep cycle batteries, other types of energy storage can be used. This makes it possible to use a capacitor store that can be cyclically loaded practically indefinitely compared to batteries with significantly higher cycle numbers. However, a disadvantage of such a capacitor store compared to a battery is that the storable energy (energy density) is considerably lower in terms of volume. As a result, due to the limited space available in a vehicle, a capacitor store can only provide a comparatively small amount of energy in the event of a load.

In EP 1 376 724 A1 werden Kombinationen einer Brennstoffzelle mit einer konventionellen Batterie bzw. einem Kondensator vorgeschlagen, um die Vorteile unterschiedlicher Energiespeicher nutzen zu können. Somit sollen die Kaltstarteigenschaften und das Lastwechselverhalten einer Brennstoffzelle verbessert werden.In EP 1 376 724 A1 Combinations of a fuel cell with a conventional battery or a capacitor are proposed in order to be able to use the advantages of different energy stores. This is intended to improve the cold start properties and the load change behavior of a fuel cell.

Die für Hybridkonzepte eingesetzten Kondensatorspeicher werden überwiegend als sog. Doppelschichtkondensatoren mit einer zylindrischen oder prismatischen Außenkontur ausgestaltet. Damit bei einer vorgegebenen Spannungslage für die elektrische Antriebseinheit eine ausreichende Kapazität erreichbar ist, müssen mehrere dieser Kondensatorspeicher in Reihe geschaltet werden. Hierbei werden die Kondensatoren vorzugsweise in einer kompakten Einheit verbaut.The capacitor stores used for hybrid concepts are mainly designed as so-called double-layer capacitors with a cylindrical or prismatic outer contour. So that a sufficient capacity can be reached for the electrical drive unit at a given voltage level, several of these capacitor stores must be connected in series. Here, the capacitors are preferably installed in a compact unit.

Unabhängig von der jeweils konkreten Ausgestaltung der Energiespeicher als Batterie oder Kondensator besteht grundsätzlich das Problem, diesen Energiespeicher baulich akzeptabel in das Fahrzeug zu integrieren. Hierfür sind verschiedenartige Vorgaben zu beachten. Beispielsweise sollen Kosten verursachende Änderungen am Fahrzeugrohbau vermieden werden, keine oder lediglich geringe Reduzierungen des verfügbaren Fahrgast- bzw. Gepäckraumes auftreten, günstige Temperaturbedingungen und eine gute Zugänglichkeit für Wartungsarbeiten gewährleistet sowie mögliche Gefahren für die Fahrzeugnutzer durch Gase, Dämpfe oder elektrische Schläge reduziert werden. Zur Erfüllung dieser teilweise konträren Anforderungen ist bereits mehrfach vorgeschlagen worden, einen Energiespeicher in der Ersatzradmulde im hinteren Bodenbereich eines Fahrzeuges anzuordnen.Regardless of the specific configuration of the energy storage device as a battery or capacitor, there is basically the problem of integrating this energy storage device into the vehicle in a structurally acceptable manner. Various specifications must be observed for this. For example, cost-related changes to the vehicle body shell are to be avoided, there are no or only slight reductions in the available passenger or luggage space, favorable temperature conditions and good accessibility for maintenance work are to be ensured, and possible hazards for vehicle users from gases, vapors or electric shocks are to be reduced. To meet these partially contradictory requirements, it has already been proposed several times to arrange an energy store in the spare wheel well in the rear floor area of a vehicle.

Ein diesbezügliches Kraftfahrzeug mit einem in einer Mulde am Karosserieboden gelagerten Ersatzrad ist aus DE 93 20 701 U1 bekannt. Hierbei wird die Fahrzeugbatterie auf der Bodenfläche der Ersatzradmulde abgestützt. Das Ersatzrad wird mit seiner geschlossenen Felgenkontur nach oben gelagert und derart über die Batterie gelegt, dass diese in einem von der Felge des Ersatzrades gebildeten Hohlraum angeordnet ist. Dabei ist die Außenkontur der Batterie zumindest teilweise diesem Hohlraum angepasst.A motor vehicle in this regard with a spare wheel mounted in a recess on the body floor is out DE 93 20 701 U1 known. The vehicle battery is supported on the floor surface of the spare wheel well. The spare wheel is stored with its closed rim contour upwards and placed over the battery in such a way that it is arranged in a cavity formed by the rim of the spare wheel. The outer contour of the battery is at least partially adapted to this cavity.

Bei der Konstruktion gemäß EP 1 454 797 A1 wird die Fahrzeugbatterie ebenfalls auf der Bodenfläche der Ersatzradmulde abgestützt und im freien Bauraum unterhalb und innerhalb der Felgenkontur eines in der Ersatzradmulde lagerbaren Rades angeordnet.In the construction according to EP 1 454 797 A1 the vehicle battery is also supported on the floor surface of the spare wheel well and in the free space below and within the rim contour a wheel stored in the spare wheel well.

In DE 100 02 458 A1 wird eine Konstruktion beschrieben, bei der das Ersatzrad in einer Ersatzradmulde mit der geschlossenen Felgenkontur nach unten gelagert wird. Die Batterie wird auch bei dieser Konstruktion innerhalb des von der Felge gebildeten Hohlraums angeordnet, sie ist jedoch von oben zugänglich und wird zur Lagestabilisierung mit der Felge verschraubt.In DE 100 02 458 A1 describes a construction in which the spare wheel is stored in a spare wheel well with the closed rim contour downwards. In this construction too, the battery is arranged within the cavity formed by the rim, but is accessible from above and is screwed to the rim in order to stabilize the position.

Diese Konstruktion wird in DE 100 02 459 A1 ausgestaltet, indem die zylinderförmige Batterie aus mehreren kreissektorförmigen Batteriezellen zusammengesetzt ist. Somit kann der Bauraum innerhalb der Felgenkontur fast vollständig zur Unterbringung eines Energiespeichers genutzt werden.This construction is in DE 100 02 459 A1 designed in that the cylindrical battery is composed of several circular sector-shaped battery cells. This means that the installation space within the rim contour can be used almost entirely to house an energy store.

Die oben benannten technischen Lösungen sind grundsätzlich geeignet, um in einer muldenförmigen Ausnehmung im hinteren Bodenbereich des Fahrzeuges zusätzlich zum eigentlichen Ersatzrad einen vorzugsweise als Batterie ausgestalteten Energiespeicher anzuordnen. Folglich ist der für den Energiespeicher verfügbare Bauraum auf die freien Konturabschnitte des Ersatzrades begrenzt. Diese Abschnitte sind jedoch überwiegend nicht ausreichend groß für Energiespeicher, die aufgrund ihrer Nutzung für Hybridantriebe größere elektrische Leistungen bereitstellen müssen und deshalb größere Bauräume beanspruchen.The technical solutions mentioned above are basically suitable for arranging an energy store, preferably designed as a battery, in a trough-shaped recess in the rear floor area of the vehicle in addition to the actual spare wheel. Consequently, the space available for the energy store is limited to the free contour sections of the spare wheel. However, these sections are predominantly not large enough for energy stores which, because of their use for hybrid drives, have to provide greater electrical power and therefore require larger installation spaces.

In EP 1 561 646 A1 wird ein separater Batterieträger beschrieben, der an der Boden- oder Seitenfläche einer Ersatzradmulde gehalten wird. Dieser Batterieträger übergreift mit einer Rahmenstruktur die Fahrzeugbatterie und weist an seiner Oberseite eine zusätzliche Trägergruppe zur Abstützung eines Ersatzrades auf. Durch die Lagerung des Ersatzrades auf der Oberseite des Batterieträgers wird der verfügbare Gepäckraum stark reduziert. Vorteilhaft ist jedoch, dass der freie Bauraum innerhalb der Ersatzradmulde weitgehend zur Unterbringung eines Energiespeichers genutzt werden kann, wobei diese Druckschrift allerdings keine Hinweise auf eine Anwendung für Kraftfahrzeuge mit Hybridantrieb enthält.In EP 1 561 646 A1 describes a separate battery holder, which is held on the bottom or side surface of a spare wheel well. This battery carrier overlaps the vehicle battery with a frame structure and has an additional carrier group on its upper side for supporting a spare wheel. By storing the spare wheel on the top of the battery holder, the available luggage space is greatly reduced. It is advantageous, however, that the free space within the spare wheel well can be largely used to accommodate an energy store, although this document does not contain any references to an application for motor vehicles with hybrid drive.

Aus DE 102 03 918 A1 ist ein elektrischer Speicher für ein Fahrzeug mit Hybridantrieb bekannt, der eine Kondensatorbatterie mit mehreren Einzelkondensatorzellen aufweist. Die Einzelkondensatorzellen werden in verschiedenen, vorzugsweise zylindrischen oder quaderförmigen Hohlräumen der Karosserie angeordnet und miteinander verschaltet. Somit können elektrische Speicher für sehr unterschiedliche Anforderungen realisiert werden. Die Anordnung der Einzelkondensatorzellen in zahlreichen separaten Karosseriehohlräumen bewirkt jedoch einen erheblichen Schaltungs-, Montage- und Wartungsaufwand. Deshalb erscheint die Zusammenfassung von verschiedenen Energiespeichermodulen zu kompakten Baueinheiten und deren Anordnung in einer Mulde für das Ersatzrad auch weiterhin vorteilhaft. Out DE 102 03 918 A1 An electrical memory for a vehicle with a hybrid drive is known, which has a capacitor bank with several individual capacitor cells. The individual capacitor cells are arranged in different, preferably cylindrical or cuboid cavities in the body and interconnected. This means that electrical storage devices can be implemented for very different requirements. However, the arrangement of the individual capacitor cells in numerous separate body cavities causes a considerable amount of switching, assembly and maintenance. Therefore, the combination of various energy storage modules into compact structural units and their arrangement in a recess for the spare wheel also appears to be advantageous.

Eine diesbezügliche Konstruktion für einen Hybridantrieb mit Brennkraftmaschine und Elektromaschine ist aus der Zeitschrift „auto motor sport“ (2005 / Heft 12 / Seite 40) bekannt. Hierbei wird für die Elektromaschine als Energiespeicher eine Nickel-Metallhydrid-Batterie verwendet, die in der Ersatzradmulde angeordnet ist. Diese Variante zur Ausgestaltung und Anordnung eines Energiespeichers hat sich in ersten praktischen Versuchen bewährt. Dennoch besteht weiterhin Entwicklungsbedarf, um insbesondere steigende Leistungsanforderungen bezüglich der Elektromaschine erfüllen zu können.A related design for a hybrid drive with an internal combustion engine and an electric machine is from the magazine "auto motor sport" (2005 / issue 12th / Page 40 ) known. A nickel-metal hydride battery, which is arranged in the spare wheel well, is used for the electric machine as an energy store. This variant for the design and arrangement of an energy store has proven itself in initial practical tests. Nevertheless, there is still a need for development in order to be able to meet increasing performance requirements with regard to the electric machine in particular.

Aus der EP 1 202 359 A2 ist des Weiteren eine Hochspannungsversorgungseinrichtung für einen Elektromotor eines Hybrid- oder Elektroautos bekannt, welche eine Vielzahl parallel oder in Reihe geschalteter wiederaufladbarer Batterien oder Superkondensatoren mit hoher Kapazität aufweist.From the EP 1 202 359 A2 Furthermore, a high-voltage supply device for an electric motor of a hybrid or electric car is known, which has a large number of rechargeable batteries or supercapacitors with a large capacity connected in parallel or in series.

Aus der DE 94 10 158 U1 ist ein ferner Personenkraftwagen mit Elektroantrieb bekannt, der drei Batteriegruppen aus jeweils mehreren Batterien aufweist, wobei eine erste Batteriegruppe im Motorraum des Kraftwagen angeordnet ist, eine zweite Batteriegruppe vor der Hinterachse des Kraftwagens angeordnet ist sowie eine dritte Batteriegruppe unterhalb des Kofferraumes des Kraftwagens angeordnet ist. Die dritte Batteriegruppe besteht aus ringartig angeordneten, in die Außenkontur eines Ersatzrad-Aufnahmebereiches passenden Batterien. Die Batteriegruppen sind aus einzelnen Blei-Säure-Vlies-Batterien gebildet.From the DE 94 10 158 U1 A further passenger car with an electric drive is known, which has three battery groups each made up of several batteries, a first battery group being arranged in the engine compartment of the motor vehicle, a second battery group being arranged in front of the rear axle of the motor vehicle and a third battery group being arranged below the trunk of the motor vehicle. The third battery group consists of batteries arranged in a ring-like manner and fitting into the outer contour of a spare wheel receiving area. The battery groups are made up of individual lead-acid fleece batteries.

Aus der WO 2006/ 022 050 A1 ist überdies ein Montageaufbau einer elektrischen Ausrüstung an einem Fahrzeug mit einem Gehäuse bekannt, welches im Kofferraum oder unter einem Vordersitz des Fahrzeugs angeordnet ist. Bei der elektrischen Ausrüstung handelt es sich beispielsweise um eine Sekundärbatterie, einen Kondensator, eine Brennstoffzelle oder eine Leistungssteuereinheit.From the WO 2006/022 050 A1 is also known an assembly structure of electrical equipment on a vehicle with a housing which is arranged in the trunk or under a front seat of the vehicle. The electrical equipment is, for example, a secondary battery, a capacitor, a fuel cell or a power control unit.

Aufgabe der Erfindung ist es, einen Energiespeicher für ein Kraftfahrzeug mit einem Hybridantrieb zu schaffen, der sowohl eine hohe Speicherkapazität ermöglicht als auch mit hohen Zyklenzahlen zyklisch belastbar ist sowie mit geringem Aufwand in der Ersatzradmulde angeordnet werden kann.The object of the invention is to provide an energy store for a motor vehicle with a hybrid drive, which both enables a high storage capacity and is cyclically loadable with high number of cycles and can be arranged in the spare wheel well with little effort.

Diese Aufgabe wird gelöst, indem der Energiespeicher als eine aus mindestens einer elektrochemischen Batterie und einem Kondensatorspeicher kombinierte Energiespeichereinheit ausgestaltet ist, wobei die elektrochemische Batterie annähernd im Flächenmittelpunkt der Ersatzradmulde angeordnet ist und wobei der Kondensatorspeicher mehrere separate Einzelkondensatorzellen aufweist, welche derart angeordnet sind, dass sie die elektrochemische Batterie auf zumindest einem Teilabschnitt ihrer Außenkontur kreisringförmig umgeben. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche, deren Merkmale im Ausführungsbeispiel näher beschrieben werden.This object is achieved in that the energy store as an energy storage unit combined from at least one electrochemical battery and a capacitor store is configured, the electrochemical battery being arranged approximately in the center of the area of the spare wheel well and the capacitor store having a plurality of separate individual capacitor cells, which are arranged such that they surround the electrochemical battery in an annular manner on at least a portion of its outer contour. Advantageous refinements are the subject of the dependent claims, the features of which are described in more detail in the exemplary embodiment.

Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung eines Energiespeichers für ein Kraftfahrzeug mit Hybridantrieb sind die Vorteile einer elektrochemischen Batterie und eines Kondensatorspeichers miteinander kombiniert. Dabei werden die zyklischen Vorgänge der Energieeinspeicherung und Energieausspeicherung überwiegend vom Kondensatorspeicher abgewickelt, während die Batterie nur bei selten auftretenden langandauernden elektrischen Belastungsphasen genutzt wird.The inventive design of an energy store for a motor vehicle with hybrid drive combines the advantages of an electrochemical battery and a capacitor store. The cyclical processes of energy storage and energy storage are mainly handled by the capacitor storage, while the battery is only used in the case of infrequent, long-lasting electrical load phases.

Durch die Anordnung der gesamten Energiespeichereinheit in der vorzugsweise im Hinterwagen des Kraftfahrzeuges ausgebildeten Ersatzradmulde sind keine oder lediglich geringe Änderungen am Rohbau der Karosserie notwendig. Der Kofferraumboden muss in Abhängigkeit der konkreten Bauhöhe der Energiespeicher und der Tiefe der Ersatzradmulde nicht oder nur geringfügig angehoben werden. Somit wird das Kofferraumvolumen kaum vermindert. Sollte eine Reparatur oder ein Austausch der Energiespeicher notwendig werden, ist dies infolge der guten Erreichbarkeit dieser Bauteile in der Ersatzradmulde mit geringem Montage- und Zeitaufwand möglich.The arrangement of the entire energy storage unit in the spare wheel well, which is preferably formed in the rear of the motor vehicle, means that no or only minor changes to the bodyshell of the body are necessary. The trunk floor does not have to be raised, or only slightly, depending on the specific height of the energy storage device and the depth of the spare wheel well. So the trunk volume is hardly reduced. If a repair or replacement of the energy storage becomes necessary, this is possible due to the easy accessibility of these components in the spare wheel well with little installation and time.

Durch die vorgeschlagene Anordnung der Energiespeicher in der Ersatzradmulde wird der üblicherweise zylinderförmige Bauraum einer Ersatzradmulde optimal genutzt und gleichzeitig eine gute Wärmeabfuhr gewährleistet. Der Abstand der einzelnen Segmente zueinander und die Gesamtoberfläche werden so gewählt, dass eine ausreichende Konvektion in der Ersatzradmulde möglich ist. Dabei verhindert eine gleichmäßige Verteilung der Einzelkondensatorzellen zu starke Temperaturunterschiede zwischen diesen einzelnen Baugruppen.The proposed arrangement of the energy store in the spare wheel well makes optimal use of the usually cylindrical space of a spare wheel well and at the same time ensures good heat dissipation. The distance between the individual segments and the total surface are selected so that sufficient convection in the spare wheel well is possible. A uniform distribution of the individual capacitor cells prevents excessive temperature differences between these individual assemblies.

Sofern die Energiespeicher wie bei einer Anwendung in einem Kraftfahrzeug mit Hybridantrieb z.B. durch Einspeicherung von rekuperierter Bremsenergie und durch Ausspeicherung für die Bordnetzversorgung und elektrische Antriebsunterstützung stark zyklisiert werden, ergibt sich eine Erwärmung dieser Bauteile. Diese Wärmeenergie kann durch die exponierte Lage der Ersatzradmulde über deren Außenwände vorteilhaft an die Umgebung abgegeben werden. Dieser Effekt wird bei schnellerer Fahrt durch die dann massive Luftumströmung der Ersatzradmulde zusätzlich unterstützt. Zudem sind die Kondensatorspeicher, die bei starker Zyklisierung der Energiespeicher bevorzugt zur Energieein- bzw. Energieausspeicherung vorgesehen sind und sich somit früher erwärmen als die elektrochemische Batterie, in unmittelbarer Nähe zur Außenwand der Ersatzradmulde angeordnet. Folglich kann die Wärmeenergie auf kürzestem Wege aus der Ersatzradmulde abgeleitet werden.If the energy storage, as in an application in a motor vehicle with a hybrid drive, e.g. These components are heated up by storing recuperated braking energy and storing them for the on-board electrical system supply and electrical drive support. This heat energy can advantageously be released to the environment through the exposed position of the spare wheel well via its outer walls. This effect is further supported by the massive air flow around the spare wheel well when driving faster. In addition, the capacitor stores, which are preferably provided for energy storage or energy storage in the event of strong cyclization of the energy stores and thus heat up earlier than the electrochemical battery, are arranged in the immediate vicinity of the outer wall of the spare wheel well. As a result, the thermal energy can be derived from the spare wheel well in the shortest possible way.

Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnung beschrieben.An exemplary embodiment of the invention is described below with reference to the drawing.

In der Zeichnung ist ein Ausschnitt aus dem Bodenbereich 1 einer Karosserie eines Kraftfahrzeuges dargestellt, das mit einem Hybridantrieb ausgestattet ist. Der Hybridantrieb umfasst eine Brennkraftmaschine und eine Elektromaschine. Im Bodenbereich 1 ist eine Ersatzradmulde 2 ausgestaltet, in welcher der Energiespeicher angeordnet wird. Ein solcher Aufbau ist an sich bekannt, so dass auf diesbezüglich weiterführende Darlegungen verzichtet werden kann. Wesentlich im vorliegenden Sachverhalt ist jedoch die Ausgestaltung und Anordnung des Energiespeichers.In the drawing is a section of the floor area 1 a body of a motor vehicle shown, which is equipped with a hybrid drive. The hybrid drive comprises an internal combustion engine and an electric machine. In the floor area 1 is a spare wheel well 2nd designed in which the energy storage is arranged. Such a structure is known per se, so that further explanations in this regard can be dispensed with. However, the design and arrangement of the energy store is essential in the present situation.

Der Energiespeicher ist als eine aus mindestens einer elektrochemischen Batterie 3 und einem Kondensatorspeicher 4 kombinierte Energiespeichereinheit ausgestaltet. Gemäß der Zeichnung sind beispielsweise zwei elektrochemischen Batterien 3 vorgesehen, die annähernd im Flächenmittelpunkt der Ersatzradmulde 2 angeordnet sind.The energy store is one of at least one electrochemical battery 3rd and a capacitor store 4th Combined energy storage unit designed. According to the drawing, for example, two electrochemical batteries 3rd provided, which is approximately in the center of the area of the spare wheel well 2nd are arranged.

Der Kondensatorspeicher 4 weist mehrere separate Einzelkondensatorzellen 41 bis 4n auf, gemäß der Zeichnung sind beispielsweise zwanzig Einzelkondensatorzellen 41 bis 420 vorgesehen. Diese Einzelkondensatorzellen 41 bis 420 umgeben die zwei elektrochemischen Batterien 3 auf einem Teilabschnitt ihrer Außenkontur kreisringförmig. Dabei verbleibt zwischen beiden elektrochemischen Batterien 3 und den kreisringförmig angeordneten Einzelkondensatorzellen 41 bis 420 ein freier Bauraum. Gleichzeitig verbleibt auch zwischen jeweils benachbarten Einzelkondensatorzellen 41/42 ; 42/43 usw. jeweils ein freier Bauraum.The capacitor store 4th has several separate single capacitor cells 4 1 to 4 n on, according to the drawing are, for example, twenty individual capacitor cells 4 1 to 4 20 intended. These single capacitor cells 4 1 to 4 20 surround the two electrochemical batteries 3rd circular on a section of its outer contour. This leaves between the two electrochemical batteries 3rd and the individual capacitor cells arranged in a ring 4 1 to 4 20 a free space. At the same time, there also remains between adjacent individual capacitor cells 4 1/4 2 ; 4 2/4 3 etc. a free space.

Die Einzelkondensatorzellen 41 bis 420 sind in zwei konzentrischen Kreisringkonturen angeordnet. Somit wird der verfügbare Bauraum der Ersatzradmulde 2 weitgehend ausgenutzt. Dabei liegen die Einzelkondensatorzellen 43 ; 45 usw. in der äußeren Kreisringkontur mit ihren zu den elektrochemischen Batterien 3 entgegengesetzt angeordneten Mantelflächen an der Wand der Ersatzradmulde 2 an.The single capacitor cells 4 1 to 4 20 are arranged in two concentric circular ring contours. Thus, the available space for the spare wheel well 2nd largely exploited. The individual capacitor cells are located here 4 3 ; 4 5 etc. in the outer ring contour with their to the electrochemical batteries 3rd oppositely arranged lateral surfaces on the wall of the spare wheel well 2nd on.

Vorzugsweise sind - wie in der Zeichnung dargestellt - die elektrochemischen Batterien 3 quaderförmig und die Einzelkondensatorzellen 41 bis 420 zylinderförmig ausgestaltet. Ebenso ist es jedoch möglich, dass eine elektrochemische Batterie 3 mehrere separate Einzelbatteriezellen aufweist, welche kreisringförmig angeordnet sind.The electrochemical batteries are preferably - as shown in the drawing 3rd cuboid and the single capacitor cells 4 1 to 4 20 designed cylindrical. However, it is also possible that an electrochemical battery 3rd has a plurality of separate individual battery cells which are arranged in a ring.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung wird vorgeschlagen, dass die in der Ersatzradmulde 2 angeordnete und aus den elektrochemischen Batterien 3 und Einzelkondensatorzellen 41 bis 4n gebildete Energiespeichereinheit mit einem flächigen Bauteil abdeckbar ist, das in der Zeichnung allerdings nicht näher dargestellt ist. Somit kann die Energiespeichereinheit vor einem unbefugten Zugriff bzw. vor Beschädigung durch Gepäck oder dergleichen gesichert werden. Dabei ergeben sich weitere Vorteile, sofern im Übergangsbereich von Ersatzradmulde 2 und flächigem Bauteil eine Abdichtung ausgestaltet wird. Somit wird gewährleistet, dass bei einem Defekt eventuell austretende Gase nicht in den Koffer- oder Fahrgastraum entweichen.In an advantageous embodiment it is proposed that the in the spare wheel well 2nd arranged and from the electrochemical batteries 3rd and single capacitor cells 4 1 to 4 n formed energy storage unit can be covered with a flat component, which is not shown in the drawing, however. The energy storage unit can thus be secured against unauthorized access or against damage by luggage or the like. This results in further advantages, provided that it is in the transition area of the spare wheel well 2nd and a flat component a seal is designed. This ensures that gases escaping in the event of a defect do not escape into the trunk or passenger compartment.

BezugszeichenlisteReference list

11
Bodenbereich der KarosserieFloor area of the body
22nd
ErsatzradmuldeSpare wheel well
33rd
elektrochemische Batterieelectrochemical battery
44th
KondensatorspeicherCapacitor storage
41 ... 4n 4 1 ... 4 n
EinzelkondensatorzellenSingle capacitor cells

Claims (10)

Energiespeicher für ein Kraftfahrzeug mit einem Hybridantrieb durch eine Brennkraftmaschine und eine Elektromaschine, wobei der Energiespeicher in einer Ersatzradmulde (2) im Bodenbereich des Kraftfahrzeuges angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Energiespeicher als eine aus mindestens einer elektrochemischen Batterie (3) und einem Kondensatorspeicher (4) kombinierte Energiespeichereinheit ausgestaltet ist, wobei die elektrochemische Batterie (3) annähernd im Flächenmittelpunkt der Ersatzradmulde (2) angeordnet ist und wobei der Kondensatorspeicher (4) mehrere separate Einzelkondensatorzellen (41 ... 4n) aufweist, welche derart angeordnet sind, dass sie die elektrochemische Batterie (3) auf zumindest einem Teilabschnitt ihrer Außenkontur kreisringförmig umgeben.Energy store for a motor vehicle with a hybrid drive by an internal combustion engine and an electric machine, the energy store being arranged in a spare wheel well (2) in the floor area of the motor vehicle, characterized in that the energy store is composed of at least one electrochemical battery (3) and a capacitor store ( 4) a combined energy storage unit is configured, the electrochemical battery (3) being arranged approximately in the center of the area of the spare wheel well (2) and the capacitor store (4) having a plurality of separate individual capacitor cells (4 1 ... 4 n ) which are arranged in this way, that they surround the electrochemical battery (3) in an annular manner on at least a portion of its outer contour. Energiespeicher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der mindestens einen elektrochemischen Batterie (3) und den kreisringförmig angeordneten Einzelkondensatorzellen (41 ... 4n) ein freier Bauraum verbleibt.Energy storage after Claim 1 , characterized in that between the at least one electrochemical battery (3) and the annularly arranged individual capacitor cells (4 1 ... 4 n ), a free space remains. Energiespeicher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen benachbarten Einzelkondensatorzellen (41/ 42; 42/43 usw.) jeweils ein freier Bauraum verbleibt.Energy storage after Claim 1 , Characterized in that between adjacent individual capacitor cells (4 1/2 4/4 3, etc., 4 2) respectively remains a free space. Energiespeicher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Einzelkondensatorzellen (41 ... 4n) in zwei konzentrischen Kreisringkonturen angeordnet sind.Energy storage after Claim 1 , characterized in that the individual capacitor cells (4 1 ... 4 n ) are arranged in two concentric annular contours. Energiespeicher nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Einzelkondensatorzellen (43; 45 usw.) in der äußeren Kreisringkontur mit ihrer zur elektrochemischen Batterie (3) entgegengesetzt angeordneten Mantelfläche an der Wand der Ersatzradmulde (2) anliegen.Energy storage after Claim 4 , characterized in that the individual capacitor cells (4 3 ; 4 5 etc.) lie in the outer circular ring contour with their outer surface arranged opposite to the electrochemical battery (3) against the wall of the spare wheel well (2). Energiespeicher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine elektrochemische Batterie (3) quaderförmig ausgestaltet ist.Energy storage after Claim 1 , characterized in that the at least one electrochemical battery (3) is cuboid. Energiespeicher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Einzelkondensatorzellen (41 ... 4n) zylinderförmig ausgestaltet sind.Energy storage after Claim 1 , characterized in that the individual capacitor cells (4 1 ... 4 n ) are cylindrical. Energiespeicher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine elektrochemische Batterie (3) mehrere separate Einzelbatteriezellen aufweist, welche kreisringförmig angeordnet sind.Energy storage after Claim 1 , characterized in that the at least one electrochemical battery (3) has a plurality of separate individual battery cells which are arranged in a ring. Energiespeicher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die in der Ersatzradmulde (2) angeordnete Energiespeichereinheit mit einem flächigen Bauteil abdeckbar ist.Energy storage after Claim 1 , characterized in that the energy storage unit arranged in the spare wheel well (2) can be covered with a flat component. Energiespeicher nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass im Übergangsbereich von Ersatzradmulde (2) und flächigem Bauteil eine Abdichtung ausgestaltet ist.Energy storage after Claim 9 , characterized in that a seal is designed in the transition area between the spare wheel well (2) and the flat component.
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