DE102010049915A1 - Electric car, has absorption cold device connected with collector circuit for transferring heat and formed such that absorption cold device uses heat energy of liquid for cooling electric energy storage - Google Patents
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Abstract
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Elektrofahrzeug mit einem Elektromotor und zumindest eines elektrische Energiespeichers gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The present invention relates to an electric vehicle with an electric motor and at least one electrical energy store according to the preamble of claim 1.
Elektrofahrzeuge stehen aufgrund von ökologischen Zielsetzungen zunehmend im Fokus des Interesses, wobei insbesondere die hierfür benötigten Fahrzeugbatterien (Traktionsbatterien) Probleme bereiten können. Generell müssen Fahrzeugbatterien von Elektrofahrzeugen entsprechend ihrem Betrieb (Laden und Entladen) und der dabei entstehenden Abwärme gekühlt werden, damit die Fahrzeugbatterie innerhalb eines optimierten Temperaturintervalls betrieben werden kann. Dies erfolgt üblicherweise über Kühlluft oder auch über eine thermische Kopplung der Fahrzeugbatterie mit einer Klimaanlage. Die Klimaanlage wiederum benötigt jedoch für den Kältemittelverdichter eine mechanische oder elektrische Antriebsleistung, die wiederum vom Antriebssystem des Elektrofahrzeugs zur Verfügung gestellt werden muss, was den Gesamtwirkungsgrad reduziert und den Energieverbrauch erhöht. Eine Möglichkeit diese mechanische bzw. elektrische Antriebsleistung für den Kältemittelverdichter zu eliminieren besteht darin, für die Kühlung der Fahrzeugbatterie eine Absorptionskältemaschine zur verwenden, die über thermische Energie (Brenner oder Heizelement) angetrieben wird. Nachteilig ist jedoch auch hierbei, dass für den Brenner oder für das Heizelement Energie bzw. Kraftstoff zur Verfügung gestellt werden muss.Electric vehicles are increasingly in the focus of interest due to environmental objectives, in particular, the need for this vehicle batteries (traction batteries) can cause problems. In general, vehicle batteries of electric vehicles must be cooled according to their operation (charging and discharging) and the resulting waste heat, so that the vehicle battery can be operated within an optimized temperature interval. This is usually done via cooling air or via a thermal coupling of the vehicle battery with an air conditioner. However, the air conditioner, in turn, requires mechanical or electrical drive power to the refrigerant compressor, which in turn must be provided by the drive system of the electric vehicle, which reduces overall efficiency and increases energy consumption. One way to eliminate this mechanical or electrical drive power for the refrigerant compressor is to use for the cooling of the vehicle battery, an absorption refrigerator, which is driven by thermal energy (burner or heating element). However, it is also disadvantageous here that energy or fuel must be made available for the burner or for the heating element.
Aus der
Aus der
Die vorliegende Erfindung beschäftigt sich mit dem Problem, für ein Elektrofahrzeug der gattungsgemäßen Art eine verbesserte oder zumindest eine alternative Ausführungsform anzugeben, die sich insbesondere durch einen höheren Wirkungsgrad auszeichnet.The present invention addresses the problem of providing for an electric vehicle of the generic type an improved or at least one alternative embodiment, which is characterized in particular by a higher efficiency.
Dieses Problem wird erfindungsgemäß durch den Gegenstand des unabhängigen Anspruchs gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.This problem is solved according to the invention by the subject matter of the independent claim. Advantageous embodiments are the subject of the dependent claims.
Die vorliegende Erfindung beruht auf dem allgemeinen Gedanken, ein an sich bekanntes Elektrofahrzeug mit einem Elektromotor und zumindest eines elektrische Energiespeichers, mit einer Absorptionskälteeinrichtung zur Kühlung des elektrische Energiespeicher zu versehen, wobei die zum Betrieb der Absorptionskälteeinrichtung erforderliche thermische Energie von einem vorzugsweise auf einem Dach des Elektrofahrzeugs angeordneten Solarkollektor bereitgestellt wird. Dieser Solarkollektor ist dabei zur Erwärmung einer in einem Kollektorkreislauf zirkulierenden Flüssigkeit, beispielsweise einer Salzlösung (Sole) oder auch ein Wasser-Alkohol Gemisch vorgesehen, wobei die Absorptionskälteeinrichtung Wärme übertragend mit dem Kollektorkreislauf verbunden und zugleich derart ausgebildet ist, dass sie die Wärmeenergie der im Kollektorkreislauf zirkulierenden Flüssigkeit das heißt beispielsweise der Sole, zur Kühlung der Fahrzeugbatterie nutzt. Bei dem erfindungsgemäßen Elektrofahrzeug wird somit die Absorptionskälteeinrichtung nicht mit einem Brenner betrieben, sondern hierzu die z. B. auf das Dach des Elektrofahrzeuges auftreffende Sonneneinstrahlung genutzt. Dies ist insbesondere deshalb besonders vorteilhaft, da der elektrische Energiespeicher vor allem bei warmen Witterungsbedingungen (was üblicherweise sehr in Verbindung mit Sonnenschein zu sehen ist) erhöhten Kühlbedarf aufweist bzw. die Abfuhr der Abwärme der Batterie zur Umgebung hin schwieriger wird. Der Solarkollektor ist hierbei in z. B. die Fahrzeugkarosserie (also z. B. ins Fahrzeugdach) integriert und in ähnlicher Art und Weise gestaltet wie ein solarthermischer Kollektor. Hierbei sind Rohrleitungen mit dem Solarkollektor in Wärme leitender Verbindung, wobei der Solarkollektor generell auch evakuiert sein kann, um die Wärmeverluste zur Umgebung hin so gering wie möglich zu halten. Die Rohrleitungen, die den Kollektorkreislauf bilden, sind mit einer Salzlösung, z. B. einem Alkohol-Wasser-Gemisch, gefüllt, die über eine entsprechende Pumpe umgewälzt werden kann. Die von den Sonnenstrahlen im Solarkollektor erhitzte Flüssigkeit wird über die Pumpe einer Trenneinheit der Absorptionskälteeinrichtung befördert und gibt die solare Wärme zur Trennung von Kältemittel und Lösungsmittel der Absorptionskälteeinrichtung ab. Da kein Kraftstoff zum Betrieb eines Brenners erforderlich ist, benötigt die Bereitstellung der thermischen Antriebsleistung für die Absorptionskälteeinrichtung keinen zusätzlichen Kraftstoff, was zu einer hohen Effizienz des Antriebssystems, einem hohen Wirkungsgrad und einem entsprechend niedrigen Energieverbrauch beiträgt.The present invention is based on the general idea to provide a per se known electric vehicle with an electric motor and at least one electrical energy storage, with an absorption cooling device for cooling the electrical energy storage, wherein the thermal energy required for operating the absorption refrigeration device of a preferably on a roof of the Electric vehicle arranged solar collector is provided. This solar collector is provided for heating a circulating in a collector circuit liquid, such as a salt solution (brine) or a water-alcohol mixture, wherein the absorption refrigeration heat transferring connected to the collector circuit and at the same time is designed so that they heat energy in the collector circuit circulating liquid that is, for example, the brine, for cooling the vehicle battery uses. In the electric vehicle according to the invention thus the absorption refrigeration device is not operated with a burner, but this z. B. used on the roof of the electric vehicle incident solar radiation. This is particularly advantageous because the electrical energy storage, especially in warm weather conditions (which is usually seen in conjunction with sunshine) has increased cooling demand and the dissipation of the waste heat of the battery is more difficult to the environment. The solar collector is here in z. B. the vehicle body (ie, for example, in the vehicle roof) integrated and designed in a similar manner as a solar thermal collector. Here are pipes with the solar collector in heat conductive connection, the solar collector can generally be evacuated to keep the heat loss to the environment as low as possible. The pipelines forming the collector circuit are filled with a saline solution, e.g. As an alcohol-water mixture, filled, which can be circulated via a corresponding pump. The heated by the sun rays in the solar collector liquid is conveyed via the pump of a separation unit of the absorption refrigerator and gives off the solar heat for the separation of refrigerant and solvent of the absorption refrigerator. Since fuel is not required to operate a burner, providing the thermal drive power to the absorption refrigerator does not require additional fuel, which contributes to high drive system efficiency, high efficiency, and correspondingly low energy consumption.
Bei einer vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemäßen Lösung, ist der elektrische Energiespeicher über einen Wärmetauscher direkt mit dem Kollektorkreislauf Wärme übertragend verbunden. Dies kann besonders bei kalter Witterung von großem Vorteil sein, da in diesem Fall der auf dem Dach des Elektrofahrzeugs angeordnete Solarkollektor dazu verwendet werden kann, der elektrische Energiespeicher in einem geeigneten Temperaturniveau zu halten und so ein zu starkes Absinken der Batterietemperatur und damit eine Leistungseinschränkung der Batterie zu verhindern. Mit dieser erfindungsgemäßen Ausführungsform ist somit nicht nur eine Kühlung des elektrische Energiespeichers, sondern insbesondere bei kalten Umgebungsbedingungen auch eine Erwärmung derselben mittels des Solarkollektors möglich.In an advantageous development of the solution according to the invention, the electrical energy storage is connected via a heat exchanger directly to the collector circuit heat transferring. This can be of great advantage, especially in cold weather, since in this case the solar collector arranged on the roof of the electric vehicle can be used to power the electrical system To keep energy storage in a suitable temperature level and so to prevent excessive drop in the battery temperature and thus a performance limitation of the battery. With this embodiment according to the invention, therefore, not only cooling of the electrical energy storage but also, in particular in cold ambient conditions, heating of the same by means of the solar collector is possible.
Weitere wichtige Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, aus der Zeichnung und aus der zugehörigen Figurenbeschreibung anhand der Zeichnung.Other important features and advantages of the invention will become apparent from the dependent claims, from the drawing and from the associated description of the figures with reference to the drawing.
Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.It is understood that the features mentioned above and those yet to be explained below can be used not only in the particular combination given, but also in other combinations or in isolation, without departing from the scope of the present invention.
Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.A preferred embodiment of the invention is illustrated in the drawing and will be explained in more detail in the following description.
Die einzige
Entsprechend der
Bei hohen Außentemperaturen, bei welchen sich die Fahrzeugbatterie
Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist der elektrische Energiespeicher
Generell funktioniert das erfindungsgemäße Elektrofahrzeug
Die Sonnenstrahlung trifft auf den Solarkollektor
The solar radiation hits the
Für den Fall, dass kalte Umgebungstemperaturen vorliegen und die Gefahr besteht, dass der elektrische Energiespeicher
Generell kann selbstverständlich im Bereich des Kollektorkreislaufs
Mit dem erfindungsgemäßen Elektrofahrzeug kann ein besonders hoher Wirkungsgrad und eine besonders hohe Ausbeute der Fahrzeugbatterie
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
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