DE102012223208A1 - Damping/pneumatic spring system for e.g. electric vehicle during winter season, has damping/pneumatic spring unit provided with collecting element for collecting heat energy produced by operation of damping/pneumatic spring unit - Google Patents
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Abstract
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Dämpfungs/Luftfedersystem eines Fahrzeuges mit mindestens einer Dämpfungs/Luftfedereinheit.The present invention relates to a damping / air suspension system of a vehicle having at least one damping / air suspension unit.
Es ist bekannt, dass sich die in Fahrzeugen verbauten Dämpfungs/Luftfedereinheiten mit jedem Dämpfungs- bzw. Einfedervorgang durch die Umwandlung von Bewegungsenergie in Wärmeenergie erwärmen. Diese Wärme wird bei normalen Fahrzeugen durch die Umgebungsluft gekühlt und somit ungenutzt abgeführt.It is known that the damping / air suspension units installed in vehicles heat each time they are damped by the conversion of kinetic energy into thermal energy. This heat is cooled in normal vehicles by the ambient air and thus dissipated unused.
Andererseits wird bei modernen Fahrzeugen immer mehr versucht, Energie einzusparen. Dies ist insbesondere bei vollelektrischen Fahrzeugen von großer Bedeutung, da bei diesen Fahrzeugen der Energieverbrauch in direktem Zusammenhang mit der Reichweite steht. Ein entscheidender Verbraucher bei vollelektrischen Fahrzeugen ist die Heizung. Diese kann nicht wie bei anderen Fahrzeugen auf die Abwärme des Verbrennungsmotors zugreifen und muss daher mit der elektrischen, auch für den Antrieb verwendeten Energie ausgeführt werden. Dies führt vor allem im Winter dazu, dass bei einem warmen Fahrzeug mit im Betrieb befindlicher Heizung nur eine geringere Reichweite erzielbar ist.On the other hand, modern vehicles are increasingly trying to save energy. This is particularly important for all-electric vehicles of great importance, since these vehicles, the energy consumption is directly related to the range. A key consumer of all-electric vehicles is heating. This can not access the waste heat of the internal combustion engine as with other vehicles and must therefore be carried out with the electrical energy also used for the drive. This leads especially in winter to the fact that in a warm vehicle with heating in operation only a shorter range is achievable.
Die vorliegende Erfindung basiert auf der Grundidee, die im Betrieb von Dämpfungs/Luftfedereinheiten von Fahrzeugen erzeugte Wärmeenergie zu nutzen. Ihr liegt die Aufgabe zugrunde, ein Dämpfungs/Luftfedersystem eines Fahrzeuges mit mindestens einer Dämpfungs/Luftfedereinheit zu schaffen, das besonders energieeffizient arbeitet.The present invention is based on the basic idea of utilizing the thermal energy generated by vehicles during the operation of damping / air suspension units. It is the object of the invention to provide a damping / air suspension system of a vehicle with at least one damping / air suspension unit that works very energy efficient.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß bei einem Dämpfungs/Luftfedersystem der angegebenen Art dadurch gelöst, dass die Dämpfungs/Luftfedereinheit mit Einrichtungen zum Auffangen und zum Nutzen der durch den Betrieb der Einheit erzeugten Wärmeenergie versehen ist.This object is achieved in a damping / air suspension system of the type specified in that the damping / air suspension unit is provided with means for collecting and for the benefit of the heat energy generated by the operation of the unit.
Mit der erfindungsgemäßen Lehre wird daher die Dämpfungs/Luftfedereinheit so umkonstruiert, dass die Dämpfungs/Luftfedereinheit nicht weiter durch den Fahrtwind oder durch Luftkonvektion gekühlt wird, sondern dass die von der Einheit im Betrieb erzeugte Wärmeenergie aufgefangen und genutzt wird. Insbesondere wird die aufgefangene Wärmeenergie dabei zur Beheizung des Fahrzeuges genutzt. Eine andere Art der Nutzung besteht erfindungsgemäß darin, dass die aufgefangene Wärmeenergie in elektrische Energie umgewandelt wird.With the teaching of the invention, therefore, the damping / air suspension unit is redesigned so that the damping / air suspension unit is not further cooled by the wind or by air convection, but that the heat energy generated by the unit in operation is collected and used. In particular, the collected heat energy is used to heat the vehicle. Another type of use according to the invention is that the collected heat energy is converted into electrical energy.
Bei einer Ausführungsform der Erfindung weisen die Einrichtungen zum Auffangen und Nutzen eine die Wärmeenergie direkt von der Dämpfungs/Luftfedereinheit abgreifende Einrichtung auf. Diese Einrichtung steht somit mit der Dämpfungs/Luftfedereinheit in direktem Kontakt, greift die Wärmeenergie ab und führt diese einer weiteren Nutzung zu, beispielsweise zu Beheizungszwecken oder zur Umwandlung in elektrische Energie.In one embodiment of the invention, the means for intercepting and utilizing comprise a device which taps the heat energy directly from the dampening / air suspension unit. This device is thus in direct contact with the damping / air suspension unit, absorbs the heat energy and supplies it to a further use, for example for heating purposes or for conversion into electrical energy.
Bei einer anderen Ausführungsform der Erfindung weisen die Einrichtungen zum Auffangen und Nutzen eine die erwärmte Umgebungsluft der Dämpfungs/Luftfedereinheit auffangende Einrichtung auf. Hierbei gibt die Dämpfungs/Luftfedereinheit im Betrieb ihre Wärmeenergie an die Umgebungsluft bzw. den Fahrtwind ab, und die erwärmte Luft wird aufgefangen und zur weiteren Nutzung weitergeleitet. Auch hier kann eine weitere Nutzung beispielsweise zur Beheizung des Fahrzeuges oder zur Umwandlung in elektrische Energie erfolgen.In another embodiment of the invention, the means for catching and utilizing comprise a device intercepting the heated ambient air of the damping / air suspension unit. In this case, the damping / air suspension unit emits its heat energy to the ambient air or the wind during operation, and the heated air is collected and forwarded for further use. Again, a further use, for example, to heat the vehicle or for conversion into electrical energy done.
Wenn die von der Dämpfungs/Luftfedereinheit erzeugte Wärmeenergie zum Beheizen des Fahrzeuges genutzt werden soll, weisen die erfindungsgemäß vorgesehenen Einrichtungen zum Auffangen und Nutzen Einrichtungen zum Beheizen der Fahrgastzelle des Fahrzeuges auf. Soll die erzeugte Wärmeenergie zum Umwandeln in elektrische Energie genutzt werden, weisen die Einrichtungen zum Auffangen und Nutzen Einrichtungen zum Umwandeln der Wärmeenergie in elektrische Energie auf. Bei diesen zuletzt genannten Einrichtungen kann es sich beispielsweise um Peltier-Elemente handeln. Es versteht sich, dass die vorstehend genannten Einrichtungen zum Beheizen und Einrichtungen zum Umwandeln der Wärmeenergie in elektrische Energie auch in Kombination Anwendung finden können.When the thermal energy generated by the damping / air suspension unit is to be used for heating the vehicle, the collecting and using devices provided according to the invention have means for heating the passenger compartment of the vehicle. If the heat energy generated is to be used for conversion into electrical energy, the means for collecting and using have means for converting the heat energy into electrical energy. These last-mentioned devices may be, for example, Peltier elements. It is understood that the above-mentioned means for heating and means for converting the thermal energy into electrical energy can also be used in combination.
Zum Nutzen der von der Dämpfungs/Luftfedereinheit erzeugten Wärmeenergie können Wärmetauscheinrichtungen eingesetzt werden, über die beispielsweise die erwärmte Umgebungsluft der Dämpfungs/Luftfedereinheit über einen speziellen Wärmeträger der weiteren Nutzung zugeführt wird, beispielsweise einem System zur Beheizung. Die Wärmeenergie kann jedoch auch in der Form der erwärmten Umgebungsluft selbst, d. h. mit Luft als Wärmeträger, der weiteren Nutzung zugeführt werden. Hierbei können die Einrichtungen zum Auffangen und Nutzen beispielsweise Einrichtungen zum Leiten der aufgefangen Umgebungsluft in das Innere der Fahrgastzelle aufweisen. Diese Einrichtungen können mit einem Luftklappensystem versehen sein, um den Weg der erwärmten Umgebungsluft steuern zu können.For the benefit of the heat energy generated by the damping / air suspension unit heat exchange devices can be used, via which, for example, the heated ambient air of the damping / air suspension unit is supplied via a special heat carrier for further use, for example a system for heating. However, the heat energy can also be in the form of the heated ambient air itself, d. H. with air as a heat transfer medium, which are used for further use. In this case, the devices for collecting and using, for example, have means for directing the collected ambient air into the interior of the passenger compartment. These devices may be provided with an air flap system to control the path of the heated ambient air.
Bei einer weiteren Ausführungsform der Erfindung kann die Dämpfungs/Luftfedereinheit in den bereits vorhandenen Kreislauf der Innenbelüftung des Fahrzeuges integriert sein. Die Abwärme der Dämpfungs/Luftfedereinheit kann dabei direkt an die Innenraumbelüftung des Fahrzeuges abgegeben werden. Hierzu kann die Dämpfungs/Luftfedereinheit beispielsweise in das Innere der Fahrgastzelle verlegt werden.In a further embodiment of the invention, the damping / air suspension unit can be integrated into the already existing circuit of the interior ventilation of the vehicle. The waste heat of the damping / air suspension unit can be delivered directly to the interior ventilation of the vehicle. For this purpose, the damping / air suspension unit be moved, for example, in the interior of the passenger compartment.
Folgende Ausführungsformen des erfindungsgemäß ausgebildeten Dämpfungs/Luftfedersystems haben sich als besonders geeignet erwiesen:
Bei einer ersten Ausführungsform wird die von der Dämpfungs/Luftfedereinheit erzeugte Wärmeenergie über einen Wärmetauscher direkt an der Dämpfungs/Luftfedereinheit abgegriffen und der weiteren Nutzung zugeführt, insbesondere ins Innere der Fahrgastzelle zur Beheizung weitergeleitet.The following embodiments of the inventively embodied damping / air suspension system have proven to be particularly suitable:
In a first embodiment, the thermal energy generated by the damping / air suspension unit is tapped via a heat exchanger directly to the damping / air suspension unit and supplied for further use, in particular forwarded to the interior of the passenger compartment for heating.
Bei einer zweiten Ausführungsform wird die von der Dämpfungs/Luftfedereinheit aufgewärmte Umgebungsluft bzw. der aufgewärmte Fahrtwind direkt zur weiteren Nutzung abgeleitet, beispielsweise über ein Luftklappensystem, insbesondere zur Beheizung in das Innere der Fahrgastzelle geleitet.In a second embodiment, the heated from the damping / air suspension unit ambient air or the warmed air is derived directly for further use, for example via an air flap system, in particular for heating in the interior of the passenger compartment.
Bei einer dritten Ausführungsform wird die Dämpfungs/Luftfedereinheit konstruktiv in den bereits vorhandenen Kreislauf der Innenraumbelüftung integriert, so dass ihre Abwärme direkt an die Innenraumbelüftung abgegeben werden kann.In a third embodiment, the damping / air suspension unit is structurally integrated into the already existing circuit of the interior ventilation, so that their waste heat can be discharged directly to the interior ventilation.
Wenn die Abwärme der Dämpfungs/Luftfedereinheit nicht benötigt wird (wenn beispielsweise in der Fahrgastzelle ausreichende Wärme zur Verfügung steht), wird die Abwärme ungenutzt an den Fahrtwind abgegeben und mit diesem abgeführt, um keine Überhitzung des Systems zu verursachen. Hierzu können beispielsweise Kühler (bei geschlossenen Wärmekreisläufen) oder Klappen eingesetzt werden, über die die Luftanströmung der Dämpfungs/Luftfedereinheit gesteuert werden kann.If the waste heat of the damping / air suspension unit is not needed (for example, if sufficient heat is available in the passenger compartment), the waste heat is released unused to the airstream and discharged therewith, so as not to overheat the system. For this purpose, for example, coolers (with closed heat circuits) or flaps can be used, via which the air flow of the damping / air suspension unit can be controlled.
Generell kann das erfindungsgemäß ausgebildete Dämpfungs/Luftfedersystem mit Einrichtungen zur Steuerung der Luftanströmung der Dämpfungs/Luftfedereinheit versehen sein, um auf diese Weise die Menge der von der Dämpfungs/Luftfedereinheit gewonnenen Wärmeenergie steuern zu können.In general, the inventively embodied damping / air spring system may be provided with means for controlling the air flow of the damping / air suspension unit in order to control in this way the amount of thermal energy recovered by the damping / air suspension unit.
In Weiterbildung der Erfindung umfasst die Dämpfungs/Luftfedereinheit einen Sensor zur Temperaturerfassung und das Dämpfungs/Luftfedersystem eine Steuereinrichtung zum Ansteuern der Einrichtungen zum Auffangen und Nutzen der Wärmeenergie in Abhängigkeit von den Sensorsignalen. Auf diese Weise kann die genutzte Wärmeenergie dem Bedarf angepasst werden, insbesondere eine Überhitzung vermieden werden.In a further development of the invention, the damping / air suspension unit comprises a sensor for temperature detection and the damping / air suspension system, a control device for controlling the means for collecting and using the heat energy in dependence on the sensor signals. In this way, the heat energy used can be adapted to the needs, in particular an overheating be avoided.
Speziell kann hierbei die Steuereinrichtung eine abgelegte Temperatur mit einem vom Sensor gelieferten Temperatursignal vergleichen und bei erfassten kritischen Abweichungen eine Anomalie/Schädigung der Dämpfungs/Luftfedereinheit anzeigen. Bei dieser Ausführungsform weist das erfindungsgemäß ausgebildete System gleichzeitig eine Überwachungseinrichtung für die Dämpfungs/Luftfedereinheit auf, die beispielsweise eine Überhitzung der Einheit erfasst und ein entsprechendes Alarmsignal abgibt.Specifically, in this case, the control device can compare a stored temperature with a temperature signal supplied by the sensor and, if detected critical deviations, indicate an anomaly / damage to the damping / air suspension unit. In this embodiment, the inventively designed system at the same time a monitoring device for the damping / air suspension unit, which detects, for example, overheating of the unit and emits a corresponding alarm signal.
Auch kann das Dämpfungs/Luftfedersystem mit Einrichtungen zur Steuerung der Luftanströmung der Dämpfungs/Luftfedereinheit versehen sein.Also, the damping / air suspension system may be provided with means for controlling the air flow of the damping / air suspension unit.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispieles in Verbindung mit der Zeichnung im Einzelnen erläutert. Die einzige Figur zeigt schematisch den Aufbau eines erfindungsgemäßen Dämpfungs/Luftfedersystems.The invention will be explained below with reference to an embodiment in conjunction with the drawings in detail. The single figure shows schematically the structure of a damping / air suspension system according to the invention.
Die Figur zeigt schematisch eine Luftfedereinheit
Um die erzeugte Wärmeenergie zu nutzen, ist die Luftfedereinheit
Vom Abschirmelement
Zur Steuerung der Luftklappe
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