DE102018103569A1 - Verfahren zum thermischen Isolieren von Fahrzeugen oder Fahrzeugteilen - Google Patents

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Abstract

Es wird ein Verfahren zum zumindest teilweise thermischen Isolieren eines Fahrzeugteils oder Fahrzeugs vorgeschlagen, wobei zum Isolieren des Fahrzeugs mindestens ein Vakuumisolationspaneel verwendet wird, das an dem Fahrzeug oder dem Fahrzeugteil angeordnet wird. Darüber hinaus werden ein Fahrzeug und ein Fahrzeugteil mit einer Isolierung mit mindestens einem Vakuumisolationspaneel vorgeschlagen.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum thermischen Isolieren eines Fahrzeugteils oder eines Fahrzeugs, ein Fahrzeug und ein Fahrzeugteil.
  • Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung den Bereich der Elektromobilität. Die vorliegende Erfindung kann jedoch nicht nur bei Elektrofahrzeugen (also Fahrzeugen, die mit einem Elektromotor angetrieben werden) eingesetzt werden, sondern auch bei anderen Fahrzeugen, insbesondere solchen mit einem Verbrennungsmotor.
  • Unter einem „Fahrzeug“ im Sinne der vorliegenden Erfindung wird vorzugsweise ein mobiles Verkehrsmittel verstanden, das dem Transport von Personen, Gütern oder Werkzeugen dient. Fahrzeuge im Sinne der vorliegenden Erfindung sind bevorzugt Landfahrzeuge, insbesondere Pkw, Caravans, Hybridfahrzeuge, Lkw, Busse, Züge oder sonstige Nutzfahrzeuge, können jedoch auch Wasserfahrzeuge bzw. Schiffe oder Luftfahrzeuge bzw. Flugzeuge sein. Vorzugsweise ist das Fahrzeug motorisiert und/oder weist das Fahrzeug einen (motorischen) Antrieb auf.
  • Die vorliegende Erfindung kann insbesondere im Bereich der Elektromobilität vorteilhaft eingesetzt werden. Aufgrund verschiedener Faktoren ist der Marktanteil von Elektrofahrzeugen bzw. Elektroautos bisher nur sehr gering. Ein Nachteil vieler aktueller Elektrofahrzeuge ist, dass sie eine deutlich geringere Reichweite als Fahrzeuge mit Verbrennungsmotoren aufweisen, häufig unter 200 km. Die Reichweite von Elektrofahrzeugen ist insbesondere bei sehr niedrigen Temperaturen sehr gering, da unter dieser Bedingung die Batterie schneller entladen wird.
  • Ein weiterer Nachteil vieler aktueller Elektrofahrzeuge ist die verhältnismäßig geringe Lebensdauer der Batterien, insbesondere bei intensiver bzw. häufiger Nutzung.
  • Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die Reichweite eines Fahrzeugs, insbesondere Elektrofahrzeugs, zu erhöhen, den Energieverbrauch eines Fahrzeugs zu verringern, die thermische Isolation eines Fahrzeugs oder Fahrzeugteils, insbesondere einer Fahrzeugbatterie, zu verbessern und/oder die Lebensdauer einer Fahrzeugbatterie zu verlängern.
  • Die obige Aufgabe wird durch ein Verfahren gemäß Anspruch 1, ein Fahrzeug gemäß Anspruch 10 und/oder ein Fahrzeugteil gemäß Anspruch 11 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegenstand der Unteransprüche.
  • Bei der vorliegenden Erfindung wurde erkannt, dass insbesondere durch eine (verbesserte) thermische Isolierung des Fahrzeugs bzw. von Fahrzeugteilen eine größere Reichweite, insbesondere von Elektrofahrzeugen bzw. Elektroautos, erreicht werden kann. Eine solche Isolierung wirkt sich insbesondere bei niedrigen Außentemperaturen, also vor allem im Winter und/oder in Gebieten mit häufig auftretenden niedrigen Außentemperaturen, positiv auf die Reichweite aus, da so zum Beheizen des Innenraums des Fahrzeugs aufgrund der reduzierten Wärmeverluste weniger Energie benötigt wird. Zusätzlich wird auch die Auskühlung des Innenraums verlangsamt, so dass nach kurzen Standzeiten weniger Energie zum erneuten Aufheizen des Innenraums benötigt wird.
  • Analog bietet die Isolierung auch bei hohen Außentemperaturen bzw. im Sommer Vorteile, da durch die Isolierung weniger Energie für die Kühlung, insbesondere des Fahrzeuginnenraums, benötigt wird. Zusätzlich wird auch die Aufheizung des Innenraums verlangsamt, so dass nach kurzen Standzeiten weniger Energie zum erneuten Abkühlen des Innenraums benötigt wird.
  • Diese Energieersparnis führt insbesondere bei Elektrofahrzeugen zu einer deutlichen Erhöhung der Reichweite, da im Gegensatz zu Fahrzeugen mit Verbrennungsmotoren hier keine bei einer Verbrennung im Motorraum entstehende Abwärme zum Beheizen des Innenraums genutzt werden kann, sondern die benötigte Energie zusätzlich zu der zum Betrieb des Motors benötigten Energie durch die Batterie zur Verfügung gestellt werden muss.
  • Des Weiteren wurde bei der vorliegenden Erfindung erkannt, dass durch eine thermische Isolierung der Batterie die Lebensdauer derselben signifikant erhöht werden kann. Insbesondere kann durch die Isolierung die Batterie auch bei extrem hohen oder niedrigen Temperaturen bedeutend länger in einem für die Batterie günstigen bzw. optimalen Temperaturbereich gehalten werden, vorzugsweise in einem Temperaturbereich von etwa 10 °C bis etwa 30 °C.
  • Eine thermische Isolierung von Fahrzeugen, insbesondere Automobilen, wird bisher nicht eingesetzt. Dies liegt unter anderem daran, dass durch die Isolierung zunächst das Gewicht des Fahrzeugs erhöht wird, was sich nachteilig auf den Energieverbrauch und somit auf die Reichweite des Fahrzeugs auswirkt. Des Weiteren besteht insbesondere bei Automobilen die Anforderung, dass der Innenraum auch hohen ästhetischen Ansprüchen genügen soll. Sowohl die Gestaltung des Innenraums als auch des äußeren Erscheinungsbildes eines Fahrzeugs bzw. Automobils ist daher erheblich durch Designvorgaben eingeschränkt. Außerdem besteht eine erhebliche Bauraumbeschränkung, die der Verwendung einer thermischen Isolierung in Fahrzeugen bzw. Automobilen entgegensteht. Mit konventionellen Dämmmaterialien könnte bei dem geringen zur Verfügung stehenden Platz durch die Bauraumbeschränkung bzw. bei den geringen Spaltmaßen keine ausreichend große bzw. befriedigende thermische Isolierung erreicht werden.
  • Bei dem vorschlagsgemäßen Verfahren wird ein Fahrzeugteil oder ein Fahrzeug mit mehreren Fahrzeugteilen zumindest teilweise thermisch isoliert. Das thermische Isolieren erfolgt bevorzugt bei oder nach der Herstellung des Fahrzeugteils bzw. des Fahrzeugs.
  • Unter dem Begriff „Isolieren“ bzw. „Isolation“ ist im Folgenden jeweils ein thermisches Isolieren bzw. eine thermische Isolation zu verstehen, sofern nicht explizit etwas anderes erwähnt wird.
  • Erfindungsgemäß wird zum Isolieren mindestens ein Vakuumisolationspaneel verwendet, das an dem Fahrzeug oder an einem der Fahrzeugteile angeordnet wird.
  • Ein Vakuumisolationspaneel hat grundsätzlich einen flächigen Kern aus offenporigem Material und eine den Kern an allen Seiten möglichst gasdicht umschließende Umhüllung. Bei der Herstellung eines Vakuumisolationspaneels wird der von der Umhüllung umschlossene Raum evakuiert, was zu einer sehr geringen Wärmeleitfähigkeit des Vakuumisolationspaneels führt. Ein Vakuumisolationspaneel ist beispielsweise aus der DE 10 2010 019 074 A1 bekannt.
  • Vakuumisolationspaneele zeichnen sich durch sehr gute Dämmeigenschaften bzw. eine sehr geringe Wärmeleitfähigkeit bei gleichzeitig geringem Gewicht und/oder Platzbedarf aus. Durch die Isolation des Fahrzeugs oder der Fahrzeugteile kann der Wärmeverlust und somit der Energieverbrauch beim Betrieb des Fahrzeugs erheblich verringert werden.
  • Es ist besonders vorteilhaft, wenn insbesondere großflächige Teile der Karosserie, beispielsweise die Türen und/oder das Dach, thermisch isoliert werden. Über diese Teile geht bedingt durch die große Fläche besonders viel Wärmeenergie verloren, so dass hier eine thermische Isolation besonders effektiv ist.
  • Durch die geringe Wärmeleitfähigkeit können die Vakuumisolationspaneele auch bei geringer Dicke, beispielsweise max. 15 mm, eine ausreichend große thermische Isolierung bewirken. Die geringe Dicke bietet den Vorteil, dass beim Ausstatten eines Fahrzeugs oder Fahrzeugteils mit einem Vakuumisolationspaneel zur Isolierung nur wenig Platz benötigt wird bzw. der für das Vakuumisolationspaneel benötigte Bauraum in vielen aktuellen Fahrzeugen bereits vorhanden ist.
  • Das geringe Gewicht bzw. die geringe Massendichte der Vakuumisolationspaneele verhindert, dass durch das Ausstatten eines Fahrzeugs mit einer thermischen Isolierung das Gesamtgewicht des Fahrzeugs und damit der Energieverbrauch signifikant erhöht wird.
  • Vorzugsweise wird bei dem erfindungsgemäßen Verfahren eine Dicke des Vakuumisolationspaneels in einem Teilbereich des Vakuumisolationspaneels verringert. Der Teilbereich ist vorzugsweise flächig und/oder linienförmig ausgebildet. Auf diese Weise kann die Form des Vakuumisolationspaneels optimal an das mit dem Vakuumisolationspaneel zu versehende Fahrzeug oder Fahrzeugteil angepasst werden. Insbesondere lässt sich so das Vakuumisolationspaneel an geringe Spaltmaße, beispielsweise zwischen einer Karosserie und einer Verkleidung, anpassen. Vorzugsweise kann der Bauraum so optimal genutzt werden bzw. auch ein schmaler Bauraum mit einer Isolierung versehen werden, der ohne eine Verringerung der Dicke nicht mit einem Vakuumisolationspaneel isolierbar wäre.
  • Bei einer bevorzugten Ausführungsform wird die Dicke des Vakuumisolationspaneels nach dessen Herstellung und vor der Anordnung am Fahrzeug oder an einem der Fahrzeugteile verringert.
  • Besonders bevorzugt wird in dem Vakuumisolationspaneel eine zumindest im Wesentlichen linienförmige Vertiefung erzeugt. Dies erfolgt vorzugsweise derart, dass das Vakuumisolationspaneel entlang der linienförmigen Vertiefung faltbar bzw. knickbar ist. Dies ermöglicht ein besonders einfaches Anpassen der dreidimensionalen Form des Vakuumisolationspaneels an ein zugeordnetes Fahrzeug oder Fahrzeugteil.
  • Das Verringern der Dicke des Vakuumisolationspaneels kann insbesondere durch ein Prägeverfahren erfolgen bzw. mittels eines Prägeverfahrens realisiert werden. Hierbei wird vorzugsweise mittels einer Presse eine Kraft auf das Vakuumisolationspaneel ausgeübt. Dies ermöglicht ein kostengünstiges und nachträgliches Anpassen des Vakuumisolationspaneels an das Fahrzeug oder Fahrzeugteil. Das Vakuumisolationspaneel muss also nicht schon bei der Herstellung bzw. Evakuierung an das Fahrzeug oder Fahrzeugteil angepasst werden.
  • Gemäß einem weiteren Aspekt wird das Vakuumisolationspaneel zumindest abschnittsweise oder vollständig gebogen. Vorzugsweise kann das Biegen des Vakuumisolationspaneels wahlweise vor, nach oder gleichzeitig mit der Dickenverringerung erfolgen. Das Biegen des Vakuumisolationspaneels ermöglicht eine optimale Anpassung der dreidimensionalen Form des Vakuumisolationspaneels an das Fahrzeug bzw. Fahrzeugteil.
  • Vorzugsweise wird das Vakuumisolationspaneel mit dem Fahrzeug oder einem der Fahrzeugteile verklebt. Alternativ kann das Vakuumisolationspaneel auch mittels mindestens eines Klettverschlusses lösbar an dem Fahrzeug oder Fahrzeugteil befestigt werden. Auf diese Weise ist eine einfache und beschädigungsfreie Befestigung des Vakuumisolationspaneels an dem Fahrzeug oder Fahrzeugteil ermöglicht. Insbesondere bei der Befestigung mittels eines Klettverschlusses ist ein unkomplizierter und beschädigungsfreier Austausch des Vakuumisolationspaneels oder Fahrzeugteils ermöglicht.
  • In einer vorteilhaften Ausführungsform wird das Vakuumisolationspaneel mit einer Schutzlage abgedeckt oder eine Schutzlage auf dem Vakuumisolationspaneel angeordnet. Vorzugsweise ist die Schutzlage aus einem Vliesstoff gefertigt. Die Schutzlage dient vorzugsweise zur Erhöhung des mechanischen Schutzes des Vakuumisolationspaneels und/oder zur Reduzierung von Konvektion auf dem Vakuumisolationspaneel bzw. an dem Vakuumisolationspaneel vorbei oder um das Vakuumisolationspaneel herum. Dies ist einer längeren Haltbarkeit zuträglich. Zudem können durch die Schutzlage Wärmebrücken vermieden werden.
  • Die Schutzlage wird insbesondere mittels mindestens eines Klettverschlusses oder einem anderen Befestigungsmittel an dem Vakuumisolationspaneel befestigt oder angeordnet.
  • Die Schutzlage ist vorzugsweise auf einer Seite des Vakuumisolationspaneels vorgesehen oder wird auf einer Seite des Vakuumisolationspaneels angebracht, die dem Fahrzeugteil, an dem das Vakuumisolationspaneel angeordnet wird, abgewandt ist.
  • Gemäß einem bevorzugten Aspekt ist das zu isolierende Fahrzeugteil ein elektrischer Energiespeicher, insbesondere eine Batterie oder ein Akkumulator, insbesondere eines Elektrofahrzeugs, der zur Versorgung eines Antriebs des Fahrzeugs mit Energie dient oder ausgebildet ist. Das Vakuumisolationspaneel wird vorzugsweise auf mehreren Seiten des Energiespeichers angeordnet, insbesondere um eine möglichst optimale oder vollständige thermische Isolierung zu erreichen.
  • Durch die Maßnahme der Isolierung des Energiespeichers kann die Lebensdauer des Energiespeichers verlängert werden und/oder die Entladung des Energiespeichers bei niedrigen Temperaturen verhindert werden. Zudem kann eine gute Temperierung des Energiespeichers erreicht werden, die vorzugsweise in einer Reduktion von Energieverlusten, insbesondere durch Temperaturschwankungen, und in einer erhöhten Ladungsträgerbeweglichkeit, also einer kürzeren Ladedauer, resultiert. Vorzugsweise kann der Energiespeicher durch die Isolierung sowohl von extrem hohen als auch von extrem niedrigen Temperaturen abgeschirmt werden. Insbesondere kann der Energiespeicher durch die thermische Isolierung bzw. das Vakuumisolationspaneel auch vor Beschädigungen bzw. einer Zerstörung bei Extremtemperaturen geschützt werden. Ferner kann vorgesehen sein, dass der Energiespeicher temperiert, insbesondere beheizt und/oder gekühlt wird, so dass in diesem Fall durch die Isolierung bzw. das Vakuumisolationspaneel eine effektivere bzw. effizientere Temperierung des Energiespeichers ermöglicht wird und/oder Energie bei der Temperierung des Energiespeichers eingespart werden kann.
  • Das zu isolierende Fahrzeugteil ist alternativ oder zusätzlich ein Teil einer Karosserie oder Verkleidung des Fahrzeugs, wobei die Karosserie oder Verkleidung zur thermischen Isolierung, vorzugsweise innenseitig, mit dem Vakuumisolationspaneel ausgekleidet wird.
  • Die vorschlagsgemäße Isolierung der Karosserie bzw. eines Teils der Karosserie ist insbesondere einem geringeren Vereisen des Fahrzeugs, insbesondere der Scheiben, zuträglich. Des Weiteren kann die vorschlagsgemäße Isolierung zu einer besseren und/oder gleichmäßigeren Temperaturverteilung im Innenraum des Fahrzeugs führen. Vorzugsweise führt die vorschlagsgemäße Isolierung (bei mit einem Verbrennungsmotor betriebenen Fahrzeug) zu einem geringeren CO2-Ausstoß.
  • Die oben genannten Aspekte und weitere sich aus den Ansprüchen und der nachfolgenden Beschreibung ergebenden Aspekte und Merkmale können unabhängig voneinander und in jeder beliebigen Kombination realisiert werden.
  • Weitere Vorteile, Merkmale, Eigenschaften und Aspekte der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen und der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen anhand der Zeichnung.
  • Es zeigt
    • 1 ein Fahrzeugteil mit einer Isolierung in einer schematischen Explosionsdarstellung;
    • 2 eine schematische Darstellung eines Vakuumisolationspaneels in einem Ausgangszustand und darunter in einem gebogenen und geprägten Zustand; und
    • 3 einen Energiespeicher mit einer Isolierung.
  • In 1 ist in einer schematischen Explosionsdarstellung ein Fahrzeugteil 1 dargestellt. Vorzugsweise ist das Fahrzeugteil 1 ein Teil der Karosserie oder Verkleidung eines (nicht dargestellten) Fahrzeugs, insbesondere Automobils. Im Darstellungsbeispiel ist das Fahrzeugteil 1 eine Tür des Fahrzeugs. Abweichend vom Darstellungsbeispiel kann das Fahrzeugteil 1 insbesondere ein Dach oder ein Teil des Daches des Fahrzeugs sein.
  • Bei dem vorschlagsgemäßen Verfahren wird zum thermischen Isolieren des Fahrzeugs bzw. des Fahrzeugteils 1 ein Vakuumisolationspaneel 2 an dem Fahrzeugteil 1 bzw. Fahrzeug angeordnet, insbesondere bei der Herstellung des Fahrzeugs bzw. Fahrzeugteils 1.
  • Das Vakuumisolationspaneel 2 ist vorzugsweise flächig oder plattenartig ausgebildet und/oder weist nur eine geringe Dicke D auf. Vorzugsweise weist das Vakuumisolationspaneel 2 zwei Flachseiten auf, wobei die Dicke D der Abstand der beiden Flachseiten ist. Die Länge und Breite der Flachseiten betragen vorzugsweise ein Vielfaches der Dicke D.
  • Die Dicke D des Vakuumisolationspaneels 2 beträgt vorzugsweise mindestens 2 mm, insbesondere mindestens 5 mm, besonders bevorzugt mindestens 8 mm, und/oder höchstens 30 mm, insbesondere höchstens 20 mm, besonders bevorzugt höchstens 16 mm.
  • Die Massendichte des Vakuumisolationspaneels 2 beträgt vorzugsweise mindestens 110 kg/m3, bevorzugt mindestens 130 kg/m3, besonders bevorzugt mindestens 150 kg/ m3, insbesondere mindestens 165 kg/m3, und/oder höchstens 350 kg/m3, bevorzugt höchstens 270 kg/m3, besonders bevorzugt höchstens 250 kg/m3, insbesondere höchstens 230 kg/m3.
  • Die Wärmeleitfähigkeit des Vakuumisolationspaneels 2 beträgt vorzugsweise mindestens etwa 0,001 W/(mK) und/oder höchstens etwa 0,01 W/(mK), insbesondere etwa 0,0035 W/(mK).
  • Zur weiteren Ausgestaltung des Vakuumisolationspaneels 2 wird insbesondere auf die Offenbarung der DE 10 2010 019 074 A1 und der DE 20 2014 002 192 U1 verwiesen. Die in diesen Dokumenten getroffenen Aussagen bzgl. der Ausgestaltung des Vakuumisolationspaneels 2 sollen auch für die vorliegende Erfindung in entsprechender Weise Anwendung finden.
  • Das Vakuumisolationspaneel 2 weist vorzugsweise einen Kern und eine Umhüllung auf, wobei die Umhüllung den Kern an allen Seiten des Vakuumisolationspaneels 2 eng, vollständig und gasdicht umschließt. Bei der Herstellung des Vakuumisolationspaneels 2 wird der von der Umhüllung umschlossene Raum evakuiert.
  • Vorzugsweise werden bei einem Fahrzeug mehrere Fahrzeugteile 1 mit Vakuumisolationspaneelen 2 isoliert, beispielsweise alle Türen und das Dach, um eine möglichst vollständige Isolierung des Fahrzeugs zu erreichen.
  • Vorzugsweise wird das Fahrzeugteil 1 möglichst großflächig mit dem Vakuumisolationspaneel 2 isoliert.
  • Vorzugsweise wird die Dicke D des Vakuumisolationspaneels 2 in einem Teilbereich 3 des Vakuumisolationspaneels 2 verringert. Der Teilbereich 3 ist vorzugsweise flächig und/oder linienförmig ausgebildet. In 1 sind beispielhaft auf der linken Seite des Vakuumisolationspaneels 2 ein gerader, linienförmiger Teilbereich 3 und auf der rechten Seite des Vakuumisolationspaneels 2 ein gekrümmter, flächiger Teilbereich 3 dargestellt.
  • Abweichend vom Darstellungsbeispiel kann der Teilbereich 3 dem Verlauf einer gekrümmten Linie folgen oder eine beliebige andere, insbesondere flächige Form haben. Es ist auch möglich, dass der Teilbereich 3 keine konstante Dicke D aufweist bzw. verschiedene Dicken D aufweist. Die Veränderung der Dicke D kann kontinuierlich oder diskontinuierlich bzw. stufenartig verlaufen bzw. erfolgen. Der Teilbereich 3 kann auch in einem Randbereich des Vakuumisolationspaneels 2 und/oder umlaufend an dem Vakuumisolationspaneel 2 angeordnet sein, insbesondere so dass an einem oder allen Rändern des Vakuumisolationspaneels 2 die Dicke D verringert ist.
  • Im Darstellungsbeispiel erstreckt sich der Teilbereich 3 jeweils von einem Rand des Vakuumisolationspaneels 2 zu einem anderen Rand des Vakuumisolationspaneels 2. Dies ist jedoch nicht zwingend. Es ist auch möglich, dass der Teilbereich 3 nicht an den Rand des Vakuumisolationspaneels 2 angrenzt.
  • Durch die Verringerung der Dicke D in dem Teilbereich 3 ist vorzugsweise eine Anpassung des Vakuumisolationspaneels 2 an das Fahrzeugteil 1 oder ein anderes Fahrzeugteil ermöglicht, so dass der Teilbereich 3 in seiner Form vorzugsweise an eine Form oder Ausgestaltung des Fahrzeugteils 1 oder des anderen Fahrzeugteils angepasst ist.
  • Insbesondere kann das Vakuumisolationspaneel 2 mehrere, vorzugsweise voneinander getrennte oder nicht zusammenhängende, Teilbereiche 3 aufweisen.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform ist der Teilbereich 3 als zumindest im Wesentlichen linienförmige Vertiefung ausgebildet bzw. wird in dem Vakuumisolationspaneel 2 eine zumindest im Wesentlichen linienförmige Vertiefung gebildet. Besonders bevorzugt ist die Vertiefung derart ausgebildet, dass das Vakuumisolationspaneel 2 entlang dieser Vertiefung faltbar bzw. knickbar ist.
  • Vorzugsweise ist das Vakuumisolationspaneel 2, zumindest im Bereich des Teilbereichs 3 bzw. der Vertiefung, flexibel und/oder elastisch ausgebildet. Diese flexible bzw. elastische Verformbarkeit wird dem Vakuumisolationspaneel 2 vorzugsweise durch den Teilbereich 3 bzw. die Vertiefung verliehen.
  • Vorzugsweise wird die Dicke D in dem Teilbereich 3 des Vakuumisolationspaneels 2 durch ein Prägeverfahren verringert.
  • Vorzugsweise erfolgt das Prägen bzw. Einprägen der Vertiefung in das Vakuumisolationspaneel 2 nach der Herstellung des Vakuumisolationspaneels 2 bzw. nachträglich, insbesondere nach der Evakuierung des durch die Umhüllung des Vakuumisolationspaneels 2 gebildeten Innenraums. Es ist möglich, dass das Vakuumisolationspaneel 2 nach der Herstellung bzw. Evakuierung noch schrumpft. Das Prägen erfolgt vorzugsweise erst nach diesem Schrumpfvorgang. Auf diese Weise ist insbesondere eine passgenaue Herstellung bzw. Anpassung des Vakuumisolationspaneels 2 ermöglicht und/oder können sehr geringe Toleranzen eingehalten oder realisiert werden.
  • Zum Einprägen der Vertiefung in das Vakuumisolationspaneel 2 wird vorzugsweise mittels einer Presse eine Kraft auf das Vakuumisolationspaneel 2 ausgeübt. Die Presse kann als Hydraulikpresse, Furnierpresse oder dergleichen ausgebildet sein.
  • Vorzugsweise weist die Presse ein Prägewerkzeug 8 auf. Das Prägewerkzeug 8 kann insbesondere eine Kontur 8a aufweisen, durch die die Tiefe und/oder Form der in das Vakuumisolationspaneel 2 eingebrachten Vertiefung bzw. die Dicke D und/oder Form des Teilbereichs 3 definiert wird. Insbesondere entspricht die Form der Vertiefung bzw. des Teilbereichs 3 dem Prägewerkzeug 8 und/oder dessen Kontur 8a bzw. ist dazu komplementär.
  • Die von der Presse auf das Vakuumisolationspaneel 2 ausgeübte Kraft pro Fläche bzw. der von der Presse auf das Vakuumisolationspaneel 2 ausgeübte Druck beträgt vorzugsweise mindestens 10 kN/m2, insbesondere mindestens 300 kN/m2, und/oder höchstens 10000 kN/m2, bevorzugt höchstens 4000 kN/ m2, insbesondere höchstens 1500 kN/m2, besonders bevorzugt etwa 600 kN/m2.
  • Die von der Presse auf das Vakuumisolationspaneel 2 ausgeübte Kraft bzw. Presskraft beträgt vorzugsweise mindestens 10 kN und/oder höchstens 50 kN, insbesondere etwa 30 kN.
  • Die Fläche des Vakuumisolationspaneels 2, auf die beim Prägen mit der Presse eine Kraft ausgeübt wird, beträgt vorzugsweise mindestens 0,01 m2 und/oder höchstens 0,5 m2, bevorzugt höchstens 0,1 m2, insbesondere etwa 0,05 m2.
  • Das Prägen kann durch mehrere nacheinander ausgeführte Schritte erfolgen, bei denen jeweils die Dicke D in einem Teilbereich 3 des Vakuumisolationspaneels 2 verringert wird bzw. eine Vertiefung in das Vakuumisolationspaneel 2 eingeprägt wird.
  • Eine mehrfache bzw. weitere oder erneute Prägung kann sowohl an bereits geprägten Stellen als auch an noch nicht geprägten Stellen vorgenommen bzw. durchgeführt werden. Insbesondere kann durch eine mehrfache Prägung bzw. durch die Durchführung mehrerer Prägeschritte ein beliebig großer und/oder beliebig geformter Bereich bzw. Teilbereich 3 des Vakuumisolationspaneels 2 geprägt bzw. in seiner Dicke D verringert werden. Es können auch Stufen in das Vakuumisolationspaneel 2 eingeprägt werden bzw. mehrere Teilbereiche 3 unterschiedlicher Dicke D in das Vakuumisolationspaneel 2 eingeprägt werden, die unmittelbar aneinander angrenzen.
  • Vorzugsweise wird durch das Prägen bzw. die Kraft die Dicke D des Vakuumisolationspaneels 2 in dem Teilbereich 3 um mehrere Millimeter reduziert, vorzugsweise mindestens 2 mm, insbesondere mindestens 4 mm, und/oder höchstens 12 mm, besonders bevorzugt höchstens 6 mm.
  • In einem besonders bevorzugten Beispiel bewirkt eine Presskraft von etwa 30 kN auf eine Fläche von etwa 0,05 m2 eine Dickenreduzierung um etwa 4 mm, beispielsweise von etwa 10 mm auf etwa 6 mm.
  • Das Vakuumisolationspaneel 2 kann vorzugsweise in einer beliebigen dreidimensionalen Form oder als Freiform hergestellt werden und/oder gebogen und/oder durch nachträgliche Prägung zu einer beliebigen dreidimensionalen Form verformt werden sein, insbesondere durch Verformen, Knicken oder Falten entlang des Teilbereichs 3 bzw. der Vertiefung.
  • Es ist möglich, dass ein (zumindest abschnittsweises) Verformen bzw. Biegen des Vakuumisolationspaneels 2 und ein Einprägen einer Vertiefung in einem einzigen bzw. gemeinsamen Schritt erfolgen bzw. vorgenommen werden. Dies ist beispielhaft in 2 dargestellt.
  • Oben in 2 sind ein Vakuumisolationspaneel 2 und ein Prägewerkzeug 8 vor dem Prägen dargestellt. Unten in 2 sind ein Vakuumisolationspaneel 2 und ein Prägewerkzeug 8 beim bzw. nach dem Prägen dargestellt.
  • Bei dem Darstellungsbeispiel in 2 ist das Vakuumisolationspaneel 2 (zunächst bzw. vor der Prägung) flach bzw. eben ausgebildet. Das Prägewerkzeug 8 ist im Darstellungsbeispiel gebogen und weist eine Kontur 8a auf, die insbesondere mehrere Erhebungen des Prägewerkzeugs 8 aufweist oder bildet. Durch die gebogene Form des Prägewerkzeugs 8 und/oder die Kontur 8a des Prägewerkzeugs 8 kann das Vakuumisolationspaneel 2 gleichzeitig bzw. in einem einzigen Verfahrensschritt gebogen bzw. in seiner dreidimensionalen Form verändert werden und mit Vertiefungen bzw. Teilbereichen 3 versehen werden. Insbesondere kann mittels der Kontur 8a des Prägewerkzeugs 8 eine beliebige Struktur in das Vakuumisolationspaneel 2 eingeprägt werden. Vorzugsweise werden das (flache bzw. ebene) Vakuumisolationspaneel 2 und das Prägewerkzeug 8 bzw. dessen Kontur 8a dazu mit einer Kraft gegeneinander gedrückt bzw. gepresst, sodass die Kontur 8a Vertiefungen bzw. Strukturen in das Vakuumisolationspaneel 2 einprägt und/oder dieses biegt.
  • Insbesondere kann dem Vakuumisolationspaneel 2 mittels Biegens eine zumindest näherungsweise sphärische Form verliehen werden. Im Darstellungsbeispiel aus 2 wird das Vakuumisolationspaneel 2 in die Form eines Abschnitts eines Kreisrings gebogen bzw. geprägt. Hier sind jedoch beliebige dreidimensionale Formen möglich, beispielsweise auch eine gewellte Form.
  • Bzgl. der Einprägung von Vertiefungen bzw. Teilbereichen 3 und der Veränderung der dreidimensionalen Form des Vakuumisolationspaneels 2 sind beliebige Reihenfolgen möglich. Abweichend von dem dargestellten gleichzeitigen Biegen und Einprägen von Vertiefungen ist es möglich, dass zunächst bzw. in einem ersten Schritt das Vakuumisolationspaneel 2 gebogen bzw. in seiner dreidimensionalen Form verändert wird und anschließend Vertiefungen bzw. Teilbereiche 3 mit verringerter Dicke D in das Vakuumisolationspaneel eingebracht bzw. eingeprägt werden. Es ist jedoch auch möglich, dass dies umgekehrt erfolgt, also zuerst Vertiefungen in das Vakuumisolationspaneel 2 eingebracht bzw. eingeprägt werden und anschließend bzw. danach das Vakuumisolationspaneel 2 gebogen wird bzw. die dreidimensionale Form des Vakuumisolationspaneels 2 verändert wird.
  • Des Weiteren ist es möglich, dass dem Vakuumisolationspaneel 2 bereits bei seiner Herstellung eine beliebige dreidimensionale Form verliehen wurde bzw. das Vakuumisolationspaneel 2 als Freiform hergestellt wurde.
  • Ferner kann das Vakuumisolationspaneel 2 eine oder mehrere Durchbrechungen bzw. Löcher 9 aufweisen, wie in 1 beispielhaft dargestellt ist. Die Löcher 9 durchdringen das Vakuumisolationspaneel 2 vorzugsweise vollständig. Die Löcher 9 können abweichend von der in 1 dargestellten Kreisform eine beliebige Form aufweisen. Die Löcher 9 können beispielsweise zur Durchführung von Kabeln o. dgl. dienen bzw. verwendet werden.
  • Das Vakuumisolationspaneel 2 wird mit dem Fahrzeugteil 1 bzw. dem Fahrzeug vorzugsweise mittels eines Verbindungsmittels 4 verbunden bzw. an diesem angeordnet oder befestigt.
  • Das Verbindungsmittel 4 stellt vorzugsweise eine stoffschlüssige und/oder formschlüssige Verbindung des Vakuumisolationspaneels 2 mit dem Fahrzeugteil 1 her. Das Verbindungsmittel 4 ist vorzugsweise als Klebestreifen oder Klebefläche und/oder als Klettverschluss ausgebildet. Besonders bevorzugt wird das Vakuumisolationspaneel 2 also mit dem Fahrzeugteil 1 bzw. Fahrzeug verklebt oder mittels eines Klettverschlusses lösbar daran befestigt.
  • Gemäß dem Darstellungsbeispiel aus 1 ist das Verbindungsmittel 4 vorzugsweise streifenartig ausgebildet und/oder in einem Randbereich des Vakuumisolationspaneels 2, insbesondere dieses umlaufend, angeordnet. Hier sind jedoch auch andere Lösungen möglich, beispielsweise ein das Vakuumisolationspaneel 2 großflächig, insbesondere zumindest im Wesentlichen vollflächig, bedeckendes Verbindungsmittel 4.
  • Das Fahrzeugteil 1 bildet, wie bereits weiter oben erwähnt, vorzugsweise einen Teil der Karosserie des Fahrzeugs. Vorzugsweise bildet das Fahrzeugteil 1 also ein Außenteil oder äußeres Bauteil des Fahrzeugs.
  • Das Vakuumisolationspaneel 2 wird vorzugsweise auf einer Innenseite des Fahrzeugteils 1 angeordnet.
  • Unter einer Innenseite des Fahrzeugteils 1 wird diejenige Seite des Fahrzeugteils 1 verstanden, die bei dem fertig montierten Fahrzeug bzw. dem Fahrzeug im Auslieferungszustand dem Innenraum bzw. der Innenseite des Fahrzeugs zugewandt ist.
  • Vorzugsweise ist auf der Innenseite des Fahrzeugteils 1 eine Verkleidung 5 des Fahrzeugteils 1 angeordnet oder vorgesehen. Die Verkleidung 5 besteht vorzugsweise aus einem Kunststoff.
  • Das Vakuumisolationspaneel 2 wird vorzugsweise zwischen dem Fahrzeugteil 1 und der Verkleidung 5 bzw. in einem zwischen dem Fahrzeugteil 1 und der Verkleidung 5 gebildeten Zwischenraum bzw. Hohlraum angeordnet. Auf diese Weise wird das äußere Erscheinungsbild des Fahrzeugs durch die zusätzliche Isolierung nicht beeinträchtigt.
  • Das Vakuumisolationspaneel 2 kann unmittelbar an dem Fahrzeugteil 1 und/oder der Verkleidung 5 angeordnet oder befestigt sein bzw. werden, insbesondere mittels des Verbindungsmittels 4.
  • Vorzugsweise wird jedoch auf dem Vakuumisolationspaneel 2 eine Schutzlage 6 angeordnet.
  • Die Schutzlage 6 ist bevorzugt flexibel verformbar und/oder aus einem Vliesstoff hergestellt.
  • Die Schutzlage 6 dient insbesondere zur Erhöhung des mechanischen Schutzes des Vakuumisolationspaneels 2, zur Reduzierung bzw. Unterbindung von Konvektion und/oder zur Vermeidung von Wärmebrücken.
  • Die Schutzlage 6 ist vorzugsweise auf der dem Fahrzeugteil 1 zugewandten Seite und/oder der der Verkleidung 5 zugewandten Seite des Vakuumisolationspaneels 2 angeordnet. Vorzugsweise wird die Schutzlage 6 also zwischen dem Fahrzeugteil 1 und dem Vakuumisolationspaneel 2 und/oder zwischen dem Vakuumisolationspaneel 2 und der Verkleidung 5 angeordnet.
  • Die Schutzlage 6 umgibt oder bedeckt eine oder beide Flachseiten des Vakuumisolationspaneels 2 vorzugsweise vollständig.
  • Vorzugsweise weisen die Schutzlage 6, das Fahrzeugteil 1 und/oder die Verkleidung 5 ein Verbindungsmittel 4 zur Verbindung miteinander bzw. zur Befestigung aneinander auf.
  • Vorzugsweise wird die Schutzlage 6 bzw. eine der beiden Schutzlagen 6 sowohl mit dem Fahrzeugteil 1 als auch mit dem Vakuumisolationspaneel 2 verklebt oder mittels eines Klettverschlusses lösbar verbunden. Alternativ oder zusätzlich wird die Schutzlage 6 bzw. eine der beiden Schutzlagen 6 mit dem Vakuumisolationspaneel 2 und/oder der Verkleidung 5 verklebt oder mittels eines Klettverschlusses lösbar damit verbunden.
  • Bisher wurde die vorliegende Erfindung vorrangig im Zusammenhang mit einem als Karosserieteil ausgebildeten Fahrzeugteil 1 erläutert. Das Fahrzeugteil 1 ist jedoch nicht zwingend als Karosserieteil ausgebildet, sondern kann grundsätzlich ein beliebiges Teil bzw. Bauteil des Fahrzeugs sein.
  • In 3 ist eine weitere bevorzugte Ausführungsform bzw. Anwendungsmöglichkeit der vorliegenden Erfindung schematisch dargestellt.
  • Gemäß der in 3 dargestellten Ausführungsform ist das zu isolierende Fahrzeugteil 1 ein elektrischer Energiespeicher 7. Der Energiespeicher 7 ist vorzugsweise als Batterie oder Akkumulator ausgebildet.
  • Vorzugsweise bildet der Energiespeicher 7 die Batterie oder den Akkumulator eines Elektrofahrzeugs, mittels der/dem der Antrieb des Fahrzeugs mit Energie versorgt wird.
  • Vorzugsweise ist der Energiespeicher 7 durch einen Lithium-Ionen-Akku gebildet.
  • Vorzugsweise bildet das Vakuumisolationspaneel 2 eine Umhüllung oder Ummantelung oder Außenverkleidung des Energiespeichers 7. Das Vakuumisolationspaneel 2 wird vorzugsweise auf mehreren Seiten des Energiespeichers 7 angeordnet.
  • Vorzugsweise wird das Vakuumisolationspaneel 2 zu einer zumindest im Wesentlichen rahmenartigen oder kistenartigen Form geknickt oder gefaltet. Das Vakuumisolationspaneel 2 wird vorzugsweise derart geknickt oder gefaltet, dass durch das Vakuumisolationspaneel 2 ein Innenraum oder Hohlraum gebildet wird, der dazu ausgebildet ist, den Energiespeicher 7 aufzunehmen.
  • Vorzugsweise wird das Vakuumisolationspaneel 2 entlang des Teilbereichs 3 bzw. der Teilbereiche 3 bzw. entlang von eingeprägten Vertiefungen geknickt oder gefaltet. Analog zu dem Darstellungsbeispiel aus 1 können auch bei dem Darstellungsbeispiel aus 3 (hier nicht abgebildete) Verbindungsmittel 4 und/oder Schutzlagen 6 vorgesehen sein oder aufgebracht werden.
  • Durch die Umhüllung bzw. Isolierung des Energiespeichers 7 kann vorzugsweise der Energieverlust des Energiespeichers 7 reduziert werden, was insbesondere aus der guten Temperierung bzw. der Verminderung von Temperaturschwankungen resultiert. Des Weiteren kann hierdurch vorzugsweise die Lebensdauer des Energiespeichers 7 erhöht werden und/oder die Beweglichkeit der elektrischen Ladungsträger des Energiespeichers 7 erhöht werden.
  • Es ist besonders bevorzugt, dass sowohl ein als Karosserieteil, insbesondere Tür und/oder Dach ausgebildetes Fahrzeugteil 1 oder mehrere solche Fahrzeugteile 1 als auch der Energiespeicher 7 mit einem Vakuumisolationspaneel 2 bzw. Vakuumisolationspaneelen 2 isoliert wird.
  • Alternativ oder zusätzlich können weitere Fahrzeugteile 1 des Fahrzeugs, insbesondere mit einem Vakuumisolationspaneel 2, thermisch isoliert werden, beispielsweise ein Kraftstofftank, ein Handschuhfach und/oder eine Kühlbox.
  • Das Fahrzeug ist besonders bevorzugt ein Pkw oder Auto, insbesondere ein Elektroauto. Es ist besonders bevorzugt, dass das Fahrzeug innenseitig möglichst großflächig bzw. vollständig isoliert wird. Die Vakuumisolationspaneele 2 werden dabei vorzugsweise derart angeordnet, dass sie für einen Benutzer nicht sichtbar sind, beispielsweise dadurch, dass sie jeweils durch eine Verkleidung 5 verdeckt sind.
  • Unterschiedliche Aspekte der vorliegenden Erfindung können einzeln und in unterschiedlichen Kombinationen realisierbar und vorteilhaft sein.
  • Bezugszeichenliste
    • 1
    Fahrzeugteil
    2
    Vakuumisolationspaneel
    3
    Teilbereich
    4
    Verbindungsmittel
    5
    Verkleidung
    6
    Schutzlage
    7
    Energiespeicher
    8
    Prägewerkzeug
    8a
    Kontur
    9
    Loch
    D
    Dicke
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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  • Zitierte Patentliteratur
    • DE 102010019074 A1 [0016, 0043]
    • DE 202014002192 U1 [0043]

Claims (11)

  1. Verfahren zum zumindest teilweise thermischen Isolieren eines Fahrzeugteils (1) oder eines Fahrzeugs mit mehreren Fahrzeugteilen (1) bei oder nach der Herstellung des Fahrzeugs oder eines der Fahrzeugteile (1), wobei zum Isolieren mindestens ein Vakuumisolationspaneel (2) verwendet wird und wobei das Vakuumisolationspaneel (2) an dem Fahrzeug oder einem der Fahrzeugteile (1) angeordnet wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine Dicke (D) des Vakuumisolationspaneels (2) in einem insbesondere flächigen und/oder linienförmigen Teilbereich (3) des Vakuumisolationspaneels (2) verringert wird.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine zumindest im Wesentlichen linienförmige Vertiefung in dem Vakuumisolationspaneel (2) erzeugt wird, vorzugsweise sodass das Vakuumisolationspaneel (2) entlang der linienförmigen Vertiefung knickbar ist.
  4. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Dicke (D) des Vakuumisolationspaneels (2) durch ein Prägeverfahren verringert wird, vorzugsweise wobei mittels einer Presse eine Kraft auf das Vakuumisolationspaneel (2) ausgeübt wird.
  5. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Vakuumisolationspaneel zumindest abschnittsweise gebogen wird.
  6. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Vakuumisolationspaneel (2) mit dem Fahrzeug oder einem der Fahrzeugteile (1) verklebt oder mittels mindestens eines Klettverschlusses daran lösbar befestigt wird.
  7. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zur Erhöhung des mechanischen Schutzes des Vakuumisolationspaneels (2) und/oder zur Reduzierung von Konvektion auf dem Vakuumisolationspaneel (2) oder um das Vakuumisolationspaneel (2) herum eine Schutzlage (6), insbesondere aus einem Vliesstoff, angeordnet, insbesondere mittels mindestens eines Klettverschlusses daran lösbar befestigt wird, vorzugsweise auf einer Seite des Vakuumisolationspaneels (2), die dem Fahrzeugteil (1), an dem das Vakuumisolationspaneel (2) angeordnet wird, abgewandt ist.
  8. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das zu isolierende Fahrzeugteil (1) ein elektrischer Energiespeicher (7), insbesondere eines Elektrofahrzeugs, zur Versorgung eines Antriebs des Fahrzeugs mit Energie ist, vorzugsweise wobei das Vakuumisolationspaneel (2) auf mehreren Seiten des Energiespeichers (7) angeordnet wird.
  9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das zu isolierende Fahrzeugteil (1) ein Teil einer Karosserie oder Verkleidung (5) des Fahrzeugs ist, wobei die Karosserie oder Verkleidung (5) zur thermischen Isolierung, vorzugsweise innenseitig, mit dem Vakuumisolationspaneel (2) ausgekleidet wird.
  10. Fahrzeug, insbesondere Elektrofahrzeug, das mit einem Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche zumindest teilweise thermisch isoliert wurde.
  11. Fahrzeugteil (1), das mit einem Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8 zumindest teilweise thermisch isoliert wurde.
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