DE102018116312A1 - Battery system for a motor vehicle - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Batterie-System für ein Kraftfahrzeug, insbesondere mit elektrischem, vorzugsweise rein elektrischem, Antrieb, umfassend mindestens eine aufladbare Batterie (13) sowie zumindest eine aktive Komponente, insbesondere zumindest einen Kompressor (4), einer Kühleinrichtung (12) zur aktiven Kühlung der mindestens einen Batterie (13), wobei die aktive Komponente, insbesondere der Kompressor (4), zusammen mit der mindestens einen Batterie (13) eine Baueinheit (14) ausbildet. The invention relates to a battery system for a motor vehicle, in particular with an electrical, preferably purely electrical, drive, comprising at least one rechargeable battery (13) and at least one active component, in particular at least one compressor (4), of a cooling device (12) for active use Cooling the at least one battery (13), the active component, in particular the compressor (4), forming a structural unit (14) together with the at least one battery (13).
Description
Die Erfindung betrifft ein Batterie-System für ein Kraftfahrzeug, insbesondere mit elektrischem, vorzugsweise rein elektrischem, Antrieb, sowie eine Verwendung eines derartigen Systems, ein Kraftfahrzeug mit einem derartigen System, ein Verfahren zur Herstellung eines Kraftfahrzeuges sowie ein Verfahren zum Betreiben eines Batterie-Systems bzw. Kraftfahrzeuges.The invention relates to a battery system for a motor vehicle, in particular with an electrical, preferably purely electrical, drive, and to the use of such a system, a motor vehicle with such a system, a method for producing a motor vehicle and a method for operating a battery system or motor vehicle.
Insbesondere bei Fahrzeugen mit rein elektrischem Antrieb (rein elektrischem Triebstrang) ohne Verbrennungsmotor (insbesondere kein Hybrid bzw. ohne Range-Extender) werden vergleichsweise große elektrische Akkumulatoren (im Folgenden auch aufladbare Batterien bzw. nur kurz: Batterien) benötigt, um die Energie für den Antrieb bereitzustellen. Vor allem bei der schnellen Aufladung der Batterie, insbesondere in einem Leistungsbereich oberhalb von 150 kW, können hohe Stromstärken auftreten, die eine entsprechende Wärme erzeugen.Particularly in vehicles with a purely electric drive (purely electric drive train) without an internal combustion engine (in particular no hybrid or without a range extender), comparatively large electrical accumulators (hereinafter also referred to as rechargeable batteries or only briefly: batteries) are required to provide the energy for the Provide drive. Especially when charging the battery quickly, especially in a power range above 150 kW, high currents can occur that generate a corresponding amount of heat.
Die Abwärme einer elektrischen Zuleitung einer Ladestation wird üblicherweise über eine interne Wasserkühlung in einem Stromkabel (zumindest teilweise) abgeführt. Hierbei handelt es sich um einen Ladestation-seitigen Kühlkreislauf. Eine Abwärme im Fahrzeug (nach einem elektrischen Kontakt bzw. nach einer elektrischen Kontaktklemme) wird von der Ladestation-Kühlung nicht abgeführt, sondern muss ggf. durch eine fahrzeuginterne Kühlanlage gekühlt werden. Dies erfordert vergleichsweise hohe Kälteleistungen und kann (insbesondere im Ladebetrieb) zu erheblichen Vibrationen und Geräuschen in der Fahrzeugkabine bzw. der Fahrzeugumgebung führen. Übliche, insbesondere im vorderen Karosseriebereich verbaute Klimakompressoren, sind diesbezüglich besonders problematisch.The waste heat from an electrical supply line of a charging station is usually dissipated (at least partially) via an internal water cooling system in a power cable. This is a cooling circuit on the charging station side. Waste heat in the vehicle (after an electrical contact or after an electrical contact terminal) is not dissipated by the charging station cooling, but may have to be cooled by an in-vehicle cooling system. This requires comparatively high cooling capacities and (particularly in charging mode) can lead to considerable vibrations and noises in the vehicle cabin or the vehicle surroundings. Conventional air conditioning compressors, particularly in the front body area, are particularly problematic in this regard.
In
Es ist Aufgabe der Erfindung, ein Batterie-System für ein Kraftfahrzeug insbesondere mit elektrischem, vorzugsweise rein elektrischem Antrieb, vorzuschlagen, das einfach und mit möglichst geringer Beeinträchtigung der Umgebung, genutzt werden kann, insbesondere während eines Auflade-, vor allem Schnellladevorgangs. Weiterhin ist es Aufgabe der Erfindung, eine entsprechende Verwendung, ein entsprechendes Kraftfahrzeug, ein entsprechendes Verfahren zur Herstellung eines Kraftfahrzeuges sowie ein entsprechendes Verfahren zum Betreiben eines Batterie-Systems oder Kraftfahrzeuges, vorzuschlagen.It is an object of the invention to propose a battery system for a motor vehicle, in particular with an electric, preferably purely electric drive, which can be used easily and with as little impairment of the environment as possible, in particular during a charging, especially quick-charging process. Furthermore, it is an object of the invention to propose a corresponding use, a corresponding motor vehicle, a corresponding method for producing a motor vehicle and a corresponding method for operating a battery system or motor vehicle.
Insbesondere wird die Aufgabe gelöst durch ein Batterie-System für ein Kraftfahrzeug, insbesondere mit elektrischem, vorzugsweise rein elektrischem, Antrieb, umfassend mindestens eine (aufladbare) Batterie (Akkumulator) sowie zumindest eine (insbesondere aktive) Komponente, insbesondere zumindest einen Kompressor, einer Kühleinrichtung zur (insbesondere aktiven) Kühlung der mindestens einen Batterie. Die zumindest eine aktive Komponente, insbesondere der zumindest eine Kompressor, der Kühleinrichtung bildet vorzugsweise mit der mindestens einen Batterie eine Baueinheit.In particular, the object is achieved by a battery system for a motor vehicle, in particular with an electrical, preferably purely electrical, drive, comprising at least one (rechargeable) battery (accumulator) and at least one (in particular active) component, in particular at least one compressor, of a cooling device for (in particular active) cooling of the at least one battery. The at least one active component, in particular the at least one compressor, of the cooling device preferably forms a structural unit with the at least one battery.
Unter einer Baueinheit ist insbesondere zu verstehen, dass die zumindest eine aktive Komponente, insbesondere der zumindest eine Kompressor, und die Batterie gemeinsam (ohne voneinander getrennt werden zu müssen) montiert und/oder demontiert werden können. Während der Montage bzw. Demontage sind dabei die mindestens eine Batterie und die zumindest eine aktive Komponente, insbesondere der zumindest eine Kompressor, vorzugsweise weiterhin miteinander verbunden. Konkret können Batterie und die zumindest eine aktive Komponente, insbesondere der zumindest eine Kompressor, durch einen gemeinsamen Rahmen und/oder innerhalb eines gemeinsamen Gehäuses gelagert sein.A structural unit is to be understood in particular to mean that the at least one active component, in particular the at least one compressor, and the battery can be assembled and / or disassembled together (without having to be separated from one another). During assembly or disassembly, the at least one battery and the at least one active component, in particular the at least one compressor, are preferably still connected to one another. Specifically, the battery and the at least one active component, in particular the at least one compressor, can be supported by a common frame and / or within a common housing.
Eine Distanz zwischen der zumindest einen aktiven Komponente, insbesondere dem zumindest einen Kompressor, und der mindestens einen Batterie (bzw. bei mehreren Batterien: mindestens einer der Batterien) ist vorzugsweise geringer als 50 cm, weiter vorzugsweise geringer als 20 cm. Unter einer aktiven Komponente ist insbesondere eine Komponente zu verstehen (wie insbesondere ein Kompressor, ggf. eine Gebläse oder eine Pumpe), die mit (elektrischer und/oder mechanischer) Energie versorgt wird, um die Kühlung zu bewirken. Vorzugsweise findet in der aktiven Komponente im Betrieb eine Energieumwandlung statt, insbesondere von elektrischer (und/oder mechanischer) Energie in Druck- und/oder kinetische Energie eines Fluids, insbesondere Kühlfluides. Generell ist unter einer Kühleinrichtung zur aktiven Kühlung der mindestens einen Batterie vorzugsweise eine Kühleinrichtung zu verstehen, die eine derartige aktive Komponente aufweist. Insbesondere ist also unter einer aktiven Komponente keine rein passive Komponente (wie beispielsweise ein Fluidkanal und/oder eine Kühlfinne) zu verstehen. Mit anderen Worten handelt es sich bei der zumindest einen aktive Komponente der Kühleinrichtung zur aktiven Kühlung insbesondere nicht um einen (reinen) Wärmeübertrager (durch den ggf. ein Fluid strömen kann).A distance between the at least one active component, in particular the at least one compressor, and the at least one battery (or in the case of a plurality of batteries: at least one of the batteries) is preferably less than 50 cm, more preferably less than 20 cm. An active component is to be understood in particular as a component (such as in particular a compressor, possibly a blower or a pump) that is supplied with (electrical and / or mechanical) energy in order to effect cooling. An energy conversion preferably takes place in the active component during operation, in particular from electrical (and / or mechanical) energy to pressure and / or kinetic energy of a fluid, in particular cooling fluid. In general, a cooling device for the active cooling of the at least one battery is preferably to be understood as a cooling device which has such an active component. In particular, an active component is not to be understood as a purely passive component (such as, for example, a fluid channel and / or a cooling fin). In other words, the at least one active component of the cooling device for active cooling is in particular not a (pure) heat exchanger (through which a fluid can possibly flow).
Ggf. kann die gesamte Kühleinrichtung eine Baueinheit mit der mindestens einen Batterie ausbilden oder zumindest mit einer oder mehreren (weitere/n) Komponente(n) der Kühleinrichtung wie insbesondere mit einem Verdampfer und/oder mit einem Kühlkreislauf (zumindest teilweise), insbesondere mit mindestens einem Rohr und/oder mindestens eine Wärmetauscher (bzw. - übertrager).Possibly. the entire cooling device can form a structural unit with the at least one battery or at least with one or more (further) component (s) of the cooling device, such as in particular with an evaporator and / or with a cooling circuit (at least partially), in particular with at least one tube and / or at least one heat exchanger (or heat exchanger).
Die zumindest eine aktive Komponente, insbesondere der zumindest eine Kompressor, und die mindestens eine Batterie sind vorzugsweise unbeweglich miteinander verbunden. Eine Verbindung kann grundsätzlich lösbar oder unlösbar sein. Die zumindest eine aktive Komponente, insbesondere der zumindest eine Kompressor, und die mindestens eine Batterie sind also beispielsweise nicht (nur) über Fluidleitungen bzw. Kühlleitungen (wie beispielsweise Kühlschläuche oder dergleichen) miteinander verbunden. Die zumindest eine aktive Komponente, insbesondere der zumindest eine Kompressor, kann (innerhalb des Kraftfahrzeuges) auf einer Höhe angeordnet sein, die (zumindest ungefähr) einer Höhe der mindestens einen Batterie entspricht. Ein oberes Ende der zumindest einen aktive Komponente, insbesondere des zumindest eine Kompressors, kann ggf. unterhalb eines oberen Endes der mindestens einen Batterie (bei mehreren Batterien: des oberen Endes der obersten Batterie) angeordnet sein.The at least one active component, in particular the at least one compressor, and the at least one battery are preferably immovably connected to one another. A connection can in principle be detachable or non-detachable. The at least one active component, in particular the at least one compressor, and the at least one battery are thus, for example, not (only) connected to one another via fluid lines or cooling lines (such as cooling hoses or the like). The at least one active component, in particular the at least one compressor, can be arranged (within the motor vehicle) at a height which (at least approximately) corresponds to a height of the at least one battery. An upper end of the at least one active component, in particular the at least one compressor, can optionally be arranged below an upper end of the at least one battery (in the case of a plurality of batteries: the upper end of the uppermost battery).
Insgesamt kann eine Vielzahl von mindestens 2 oder mindestens 5 oder mindestens 10 oder mindestens 20 Batterien vorliegen, die vorzugsweise in einem oder mehreren Batterie-Paket(en) zusammengefasst sind. Die zumindest eine aktive Komponente, insbesondere der zumindest eine Kompressor, ist vorzugsweise nicht in einem Motorraum des Kraftfahrzeuges angeordnet (bzw. nicht in einem entsprechenden vorderen und/oder hinteren Fahrzeugbereich). Im Allgemeinen ist die zumindest eine aktive Komponente, insbesondere der zumindest eine Kompressor, vorzugsweise nicht in einem neben einer Fahrgastzelle platzierten und von der Kraftfahrzeug-Karosserie eingeschlossenen Raum installiert.A total of a plurality of at least 2 or at least 5 or at least 10 or at least 20 batteries can be present, which are preferably combined in one or more battery pack (s). The at least one active component, in particular the at least one compressor, is preferably not arranged in an engine compartment of the motor vehicle (or not in a corresponding front and / or rear vehicle area). In general, the at least one active component, in particular the at least one compressor, is preferably not installed in a space placed next to a passenger cell and enclosed by the motor vehicle body.
Die Kühleinrichtung bzw. die zumindest eine aktive Komponente, insbesondere der zumindest eine Kompressor, ist vorzugsweise ausschließlich zur aktiven Kühlung der mindestens einen Batterie vorgesehen. Alternativ kann/können über die Kühleinrichtung bzw. die zumindest eine aktive Komponente, insbesondere den zumindest einen Kompressor, noch ein weiterer oder mehrere weitere Fahrzeugbereiche, wie beispielsweise eine Fahrgastzelle bzw. ein Fahrzeuginnenraum, gekühlt werden.The cooling device or the at least one active component, in particular the at least one compressor, is preferably provided exclusively for the active cooling of the at least one battery. Alternatively, another or more other vehicle areas, such as a passenger compartment or a vehicle interior, can be cooled via the cooling device or the at least one active component, in particular the at least one compressor.
Erfindungsgemäß wurde insbesondere auch erkannt, dass beim Betrieb der Batterie, insbesondere im Ladebetrieb, zum Teil erhebliche Vibrationen und Geräuschemissionen, z. B. in der Fahrzeugkabine oder der Fahrzeugumgebung, auftreten können, die von einem fahrzeuginternen Kältekreis (mit einem fahrzeuginternen Kompressor) erzeugt werden. Eine Dämmung oder Dämpfung bzw. Abschirmung dieser Vibrationen bzw. Geräuscheinwirkungen (vibroakustischen Anregungen) und ein Abstellen derselben ist bei Konfigurationen nach dem Stand der Technik in mehrerer Hinsicht problematisch, da der (Klima-) Kompressor üblicherweise im vorderen Karosseriebereich verbaut wird, wo Steifigkeit und Masse (Gewicht) der Widerlager insbesondere bei Fahrzeugen ohne schwergewichtigen Verbrennungsmotor gering ausfallen. Dadurch wird eine Körperschall-Entkopplung erschwert. Durch die Erfindung kann nun (auch bei höheren elektrischen Leistungen, wie beispielsweise beim Schnellladen der mindestens einen Batterie, insbesondere von Triebstrang-Akkumulatoren von E-Fahrzeugen, insbesondere in der Leistungsklasse über 150 kW bis 350 kW oder darüber) fahrzeugintern entstehende Abwärme durch eine fahrzeuginterne Kühlanlage abgeführt werden, ohne dass erhebliche Geräuscheinwirkungen und/oder Vibrationseinträge, insbesondere in die Fahrzeugkabine, auftreten und/oder eine Geräuschabstrahlung, insbesondere in die Fahrzeugumgebung, stattfindet. Weiterhin ist auch eine Fremdkühlung von Fahrzeugkomponenten während des Schnellladens durch eine Ladestation nicht notwendig (bzw. nicht im gleichen Maße notwendig). Durch die erfindungsgemäße Baueinheit kann insgesamt eine (deutliche) Verbesserung hinsichtlich ungewollter Vibration bzw. Geräuschentwicklungen erzielt werden.According to the invention, it was also recognized, in particular, that when the battery is operated, in particular when charging, considerable vibrations and noise emissions, e.g. B. can occur in the vehicle cabin or the vehicle environment, which are generated by an in-vehicle refrigeration circuit (with an in-vehicle compressor). Insulating or damping or shielding these vibrations or noise effects (vibro-acoustic excitations) and switching them off is problematic in configurations according to the prior art in several respects, since the (air conditioning) compressor is usually installed in the front body area, where rigidity and The mass (weight) of the abutments is particularly low in vehicles without a heavy internal combustion engine. This makes it difficult to decouple structure-borne noise. The invention can now (even with higher electrical outputs, such as when quickly charging the at least one battery, in particular of drive train accumulators of electric vehicles, in particular in the power class above 150 kW to 350 kW or above), internal heat generated by an internal vehicle Cooling system are discharged without significant noise and / or vibrations, especially in the vehicle cabin, and / or noise radiation, especially in the vehicle environment, occurs. Furthermore, external cooling of vehicle components during rapid charging by a charging station is not necessary (or is not necessary to the same extent). Overall, a (significant) improvement with regard to unwanted vibration or noise development can be achieved by the structural unit according to the invention.
Die Kühleinrichtung umfasst vorzugsweise mindestens einen Kälteerzeuger. Der Kälteerzeuger wiederum umfasst vorzugsweise mindestens einen (Klima-) Kompressor. Alternativ oder zusätzlich kann die Klimaeinrichtung mindestens einen Fluidstromerzeuger, vorzugsweise umfassend (mindestens) ein Gebläse und/oder mindestens eine Pumpe, aufweisen. Ebenso kann die Klimaeinrichtung mehrere Verdampfer beinhalten, von denen beispielsweise mindestens einer einen Luftwärmeaustausch und mindestens ein weiterer einen Wasserwärmeaustausch bewirkt. Vibrations- bzw. Geräuschemissionen derartiger Kälteerzeuger und/oder Fluidstromerzeuger können durch geeignete Ausbildung der Baueinheit besonders effektiv unterdrückt oder reduziert werden.The cooling device preferably comprises at least one cooling generator. The refrigeration generator in turn preferably comprises at least one (air conditioning) compressor. Alternatively or additionally, the air conditioning device can have at least one fluid flow generator, preferably comprising (at least) one blower and / or at least one pump. Likewise, the air-conditioning device can include a plurality of evaporators, of which, for example, at least one effects an air heat exchange and at least one further causes a water heat exchange. Vibration or noise emissions from such refrigeration generators and / or fluid flow generators can be suppressed or reduced particularly effectively by suitable design of the structural unit.
In bevorzugten Ausführungsformen ist mindestens eine Trageinrichtung, insbesondere ein Tragrahmen, vorgesehen, durch die (den) die mindestens eine Batterie, insbesondere ein Akkumulator-Paket, gehalten wird. Die zumindest eine aktive Komponente, insbesondere der zumindest eine Kompressor, ist vorzugsweise (insbesondere überwiegend oder ausschließlich) auf der mindestens einen Trageinrichtung angeordnet. Unter einer überwiegenden Anordnung der zumindest einen aktiven Komponente, insbesondere des zumindest einen Kompressors, auf der Trageinrichtung ist insbesondere zu verstehen, dass mindestens 50 Gew.-%, vorzugsweise mindestens 80 Gew.-% der zumindest einen aktiven Komponente, insbesondere des zumindest einen Kompressors, auf der mindestens einen Trageinrichtung angeordnet ist. Besonders bevorzugt befindet sich ein (Klima-) Kompressor der Kühleinrichtung auf/an dem Tragrahmen, der auch zum Tragen der mindestens einen Batterie (insbesondere eines Akkumulatoren-Pakets) vorgesehen ist. Damit ist er aus anderen (traditionellen) Fahrzeugkomponenten ausgelagert. Eine Trageinrichtung, insbesondere ein Tragrahmen bietet gute Voraussetzungen für eine verbesserte vibroakustische Entkopplung, da eine derartige Trageinrichtung ohnehin (um ihre Funktion zu erfüllen) vergleichsweise steif ausgelegt sein muss und zusammen mit der mindestens einen Batterie (insbesondere mit den Akkumulator-Paketen) ein vergleichsweise hohes Gewicht (Masse) aufweist und über wenige (ggf. nur zwei, insbesondere vorne und hinten) definierte Anbindungspunkte zum Fahrzeug verfügt. In preferred embodiments, at least one support device, in particular a support frame, is provided, by which the at least one battery, in particular an accumulator package, is held. The at least one active component, in particular the at least one compressor, is preferably (in particular predominantly or exclusively) arranged on the at least one support device. A predominant arrangement of the at least one active component, in particular of the at least one compressor, on the support device is to be understood in particular to mean that at least 50% by weight, preferably at least 80% by weight, of the at least one active component, in particular of the at least one compressor , on which at least one support device is arranged. A (air-conditioning) compressor of the cooling device is particularly preferably located on / on the support frame, which is also provided for carrying the at least one battery (in particular a battery pack). It is therefore outsourced from other (traditional) vehicle components. A support device, in particular a support frame, offers good prerequisites for improved vibroacoustic decoupling, since such a support device must be designed to be comparatively rigid anyway (in order to fulfill its function) and, together with the at least one battery (in particular with the battery packs), it is comparatively high Weight (mass) and has a few (possibly only two, especially front and rear) defined connection points to the vehicle.
Im Allgemeinen können ggf. maximal 10, vorzugsweise maximal 4, weiter vorzugsweise maximal 2 Anbindungspunkte (bzw. Anbindungsstellen) der erfindungsgemäßen Baueinheit gegenüber dem Fahrzeug vorliegen. Weiterhin können sich ggf. sämtliche Anbindungspunkte (bzw. Anbindungsstellen) der erfindungsgemäßen Baueinheit gegenüber dem Fahrzeug über eine Berührungsfläche (zu den übrigen Komponenten des Fahrzeugs) von maximal 1000 cm2, vorzugsweise maximal 100 cm2, erstrecken.In general, there may be a maximum of 10, preferably a maximum of 4, further preferably a maximum of 2 connection points (or connection points) of the structural unit according to the invention relative to the vehicle. Furthermore, if necessary, all connection points (or connection points) of the structural unit according to the invention with respect to the vehicle can extend over a contact area (to the other components of the vehicle) of at most 1000 cm 2 , preferably at most 100 cm 2 .
Vorzugsweise werden mehrere Batterien (Akkumulatoren) um die zumindest eine aktive Komponente, insbesondere den zumindest einen Kompressor, herum angeordnet. Unter einer derartigen Anordnung ist insbesondere zu verstehen, dass zumindest zwei Batterien (vollständig) auf verschiedenen Seiten einer Ebene angeordnet sind, die die aktive Komponente schneidet (und vorzugsweise im eingebauten Zustand des Batterie-Systems vertikal verläuft). Projektionen dieser beiden Batterien auf die genannte Ebene überlappen sich vorzugsweise mit einer Projektion der aktiven Komponente auf dieselbe genannte Ebene. Auf mindestens zwei Seiten (im eingebauten Zustand) der aktiven Komponente (beispielsweise vor und hinter und/oder links und rechts) kann jeweils mindestens eine Batterie angeordnet sein. Die beiden genannten Seiten sind insbesondere eine erste Seite und eine der ersten Seite gegenüberliegende Seite der Kühleinrichtung (bzw. aktiven Komponente derselben).A plurality of batteries (accumulators) are preferably arranged around the at least one active component, in particular the at least one compressor. Such an arrangement is to be understood in particular to mean that at least two batteries (completely) are arranged on different sides of a plane that intersects the active component (and preferably runs vertically when the battery system is installed). Projections of these two batteries on the level mentioned preferably overlap with a projection of the active component on the same level mentioned. At least one battery can be arranged on at least two sides (in the installed state) of the active component (for example in front and behind and / or left and right). The two sides mentioned are in particular a first side and a side of the cooling device (or active component thereof) opposite the first side.
Wenn einzelne Batterien (bzw. Akkumulator-Pakete) um die zumindest eine aktive Komponente, insbesondere den zumindest einen Kompressor, gruppiert werden, kann eine schalldämmende Wirkung durch ohnehin vorhandene Komponenten (Baugruppen) unterstützt werden.If individual batteries (or accumulator packs) are grouped around the at least one active component, in particular the at least one compressor, a sound-absorbing effect can be supported by components (assemblies) which are present anyway.
Die zumindest eine aktive Komponente, insbesondere der zumindest eine Kompressor, kann in einem entsprechenden Gehäuse angeordnet sein. Alternativ oder zusätzlich ist die mindestens eine Batterie (oder bei mehreren Batterien ggf. sämtliche Batterien) in einem Gehäuse angeordnet. Bei dem jeweiligen Gehäuse kann es sich um ein gemeinsames Gehäuse handeln, das der zumindest einen aktiven Komponente, insbesondere dem zumindest einen Kompressor, und der mindestens einen Batterie gemein ist. Alternativ können die zumindest eine aktive Komponente, insbesondere der zumindest eine Kompressor, bzw. die mindestens eine Batterie jeweils einem (eigenen) Gehäuse zugeordnet sein, das ggf. nur die zumindest eine aktive Komponente, insbesondere den zumindest einen Kompressor (bzw. keine Batterie) bzw. nur die mindestens eine Batterie enthält (bzw. keine aktive Komponente). Weiterhin können auch die zumindest eine aktive Komponente, insbesondere der zumindest eine Kompressor, und mindestens eine Batterie in jeweils eigenen Gehäusen angeordnet sein, die wiederum in einem (übergeordneten) gemeinsamen Gehäuse angeordnet sind. In jedem Fall kann auf einfache Art und Weise eine kompakte Baueinheit realisiert werden.The at least one active component, in particular the at least one compressor, can be arranged in a corresponding housing. As an alternative or in addition, the at least one battery (or if there are several batteries, if necessary all of the batteries) is arranged in a housing. The respective housing can be a common housing that is common to the at least one active component, in particular the at least one compressor, and the at least one battery. Alternatively, the at least one active component, in particular the at least one compressor, or the at least one battery can each be assigned to a (separate) housing, which may only have the at least one active component, in particular the at least one compressor (or no battery). or only contains the at least one battery (or no active component). Furthermore, the at least one active component, in particular the at least one compressor, and at least one battery can each be arranged in separate housings, which in turn are arranged in a (superordinate) common housing. In any case, a compact structural unit can be implemented in a simple manner.
Vorzugsweise ist der ggf. in einem akustisch dämmenden Gehäuse platzierte Kompressor durch mindestens eine Leitungsführung mit einem Kühlkreislauf verbunden, insbesondere derart, dass zumindest äußere Teile des Kompressors (zusätzlich zu seiner Innenkühlung) separat gekühlt werden.The compressor, which may be placed in an acoustically insulating housing, is preferably connected to a cooling circuit by at least one line guide, in particular in such a way that at least outer parts of the compressor (in addition to its internal cooling) are cooled separately.
Die zumindest eine aktive Komponente, insbesondere der zumindest eine Kompressor, kann zumindest teilweise auf mindestens einer schalldämmenden und/oder schalldämpfenden, insbesondere körperschalldämmenden und/oder - dämpfenden, vorzugsweise passiven und/oder schaltbaren und/oder (vibroakustisch) aktiven, Lagereinrichtung, und/oder einer Pneumatiklagerung angeordnet sein. Konkret kann die aktive Komponente (der Kompressor) in einer luftschalldämmenden Einhausung und/oder auf körperschall-entkoppelnden Lagern sitzen. Die Lagereinrichtungen (Lager) können eine feste Kennlinie aufweisen oder als schaltbare Lager oder als (Luft-) Lager mit regelbarem Druck ausgeführt seinThe at least one active component, in particular the at least one compressor, can be at least partially mounted on at least one sound-absorbing and / or sound-damping, in particular structure-borne sound-damping and / or - damping, preferably passive and / or switchable and / or (vibro-acoustically) active storage device, and / or a pneumatic bearing. Specifically, the active component (the compressor) can sit in an airborne sound-absorbing housing and / or on structure-borne noise-decoupling bearings. The storage facilities (storage) can have a fixed characteristic have or be designed as switchable bearings or as (air) bearings with adjustable pressure
Eine, mehrere oder alle Leitung(en) der Steuer- und/oder Leistungselektrik und/oder alle, eine, mehrere oder alle fluidführende(n)n Leitung(en) (z. B. für Kältemittel durch einen Kompressor, wie auch für Wasser, Luft o.ä., insbesondere durch Kühlschlangen an oder innerhalb der mindestens einen aktiven Komponente oder zumindest innerhalb des schallgedämmten Gehäuses), die die mindestens eine in einem vorzugsweise schallgedämmten Gehäuse platzierte, aktive Komponente mit Komponenten außerhalb des (schallgedämmten) Gehäuses verbinden, kann/können vorzugsweise einzeln oder in Gruppen an steifen und/oder massereichen Punkten, bevorzugt an der obigen Trageinrichtung, vorzugsweise mittels (körper-)schalldämmender und/oder -dämpfender Ankoppelelemente befestigt sein.One, several or all lines (s) of the control and / or power electronics and / or all, one, several or all fluid-carrying lines (n) (e.g. for refrigerant through a compressor, as well as for water , Air or the like, in particular by cooling coils on or within the at least one active component or at least inside the sound-insulated housing), which can connect the at least one active component placed in a preferably sound-insulated housing to components outside the (sound-insulated) housing / can preferably be attached individually or in groups to stiff and / or massive points, preferably to the above supporting device, preferably by means of (body) sound-absorbing and / or -damping coupling elements.
Im Allgemeinen können also eine, mehrere oder alle Leitungen, die die in dem schallgedämmten Gehäuse platzierte aktive Komponente (den Kompressor) mit Komponenten außerhalb des schallgedämmten Gehäuses verbinden, vorzugsweise einzeln oder in Gruppen an steifen und/oder massereichen Punkten befestigt sein. Dies erfolgt bevorzugt an der Trageinrichtung mittels (körper-)schalldämmender und/oder -dämpfender Ankoppelelemente, so daß alle Übertragungspfade neben der (Körper-)Schallentkopplung der aktiven Komponente (des Kompressors) sowie seiner Luftschallabstrahlung ebenfalls gedämpft werden. Diese Anbindung betrifft vorzugsweise alle Leitungen der Steuer- und Leistungselektrik sowie fluidführende Leitungen.In general, one, several or all of the lines which connect the active component (the compressor) placed in the soundproof housing to components outside the soundproof housing can preferably be fastened individually or in groups at stiff and / or massive points. This is preferably carried out on the carrying device by means of (body) sound-absorbing and / or damping coupling elements, so that all transmission paths in addition to the (body) sound decoupling of the active component (the compressor) and its airborne sound radiation are also damped. This connection preferably affects all lines of the control and power electronics as well as fluid-carrying lines.
Die fluidführenden Leitungen können zusätzlich mit passiven oder aktiven Pulsationsdämpfern (Mufflern) ausgestattet sein. Unter fluidführenden Leitungen sind insbesondere die Kältemittelleitungen sowie auch Fluidleitungen zur etwaigen Zusatzkühlung des Kompressors zu verstehen, die ggf. in Ergänzung zu seiner Innenkühlung durch das geförderte Kältemittel eine Zusatzkühlung durch ein anderes Fluid einbringen. Dies kann durch (Wasser- bzw. Fluid-)Kanäle in der aktiven Komponente (im Kompressor) erfolgen und/oder durch außen am Kompressor angebrachte Kühlkanäle (Kühlschlangen). Ebenso ist eine (Wasser)Kühlung über eine im Inneren des schalldämmenden Gehäuses neben dem Kompressor platzierte Kühlfluidführung (Kühlschlange) möglich. Desweiteren kann eine Luftkühlung mit Zuleitung und ggf. schallgedämpfter Abluft erfolgen. Für all diese Fluidleitungen gelten bevorzugt die o.g. Anbindungs- und Entkopplungsmethoden.The fluid-carrying lines can additionally be equipped with passive or active pulsation dampers (mufflers). Fluid-carrying lines are to be understood in particular as the refrigerant lines and also fluid lines for any additional cooling of the compressor, which, if necessary, bring in additional cooling by another fluid in addition to its internal cooling by the conveyed refrigerant. This can be done through (water or fluid) channels in the active component (in the compressor) and / or through cooling channels (cooling coils) attached to the outside of the compressor. (Water) cooling is also possible via a cooling fluid guide (cooling coil) placed inside the sound-absorbing housing next to the compressor. Furthermore, air cooling with a supply line and, if necessary, sound-damped exhaust air can take place. The above-mentioned preferably apply to all these fluid lines. Connection and decoupling methods.
In Ausführungsformen ist mindestens eine Steuerelektrik für die mindestens eine Batterie, vorzugsweise als Bestandteil der Baueinheit, vorgesehen. Die mindestens eine aktive Komponente, insbesondere Kompressor, ist vorzugsweise zumindest teilweise zwischen der mindestens einen Batterie und der Steuerelektrik, insbesondere einem Gehäuse der Steuerelektrik, angeordnet. Auch dadurch kann auf einfache Art und Weise eine Vibrationsentstehung bzw. Schallemission verringert werden.In embodiments, at least one control electrical system is provided for the at least one battery, preferably as part of the structural unit. The at least one active component, in particular a compressor, is preferably arranged at least partially between the at least one battery and the control electronics, in particular a housing of the control electronics. This also makes it possible to reduce the generation of vibrations or sound emissions in a simple manner.
Insgesamt kann durch die Baueinheit, konkret durch eine Verblockung mit der ohnehin vorgesehenen Batterieeinheit (vorzugsweise aufweisend einen Tragrahmen) eine Kälteleistung, die während des Schnellladens und ggf. auch im Fahrbetrieb benötigt wird, auf einfache Weise und ohne (größere) Komplikationen erreicht werden. Eine derartige Konstruktionseinheit (inklusive der integrierten Kühlung) kann als (vollständiges) Modul konfiguriert sein. Eine Implementation in ein (neues) Fahrzeug kann durch eine derartige Modularität (deutlich) vereinfacht werden.Overall, the unit, specifically by blocking with the battery unit provided anyway (preferably having a support frame), can achieve a cooling capacity that is required during rapid charging and possibly also during driving operation in a simple manner and without (major) complications. Such a construction unit (including the integrated cooling) can be configured as a (complete) module. An implementation in a (new) vehicle can (significantly) be simplified by such a modularity.
Die Kühleinrichtung kann ausschließlich zur Kühlung der Batterie konfiguriert sein oder auch weitere Komponenten und/oder Bereiche des Fahrzeugs kühlen, wie insbesondere eine Fahrzeugkabine. Dabei wurde erkannt, dass der Kühlbedarf für eine Fahrzeugkabine üblicherweise geringer ist als ein Kühlbedarf für eine (Schnell-) Ladung der Fahrzeugbatterie.The cooling device can be configured exclusively for cooling the battery or can also cool other components and / or areas of the vehicle, such as in particular a vehicle cabin. It was recognized that the cooling requirement for a vehicle cabin is usually less than a cooling requirement for a (quick) charge of the vehicle battery.
Die obengenannte Aufgabe wird weiterhin gelöst durch die Verwendung eines Systems der obigen Art für ein Kraftfahrzeug, insbesondere mit elektrischem, vorzugsweise mit rein elektrischem Antrieb.The above-mentioned object is further achieved by using a system of the above type for a motor vehicle, in particular with an electric, preferably with a purely electric drive.
Die obengenannte Aufgabe wird weiterhin gelöst durch ein Kraftfahrzeug, insbesondere mit elektrischem, vorzugsweise mit rein elektrischem, Antrieb, umfassend ein System der obigen Art.The above-mentioned object is further achieved by a motor vehicle, in particular with an electrical, preferably with a purely electrical, drive, comprising a system of the above type.
Die Aufgabe wird weiterhin gelöst durch ein Verfahren zur Herstellung eines Kraftfahrzeuges der obigen Art, wobei in einem ersten Schritt die Baueinheit, umfassend die zumindest eine aktive Komponente, insbesondere den zumindest einen Kompressor, und die mindestens eine Batterie bereit- oder hergestellt wird und in einem darauffolgenden Schritt die (gesamte) Baueinheit mit den übrigen Bestandteilen des Kraftfahrzeuges verbunden wird.The object is further achieved by a method for producing a motor vehicle of the above type, wherein in a first step the structural unit comprising the at least one active component, in particular the at least one compressor, and the at least one battery is prepared or manufactured and in one subsequent step the (entire) structural unit is connected to the other components of the motor vehicle.
Die obengenannte Aufgabe wird weiterhin gelöst durch ein Verfahren zum Betreiben eines Batterie-Systems der obigen Art oder eines Kraftfahrzeuges der obigen Art oder eines Fahrzeuges, hergestellt nach der obigen Art, wobei die mindestens eine Batterie während des Aufladens und/oder Entladens derselben, insbesondere während des Betriebes des Kraftfahrzeuges, durch die mindestens eine Kühleinrichtung gekühlt wird.The above-mentioned object is further achieved by a method for operating a battery system of the above type or a motor vehicle of the above type or a vehicle manufactured in accordance with the above type, the at least one battery being charged and / or discharged, in particular during the operation of the motor vehicle, by which at least one cooling device is cooled.
Die (aktive) Kühlung der Batterie (zumindest bzw. insbesondere beim Schnellladen) erfolgt vorzugsweise ausschließlich über die Kühleinrichtung. The (active) cooling of the battery (at least or in particular during rapid charging) is preferably carried out exclusively via the cooling device.
Weitere Ausführungsformen ergeben sich aus den Unteransprüchen.Further embodiments result from the subclaims.
Nachfolgend wird die Erfindung auch hinsichtlich weiterer Merkmale und Vorteile anhand eines Ausführungsbeispiels beschrieben, das anhand der Abbildungen näher erläutert wird.The invention is also described below with respect to further features and advantages using an exemplary embodiment which is explained in more detail with reference to the figures.
Hierbei zeigen:
-
1 eine schematische Darstellung eines konventionellen elektrisch angetriebenen Kraftfahrzeuges; und -
2 eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen elektrisch angetriebenen Fahrzeugs.
-
1 a schematic representation of a conventional electrically powered motor vehicle; and -
2 is a schematic representation of an electrically powered vehicle according to the invention.
In der nachfolgenden Beschreibung werden für gleiche und gleichwirkende Teile dieselben Bezugsziffern verwendet.In the following description, the same reference numbers are used for the same and equivalent parts.
Das Fahrzeug umfasst eine Fahrzeugkabine
Der (Klima-) Kompressor
Weiterhin befindet sich auf dem Tragrahmen
Das erfindungsgemäß angetriebene elektrische Fahrzeug gemäß
Bei der ausführungsgemäßen Lösung sind demnach Batterie-Paket
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 11
- Fahrzeugkabinecabin
- 22
- Kofferraumtrunk
- 33
- Motorraum (Aggregate-Raum)Engine compartment (aggregate compartment)
- 44
- (Klima-) Kompressor(Air conditioning) compressor
- 55
- (Haupt-) Tragrahmen(Main) support frame
- 66
- Vordere KarosseriebefestigungFront body mounting
- 77
- Hintere KarosseriebefestigungRear body mounting
- 88th
- Batterie-PaketBattery pack
- 99
- SteuerelektrikElectrical control
- 1010
- Lenksäulesteering column
- 1111
- (Innerer) Tragrahmen bzw. Einhausung(Inner) support frame or housing
- 1212
- Kühleinrichtungcooling device
- 1313
- Batteriebattery
- 1414
- Baueinheitunit
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturPatent literature cited
- US 2017/0096073 A1 [0004]US 2017/0096073 A1 [0004]
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CN116487766A (en) * | 2023-06-21 | 2023-07-25 | 深圳海辰储能控制技术有限公司 | Energy storage system |
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-
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