DE102018126681A1 - Power module for an electric drive, in particular range extender for electric vehicles - Google Patents
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- B60K15/03—Fuel tanks
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Abstract
Gegenstand der Erfindung ist ein Leistungsmodul, insbesondere Reichweitenverlängerer für Elektrofahrzeuge, umfassend eine Leistungseinheit mit einer Brennkraftmaschine und mit einem Generator, weiterhin umfassend mindestens einen Tank zur Aufnahme von Kraftstoff oder Betriebsflüssigkeiten für den Betrieb der Leistungseinheit, wobei die Leistungseinheit und der Tank mittels Befestigungsmitteln miteinander verbunden sind und die Leistungseinheit von dem Tank wenigstens teilweise umschlossen ist.The invention relates to a power module, in particular range extender for electric vehicles, comprising a power unit with an internal combustion engine and a generator, further comprising at least one tank for receiving fuel or operating fluids for the operation of the power unit, wherein the power unit and the tank connected by means of fastening means and the power unit is at least partially enclosed by the tank.
Description
Die Erfindung betrifft ein Leistungsmodul für einen Elektroantrieb, insbesondere Reichweitenverlängerer für Elektrofahrzeuge, umfassend eine Leistungseinheit mit einer Brennkraftmaschine und mit einem Generator, weiterhin umfassend mindestens einen Tank zur Aufnahme von Kraftstoff oder Betriebsflüssigkeiten für den Betrieb der Leistungseinheit.The invention relates to a power module for an electric drive, in particular range extender for electric vehicles, comprising a power unit with an internal combustion engine and a generator, further comprising at least one tank for receiving fuel or operating fluids for the operation of the power unit.
STAND DER TECHNIKSTATE OF THE ART
Leistungsmodule für Elektroantriebe finden heutzutage insbesondere in elektrisch angetrieben Kraftfahrzeugen Verwendung, wo sie als Reichweitenverlängerer (engl. Range Extender) fungieren. Hintergrund für diese Verwendung ist die aufgrund begrenzter Batteriekapazität vergleichsweise geringe Reichweite heutiger Elektrofahrzeuge, welche ein wesentliches Hemmnis für deren kommerziellen Masseneinsatz darstellt. Solche Leistungsmodule umfassen eine Leistungseinheit aus einer Brennkraftmaschine und einem davon angetriebenen Generator, welcher wahlweise zum Aufladen der Akkumulatoren des Elektrofahrzeugs verwendet wird oder vorzugsweise direkt den Elektroantrieb mit elektrischer Spannung versorgt. Einen weiteren integralen Bestandteil der Leistungsmodule stellen Tanks zur Aufnahme von Kraftstoff und/oder Betriebsflüssigkeiten, z.B. Kühlflüssigkeit oder Schmierstoff, dar. Dabei sind Kraftstofftanks üblicherweise großvolumige Körper, die einen signifikanten Anteil am Raummaß der Leistungsmodule einnehmen. Um die beim Betrieb der Leistungseinheit durch die Brennkraftmaschine erzeugten Geräuschemissionen sowie die Abwärme von Peripherie und Fahrgastraum fernzuhalten, werden üblicherweise Gehäuse zur Abschirmung an den Leistungsmodulen vorgehalten.Power modules for electric drives are nowadays used in particular in electrically powered motor vehicles, where they function as range extenders. The background to this use is the comparatively low range of today's electric vehicles due to the limited battery capacity, which represents a major obstacle to their commercial mass deployment. Such power modules include a power unit of an internal combustion engine and a generator driven therefrom, which is optionally used for charging the batteries of the electric vehicle or preferably directly supplied with electrical power to the electric drive. Another integral part of the power modules are tanks for holding fuel and / or operating fluids, e.g. Coolant or lubricant, dar. Fuel tanks are usually large-volume body, which occupy a significant proportion of the volume dimension of the power modules. In order to keep out the noise emissions generated by the internal combustion engine during operation of the power unit as well as the waste heat from the periphery and the passenger compartment, housing is usually provided for shielding at the power modules.
Beispielsweise offenbart die
Die
Nachteilig an Leistungsmodulen für Elektroantriebe nach dem Stand der Technik ist ihr vergleichsweise großes Raummaß, wodurch die Integration der Module insbesondere in Kleinwagen erschwert wird. Die Notwendigkeit ein separates Gehäuse zur Dämmung von Schallemissionen und Abwärme zu verwenden, trägt zu diesem nachteilig großen Raummaß bei und ist zudem ein unerwünschter Gewichts- und Kostenfaktor.A disadvantage of power modules for electric drives according to the prior art is their comparatively large dimensions, whereby the integration of the modules is made difficult especially in small cars. The need to use a separate housing to insulate sound emissions and waste heat contributes to this adversely large volume size and is also an undesirable weight and cost factor.
OFFENBARUNG DER ERFINDUNGDISCLOSURE OF THE INVENTION
Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Leistungsmodul für einen Elektroantrieb zu schaffen, mit dem die vorgenannten Nachteile des Standes der Technik überwunden werden, und damit eine Weiterbildung zur Verringerung des Raummaßes des Leistungsmoduls vorzuschlagen. Weiterhin soll der Dämmgrad hinsichtlich Geräuschemissionen und Abwärme verbessert werden. Diese Aufgabe wird ausgehend von einem Leistungsmodul gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 in Verbindung mit den kennzeichnenden Merkmalen gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.It is therefore an object of the present invention to provide a power module for an electric drive, with which the aforementioned disadvantages of the prior art are overcome, and thus to propose a development for reducing the volume dimension of the power module. Furthermore, the degree of insulation should be improved in terms of noise emissions and waste heat. This object is achieved on the basis of a power module according to the preamble of
Die Erfindung schließt die technische Lehre ein, dass die Leistungseinheit und der Tank durch Befestigungsmittel miteinander verbunden sind und die Leistungseinheit von dem Tank wenigstens teilweise umschlossen ist.The invention includes the technical teaching that the power unit and the tank are connected by fastening means and the power unit is at least partially enclosed by the tank.
Der Grundgedanke der Erfindung ist eine kompaktere Anordnung von Leistungseinheit und Tank in einer gemeinsamen Modulbauweise, bei welcher der Tank die Leistungseinheit kapselartig umschließt und somit zu einer signifikanten Verringerung des Raum- und Einbaumaßes des gesamten Leistungsmoduls beiträgt. Eine weitere Verringerung des Raummaßes des Leistungsmoduls wird dadurch erzielt, dass bei erfindungsgemäßer Anordnung des Tanks um die Leistungseinheit herum auf die Verwendung eines zusätzlichen Gehäuses teilweise oder ganz verzichtet werden kann, da der Tank erfindungsgemäß selbst zur Abschirmung von Lärm und Abwärme der Brennkraftmaschine dient.The basic idea of the invention is a more compact arrangement of power unit and tank in a common modular construction, in which the tank encapsulates the power unit in a capsule-like manner and thus contributes to a significant reduction of the space and installation dimension of the entire power module. A further reduction of the volume dimension of the power module is achieved by the fact that in the inventive arrangement of the tank around the power unit around the use of an additional housing can be partially or completely omitted, since the tank itself serves to shield noise and waste heat of the internal combustion engine.
In vorteilhafter Ausführungsform des erfindungsgemäßen Leistungsmoduls ist die Außenseite eines der Leistungseinheit zugewandten Wandabschnittes des Tanks an den Konturverlauf der Leistungseinheit angepasst. Dadurch kann der zwischen Leistungseinheit und Tank verbleibende Spalt minimiert werden, wodurch einerseits das Raummaß des Leistungsmoduls verkleinert wird und andererseits eine effektive Abschirmwirkung durch den Tank erzeugt wird. Der Tank ist vorteilhaft also derart ausgeformt, dass er wenigstens abschnittsweise ein Gehäuse um die Leistungseinheit bildet und eine Funktion als Lärm- und Wärmedämmung übernimmt.In an advantageous embodiment of the power module according to the invention, the outside of a wall of the tank facing the power unit is adapted to the contour of the power unit. As a result, the gap remaining between the power unit and the tank can be minimized, as a result of which, on the one hand, the volume dimension of the power module is reduced and, on the other hand, an effective shielding effect is produced by the tank. The tank is thus advantageously formed such that it at least partially forms a housing around the power unit and performs a function as noise and heat insulation.
Zur weiteren Steigerung der Dämmeigenschaft ist das Volumen des Tanks vorteilhaft wenigstens teilweise mit einem Schaumstoff gefüllt, welcher als ein poröses Medium sowohl gegen Lärm als auch gegen Abwärme isoliert. To further increase the insulating property, the volume of the tank is advantageously at least partially filled with a foam which, as a porous medium, insulates against both noise and waste heat.
Dabei ist die Verwendung eines offenzelligen Schaumstoffs vorteilhaft, das heißt eines solchen Schaumstoffs, der eine offene Porosität aufweist, und dadurch zur Aufnahme eines Fluids geeignet ist. Die Verwendung eines solchen offenporigen bzw. offenzelligen Schaumstoffes birgt den weiteren Vorteil, dass störende Plätschergeräusche durch frei im Tankvolumen umherschwappende Flüssigkeit vermieden werden.In this case, the use of an open-cell foam is advantageous, that is, such a foam having an open porosity, and thereby is suitable for receiving a fluid. The use of such open-pore or open-cell foam has the further advantage that disturbing splashing noises are avoided by free-floating liquid in the tank volume.
Die Dämmung gegen Lärm und Abwärme ist alternativ oder zusätzlich auch durch eine auf der Innenseite eines der Leistungseinheit zugewandten Wandabschnitts des Tanks aufgebrachte Dämmschicht realisierbar.The insulation against noise and waste heat is alternatively or additionally realized by an applied on the inside of a power unit facing wall portion of the tank insulation.
Auch diese Dämmschicht umfasst vorteilhaft einen offenzelligen Schaumstoff und ist somit zur Aufnahme eines Fluids geeignet, sodass die mit der Verwendung einer Dämmschicht einhergehende Verringerung des effektiven Tankinhalts reduziert wird.Also, this insulating layer advantageously comprises an open-cell foam and is thus suitable for receiving a fluid, so that the reduction of the effective tank contents associated with the use of an insulating layer is reduced.
Zur weiteren Steigerung der Lärmdämmungswirkung weist die Außenseite eines der Leistungseinheit zugewandten Wandabschnitts des Tanks vorteilhaft eine Oberflächentextur mit akustischen Diffusoren auf. Akustische Diffusoren sorgen für eine Zerstreuung einfallender Schallwellen und verhindern das Entstehen gerichteter Reflexionen oder unerwünschter Resonanzen.To further increase the noise insulation effect, the outside of a wall unit of the tank facing the power unit advantageously has a surface texture with acoustic diffusers. Acoustic diffusers dissipate incident sound waves and prevent the generation of directional reflections or unwanted resonances.
Eine besonders effektive Dämmung der Abwärme der Leistungseinheit wird vorzugsweise dadurch erzielt, dass die Außenseite eines der Leistungseinheit zugewandten Wandabschnitts des Tanks eine Wärmeschutzschicht aufweist. Eine solche Wärmeschutzschicht stellt beispielsweise eine mittels thermischen Spritzens aufgetragene Oxidkeramik dar.A particularly effective insulation of the waste heat of the power unit is preferably achieved in that the outside of a power unit facing wall portion of the tank has a heat protection layer. Such a thermal protection layer is, for example, an oxide ceramic applied by thermal spraying.
Der erfindungsgemäße Tank ist vorteilhafterweise mittels eines Spritzgussverfahrens hergestellt. Als geeignete Materialien kommen beispielsweise Duroplast-Kunststoffe in Frage. Es kann des Weiteren vorteilhaft sein, den Tank mittels Mehrkomponenten-Spritzgussverfahren zu fertigen, um einem der Leistungseinheit zugewandten Wandabschnitt des Tanks eine Lagen- oder Sandwichstruktur zu verleihen, welche aus der eigentlichen Tankwand sowie innen- und/oder außenliegenden Dämmschichten und/oder Schutzschichten besteht.The tank according to the invention is advantageously produced by means of an injection molding process. Suitable materials are, for example, thermosetting plastics in question. It may furthermore be advantageous to manufacture the tank by means of multi-component injection molding in order to impart a layer or sandwich structure to a wall section of the tank facing the power unit, which consists of the actual tank wall and inner and / or outer insulating layers and / or protective layers ,
Figurenlistelist of figures
Weitere, die Erfindung verbessernde Maßnahmen werden nachstehend gemeinsam mit der Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung anhand der einzigen Figur näher dargestellt. Es zeigt:
-
1 eine schematische Querschnittsansicht einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Leistungsmoduls.
-
1 a schematic cross-sectional view of an embodiment of the power module according to the invention.
Die Leistungseinheit
Die Betriebswirkung der Leistungseinheit
Der Tank
Es ist bei der Wahl des Schaumstoffs
Zur Verbesserung der Dämmeigenschaften gegen Schallemissionen und Abwärme ist an der Innenseite
Die Befestigungsmittel
Die Außenseite
Die Erfindung beschränkt sich in ihrer Ausführung nicht auf das vorstehend angegebene bevorzugte Ausführungsbeispiel. Vielmehr ist eine Anzahl von Varianten denkbar, welche von der dargestellten Lösung auch bei grundsätzlich anders gearteten Ausführungen Gebrauch macht. Sämtliche aus den Ansprüchen, der Beschreibung oder den Zeichnungen hervorgehenden Merkmale und/oder Vorteile, einschließlich konstruktiver Einzelheiten oder räumlicher Anordnungen, können sowohl für sich als auch in den verschiedensten Kombinationen erfindungswesentlich sein.The invention is not limited in its execution to the above-mentioned preferred embodiment. Rather, a number of variants is conceivable, which makes use of the illustrated solution even with fundamentally different types of use. All of the claims, the description or the drawings resulting features and / or advantages, including structural details or spatial arrangements may be essential to the invention both in itself and in various combinations.
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 11
- Leistungsmodulpower module
- 22
- Leistungseinheitpower unit
- 2a2a
- Konturverlauf LeistungseinheitContour curve power unit
- 2121
- BrennkraftmaschineInternal combustion engine
- 211211
- Zylindergehäusecylinder housing
- 212212
- Kurbelgehäusecrankcase
- 2222
- Generatorgenerator
- 33
- Tanktank
- 3a3a
- TankaußenseiteTank outside
- 3b3b
- TankinnenseiteTank inside
- 3131
- TankstutzenTankstutzen
- 3232
- Tankdeckelfiller cap
- 3333
- Schaumstofffoam
- 3434
- Dämmschichtdamp course
- 44
- Befestigungsmittelfastener
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
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Legal Events
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R084 | Declaration of willingness to licence | ||
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R163 | Identified publications notified | ||
R118 | Application deemed withdrawn due to claim for domestic priority |