-
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.
-
STAND DER TECHNIK
-
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.
-
Beispielsweise offenbart die
CN 107448290 A einen Reichweitenverlängerer für einen Elektroantrieb, welcher Tanks für Kraftstoff und Schmierflüssigkeit umfasst. Die luftgekühlte Brennkraftmaschine ist von einem Gehäuse zur akustischen Isolierung umschlossen, außerhalb dessen die Tanks angeordnet sind. Die Zuführung von Kraft- und Schmierstoff erfolgt hier durch in dem Gehäuse vorgehaltene Öffnungen.
-
Die
EP 2 393 688 B1 offenbart ein Stromerzeugungsaggregat mit Kraftstofftank, welches insbesondere zur Verwendung als Range Extender eines elektrisch betriebenen Fahrzeugs vorgesehen ist. Brennkraftmaschine und Generator des Stromerzeugungsaggregats sind innerhalb eines luftdurchströmten Kühlraumes mit zylinderförmigem Querschnitt angeordnet, separat davon befindet sich der Treibstofftank. Zum Zwecke der Schalldämmung ist des Weiteren ein umschließendes Außengehäuse vorhanden.
-
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.
-
OFFENBARUNG DER ERFINDUNG
-
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.
-
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.
-
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.
-
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.
-
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.
-
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.
-
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.
-
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.
-
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.
-
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.
-
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.
-
Figurenliste
-
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 zeigt eine quergeschnittene Ansicht eines erfindungsgemäßen Leistungsmoduls 1 umfassend eine Leistungseinheit 2, einen Tank 3 sowie Befestigungsmittel 4.
-
Die Leistungseinheit 2 umfasst eine Brennkraftmaschine 21, welche in 1 schematisch durch ein Zylindergehäuse 211 und ein daran angeordnetes Kurbelgehäuse 212 repräsentiert ist, sowie einen an das Kurbelgehäuse 212 anschließenden Generator 22.
-
Die Betriebswirkung der Leistungseinheit 2 besteht in der Umwandlung der in einem Kraftstoff gebunden chemischen Energie in mechanische Energie mittels der Brennkraftmaschine 21 und in weiterer Folge in elektrische Energie durch den Generator 22. Die derart zur Verfügung gestellte Versorgungsspannung dient dann im Elektrofahrzeug zum Aufladen der Batterien oder wird vorzugsweise direkt zum Betrieb des Elektromotors verwendet.
-
Der Tank 3 dient als Kraftstoffreservoir für den Betrieb der Leistungseinheit 2. In der vorliegenden Ausführungsform ist der Tank 3 mit einem Schaumstoff 33 im Wesentlichen vollständig aufgefüllt, wobei der Schaumstoff 33 eine offene Porosität aufweist, welche das Eindringen von flüssigem Kraftstoff erlaubt. Die Wirkung des Schaumstoffs 33 besteht einerseits in einer Dämmung von Lärm und Abwärme, welche durch die Leistungseinheit 2 im Betrieb des Leistungsmoduls 1 erzeugt werden, sowie im Verhindern unerwünschter Betriebsgeräusche durch frei im Inneren des Tanks 3 umherschwappenden Kraftstoffs.
-
Es ist bei der Wahl des Schaumstoffs 33 bzw. einer Porosität dafür Sorge zu tragen, dass eine ausreichend große Aufnahmekapazität für flüssigen Kraftstoff besteht und zweckmäßige Raten beim Befüllen und Entleeren des Tanks mit Kraftstoff sichergestellt sind. Zum Befüllen ist der Tank 3 mit einem Tankstutzen 31 versehen, welcher durch den Tankdeckel 32 verschlossen wird.
-
Zur Verbesserung der Dämmeigenschaften gegen Schallemissionen und Abwärme ist an der Innenseite 3b des der Leistungseinheit 2 zugewandten Wandabschnitts des Tanks 3 eine zusätzliche Dämmschicht 34 angebracht, welche vorzugsweise einen höheren spezifischen Dämmgrad aufweist als der Schaumstoff 33.
-
Die Befestigungsmittel 4 erstrecken sich beispielsweise zwischen Leistungseinheit 2 und dem der Leistungseinheit 2 zugewandten Wandabschnitt des Tanks 3. Die Befestigungsmittel 4 sind vorzugsweise lösbar ausgeführt, um etwaige Wartungs- oder Austauschmaßnahmen durchführen zu können. In weiterer vorteilhafter Ausführung sind in die Befestigungsmittel 4 Dämpfungsmittel gegen mechanische Vibrationen integriert, um eine schwingungsmäßige Entkopplung von Leistungseinheit 2 und Tank 3 zu erzielen.
-
Die Außenseite 3a der der Leistungseinheit 2 zugewandten Wand des Tanks 3 weist eine Kontur auf, die dem Konturverlauf 2a der Leistungseinheit 2, gebildet durch die Topographie von Zylindergehäuse 211, Kurbelgehäuse 212 und Generator 22, ähnlich ist. Diese konturnahe, gehäuseartige Einkleidung der Leistungseinheit 2 durch den Tank 3 liefert die gewünschte Minimierung des Raum- bzw. Einbaumaßes des gesamten Leistungsmoduls 1 und führt zu einer äußerst effektiven Dämmung von Lärm und Abwärme durch den Tank 3. Vorzugsweise beläuft sich der Abstand zwischen Leistungseinheit 2 und Außenseite 3a des Tank 3 entlang dieses gehäuseartigen Abschnitts auf 1 cm bis 5 cm.
-
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.
-
Bezugszeichenliste
-
- 1
- Leistungsmodul
- 2
- Leistungseinheit
- 2a
- Konturverlauf Leistungseinheit
- 21
- Brennkraftmaschine
- 211
- Zylindergehäuse
- 212
- Kurbelgehäuse
- 22
- Generator
- 3
- Tank
- 3a
- Tankaußenseite
- 3b
- Tankinnenseite
- 31
- Tankstutzen
- 32
- Tankdeckel
- 33
- Schaumstoff
- 34
- Dämmschicht
- 4
- Befestigungsmittel
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
-
Zitierte Patentliteratur
-
- CN 107448290 A [0003]
- EP 2393688 B1 [0004]
