DE102022108573A1 - Motor vehicle with a fillable mat - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Kraftfahrzeug (1) mit einem Fahrzeuginsassenraum (2); einer Antriebsbatterie (3), welche eine Vielzahl von miteinander elektrisch verbundenen Speicherzellen (5) aufweist und unterhalb des Fahrzeuginsassenraums (2) angeordnet ist, und einer befüllbaren und entleerbaren Matte (7), welche zwischen den Speicherzellen (5) und dem Fahrzeuginsassenraum (2) angeordnet ist, wobei die Matte (7) je nach Befüllung eine andere thermische Isolation zwischen den Speicherzellen (5) und dem Fahrzeuginsassenraum (2) aufweist.The invention relates to a motor vehicle (1) with a vehicle passenger compartment (2); a drive battery (3), which has a plurality of storage cells (5) electrically connected to one another and is arranged below the vehicle passenger compartment (2), and a fillable and emptyable mat (7), which is between the storage cells (5) and the vehicle passenger compartment (2 ) is arranged, the mat (7) having a different thermal insulation between the storage cells (5) and the vehicle passenger compartment (2) depending on the filling.
Description
Die Erfindung betrifft ein Kraftfahrzeug mit einer Antriebsbatterie. Bei solchen elektrifizierten Kraftfahrzeugen bestehet ständig das Bestreben, diese möglichst energiefeffizient zu gestalten, da jeder Energieverbrauch eine zu erreichende Reichweite verringert. In diesem Zusammenhang befassten sich die Erfinder damit, den Energieverbrauch für ein Heizen und/oder Kühlen, insbesondere eines Fahrzeuginsassenraums, zu verringern.The invention relates to a motor vehicle with a drive battery. With such electrified motor vehicles, there is a constant effort to make them as energy efficient as possible, since any energy consumption reduces the range that can be achieved. In this context, the inventors were concerned with reducing the energy consumption for heating and/or cooling, in particular of a vehicle passenger compartment.
Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung einen Energieverbrauch für eine Temperierung, insbesondere eines Fahrzeuginsassenraums, eines Kraftfahrzeugs zu verringern. Diese Aufgabe wird durch ein Kraftfahrzeug gemäß Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.It is therefore an object of the present invention to reduce energy consumption for temperature control, in particular of a vehicle passenger compartment, of a motor vehicle. This task is achieved by a motor vehicle according to
Gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung wird ein Kraftfahrzeug bereitgestellt, mit einem Fahrzeuginsassenraum; einer Antriebsbatterie, welche eine Vielzahl von miteinander elektrisch verbundenen Speicherzellen aufweist und unterhalb des Fahrzeuginsassenraums angeordnet ist, und einer befüllbaren und entleerbaren Matte, welche zwischen den Speicherzellen und dem Fahrzeuginsassenraum angeordnet ist, wobei die Matte je nach Befüllung eine andere thermische Isolation zwischen den Speicherzellen und dem Fahrzeuginsassenraum aufweist. Dadurch lässt sich wahlweise Steuern, ob ein Wärmedurchgang von der Antriebsbatterie zum Fahrzeuginsassenraum (oder umgekehrt) zugelassen oder unterbunden werden soll, je nachdem ob eine Wärme- oder Kältenutzung für die angestrebte Beheizung oder Kühlung des Fahrzeuginsassenraums (oder der Antriebsbatterie) vorteilhaft genutzt werden kann oder nicht.According to an exemplary embodiment of the invention, a motor vehicle is provided with a vehicle passenger compartment; a drive battery, which has a plurality of storage cells electrically connected to one another and is arranged below the vehicle passenger compartment, and a fillable and emptyable mat, which is arranged between the storage cells and the vehicle passenger compartment, the mat having a different thermal insulation between the storage cells and depending on the filling the vehicle passenger compartment. This makes it possible to selectively control whether heat transfer from the drive battery to the vehicle passenger compartment (or vice versa) should be permitted or prevented, depending on whether heat or cold use can be used advantageously for the desired heating or cooling of the vehicle passenger compartment (or the drive battery). not.
Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung weist das Kraftfahrzeug einen Isolationsmodus bzw. Isolationsbetriebszustand und einen Temperiermodus bzw. Temperierbetriebszustand auf, wobei die Matte im Isolationsmodus eine thermische Isolation zwischen den Speicherzellen und dem Fahrzeuginsassenraum aufweist, die höher ist als im Tem periermodus.According to a further exemplary embodiment of the invention, the motor vehicle has an insulation mode or insulation operating state and a temperature control mode or temperature control operating state, wherein the mat in the insulation mode has a thermal insulation between the storage cells and the vehicle passenger compartment that is higher than in the temperature control mode.
Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung stellt die Matte in einem befüllten Zustand eine höhere thermische Isolation zwischen den Speicherzellen und dem Fahrzeuginsassenraum her als in einem leeren Zustand.According to a further exemplary embodiment of the invention, the mat creates a higher thermal insulation between the storage cells and the vehicle passenger compartment in a filled state than in an empty state.
Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung hat das Kraftfahrzeug ferner eine Pumpe zum Befüllen und/oder Leeren der Matte.According to a further exemplary embodiment of the invention, the motor vehicle also has a pump for filling and/or emptying the mat.
Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung ist die Matte innerhalb eines Batteriegehäuses angeordnet, welches die Speicherzellen einhaust.According to a further exemplary embodiment of the invention, the mat is arranged within a battery housing which houses the storage cells.
Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung ist die Matte im Isolationsmodus mit Luft befüllt. Luft wäre als ohnehin zur Verfügung stehender Füllstoff gut geeignet und einfach umsetzbar.According to a further embodiment of the invention, the mat is filled with air in isolation mode. Air would be well suited and easy to implement as a filler that is already available.
Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung ist die Matte im Isolationsmodus mit Helium, Sauerstoff, Argon, Xenon oder Krypton befüllt.According to a further exemplary embodiment of the invention, the mat is filled with helium, oxygen, argon, xenon or krypton in isolation mode.
Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung ist die Matte im Isolationsmodus mit Aerogel befüllt.According to a further embodiment of the invention, the mat is filled with airgel in isolation mode.
Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung sind in der Matte im Isolationsmodus und im Temperiermodus Holzfasern, Glaswolle oder Stofffasern angeordnet.According to a further exemplary embodiment of the invention, wood fibers, glass wool or fabric fibers are arranged in the mat in the insulation mode and in the temperature control mode.
Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung weist die Matte eine Hülle aus flexiblem Kunststoffmaterial auf, in dessen Innerem zumindest eine Lage eines Gewebematerials vorgesehen ist.According to a further exemplary embodiment of the invention, the mat has a cover made of flexible plastic material, in the interior of which at least one layer of a fabric material is provided.
Nachfolgend wird ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben. In diesen Zeichnungen ist Folgendes dargestellt:
-
1 zeigt schematisch ein Kraftfahrzeug gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung, und -
2 zeigt schematisch eine Antriebsbatterie des Kraftfahrzeugs aus1 .
-
1 shows schematically a motor vehicle according to an exemplary embodiment of the present invention, and -
2 shows schematically a drive battery of themotor vehicle 1 .
Zwischen den Speicherzellen 5 und dem Fahrzeuginsassenraum 2 ist eine befüllbare bzw. aufblasbare Matte 7 angeordnet. Insbesondere ist die Matte 7 innerhalb des Batteriegehäuses 4 zwischen der Wandung 6 und den Speicherzellen 5 angeordnet. Es wäre jedoch auch denkbar, dass die Matte 7 außerhalb des Batteriegehäuses 4 angeordnet ist. Bezogen auf eine Ebene parallel zur Fahrbahnebene bzw. bezogen auf die Ebene der Wandung 6 überspannt die Matte 7 zumindest 50% der Fläche der Wandung 6, insbesondere zumindest 70% der Fläche der Wandung 6, und insbesondere zumindest 80% der Fläche der Wandung 6. Die Matte 7 ist aus einem flexiblen Kunststoffmaterial hergestellt - ähnlich einer Luftmatratze. Abgesehen von einer oder mehreren Öffnungen zum Befüllen und/oder Entleeren ist die Matte 7 luftdicht.A fillable or
Die Matte 7 ist über eine elektrische Pumpe 8 befüllbar bzw. aufblasbar und/oder leerbar bzw. abblasbar. Die elektrische Pumpe 8 befindet sich beispielsweise innerhalb des Batteriegehäuses 4, könnte sich aber auch außerhalb des Batteriegehäuses 4 befinden. Mittels der Pumpe 8 kann ein Füllstoff in die Matte 7 gepumpt werden, bis diese teilweise oder vollständig aufgeblasen ist. Dieser Füllstoff kann je nach Betriebszustand mittels der Pumpe 8 wieder aus der Matte 7 teilweise oder vollständig abgepumpt werden oder der Füllstoff kann ohne Pumpenbetrieb aus der Matte 7 abgelassen werden.The
Zusätzlich zur elektrischen Pumpe 8 könnte ein Sammelbehälter (nicht dargestellt) vorgesehen ein, in dem ein bestimmter Füllstoff bevorratet ist. Dieser Füllstoff könnte aus dem Sammelbehälter mittels der Pumpe 8 oder mittels eines Drucks im Sammelbehälter (für den Fall, dass der Sammelbehälter als Druckbehälter ausgebildet ist) in die Matte 7 geblasen werden und mittels der Pumpe 7 wieder aus der Matte 7 in den Sammelbehälter gefördert werden.In addition to the
Auf diese Weise hat die Matte 7, je nachdem ob Sie teilweise oder vollständig gefüllt, insbesondere im Wesentlichen vollständig gefüllt, oder leer, insbesondere im Wesentlichen vollständig leer, ist, wahlweise eine unterschiedliche Wärmeleitfähigkeit für einen Wärme- oder Kälteübergang zwischen dem Fahrzeuginsassenraum 2 und den Speicherzellen 5.In this way, the
Die Matte 7 kann demnach über ihren Füllungsgrad in einen Isolationszustand gebracht werden, in dem sie eine geringere Wärmeleitfähigkeit aufweist als in einem Thermozustand, in dem die Matte 7 einen anderen Befüllungsgrad und/oder einen anderen Füllstoff aufweist als im Isolationszustand.The
Beispielsweise kann die Matte 7 im Thermozustand leer und im Isolationszustand mit Luft gefüllt sein. Alternativ zu Luft wären als Füllstoff für den Isolationszustand auch Krypton, Xenon oder Sauerstoff denkbar. Bei dem Füllstoff kann es sich um ein Gas, wie im Falle der vorstehend genannten Beispiele handeln, es könnte jedoch auch eine Flüssigkeit verwendet werden. So kämen als Füllstoff zur Erreichung des Isolationszustands auch Aerogele in Frage.For example, the
Somit kann wahlweise die Matte 7 so befüllt oder geleert werden, dass möglichst viel Wärme oder Kälte zwischen dem Fahrzeuginsassenraum 2 und den Speicherzellen 5 übertragen wird, d.h. die Matte 7 ist beispielsweise leer, oder eine solche Übertragung möglichst gut unterbunden wird, d.h. die Matte 7 ist mit einem vorstehend, im Zusammenhang mit dem Isolationszustand genannten Füllstoff gefüllt. Produzieren die Speicherzellen 5 beispielsweise Abwärme, beispielsweise während der Fahrt oder während eines Ladevorgangs an einer externen Stromversorgung, während Wärmeenergie zur Beheizung des Fahrzeuginsassenraums 2 benötigt wird, dann wird die Matte 7 in den Temperiermodus geschaltet, beispielsweise entleert, so dass ein gewünschtes Maß an Wärme von den Speicherzellen 5 in den Fahrzeuginsassenraum 2 transportiert werden kann. Die Wärmeenergie wirkt dann wie eine Fußbodenheizung auf den Fahrzeuginsassenraum 2.The
Wird hingegen diese von den Speicherzellen 5 produzierte Abwärme nicht benötigt, beispielsweise weil kein Wärmebedarf besteht oder weil die Temperatur des Fahrzeuginsassenraums 2 gesenkt werden soll, dann wird die Matte 7 in ihren Temperiermodus gebracht, in dem die Matte 7 als thermische Isolation zwischen dem Fahrzeuginsassenraum 2 und den Speicherzellen 5 wirkt.However, if this waste heat produced by the
Ebenso kann eine Kälte, die beispielsweise bei einer ohnehin erforderlichen Kühlung der Speicherzellen 5 vorhanden ist, wahlweise von der Antriebsbatterie 3 in den Fahrzeuginsassenraum 2 übertragen werden oder nicht.Likewise, a cold that is present, for example when cooling of the
Des Weitern kann in der Matte 7 im Inneren Holzfasern, Glaswolle oder Stofffasern aufweisen, die unabhängig vom Isolationsmodus oder Temperiermodus dort verbleiben können. Dies würde die thermischen Isolationseigenschaften im Isolationsmodus verbessern. Ebenso ist es denkbar, die Innenwände der Matte 7 mit einem Gewebematerial auszukleiden, was ebenfalls die thermischen Isolationseigenschaften im Isolationsmodus verbessern würde.Furthermore, the
Während die Erfindung detailliert in den Zeichnungen und der vorangehenden Beschreibung veranschaulicht und beschrieben wurde, ist diese Veranschaulichung und Beschreibung als beispielhaft und nicht als beschränkend zu verstehen und es ist nicht beabsichtigt die Erfindung auf das offenbarte Ausführungsbeispiel zu beschränken. Die bloße Tatsache, dass bestimmte Merkmale in verschiedenen abhängigen Ansprüchen genannt sind, soll nicht andeuten, dass eine Kombination dieser Merkmale nicht auch vorteilhaft genutzt werden könnte.While the invention has been illustrated and described in detail in the drawings and the foregoing description, this illustration and description is to be considered as illustrative and not restrictive and is not intended to limit the invention to the disclosed embodiment. The mere fact that certain features are recited in different dependent claims is not intended to imply that a combination of those features could not also be used to advantage.
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