DE102022119067A1

DE102022119067A1 - Nutzfahrzeug mit Traktionsbatterie und Kühlmodul zur Kühlung der Traktionsbatterie

Info

Publication number: DE102022119067A1
Application number: DE102022119067.6A
Authority: DE
Inventors: Christian Peteranderl; Julius Engasser; Stefan Heuer
Original assignee: MAN Truck and Bus SE
Current assignee: MAN Truck and Bus SE
Priority date: 2022-07-29
Filing date: 2022-07-29
Publication date: 2024-02-01

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Nutzfahrzeug (1), umfassend eine Traktionsbatterie (2) zur Bereitstellung elektrischer Antriebsenergie für das Nutzfahrzeug (1), und ein Kühlmodul (3) zur Kühlung der Traktionsbatterie (2). Das Kühlmodul (3) weist einen luftgekühlten Wärmeübertrager (4) auf, der von einem Kühlmittel durchströmbar und an einen Kühlmittelkreislauf (5) anschließbar ist. Ferner weist das Kühlmodul (3) einen Lüfter (6) zur Luftkühlung des Wärmeübertragers (4) auf, wobei der Lüfter (6) als Radiallüfter ausgeführt ist. Mithilfe dieser Vorrichtung kann vorteilhaft die Geräuschemission des Kraftfahrzugs während des Ladevorgangs reduziert werden.

Description

Die Erfindung betrifft ein Nutzfahrzeug, umfassend eine Traktionsbatterie zur Bereitstellung elektrischer Antriebsenergie für das Nutzfahrzeug und ein Kühlmodul zur Kühlung der Traktionsbatterie.
Beim Laden und beim Betrieb der Traktionsbatterie elektrischer Fahrzeuge wird Verlustwärme in den Batterien freigesetzt, die durch ein Kühlmodul an die Umgebung abgeführt werden kann. Insbesondere bei hohen Betriebs- oder Ladeleistungen, wie sie insbesondere im Nutzfahrzeugbereich üblicherweise auftreten, führt das zu hohen Lärmemissionen durch die sich drehenden Lüfter und durch die hierdurch erzeugten Luftströme. In vielen Situationen sind diese Lärmemissionen störend oder sogar unzulässig. Wenn beispielsweise die Traktionsbatterie innerhalb von Wohngebieten geladen werden soll, muss, insbesondere während der Nachtruhe, die vom Nutzfahrzeug ausgehende Lärmemission auf einem möglichst niedrigen Niveau gehalten werden. Zudem dient die Nutzfahrzeugkabine teilweise als Schlafplatz für den Fahrer des Nutzfahrzeugs, so dass die Reduzierung von Geräuschentwicklungen durch die Kühlung der Traktionsbatterie auch außerhalb von lärmempfindlichen Umgebungen nicht vernachlässigt werden darf. Da sich die Nutzfahrzeugkabine insbesondere bei Sattelzugmaschinen oft in unmittelbarer Nähe zum Kühlmodul befindet, ist die Anforderung an die Akustik in diesem Fall sogar besonders groß.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine verbesserte Technik zum Kühlen der Traktionsbatterie zu schaffen. Insbesondere soll die durch Kühlung verursachte Geräuschemission reduziert werden.
Die Aufgabe wird durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den abhängigen Ansprüchen und der Beschreibung angegeben.
Gemäß einem allgemeinen Gesichtspunkt der Erfindung wird ein Nutzfahrzeug, umfassend eine Traktionsbatterie zur Bereitstellung elektrischer Antriebsenergie für das Nutzfahrzeug, und ein Kühlmodul zur Kühlung der Traktionsbatterie bereitgestellt. Das Nutzfahrzeug ist somit ein zumindest teilweise elektrisch antreibbares Nutzfahrzeug. Das Kühlmodul weist einen luftgekühlten Wärmeübertrager, der von einem Kühlmittel durchströmbar und an einen Kühlmittelkreislauf anschließbar ist, und einen Lüfter zur Luftkühlung des Wärmeübertragers auf, wobei der Lüfter als Radiallüfter ausgeführt ist.
Bei einem Radiallüfter, auch als Radialventilator oder Radialgebläse bezeichnet, wird die Luft axial, das heißt parallel zur Drehachse des Laufrades, angesaugt. Durch die Rotation des Laufrades wird die strömende Luft umgelenkt und um 90° versetzt, sodass die Luft radial, das heißt senkrecht zur Drehachse des Laufrades, ausgeblasen wird. Bei einer weiteren Bauform eines Radiallüfters wird die Luft sowohl radial angesaugt, als auch radial ausgeblasen. Diese Bauform wird teilweise auch als Doppel-Radiallüfter oder Doppelradialgebläse bezeichnet. Wenn in diesem Dokument ohne weitere Spezifizierung von einem Radiallüfter gesprochen wird, sind ausdrücklich immer beide möglichen Bauformen gemeint. Im Gegensatz dazu wird bei einem Axiallüfter die Luft axial angesaugt und axial ausgeblasen. Der Vorteil eines Radiallüfters gegenüber einem Axiallüfter besteht darin, dass er bei gleichem Luftdurchsatz eine geringere Geräuschemission verursacht. Außerdem kann mit einem Radiallüfter eine höhere Druckdifferenz erzeugt werden.
Durch die Ausführung des Lüfters als Radiallüfter kann daher die Geräuschemission reduziert werden, ohne dass die Kühlleistung reduziert werden muss. Vorzugsweise kann die Rotationsgeschwindigkeit des Radiallüfters durch eine Steuerung verändert werden. Auf diese Weise kann die Temperatur der Traktionsbatterie reguliert werden.
In einer bevorzugten Ausführungsform wird das Kühlmodul in einer baulichen Einheit, z. B. als eine vormontierte Komponente oder Baugruppe, bereitgestellt. Auf diese Weise ist ein schneller und flexibler Einbau des Kühlmoduls an einer beliebigen Stelle des Kraftfahrzeugs möglich. Zusätzlich oder alternativ können der Wärmeübertrager und der Lüfter von einem gemeinsamen Gehäuse umhaust sein. Vorteilhaft kann ein kompakter Aufbau realisiert werden. Das Gehäuse bietet die Möglichkeit das Kühlmodul unkompliziert an seinem Einsatzort zu befestigen. Das Gehäuse kann hierzu zweckmäßig ausgeführte Befestigungsstellen aufweisen, z. B. zur Aufnahme von Befestigungsmitteln. Die Wahl des Befestigungsmittels, z. B. Klemmen, Schrauben, oder Schweißnähte, kann dabei flexibel an die jeweilige Einbausituation angepasst werden. Außerdem kann das Gehäuse zur Richtungsleitung der strömenden Luft verwendet werden. Gleichzeitig bietet das Gehäuse einen zusätzlichen Schutz gegen Lärmemissionen.
Der Wärmeübertrager kann stromauf zu einer Luftzuführungsöffnung des Radiallüfters angeordnet sein. Alternativ kann der Wärmeübertrager stromab zu einer Luftaustrittsöffnung des Radiallüfters angeordnet sein. Mit stromauf und stromab und wird eine Position, in diesem Fall die Position des Wärmeübertragers, relativ zu einer anderen Komponente aus der Sichtweise der strömenden Luft bezeichnet. Befindet sich der Wärmeübertrager stromauf zu einer Luftzuführungsöffnung des Radiallüfters, strömt ein Luftteilchen zuerst durch den Wärmeübertrager und dann durch die Luftzuführungsöffnung des Radiallüfters. Umgekehrt wird zuerst die Luftaustrittsöffnung des Radiallüfters und anschließend der Wärmeübertrager von einem Luftteilchen durchströmt, wenn sich der Wärmeübertrager stromab befindet.
In einer weiteren Ausführungsform kann das Kühlmodul auf einem Dachbereich eines Fahrerhauses des Nutzfahrzeugs angeordnet sein. Auf dem Dachbereich des Fahrerhauses ist üblicherweise ausreichend Platz vorhanden, sodass die Dimensionierung des Kühlmoduls nicht oder nur unwesentlich von Platzbeschränkungen beeinflusst wird. Außerdem kann das Kühlmodul derart platziert werden, dass es nicht von anderen Komponenten blockiert wird. Auf diese Weise kann die Umgebungsluft ungehindert in das Kühlmodul hinein und wieder herausfließen, sodass ein möglichst effizienter Wärmeaustausch bei geringer Drehzahl des Radiallüfters möglich ist. Insbesondere während der Fahrt kann das Kühlmodul gut von dem Fahrtwind durchströmt werden. Auf diese Weise kann die Drehgeschwindigkeit des Radiallüfters während der Fahrt niedrig gehalten werden, da ein großer Teil des zur Kühlung benötigten Luftstroms passiv durch den Fahrtwind erreicht wird.
In einer alternativen Ausführungsform kann das Kühlmodul an einer Fahrerhausrückwand des Nutzfahrzeugs angeordnet sein. An der Fahrerhausrückwand ist ebenfalls in der Regel ausreichend Platz vorhanden, um die Dimensionierung des Kühlmoduls nicht oder nur unwesentlich einschränken zu müssen. Durch den weniger freiliegenden Einbauort kann ein Teil der Lärmemission des Kühlmoduls durch die Fahrzeugkarosserie aufgefangen werden. Beispielsweise könnte es sich bei dem Nutzfahrzeug um eine Sattelzugmaschine mit Auflieger handeln. Das Kühlmodul befände sich in diesem Fall zwischen dem Auflieger und dem Fahrerhaus, sodass ein Teil der Lärmemission von dem Auflieger absorbiert werden, und damit nicht in die Umgebung gelangen würde.
In einer Ausführungsvariante kann der Wärmeübertrager unterhalb des Radiallüfters angeordnet sein. Alternativ kann der Wärmeübertrager oberhalb des Radiallüfters angeordnet sein. Je nachdem ob sich der Radiallüfter stromauf oder stromab zu dem Wärmeübertrager befindet, kann so festgelegt werden, ob die vom Wärmeübertrager erwärmte Luft mehrheitlich an der Führerhausrückwand entlang nach oben oder mehrheitlich nach unten strömt. Bei einer Strömungsrichtung nach unten wird die strömende Luft, und damit ein bedeutender Teil der Lärmemission, gegen die Karosserie des Fahrzeugs geleitet. Solange sich an diesen Stellen keine vibrationsanfälligen Bauteile befinden, kann die Karosserie einen Teil des Schalls auffangen und so die Lärmemission nach außen zusätzlich reduzieren. Bei einer Anordnung in der die Strömungsrichtung der erwärmten Luft im Wesentlichen nach oben erfolgt, kann ein besonders uneingeschränkter Wärmeaustausch mit der Umgebung stattfinden. Der durch die strömende Luft entstehende Schall kann so zwar nicht vom unteren Bereich der Karosserie teilweise absorbiert werden, dafür kann aber die Drehzahl des Radiallüfters reduziert werden um die gleiche Kühlleistung zu erreichen. Insbesondere wenn im Bereich zwischen dem Kühlmodul und der Fahrzeugkarosserie wärme- oder vibrationsempfindliche Bauteile verbaut sind, kann eine Strömungsrichtung nach oben vorteilhaft sein.
In einer alternativen Ausführungsvariante können der Wärmeübertrager und der Radiallüfter auf gleicher Höhe an der Fahrerhausrückwand nebeneinander angeordnet sein. In diesem Fall strömt die Luft im Wesentlichen senkrecht zur Fahrtrichtung an der Fahrerhausrückwand vorbei. Diese Variante ist dann besonders Vorteilhaft, wenn es bauliche Einschränkungen gibt, die eine Strömungsrichtung nach oben oder unten ungünstig werden lassen.
In einer besonders bevorzugten Weiterbildung hiervon kann das Kühlmodul an einem äußeren seitlichen Randbereich des Fahrerhauses angeordnet sein, wobei der Wärmeübertrager näher an diesem Randbereich als der Radiallüfter angeordnet ist. Durch die Anbringung des Wärmeübertragers näher am seitlichen Randbereich des Fahrerhauses kann ein effizienter und ungestörter Transport der Wärme vom Wärmeübertrager an die Umgebung gewährleistet werden, da die übertragene Wärme weniger von der Fahrzeugkarosserie blockiert wird.
Vorstehend wurde bereits festgestellt, dass der Radiallüfter als Doppelradialgebläse ausgeführt sein kann, dessen Rotationsachse senkrecht zur einer Lufteintrittsrichtung ist, was besonders vorteilhaft in Kombination mit der vorstehenden Weiterbildung ist. Ein Doppelradialgebläse bietet die gleichen Vorteile gegenüber einem Axiallüfter wie ein Einzelradialgebläse, ist aber üblicherweise entlang der Rotationsachse länger und senkrecht zur Rotationsachse schmaler. Der Wärmeübertrager kann bei gleicher Leistungsdimensionierung in dieser Ausführungsvariante entsprechend ebenfalls länger und schmaler ausgeführt werden. Diese Bauform benötigt daher in der Richtung quer zur Höhenrichtung der Fahrerhausrückwand wenig Platz, sodass das Kühlmodul vorteilhaft an die individuellen Platzverhältnisse des Nutzfahrzeugs angepasst gestaltet werden kann.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann das Nutzfahrzeug eine Sattelzugmaschine sein. Das Kühlmodul kann an einem hinteren Endbereich der Sattelzugmaschine angeordnet sein.
Diese Ausführungsvariante bietet den Vorteil, dass das Kühlmodul besonders weit entfernt von der Fahrerhauskabine, insbesondere weit entfernt vom Schlafbereich der Sattelzugmaschine, angebracht ist. Auf diese Weise kann die Traktionsbatterie während der Ruhezeit des Fahrers geladen werden, z. B. an einer Raststätte, ohne dass die Nachtruhe des Fahrers gestört wird. Insbesondere wenn die Sattelzugmaschine mit einem Auflieger verbunden ist, befindet sich in dieser Ausführungsform das Kühlmodul unterhalb des Aufliegers, sodass das Volumen des Aufliegers als Schallabsorber fungieren kann.
In einer weiteren Ausführungsform kann das Kühlmodul am Fahrzeugrahmen, auch als Leiterrahmen oder Tragrahmen, des Nutzfahrzeugs gehaltert sein. Die Halterung des Kühlmoduls am Fahrzeugrahmen ermöglicht einen effizienten Wärmeaustausch mit der Umgebung. Ferner kann das Kühlmodul besonders einfach und sicher am Fahrzeugrahmen befestigt werden.
In einer bevorzugten Ausführungsvariante ist das Kühlmodul im Bereich unterhalb des Fahrerhauses am Fahrzeugrahmen angeordnet, wobei vorzugsweise der Wärmeübertrager, in Fahrtrichtung gesehen, vor dem Radiallüfter angeordnet ist. Unterhalb des Fahrerhauses kann der Lüfter besonders gut von Fahrtwind durchströmt werden. Die Positionierung des Wärmeübertragers in Fahrtrichtung vor dem Radiallüfter ermöglicht einen guten Wärmeaustausch mit der Umgebungsluft, da der Wärmeübertrager möglichst wenig von anderen Komponenten von der Umgebung abgeschirmt wird. Außerdem wird der Wärmeübertrager während der Fahrt direkt vom Fahrtwind durchströmt, sodass der Fahrtwind zu einer passiven Kühlung der Traktionsbatterie beitragen kann.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsvariante kann das Kühlmodul unterhalb oder oberhalb des Fahrzeugrahmens herausragen. Diese Variante ermöglicht weitere Flexibilität bei der Wahl der idealen Position für das Kühlmodul in Bezug auf verfügbaren Bauraum und insbesondere zur Vermeidung unerwünschter Interaktionen der durch das Kühlmodul strömenden Luft mit anderen Fahrzeugkomponenten.
Gemäß einer weiteren alternativen Ausführungsform kann das Nutzfahrzeug ein Omnibus sein, wobei das Kühlmodul auf einem Dach des Omnibusses oder an einem hinteren Endbereich des Omnibusses, vorzugsweise an einem hinteren seitlichen Endbereich des Omnibusses angeordnet ist. Auf dem Dach eines Omnibusses ist in der Regel viel Platz vorhanden um ein Kühlmodul anzubringen. Dies ermöglicht es, das Kühlmodul und insbesondere den Wärmeübertrager vergleichsweise groß auszuführen, sodass der benötigte Luftdurchsatz durch den Wärmeübertrager um eine ausreichende Kühlleistung zu erreichen geringgehalten werden kann. Auf diese Weise kann die Geräuschemission des Radiallüfters ebenfalls geringgehalten werden, sodass sich die Passagiere des Fahrzeugs nicht gestört fühlen. Es kann besonders vorteilhaft sein, das Kühlmodul in einem hinteren Endbereich des Daches anzuordnen, insbesondere wenn sich die Traktionsbatterie in diesem Bereich befindet, um z. B. den Aufwand zur Verlegung von Kühlmittelleitungen zu reduzieren.
In einer weiteren Ausführungsform kann das Nutzfahrzeug dazu ausgebildet sein, das Kühlmodul zum Kühlen der Traktionsbatterie während des Aufladens an einer externen Ladestation zu verwenden. Die Ausführung des Lüfters als Radiallüfter ist besonders gut für eine geräuscharme Kühlung während des Ladevorgangs der Traktionsbatterie geeignet, sodass die Traktionsbatterie auch in Geräuschempfindlichen Umgebungen und während gesetzlicher Ruhezeiten problemlos geladen werden kann. Auf diese Weise kann der Ladevorgang der Traktionsbatterie während der sowieso vorhandenen Ruhezeiten des Fahrers abgeschlossen werden, ohne dass zusätzlichen Standzeiten des Nutzfahrzeugs für das Laden der Traktionsbatterie entstehen.
In einer bevorzugten Ausführungsvariante weist das Nutzfahrzeug ferner ein weiteres Kühlmodul zur Kühlung einer Traktionsbatterie im Fahrbetrieb des Nutzfahrzeugs auf, welches nachfolgend zur besseren Unterscheidung als Fahrkühlmodul bezeichnet wird. Das Fahrkühlmodul umfasst einen luftgekühlten zweiten Wärmeübertrager, der von einem Kühlmittel durchströmbar und an einen Kühlmittelkreislauf anschließbar ist, und einen zweiten Lüfter zur Luftkühlung des Wärmeübertragers, wobei der zweite Lüfter als Axiallüfter ausgeführt ist, der vorzugsweise an einem vorderen Endbereich des Nutzfahrzeugs angeordnet ist.
Das Fahrkühlmodul kann derart am Kraftfahrzeug angebracht werden, dass der Lüfter des Fahrkühlmoduls während der Fahrt gut vom Fahrtwind durchströmt wird, was im vorderen Endbereich des Nutzfahrzeugs üblicherweise gegeben ist. Insbesondere während schnellerer Fahrt wird ein großer Teil der Geräuschemission des Fahrzeugs durch den Motor und durch das Abrollen der Reifen auf dem Untergrund verursacht. Die Geräuschemission durch die Kühlung der Traktionsbatterie spielt daher eine weniger große Rolle als es beim Laden im Stillstand der Fall ist. Ein Axiallüfter kann während der Fahrt besonders gut durch den Fahrtwind durchströmt werden, sodass eine besonders effiziente Kühlung des Fahrkühlmoduls durch den Fahrtwind gewährleistet werden kann. Wird die Rotationsgeschwindigkeit des Axiallüfters steuerbar ausgeführt, kann die Temperatur der Traktionsbatterie auf diese Weise reguliert werden.
Der Kühlkreislauf der Traktionsbatterie und der Wärmeübertrager sind fluidisch miteinander verbunden. Das Kühlmittel nimmt die Wärme die beim Betrieb der Traktionsbatterie entsteht auf und gibt sie an den Wärmeübertrager ab. Das Kühlmittel kann neben typischen Kühlmitteln wie Wasser-Glykol-Gemische auch als dielektrisches Fluid ausgeführt sein. Dabei handelt es sich beispielweise um Öle, Kältemittel oder Ester, die die Batteriezellen der Traktionsbatterie direkt, das heißt ohne Kühlplatten oder ähnliche Aufbauten, im Rahmen einer Immersions-Kühlung kühlen können.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsvariante kann das Nutzfahrzeug dazu ausgebildet sein, im Fahrbetrieb des Nutzfahrzeugs die Traktionsbatterie primär mittels des Fahrkühlmoduls zu kühlen, derart, dass hierbei das Kühlmodul nicht oder nur unterstützend zum Fahrkühlmodul betrieben wird. Im Nicht-Fahrbetrieb des Nutzfahrzeugs kann das Nutzfahrzeug dazu ausgebildet sein, die Traktionsbatterie beim Ladevorgang primär mittels des Kühlmoduls zu kühlen, derart, dass hierbei das Fahrkühlmodul nicht oder nur unterstützend zum Kühlmodul betrieben wird.
Auf diese Weise werden die Ausgestaltungen des Fahrkühlmoduls zur idealen Kühlung der Traktionsbatterie während der Fahrt, sowie der besonders leise Betrieb des Kühlmoduls während des Ladevorgangs, ideal miteinander kombiniert. Ob, und wenn ja zu welchem Anteil, das jeweils nicht primäre Modul unterstützend betrieben wird kann entsprechend der jeweils auftretenden Situation optimiert werden. Beispielsweise kann beim Ladevorgang die Traktionsbatterie ausschließlich über das leise Kühlmodul betrieben werden. Wenn der Radiallüfter des Kühlmoduls allerdings bei einer hohen Drehzahl betrieben werden muss um die notwendige Kühlleistung zu erreichen, kann es auch sinnvoll sein, die Drehzahl des Radiallüfters etwas zu reduzieren und zum Ausgleich das Fahrkühlmodul mit geringer Lüfter-Drehzahl unterstützend zum Kühlmodul dazu zuschalten, sodass die gesamte Geräuschemission minimiert wird.
In einer weiteren Ausführungsform kann das Nutzfahrzeug ferner einen Kühlkreislauf für die Traktionsbatterie aufweisen. Der Kühlkreislauf umfasst eine Zirkulationspumpe, und eine Kühlmittelleitung, die abschnittsweise die Traktionsbatterie durchströmt, und/oder die abschnittsweise durch die Traktionsbatterie geführt ist und/oder an diese zur Bereitstellung einer Kühlmittelzufuhr- und abfuhr angeschlossen ist, wobei der Wärmeübertrager des Kühlmoduls an den Kühlkreislauf angeschlossen ist oder an einen mit dem Kühlkreislauf thermisch gekoppelten Kältekreislauf oder Hochtemperatur-Kühlkreislauf angeschlossen ist.
Der Kühlkreislauf der Traktionsbatterie und der Wärmeübertrager sind durch die Kühlmittelleitung fluidisch miteinander verbunden. Das Kühlmittel nimmt die Wärme von der Traktionsbatterie auf und leitet sie an den Wärmeübertrager weiter. Auf diese Weise müssen sich die Traktionsbatterie und der Wärmeübertrager nicht in unmittelbarer Nähe voneinander befinden. Stattdessen können sich die Traktionsbatterie und der Wärmeübertrager an unterschiedlichen Stellen im bzw. am Nutzfahrzeug befinden, die für den jeweiligen Einsatzzweck besonders gut geeignet sind. Die Zirkulationspumpe fördert das Kühlmittel in der gewünschten Flussrichtung durch die Kühlmittelleitung und stellt so einen effizienten Wärmetransport sicher.
Die Zirkulationspumpe kann vorzugsweise steuerbar ausgeführt sein, sodass der Kühlmittelfluss durch die Kühlmittelleitung reguliert werden kann, wodurch eine weitere Möglichkeit zur Steuerung der Temperatur der Traktionsbatterie gegeben ist.
Ein Kältekreislauf umfasst typischerweise eine Verdichterpumpe und ein Expansionsventil, mit denen ein Kältemittel verdichtet und wieder entspannt werden kann. Der Wärmeübertrager kann mit einem solchen Kältekreislauf gemäß einer Ausführungsform gekoppelt sein. Dies ermöglicht, dass die Temperatur der Traktionsbatterie unter die Umgebungstemperatur gekühlt werden kann. Bei vielen der heute verwendeten Batterietypen ist das insbesondere während der warmen Jahreszeiten oder in generell heißen Gebieten vorteilhaft, da anderenfalls die Leistungsaufnahme oder die Leistungsabgabe der Traktionsbatterie reduziert werden müsste. Durch den Betrieb der Traktionsbatterie im idealen Temperaturbereich kann einer vorschnellen Alterung der Traktionsbatteriezellen entgegengewirkt werden.
Der Wärmeübertrager kann vorzugsweise mit einem Hochtemperatur-Kühlkreislauf gekoppelt sein. Hierbei ist zusätzlich zu dem Kühlmittelkreis oder dem Kältemittelkreis der mit der Traktionsbatterie verbunden ist noch mindestens ein weiterer Kühlkreislauf vorgesehen. Die Kopplung erfolgt typischerweise durch weitere Wärmeübertrager. Diese mehrstufige Ausführungsform gibt die Möglichkeit, zusätzlich zur Traktionsbatterie auch weitere Fahrzeugkomponenten wie zum Beispiel einen Antriebsmotor kühlen zu können, auch wenn diese weiteren Komponenten bei unterschiedlichen, zum Beispiel höheren, Temperaturen als die Traktionsbatterie betrieben werden sollen.
Die zuvor beschriebenen bevorzugten Ausführungsformen und Merkmale der Erfindung sind beliebig miteinander kombinierbar. Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung werden im Folgenden unter Bezug auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben. Es zeigen:

1 eine schematische Darstellung eines Kühlmittelkreislaufs zur Kühlung einer Traktionsbatterie eines Nutzfahrzeugs gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung;
2 eine schematische Darstellung eines Kühlmoduls zur Kühlung einer Traktionsbatterie eines Nutzfahrzeugs gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung;
3 eine schematische Darstellung eines Kühlmoduls zur Kühlung einer Traktionsbatterie eines Nutzfahrzeugs gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung, wobei das Kühlmodul an der Fahrerhausrückwand angeordnet ist und sich der Wärmeübertrager oberhalb des Radiallüfters befindet;
4 eine schematische Darstellung eines Kühlmoduls zur Kühlung einer Traktionsbatterie eines Nutzfahrzeugs gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung, wobei das Kühlmodul an der Fahrerhausrückwand angeordnet ist und sich der Wärmeübertrager unterhalb des Radiallüfters befindet;
5 eine schematische Darstellung eines Kühlmoduls zur Kühlung einer Traktionsbatterie einer Sattelzugmaschine gemäß eines weiteren Ausführungsbeispiels der vorliegenden Offenbarung, wobei das Kühlmodul an einem hinteren Endbereich der Sattelzugmaschine angeordnet ist;
6 eine schematische Darstellung eines Kühlmoduls zur Kühlung einer Traktionsbatterie eines Nutzfahrzeugs gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung, wobei der Wärmeübertrager und der Radiallüfter auf gleicher Höhe an der Fahrerhausrückwand nebeneinander angeordnet sind;
7 eine schematische Darstellung eines Kühlmoduls zur Kühlung einer Traktionsbatterie eines Nutzfahrzeugs gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung, wobei das Kühlmodul an einer Seite des Nutzfahrzeugs angebracht ist;
8 eine schematische Darstellung eines Kühlmoduls zur Kühlung einer Traktionsbatterie eines Nutzfahrzeugs gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung, wobei das Kühlmodul an einer Seite des Fahrerhauses angebracht ist;
9 eine schematische Darstellung eines Kühlmoduls zur Kühlung einer Traktionsbatterie eines Nutzfahrzeugs gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung, wobei das Kühlmodul auf einem Dachbereich eines Fahrerhauses angeordnet ist;
10 eine schematische Darstellung eines Kühlmoduls zur Kühlung einer Traktionsbatterie eines Nutzfahrzeugs gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung, wobei das Kühlmodul im Bereich unterhalb des Fahrerhauses am Fahrzeugrahmen angeordnet ist;
11 eine schematische Darstellung eines Kühlmoduls zur Kühlung einer Traktionsbatterie eines Nutzfahrzeugs gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung, wobei der Lüfter als Doppelradialgebläse ausgeführt ist und der Wärmeübertrager und der Lüfter auf gleicher Höhe an der Fahrerhausrückwand nebeneinander angeordnet sind;
12 eine schematische Darstellung eines Kühlmoduls zur Kühlung einer Traktionsbatterie eines Omnibusses gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung, wobei das Kühlmodul auf dem Dach angeordnet ist; und
13 eine schematische Darstellung eines Kühlmoduls zur Kühlung einer Traktionsbatterie eines Omnibusses gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung, wobei das Kühlmodul an einem hinteren seitlichen Endbereich angeordnet ist.

Die in den Figuren gezeigten Ausführungsformen stimmen zumindest teilweise überein, so dass ähnliche oder identische Teile mit den gleichen Bezugszeichen versehen sind und zu deren Erläuterung auch auf die Beschreibung der anderen Ausführungsformen bzw. Figuren verwiesen wird, um Wiederholungen zu vermeiden.
Die 1 zeigt einen Kühlmittelkreislaufs 5 der zur Kühlung einer Traktionsbatterie 2 eingerichtet ist. Eine Traktionsbatterie 2 ist mittels Kühlmittelleitungen 15 mit dem Wärmeübertrager 4 des Kühlmoduls 3 gekoppelt. In der Kühlmittelleitung 15 befindet sich ein Kühlmittel, das von der Zirkulationspumpe 14 im Wesentlichen gegen den Uhrzeigersinn durch den Kühlmittelkreislauf 5 gefördert wird. Das Kühlmittel, beispielsweise eine Wasser-Glykol-Mischung oder ein dielektrisches Fluid, nimmt Verlustwärme von der Traktionsbatterie 2 auf und gibt sie anschließend an den Wärmeübertrager 4 ab. Ein Radiallüfter 6 fördert Umgebungsluft derart an dem Wärmeübertrager 4 vorbei oder durch den Wärmeübertrager 4 hindurch, dass die Umgebungsluft die Verlustwärme aufnehmen und an die Umgebung abführen kann. Wird ein dielektrisches Fluid als Kühlmittel verwendet, kann die Traktionsbatterie 2 mittels einer Immersions-Kühlung gekühlt werden, ansonsten kann die Wärmeübertragung zwischen Traktionsbatterie 2 und Kühlmittel beispielsweise über Kühlplatten, die an der Traktionsbatterie 2 angebracht werden, erfolgen.
Die Verwendung eines Radiallüfters 6 bietet gegenüber der Verwendung des typischerweise verwendeten Axiallüfters den Vorteil, dass der Radiallüfter 6 bei gleicher Leistung leiser ist und damit die Lärmemission beim Betrieb des Kühlmoduls 3 verringert werden kann. Außerdem kann durch den Radiallüfter 6 eine größere Druckdifferenz zwischen der Luftzuführung 8 und dem Luftaustritt 9 erzeugt werden.
Die Rotationsgeschwindigkeit des Radiallüfters 6 und die Leistung der Zirkulationspumpe 14 können von einer Steuerung situationsabhängig verändert werden. Auf diese Weise kann die Temperatur der Traktionsbatterie 2 auf eine gewünschte Temperatur reguliert werden, sodass einer vorschnellen Alterung der Traktionsbatterie 2 entgegengewirkt werden kann. Die Steuerung kann von einer zentralen Fahrzeugsteuerung, etwa einem Board-Computer, oder von einer eigenen Steuereinheit vorgenommen werden.
Die 2 zeigt ein Kühlmodul 3, das zur Kühlung einer Traktionsbatterie 2 eines Nutzfahrzeugs 1 ausgebildet ist. Die Traktionsbatterie 2 eines Nutzfahrzeugs 1 produziert während der der Leistungsaufnahme oder der Leistungsabgabe Verlustwärme. Sobald die Temperatur eine zulässige Maximaltemperatur überschreitet, muss diese überschüssige Wärme abgeführt werden. Dazu wird die Traktionsbatterie 2 beispielsweise durch einen Kühlmittelkreislauf 5 mit dem Kühlmodul 3 gekoppelt. Die Wärme wird von dem Wärmeübertrager 4 des Kühlmoduls 3 aufgenommen und kann anschließend an die Umgebung abgeführt werden.
Dazu strömt kühle Umgebungsluft durch von der Luftzuführung 8 in den Bereich des Kühlmoduls 3 hinein. Anschließend trifft die Luft auf den Wärmeübertrager 4, der durch die Verlustwärme der Traktionsbatterie 2 erwärmt wurde. Beim Durchströmen des Wärmeübertragers 4 nimmt die Luft Wärme vom Wärmeübertrager 4 auf und erwärmt sich. Der Wärmeübertrager 4 befindet sich im in der Figur gezeigten Beispiel stromauf zur Luftzuführungsöffnung des Radiallüfters 6. Bei dem Wärmeübertrager 4 kann es sich beispielsweise um einen Lamellenradiator aus Aluminium oder einem anderen Material mit guter Wärmeleitfähigkeit handeln. Der Radiallüfter 6 fördert die erwärmte Luft in den Bereich des Luftaustritts 9, sodass die Verlustwärme an die Umgebung abgegeben wird. Die Pfeile deuten mögliche Richtungsvektoren der strömenden Luft an.
Das Kühlmodul 3 kann von einem Gehäuse 7 umhaust sein. Auf diese Weise kann das Kühlmodul unkompliziert am Nutzfahrzeug 1 befestigt werden. Außerdem kann die strömende Luft geleitet werden und das Gehäuse 7 bietet eine gewisse Schallisolierung, sodass die Geräuschemission des Kühlmoduls 3 weiter reduziert werden kann.
Die 3 zeigt eine Ausführungsform der Erfindung. Das Kühlmodul 3 ist an der Fahrerhausrückwand 11 des Fahrerhauses 10 eines Nutzfahrzeugs 1 angebracht. Im in der Figur gezeigten Beispiel ist das Nutzfahrzeug 1 als Sattelschlepper ausgeführt. Es könnte sich aber auch um ein beliebiges anderes Nutzfahrzeug 1 handeln, bei dem die Fahrerhausrückwand 11 des Fahrerhauses 10 zugänglich ist.
Das Kühlmodul entspricht im Wesentlichen dem Kühlmodul der 2. Mögliche Richtungsvektoren der strömenden Luft werden wie zuvor beschrieben durch Pfeile angedeutet. Der Wärmeübertrager 4 befindet sich oberhalb und stromauf zum Radiallüfter 6, das heißt, kühle Umgebungsluft strömt von oben zuerst durch den Wärmeübertrager 3 hindurch oder an dem Wärmeübertrager 3 vorbei. Anschließend strömt die Luft durch den Radiallüfter 6 und durch den Luftaustritt 9 wieder aus dem Kühlmodul 3 heraus. Die von der strömenden Luft aufgenommene Verlustwärme wird an die Umgebung abgegeben. Die durch die strömende Luft und den Radiallüfter 6 entstehende Geräuschemission wird zu einem größeren Anteil nach unten abgestrahlt und kann daher von der Karosserie des Nutzfahrzeugs 1 absorbiert werden. Außerdem fließt die kühle Umgebungsluft direkt aus der Umgebung durch den Wärmeübertrager, ohne zuvor an anderen, möglicherweise warmen, Fahrzeugkomponenten vorbeizukommen. Die Effizienz eines Wärmeübertragers 4 ist umso größer, je größer der Temperaturunterschied zwischen der strömenden Luft und dem Wärmeübertrager 4 ist. Würde die strömende Luft bereits durch andere Fahrzeugkomponenten vorgewärmt, würde die Effizienz des Wärmeübertragers 4 sinken.
Nachteilig kann diese Ausführungsform dann sein, wenn sich unterhalb des Kühlmoduls 3 wärmeempfindliche Fahrzeugkomponenten befinden, die nicht mit der Verlustwärme der Traktionsbatterie 2 beaufschlagt werden sollen. Würde sich beispielsweise der Kältegenerator eines Kühlfahrzeugs unterhalb des Kühlmoduls 3 befinden, würde die Effizienz des Kältegenerators, und damit die Energieeffizienz des Nutzfahrzeugs 1, sinken. Außerdem kann die Ausführungsform nachteilig sein, wenn sich unterhalb des Kühlmoduls 3 Fahrzeugkomponenten befinden, die durch die strömende Luft zu unerwünschten Vibrationen angeregt werden würden, da diese Vibrationen sich nachteilig auf die Lebensdauer der Fahrzeugkomponenten auswirken könnten. Außerdem könnten diese Vibrationen zusätzliche Lärmemissionen bewirken, was durch die vorgestellte Erfindung gerade vermieden werden soll.
Entsprechend zeigt die 4 eine weitere Ausführungsform der Erfindung, die zum großen Teil der Ausführungsform der 3 entspricht. Der Unterschied besteht darin, dass das Kühlmodul 3 um 180° gedreht an der Fahrerhausrückwand 11 des Fahrerhauses 10 angebracht ist. Der Wärmeübertrager 4 ist wieder stromauf zur Luftzuführungsöffnung des Radiallüfters 6, aber dieses Mal unterhalb des Radiallüfters 6 angeordnet. Die kühlende Umgebungsluft fließt daher von unten nach oben durch das Kühlmodul 3, sodass die durch den Luftaustritt 9 strömende Luft nicht auf die sich unterhalb des Kühlmoduls 3 befindlichen Fahrzeugkomponenten geblasen wird. Die ausströmende Luft wird nicht, oder zumindest nur wenig, von Komponenten des Nutzfahrzeugs 1 blockiert, sodass eine ungestörte und effiziente Abfuhr der Verlustwärme möglich ist. Je nach Platzsituation des verfügbaren Bauraums kann so die Effizienz des Kühlmoduls erhöht werden. Ist es möglich dadurch die Drehgeschwindigkeit des Radiallüfters zu reduzieren, kann sich damit auch die gesamte Geräuschemission des Kühlmoduls verringern.
Die 5 zeigt eine weitere Ausführungsform der Erfindung. Bei dem in der Figur dargestellten Nutzfahrzeug 1 handelt es sich um eine Sattelzugmaschine, wobei das Kühlmodul 3 an einem hinteren Endbereich der Sattelzugmaschine angebracht ist. Im dargestellten Fall befindet sich der Wärmeübertrager 4 stromauf und oberhalb des Radiallüfters 6. Die Strömungsrichtung der Luft durch das Kühlmodul 3 ist daher von oben nach unten. Es wäre aber auch möglich, dass das dargestellte Kühlmodul 3 um einen beliebigen Winkel um eine beliebige Achse gedreht an einem hinteren Endbereich der Sattelzugmaschine angebracht ist. Außerdem könnte der Wärmeübertrager auch stromab zum Radiallüfter 6 angeordnet sein.
In der Figur befindet sich das Kühlmodul möglichst weit entfernt von dem Fahrerhaus 10 des Nutzfahrzeugs 1, insbesondere möglichst weit entfernt vom Dach des Fahrerhauses 10, wo sich in vielen Fällen der Schlafbereich für den Fahrer des Nutzfahrzeugs 1 befindet. Auf diese Weise kann sichergestellt werden, dass der Fahrer während seiner Ruhezeiten und insbesondere während seiner Nachtruhe so wenig wie möglich durch die Geräuschemission des Kühlmoduls 3 gestört wird. Ist die Sattelzugmaschine mit einem Auflieger (nicht dargestellt) verbunden, befindet sich der Auflieger oberhalb des Kühlmoduls 3. Die Geräuschemission des Kühlmoduls 3 findet in diesem Fall zwischen Auflieger und Straße statt, sodass diese als zusätzlicher Schallabsorber fungieren und damit die Schallemission nach außen weiter reduziert wird.
Die 6 zeigt eine weitere Ausführungsform, die in großen Teilen den Ausführungsformen der 3 und 4 entspricht. Genau wie in den 3 und 4 ist das Nutzfahrzeug 1 als Sattelzugmaschine dargestellt, es könnte sich aber auch um ein beliebiges andersartiges Nutzfahrzeug 1 handeln, bei dem die Fahrerhausrückwand 11 zugänglich ist.
Das Kühlmodul 3 ist im in der Figur gezeigten Ausführungsbeispiel gegenüber den Ausführungsformen der 3 und 4 um 90° gedreht. Der Wärmeübertrager 4 und der Radiallüfter 6 sind nebeneinander auf gleicher Höhe angeordnet. Der Wärmeübertrager 4 befindet sich stromauf zum Radiallüfter 6 am Rand des Fahrerhauses 11. Auf diese Weise kann die Umgebungsluft in den Wärmeübertrager 4 des Kühlmoduls 3 hineinfließen, ohne zuvor von anderen Fahrzeugkomponenten erwärmt worden zu sein, sodass die Effizienz des Wärmeübertragers 4 möglichst groß ist. Der Radiallüfter 6 befindet sich aus Sicht der Fahrzeugumgebung hinter dem Wärmeübertrager 4. Auf diese Weise können Geräusche des Radiallüfters 6 von dem Wärmeübertrager 4 blockiert, und so die Geräuschemission in die Fahrzeugumgebung reduziert werden.
Die 7 zeigt eine weitere Ausführungsform der Erfindung. Das Kühlmodul 3 ist im seitlichen unteren Bereich des Nutzfahrzeugs 1 zwischen den beiden vorderen Radachsen angeordnet. Der Wärmeübertrager 4 befindet sich auf der vom Nutzfahrzeug 1 abgewandten Seite des Kühlmoduls 3, der Radiallüfter 6 befindet sich auf der dem Nutzfahrzeug 1 zugewandten Seite. Mögliche Richtungsvektoren der strömenden Luft sind wie zuvor durch Pfeile angedeutet. Die Luft strömt aus einer seitlichen Umgebung des Nutzfahrzeugs 1 in den Wärmeübertrager hinein ohne von Bauteilen des Nutzfahrzeugs 1 gehindert oder erwärmt zu werden. Anschließend fließt die Luft durch den Radiallüfter 6 im Wesentlichen parallel zur Seitenwand der Karosserie des Nutzfahrzeugs 1 in die Umgebung.
Das Kühlmodul 3 ist in der Figur aus Übersichtlichkeitsgründen als außen an die Fahrzeugkarosserie aufgesetzt dargestellt. Tatsächlich kann sich aber auch eine Einbuchtung in der Karosserie befinden, in die das Kühlmodul 3 eingelassen ist, oder das Kühlmodul 3 kann sich aus Blickrichtung der Bildebene hinter der Seitenabdeckung der Karosserie des Nutzfahrzeugs 1 befinden. Insbesondere bei breiten Nutzfahrzeugen 1 kann eine Verschiebung des Kühlmoduls 3 „in die Bildebene hinein“ sinnvoll oder sogar notwendig sein, um die maximal zulässige Breite des Nutzfahrzeugs 1 nicht zu überschreiten.
In diesem Dokument wird das Kühlmodul 3 aus Gründen der besseren Übersichtlichkeit in allen Figuren als außen an die Fahrzeugkarosserie aufgesetzt dargestellt. Dies ist auch in den weiteren Figuren so zu verstehen, dass das Kühlmodul 3 im jeweils dargestellten Bereich des Nutzfahrzeugs 1 in die Fahrzeugkarosserie eingelassen sein könnte. Außerdem ist das Kühlmodul 3 in allen Figuren auf der linken Seite des Nutzfahrzeugs 3 dargestellt. Selbstverständlich könnte das Kühlmodul 3 jeweils genauso gut auf der rechten Seite des Nutzfahrzeugs 1 angeordnet sein.
Die 8 zeigt eine weitere Ausführungsform der Erfindung. Das Kühlmodul 3 ist an einem seitlichen Bereich des Fahrerhauses 10 angeordnet. Die Strömungsrichtung der Luft ist in der Figur im Wesentlichen von links nach rechts, das heißt aus Sicht des Nutzfahrzeugs 1 von vorne nach hinten. Dies hat den Vorteil, dass der Fahrtwind während der Fahrt einen passiven Luftstrom durch das Kühlmodul 3 erzeugt und die Drehgeschwindigkeit des Radiallüfters 6 daher niedrig gehalten werden kann. Der Wärmeübertrager 3 ist im in der Figur dargestellten Beispiel stromauf zum Radiallüfter 6 angeordnet. Es wäre aber genauso möglich den Wärmeübertrager 3 stromab zum Radiallüfter 6 anzuordnen. In diesem Fall würde sich der Radiallüfter aus Sicht der Vorwärtsbewegungsrichtung des Nutzfahrzeugs 1 hinter dem Wärmeübertrager 3 befinden.
Die 9 zeigt eine weitere Ausführungsform der Erfindung. Das Kühlmodul 3 ist in einem Dachbereich des Fahrerhauses 10 angeordnet. Entsprechend dem zuvor beschriebenen Beispiel ist die Strömungsrichtung der Luft im Wesentlichen von vorne nach hinten, sodass das Kühlmodul 3 während der Fahrt von dem Fahrtwind durchströmt werden kann. Der Wärmeübertrager 4 ist stromauf zum Radiallüfter 6. Es wäre aber auch möglich den Wärmeübertrager 4 stromab zum Radiallüfter6 anzuordnen. In diesem Fall würde sich der Radiallüfter6 in Fahrtrichtung vor dem Wärmeübertrager 4 befinden.
Die 10 zeigt eine weitere Ausführungsform der Erfindung. Das Kühlmodul 3 ist am Fahrzeugrahmen 12 unterhalb des Fahrerhauses 10 angeordnet. Zur besseren Sichtbarkeit des Kühlmoduls 3 wurde das linke Vorderrad des Nutzfahrzeugs 1 in der Figur transparent dargestellt. Der Fahrzeugrahmen 12 definiert die äußere Kontur des Nutzfahrzeugs 1. In vielen Fällen ist der Fahrzeugrahmen 12 aus stabilerem Material gefertigt als die Flächenelemente der Fahrzeugkarosserie und ist daher gut dazu geeignet das Kühlmodul 3 daran zu befestigen. Zur Befestigung können beispielsweise Schrauben, Klemmen, Nieten oder Schweißnähte geeignet sein.
Die Strömungsrichtung der Luft ist wie in den zuvor beschriebenen Figuren im Wesentlichen von vorne nach hinten. Durch die Anbringung des Kühlmoduls 3 unterhalb des Nutzfahrzeugs 1 kann ein Teil der Schallemission durch die Fahrzeugkarosserie und die Straße absorbiert werden, sodass die Lärmemission nach außen reduziert wird.
Die 11 zeigt eine weitere Ausführungsform der Erfindung die in großen Teilen der Ausführungsform der 6 entspricht. Der Unterschied besteht darin, dass der Radiallüfter 6 explizit als Doppelradialgebläse ausgeführt ist. Das Kühlmodul 3 ist daher in vertikaler Richtung höher, kann aber in horizontaler Richtung verkleinert ausgeführt werden. Der Wärmeübertrager 4 ist gegenüber dem in der 6 gezeigten Beispiel ebenfalls deutlich verlängert, sodass der Luftdurchsatz pro Fläche verringert werden kann, ohne die Kühlleistung des Kühlmoduls 3 zu beeinflussen.
Außerdem gibt diese Ausführungsform die Möglichkeit, die Bauform des Kühlmoduls 3 ideal an die gegebenen Platzverhältnisse anpassen zu können. Dies ist beispielsweise dann vorteilhaft, wenn es sich bei dem Nutzfahrzeug 1 um eine Sattelzugmaschine handelt und die vordere Außenwand eines möglichen Aufliegers vergleichsweise nah an das Fahrerhaus 10 heranragt.
Die 12 zeigt eine weitere Ausführungsform der Erfindung, bei der das Nutzfahrzeug 1 als Omnibus ausgeführt ist. Das Kühlmodul 3 ist auf dem Dach 13 des Omnibusses angeordnet. Bevorzugt ist die Fahrtrichtung des Omnibusses derart, dass die durch die Pfeile angedeutete Strömungsrichtung der Luft der Richtung des Fahrtwindes entspricht, sodass das Kühlmodul 3 während der Fahrt gut durchströmt werden kann.
Die Anbringung des Kühlmoduls 3 auf dem Dach 13 bietet neben Platzvorteilen den weiteren Vorteil, dass sich problemlos Kühlmittelleitungen 15 zur Traktionsbatterie 2 verlegen lassen, wogegen das Verlegen von Kühlmittelleitungen 15 durch den Fahrgastraum schwierig ist. Außerdem befindet sich die Traktionsbatterie 2 eines Omnibusses ebenfalls in manchen Modellen auf dem Dach 13 des Omnibusses, insbesondere wenn es sich um einen Omnibus handelt, der mittels eines Stromabnehmers mit Oberleitungen verbunden werden kann.
Die 13 zeigt eine weitere Ausführungsform der Erfindung. Wie in der 12 handelt es sich bei dem Nutzfahrzeug 1 um einen Omnibus. Das Kühlmodul 3 ist im seitlichen Endbereich, vorzugsweise einem hinteren seitlichen Endbereich, des Omnibusses angeordnet. In vielen Omnibussen ist die Traktionsbatterie 2 in diesem Teil des Fahrzeugs angeordnet. Durch die Nähe des Kühlmoduls 3 zur Traktionsbatterie 2 kann auf das Verlegen langer Kühlmittelleitungen 15 verzichtet werden.
Die Erfindung ist nicht auf die vorstehend beschriebenen bevorzugten Ausführungsbeispiele beschränkt. Vielmehr ist eine Vielzahl von Varianten und Abwandlungen möglich, die ebenfalls von dem Erfindungsgedanken Gebrauch machen und deshalb in den Schutzbereich fallen. Insbesondere beansprucht die Erfindung auch Schutz für den Gegenstand und die Merkmale der Unteransprüche unabhängig von den in Bezug genommenen Ansprüchen. Insbesondere sind die einzelnen Merkmale der unabhängigen Ansprüche jeweils unabhängig voneinander offenbart. Zusätzlich sind auch die Merkmale der Unteransprüche unabhängig von sämtlichen Merkmalen der unabhängigen Ansprüche offenbart.
Bezugszeichenliste

1: Nutzfahrzeug
2: Traktionsbatterie
3: Kühlmodul
4: Wärmeübertrager
5: Kühlmittelkreislauf
6: Lüfter / Radiallüfter
7: Gehäuse
8: Luftzuführung
9: Luftaustritt
10: Fahrerhaus
11: Fahrerhausrückwand
12: Fahrzeugrahmen
13: Dach
14: Zirkulationspumpe
15: Kühlmittelleitung

Claims

Nutzfahrzeug (1), umfassend eine Traktionsbatterie (2) zur Bereitstellung elektrischer Antriebsenergie für das Nutzfahrzeug (1), und ein Kühlmodul (3) zur Kühlung der Traktionsbatterie (2), wobei das Kühlmodul (3) aufweist: einen luftgekühlten Wärmeübertrager (4), der von einem Kühlmittel durchströmbar und an einen Kühlmittelkreislauf (5) anschließbar ist, und einen Lüfter (6) zur Luftkühlung des Wärmeübertragers (4), wobei der Lüfter (6) als Radiallüfter ausgeführt ist.
Nutzfahrzeug (1) nach Anspruch 1, wobei das Kühlmodul (3) in einer baulichen Einheit bereitgestellt ist; und/oder der Wärmeübertrager (4) und der Lüfter (6) von einem gemeinsamen Gehäuse (7) umhaust sind.
Nutzfahrzeug (1) nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Wärmeübertrager (4) stromauf zu einer Luftzuführungsöffnung (8) des Radiallüfters (6) angeordnet ist, oder der Wärmeübertrager (4) stromab zu einer Luftaustrittsöffnung des Radiallüfters (6) angeordnet ist.
Nutzfahrzeug (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei das Kühlmodul (3) auf einem Dachbereich eines Fahrerhauses (10) des Nutzfahrzeugs angeordnet ist.
Nutzfahrzeug (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei das Kühlmodul (3) an einer Fahrerhausrückwand (11) des Nutzfahrzeugs (1) angeordnet ist.
Nutzfahrzeug (1) nach Anspruch 5, wobei der Wärmeübertrager (4) unterhalb des Radiallüfters (6) angeordnet ist, oder der Wärmeübertrager (4) oberhalb des Radiallüfters (6) angeordnet ist.
Nutzfahrzeug (1) nach Anspruch 5, wobei der Wärmeübertrager (4) und der Radiallüfter (6) auf gleicher Höhe an der Fahrerhausrückwand (11) nebeneinander angeordnet sind.
Nutzfahrzeug (1) nach Anspruch 7, wobei das Kühlmodul (3) an einem äußeren seitlichen Randbereich des Fahrerhauses (10) angeordnet ist und der Wärmeübertrager (4) näher an diesem Randbereich als der Radiallüfter (6) angeordnet ist; und/oder der Radiallüfter (6) als Doppelradialgebläse ausgeführt ist, dessen Rotationsachse senkrecht zur einer Lufteintrittsrichtung ist.
Nutzfahrzeug (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei das Nutzfahrzeug (1) eine Sattelzugmaschine ist und das Kühlmodul (3) an einem hinteren Endbereich der Sattelzugmaschine angeordnet ist.
Nutzfahrzeug (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei das Kühlmodul (3) am Fahrzeugrahmen (12) des Nutzfahrzeugs (1) gehaltert ist.
Nutzfahrzeug (1) nach Anspruch 10, wobei das Kühlmodul (3) im Bereich unterhalb des Fahrerhauses (10) am Fahrzeugrahmen (12) angeordnet ist, wobei vorzugsweise der Wärmeübertrager (4), in Fahrtrichtung gesehen, vor dem Radiallüfter (6) angeordnet ist.
Nutzfahrzeug (1) nach Anspruch 11, wobei das Kühlmodul (3) unterhalb oder oberhalb des Fahrzeugrahmens (12) herausragt.
Nutzfahrzeug (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei das Nutzfahrzeug (1) ein Omnibus ist, wobei das Kühlmodul (3) auf einem Dach (13) des Omnibusses oder an einem hinteren Endbereich des Omnibusses, vorzugsweise an einem hinteren seitlichen Endbereich des Omnibusses angeordnet ist.
Nutzfahrzeug (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 13, wobei das Nutzfahrzeug (1) dazu ausgebildet ist, das Kühlmodul (3) zum Kühlen der Traktionsbatterie (2) während des Aufladens an einer externen Ladestation zu verwenden.
Nutzfahrzeug (1) nach Anspruch 14, ferner aufweisend ein Fahrkühlmodul zur Kühlung einer Traktionsbatterie (2) im Fahrbetrieb des Nutzfahrzeugs (1), wobei das Fahrkühlmodul umfasst: einen luftgekühlten zweiten Wärmeübertrager, der von einem Kühlmittel durchströmbar und an einen Kühlmittelkreislauf (5) anschließbar ist, und einen zweiten Lüfter zur Luftkühlung des Wärmeübertragers, wobei der zweite Lüfter als Axiallüfter ausgeführt ist, der vorzugsweise an einem vorderen Endbereich des Nutzfahrzeugs (1) angeordnet ist.
Nutzfahrzeug (1) nach Anspruch 15, das dazu ausgebildet ist, im Fahrbetrieb des Nutzfahrzeugs (1) die Traktionsbatterie (2) primär mittels des Fahrkühlmoduls zu kühlen, derart, dass hierbei das Kühlmodul (3) nicht oder nur unterstützend zum Fahrkühlmodul betrieben wird; und im Nicht-Fahrbetrieb des Nutzfahrzeugs (1) die Traktionsbatterie (2) beim Ladevorgang primär mittels des Kühlmoduls (3) zu kühlen, derart, dass hierbei das Fahrkühlmodul nicht oder nur unterstützend zum Kühlmodul (3) betrieben wird.
Nutzfahrzeug (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, ferner aufweisend: einen Kühlkreislauf (5) für die Traktionsbatterie (2), der eine Zirkulationspumpe (14), und eine Kühlmittelleitung (15), die abschnittsweise die Traktionsbatterie (2) durchströmt, und/oder die abschnittsweise durch die Traktionsbatterie (2) geführt ist und/oder an diese zur Bereitstellung einer Kühlmittelzufuhr- und abfuhr angeschlossen ist, umfasst, wobei der Wärmeübertrager (4) des Kühlmoduls (3) an den Kühlkreislauf (5) angeschlossen ist oder an einen mit dem Kühlkreislauf (5) thermisch gekoppelten Kältekreislauf oder Hochtemperatur-Kühlkreislauf angeschlossen ist.