WO2016059244A1 - Kraftfahrzeug mit einem innerhalb der karosserie gelegenen abgekühlten aggregateraum - Google Patents

Kraftfahrzeug mit einem innerhalb der karosserie gelegenen abgekühlten aggregateraum Download PDF

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WO2016059244A1
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Klaus Amberger
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Definitions

  • an embodiment of the motor vehicle according to the invention which can be combined with other embodiments, wherein the at least one air inlet of the unit space is located in a region of the body in which the incident on the vehicle wind creates an overpressure and / or at the at least one air outlet of the unit space is located in a region of the body in which the incident on the vehicle wind generates a negative pressure.
  • This embodiment uses the kinetic energy of the airstream for aeration of the unit space, without the need for an active ventilation device, such as a fan. This also has an energy-saving effect and a reduction in C0 2 emissions of the vehicle internal combustion engine.
  • Fig. 2 is a partially sectioned perspective view of an air-flow-through battery housing.

Abstract

Ein Kraftfahrzeug ist mit einem innerhalb einer Karosserie (1) gelegenen Aggregateraum (2) versehen, wobei der Aggregateraum (2) zumindest einen Lufteinlass (21, 23) und zumindest einen Luftauslass (25, 28) aufweist, wobei der Aggregateraum (2) unterteilt ist in zumindest einen Kaltbereich (22) und zumindest einen vom Kaltbereich (22) durch eine Trennwand (20) abgeschotteten Warmbereich (24), wobei der Warmbereich (24) zumindest ein Wärme abgebendes Aggregat (3) aufnimmt und wobei zumindest der Warmbereich (24) von der durch den Lufteinlass (23) eintretenden und durch den Luftauslass (28) austretenden Luft durchströmt wird.

Description

1
KRAFTFAHRZEUG MIT EINEM INNERHALB DER KAROSSERIE GELEGENEN ABGEKÜHLTEN AGGREGATERAUM
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Kraftfahrzeug mit einem innerhalb einer Karosserie gelegenen Aggregateraum. Insbesondere betrifft die Erfindung ein Kraftfahrzeug, bei welchem der Aggregateraum in einem Bereich vor und unterhalb der Windschutzscheibe, dem so genannten Wasserkasten, ausgebildet ist.
Im Aggregateraum herkömmlicher Fahrzeuge, insbesondere wenn dieser im vor und unterhalb der Windschutzscheibe gelegenen Wasserkasten ausgebildet ist, staut sich die Abwärme der dort verbauten elektrischen Komponenten. Dies hat zur Folge, dass die Anzahl der dort einbaubaren elektrischen Komponenten limitiert ist. Häufig ist es jedoch erwünscht, gerade in diesem Bereich des Fahrzeugs elektrischen Komponenten zu verbauen, die vor Spritzwasser geschützt unterzubringen sind, wie beispielsweise eine Hochvoltbatterie.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Kraftfahrzeug mit einem innerhalb einer Karosserie gelegenen Aggregateraum anzugeben, bei welchem auch dann eine Überhitzung der im Aggregateraum eingebauten Komponenten vermieden ist, wenn ein Teil dieser Komponenten elektrische Komponenten mit einer hohen Wärmeabgabe sind. Diese Aufgabe wird gelöst von einem Kraftfahrzeug mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1.
Bei diesem erfindungsgemäßen Kraftfahrzeug weist der Aggregateraum zumindest einen Lufteinlass und zumindest einen Luftauslass auf und der Aggregateraum ist in zumindest einen Kaltbereich und zumindest einen vom Kaltbereich durch eine Trennwand abgeschotteten Warmbereich unterteilt. Der Warmbereich nimmt zumindest ein Wärme abgebendes Aggregat auf und zumindest der Warmbereich wird von der durch den Lufteinlass eintretenden und durch den Luftauslass austretenden Luft durchströmt.
Durch diese erfindungsgemäße Ausgestaltung wird eine kostengünstige Kühlung von elektrischen Komponenten im Aggregateraum erzielt und der Aggregateraum wird so zur Aufnahme von temperaturkritischen elektrischen Komponenten befähigt. Die Trennung zwischen Warmbereich und Kaltbereich des Aggregateraums ermöglicht es, im Aggregateraum sowohl Wärme abgebende Komponenten (im warmen Bereich) einzubauen, als auch Komponenten (im Kaltbereich) vorzusehen, deren Beaufschlagung mit übermäßiger Wärme unerwünscht ist.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
In einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung weist der Warmbereich eine Batterieeinhausung für eine ein Aggregat bildende Fahrzeugbatterie auf. Die Fahrzeugbatterie ist dabei in der Batterieeinhausung vorgesehen und dort vor unerwünschten Umwelteinflüssen wie beispielsweise Feuchtigkeit geschützt. Dabei ist es besonders von Vorteil, wenn die Batterieeinhausung zumindest eine Lufteintrittsöffnung und zumindest eine Luftaustrittsöffnung aufweist, wobei die Lufteintrittsöffnung in den Aggregateraum mündet.
Die Batterieeinhausung ist dabei vorzugsweise zur Durchströmung von zumindest einem Teil der in den Warmbereich des Aggregateraums einströmenden Luft ausgebildet. Die Batterieeinhausung kann so von einem Teil der in den Aggregateraum eintretenden Luft durchströmt werden, wodurch von der Batterie abgegebene Wärme durch die die Batterieeinhausung durchströmende Luft abgeführt wird. Vorzugsweise wird die aus der Luftaustrittsöffnung austretende Warmluft nicht wieder in den Aggregateraum geleitet, sondern unmittelbar nach außen aus dem Aggregateraum heraus geführt. Besonders vorteilhaft ist diese Ausführungsform dann, wenn die Batterieeinhausung geometrisch und funktionell so gestaltet ist, dass die darin enthaltenen Komponenten (Batterie, Steuergerät) von der durchströmenden Luft gekühlt werden, ohne durch Feuchte oder Nässe beschädigt zu werden. Dies kann dadurch erreicht werden, dass die Batterieeinhausung mit integrierten Durchströmungskanälen für die Luft ausgestattet ist. Diese Durchströmungskanäle können beispielsweise den eigentlichen Aufnahmeraum für die Komponenten umgeben und durch dünne, gut wärmeleitende Wände gegenüber diesem Aufnahmeraum abgeschottet sein.
In einer anderen bevorzugten Ausführungsform der Erfindung, die mit den vorstehend beschriebenen Ausführungsformen kombiniert werden kann, ist im Aggregateraum, insbesondere im Kaltbereich, ein Kabinenlufteinlass zur Belüftung einer Fahrzeugkabine vorgesehen. Die Anordnung des Kabinenlufteinlasses im Kaltbereich des Aggregateraums verhindert, dass Abwärme der im Warmbereich vorgesehenen elektrischen Komponenten in die Fahrzeug kabine eintritt. Diese Ausführungsform der Erfindung ist besonders dann von Vorteil, wenn der Kabinenlufteinlass in einem Heizungs- und Klimagerät zur Klimatisierung der Fahrzeugkabine ausgebildet ist. Dann nämlich reduziert die Abschirmung des Kabinenlufteinlasses vor der Abwärme des Warmbereichs die erforderliche Kühlleistung der Klimaanlage, wodurch die C02-Emission des Kraftfahrzeugs niedrig gehalten werden kann.
Besonders vorteilhaft ist eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugs, die mit anderen Ausführungsformen kombiniert werden kann, bei der der zumindest eine Lufteinlass des Aggregateraums in einem Bereich der Karosserie gelegen ist, in dem der auf das Fahrzeug auftreffende Fahrtwind einen Überdruck erzeugt und/oder bei der der zumindest eine Luftauslass des Aggregateraums in einem Bereich der Karosserie gelegen ist, in dem der auf das Fahrzeug auftreffende Fahrtwind einen Unterdruck erzeugt. Diese Ausgestaltung nutzt die kinetische Energie des Fahrtwindes zur Durchlüftung des Aggregateraums, ohne dass es einer aktiven Belüftungseinrichtung, wie beispielsweise eines Gebläses, bedarf. Auch dies wirkt sich energiesparend und in einer Reduktion der C02-Emission des Fahrzeug-Verbrennungsmotors aus.
Von Vorteil ist es auch, wenn der zumindest eine Lufteinlass und/oder der zumindest eine Luftauslass des Aggregateraums mit einer den wirksamen Strömungsquerschnitt steuernden Vorrichtung versehen ist. Dadurch kann die Durchlüftung des Aggregateraums bedarfsgerecht gesteuert werden.
Auch bei der Variante mit einer durchlüfteten Batterieeinhausung ist es aus den gleichen Gründen vorteilhaft, wenn die zumindest eine Lufteintrittsöffnung und/oder die zumindest eine Luftaustrittsöffnung der Batterieeinhausung mit einer den wirksamen Strömungsquerschnitt steuernden Vorrichtung versehen ist. Bei beiden vorstehenden Varianten ist es von Vorteil, wenn die den wirksamen Strömungsquerschnitt steuernde Vorrichtung von einer Steuerungseinrichtung beaufschlagt ist, die als Steuergröße eine gemessene Temperatur verwendet. Auf diese Weise kann die bedarfsgerechte Steuerung in Abhängigkeit von einer gemessenen Temperatur, beispielsweise von einer Temperatur im Warmbereich des Aggregateraums oder von einer Temperatur in der Batterieeinhausung, gesteuert werden.
Die Erfindung wird nachstehend anhand eines Beispiels unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert; in dieser zeigt:
Fig. 1 eine schematische, teilweise geschnittene Draufsicht auf einen unterhalb und vor der Windschutzscheibe eines erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugs gelegenen Aggregateraum und
Fig. 2 eine teilweise geschnittene perspektivische Ansicht einer von Luft durchströmbaren Batterieeinhausung.
In Fig. 1 ist ein vorderer Abschnitt eines Kraftfahrzeugs 1 mit einer Karosserie 10 in teilweise geschnittener Draufsicht dargestellt. Der gezeigte Abschnitt des Kraftfahrzeugs 1 erstreckt sich von einer Windschutzscheibe 12, die zwischen zwei A-Säulen 13, 14 der Karosserie 10 aufgenommen ist. Der untere Rand der Windschutzscheibe 12 grenzt an einen Windlauf 11 der Karosserie 10 an. Weiterhin sind zwei vordere Kotflügel 15, 16 gezeigt, zwischen denen sich im vorderen Bereich des Kraftfahrzeugs 1 ein Motorraum 17 mit einem darin angeordneten Motor 17' erstreckt. Eine vordere Innenraumwand 11' begrenzt den Fahrzeuginnenraum unterhalb der Windschutzscheibe 12 nach vorne. Zwischen der vorderen Innenraumwand 11' und dem Motorraum 17 ist ein Aggregateraum 2 ausgebildet. Dieser Aggregateraum 2 wird häufig auch als Wasserkasten bezeichnet. Ein vorderes Querschott 18 bildet eine Begrenzungswand zwischen dem Aggregateraum 2 und dem Motorraum 17. Ein in der Figur nur teilweise dargestellter Motorraumdeckel 19 schließt den Motorraum 17 und den Aggregateraum 2 im geschlossenen Zustand des Motorraumdeckels 19 nach oben ab.
Der Aggregateraum 2 ist von einer Zwischenwand 20, die sich von der vorderen Innenraumwand 11' bis zum Querschott 18 erstreckt, in einen Kaltbereich 22 und einen Warmbereich 24 des Aggregateraums 2 unterteilt. Im Warmbereich 24 ist zumindest ein Wärme abgebendes Aggregat 3 eingebaut, das im gezeigten Beispiel eine elektrische Batterie aufweist. Selbstverständlich können alternativ oder zusätzlich andere Wärme abgebende Aggregate, vorzugsweise elektrische oder elektronische Bauteile, im Warmbereich 24 vorgesehen sein.
Im Kaltbereich 22 ist ein Kabinenlufteinlass 40 eines den Fahrzeuginnenraum mit klimatisierter Frischluft versorgenden Heizungs- und Klimageräts 4 vorgesehen, das in der Figur nur schematisch dargestellt ist.
Zwischen dem windschutzscheibenseitigen hinteren Endabschnitt des Motorraumdeckels 19 und dem Windlauf 11 ist sowohl auf der Seite des Kaltbereichs 22 als auch des Warmbereichs 24 zumindest ein jeweiliger Lufteinlass 21 , 23 ausgebildet, durch den Frischluft von außen in den Aggregateraum 2 einströmen kann, wie durch die Pfeile A und B symbolisch dargestellt ist. Die Lage der Lufteinlässe 21, 23 ist bewusst an diesem Ort vor dem unteren Rand der Windschutzscheibe 12 gewählt worden, da in diesem Bereich der das Kraftfahrzeug 1 anströmende Fahrtwind ein Überdruckgebiet erzeugt.
In der jeweiligen zum Kotflügel 15, 16 weisenden seitlichen Begrenzungswand 15', 16' des Aggregateraums 2 ist jeweils zumindest ein Luftauslass 25, 26 vorgesehen, durch welchen Luft aus dem Aggregateraum 2, also aus dessen Kaltbereich 22 bzw. aus dessen Warmbererch 24; nach außen austreten kann, wie durch die Pfeile C und D symbolisch dargestellt ist. Die Luftauslässe 25 bzw. 26 sind bewusst an diesem Ort vorgesehen, da im Bereich des jeweiligen Kotflügelinnenraums, während das Fahrzeug vom Fahrtwind umströmt wird, ein Untergebiet vorliegt. Das Vorsehen des Luftauslasses 25 für den Kaltbereich 22 ist nicht zwingend erforderlich. Im Warmbereich 24 sind jedoch sowohl ein Lufteinlass 23 als auch ein Luftauslass 26 vorgesehen, so dass der Warmbereich 24 von Frischluft durchströmt wird.
Das die elektrische Batterie 32 aufweisende Aggregat 3 im Warmbereich 24 des Aggregateraums 4 ist von einer Batterieeinhausung 30 gebildet, in der die elektrische Batterie 32 gegen Umwelteinflüsse geschützt aufgenommen ist. Die Batterieeinhausung 30 umschließt die Batterie 32, wobei zwischen der Wandung der Batterieeinhausung 30 und der Batterie 32 Strömungskanäle 34 gebildet sind, die mit zumindest einer Lufteintrittsöffnung 36 und zumindest einer Luftaustrittsöffnung 38 der Batterieeinhausung 30 in Fluidverbindung stehen. Dieser Aufbau der Batterieeinhausung 30, der in Fig. 2 dargestellt ist, ermöglicht es, dass Frischluft durch die Lufteintrittsöffnung 36 in die Strömungskanäle 34 im Inneren der Batterieeinhausung 30 eintritt und von dort aus den Strömungskanälen 34 durch die Luftaustrittsöffnung 38 wieder nach außen austritt. Diese Durchströmung der Batterieeinhausung 30 ermöglicht eine besonders wirksame Wärmeabfuhr der von der Batterie 32 abgegebenen Wärme aus dem Inneren der Batterieeinhausung 30. Dabei ist es von Vorteil, wenn die Luftaustrittsöffnung 38 unmittelbar durch die Seitenwand 16' in das Unterdruckgebiet im Inneren des Kotflügels 16 mündet, weil dann durch die Druckdifferenz zwischen dem Warmbereich 24 und dem Unterdruckgebiet eine Zwangsströmung entsteht. Die erfindungsgemäße gezielte Belüftung des warmen Aggregateraums, also des Warmbereichs 24, mit zumindest einem Lufteinlass 23 in einem äußeren Überdruckgebiet und die gezielte Entlüftung des warmen Aggregateraums durch zumindest eine einen Luftauslass 26 bildende Öffnung in einer Seitenwand des Aggregateraums 2 entweder in das Innere des Kotflügels 16 oder direkt durch die Außenwand der Fahrzeugkarosserie 10, nutzt die aerodynamischen Kräfte des Fahrtwindes zur Zwangsdurchlüftung des Warmbereichs 24 des Aggregateraums 2. Zur Steuerung der Intensität der Durchlüftung können entweder am Lufteinlass 23 oder am Luftauslass 26 Steuerungselemente vorgesehen sein, die den jeweiligen Strömungsquerschnitt beeinflussen. Ein solches Steuerungselement kann beispielsweise ein Bimetall aufweisen und eine von der Temperatur abhängige Formänderung vollziehen, durch welche der Strömungsquerschnitt verändert wird. Selbstverständlich kann auf dieselbe Weise auch die Durchlüftung des Bereichs 22 gesteuert werden.
Die Erfindung ist nicht auf das obige Ausführungsbeispiel beschränkt, das lediglich der allgemeinen Erläuterung des Kerngedankens der Erfindung dient. Im Rahmen des Schutzumfangs kann die erfindungsgemäße Vorrichtung vielmehr auch andere als die oben beschriebenen Ausgestaltungsformen annehmen. Die Vorrichtung kann hierbei insbesondere Merkmale aufweisen, die eine Kombination aus den jeweiligen Einzelmerkmalen der Ansprüche darstellen.
Bezugszeichen in den Ansprüchen, der Beschreibung und den Zeichnungen dienen lediglich dem besseren Verständnis der Erfindung und sollen den Schutzumfang nicht einschränken.

Claims

Patentansprüche 1 . Kraftfahrzeug mit einem innerhalb einer Karosserie (1) gelegenen
Aggregateraum (2),
wobei der Aggregateraum (2) zumindest einen Lufteinfass (21 , 23) und zumindest einen Luftauslass (25, 26) aufweist, wobei der Aggregateraum
(2) unterteilt ist in zumindest einen Kaltbereich (22) und zumindest einen vom Kaltbereich (22) durch eine Trennwand (20) abgeschotteten Warmbereich (24), wobei der Warmbereich (24) zumindest ein Wärme abgebendes Aggregat (3) aufnimmt und
wobei zumindest der Warmbereich (24) von der durch den Lufteinlass (23) eintretenden und durch den Luftauslass (26) austretenden Luft durchströmt wird.
Kraftfahrzeug nach Anspruch 1 ,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Warmbereich (24) eine Batterieeinhausung (30) für eine ein Aggregat (3) bildende Fahrzeugbatterie (32) aufweist.
3. Kraftfahrzeug nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet, dass die Batterieeinhausung (30) zumindest eine Lufteintrittsöffnung (36) und zumindest eine Luftaustrittsöffnung (38) aufweist, wobei die Lufteintrittsöffnung (36) in den Aggregateraum (2) mündet.
4. Kraftfahrzeug nach Anspruch 3,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Batterieeinhausung (30) zur Durchströmung von zumindest einem Teil der in den Warmbereich (24) des Aggregateraums (2) einströmenden Luft ausgebildet ist.
5. Kraftfahrzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass im Aggregateraum (2), insbesondere im Kaltbereich (22), ein Kabinenlufteinlass (40) zur Belüftung einer Fahrzeugkabine vorgesehen ist.
6. Kraftfahrzeug nach Anspruch 5,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Kabinenlufteinlass (40) in einem Heizungs- und Klimagerät (4) zur Klimatisierung der Fahrzeugkabine ausgebildet ist.
7. Kraftfahrzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass der zumindest eine Lufteinlass (21, 23) des Aggregateraums (2) in einem Bereich der Karosserie (10) gelegen ist, in dem der auf das Fahrzeug (1 ) auftreffende Fahrtwind einen Überdruck erzeugt und/oder dass der zumindest eine Luftauslass (25, 26) des Aggregateraums (2) in einem Bereich der Karosserie (10) gelegen ist, in dem der auf das Fahrzeug (1 ) auftreffende Fahrtwind einen Unterdruck erzeugt.
8. Kraftfahrzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass der zumindest eine Lufteinlass (21, 23) und/oder der zumindest eine Luftauslass (25, 26) des Aggregateraums (2) mit einer den wirksamen Strömungsquerschnitt steuernden Vorrichtung versehen ist.
9. Kraftfahrzeug nach Anspruch 3,
dadurch gekennzeichnet,
dass die zumindest eine Lufteintrittsöffnung (36) und/oder die zumindest eine Luftaustrittsöffnung (38) der Batterieeinhausung (30) mit einer den wirksamen Strömungsquerschnitt steuernden Vorrichtung versehen ist.
10. Kraftfahrzeug nach Anspruch 9 oder 10,
dadurch gekennzeichnet,
dass die den wirksamen Strömungsquerschnitt steuernde Vorrichtung von einer Steuerungseinrichtung beaufschlagt ist, die a!s Steuergröße eine gemessene Temperatur verwendet.
PCT/EP2015/074077 2014-10-17 2015-10-19 Kraftfahrzeug mit einem innerhalb der karosserie gelegenen abgekühlten aggregateraum WO2016059244A1 (de)

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