DE102017009453A1

DE102017009453A1 - Energieabsorptionselement für ein Kraftfahrzeug, insbesondere für einen Kraftwagen, sowie Vorrichtung für ein Kraftfahrzeug und Kraftfahrzeug

Info

Publication number: DE102017009453A1
Application number: DE102017009453.5A
Authority: DE
Inventors: Karl Pfahler; Klaus-Dieter Haag
Original assignee: Daimler AG
Current assignee: Mercedes Benz Group AG
Priority date: 2017-10-11
Filing date: 2017-10-11
Publication date: 2019-04-11
Anticipated expiration: 2037-10-12
Also published as: DE102017009453B4

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Energieabsorptionselement (10) für ein Kraftfahrzeug, mit wenigstens einer Wabenstruktur (12), welche bei einer unfallbedingten Kraftbeaufschlagung unter Absorbieren von Unfallenergie verformbar ist, wobei die Wabenstruktur (12) zumindest teilweise mit einem Latentwärmespeicher (18) versehen ist.

Description

Die Erfindung betrifft ein Energieabsorptionselement für ein Kraftfahrzeug, insbesondere für einen Kraftwagen, gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1. Des Weiteren betrifft die Erfindung eine Vorrichtung für ein Kraftfahrzeug, insbesondere für einen Kraftwagen, gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 4. Außerdem betrifft die Erfindung ein Kraftfahrzeug, insbesondere einen Kraftwagen.
Ein solches Energieabsorptionselement und eine solche Vorrichtung für ein Kraftfahrzeug, insbesondere für einen Kraftwagen, sind beispielsweise bereits der DE 10 2015 112 506 A1 als bekannt zu entnehmen. Dabei umfasst die Vorrichtung das Energieabsorptionselement, welches wenigstens eine Wabenstruktur aufweist. Die Wabenstruktur ist bei einer unfallbedingten Kraftbeaufschlagung, insbesondere des Energieabsorptionselements beziehungsweise des Kraftfahrzeugs, unter Absorbieren von Unfallenergie verformbar. Mit anderen Worten, wird die Wabenstruktur beispielsweise bei einem Unfall des Kraftfahrzeugs verformt, so wird mittels der Wabenstruktur Unfallenergie in Verformungsenergie umgewandelt und dadurch absorbiert, wodurch beispielsweise übermäßige, auf Insassen des Kraftfahrzeugs wirkende Beschleunigungen vermieden werden können. Das Energieabsorptionselement ist somit ein unfallrelevantes Bauteil, welches auch als crashrelevantes Bauteil bezeichnet und beispielsweise bei einem Unfall unter Energieverzehrung verformt wird.
Des Weiteren offenbart die DE 10 2016 013 913 A1 eine Klimatisierungsvorrichtung für einen Innenraum eines Kraftwagens, mit einem Latentwärmespeicher und einer Schnittstelle, über welche die Klimatisierungsvorrichtung zum Durchführen und/oder Abführen von Energie mit einer externen Energiequelle verbindbar ist.
Außerdem ist aus der DE 10 2015 219 089 A1 ein Kraftfahrzeug bekannt, welches eine Wärmepumpe mit einem Kältemittelkreislauf zur bedarfsweisen Beheizung eines Fahrgastraums aufweist.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Energieabsorptionselement, eine Vorrichtung und ein Kraftfahrzeug zu schaffen, sodass bei Realisierung eines besonders vorteilhaften Unfallverhaltens eine besonders vorteilhafte und insbesondere effiziente Klimatisierung realisiert werden kann.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Energieabsorptionselement mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1, durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 4 sowie durch ein Kraftfahrzeug mit den Merkmalen des Patentanspruchs 10 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen Weiterbildungen der Erfindung sind in den übrigen Ansprüchen angegeben.
Um ein Energieabsorptionselement für ein Kraftfahrzeug, insbesondere für einen Kraftwagen, der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Art derart weiterzuentwickeln, dass bei Realisierung eines besonders vorteilhaften Unfallverhaltens eine besonders vorteilhafte und insbesondere effiziente Klimatisierung, insbesondere des Innenraums des Kraftfahrzeugs, realisiert werden kann, ist es erfindungsgemäß vorgesehen, dass die Wabenstruktur zumindest teilweise, insbesondere zumindest überwiegend oder vollständig, mit einem Latentwärmespeicher versehen ist. Dies bedeutet, dass beispielsweise der Latentwärmespeicher an der Wabenstruktur gehalten ist beziehungsweise dass die Wabenstruktur genutzt wird, um den genannten Latentwärmespeicher zu bilden. Der Erfindung liegt dabei insbesondere die folgende Erkenntnis zugrunde: Moderne Kraftfahrzeuge wie beispielsweise Kraftwagen, insbesondere Personenkraftwagen, weisen eine gewichtsoptimierte Leichtbauweise auf, um beispielsweise das Gewicht des jeweiligen Kraftfahrzeugs besonders gering halten zu können. Der Wunsch nach einer ausgeprägten Leichtbauweise und somit nach einem geringen Gewicht besteht insbesondere bei einem Kraftfahrzeug mit einem elektrifizierten oder elektrischen Antriebsstrang, um beispielsweise eine hohe Reichweite realisieren zu können, über welche das Kraftfahrzeug elektrisch beziehungsweise rein elektrisch angetrieben werden kann. Insbesondere wird beispielsweise ein jeweiliger Aufbau des jeweiligen Kraftfahrzeugs in Leichtbauweise ausgebildet, wobei der Aufbau beispielsweise als selbsttragende Karosserie ausgebildet ist.
Gleichzeitig ist es jedoch wünschenswert, ein besonders vorteilhaftes Unfallverhalten, das heißt eine hinreichende, auch als Crashsicherheit bezeichnete Unfallsicherheit zu realisieren. Eine weitere Randbedingung ist, dass eine vorteilhafte Klimatisierung des jeweiligen Innenraums des Kraftfahrzeugs wünschenswert ist. Üblicherweise wird zur Klimatisierung des Innenraums elektrische Energie verwendet, welche dann jedoch nicht mehr zum elektrischen Antreiben des Kraftfahrzeugs verwendet werden kann. Herkömmliche Fahrzeugklimatisierungen in Elektro- beziehungsweise Hybridfahrzeugen benötigen eine große Menge an elektrischer Energie, um den Innenraum hinreichend klimatisieren zu können. In der Folge wird jedoch die Reichweite beeinträchtigt, über welche das Hybrid- oder Elektrofahrzeug elektrisch angetrieben werden kann. Des Weiteren wurde gefunden, dass die zuvor beschriebene Leichtbauweise üblicherweise zu einer nur unzureichenden Wärme- und Kälteisolation gegenüber der Umgebung des jeweiligen Kraftfahrzeugs führen kann. Somit besteht üblicherweise ein Zielkonflikt zwischen der Realisierung eines besonders geringen Gewichts, eines vorteilhaften Unfallverhaltens und einer hohen Reichweite, über welche das Kraftfahrzeug elektrisch angetrieben werden kann. Dieser Zielkonflikt kann nun mittels des erfindungsgemäßen Energieabsorptionselements zumindest teilweise gelöst werden, da dem Energieabsorptionselement eine Dreifachfunktion zukommt. Somit ist das erfindungsgemäße Energieabsorptionselement zumindest dreifach vorteilhaft.
Zum einen kann mittels der Wabenstruktur ein besonders hoher Betrag an Unfallenergie aufgenommen beziehungsweise absorbiert werden, wobei gleichzeitig das Gewicht der Wabenstruktur und somit des Energieabsorptionselements und des Kraftfahrzeugs insgesamt in einem besonders geringen Rahmen gehalten werden kann. Zum anderen wird die Wabenstruktur zur Realisierung des Latentwärmespeichers genutzt, sodass das Energieabsorptionselement zu einer energieeffizienten Temperierung, insbesondere Beheizung und/oder Kühlung, des Innenraums genutzt werden kann. Insbesondere kann in dem Latentwärmespeicher gespeicherte und von dem Latentwärmespeicher bereitgestellte Energie zum Temperieren des Innenraums genutzt werden, ohne dass hierzu auf elektrische Energie rückgegriffen werden muss. Mit anderen Worten kann zumindest ein Teil der Temperierung des Innenraums mittels des Latentwärmespeichers beziehungsweise mittels von dem Latentwärmespeicher bereitgestellter Energie realisiert werden, sodass eine durch die Temperierung des Innenraums bewirkte Beeinträchtigung einer Reichweite, über welche das Kraftfahrzeug elektrisch angetrieben werden kann, vermieden oder zumindest gering gehalten werden kann. Somit kann mittels des Energieabsorptionselements eine besonders hohe elektrische Reichweite des Kraftfahrzeugs dargestellt werden.
Außerdem wirkt das Energieabsorptionselement aufgrund seiner Struktur beziehungsweise seines Aufbaus thermisch isolierend gegenüber der Umgebung des Kraftfahrzeugs, sodass mittels des erfindungsgemäßen Energieabsorptionselements das Kraftfahrzeug, insbesondere dessen Innenraum, besonders vorteilhaft gegenüber der Umgebung thermisch isoliert werden kann. Insgesamt ist erkennbar, dass die Wabenstruktur und somit das Energieabsorptionselement mindestens drei für das Kraftfahrzeug wichtige Funktionen erfüllen können: Das Energieabsorptionselement kann einen besonders Betrag an Unfallenergie aufnehmen, das Energieabsorptionselement kann als Klimabatterie fungieren und Energie beziehungsweise Wärme oder Kälte zum Temperieren des Innenraums spenden und dabei, insbesondere während einer Fahrt des Kraftfahrzeugs, keine oder kaum elektrische Energie verbrauchen, und das Energieabsorptionselement wirkt thermisch isolierend gegenüber der Umgebung.
Die Wabenstruktur ist beispielsweise aus einem metallischen Werkstoff, insbesondere aus einem Leichtmetall wie beispielsweise Aluminium, gebildet. Insbesondere kann die Wabenstruktur aus dünnem Blech oder aus dünnen Blechen gebildet sein. Insbesondere ist es denkbar, dass die Wabenstruktur aus Wabenblöcken, insbesondere aus Aluminium-Wabenblöcken, gebildet ist. Beispielsweise durch einen mehrschichtigen Aufbau der Wabenstruktur und/oder durch Veränderung einer Materialstärke beziehungsweise einer Wanddicke der Wabenstruktur kann beispielsweise das Unfallverhalten der Wabenstruktur gezielt eingestellt werden, sodass ein besonders hoher Betrag an Unfallenergie aufgenommen beziehungsweise absorbiert werden kann.
Es wurde gefunden, dass beispielsweise mittels einer als Klimablock beziehungsweise Klimaklotz fungierenden Wabenstruktur mit einer Größe von 1000 Millimetern auf 500 Millimeter auf 500 Millimeter und entsprechenden Waben 20000 Kilojoule an thermischer Energie gespeichert werden kann. Dies entspricht circa der Wärmemenge, die von einer Sitzheizung bereitgestellt wird, wenn diese circa 40 Stunden betrieben wird. Des Weiteren kann durch die Verwendung des Energieabsorptionselements mit der Wabenstruktur eine besonders hohe Steifigkeit des beispielsweise als selbsttragende Karosserie ausgebildeten Aufbaus des Kraftfahrzeugs gewährleistet werden, sodass beispielsweise eine ausgewogene Fahrstabilität bei fehlendem Getriebe und gewichtigem Verbrennungsmotor gewährleistet werden kann. Ferner kann das Energieabsorptionselement insbesondere in seiner geometrischen Anordnung derart angeordnet beziehungsweise ausgestaltet werden, dass sich eine besonders vorteilhafte Fahrstabilität bei fehlendem Getriebe und Verbrennungsmotor darstellen lässt.
Bei einer besonders vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung weist der Latentwärmespeicher wenigstens ein Phasenwechselmaterial (PCM - Phase Change Material) auf. Das Phasenwechselmaterial weist eine latente Schmelzwärme, Lösungswärme oder Absorptionswärme auf, welche wesentlich größer ist als die Wärme, die es aufgrund seiner normalen spezifischen Wärmekapazität, das heißt ohne den Phasenumwandlungseffekt, speichern kann. Mit anderen Worten ist das Phasenwechselmaterial dazu ausgebildet, einen Phasenübergang beziehungsweise eine Phasenumwandlung zu vollziehen und dabei Energie, insbesondere Wärmeenergie, aufzunehmen beziehungsweise abzugeben, wodurch beispielsweise der Innenraum des Kraftfahrzeugs temperiert, das heißt gekühlt oder erwärmt, werden kann.
Beispielsweise ist die Wabenstruktur zumindest teilweise, insbesondere zumindest überwiegend oder vollständig, mit dem Phasenwechselmaterial beschichtet. Alternativ oder zusätzlich ist es denkbar, dass der Latentwärmespeicher wenigstens einen Aufnahmeraum aufweist, in welchem das Phasenwechselmaterial aufgenommen ist. Dabei ist der Aufnahmeraum zumindest teilweise, insbesondere zumindest überwiegend oder vollständig, durch die Wabenstruktur beziehungsweise durch wenigstens einen Wandungsbereich der Wabenstruktur gebildet beziehungsweise begrenzt. Insbesondere ist es beispielsweise vorgesehen, dass jeweilige Wabenwände der Wabenstruktur vollflächig und/oder mit einer definierten Schichtdicke mit dem Phasenwechselmaterial beschichtet sind. Das Phasenwechselmaterial speichert latent Wärmeenergie, welche beispielsweise zum Beheizen des Innenraums genutzt werden kann.
Dabei hat sich zur Realisierung einer besonders vorteilhaften und energieeffizienten Temperierung, insbesondere Erwärmung, des Innenraums als vorteilhaft gezeigt, wenn das Phasenwechselmaterial eine Schmelztemperatur aufweist, welche in einem Bereich von einschließlich 20 Grad Celsius bis einschließlich 35 Grad Celsius, insbesondere in einem Bereich von einschließlich 20 Grad Celsius bis einschließlich 25 Grad Celsius, liegt. Insbesondere beträgt die Schmelztemperatur beziehungsweise der Schmelzpunkt des Phasenwechselmaterials vorzugsweise zumindest im Wesentlichen 22 Grad Celsius.
Um beispielsweise einen ersten Phasenübergang des Phasenwechselmaterials zu bewirken und dabei insbesondere Energie, insbesondere Wärmeenergie, in das Phasenwechselmaterial beziehungsweise in den Latentwärmespeicher einzuspeichern, kann beispielsweise Energie, insbesondere Wärmeenergie, aus der Umgebung des Kraftfahrzeugs genutzt werden. Insbesondere kann beispielsweise Sonnenlicht beziehungsweise eine durch Sonnenlicht bewirkte Erwärmung zumindest eines Teils des Kraftfahrzeugs genutzt werden, um den ersten Phasenübergang des Phasenwechselmaterials zu bewirken und dabei insbesondere Wärmeenergie in das Phasenwechselmaterial einzuspeichern. Bei dem ersten Phasenübergang verflüssigt sich beispielsweise das zunächst feste Phasenwechselmaterial beziehungsweise das Phasenwechselmaterial schmilzt im Rahmen des ersten Phasenübergangs. Alternativ oder zusätzlich denkbar ist es, den ersten Phasenübergang mittels Luft beziehungsweise mittels in Luft enthaltener Wärme beziehungsweise Wärmeenergie zu bewirken, wobei die Luft beispielsweise dem Innenraum des Kraftfahrzeugs zugeführt wird. Hierdurch wird die Luft gekühlt, wodurch der Innenraum effizient gekühlt werden kann.
Bei einem dem ersten Phasenübergang entgegengesetzten zweiten Phasenübergang des Phasenwechselmaterials gibt beispielsweise das Phasenwechselmaterial beziehungsweise der Latentwärmespeicher in dem Phasenwechselmaterial und somit in dem Latentwärmespeicher gespeicherte Wärme beziehungsweise Wärmeenergie ab. Insbesondere wird die von dem Phasenwechselmaterial abgegebene Wärme an Luft übertragen, wodurch diese erwärmt wird. Die erwärmte Luft wird dann beispielsweise dem Innenraum zugeführt, wodurch dieser effizient erwärmt werden kann. Bei dem zweiten Phasenübergang verfestigt sich beispielsweise das Phasenwechselmaterial, woraufhin es unter Energiezuführung wieder verflüssigt werden kann. Insgesamt ist erkennbar, dass sich durch den Latentwärmespeicher eine effiziente Temperierung beziehungsweise Klimatisierung des Innenraums realisieren lässt.
Somit ist es alternativ oder zusätzlich zu der Kühlung des Innenraums denkbar, dem Innenraum Wärme zu entziehen, um dadurch einen Phasenübergang beziehungsweise eine Phasenumwandlung des Phasenwechselmaterials zu bewirken, wodurch der Innenraum besonders energieeffizient gekühlt werden kann. Das Energieabsorptionselement fungiert somit nicht nur als Energieabsorptionselement, sondern gleichzeitig auch als Klimatisierungsmodul zum Temperieren des Innenraums.
Um eine Vorrichtung der im Oberbegriff des Patentanspruchs 4 angegebenen Art derart weiterzuentwickeln, dass bei Realisierung eines besonders vorteilhaften Unfallverhaltens eine besonders effiziente Klimatisierung, insbesondere des Innenraums, des Kraftfahrzeugs, realisiert werden kann, ist es erfindungsgemäß vorgesehen, dass die Wabenstruktur zumindest teilweise mit einem Latentwärmespeicher versehen ist. Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Energieabsorptionselements sind als Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Vorrichtung anzusehen und umgekehrt.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist beispielsweise eine Klimaanlage oder Teil einer Klimaanlage, sodass die Klimaanlage zum Temperieren des Innenraums beispielsweise das Energieabsorptionselement umfasst. Somit wird erfindungsgemäß das Energieabsorptionselement nicht nur zur Realisierung eines besonders vorteilhaften Unfallverhaltens, sondern auch zur Realisierung einer energieeffizienten Temperierung des Innenraums genutzt.
Um eine besonders energieeffiziente Temperierung des Innenraums realisieren zu können, ist bei einer weiteren Ausführungsform eine Kopplungseinrichtung vorgesehen, mittels welcher der Latentwärmespeicher mit wenigstens einem zumindest einen Teil einer Außenhaut des Kraftfahrzeugs, insbesondere eines Aufbaus des Kraftfahrzeugs, bildenden und von dem Latentwärmespeicher unterschiedlichen Bauelement zumindest wärmeleitend gekoppelt oder koppelbar ist. Die genannte Außenhaut ist eine von äußeren Betrachtern des Kraftfahrzeugs optisch und haptisch wahrnehmbare und somit berührbare Außenfläche, die zumindest teilweise durch das Bauelement gebildet ist. Hierdurch ist das Bauelement in vollständig hergestelltem Zustand des Kraftfahrzeugs beispielsweise Sonneneinstrahlung ausgesetzt, die auf das Kraftfahrzeug und somit insbesondere auf die Außenhaut trifft. Hierdurch wird das Bauelement erwärmt. Das Bauelement ist beispielsweise ein Karosserieteil und somit Teil des beispielsweise als selbsttragende Karosserie ausgebildeten Aufbaus des Kraftfahrzeugs. Ferner ist es denkbar, dass das Bauelement ein an der Karosserie des Kraftfahrzeugs gehaltenes Anbauteil wie beispielsweise eine Haube, insbesondere eine Motorhaube, eine Klappe, insbesondere eine Heckklappe, eine Tür, eine Schiebe- und/oder Hebedach oder ein anderes Anbauteil ist.
Durch die zumindest wärmeleitende Kopplung beziehungsweise Koppelbarkeit des Bauelements mit dem Latentwärmespeicher ist es möglich, Wärme von dem beispielsweise durch Sonneneinstrahlung erwärmten Bauelement über die Kopplungseinrichtung auf den Latentwärmespeicher zu übertragen und diese Wärme in den Latentwärmespeicher einzuspeichern. Insbesondere wird mittels der übertragenen Wärme eine Phasenumwandlung beziehungsweise ein Phasenübergang des Phasenwechselmaterials bewirkt, wodurch zumindest ein Teil der an den Wärmespeicher übertragenen Wärme in dem Wärmespeicher gespeichert wird. Durch darauffolgendes Bewirken eines weiteren Phasenübergangs des Phasenwechselmaterials wird die beispielsweise in dem Latentwärmespeicher gespeicherte Wärme abgerufen und kann so beispielsweise genutzt werden, um den Innenraum zu erwärmen. Da zum Bewirken des ersten Phasenübergangs Wärme aus der Umgebung des Kraftfahrzeugs genutzt wird beziehungsweise da in dem Wärmespeicher Wärme aus der Umgebung des Kraftfahrzeugs gespeichert ist, kann der Innenraum besonders energieeffizient beheizt werden, insbesondere ohne eine elektrische Reichweite des Kraftfahrzeugs übermäßig zu beeinträchtigen.
Um beispielsweise besonders bedarfsgerecht Wärme in den Latentwärmespeicher einzuspeichern und Wärme aus dem Latentwärmespeicher abzurufen ist es in einer weiteren Ausführungsform der Erfindung vorgesehen, dass die Kopplungseinrichtung zwischen wenigstens einem Koppelzustand und wenigstens einem Entkoppelzustand umschaltbar, insbesondere bewegbar, ist. In dem Koppelzustand ist der Latentwärmespeicher über die Kopplungseinrichtung mit dem Bauelement zumindest wärmeleitend gekoppelt, sodass in dem Koppelzustand ein effizienter Wärmeübergang von dem Bauelement über die Kopplungseinrichtung an den Latentwärmespeicher erfolgt. In dem Entkoppelzustand ist eine wärmeübertragende Verbindung zwischen dem Latentwärmespeicher und dem Bauelement zumindest geringer als in dem Koppelzustand. Insbesondere ist beispielsweise eine wärmeübertragende Verbindung zwischen dem Latentwärmespeicher und dem Bauelement in der Entkoppelstellung aufgehoben, sodass beispielsweise in der Entkoppelstellung der Latentwärmespeicher von dem Bauelement, insbesondere mittels der Kopplungseinrichtung, thermisch isoliert ist. In dem Koppelzustand kann somit beispielsweise Wärme, die von dem Bauelement bereitgestellt wird, in dem Latentwärmespeicher gespeichert werden. In dem Entkoppelzustand jedoch kann ein unerwünschter Wärmeübergang von dem Latentwärmespeicher auf das Bauelement vermieden werden, sodass bedarfsgerecht Wärme in den Latentwärmespeicher eingespeichert und von dem Latentwärmespeicher abgerufen werden kann.
Eine weitere Ausführungsform zeichnet sich dadurch aus, dass wenigstens ein Temperatursensor vorgesehen ist, mittels welchem eine Temperatur in einer Umgebung des Bauelements, insbesondere des Kraftfahrzeugs, und/oder eine Temperatur des Bauelements erfassbar ist, wobei die Kopplungseinrichtung in Abhängigkeit von der mittels des Temperatursensors erfassten Temperatur zwischen dem Koppelzustand und dem Entkoppelzustand umschaltbar ist. Wird beispielsweise mittels des Temperatursensors erfasst, dass in der Umgebung des Bauelements, insbesondere des Kraftfahrzeugs, eine hohe Temperatur herrscht beziehungsweise dass das Bauelement eine hinreichend hohe Temperatur aufweist, so wird beispielsweise die Kopplungseinrichtung in den Koppelzustand geschaltet, um die Wärme aus der Umgebung beziehungsweise von dem Bauelement über die Kopplungseinrichtung auf den Latentwärmespeicher zu übertragen und in diesem zu speichern. Wird jedoch beispielsweise mittels des Temperatursensors erfasst, dass in der Umgebung eine nur sehr geringe Temperatur herrscht beziehungsweise dass das Bauelement eine nur geringe Temperatur aufweist, so kann beispielsweise die Kopplungseinrichtung in den Entkoppelzustand geschaltet werden. Hierdurch kann ein übermäßiger Wärmeübergang von dem Latentwärmespeicher auf das Bauelement beziehungsweise an die Umgebung vermieden werden.
Zur Erfindung gehört auch ein Kraftfahrzeug, welches beispielsweise als Kraftwagen und insbesondere als Personenkraftwagen ausgebildet ist. Das erfindungsgemäße Kraftfahrzeug umfasst dabei wenigstens ein erfindungsgemäßes Energieabsorptionselement und/oder eine erfindungsgemäße Vorrichtung. Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Energieabsorptionselements und der erfindungsgemäßen Vorrichtung sind dabei als Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugs anzusehen und umgekehrt.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnung. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.
Die Zeichnung zeigt in:

1 eine schematische Draufsicht eines erfindungsgemäßen Energieabsorptionselements gemäß einer ersten Ausführungsform;
2 eine schematische Perspektivansicht des Energieabsorptionselements gemäß 1;
3 eine schematische Draufsicht einer Anordnung des Energieabsorptionselements gemäß einer zweiten Ausführungsform an einem Aufbau eines Kraftfahrzeugs;
4 ausschnittsweise eine schematische Querschnittsansicht einer Tür eines Kraftfahrzeugs, mit dem Energieabsorptionselement gemäß einer dritten Ausführungsform;
5 ausschnittsweise eine schematische Vorderansicht des Energieabsorptionselements gemäß einer vierten Ausführungsform;
6 ausschnittsweise eine schematische Vorderansicht des Energieabsorptionselements gemäß einer fünften Ausführungsform;
7 ausschnittsweise eine schematische Draufsicht auf Phasenwechselmaterial eines Latentwärmespeichers des Energieabsorptionselements;
8 ausschnittsweise eine schematische und geschnittene Seitenansicht einer Vorrichtung mit dem Energieabsorptionselement; und
9 ausschnittsweise eine weitere schematische und geschnittene Seitenansicht der Vorrichtung.

In den Figuren sind gleiche oder funktionsgleiche Elemente mit gleichen Bezugszeichen versehen.
1 zeigt in einer schematischen Draufsicht ein Energieabsorptionselement 10 für ein Kraftfahrzeug, insbesondere für einen Kraftwagen wie beispielsweise einen Personenkraftwagen. 1 und 2 zeigen dabei das Energieabsorptionselement 10 gemäß einer ersten Ausführungsform. Das Energieabsorptionselement 10 weist dabei eine Wabenstruktur 12 auf, welche eine Mehrzahl von jeweiligen Waben 14 aufweist. Die jeweilige Wabe 14 weist einen sechseckigen Hohlquerschnitt auf, welcher durch jeweilige, auch als Wabenwände bezeichnete Wandungen beziehungsweise Wandungsbereiche 16 der Wabenstruktur 12 begrenzt ist. Die Wabenstruktur 12 ist bei einer unfallbedingten Kraftbeaufschlagung unter Absorbieren von Unfallenergie verformbar. Dabei kann mittels der Wabenstruktur 12 eine besonders große Menge an Unfallenergie aufgenommen beziehungsweise absorbiert werden, wobei gleichzeitig das Gewicht der Wabenstruktur 12 und somit des Energieabsorptionselements 10 insgesamt besonders gering gehalten werden kann.
Die Wandungsbereiche 16 beziehungsweise die Wabenstruktur 12 ist beispielsweise aus einem metallischen Werkstoff, insbesondere aus einem Leichtmetall wie beispielsweise Aluminium, gebildet. Alternativ oder zusätzlich ist die Wabenstruktur 12 aus Wabenblöcken, insbesondere Leichtmetall-Wabenblöcken, gebildet, welche beispielsweise als Aluminium-Wabenblöcke ausgebildet und miteinander verbunden beziehungsweise einstückig miteinander ausgebildet sein können. Der jeweilige Wabenblock bildet dabei beispielsweise eine jeweilige der Waben 14. Das Energieabsorptionselement 10 ist ein unfallrelevantes beziehungsweise crashrelevantes Bauteil, welches bei einer unfallbedingten Kraftbeaufschlagung deformiert wird und dadurch eine besonders hohe Menge an Unfallenergie absorbieren kann. Hierzu ist beispielsweise die Wabenstruktur 12 an einer exponierten Stelle wie beispielsweise an der Front, an dem Heck oder an beziehungsweise in einer Tür, insbesondere Seitentür, des Kraftfahrzeugs angeordnet. Somit kann mittels des Energieabsorptionselements 10 ein besonders vorteilhaftes Unfallverhalten realisiert werden.
Um gleichzeitig eine besonders vorteilhafte und insbesondere energieeffiziente Temperierung, insbesondere Erwärmung und/oder Kühlung, des Innenraums des Kraftfahrzeugs realisieren zu können, ist die Wabenstruktur 12 mit wenigstens einem Latentwärmespeicher 18 versehen. Der Latentwärmespeicher 18 weist dabei beispielsweise wenigstens ein Phasenwechselmaterial 20 (7) auf. Insbesondere weist der Latentwärmespeicher 18 beispielsweise einen aus 9 erkennbaren Aufnahmeraum 22 auf, in welchem das Phasenwechselmaterial 20 beispielsweise aufgenommen ist. Dabei ist der Aufnahmeraum 22 beispielsweise zumindest teilweise, insbesondere zumindest überwiegend oder vollständig, durch die Wabenstruktur 12, insbesondere durch die Wandungsbereiche 16, begrenzt.
Das Phasenwechselmaterial 20 kann beispielsweise zwei voneinander unterschiedliche Phasenübergänge beziehungsweise Phasenumwandlungen ausführen. Mit anderen Worten kann das Phasenwechselmaterial 20 beispielsweise eine erste Art eines Phasenübergangs und eine von der ersten Art unterschiedliche zweite Art eines Phasenübergangs ausführen. Bei einem ersten Phasenübergang beziehungsweise bei der ersten Phasenumwandlung geben das Phasenwechselmaterial 20 und somit der Latentwärmespeicher 18 beispielsweise Wärme beziehungsweise Wärmeenergie ab, welche genutzt werden kann, um den Innenraum zu beheizen. Bei einem zweiten Phasenübergang beziehungsweise bei der zweiten Phasenumwandlung wird beispielsweise dem Phasenwechselmaterial 20 beziehungsweise dem Latentwärmespeicher 18 Wärme beziehungsweise Wärmeenergie zugeführt, welche in den Latentwärmespeicher 18 beziehungsweise in dem Phasenwechselmaterial 20 gespeichert wird. Die in dem Latentwärmespeicher 18 gespeicherte Wärme beziehungsweise Wärmeenergie kann somit durch die erste Phasenumwandlung freigesetzt und somit von dem Latentwärmespeicher 18 bereitgestellt und in der Folge zum Temperieren, insbesondere Beheizen, des Innenraums des Kraftfahrzeugs genutzt werden. Außerdem kann beispielsweise der Innenraum des Kraftfahrzeugs zumindest teilweise mittels des Energieabsorptionselements 10, insbesondere mittels der Wabenstruktur 12, effektiv und effizient wärmeisoliert werden, sodass beispielsweise übermäßige Wärmeverluste aus dem Innenraum vermieden werden können.
Das Phasenwechselmaterial 20 ist beispielsweise eine Beschichtung, die auf die Wabenstruktur 12, insbesondere auf die Wandungsbereiche 16, aufgebracht ist. Mit anderen Worten ist beispielsweise die Wabenstruktur 12 mit dem Phasenwechselmaterial 20 beschichtet. Vorzugsweise ist die dreidimensionale Wabenstruktur 12 aus einem Leichtmetall, vorzugsweise Aluminium, gebildet. Insbesondere ist es denkbar, dass die Wabenblöcke beziehungsweise die Wabenstruktur 12 mehrschichtig aufgebaut ist und somit mehrere Schichten aufweist, welche sich beispielsweise in ihrer Materialfestigkeit und/oder in ihrer Materialstärke beziehungsweise Wanddicke voneinander unterscheiden. Somit kann beispielsweise in Abhängigkeit von der Unfallenergie beziehungsweise ihres in Abhängigkeit von ihrem Betrag die Unfallenergie vollständig kompensiert werden, wodurch der auch als Fahrgastzelle bezeichnete Innenraum besonders vorteilhaft geschützt werden kann. Dadurch, dass die Wabenstruktur 12 mit dem Latentwärmespeicher 18 versehen ist, fungieren die Wabenstruktur 12 und somit das Energieabsorptionselement 10 darüber hinaus als Klimaspeicher beziehungsweise Klimabatterie, der beziehungsweise die auch als Klimablock bezeichnet wird.
3 zeigt in einer schematischen Draufsicht eine Anordnung 24 des Energieabsorptionselements 10 gemäß einer zweiten Ausführungsform an einem beispielsweise als selbsttragende Karosserie ausgebildeten Aufbau 26 des Kraftfahrzeugs. Der Aufbau 26 umfasst wenigstens zwei in Fahrzeugquerrichtung voneinander beabstandete Längsträger 28, an welche ein Biegequerträger 30 angebunden ist. Dabei ist die Wabenstruktur 12 beispielsweise in Fahrzeuglängsrichtung nach vorne hin an dem Biegequerträger 30 abstützbar oder abgestützt. Darüber hinaus sind beispielsweise Abstützelemente 32 vorgesehen, welche beispielsweise als Abstützstreben ausgebildet sind. Über die Abstützelemente 32 ist das Energieabsorptionselement 10 in Fahrzeuglängsrichtung nach hinten hin an dem Aufbau 26, insbesondere an den Längsträgern 28, abstützbar. Dabei verlaufen die Abstützelemente 32 schräg zur Fahrzeuglängsrichtung und schräg zur Fahrzeugquerrichtung.
Des Weiteren ist es denkbar, dass die Längsträger 28 an den Aufbau 26 angeschraubt sind, um den Längsträger 28 zeit- und kostengünstig von dem Aufbau 26 entfernen und gegen neue unversehrte Längsträger austauschen zu können, insbesondere in einem Reparaturfall. Des Weiteren ist aus 3 ein mit 34 bezeichnetes und als Vorderrad ausgebildetes Rad des Kraftfahrzeugs erkennbar.
Aus 3 ist auch besonders gut der mehrschichtige Aufbau des Energieabsorptionselements 10 erkennbar, wobei der mehrschichtige Aufbau optional ist. Durch diesen mehrschichtigen Aufbau weist die Wabenstruktur 12 eine erste Schicht 36 mit ersten Waben der Wabenstruktur 12 und eine zweite Schicht 38 mit zweiten Waben der Wabenstruktur 12 auf. Die Schichten 36 und 38 sind dabei übereinander beziehungsweise aufeinander angeordnet, wobei die Schichten 36 und 38 bei der zweiten Ausführungsform in Fahrzeuglängsrichtung hintereinander beziehungsweise aufeinanderfolgend angeordnet sind. Insbesondere berühren sich die Schichten 36 und 38 direkt. Die Schichten 36 und 38 unterscheiden sich insbesondere hinsichtlich ihrer Waben, sodass beispielsweise die Waben der Schicht 36 eine erste Festigkeit und/oder eine erste Wanddicke aufweisen, während die Waben der Schicht 38 eine von der ersten Festigkeit beziehungsweise von der ersten Wanddicke unterschiedliche zweite Festigkeit beziehungsweise zweite Wanddicke aufweisen. Insbesondere ist beispielsweise die Festigkeit beziehungsweise Wanddicke der Waben der Schicht 38 größer als die der Waben der Schicht 36.
4 zeigt das Energieabsorptionselement 10 gemäß einer dritten Ausführungsform. Bei der dritten Ausführungsform ist das Energieabsorptionselement 10 mit der Wabenstruktur 12 in einer beispielsweise als Seitentür ausgebildeten Tür 40 des Kraftfahrzeugs integriert. Dabei umfasst die Tür 40 eine Beplankung 42, welche beispielsweise aus Stahl oder Aluminium gebildet ist. Außerdem umfasst die Tür 40 eine beispielsweise als Seitenscheibe ausgebildete Scheibe 44, welche insbesondere bei einer unfallbedingten Kraftbeaufschlagung an der Wabenstruktur 12 abstützbar ist. Die Wabenstruktur 12 wird insbesondere genutzt, um einen vorteilhaften Schutz bei einem Seitenaufprall zu gewährleisten.
Das Phasenwechselmaterial 20 ist beispielsweise als Paraffin ausgebildet, sodass beispielsweise die Wabenstruktur 12 mit dem Phasenwechselmaterial 20 gefüllt und somit beispielsweise mit einer Paraffinfüllung versehen ist. Eine solche Paraffinfüllung weist eine hohe Energiedichte auf und kann somit beispielsweise einen Wärmebedarf für mindestens einen Tag decken. Ferner umfasst die Tür 40 ein beispielsweise als Abstützblech ausgebildetes Abstützelement 46, insbesondere zum Übertragen von Unfallenergie. Ferner ist eine Strebe 48 vorgesehen, an der beispielsweise Scharniere und ein Schloss der Tür 40 angebunden sein können. Ferner kommt der Strebe 48 beispielsweise eine Abstützfunktion zu, um eine übermäßige Intrusion in dem auch als Fahrgastzelle bezeichneten Innenraum zu vermeiden.
Des Weiteren umfasst die Tür 40 ein Bauelement in Form eines Außenbeplankungselements 50, durch welches wenigstens ein Teil 52 einer Außenhaut 54 des Kraftfahrzeugs gebildet ist. Die Außenhaut 54 ist von sich in der Umgebung 56 des Kraftfahrzeugs aufhaltenden Personen optisch und haptisch wahrnehmbar, sobald das beispielsweise Sonnenlicht beziehungsweise Sonnenstrahlen direkt auf die Außenhaut 54 und somit auf das Bauelement (Außenbeplankungselement 50) auftreffen kann. Hierdurch kann das Außenbeplankungselement 50 beispielsweise effektiv und effizient von Sonnenstrahlung erwärmt werden.
Dabei ist aus 4 erkennbar, dass das Energieabsorptionselement 10 beispielsweise Bestandteil einer Vorrichtung 58 ist. Die Vorrichtung 58 umfasst dabei eine Kopplungseinrichtung 60, mittels welcher das Energieabsorptionselement 10, insbesondere der Latentwärmespeicher 18, mit dem Außenbeplankungselement 50 zumindest wärmeleitend gekoppelt oder koppelbar ist. Insbesondere ist die Kopplungseinrichtung 60 zwischen einem Koppelzustand, in welchem der Latentwärmespeicher 18 über die Kopplungseinrichtung 60 mit dem Außenbeplankungselement 50 zumindest wärmeleitend gekoppelt ist, und einem Entkoppelzustand umschaltbar, in welchem eine wärmeübertragende Verbindung zwischen dem Latentwärmespeicher 18 und dem Außenbeplankungselement 50 zumindest geringer als in dem Koppelzustand ist. Hierzu umfasst beispielsweise die Kopplungseinrichtung 60 ein Kopplungselement, welches bei der dritten Ausführungsform als eine Membran 62 ausgebildet ist.
Die Membran 62 kann zwischen dem Koppelzustand und dem Entkoppelzustand umgeschaltet und insbesondere bewegt werden. In dem Koppelzustand kann Wärme von dem Außenbeplankungselement 50 über die Membran 62 besonders effizient und effektiv an den Latentwärmespeicher 18 und somit an das Phasenwechselmaterial 20 übertragen werden, um diese Wärme zumindest teilweise in den Latentwärmespeicher 18 einzuspeichern. Dies ist insbesondere dann vorteilhaft, wenn in der Umgebung 56 eine erste Temperatur herrscht beziehungsweise wenn das Außenbeplankungselement 50 eine erste Temperatur aufweist, wobei die erste Temperatur beispielsweise größer als eine zweite Temperatur des Latentwärmespeichers 18, insbesondere des Phasenwechselmaterials 20, ist. Hierzu umfasst die Vorrichtung beispielsweise einen in 4 besonders schematisch dargestellten Temperatursensor 64, mittels welchem die erste Temperatur, das heißt eine Temperatur in der Umgebung 56 und/oder eine Temperatur des Außenbeplankungselements 50 erfassbar ist. Dabei kann beispielsweise die Kopplungseinrichtung 60 in Abhängigkeit von der mittels des Temperatursensors 64 erfassten Temperatur zwischen dem Koppelzustand und dem Entkoppelzustand umgeschaltet, insbesondere bewegt, werden.
5 zeigt eine vierte Ausführungsform des Energieabsorptionselements 10. Besonders gut aus 5 ist eine mögliche Ausgestaltung der Wabenstruktur 12 erkennbar, wobei die Wabenstruktur 12 gemäß 5 eine geringe Wanddicke aufweist und somit als dünne Wabenstruktur ausgebildet ist. Die Wabenstruktur 12 gemäß 5 wird beispielsweise für die Schicht 36 verwendet und kann beispielsweise an der oder nahe der Außenhaut 54 angebracht werden.
6 zeigt eine fünfte Ausführungsform des Energieabsorptionselements 10. Bei der sechsten Ausführungsform weist die Wabenstruktur 12 gegenüber der vierten Ausführungsform eine größere Wanddicke auf und ist somit als dicke Wabenstruktur beziehungsweise als gegenüber der Wabenstruktur 12 gemäß 5 dickere Wabenstruktur ausgebildet. Die Wabenstruktur 12 gemäß 6 wird beispielsweise für die Schicht 38 verwendet und eignet sich besonders vorteilhaft für schwere Lastfälle mit hohen, auf das Energieabsorptionselement 10 wirkenden Unfallenergien. Beide Wabenstrukturen 12 gemäß 5 und 6 werden beispielsweise in Kraftrichtung miteinander verbunden.
Das Phasenwechselmaterial 20, insbesondere gemäß 7, ist beispielsweise aus Paraffin gebildet beziehungsweise als verkapseltes Paraffin ausgebildet. Mit anderen Worten umfasst beispielsweise das Phasenwechselmaterial 20 verkapselte Paraffine, welche beispielsweise Tetradecane und/oder Hexadecane und/oder Octadecane und/oder ein Gemisch daraus umfassen. Tetradecane weisen eine Schmelztemperatur in einem Bereich von einschließlich 4 Grad Celsius bis einschließlich 8 Grad Celsius auf.
Hexadecane weisen beispielsweise eine Schmelztemperatur in einem Bereich von einschließlich 14 Grad Celsius bis einschließlich 18 Grad Celsius auf. Ein Gemisch aus Hexadecane und Octadecane weist beispielsweise eine Schmelztemperatur in einem Bereich von einschließlich 24 Grad Celsius bis einschließlich 28 Grad Celsius auf. Somit eignen sich besonders vorteilhaft Paraffinkombinationen als das Phasenwechselmaterial 20. Alternativ oder zusätzlich sind Salze, Salzhydrate, Zuckeralkohole, Salze und deren eutektische Mischungen beziehungsweise Salzhydrate und deren Mischungen denkbar.
8 zeigt die Vorrichtung 58 gemäß einer ersten Ausführungsform. Bei der ersten Ausführungsform umfasst die Vorrichtung 58 ein auch als Belüftung bezeichnetes Gebläse 66, mittels welchem Luft gefördert und somit ein Luftstrom bewirkt werden kann. Zumindest ein erster Teil der mittels des Gebläses 66 zu fördernden beziehungsweise geförderten Luft stammt beispielsweise aus der Umgebung 56 und ist somit Frischluft. Zumindest ein zweiter Teil der mittels des Gebläses 66 zu fördernden beziehungsweise geförderten Luft stammt beispielsweise aus dem in 8 mit 68 bezeichneten Innenraum des Kraftfahrzeugs und ist somit beispielsweise Umluft. Die Klimatisierungseinrichtung 65 der Vorrichtung 58 umfasst das Energieabsorptionselement 10 und somit die Wabenstruktur und den Latentwärmespeicher 18. Ferner umfasst die Klimatisierungseinrichtung 65 eine insbesondere elektrisch betreibbare Heizung 70 und/oder einen elektrisch betreibbaren Klimakompressor 72. Mittels des Klimakompressors 72 kann beispielsweise die mittels des Gebläses 66 geförderte Luft gekühlt werden. Alternativ oder zusätzlich kann beispielsweise mittels der Heizung 70 die mittels des Gebläses 66 geförderte Luft erwärmt werden.
Aus 8 ist erkennbar, dass mittels des Gebläses 66 die mittels des Gebläses 66 geförderte Luft zu dem und insbesondere um den und/oder durch den Latentwärmespeicher 18 gefördert werden kann. Hierdurch kann ein Wärmeübergang von dem Latentwärmespeicher 18 an die mittels des Gebläses 66 geförderte Luft erfolgen oder es erfolgt ein Wärmeübergang von der Luft an den Latentwärmespeicher 18. Bei einem Wärmeübergang von dem Latentwärmespeicher 18 an die Luft wird die Luft erwärmt, woraufhin die Luft dem Innenraum 68 zugeführt werden kann. Dies ist in 8 durch einen Pfeil 73 veranschaulicht. Auf diese Weise kann der Innenraum 68 beheizt werden.
Bei einem Wärmeübergang von der Luft an den Latentwärmespeicher 18 wird beispielsweise in dem Latentwärmespeicher 18 Wärme gespeichert, und die Luft wird gekühlt, woraufhin die gekühlte Luft - wie durch den Pfeil 73 dargestellt ist - dem Innenraum 68 zugeführt werden kann. Hierdurch kann der Innenraum 68 gekühlt werden. Der Klimakompressor 72 und/oder die Heizung 70 ist beispielsweise insbesondere im Stand des Kraftfahrzeugs aktivierbar, insbesondere mithilfe einer Spannung von 220 Volt.
Insgesamt ist erkennbar, dass durch die Verwendung des Gebläses 66 ein Belüftungssystem geschaffen ist, mittels welchem die in dem Latentwärmespeicher 18 gespeicherte Wärme beziehungsweise Wärmeenergie abgerufen und dem Innenraum 68 zugeführt werden kann, insbesondere sodass dort über eine gewisse Zeit eine Temperatur zumindest im Wesentlichen konstant gehalten werden kann, zum Beispiel auf 22 Grad Celsius. Die Zuschaltung des Klimakompressors 72 und/oder der Heizung 70 hängt insbesondere von Umgebungsbedingungen ab.
Insbesondere ist es möglich, den Latentwärmespeicher 18 im Stand mit Wärmeenergie zu laden. Im Stand und/oder während der Fahrt nimmt der Latentwärmespeicher 18, insbesondere über die Außenhaut 54, Wärme auf, insbesondere dadurch, dass die Außenhaut 54 mittels Sonnenstrahlung aufgewärmt wird beziehungsweise wurde. So kann zum Beispiel während einer Fahrt am späten Nachmittag schon Wärme aus der Umgebung 56 eingefangen und in dem Latentwärmespeicher 18 gespeichert und für einen darauffolgenden kühlen Morgen genutzt werden, um den Innenraum 68 zu beheizen.
Eine zumindest wärmeleitende sowie vorzugsweise mechanische Kopplung zwischen der Außenhaut 54 und dem Latentwärmespeicher 18 erfolgt beispielsweise geregelt, insbesondere über den wenigstens einen Temperatursensor 64 oder über mehrere Temperatursensoren und insbesondere je nachdem, ob Wärme oder Kälte gespeichert werden soll. Sind Bedingungen zur zumindest wärmeleitenden Kopplung der Außenhaut 54 und des Latentwärmespeichers 18 nicht erfüllt, so wird die Kopplungseinrichtung 60 in den Entkoppelzustand geschaltet, sodass beispielsweise der Latentwärmespeicher 18 von der Außenhaut 54 thermisch isoliert ist. Damit wirkt das Energieabsorptionselement 10 mit der Wabenstruktur 12 thermisch isolierend hinsichtlich der klimatischen Umgebung des Kraftfahrzeugs und des Innenraums 68.
9 zeigt die Vorrichtung 58 gemäß einer zweiten Ausführungsform. Bei der zweiten Ausführungsform der Vorrichtung 58 umfasst die Kopplungseinrichtung 60 als Wärmeübertragungselement beziehungsweise als Wärmeleitelement 74 ein beispielsweise als Leichtmetall, insbesondere aus Aluminium, gebildetes Wärmeleitblech, welches, insbesondere mittels eines Stellglieds 76 zwischen dem Koppelzustand und dem Entkoppelzustand umschaltbar, insbesondere bewegbar, ist. In dem Koppelzustand kontaktiert das Wärmeleitblech den Latentwärmespeicher 18 beziehungsweise das Energieabsorptionselement 10 sowie das genannte Bauelement, welches bei der zweiten Ausführungsform der Vorrichtung 58 beispielsweise als Haube 78, insbesondere als Motorhaube, ausgebildet ist. Die Verformungen des Wärmeleitblechs werden mittels des Stellglieds 76 beispielsweise in Abhängigkeit von einer Temperatur, insbesondere in Abhängigkeit von der mittels des Temperatursensors 64 erfassten Temperatur, bewirkt.
Die Kopplungseinrichtung 60 wird beispielsweise bei einer Temperatur von 22 Grad Celsius in den Koppelzustand geschaltet. Die Temperatur, bei beziehungsweise ab welcher die Kopplungseinrichtung 60 in den Koppelzustand geschaltet wird, wird im Folgenden T_S bezeichnet und beträgt beispielsweise 22 Grad Celsius. Ferner wird im Folgenden die Umgebungstemperatur beziehungsweise die Temperatur des Bauelements, das heißt die zuvor genannte erste Temperatur mit T_K bezeichnet. Des Weiteren wird im Folgenden die Temperatur des Energieabsorptionselements 10, insbesondere des Latentwärmespeichers 18, mit T_B bezeichnet. Beispielsweise im Winter gilt: T_B < T_S < T_K.
Im Sommer gilt beispielsweise T_B > T_S > T_K.
Prinzipiell wird unterschieden zwischen einem Ladezustand, in dem die Klimabatterie geladen wird, also beispielsweise nachts, und einem Betriebszustand, in dem das Fahrzeug im Betrieb ist und die Klimabatterie zur Kühlung bzw. Heizung des Innenraums verwendet wird. Ferner muss zwischen Sommer- und Winterbetrieb unterschieden werden.
Im Winter muss der Innenraum geheizt werden. Dabei wird im Ladezustand, beispielsweise nachts beziehungsweise außerhalb des Betriebs Wärme in den Latentwärmespeicher 18 eingespeichert. Dies geschieht beispielsweise, indem mit Hilfe des Gebläses 66 und elektrischen Heizelementen, die beispielsweise stationär betrieben sein können, der Klimabatterie warme Luft zugeführt wird. Hierbei schmilzt beispielsweise das Phasenwechselmaterial 20 und speichert dadurch die Wärme.
Befindet sich das Fahrzeug dann im Betriebszustand, wird beispielsweise relativ kühle Luft, insbesondere aus der Umgebung 56 und/oder aus dem Innenraum 68, durch und/oder um den Latentwärmespeicher 18 beziehungsweise die Wabenstruktur 12 gefördert, insbesondere mittels des Gebläses 66. Die geförderte Luft nimmt von dem Latentwärmespeicher 18 bereitgestellte Wärme auf und erwärmt sich, woraufhin die Luft dem Innenraum 68 zugeführt wird. Dadurch wird der Innenraum 68 erwärmt. Dies geschieht insbesondere so lange, bis das Phasenwechselmaterial 20 beispielsweise wieder fest ist. Wird danach im Betriebszustand weiterhin Wärme benötigt, muss diese mit der konventionellen Klimatisierungsanlage erzeugt werden.
Im Sommer muss dagegen der Innenraum gekühlt werden. Daher wird im Betriebszustand im Sommer beispielsweise warme Luft, welche wärmer als 22 Grad Celsius ist, aus dem Innenraum 68 und/oder aus der Umgebung 56 gefördert und um und/oder durch den Latentwärmespeicher 18 beziehungsweise die Wabenstruktur 12 gefördert. Die warme Luft gibt Wärme an den Latentwärmespeicher 18 ab, insbesondere so lange, bis das Phasenwechselmaterial 20 geschmolzen ist. Hierdurch wird die Luft gekühlt. Wird die Luft daraufhin dem Innenraum 68 zugeführt, so kann der Innenraum 68 gekühlt werden. Auch hier muss, sobald das Phasenwechselmaterial 20 geschmolzen, also die gespeicherte Kälte verbraucht ist, die erforderliche Kälte mit der Klimaanlage erzeugt werden.
Im Ladezustand im Sommerbetrieb beziehungsweise nachts außerhalb des Betriebs wird die in dem Latentwärmespeicher 18 gespeicherte Wärme dem Latentwärmespeicher 18 wieder entzogen, sodass beispielsweise das Phasenwechselmaterial 20 am darauffolgenden Morgen wieder fest ist und vorbeiströmende Luft Wärme entziehen kann. Die Wärme kann dem Latentwärmespeicher 18 beispielsweise dadurch entzogen werden, dass die relativ kühle Luft in der Garage durch das Gebläse 66 am Latentwärmespeicher 18 vorbeigeleitet wird.
Folgende Berechnung soll das Potential des Latentwärmespeichers 18 beziehungsweise der Wabenstruktur 12 hinsichtlich der Temperierung des Innenraums 68 veranschaulichen: Die Anzahl der Waben 14, welche auch als Einzelwaben bezeichnet werden, beträgt beispielsweise 2000. Eine jeweilige Innenfläche der jeweiligen Wabe 14 beträgt beispielsweise 210 Quadratzentimeter. Daraus resultiert eine mit dem Phasenwechselmaterial 20 beschichtbare Fläche der Wabenstruktur 12, wobei diese Fläche 2400 Quadratdezimeter beträgt. Wird beispielsweise die Wabenstruktur 12 mit dem Phasenwechselmaterial 20 beschichtet, wodurch eine Schicht aus dem Phasenwechselmaterial 20 mit einer Schichtdicke von drei Millimetern gebildet wird, so ergibt sich ein Volumen des Phasenwechselmaterials 20, wobei das Volumen 126 Kubikdezimeter beträgt. Das spezifische Gewicht des Phasenwechselmaterials 20 beträgt beispielsweise 0,85 Kilogramm pro Kubikdezimeter, sodass 107 Kilogramm beziehungsweise circa 100 Kilogramm an Phasenwechselmaterial 20 verwendet wird. Die spezifische Schmelzwärme des Phasenwechselmaterials 20 beträgt beispielsweise circa 200 Kilojoule pro Kilogramm, sodass eine spezifische Schmelzwärme von 20000 Kilojoule in dem Latentwärmespeicher 18 gespeichert werden kann. Eine Sitzheizung mit 13,5 Volt und einem Strom von 10 Ampere kann mittels der Energie von 20000 Kilojoule circa 40 Stunden heizen. Somit ist erkennbar, dass mittels der Wabenstruktur 12 eine effektive und dabei gleichzeitig energieeffiziente Temperierung des Innenraums 68 dargestellt werden kann.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102015112506 A1 [0002]
DE 102016013913 A1 [0003]
DE 102015219089 A1 [0004]

Claims

Energieabsorptionselement (10) für ein Kraftfahrzeug, mit wenigstens einer Wabenstruktur (12), welche bei einer unfallbedingten Kraftbeaufschlagung unter Absorbieren von Unfallenergie verformbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Wabenstruktur (12) zumindest teilweise mit einem Latentwärmespeicher (18) versehen ist.
Energieabsorptionselement (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Latentwärmespeicher (18) wenigstens ein Phasenwechselmaterial (20) aufweist.
Energieabsorptionselement nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Phasenwechselmaterial (20) eine Schmelztemperatur aufweist, welche in einem Bereich von einschließlich 20 Grad Celsius bis einschließlich 35 Grad Celsius, insbesondere von einschließlich 20 Grad Celsius bis einschließlich 25 Grad Celsius, liegt.
Vorrichtung (58) für ein Kraftfahrzeug, mit zumindest einem Energieabsorptionselement (10), welches wenigstens eine Wabenstruktur (12) aufweist, die bei einer unfallbedingten Kraftbeaufschlagung unter Absorbieren von Unfallenergie verformbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Wabenstruktur (12) zumindest teilweise mit einem Latentwärmespeicher (18) versehen ist.
Vorrichtung (58) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass eine Kopplungseinrichtung (60) vorgesehen ist, mittels welcher der Latentwärmespeicher (18) mit wenigstens einem zumindest einen Teil (52) einer Außenhaut (54) des Kraftfahrzeugs bildenden und von dem Latentwärmespeicher (18) unterschiedlichen Bauelement (50, 78) zumindest wärmeleitend gekoppelt oder koppelbar ist.
Vorrichtung (58) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Kopplungseinrichtung (60) zwischen einem Koppelzustand, in welchem der Latentwärmespeicher (18) über die Kopplungseinrichtung (60) mit dem Bauelement (50, 78) zumindest wärmeleitend gekoppelt ist, und einem Entkoppelzustand umschaltbar ist, in welchem eine wärmeübertragende Verbindung zwischen dem Latentwärmespeicher (18) und dem Bauelement (50, 78) zumindest geringer als in dem Koppelzustand ist.
Vorrichtung (58) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Temperatursensor (64) vorgesehen ist, mittels welchem eine Temperatur in einer Umgebung (56) des Bauelements (50, 78) und/oder eine Temperatur des Bauelements (50, 78) erfassbar ist, wobei die Kopplungseinrichtung (60) in Abhängigkeit von der erfassten Temperatur zwischen dem Koppelzustand und dem Entkoppelzustand umschaltbar ist.
Kraftfahrzeug, mit wenigstens einem Energieabsorptionselement (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 3 und/oder mit wenigstens einer Vorrichtung (58) nach einem der Ansprüche 4 bis 7.