DE102017119222A1

DE102017119222A1 - Baukastensystem mit einem ersten und einem zweiten Modul

Info

Publication number: DE102017119222A1
Application number: DE102017119222.0A
Authority: DE
Inventors: Patrick Böhl
Original assignee: Dr Ing HCF Porsche AG
Current assignee: Dr Ing HCF Porsche AG
Priority date: 2017-08-23
Filing date: 2017-08-23
Publication date: 2019-02-28

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Baukastensystem, umfassend zumindest ein erstes Modul (101) und ein zweites Modul (102), die jeweils für einen Einsatz in einem Kraftfahrzeug (100) ausgebildet sind, wobei die Module (101; 102) jeweils zumindest eine Kühlkomponente (103) zu Kühlung eines Antriebs des Kraftfahrzeugs (100) umfassen, wobei die Module (101; 102) gegeneinander im Kraftfahrzeug (100) austauschbar sind, wobei die Module (101; 102) zumindest eine Antriebskomponente (104) des Antriebs umfassen.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Baukastensystem für einen Einsatz in einem Kraftfahrzeug gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
In einem Kraftfahrzeug werden Kühlkomponenten zur Kühlung von Antriebskomponenten benötigt. Bei einem elektrisch angetriebenen Fahrzeug müssen die elektrischen Antriebskomponenten wie beispielsweise die Batterie bzw. der Akkumulator gekühlt werden. Die Kühlkomponenten können auf eine gewünschte Kühlfunktion angepasst werden. Beispielweise kann eine besonders gute Kühlfunktion erreicht werden, wenn viele und/oder große Kühlkomponenten eingesetzt werden. Diese weisen dann allerdings ein vergleichsweise hohes Gewicht und/oder einen schlechten CW-Wert auf. Außerdem entstehen hohe Produktionskosten.
Auch die Antriebskomponenten können für unterschiedliche Einsatzzwecke dimensioniert werden. Als Antriebskomponente wird im Rahmen dieser Beschreibung beispielsweise eine Batterie oder ein Akkumulator oder auch Pulswechselrichter, E-Maschine, Brennstoffzelle, zur Speicherung elektrischer Energie verstanden. Beispielsweise können Antriebskomponenten für eine relativ geringe Reichweite ausgebildet sein und zu diesem Zweck ein relativ geringes Gewicht und eine hohe Antriebsleistung aufweisen. Alternativ können die Antriebskomponenten auch für eine relativ große Reichweite ausgebildet sein.
Aus der US 9 284 919 B2 ist ein System bekannt, bei dem verschiedene Kühlkomponenten in ein Gehäuse eingesetzt werden können. So kann durch die Wahl der Kühlkomponenten das gewünschte Kühlverhalten des Kraftfahrzeugs eingestellt werden.
Demgegenüber liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Baukastensystem zu schaffen, mit dem aufeinander abgestimmte Antriebs- und Kühlfunktionen eines Kraftfahrzeugs ausgewählt werden können. Außerdem sollen ein System mit einem solchen Baukastensystem und einem Kraftfahrzeug und ein Verfahren zur Veränderung eines Kraftfahrzeugs mit einem solchen Baukastensystem geschaffen werden.
Diese Aufgabe wird durch ein Baukastensystem nach Anspruch 1, ein System nach Anspruch 7 und ein Verfahren nach Anspruch 8 gelöst. Ausführungsformen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
Unter einem Baukastensystem wird im Rahmen dieser Beschreibung insbesondere ein System mit mehrere Modulen verstanden, die in einem Kraftfahrzeug eingesetzt werden können. Dabei lösen die Module unterschiedliche Eigenschaften des Kraftfahrzeugs aus. Es kann beispielsweise ein Modul eingesetzt werden, bei dessen Einsatz das Kraftfahrzeug eine besonders hohe Antriebsleistung aufweist. Alternativ kann ein Modul eingesetzt werden, bei dessen Einsatz das Kraftfahrzeug eine besonders große Reichweite aufweist. Bei dem Baukastensystem ist die einfache Austauschbarkeit der Module gegeneinander wichtig. Vorzugsweise sind keine oder nur wenige Umrüstungen am Kraftfahrzeug nötig, um ein Modul gegen ein anderes Modul auszutauschen.
Das Baukastensystem umfasst mindestens ein erstes und ein zweites Modul, die jeweils für einen Einsatz in einem Kraftfahrzeug ausgebildet sind und gegeneinander im Kraftfahrzeug austauschbar sind. Die Module umfassen jeweils zumindest eine Kühlkomponente zur Kühlung eines Antriebs des Fahrzeugs. Dies können beispielsweise Kühlkomponenten für Antriebskomponenten wie elektrische Batterien, Akkumulatoren, Brennstoffzellen oder Flusszellen sein. Die Module umfassen außerdem zumindest eine der Antriebskomponenten. Beispielsweise können die zumindest eine Antriebskomponente und die zumindest eine Kühlkomponente eines der Module so aufeinander abgestimmt sein, dass bei Verwendung im Kraftfahrzeug bestimmte Funktionen (z.B. hohe Leistung, geringes Gewicht oder große Reichweite) des Kraftfahrzeugs erreicht werden.
Der Vorteil des Baukastensystems ist, dass je nach Einsatz des Kraftfahrzeugs das passende Modul ausgewählt werden kann. Wenn ein Benutzer beispielsweise das Kraftfahrzeug für eine relativ lange Fahrt benötigt, kann er das Modul für die große Reichweite einsetzen. Wenn das gleiche Kraftfahrzeug für einen Einsatz auf einer Rennstrecke verwendet werden soll, kann ein Modul mit hoher Antriebsleistung und geringem Gewicht eingesetzt werden.
Nach einer Ausführungsform der Erfindung kann die zumindest eine Kühlkomponente jedes Moduls ein komplettes Kühlsystem für den Antrieb des Kraftfahrzeugs darstellen. Das Kraftfahrzeug kann dann frei von Kühlkomponenten für den Antrieb sein. In diesem Fall kann das gesamte Kühlsystem durch Austausch der Module einfach ausgewechselt und an die Anforderungen des Benutzers angepasst werden.
Nach einer Ausführungsform der Erfindung kann das erste Modul beim Einsatz im Kraftfahrzeug andere Kühl- und Antriebsfunktionen des Kraftfahrzeugs auslösen als das zweite Modul beim Einsatz im Kraftfahrzeug.
Nach einer Ausführungsform der Erfindung kann das erste Modul eine höhere Reichweite des Kraftfahrzeugs oder eine höhere Antriebsleistung des Kraftahrzeugs auslösen. Alternativ oder zusätzlich kann das erste Modul ein geringeres Gewicht als das zweite Modul aufweisen. Dies ist insbesondere von Vorteil, wenn das erste Modul eine höhere Antriebsleistung des Kraftfahrzeugs auslöst. Bei geringem Gewicht und hoher Antriebsleistung lässt sich das Kraftfahrzeug dann gut auf einer Rennstrecke verwenden. Wenn hingegen eine große Reichweite erreicht werden soll, spielt das Gewicht des Moduls üblicherweise eine untergeordnete Rolle.
Nach einer Ausführungsform der Erfindung können alle Module in derselben Art in das Kraftfahrzeug einsetzbar und mit dem Kraftfahrzeug verbindbar sein. Hierunter werden insbesondere die mechanischen und die elektrischen Verbindungen des Moduls mit dem Kraftfahrzeug verstanden. Die Verbindung der Kühlkomponente zum Kraftfahrzeug kann ebenfalls hierunter verstanden werden. Durch dieselbe Art, die Module in das Kraftfahrzeug einzusetzen, wird die Benutzerfreundlichkeit erhöht.
Nach einer Ausführungsform der Erfindung kann der Antrieb elektrisch ausgebildet sein, eine Brennstoffzelle oder eine Flusszelle umfassen. Unter einer Flusszelle wird dabei im Rahmen dieser Beschreibung insbesondere ein Akkumulator verstanden, der elektrische Energie in chemischen Verbindungen speichert. Die Reaktionspartner liegen in einem Lösungsmittel in gelöster Form vor. Zwei energiespeichernde Elektrolyte zirkulieren in zwei getrennten Kreisläufen. In der Zelle werden die gelösten Stoffe chemisch reduziert bzw. oxidiert, wodurch elektrische Energie frei wird.
Gemäß dem Verfahren nach Anspruch 8 können Antriebsfunktionen des Kraftfahrzeugs und/oder Kühlfunktionen für den Antrieb des Kraftfahrzeugs durch eine Auswahl eines der Module eingestellt werden.
Nach einer Ausführungsform der Erfindung kann das Verfahren eine Entnahme des ersten Moduls aus dem Kraftfahrzeug und ein Einsetzen des zweiten Moduls in das Kraftfahrzeug umfassen. Das Kraftfahrzeug kann nach dem Einsetzen des zweiten Moduls andere Kühlfunktionen für den Antrieb und/oder andere Antriebsfunktionen aufweisen als vor der Entnahme des ersten Moduls.
Weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden deutlich anhand der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die beiliegende Abbildung. Dabei werden für gleiche oder ähnliche Bauteile und für Bauteile mit gleichen oder ähnlichen Funktionen dieselben Bezugszeichen verwendet.
1 zeigt eine schematische Ansicht eines Systems nach einer Ausführungsform der Erfindung.
Das System in 1 umfasst ein Kraftfahrzeug 100 und zwei Module 101 und 102, die in das Kraftfahrzeug 100 einsetzbar sind. Jedes der Module 101 und 102 umfasst zumindest eine Kühlkomponente 103 und eine Antriebskomponente 104.
Das erste Modul 101 ist dabei für andere Funktionen des Kraftfahrzeugs 100 ausgelegt als das zweite Modul 102. So sind im ersten Modul 101 insgesamt drei Kühlkomponenten 103 vorgesehen, die die Antriebskomponente 104 kühlen. Die Antriebskomponente 104 kann beispielsweise eine Batterie oder ein Akkumulator sein. Durch die bessere Kühlung kann die Antriebskomponente 104 für eine höhere Leistung ausgelegt sein, sodass das Kraftfahrzeug 100 bei Einsatz des ersten Moduls 101 schneller fahren und stärker beschleunigen kann. Das erste Modul 101 kann also beispielsweise eingesetzt werden, wenn das Kraftfahrzeug 100 auf der Rennstrecke gefahren werden soll. Da bei einem solchen Einsatz die Reichweite eine untergeordnete Rolle spielt, kann die Antriebskomponente 104 ein relativ geringes Gewicht aufweisen, wodurch beim Kraftfahrzeug 100 das Verhältnis zwischen Gewicht und Leistung weiter verbessert wird.
Das zweite Modul 102 weist im Gegensatz zum ersten Modul 101 lediglich eine einzige Kühlkomponente 103 auf. Außerdem ist die als Batterie oder Akkumulator ausgebildete Antriebskomponente 104 größer, sodass also mehr Energie gespeichert ist. Das zweite Modul 102 lässt sich beispielsweise für eine längere Reise mit dem Kraftfahrzeug 100 einsetzen. Aufgrund der größeren Antriebskomponente 104 wird eine relativ hohe Reichweite erreicht. Da die von der Antriebskomponente 104 zur Verfügung gestellte Leistung nur eine untergeordnete Bedeutung hat, reicht eine einzige Kühlerkomponente 103 aus.
Ein Benutzer des Kraftfahrzeugs 100 kann vor Fahrtantritt wählen, welches der Module 101 und 102 er einsetzen möchte und so die Funktionen des Kraftfahrzeugs 100 auf seine Bedürfnisse anpassen.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

US 9284919 B2 [0004]

Claims

Baukastensystem, umfassend zumindest ein erstes Modul (101) und ein zweites Modul (102), die jeweils für einen Einsatz in einem Kraftfahrzeug (100) ausgebildet sind, wobei die Module (101; 102) jeweils zumindest eine Kühlkomponente (103) zu Kühlung eines Antriebs des Kraftfahrzeugs (100) umfassen, wobei die Module (101; 102) gegeneinander im Kraftfahrzeug (100) austauschbar sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Module (101; 102) zumindest eine Antriebskomponente (104) des Antriebs umfassen.
Baukastensystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest eine Kühlkomponente (103) jedes Moduls (101; 102) ein komplettes Kühlsystem für den Antrieb des Kraftfahrzeugs (100) darstellen, sodass das Kraftfahrzeug (100) frei von Kühlkomponenten für den Antrieb sein kann.
Baukastensystem nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Modul (101) beim Einsatz im Kraftfahrzeug (100) andere Kühl- und Antriebsfunktionen des Kraftfahrzeugs (100) auslöst als das zweite Modul (102) beim Einsatz im Kraftfahrzeug (100).
Baukastensystem nach zumindest einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Modul (101) eine höhere Reichweite des Kraftfahrzeugs (100) oder eine höhere Antriebsleistung des Kraftfahrzeugs (100) auslöst, und/oder dass das erste Modul (101) ein geringeres Gewicht als das zweite Modul (102) aufweist.
Baukastensystem nach zumindest einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass alle Module (101; 102) in derselben Art in das Kraftfahrzeug (100) einsetzbar und mit dem Kraftfahrzeug (100) verbindbar sind.
Baukastensystem nach zumindest einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Antrieb elektrisch ausgebildet ist, oder eine Brennstoffzelle oder eine Flusszelle umfasst.
System, umfassend ein Baukastensystem nach zumindest einem der vorherigen Ansprüche und das Kraftfahrzeug (100).
Verfahren zur Veränderung eines Kraftfahrzeugs (100) mit einem Baukastensystem nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass Antriebsfunktionen des Kraftfahrzeugs (100) und/oder Kühlfunktionen für den Antrieb des Kraftfahrzeugs (100) durch eine Auswahl eines der Module (101; 102) eingestellt werden können.
Verfahren nach dem vorherigen Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren die folgenden Schritte umfasst: - Entnahme des ersten Moduls (101) aus dem Kraftfahrzeug (100); - Einsetzen des zweiten Moduls (102) in das Kraftfahrzeug (100), wobei das Kraftfahrzeug (100) nach dem Einsetzen des zweiten Moduls (102) andere Kühlfunktionen für den Antrieb und/oder andere Antriebsfunktionen aufweist als vor der Entnahme des ersten Moduls (101).