DE102019100031A1

DE102019100031A1 - Hybride energiespeicher- und zuführvorrichtungen für hybridelektrofahrzeuge

Info

Publication number: DE102019100031A1
Application number: DE102019100031.9A
Authority: DE
Inventors: Kevin A. Montgomery; Hari Krishna Addanki; Patrick Daniel Maguire; Keith Kearney
Original assignee: Ford Global Technologies LLC
Current assignee: Ford Global Technologies LLC
Priority date: 2018-01-03
Filing date: 2019-01-02
Publication date: 2019-07-04
Also published as: US20190202500A1; US10787203B2; CN110001387A

Abstract

Eine hybride Energiespeicher- und -zuführvorrichtung beinhaltet ein Kunststoffgehäuse, das eine erste abgedichtete Kammer und eine zweite abgedichtete Kammer bildet. Die erste abgedichtete Kammer ist als ein Kraftstofftank zum Speichern eines flüssigen Kraftstoffs ausgelegt und die zweite abgedichtete Kammer ist als ein Batteriepack zum Speichern elektrischer Energie ausgelegt. Somit können der Kraftstofftank und der Batteriepack zusammen in einem einzelnen Gehäuse integriert sein, um die Fahrzeugplatznutzungseffizienz zu verbessern.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Diese Offenbarung betrifft Hybridelektrofahrzeugenergiespeichervorrichtungen, die sowohl flüssigen Kraftstoff als auch elektrische Energie speichern und zuführen können.
ALLGEMEINER STAND DER TECHNIK
Der Wunsch, den Kraftstoffverbrauch und den Schadstoffausstoß bei Kraftfahrzeugen zu verringern, ist hinlänglich dokumentiert. Deshalb werden Fahrzeuge entwickelt, welche die Abhängigkeit von Verbrennungsmotoren verringern oder vollständig beseitigen. Elektrifizierte Fahrzeuge werden gegenwärtig zu diesem Zweck entwickelt. Im Allgemeinen unterscheiden sich elektrifizierte Fahrzeuge dadurch von herkömmlichen Kraftfahrzeugen, dass sie selektiv durch eine oder mehrere batteriebetriebene elektrische Maschinen angetrieben werden. Herkömmliche Kraftfahrzeuge sind im Gegensatz dazu ausschließlich auf den Verbrennungsmotor angewiesen, um das Fahrzeug voranzutreiben.
Hybridelektrofahrzeuge sind eine übliche Art von elektrifiziertem Fahrzeug. Hybridelektrofahrzeuge beinhalten einen Elektromotor, der durch ein Hochspannungsbatteriepack elektrisch angetrieben wird, und einen Verbrennungsmotor, der durch in einem Kraftstofftank aufbewahrten flüssigen Kraftstoff angetrieben wird. Der Batteriepack und der Kraftstofftank sind typischerweise getrennt voneinander im Hybridelektrofahrzeug verbaut. Das getrennte Verbauen dieser Komponenten verringert das Maß an verfügbarem Gepäckvolumen und kann den Insassenkomfort negativ beeinflussen.
KURZDARSTELLUNG
Eine hybride Energiespeicher- und -zuführvorrichtung gemäß einem beispielhaften Aspekt der vorliegenden Offenbarung beinhaltet unter anderem ein Kunststoffgehäuse, das eine erste abgedichtete Kammer und eine zweite abgedichtete Kammer bildet. Die erste abgedichtete Kammer ist als ein Kraftstofftank zum Speichern eines flüssigen Kraftstoffs ausgelegt und die zweite abgedichtete Kammer ist als ein Batteriepack zum Speichern elektrischer Energie ausgelegt.
In einer weiteren nicht einschränkenden Ausführungsform der vorstehenden hybriden Energiespeicher- und -zuführvorrichtung ist die zweite abgedichtete Kammer unterhalb von zumindest einem Abschnitt der ersten abgedichteten Kammer angeordnet.
In einer weiteren nicht einschränkenden Ausführungsform einer der vorstehenden hybriden Energiespeicher- und -zuführvorrichtungen ist die zweite abgedichtete Kammer oberhalb von zumindest einem Abschnitt der ersten abgedichteten Kammer angeordnet.
In einer weiteren nicht einschränkenden Ausführungsform einer der vorstehenden hybriden Energiespeicher- und -zuführvorrichtungen ist die zweite abgedichtete Kammer axial zwischen einem ersten Teil und einem zweiten Teil der ersten abgedichteten Kammer angeordnet.
In einer weiteren nicht einschränkenden Ausführungsform einer der vorstehenden hybriden Energiespeicher- und -zuführvorrichtungen stellt ein Übergangsteil eine Verbindung zwischen dem ersten Teil und dem zweiten Teil der ersten abgedichteten Kammer her.
In einer weiteren nicht einschränkenden Ausführungsform einer der vorstehenden hybriden Energiespeicher- und -zuführvorrichtungen teilen sich die erste abgedichtete Kammer und die zweite abgedichtete Kammer eine gemeinsame Wand des Kunststoffgehäuses.
In einer weiteren nicht einschränkenden Ausführungsform einer der vorstehenden hybriden Energiespeicher- und -zuführvorrichtungen beherbergt die zweite abgedichtete Kammer eine Batteriegruppe und eine elektronische Batteriekomponente.
In einer weiteren nicht einschränkenden Ausführungsform einer der vorstehenden hybriden Energiespeicher- und -zuführvorrichtungen ist eine untere Wand der ersten abgedichteten Kammer flach und bildet eine Grundfläche zum Ausbilden der zweiten abgedichteten Kammer.
In einer weiteren nicht einschränkenden Ausführungsform einer der vorstehenden hybriden Energiespeicher- und -zuführvorrichtungen beinhaltet ein Hybridelektrofahrzeug die hybriden Energiespeicher- und -zuführvorrichtung.
In einer weiteren nicht einschränkenden Ausführungsform einer der vorstehenden hybriden Energiespeicher- und -zuführvorrichtungen hängt die hybride Energiespeicher- und -zuführvorrichtung von einem Unterboden des Hybridelektrofahrzeugs.
In einer weiteren nicht einschränkenden Ausführungsform einer der vorstehenden hybriden Energiespeicher- und -zuführvorrichtungen ist die hybride Energiespeicher- und -zuführvorrichtung horizontal zwischen einem ersten Rahmenträger und zweiten Rahmenträger montiert und vertikal zwischen einem Bodenblech und einem Abgasrohr montiert.
Ein Verfahren gemäß einem weiteren beispielhaften Aspekt der vorliegenden Offenbarung beinhaltet unter anderem das Verbauen eines Kraftstofftanks und eines Batteriepacks eines Hybridelektrofahrzeugs zusammen in einem einzelnen Kunststoffgehäuse.
In einer weiteren nicht einschränkenden Ausführungsform des vorstehenden Verfahrens beinhaltet das einzelne Kunststoffgehäuse eine erste abgedichtete Kammer, die als der Kraftstofftank dient, und eine zweite abgedichtete Kammer, die als der Batteriepack dient.
In einer weiteren nicht einschränkenden Ausführungsform eines der vorstehenden Verfahren beinhaltet das Verfahren das Zusammenschweißen eines ersten Kunststoffteils und eines zweiten Kunststoffteils, um die erste abgedichtete Kammer zu bilden, und das Schweißen eines dritten Kunststoffteils an das zweite Kunststoffteil, um die zweite abgedichtete Kammer zu bilden.
In einer weiteren nicht einschränkenden Ausführungsform eines der vorstehenden Verfahren bildet das erste Kunststoffteil eine Oberseite des Kraftstofftanks, das zweite Kunststoffteil bildet eine Unterseite des Kraftstofftanks und eine Oberseite des Batteriepacks und das dritte Kunststoffteil bildet eine Unterseite des Batteriepacks.
In einer weiteren nicht einschränkenden Ausführungsform eines der vorstehenden Verfahren beinhaltet das Verfahren das Ausbilden der ersten abgedichteten Kammer unter Verwendung eines ersten Kunststoffteils und das Schweißen eines zweiten Kunststoffteils an ein erstes Kunststoffteil, um die zweite abgedichtete Kammer zu bilden.
In einer weiteren nicht einschränkenden Ausführungsform eines der vorstehenden Verfahren bildet das erste Kunststoffteil eine Oberseite des Kraftstofftanks, eine Unterseite des Kraftstofftanks und eine Oberseite des Batteriepacks und das zweite Kunststoffteil bildet eine Unterseite des Batteriepacks.
In einer weiteren nicht einschränkenden Ausführungsform eines der vorstehenden Verfahren ist der Kraftstofftank zumindest teilweise oberhalb des Batteriepacks positioniert.
In einer weiteren nicht einschränkenden Ausführungsform eines der vorstehenden Verfahren ist der Kraftstofftank zumindest teilweise unterhalb des Batteriepacks positioniert.
In einer weiteren nicht einschränkenden Ausführungsform eines der vorstehenden Verfahren ist der Kraftstofftank auf jeder fahrzeugaußenseitigen Seite des Batteriepacks positioniert.
Die Ausführungsformen, Beispiele und Alternativen aus den vorhergehenden Absätzen, den Patentansprüchen oder der folgenden Beschreibung und den Zeichnungen, einschließlich beliebiger ihrer verschiedenen Aspekte oder ihrer jeweiligen einzelnen Merkmale, können unabhängig voneinander oder in einer beliebigen Kombination betrachtet werden. Merkmale, die in Verbindung mit einer Ausführungsform beschrieben sind, gelten für alle Ausführungsformen, es sei denn, diese Merkmale sind nicht kompatibel.
Die verschiedenen Merkmale und Vorteile dieser Offenbarung werden dem Fachmann aus der folgenden detaillierten Beschreibung ersichtlich. Die der detaillierten Beschreibung beigefügten Zeichnungen lassen sich wie folgt kurz beschreiben.
Figurenliste

1 stellt schematisch einen Antriebsstrang eines Hybridelektrofahrzeugs dar.
2 stellt eine hybride Energiespeicher- und -zuführvorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform dieser Offenbarung dar.
3 stellt eine hybride Energiespeicher- und -zuführvorrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform dieser Offenbarung dar.
4 stellt eine hybride Energiespeicher- und -zuführvorrichtung gemäß einer dritten Ausführungsform dieser Offenbarung dar.
5 stellt eine hybride Energiespeicher- und -zuführvorrichtung gemäß einer vierten Ausführungsform dieser Offenbarung dar.
6 ist eine Unteransicht noch einer beispielhaften hybriden Energiespeicher- und -zuführvorri chtung.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
Diese Offenbarung betrifft hybride Energiespeicher- und -zuführvorrichtungen, die sowohl flüssigen Kraftstoff als auch elektrische Energie in Hybridelektrofahrzeugen speichern und zuführen können. Eine beispielhafte hybride Energiespeicher- und -zuführvorrichtung beinhaltet ein Kunststoffgehäuse, das eine erste abgedichtete Kammer und eine zweite abgedichtete Kammer bildet. Die erste abgedichtete Kammer ist als ein Kraftstofftank zum Speichern eines flüssigen Kraftstoffs ausgelegt und die zweite abgedichtete Kammer ist als ein Batteriepack zum Speichern elektrischer Energie ausgelegt. Somit sind der Kraftstofftank und der Batteriepack zusammen in einem einzelnen Kunststoffgehäuse integriert, um die Fahrzeugplatznutzungseffizienz zu verbessern. Diese und weitere Merkmale dieser Offenbarung werden nachstehend detaillierter beschrieben.
1 stellt einen Antriebsstrang 10 für ein elektrifiziertes Fahrzeug 12 schematisch dar. In einer Ausführungsform ist das elektrifizierte Fahrzeug 12 ein Hybridelektrofahrzeug (HEV). In einer weiteren Ausführungsform ist das elektrifizierte Fahrzeug ein Plug-in-Hybridfahrzeug (PHEV). Die Lehren dieser Offenbarung könnte sich auf jede beliebige Art von elektrifiziertem Fahrzeug erstrecken, das zwei oder mehr Energiequellen (z. B. flüssigen Kraftstoff, eine Batterie etc.) zum Fahrzeugvortrieb einsetzt.
In einer Ausführungsform ist der Antriebsstrang 10 ein Antriebsstrangsystem mit Leistungsverzweigung, das ein erstes Antriebssystem und ein zweites Antriebssystem einsetzt. Das erste Antriebssystem beinhaltet eine Kombination aus einem Motor 14 und einem Generator 18 (d. h. einer ersten elektrischen Maschine). Das zweite Antriebssystem beinhaltet mindestens einen Elektromotor 22 (d. h. eine zweite elektrische Maschine), den Generator 18 und eine hybride Energiespeicher- und -zuführvorrichtung 24. Bei diesem Beispiel wird das zweite Antriebssystem als ein elektrisches Antriebssystem des Antriebsstrangs 10 angesehen. Das erste und das zweite Antriebssystem sind jeweils in der Lage, Drehmoment zu erzeugen, um einen oder mehrere Sätze von Fahrzeugantriebsrädern 28 des elektrifizierten Fahrzeugs 12 anzutreiben. Zwar ist in 1 eine Auslegung mit Leistungsverzweigung abgebildet, aber die vorliegende Offenbarung erstreckt sich auf ein beliebiges Hybrid- oder Elektrofahrzeug, einschließlich Vollhybrid-, Parallelhybrid-, Reihenhybrid-, Mildhybrid- oder Mikrohybridfahrzeugen.
Der Motor 14, der ein Verbrennungsmotor sein kann, und der Generator 18 können durch eine Kraftübertragungseinheit 30, wie etwa einen Planetenradsatz, miteinander verbunden sein. Selbstverständlich können andere Arten von Kraftübertragungseinheiten, einschließlich anderer Zahnradsätze und Getriebe, verwendet werden, um den Motor 14 mit dem Generator 18 zu verbinden. In einer nicht einschränkenden Ausführungsform ist die Kraftübertragungseinheit 30 ein Planetenradsatz, der ein Hohlrad 32, ein Sonnenrad 34 und eine Trägerbaugruppe 36 beinhaltet.
Der Generator 18 kann von dem Motor 14 durch die Kraftübertragungseinheit 30 angetrieben werden, um kinetische Energie in elektrische Energie umzuwandeln. Der Generator 18 kann alternativ dazu als Elektromotor fungieren, um elektrische Energie in kinetische Energie umzuwandeln, wodurch Drehmoment an eine Welle 38 ausgegeben wird, die mit der Kraftübertragungseinheit 30 verbunden ist. Da der Generator 18 mit dem Motor 14 wirkverbunden ist, kann die Drehzahl des Motors 14 durch den Generator 18 gesteuert werden.
Das Hohlrad 32 der Kraftübertragungseinheit 30 kann mit einer Welle 40 verbunden sein, die über eine zweite Kraftübertragungseinheit 44 mit Fahrzeugantriebsrädern 28 verbunden ist. Die zweite Kraftübertragungseinheit 44 kann einen Zahnradsatz beinhalten, der eine Vielzahl von Rädern 46 aufweist. Andere Kraftübertragungseinheiten können ebenfalls geeignet sein. Die Zahnräder 46 übertragen Drehmoment vom Motor 14 an ein Differential 48, um letztlich den Fahrzeugantriebsrädern 28 Traktion bereitzustellen. Das Differential 48 kann eine Vielzahl von Zahnrädern beinhalten, die die Übertragung von Drehmoment an die Fahrzeugantriebsräder 28 ermöglicht. In einer nicht einschränkenden Ausführungsform ist die zweite Leistungsübertragungseinheit 44 über das Differential 48 mechanisch mit einer Achse 50 gekoppelt, um Drehmoment auf die Fahrzeugantriebsräder 28 zu verteilen.
Der Elektromotor 22 kann auch eingesetzt werden, um die Fahrzeugantriebsräder 28 durch Ausgeben von Drehmoment an eine Welle 52, die auch mit der zweiten Kraftübertragungseinheit 44 verbunden ist, anzutreiben. In einer Ausführungsform wirken der Elektromotor 22 und der Generator 18 als Teil eines Nutzbremssystems zusammen, bei welchem sowohl der Elektromotor 22 als auch der Generator 18 als Elektromotoren eingesetzt werden können, um Drehmoment auszugeben. Beispielsweise können der Elektromotor 22 und der Generator 18 jeweils elektrische Leistung an die hybride Energiespeicher- und -zuführvorrichtung 24 ausgeben.
Die hybride Energiespeicher- und -zuführvorrichtung 24 speichert mindestens zwei unterschiedliche Energiequellen zum Antreiben des elektrifizierten Fahrzeugs 12. In einer Ausführungsform speichert die hybride Energiespeicher- und -zuführvorrichtung 24 sowohl flüssigen Kraftstoff (z. B. Benzin) zum Antreiben des Motors 14 als auch elektrische Energie (z. B. Batterieleistung) zum Antreiben des Elektromotos 22, des Generators 18 und/oder anderer elektrischer Verbraucher des elektrifizierten Fahrzeugs 12.
In einer Ausführungsform weist das elektrifizierte Fahrzeug 12 zwei grundlegende Betriebsmodi auf. Das elektrifizierte Fahrzeug 12 kann in einem Elektrofahrzeug-(EV-)Modus arbeiten, in dem der Elektromotor 22 (allgemein ohne Unterstützung vom Motor 14) für den Fahrzeugvortrieb verwendet wird, wodurch die gespeicherte elektrische Energie der hybriden Energiespeicher- und -zuführvorrichtung 24 bei bestimmten Fahrmustern/-zyklen bis zu ihrer maximal zulässigen Entladestärke verbraucht wird. Der EV-Modus ist ein Beispiel für einen Entladebetriebsmodus für das elektrifizierte Fahrzeug 12. Während des EV-Modus kann sich die gespeicherte elektrische Energie der hybriden Energiespeicher- und -zuführvorrichtung 24 unter manchen Umständen erhöhen, beispielsweise infolge einer Zeit der Nutzbremsung. Der Motor 14 ist bei einem Standard-EV-Modus allgemein ausgeschaltet, könnte aber nach Bedarf auf Grundlage eines Fahrzeugsystemzustands oder wie vom Bediener erlaubt betrieben werden.
Das elektrifizierte Fahrzeug 12 kann darüber hinaus in einem Hybrid-(HEV-)Modus arbeiten, bei dem der Motor 14 und der Elektromotor 22 beide zum Erreichen des Fahrzeugvortriebs verwendet werden. Der HEV-Modus ist ein Beispiel eines Ladungserhaltungsbetriebsmodus für das elektrifizierte Fahrzeug 12. Während des HEV-Modus kann das elektrifizierte Fahrzeug 12 die Verwendung des Elektromotors 22 für den Vortrieb verringern, um die Menge gespeicherter elektrischer Energie der hybriden Energiespeicher- und -zuführvorrichtung 24 durch Erhöhen des Vortriebs durch den Motor 14 auf einem gleichbleibenden oder annähernd gleichbleibenden Niveau zu halten. Das elektrifizierte Fahrzeug 12 kann innerhalb des Umfangs dieser Offenbarung zusätzlich zum EV- und zum HEV-Modus in anderen Betriebsmodi betrieben werden.
2 stellt eine beispielhafte hybride Energiespeicher- und -zuführvorrichtung 24 dar, die vom elektrifizierten Fahrzeug 12 eingesetzt werden kann. Die hybride Energiespeicher- und -zuführvorrichtung 24 ist unter Verwendung einer beliebigen herkömmlichen Montagetechnik an einem Unterboden 54 des elektrifizierten Fahrzeugs 12 montiert. Sobald sie montiert ist, hängt die hybride Energiespeicher- und -zuführvorrichtung 24 vom Unterboden 54 und ist außerhalb des Fahrgastraums des elektrifizierten Fahrzeugs 12 positioniert.
Die hybride Energiespeicher- und -zuführvorrichtung 24 kann in dem Raum montiert sein, der typischerweise für den Kraftstofftank des elektrifizierten Fahrzeugs 12 vorgesehen ist. In einer Ausführungsform ist die hybride Energiespeicher- und -zuführvorrichtung 24 horizontal zwischen einem ersten Rahmenträger 56 und einem zweiten Rahmenträger 58 des Unterbodens 54 angeordnet. Der erste Rahmenträger 56 und der zweite Rahmenträger 58 erstrecken sich in Längsrichtung (d. h. in die Seite hinein in 2), um eine Länge des Unterbodens 54 zu bilden. Die hybride Energiespeicher- und -zuführvorrichtung 24 kann auch vertikal zwischen einem Bodenblech 60 des Unterbodens 54 und Abgasrohren 62 angeordnet sein. Die Abgasrohre 62 können Teil einer Abgasanlage des elektrifizierten Fahrzeugs 12 sein. In einer weiteren Ausführungsform ist die hybride Energiespeicher- und -zuführvorrichtung 24 unterhalb eines Rücksitzes 64 (schematisch gezeigt) des elektrifizierten Fahrzeugs 12 montiert. Andere Montagestellen sind ebenfalls denkbar und es versteht sich, dass die dargestellte Montagestelle der hybriden Energiespeicher- und -zuführvorrichtung 24 diese Offenbarung nicht beschränken soll.
Die hybride Energiespeicher- und -zuführvorrichtung 24 beinhaltet ein Kunststoffgehäuse 66, das mehrere Energiequellen beherbergt. Das Kunststoffgehäuse 66 kann aus einer Vielfalt von polymeren Materialien konstruiert sein. In einer ersten Ausführungsform ist das Kunststoffgehäuse 66 aus hochdichtem Polyethylen (HDPE) gefertigt. In einer zweiten Ausführungsform ist das Kunststoffgehäuse 66 aus Polypropylen gefertigt. In einer dritten Ausführungsform ist das Kunststoffgehäuse 66 aus Polyamid gefertigt. In noch einer weiteren Ausführungsform ist das Kunststoffgehäuse 66 aus einem Kunststoffmaterial gefertigt, das mit Verstärkungen, wie beispielsweise durchgängigen oder nicht durchgängigen Glas- oder Kohlenstofffasern, gefüllt ist.
Die hybride Energiespeicher- und -zuführvorrichtung 24 kann eine erste abgedichtete Kammer 68 und eine zweite abgedichtete Kammer 70 beinhalten, die fluidisch von der ersten abgedichteten Kammer 68 isoliert ist. In dieser Ausführungsform speichert die erste abgedichtete Kammer 68 einen flüssigen Kraftstoff 72 und dient daher als ein Kraftstofftank der hybriden Energiespeicher- und -zuführvorrichtung 24, und die zweite abgedichtete Kammer 70 speichert elektrische Energie und dient daher als ein Batteriepack der hybriden Energiespeicher- und -zuführvorrichtung 24. Das heißt, dass die hybride Energiespeicher- und -zuführvorrichtung 24 den Kraftstofftank und den Batteriepack zusammen in einer einzelnen Kunststoffgehäuseeinheit integriert.
Dies ist in der schematischen Abbildung von 2 zwar nicht gezeigt, doch die erste abgedichtete Kammer 68 kann auch den Kraftstoffmessfühler und alle weiteren notwendigen Komponenten zum Erfassen des Kraftstoffpegels und zur Zuführung des flüssigen Kraftstoffs 72 beherbergen.
Eine Vielzahl von Batteriekomponenten kann in der zweiten abgedichteten Kammer 70 beherbergt werden. Beispielsweise kann die zweite abgedichtete Kammer 70 eine oder mehrere Batteriegruppen 74 (z. B. Gruppierungen von Batteriezellen einschließlich beliebiger Gruppenstrukturen wie etwa Gruppenrahmen, Abstandhaltern, Trägern, Wänden, Platten, Verbindungen, Wärmetauscherplatten etc.) und eine oder mehrere elektronische Batteriekomponenten 76 (z. B. ein elektrisches Batteriesteuermodul (BECM - Battery Electric Control Module), ein busverbundenes elektrisches Zentrum (BEC - Bussed Electrical Center), Unterbrechungsschalter zu Wartungszwecken etc.) beherbergen.
In einer Ausführungsform ist das Kunststoffgehäuse 66 eine einstückige, monolithische Struktur, die durch Schweißen oder anderweitiges Verbinden eines ersten Kunststoffteils 78, eines zweiten Kunststoffteils 80 und eines dritten Kunststoffteils 82 ausgebildet wird (d. h. eine dreiteilige Ausgestaltung). Beispielsweise können das erste Kunststoffteil 78 und das zweite Kunststoffteil 80 durch eine erste Schweißnaht 84 zusammengefügt werden und das dritte Kunststoffteil 82 kann durch eine zweite Schweißnaht 86 mit dem zweiten Kunststoffteil 80 zusammengefügt werden.
Sobald sie verbunden sind, bilden das erste Kunststoffteil 78 und das zweite Kunststoffteil 80 die erste abgedichtete Kammer 68 und das zweite Kunststoffteil 80 und das dritte Kunststoffteil 82 bilden die zweite abgedichtete Kammer 70. Insbesondere bildet in dieser Ausführungsform das erste Kunststoffteil 78 eine Kraftstofftankoberseite, das zweite Kunststoffteil 80 bildet eine Kraftstofftankunterseite und eine Batteriepackoberseite und das dritte Kunststoffteil 82 bildet eine Batteriepackunterseite. Besonders dient ein Abschnitt 88 (der Deutlichkeit halber unter Verwendung gestrichelter Linien gezeichnet) des zweiten Kunststoffteils 80 als eine gemeinsame Wand zwischen dem Kraftstofftank- und dem Batteriepackabschnitt der hybriden Energiespeicher- und -zuführvorrichtung 24. Daher sind keine Spalte, mechanische Befestigungsvorrichtungen oder getrennte Wände zwischen dem Kraftstofftank- und dem Batteriepackabschnitt der hybriden Energiespeicher- und -zuführvorrichtung 24 angeordnet. Das heißt, die erste abgedichtete Kammer 68 und die zweite abgedichtete Kammer 70 teilen sich eine gemeinsame Wand für eine verbesserte Platznutzungseffizi enz.
In einer alternativen Ausführungsform, die in 3 gezeigt ist, ist das Kunststoffgehäuse 66 eine einstückige, monolithische Struktur, die durch Schweißen oder anderweitiges Verbinden eines ersten Kunststoffteils 79 und eines zweiten Kunststoffteils 81 ausgebildet wird (d. h. eine zweiteilige Ausgestaltung). Das erste Kunststoffteil 79 und das zweite Kunststoffteil 81 können durch eine einzelne Schweißnaht 83 miteinander verbunden sein.
Sobald sie verbunden sind, bildet das erste Kunststoffteil 79 die erste abgedichtete Kammer 68 und sowohl das erste Kunststoffteil 79 als auch das zweite Kunststoffteil 81 bilden die zweite abgedichtete Kammer 70. Insbesondere bildet in dieser Ausführungsform das erste Kunststoffteil 79 die Kraftstofftankoberseite, die Kraftstofftankunterseite und die Batteriepackoberseite, und das zweite Kunststoffteil 81 bildet die Batteriepackunterseite. Besonders dient ein Abschnitt 89 (der Deutlichkeit halber in gestrichelten Linien gezeichnet) des ersten Kunststoffteils 79 als eine gemeinsame Wand zwischen dem Kraftstofftank- und dem Batteriepackabschnitt der hybriden Energiespeicher- und -zuführvorrichtung 24. Daher sind keine Spalte, mechanische Befestigungsvorrichtungen oder getrennte Wände zwischen dem Kraftstofftank- und dem Batteriepackabschnitt der hybriden Energiespeicher- und -zuführvorrichtung 24 angeordnet.
In den 2 und 3 ist der Batteriepackabschnitt (d. h. die zweite abgedichtete Kammer 70) der hybriden Energiespeicher- und -zuführvorrichtung 24 unterhalb von zumindest einem Abschnitt des Kraftstofftankabschnitts (d. h. der ersten abgedichteten Kammer 68) montiert. Jedoch sind im Umfang dieser Offenbarung zusätzlich weitere Auslegungen denkbar. Bezug nehmend auf 4 kann beispielsweise die zweite abgedichtete Kammer 70 des Kunststoffgehäuses 66 oberhalb von zumindest einem Abschnitt der ersten abgedichteten Kammer 68 positioniert sein, sodass der Batteriepackabschnitt zumindest teilweise oberhalb des Kraftstofftankabschnitts der hybriden Energiespeicher- und -zuführvorrichtung 24 ist. In dieser Ausführungsform dient ein Abschnitt 90 (der Deutlichkeit halber unter Verwendung gestrichelter Linien gezeichnet) der Kraftstofftankoberseite als die gemeinsame Wand zwischen der zweiten abgedichteten Kammer 70 und der ersten abgedichteten Kammer 68. Das Positionieren von Abschnitten des Kraftstofftanks der hybriden Energiespeicher- und -zuführvorrichtung 24 unterhalb des Batteriepacks positioniert den Kraftstofftank näher an den Abgasrohren 62. Der flüssige Kraftstoff 72 weist ein relativ hohes Wärmeaufnahmevermögen auf und isoliert daher die in der zweiten abgedichteten Kammer 70 beherbergten Batteriekomponenten wirksam gegenüber abgestrahlter Wärme, die von der Abgasanlage erzeugt wird.
In noch einer weiteren Ausführungsform, die in 5 gezeigt ist, ist die zweite abgedichtete Kammer 70 des Kunststoffgehäuses 66 axial zwischen einem ersten Teil S1 und einem zweiten Teil S2 der ersten abgedichteten Kammer 68 positioniert, sodass Kraftstofftankabschnitte auf jeder fahrzeugaußenseitigen Seite des Batteriepackabschnitts der hybriden Energiespeicher- und -zuführvorrichtung 24 angeordnet sind. Ein dritter Teil S3 der ersten abgedichteten Kammer 68 kann zwischen dem ersten Teil S1 und dem zweiten Teil S2 eingebunden sein. Der dritte Teil S3 dient daher als ein Übergangsabschnitt, der es flüssigem Kraftstoff 72 ermöglicht, zwischen dem ersten und dem zweiten Teil S1, S2 bewegt zu werden. Diese konkrete Ausführungsform ermöglicht es dem flexiblen Kunststoffgehäuse 66 und dem beweglichen flüssigen Kraftstoff 72, der in der ersten abgedichteten Kammer 68 enthalten ist, gegenüber beliebigen Strukturen, die sich bei einem Zusammenstoß verformen, nachzugeben, ohne Punktlasten auf die Batteriekomponenten auszuüben, die in der zweiten abgedichteten Kammer 70 beherbergt sind.
6 stellt eine weitere hybride Energiespeicher- und -zuführvorrichtung 124 zum Speichern mehrerer Energiequellen in einem einzelnen Kunststoffgehäuse 166 dar. Das Kunststoffgehäuse 166 kann eine erste abgedichtete Kammer 168 und eine zweite abgedichtete Kammer 170 bilden, die fluidisch von der ersten abgedichteten Kammer 168 isoliert ist. In dieser Ausführungsform speichert die erste abgedichtete Kammer 168 einen flüssigen Kraftstoff und dient daher als ein Kraftstofftank der hybriden Energiespeicher- und -zuführvorrichtung 124, und die zweite abgedichtete Kammer 170 speichert elektrische Energie und dient daher als ein Batteriepack der hybriden Energiespeicher- und -zuführvorrichtung 124.
In einer Ausführungsform ist eine untere Wand 94 der ersten abgedichteten Kammer 168 des Kunststoffgehäuses 166 eine im Wesentlichen flache Fläche. Die untere Wand 94 stellt eine Montagefläche zum Aufnehmen von Batteriepackabschnitten unterschiedlicher Größen bereit. Unterschiedlich dimensionierte Batteriepackabschnitte können wünschenswert sein, um die unterschiedlichen Speichererfordernisse für elektrische Energie zu erfüllen, die beispielsweise von HEV, anders als von PHEV, gefordert werden. In einer Ausführungsform kann ein zusätzliches Kunststoffteil 96A an die untere Wand 94 geschweißt oder anderweitig mit dieser verbunden werden, um eine zweite abgedichtete Kammer 170A einer ersten Größe zu bilden, und ein zusätzliches Kunststoffteil 96B kann an die untere Wand 94 geschweißt oder anderweitig mit dieser verbunden werden, um eine zweite abgedichtete Kammer 170B einer zweiten Größe zu bilden. Daher stellt die untere Wand 94 die notwendige Grundfläche zum Bilden unterschiedlich dimensionierter Batterieabschnitte der hybriden Energiespeicher- und -zuführvorrichtung 124 bereit.
Die hybriden Energiespeicher- und -zuführvorrichtungen dieser Offenbarung verbessern durch Integrieren des Kraftstofftanks und der Batterie zusammen in einem einzelnen Gehäuse die Platznutzungseffizienz in Hybridelektrofahrzeugen. Die Platznutzungseffizienz wird durch Beseitigen von Abstandsspalten zwischen dem Batterie- und dem Kraftstofftankabschnitt der hybriden Vorrichtung verbessert. Die vorgestellten Ausgestaltungen verringern auch das Gewicht, die Kosten und die Komplexität der einzelnen Teile. Darüber hinaus werden der Insassenkomfort und das Ladevolumen nicht negativ beeinträchtigt, da die vorgestellten hybriden Energiespeicher- und -zuführvorrichtungen in Bereichen verbaut werden können, die typischerweise für den Kraftstofftank vorgesehen sind.
Obgleich die unterschiedlichen nicht einschränkenden Ausführungsformen als konkrete Komponenten oder Schritte aufweisend dargestellt sind, sind die Ausführungsformen dieser Offenbarung nicht auf diese bestimmten Kombinationen beschränkt. Es ist möglich, einige der Komponenten oder Merkmale aus einer beliebigen der nicht einschränkenden Ausführungsformen in Kombination mit Merkmalen oder Komponenten aus einer beliebigen der anderen nicht einschränkenden Ausführungsformen zu verwenden.
Es versteht sich, dass in den verschiedenen Zeichnungen gleiche Bezugszeichen entsprechende oder ähnliche Elemente bezeichnen. Obwohl eine bestimmte Komponentenanordnung in diesen Ausführungsbeispielen offenbart und dargestellt ist, versteht es sich, dass andere Anordnungen ebenfalls von den Lehren dieser Offenbarung profitieren könnten.
Die vorstehende Beschreibung ist als veranschaulichend und in keinerlei einschränkendem Sinne auszulegen. Für einen Durchschnittsfachmann versteht es sich, dass bestimmte Modifikationen im Umfang dieser Offenbarung liegen könnten. Aus diesen Gründen sollten die folgenden Patentansprüche studiert werden, um den wahren Umfang und Inhalt dieser Offenbarung zu ermitteln.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird eine hybride Energiespeicher- und -zuführvorrichtung bereitgestellt, die Folgendes aufweist: ein Kunststoffgehäuse, das eine erste abgedichtete Kammer und die zweite abgedichtete Kammer bildet; wobei die erste abgedichtete Kammer als ein Kraftstofftank zum Speichern eines flüssigen Kraftstoffs ausgelegt ist; und die zweite abgedichtete Kammer als ein Batteriepack zum Speichern elektrischer Energie ausgelegt ist.
Gemäß einer Ausführungsform ist die zweite abgedichtete Kammer unterhalb von zumindest einem Abschnitt der ersten abgedichteten Kammer angeordnet.
Gemäß einer Ausführungsform ist die zweite abgedichtete Kammer oberhalb von zumindest einem Abschnitt der ersten abgedichteten Kammer angeordnet.
Gemäß einer Ausführungsform ist die zweite abgedichtete Kammer axial zwischen einem ersten Teil und einem zweiten Teil der ersten abgedichteten Kammer angeordnet.
Gemäß einer Ausführungsform ist die vorstehende Erfindung ferner durch einen Übergangsteil gekennzeichnet, der eine Verbindung zwischen dem ersten Teil und dem zweiten Teil der ersten abgedichteten Kammer herstellt.
Gemäß einer Ausführungsform teilen sich die erste abgedichtete Kammer und die zweite abgedichtete Kammer eine gemeinsame Wand des Kunststoffgehäuses.
Gemäß einer Ausführungsform beherbergt die zweite abgedichtete Kammer eine Batteriegruppe und eine elektronische Batteriekomponente.
Gemäß einer Ausführungsform ist eine untere Wand der ersten abgedichteten Kammer flach und bildet eine Grundfläche zum Ausbilden der zweiten abgedichteten Kammer.
Gemäß einer Ausführungsform ist die vorstehende Erfindung ferner gekennzeichnet durch ein Hybridelektrofahrzeug, das die hybride Energiespeicher- und -zuführvorrichtung umfasst.
Gemäß einer Ausführungsform hängt die hybride Energiespeicher- und -zuführvorrichtung von einem Unterboden des Hybridelektrofahrzeugs.
Gemäß einer Ausführungsform ist die hybride Energiespeicher- und -zuführvorrichtung horizontal zwischen einem ersten Rahmenträger und zweiten Rahmenträger montiert und vertikal zwischen einem Bodenblech und einem Abgasrohr montiert.
Gemäß der vorliegenden Offenbarung beinhaltet ein Verfahren das Verbauen eines Kraftstofftanks und eines Batteriepacks eines Hybridelektrofahrzeugs zusammen in einem einzelnen Kunststoffgehäuse.
Gemäß einer Ausführungsform beinhaltet das einzelne Kunststoffgehäuse eine erste abgedichtete Kammer, die als der Kraftstofftank dient, und eine zweite abgedichtete Kammer, die als der Batteriepack dient.
Gemäß einer Ausführungsform ist die vorstehende Erfindung ferner gekennzeichnet durch das Zusammenschweißen eines ersten Kunststoffteils und eines zweiten Kunststoffteils, um die erste abgedichtete Kammer zu bilden; und das Schweißen eines dritten Kunststoffteils an das zweite Kunststoffteil, um die zweite abgedichtete Kammer zu bilden.
Gemäß einer Ausführungsform bildet das erste Kunststoffteil eine Oberseite des Kraftstofftanks, das zweite Kunststoffteil bildet eine Unterseite des Kraftstofftanks und eine Oberseite des Batteriepacks und das dritte Kunststoffteil bildet eine Unterseite des Batteriepacks.
Gemäß einer Ausführungsform ist die vorstehende Erfindung ferner gekennzeichnet durch das Ausbilden der ersten abgedichteten Kammer unter Verwendung eines ersten Kunststoffteils; und das Schweißen eines zweiten Kunststoffteils an ein erstes Kunststoffteil, um die zweite abgedichtete Kammer zu bilden.
Gemäß einer Ausführungsform bildet das erste Kunststoffteil eine Oberseite des Kraftstofftanks, eine Unterseite des Kraftstofftanks und eine Oberseite des Batteriepacks und das zweite Kunststoffteil bildet eine Unterseite des Batteriepacks.
Gemäß einer Ausführungsform ist der Kraftstofftank zumindest teilweise oberhalb des Batteriepacks positioniert.
Gemäß einer Ausführungsform ist der Kraftstofftank zumindest teilweise unterhalb des Batteriepacks positioniert.
Gemäß einer Ausführungsform ist der Kraftstofftank auf jeder fahrzeugaußenseitigen Seite des Batteriepacks positioniert.

Claims

Hybride Energiespeicher- und -zuführvorrichtung, umfassend: ein Kunststoffgehäuse, das eine erste abgedichtete Kammer und eine zweite abgedichtete Kammer bildet; wobei die erste abgedichtete Kammer als ein Kraftstofftank zum Speichern eines flüssigen Kraftstoffs ausgelegt ist; und die zweite abgedichtete Kammer als ein Batteriepack zum Speichern elektrischer Energie ausgelegt ist.
Hybride Energiespeicher- und -zuführvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die zweite abgedichtete Kammer oberhalb oder unterhalb von zumindest einem Abschnitt der ersten abgedichteten Kammer angeordnet ist.
Hybride Energiespeicher- und -zuführvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die zweite abgedichtete Kammer axial zwischen einem ersten Teil und einem zweiten Teil der ersten abgedichteten Kammer angeordnet ist, und optional umfassend einen Übergangsteil, der eine Verbindung zwischen dem ersten Teil und dem zweiten Teil der ersten abgedichteten Kammer herstellt.
Hybride Energiespeicher- und -zuführvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die erste abgedichtete Kammer und die zweite abgedichtete Kammer sich eine gemeinsame Wand des Kunststoffgehäuses teilen.
Hybride Energiespeicher- und -zuführvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die zweite abgedichtete Kammer eine Batteriegruppe und eine elektronische Batteriekomponente beherbergt.
Hybride Energiespeicher- und -zuführvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei eine untere Wand der ersten abgedichteten Kammer flach ist und eine Grundfläche zum Ausbilden der zweiten abgedichteten Kammer bildet.
Hybridelektrofahrzeug, das die hybride Energiespeicher- und -zuführvorrichtung nach Anspruch 1 umfasst.
Hybridelektrofahrzeug nach Anspruch 7, wobei die hybride Energiespeicher- und -zuführvorrichtung von einem Unterboden des Hybridelektrofahrzeugs hängt.
Hybridelektrofahrzeug nach Anspruch 7, wobei die hybride Energiespeicher- und -zuführvorrichtung horizontal zwischen einem ersten Rahmenträger und zweiten Rahmenträger montiert ist und vertikal zwischen einem Bodenblech und einem Abgasrohr montiert ist.
Verfahren, umfassend: Verbauen eines Kraftstofftanks und eines Batteriepacks eines Hybridelektrofahrzeugs zusammen in einem einzelnen Kunststoffgehäuse.
Verfahren nach Anspruch 10, wobei das einzelne Kunststoffgehäuse eine erste abgedichtete Kammer, die als der Kraftstofftank dient, und eine zweite abgedichtete Kammer, die als der Batteriepack dient, beinhaltet.
Verfahren nach Anspruch 11, umfassend: Zusammenschweißen eines ersten Kunststoffteils und eines zweiten Kunststoffteils, um die erste abgedichtete Kammer zu bilden; und Schweißen eines dritten Kunststoffteils an das zweite Kunststoffteil, um die zweite abgedichtete Kammer zu bilden.
Verfahren nach Anspruch 12, wobei das erste Kunststoffteil eine Oberseite des Kraftstofftanks bildet, das zweite Kunststoffteil eine Unterseite des Kraftstofftanks und eine Oberseite des Batteriepacks bildet und das dritte Kunststoffteil eine Unterseite des Batteriepacks bildet.
Verfahren nach Anspruch 11, umfassend: Ausbilden der ersten abgedichteten Kammer unter Verwendung eines ersten Kunststoffteils; und Schweißen eines zweiten Kunststoffteils an das erste Kunststoffteil, um die zweite abgedichtete Kammer zu bilden.
Verfahren nach Anspruch 14, wobei das erste Kunststoffteil eine Oberseite des Kraftstofftanks, eine Unterseite des Kraftstofftanks und eine Oberseite des Batteriepacks bildet und das zweite Kunststoffteil eine Unterseite des Batteriepacks bildet.