DE102019102405A1

DE102019102405A1 - Kühlluftanordnung für ein batteriebetriebenes Kraftfahrzeug

Info

Publication number: DE102019102405A1
Application number: DE102019102405.6A
Authority: DE
Inventors: Thomas Wolf
Original assignee: Dr Ing HCF Porsche AG
Current assignee: Dr Ing HCF Porsche AG
Priority date: 2019-01-31
Filing date: 2019-01-31
Publication date: 2020-08-06

Abstract

Kühlluftanordnung für ein batteriebetriebenes Kraftfahrzeug (4) mit einer Karosserieanordnung (1), die in einem Bugbereich (2) mindestens eine Kühleinrichtung (12) aufweist, der mindestens eine, zur Fahrtrichtung gerichtete Lufteintrittsöffnung (16) zugeordnet ist, die durch mindestens ein Luftleitelement (18) zu Öffnen und zu Verschließen ist und die über mindestens einen Lufteinleitkanal (14) mit einer Einlassseite (20) der Kühleinrichtung (12) fluidisch verbunden ist, wobei mindestens ein Luftableitkanal (26), der mit einer Auslassseite (22) der Kühleinrichtung (12) fluidisch verbunden ist, eine Luftableitöffnung (28) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Luftableitöffnung (28) derart ausgebildet ist, dass die Kühlluft senkrecht zur Fahrtrichtung aus der Karosserieanordnung ausleitbar ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Kühlluftanordnung für ein batteriebetriebenes Kraftfahrzeug mit einer Karosserieanordnung, die in einem Bugbereich mindestens eine Kühleinrichtung aufweist, der mindestens eine, zur Fahrtrichtung gerichtete Lufteintrittsöffnung zugeordnet ist, die durch mindestens ein Luftleitelement zu Öffnen und zu Verschließen ist und die über mindestens einen Lufteinleitkanal mit einer Einlassseite der Kühleinrichtung fluidisch verbunden ist, und mit einem mindestens ein Luftableitkanal, der mit einer Auslassseite der Kühleinrichtung fluidisch verbunden ist, eine Luftableitöffnung aufweist.
Derartige Kühlluftanordnungen für sämtliche Arten von Kraftfahrzeugen sind aus dem Stand der Technik hinlänglich bekannt. In diesem Zusammenhang ist insbesondere die deutsche Offenlegungsschrift DE 10 2015 103 393 A1 zu nennen. Hierbei dient die in die Lufteintrittsöffnung einströmende Luft nicht nur der Durchströmung der Kühleinrichtung, die als Wärmetauscher ausgebildet ist, sondern auch der Verbesserung von aerodynamischen Eigenschaften des Kraftfahrzeuges, wie der Verringerung des Luftwiderstandes und der Verbesserung von Balance-Eigenschaften, wie insbesondere eine Veränderung des auf die Vorderachse des Kraftfahrzeuges wirkenden Auftriebs bzw. Abtriebs. Während derartige Kühlluftanordnungen bei überwiegend durch Verbrennungskraftmaschinen angetriebenen Kraftfahrzeugen und Hybrid-Kraftfahrzeuge, deren Hauptantriebssystem durch einen Verbrennungsmotor ausgebildet ist, ihre vielfältigen Funktionen erfüllen, so weisen sie bei batteriebetriebenen Kraftfahrzeugen, d.h. Kraftfahrzeuge, deren Hauptantrieb durch einen Elektromotor, oder auch durch einen Brennstoffzellenantrieb ausgebildet ist, aufgrund der wesentlich geringeren benötigten Kühlluft insbesondere fahrdynamische Nachteile auf. Bei geöffneter Lufteintrittsöffnung erzeugt die beschriebene Luftführung einen hohen Luftwiderstand, was sich insbesondere sehr nachteilig auf die Reichweite des Kraftfahrzeuges auswirkt. Hierbei wird zwar ein Auftrieb an der Vorderachse erzeugt, jedoch reicht dieser nicht aus, um eine zufriedenstellende Balance bei einem batteriebetriebenen Kraftfahrzeug zu gewährleisten. Noch problematischer ist die Situation bei geschlossener Lufteintrittsöffnung, wodurch zwar der Luftwiderstand wesentlich verringert wird, aber auch der auf die Vorderachse wirkende Auftrieb verringert wird, wodurch die Balance des batteriebetriebenen Kraftfahrzeuges noch weiter verschlechtert wird.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, den oben genannten Nachteil bei batteriebetriebenen Kraftfahrzeugen auf möglichst einfache konstruktive Weise zu vermeiden.
Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, dass die Luftableitöffnung derart ausgebildet ist, dass die Kühlluft senkrecht zur Fahrtrichtung aus der Karosserieanordnung ausleitbar ist. Die nach unten ausgeleitete Kühlluft erhöht den Auftrieb auf die Vorderachse signifikant und führt zu einer vorteilhaften Auftriebsbalance, bei der der Vorderachsen-Auftrieb größer als der Hinterachsen-Auftrieb ist, was zu einem leicht untersteuerten Kraftfahrzeug führt. Zudem wirkt die vor den Vorderrädern nach unten ausgeleitete Kühlluft wie ein virtueller Radspoiler und leitet die Luftströmung widerstandsarm um die Vorderräder. Dies führt auch bei geöffneter Lufteintrittsöffnung zu einer Verringerung des Luftwiderstandes, wodurch die Lufteintrittsöffnung bzw. Lufteintrittsöffnungen in vielen Betriebssituationen geöffnet bleiben können.
In einer vorteilhaften Ausführungsform ist zumindest teilweise in dem Luftableitkanal und/oder in der Luftableitöffnung mindestens ein Luftleitorgan vorgesehen. Hierdurch ist es möglich, die Luftströmung noch zielgerichteter in Richtung Unterseite des Kraftfahrzeuges zu lenken, um einen optimalen Vorderachs-Auftrieb zu generieren. Des Weiteren können im Bugbereich zwei Kühleinrichtungen im Bereich von jeweiligen Radhäusern von Vorderrädern vorgesehen sein. Hierdurch ist es einerseits möglich, aufgrund der verringerten benötigten Kühlleistung kleine Kühleinrichtungen vorzusehen, und andererseits die fahrdynamischen Vorteile für die Vorderachse des Kraftfahrzeuges in optimaler Weise zu nutzen.
Um auf einfache Weise eine Verringerung des Luftwiderstandes zu gewährleisten, ist es vorteilhaft, dass der Luftableitkanal durch einen Wandabschnitt von dem jeweiligen Radhaus getrennt ist. Hierzu kann der Luftableitkanal einen in Kraftfahrzeugquerrichtung verlaufenden, zum Radhaus gerichteten Wandabschnitt besitzen. Hierzu kann es in vorteilhafter Weise vorgesehen sein, dass in dem Wandabschnitt eine Öffnung angeordnet ist. Um eine Erhöhung der Strömungsgeschwindigkeit in der Luftableitöffnung zu generieren, kann eine Fläche der Luftableitöffnung deutlich kleiner ausgeführt sein als eine Querschnittfläche des Luftableitkanals.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand einer Zeichnung näher erläutert. Hierbei zeigt:

1 eine schematische geschnittene Seitenansicht eines linken Bugbereiches eines Kraftfahrzeuges, und
2 eine schematische geschnittene Draufsicht des linken Bugbereiches aus 1.

1 zeigt eine geschnittene Seitenansicht einer Karosserieanordnung 1 mit einem Bugbereich 2 eines batteriebetriebenen Kraftfahrzeuges 4. Unter batteriebetriebenen Kraftfahrzeugen können reine Elektrofahrzeuge, Hybridfahrzeuge mit mindestens einem Elektromotor als Hauptantriebsquelle aber auch Brennstoffzellenfahrzeuge verstanden werden. Aufgrund des Antriebskonzeptes benötigt ein derartiges Kraftfahrzeug 4 wesentlich weniger Kühlluft als ein vergleichbares Kraftfahrzeug mit einem Verbrennungsmotor als Hauptantrieb. Jedoch kann auch in diesem Falle nicht gänzlich auf Kühlluft verzichtet werden und soll die Kühlluft erfindungsgemäß dazu genutzt werden, die fahrdynamische Balance des Kraftfahrzeuges durch eine Erhöhung des Auftriebs an einer Vorderachse 6, die hier schematisch als Mittelpunkt eines Vorderrades 8 dargestellt ist, zu erhöhen. Hierzu weist der Bugbereich 2 sowohl an der linken als auch an der rechten Seite des Kraftfahrzeuges 4 eine Kühlluftanordnung 10 auf, die durch Luftleitelemente 12, die hier als Kühlerjalousie ausgeführt sind, geöffnet bzw. verschlossen werden kann und die im vorliegenden Ausführungsbeispiel eine im hier dargestellten linken Bugbereich und eine im rechten Bugbereich angeordnete Kühleinrichtung 12 besitzt. Es ist auch denkbar, dass lediglich eine mittig im Bugbereich 2 angeordnete Kühleinrichtung 12 vorgesehen ist. Auch ist es denkbar, dass zusätzlich zu den äußeren Kühleinrichtungen 12 eine mittige Kühleinrichtung vorgesehen ist.
Um nun Kühlluft über einen Lufteinleitkanal 14 zur Kühleinrichtung 12 zu führen, ist jeweils im linken und im rechten Bugbereich eine Lufteintrittsöffnung 16 mit Luftleitelementen 18, die hier als Kühlerjalousie ausgeführt sind, und die dazu dienen, die Lufteintrittsöffnung 16 zu verschließen oder zu öffnen, vorgesehen. Auch ist es möglich, dass die Luftleitelemente 18 eine Zwischenposition einnehmen, um den Kühlluftstrom im Lufteinleitkanal 14 zu einer Einlassseite 20 der Kühleinrichtung 12 zu regulieren. Auf bekannte Weise ist an einer Auslassseite 22 der Kühleinrichtung 12 ein Sauggebläse 24 angeordnet, das den Luftstrom in einen Luftableitkanal 26 führt, der die Luft über eine Luftableitöffnung 28 senkrecht zur Fahrtrichtung aus der als Bugbereich 2 ausgeführten Karosserieanordnung führt. Wie insbesondere aus 2 hervorgeht, ist die Luftableitöffnung 28 mittels eines Luftleitorganes 30 in der Fläche wesentlich geringer ausgeführt, als eine Querschnittsfläche des Luftleitkanals 28, jedoch entspricht die Breite der Luftableitöffnung 28 in etwa der Breite eines Vorderrades 8. Zudem ist hier der Luftableitkanal 26 durch einen Wandabschnitt 30 vom Radhaus 32 des Vorderrades 8 fluidisch getrennt. Durch diese Ausgestaltung des Luftableitkanales 26 und der Luftableitöffnung 28, wird zum einen der Auftrieb auf die Vorderachse 6 erhöht. Zum anderen wirkt die vor einem Vorderrad 8, vom Radhaus 32 getrennte ausgeführte Luft wie ein virtueller Radspoiler, durch den die Luft widerstandsarm um das Vorderrad 8 gelenkt wird. Durch die verringerte Fläche der Luftableitöffnung 28 wird zudem die Strömungsgeschwindigkeit in der Luftableitöffnung 28 erhöht, was einen Radspoilereffekt sogar noch erhöht. Hierbei sind unterschiedliche Formen der Luftableitöffnung 28 denkbar, um den gewünschten Auftrieb in den verschiedenen Betriebssituationen an das jeweilige Kraftfahrzeug 4 anzupassen. In diesem Zusammenhang ist es auch denkbar, in dem Wandabschnitt 30 eine Öffnung vorzusehen, um bei einem Überschuss an Kühlluft diese in das jeweilige Radhaus 32 abzuführen.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102015103393 A1 [0002]

Claims

Kühlluftanordnung für ein batteriebetriebenes Kraftfahrzeug (4) mit einer Karosserieanordnung (1), die in einem Bugbereich (2) mindestens eine Kühleinrichtung (12) aufweist, der mindestens eine, zur Fahrtrichtung gerichtete Lufteintrittsöffnung (16) zugeordnet ist, die durch mindestens ein Luftleitelement (18) zu Öffnen und zu Verschließen ist und die über mindestens einen Lufteinleitkanal (14) mit einer Einlassseite (20) der Kühleinrichtung (12) fluidisch verbunden ist, wobei mindestens ein Luftableitkanal (26), der mit einer Auslassseite (22) der Kühleinrichtung (12) fluidisch verbunden ist, eine Luftableitöffnung (28) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Luftableitöffnung (28) derart ausgebildet ist, dass die Kühlluft senkrecht zur Fahrtrichtung aus der Karosserieanordnung ausleitbar ist.
Kühlluftanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest teilweise in dem Luftableitkanal (26) und/oder in der Luftableitöffnung (28) mindestens ein Luftleitorgan (38) vorgesehen ist.
Kühlluftanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass im Bugbereich (2) zwei Kühleinrichtungen (12) im Bereich von jeweiligen Radhäusern (32) von Vorderrädern (8) vorgesehen sind.
Kühlluftanordnung nach einem der Ansprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet, dass der Luftableitkanal (26) durch einen Wandabschnitt (32) von dem jeweiligen Radhaus (32) getrennt ist.
Kühlluftanordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Luftableitkanal (26) einen in Kraftfahrzeugquerrichtung verlaufenden, zum Radhaus (32) gerichteten Wandabschnitt (30) besitzt.
Kühlluftanordnung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Wandabschnitt (30) eine Öffnung angeordnet ist.
Kühlluftanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Fläche der Luftableitöffnung (28) deutlich kleiner als eine Querschnittsfläche des Luftableitkanals (26) ausgeführt ist.