DE102021119103A1 - Kraftfahrzeug mit einer schaltbaren Isolationsschicht zwischen Fahrzeuginsassenraum und Traktionsbatterie - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Kraftfahrzeug mit einem Fahrzeuginsassenraum; einer Traktionsbatterie, die unterhalb des Fahrzeuginsassenraums angeordnet ist, und einer steuerbaren Isolationslage, welche zwischen der Traktionsbatterie und dem Fahrzeuginsassenraum angeordnet ist, wobei die Isolationslage in einen Isolationsmodus und einen Temperiermodus schaltbar ist und die Isolationslage im Isolationsmodus eine höhere thermische Isolation aufweist als im Temperiermodus.

Description

• Die Erfindung betrifft ein elektrifiziertes Kraftfahrzeug mit einer Traktionsbatterie.
• Es sind elektrifizierte Kraftfahrzeuge bekannt, die eine unterhalb des Fahrzeuginsassenraums angeordnete Traktionsbatterie aufweisen. Die Traktionsbatterien selbst geben beim Laden oder im Betrieb Wärmeenergie ab. Darüber hinaus werden die Traktionsbatterien je nach Betriebsmodus und Umgebungsbedingungen temperiert, d.h. beheizt oder gekühlt. Dabei treten thermische Wechselwirkungen zwischen der Traktionsbatterie und dem Fahrzeuginsassenraum auf. Bei kalten Außentemperaturen bzw. im Winter wird der Fahrzeuginsassenraum beheizt, die Batterie zum Beginn der Fahrt ebenfalls, muss dann aber während der Fahrt gekühlt werden, wohingegen dem Fahrzeuginsassenraum konstant Wärmeenergie zuzuführen ist, um ihn zu beheizen. Bei warmen Außentemperaturen bzw. im Sommer wird der Fahrgastraum gekühlt, die Batterie zunächst geheizt bis sie im weiteren Verlauf ebenfalls gekühlt werden muss. Insofern sind die thermischen Wechselwirkungen zwischen der Traktionsbatterie und dem Fahrzeuginsassenraum teilweise konträr.
• Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung die vorstehend genannten Nachteile zumindest teilweise zu beseitigen. Diese Aufgabe wird durch ein Kraftfahrzeug gemäß Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
• Gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung wird ein Kraftfahrzeug bereitgestellt, mit einem Fahrzeuginsassenraum; einer Traktionsbatterie, die unterhalb des Fahrzeuginsassenraums angeordnet ist, und einer steuerbaren Isolationslage, welche zwischen der Traktionsbatterie und dem Fahrzeuginsassenraum angeordnet ist, wobei die Isolationslage in einen Isolationsmodus und einen Temperiermodus schaltbar ist und die Isolationslage im Isolationsmodus eine höhere thermische Isolation aufweist als im Temperiermodus. Durch eine solche Isolationslage kann je nach Temperier- und Betriebsmodus der Traktionsbatterie, d.h. je nachdem, ob die Traktionsbatterie Wärmeenergie abstrahlt, eine Beheizung der Traktionsbatterie stattfindet oder eine Kühlung der Traktionsbatterie stattfindet und abhängig davon, welche Temperierungsanforderung für den Fahrzeuginsassenraum besteht, eine thermische Wechselwirkung zwischen der Traktionsbatterie und dem Fahrzeuginsassenraum zugelassen oder unterbunden / reduziert werden.
• Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung weist das Kraftfahrzeug ferner eine Steuereinheit auf.
• Insbesondere ist die Steuereinheit angepasst, die Isolationslage in Abhängigkeit von einer Temperierungsanforderung, wie beispielsweise einer Beheizungsanforderung oder einer Klimatisierungsanforderung, des Fahrzeuginsassenraums in den Isolationsmodus oder den Temperiermodus zu schalten.
• Insbesondere ist die Steuereinheit angepasst, die Isolationslage in Abhängigkeit von einem Betriebszustand der Traktionsbatterie, beispielsweise ob die Traktionsbatterie Wärmeenergie abstrahlt oder gekühlt wird, in den Isolationsmodus oder den Temperiermodus zu schalten.
• Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung weist die Isolationslage zumindest zwei Platten auf, in denen mehrere Öffnungen ausgebildet sind und die gegeneinander derart verschiebbar sind, dass im Temperiermodus die Öffnungen der Platten so ausgerichtet sind, dass die Isolationslage mehrere Durchgangsöffnungen ausbildet, und im Isolationsmodus die Öffnungen der Platten so ausgerichtet sind, dass die Isolationslage keine Durchgangsöffnungen ausbildet.
• Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung sind die Platten gitterartig ausgebildet.
• Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung weist das Kraftfahrzeug ferner eine Temperiereinrichtung zum Temperieren der Traktionsbatterie auf.
• Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung ist das Kraftfahrzeug derart ausgebildet, dass die Traktionsbatterie eine Vielzahl von Speicherzellen aufweist, die Temperiereinrichtung zwischen dem Fahrzeuginsassenraum und den Speicherzellen angeordnet ist und die Isolationslage zwischen dem Fahrzeuginsassenraum und der Temperiereinrichtung angeordnet ist.
• Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung ist die Isolationslage derart ausgebildet, dass sie mittels elektrischer Effekte in den Isolationsmodus und den Temperiermodus schaltbar ist.
• Nachfolgend wird ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung beschrieben.
• Gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung weist ein Kraftfahrzeug einen Fahrzeuginsassenraum und eine unterhalb davon angeordnete Traktionsbatterie auf. Das Kraftfahrzeug ist demnach ein elektrifiziertes Fahrzeug, welches zumindest zeitweise rein elektrisch antreibbar ist, beispielsweise ein batterieelektrisches Fahrzeug oder ein Hybridfahrzeug. Die Traktionsbatterie weist eine Vielzahl von Speicherzellen auf elektrochemischer Basis auf, welche elektrische Energie speichern und zumindest für einen Antrieb des Kraftfahrzeugs bereitstellen. Die Speicherzellen sind dabei wiederaufladbar. Bekanntermaßen wird die Traktionsbatterie mittels einer Temperiereinrichtung temperiert, d.h. beheizt und/oder gekühlt. Die Temperiereinrichtung kann dabei beispielsweise zwischen den Speicherzellen und dem Fahrzeuginsassenraum oder auf der Unterseite der Speicherzellen, d.h. auf einer von einem Fahrzeuginsassenraum weg weisenden Seite bzw. auf der zu einer Fahrbahn weisenden Seite der Speicherzellen, angeordnet sein. Beispielsweise kann die Temperiereinrichtung in Form eines plattenartigen Wärmetauschers ausgebildet sein. Die Temperiereinrichtung kann aber auch zwischen den Speicherzellen, beispielsweise in Form wellenförmiger Kühlbahnen, verlaufen.
• Darüber hinaus ist zwischen der Traktionsbatterie und dem Fahrzeuginsassenraum eine steuerbare Isolationslage angeordnet. Diese ist in einen Isolationsmodus und einen Temperiermodus schaltbar, wobei die Isolationslage im Isolationsmodus eine höhere thermische Isolation, insbesondere einen geringeren Wärmedurchgangskoeffizient, aufweist als im Temperiermodus. Beispielsweise kann dies dadurch umgesetzt sein, dass die Isolationslage zumindest zwei Platten aufweist, in denen mehrere Öffnungen ausgebildet sind und die gegeneinander derart verschiebbar sind, dass im Temperiermodus die Öffnungen der Platten so ausgerichtet sind, dass die Isolationslage mehrere Durchgangsöffnungen ausbildet, und im Isolationsmodus die Öffnungen der Platten so ausgerichtet sind, dass die Isolationslage keine Durchgangsöffnungen ausbildet. Die Öffnung in den Platten gehen in einer Richtung senkrecht zu den Plattenebenen vollständig durch die Platten hindurch und können beispielsweise quadratisch, rechteckig, rund, usw. sein. Im Falle von zwei Platten kann eine der Platte fest installiert und die andere verschiebbar gelagert sein und elektromotorisch angetrieben werden. Die Schaltung der Isolationslage wird von einer Steuereinheit je nach Temperierungsanforderung des Fahrzeuginsassenraums und/oder Betriebszustand der Traktionsbatterie angesteuert.
• Vorstehend wurde ein Ausführungsbeispiel beschreiben, bei dem zwei verschiebbar zueinander vorgesehene Platten eine Schaltbarkeit zwischen dem Isolationsmodus und dem Temperiermodus bewirken. Es ist jedoch auch ein Ausführungsbeispiel denkbar, bei dem die Isolationslage derart ausgebildet, dass sie mittels elektrischer Effekte in den Isolationsmodus und den Temperiermodus schaltbar ist. Das heißt, ein Material der Isolationslage verändert je nach Anlegen einer elektrischen Spannung ihren Wärmedurchgangskoeffizienten, so dass sie im Isolationsmodus eine höhere thermische Isolation, insbesondere einen geringeren Wärmedurchgangskoeffizienten, aufweist als im Temperiermodus.
• Während die Erfindung in der vorangehenden Beschreibung beschrieben wurde, ist dies als beispielhaft und nicht als beschränkend zu verstehen und es ist nicht beabsichtigt die Erfindung auf das offenbarte Ausführungsbeispiel zu beschränken. Die bloße Tatsache, dass bestimmte Merkmale in verschiedenen abhängigen Ansprüchen genannt sind, soll nicht andeuten, dass eine Kombination dieser Merkmale nicht auch vorteilhaft genutzt werden könnte.

Claims (7)

1. Kraftfahrzeug mit einem Fahrzeuginsassenraum; einer Traktionsbatterie, die unterhalb des Fahrzeuginsassenraums angeordnet ist, und einer steuerbaren Isolationslage, welche zwischen der Traktionsbatterie und dem Fahrzeuginsassenraum angeordnet ist, wobei die Isolationslage in einen Isolationsmodus und einen Temperiermodus schaltbar ist und die Isolationslage im Isolationsmodus eine höhere thermische Isolation aufweist als im Temperiermodus.
2. Kraftfahrzeug gemäß Anspruch 1, ferner mit einer Steuereinheit, welche angepasst ist, die Isolationslage in Abhängigkeit von einer Temperierungsanforderung des Fahrzeuginsassenraums in den Isolationsmodus oder den Temperiermodus zu schalten.
3. Kraftfahrzeug gemäß Anspruch 2, mit einer Steuereinheit, welche angepasst ist, die Isolationslage in Abhängigkeit von einem Betriebszustand der Traktionsbatterie in den Isolationsmodus oder den Temperiermodus zu schalten.
4. Kraftfahrzeug gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Isolationslage zumindest zwei Platten aufweist, in denen mehrere Öffnungen ausgebildet sind und die gegeneinander derart verschiebbar sind, dass im Temperiermodus die Öffnungen der Platten so ausgerichtet sind, dass die Isolationslage mehrere Durchgangsöffnungen ausbildet, und im Isolationsmodus die Öffnungen der Platten so ausgerichtet sind, dass die Isolationslage keine Durchgangsöffnungen ausbildet.
5. Kraftfahrzeug gemäß Anspruch 4, wobei die Platten gitterartig ausgebildet sind.
6. Kraftfahrzeug gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, ferner mit einer Temperiereinrichtung zum Temperieren der Traktionsbatterie.
7. Kraftfahrzeug gemäß Anspruch 6, wobei die Traktionsbatterie eine Vielzahl von Speicherzellen aufweist, die Temperiereinrichtung zwischen dem Fahrzeuginsassenraum und den Speicherzellen angeordnet ist und die Isolationslage zwischen dem Fahrzeuginsassenraum und der Temperiereinrichtung angeordnet ist.