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DE102016200187A1 - vehicle - Google Patents

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DE102016200187A1
DE102016200187A1 DE102016200187.6A DE102016200187A DE102016200187A1 DE 102016200187 A1 DE102016200187 A1 DE 102016200187A1 DE 102016200187 A DE102016200187 A DE 102016200187A DE 102016200187 A1 DE102016200187 A1 DE 102016200187A1
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DE
Germany
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heating
vehicle
cooling element
interior
energy
Prior art date
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Withdrawn
Application number
DE102016200187.6A
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German (de)
Inventor
Hajo Meinert
Dieter Ziegltrum
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Bayerische Motoren Werke AG
Original Assignee
Bayerische Motoren Werke AG
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Publication date
Application filed by Bayerische Motoren Werke AG filed Critical Bayerische Motoren Werke AG
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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Fahrzeug, insbesondere ein Kraft- oder Nutzfahrzeug, vorzugsweise ein Elektro- oder Hybridfahrzeug, mit einem Energiespeicher, der eingerichtet ist, elektrische Energie für einen elektrischen Antrieb des Fahrzeugs zu liefern, und mit einem Heiz-Kühl-Element, das zwischen dem Energiespeicher und einem Innenraum des Fahrzeugs angeordnet und mit dem Energiespeicher und dem Innenraum zur Übertragung von Wärmeenergie derart thermisch gekoppelt ist, dass eine Wärmeübertragung zwischen dem Energiespeicher und dem Innenraum über das Heiz-Kühl-Element ermöglicht wird und/oder bei einem Heiz- oder Kühlbetrieb des Heiz-Kühl-Elements ein Transport von Wärmeenergie zwischen dem Heiz-Kühl-Element und dem Innenraum sowie zwischen dem Heiz-Kühl-Element und dem Energiespeicher herbeigeführt wird.The invention relates to a vehicle, in particular a motor vehicle or commercial vehicle, preferably an electric or hybrid vehicle, with an energy store, which is configured to supply electrical energy for an electric drive of the vehicle, and with a heating-cooling element, the between arranged the energy storage and an interior of the vehicle and is thermally coupled to the energy storage and the interior for the transmission of heat energy such that a heat transfer between the energy storage and the interior via the heating-cooling element is enabled and / or in a heating or Cooling operation of the heating-cooling element, a transport of heat energy between the heating-cooling element and the interior and between the heating-cooling element and the energy storage is brought about.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Fahrzeug, insbesondere ein Kraft- oder Nutzfahrzeug, vorzugsweise ein Elektro- oder Hybridfahrzeug, mit einem Energiespeicher, der eingerichtet ist, elektrische Energie für einen elektrischen Antrieb des Fahrzeugs zu liefern, und mit einem Heiz-Kühl-Element, das mit dem Energiespeicher zur Übertragung von Wärmeenergie derart thermisch gekoppelt ist, dass eine Wärmeübertragung zwischen dem Energiespeicher und dem Heiz-Kühl-Element ermöglicht wird und bei einem Heiz- oder Kühlbetrieb des Heiz-Kühl-Elements ein Transport von Wärmeenergie zwischen dem Heiz-Kühl-Element und dem Energiespeicher herbeigeführt wird.The present invention relates to a vehicle, in particular a motor vehicle or commercial vehicle, preferably an electric or hybrid vehicle, with an energy store, which is configured to supply electrical energy for an electric drive of the vehicle, and with a heating-cooling element, the is thermally coupled to the energy storage for the transmission of heat energy such that a heat transfer between the energy storage and the heating-cooling element is made possible and in a heating or cooling operation of the heating-cooling element, a transport of heat energy between the heating and cooling Element and the energy storage is brought about.

Energiespeicher wie Energiespeichermodule mit einer Vielzahl von Energiespeicherzellen wie Batteriezellen kommen vermehrt im Zusammenhang mit Elektrofahrzeugen oder Hybridfahrzeugen zum Einsatz. Beispiele für Energiespeichermodule mit elektrischen Batteriezellen aus elektrochemischen Speicherzellen sind Lithium-Ionen-Speicherzellen, Doppelschichtkondensatoren, etc. Energy storage such as energy storage modules with a variety of energy storage cells such as battery cells are increasingly used in conjunction with electric vehicles or hybrid vehicles. Examples of energy storage modules with electric battery cells from electrochemical storage cells are lithium-ion storage cells, double-layer capacitors, etc.

Insbesondere bei Elektrofahrzeugen oder Hybridfahrzeugen kommen als Energiespeicher sogenannte Hochvolt-Energiespeicher wie Hochvolt-Energiespeichermodule zum Einsatz, um im Fahrzeug vorhandenen elektrischen Verbrauchern elektrische Energie zur Verfügung zu stellen. Dabei wird der Energiespeicher je nach Bauart zu dessen optimalen Betrieb in einem engen Temperaturbereich, beispielsweise in einem Temperaturbereich von 28–32 °C, gehalten, was üblicherweise durch eine mit dem Energiespeicher direkt thermisch gekoppelte Heiz-Kühl-Einrichtung erzielt wird. Diese Heiz-Kühl-Einrichtung wird in der Regel mit elektrischer Energie des Energiespeichers betrieben. In particular, in electric vehicles or hybrid vehicles so-called high-voltage energy storage such as high-voltage energy storage modules are used as an energy store to provide electric energy available in the vehicle electrical consumers available. Depending on the design, the energy store is kept for its optimum operation in a narrow temperature range, for example in a temperature range of 28-32 ° C., which is usually achieved by means of a heating-cooling device which is directly thermally coupled to the energy store. This heating-cooling device is usually operated with electrical energy of the energy storage.

Zudem liefert der Energiespeicher auch elektrische Energie für andere Verbraucher wie beispielsweise elektrische Heiz-Kühl-Elemente zur Beheizung oder Kühlung des Innenraums des Fahrzeugs, insbesondere einer Fahrgastzelle. Solche elektrischen Heiz-Kühl-Elemente zur Beheizung oder Kühlung des Innenraums des Fahrzeugs sind aus dem Stand der Technik weitläufig bekannt. So ist beispielsweise aus der DE 10 2011 101 011 A1 eine elektrische Fußbodenheizung für ein Fahrzeug bekannt, wobei die Fußbodenheizung ein Flächenheizelement aufweist, das mit einer kraftfahrzeugseitig vorliegenden Energieversorgungsquelle elektrisch betrieben wird. In addition, the energy storage also provides electrical energy for other consumers such as electric heating-cooling elements for heating or cooling of the interior of the vehicle, in particular a passenger compartment. Such electric heating-cooling elements for heating or cooling the interior of the vehicle are widely known from the prior art. For example, from the DE 10 2011 101 011 A1 an electric underfloor heating for a vehicle, wherein the underfloor heating comprises a Flächenheizelement which is electrically operated with a motor vehicle side energy supply source.

Ein weiteres Beispiel einer Innenraumheizung/-kühlung eines Elektrofahrzeugs setzt einen im Fahrzeug verbauten Wärmetauscher (Wasser/Luft) ein. Ebenso kommen Speicherheizungen/-kühlungen zum Einsatz, bei welchen die Beheizung oder Kühlung unter Verwendung eines in einem Wärmespeicher verbauten Wärmetauschers erfolgt, wobei der Bauraum eines solchen Wärmespeichers nicht mit dem Innenraum bzw. der Fahrgastzelle gekoppelt ist, d.h. thermisch von diesem/dieser entkoppelt ist. Another example of an interior heating / cooling of an electric vehicle uses a built-in vehicle heat exchanger (water / air). Likewise, storage heaters / coolers are used in which the heating or cooling takes place using a heat exchanger installed in a heat accumulator, wherein the installation space of such a heat accumulator is not coupled to the interior or the passenger compartment, i. thermally decoupled from this / this.

Gemäß dem Stand der Technik erfolgt das Beheizen und Kühlen des Energiespeichers und des Innenraums somit separat. Dabei wird der Innenraum über die elektrische Energie des Energiespeichers, beispielsweise über ein elektrisches Heizelement oder durch Betrieb einer elektrischen Wärmepumpe bei Verwendung eines Wärmetauscher, beheizt, wobei über eine separate Heiz-Kühl-Einrichtung die Temperatur des Energiespeichers gesteuert bzw. geregelt wird, wobei diese Heiz-Kühl-Einrichtung wiederum mit elektrischer Energie des Energiespeichers betrieben wird. According to the prior art, the heating and cooling of the energy store and the interior is thus carried out separately. In this case, the interior via the electrical energy of the energy storage device, for example via an electric heating element or by operation of an electric heat pump when using a heat exchanger, heated, wherein the temperature of the energy storage device is controlled or regulated by a separate heating-cooling device, which Heating-cooling device is in turn operated with electrical energy of the energy storage.

Im Falle des Einsatzes eines Großserien-Wasser-Luft-Wärmetauschers zur Beheizung und Kühlung des Innenraums ist es allerdings notwendig, beispielsweise zur Beheizung des Innenraums einen hohen Temperaturunterschied des Wassers von dessen Ausgangstemperatur auf dessen Solltemperatur herbeizuführen, wofür elektrische Energie im hohen Maße benötigt wird, was zu einer geringeren Reichweite des Fahrzeugs führt, vor allem bei Heizbedarf im Winter. Ebenso ist es bei Einsatz eines Großserien-Kältemittel-Luft-Wärmetauschers zur Beheizung und Kühlung des Innenraums notwendig, beispielsweise zur Kühlung des Innenraums einen hohen Temperaturunterschied des Kältemittels von dessen Ausgangstemperatur auf dessen Solltemperatur herbeizuführen, wofür elektrische Energie im hohen Maße benötigt wird, was wiederum zu einer geringeren Reichweite des Fahrzeugs führt, insbesondere wegen des Betriebs eines Kompressors der Klimaanlage. In the case of the use of a high-volume water-air heat exchanger for heating and cooling of the interior, however, it is necessary, for example, to bring about a high temperature difference of the water from its initial temperature to its target temperature for heating the interior, for which electrical energy is required to a high degree, which leads to a lower range of the vehicle, especially when heating in winter. It is also necessary when using a high-volume refrigerant-air heat exchanger for heating and cooling the interior, for example, to bring about a high temperature difference of the refrigerant from its initial temperature to its set temperature for cooling the interior, for which electrical energy is required to a high degree, which in turn leads to a lower range of the vehicle, especially because of the operation of a compressor of the air conditioner.

Insbesondere wenn die Wärmequelle bzw. Wärmesenke nicht Zentral im Fahrzeug angeordnet ist, was zu erhöhten Wärmeströmen an die Umgebung führen kann, steigt der Heizbedarf, was zu einer geringeren Reichweite führt oder weitere Maßnahmen wie das Vorsehen einer verbesserten Isolierung zum Verhindern dieser abgehenden Wärmeströme erforderlich macht. Dadurch steigen die Herstellungskosten für das Fahrzeug enorm. In particular, if the heat source or heat sink is not centrally located in the vehicle, which can lead to increased heat flows to the environment, the heating demand increases, resulting in a lower range or further measures such as the provision of improved insulation to prevent these outgoing heat flows required , As a result, the production costs for the vehicle increase enormously.

Weitere Heizungssysteme sind aus der DE 198 47 605 A1 , der US 5,617, 811 A , der DE 101 54 728 A1 und der DE 200 07 720 U1 bekannt. Further heating systems are from the DE 198 47 605 A1 , of the US 5,617,811A , of the DE 101 54 728 A1 and the DE 200 07 720 U1 known.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, die aus dem Stand der Technik bekannten Fahrzeuge mit Heiz-Kühleinrichtungen derart weiterzubilden, dass eine im Vergleich zum Stand der Technik effizientere Beheizung und/oder Kühlung des Innenraums des Fahrzeugs erzielt wird. The invention is therefore the object of developing the known from the prior art vehicles with heating-cooling devices such that compared to the prior Technology more efficient heating and / or cooling of the interior of the vehicle is achieved.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des unabhängigen Anspruchs gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen. This object is solved by the features of the independent claim. Advantageous embodiments and modifications of the invention will become apparent from the dependent claims.

Das erfindungsgemäße Fahrzeug kann insbesondere ein Kraft- oder Nutzfahrzeug, vorzugsweise ein Elektro- oder Hybridfahrzeug, sein und umfasst einen Energiespeicher, der eingerichtet ist, elektrische Energie für einen elektrischen Antrieb des Fahrzeugs zu liefern, und umfasst weiterhin ein Heiz-Kühl-Element, das zwischen dem Energiespeicher und einem Innenraum des Fahrzeugs angeordnet und mit dem Energiespeicher und dem Innenraum zur Übertragung von Wärmeenergie derart thermisch gekoppelt ist, dass eine Wärmeübertragung zwischen dem Energiespeicher und dem Innenraum über das Heiz-Kühl-Element ermöglicht wird und/oder bei einem Heiz- oder Kühlbetrieb des Heiz-Kühl-Elements ein Transport von Wärmeenergie zwischen dem Heiz-Kühl-Element und dem Innenraum sowie zwischen dem Heiz-Kühl-Element und dem Energiespeicher herbeigeführt wird. The vehicle according to the invention may in particular be a motor vehicle or utility vehicle, preferably an electric or hybrid vehicle, and comprises an energy store which is set up to supply electrical energy for an electric drive of the vehicle, and furthermore comprises a heating / cooling element is arranged between the energy store and an interior of the vehicle and is thermally coupled to the energy store and the interior for the transmission of heat energy such that a heat transfer between the energy store and the interior is made possible via the heating-cooling element and / or at a heating or cooling operation of the heating-cooling element, a transport of heat energy between the heating-cooling element and the interior and between the heating-cooling element and the energy storage is brought about.

Somit wird das Heiz-Kühlelement des erfindungsgemäßen Fahrzeugs gemeinsam zur Beheizung und/oder Kühlung des Energiespeichers und des Innenraums bzw. der Fahrgastzelle verwendet. Dies ist besonders dann von Vorteil, wenn in dem Energiespeicher und in dem Innenraum bzw. in der Fahrgastzelle ein ähnlicher Temperaturbereich vorliegen soll, d.h. ein Temperaturbereich, welcher zum einen angenehm für Insassen des Fahrzeugs ist und zum anderen einen optimalen Betriebsbereich des Energiespeichers darstellt, so dass die Temperatur von sowohl dem Innerraum als auch des Energiespeichers auf das gleiche Niveau geregelt werden kann. Thus, the heating-cooling element of the vehicle according to the invention is used together for heating and / or cooling of the energy storage and the interior or the passenger compartment. This is particularly advantageous if a similar temperature range is to be present in the energy store and in the interior or in the passenger compartment, i. a temperature range which is comfortable for occupants of the vehicle and represents an optimum operating range of the energy store, so that the temperature of both the inside space and the energy storage can be regulated to the same level.

Der Energiespeicher, beispielsweise in Form eines oder mehrerer Energiespeichermodule mit einer Vielzahl von Energiespeicherzellen, befindet sich vorzugsweise unterhalb des Innenraums bzw. der Fahrgastzelle, wobei sich das Heiz-/Kühl-Element vorzugsweise zwischen dem Energiespeicher und dem Innenraum bzw. der Fahrgastzelle befindet. Zur Heizung oder Kühlung des Innenraums bzw. der Fahrgastzelle wird bei Bedarf ein im Innenraum des Fahrzeugs vorgesehener Lüfter zugeschaltet, um die Luft in dem Innenraum umzuwälzen und vor allem gezielt am Heiz-Kühl-Element vorbeizuführen. Dabei befinden sich Energiespeicherzellen des Energiespeichers wie z.B. Batteriezellen in direktem Kontakt mit dem Heiz-Kühl-Element, so dass die Temperierung der Energiespeicherzellen durch Wärmeleitung erfolgen kann. The energy storage, for example in the form of one or more energy storage modules with a plurality of energy storage cells, is preferably located below the interior or the passenger compartment, wherein the heating / cooling element is preferably located between the energy storage and the interior or the passenger compartment. For heating or cooling of the interior or the passenger compartment, a fan provided in the interior of the vehicle is switched on, if necessary, in order to circulate the air in the interior and, above all, to selectively guide it past the heating / cooling element. There are energy storage cells of the energy storage such. Battery cells in direct contact with the heating-cooling element, so that the temperature control of the energy storage cells can be carried out by heat conduction.

Erfindungsgemäß ist somit der Bedarf an elektrischer Energie für den Heiz-/Klimakomfort geringer, da zum einen die Abwärme des Energiespeichers zur Beheizung des Innenraums bzw. der Fahrgastzelle verwendet werden kann und zum anderen ein Heiz-Kühl-Element verwendet wird, das zur Beheizung und Kühlung von sowohl dem Energiespeicher als auch dem Innenraum gemeinsam verwendet wird. According to the invention, the need for electrical energy for the heating / air conditioning comfort is thus lower because on the one hand the waste heat of the energy storage for heating the interior or the passenger compartment can be used and on the other a heating-cooling element is used for heating and Cooling of both the energy storage and the interior is shared.

Beispielsweise wird die beim Betrieb des als Hochvoltspeicher ausgebildeten Energiespeichers erzeugte Abwärme zur Beheizung der Fahrgastzelle genutzt. Im Falle einer großflächigen Ausbildung des Heiz-Kühl-Elements kann bereits ein geringer Temperaturunterschied zwischen Energiespeicher und Innenraum bzw. Fahrgastzelle direkt, ohne weitere Energieumwandlung, genutzt werden. Dabei kann das Heiz-Kühl-Element als elektrisch betriebenes und wärmeübertragendes Element ausgebildet oder als Wärmeübertrager mit Fluidführung zur Wärmeübertagung ausgebildet sein. For example, the waste heat generated during operation of the designed as a high-voltage accumulator energy storage is used to heat the passenger compartment. In the case of a large-scale design of the heating-cooling element, a small temperature difference between energy storage and interior or passenger compartment can be used directly, without further energy conversion. In this case, the heating-cooling element may be formed as an electrically operated and heat-transmitting element or formed as a heat exchanger with fluid guide for heat transfer.

Durch Verwendung der thermischen Masse des Energiespeichers, insbesondere des Hochvoltspeichers, kann durch eine geeignete Vorkonditionierung der Energiebedarf für eine aktive Temperierung der Fahrgastzelle durch den Energiespeicher gedeckt werden. Dementsprechend wird die thermische Masse des Energiespeichers genutzt, d.h. der Energiespeicher wird zur Bereitstellung von elektrischer und thermischer Energie verwendet. Beispielsweise kann der Energiespeicher vor Fahrtbeginn auf eine vorbestimmte Temperatur erhitzt werden, z.B. auf 30° C, um anschließend im Fahrbetrieb Wärmeenergie an die Fahrgastzelle abzugeben und die Fahrgastzelle zu beheizen, was insbesondere während des Winters von Vorteil sein kann. Umgekehrt kann der Energiespeicher vor Fahrtbeginn auf eine vorbestimmte Temperatur abgekühlt werden, z.B. auf 10° C, um anschließend im Fahrbetrieb Wärmeenergie von der Fahrgastzelle aufzunehmen und die Fahrgastzelle somit abzukühlen, was insbesondere während des Sommers von Vorteil sein kann. Wie vorstehend bereits angedeutet ist, wird somit die thermische Masse des Energiespeichers aktiv genutzt, um je nach Bedarfsfall eine Abkühlung oder Beheizung der Fahrgastzelle im Fahrtbetrieb vornehmen zu können. Tagestemperaturschwankungen des Innenraums werden dabei von der thermischen Masse des Energiespeichers gedämpft. Hierzu wird ggf. ein Umwälzen der Innenraumluft benötigt. By using the thermal mass of the energy storage device, in particular the high-voltage storage device, the energy requirement for active temperature control of the passenger compartment can be covered by the energy storage device by suitable preconditioning. Accordingly, the thermal mass of the energy store is utilized, i. the energy storage is used to provide electrical and thermal energy. For example, the energy storage may be heated to a predetermined temperature prior to travel, e.g. to 30 ° C, then to deliver heat energy to the passenger compartment while driving and to heat the passenger compartment, which may be particularly beneficial during the winter. Conversely, the energy storage may be cooled to a predetermined temperature prior to travel, e.g. to 10 ° C, then to absorb heat energy from the passenger compartment while driving and thus cool the passenger compartment, which may be particularly advantageous during the summer. As already indicated above, therefore, the thermal mass of the energy storage is actively used to make a cooling or heating of the passenger compartment when driving, as required. Daytime temperature fluctuations of the interior are attenuated by the thermal mass of the energy store. For this purpose, possibly a circulation of the indoor air is needed.

Selbstverständlich kann eine Heiz-/Kühlfläche des in Form eines Fluidwärmetauschers ausgebildeten Heiz-Kühl-Elements auch zum direkten Beheizen oder Abkühlen des Innenraums verwendet werden, d.h. ohne aktive Mitwirkung eines das Heiz-Kühl-Elements durchlaufenden Wärme-/Kältemittelkreises. Beispielsweise kann Wärmeenergie des Heiz-Kühl-Elements zur direkten Beheizung der Fahrgastzelle, d.h. ohne Vermittlung durch den Wärme-/Kältemittelkreises, verwendet werden, während sich der Wärme-/Kältemittelkreises im Stillstand befindet und somit keine gezielte Reduzierung oder Erhöhung der übertragenen Wärmeenergie anhand des Wärme-/Kältemittelkreises stattfindet. Dadurch, dass Wärmeenergie des Energiespeichers genutzt werden kann, wird somit eine höhere Reichweite durch den geringeren Energiebedarf beim Heizen gegenüber dem Heizen durch ein elektrisches Heizelement erzielt. Of course, a heating / cooling surface of the formed in the form of a fluid heat exchanger heating-cooling element can also be used for direct heating or cooling of the interior, ie without the active participation of the heating-cooling element continuous heat / refrigerant circuit. For example, thermal energy the heating / cooling element for direct heating of the passenger compartment, ie without mediation by the heat / refrigerant circuit, are used, while the heat / refrigerant circuit is at a standstill and thus no targeted reduction or increase of the heat energy transferred by the heat / Refrigerant circuit takes place. The fact that thermal energy of the energy storage can be used, thus a higher range is achieved by the lower energy consumption when heating compared to heating by an electric heating element.

Zusätzlich kann Verlustwärmeenergie von zusätzlichen Komponenten des Antriebssystems wie z.B. einer E-Maschine, einer Leistungselektronik, etc. genutzt werden, um den Innenraum und den Energiespeicher zu beheizen, wobei zusätzlich auch die Abwärme des Energiespeichers als thermische Energie genutzt werden kann. In addition, dissipation heat energy from additional components of the drive system, e.g. an e-machine, power electronics, etc. are used to heat the interior and the energy storage, in addition, the waste heat of the energy storage can be used as thermal energy.

Das erfindungsgemäße Fahrzeug kann in vorteilhafter Weise derart weitergebildet werden, dass das Heiz-Kühl-Element zumindest eine Wärmeleitfläche oder ein Wärmleitgitter aufweist, über die/das das Heiz-Kühl-Element mit dem Energiespeicher und dem Innenraum thermisch gekoppelt ist. The vehicle according to the invention can advantageously be further developed in such a way that the heating-cooling element has at least one heat-conducting surface or a heat-conducting grid via which the heating-cooling element is thermally coupled to the energy store and the interior.

Weiterhin kann das erfindungsgemäße Fahrzeug so verwirklicht werden, dass das Heiz-Kühl-Element als ein Wärmeübertrager oder als elektrisch betreibbares Heiz-Kühl-Element ausgebildet ist. Furthermore, the vehicle according to the invention can be realized so that the heating-cooling element is designed as a heat exchanger or as an electrically operable heating-cooling element.

Ferner kann das erfindungsgemäße Fahrzeug derart ausgebildet werden, dass das Heiz-Kühl-Element eingerichtet ist, im Betrieb des Energiespeichers erzeugte Wärmeenergie vom Energiespeicher zum Innenraum des Fahrzeugs zu übertragen. Furthermore, the vehicle according to the invention can be designed such that the heating-cooling element is set up to transfer heat energy generated during operation of the energy store from the energy store to the interior of the vehicle.

Darüber hinaus kann das erfindungsgemäße Fahrzeug so realisiert werden, dass das Heiz-Kühl-Element in unmittelbarer thermischer Kopplung mit dem Energiespeicher und/oder dem Innenraum des Fahrzeugs steht. D.h. das Heiz-Kühl-Element gibt Wärmeenergie an den Innenraum bzw. die Fahrgastzelle mittels Wärmekonvektion ab, wohingegen eine Wärmeleitung zwischen dem Heiz-Kühl-Element und dem Energiespeicher stattfindet, so dass keine weiteren Wärmeübertragungsmedien, über die eine mittelbare Wärmeübertragung zwischen dem Heiz-Kühl-Element und dem Energiespeicher/Innenraum erfolgt, vorgesehen sind. In addition, the vehicle according to the invention can be realized so that the heating-cooling element is in direct thermal coupling with the energy storage and / or the interior of the vehicle. That the heating-cooling element outputs heat energy to the interior or the passenger compartment by means of thermal convection, whereas a heat conduction between the heating-cooling element and the energy storage takes place, so that no further heat transfer media, via the indirect heat transfer between the heating-cooling Element and the energy storage / interior space, are provided.

Des Weiteren kann das erfindungsgemäße Fahrzeug so ausgeführt sein, dass ein Lüfter vorgesehen ist, der eingerichtet ist, Luft im Innenraum des Fahrzeugs in Richtung und/oder entlang des Heiz-Kühl-Elements zu leiten, so dass Wärmeenergie von dem Heiz-Kühlelement auf die Luft zum Heizen des Innenraums übertragen werden kann. Furthermore, the vehicle according to the invention can be designed so that a fan is provided, which is arranged to direct air in the interior of the vehicle in the direction and / or along the heating-cooling element, so that heat energy from the heating-cooling element on the Air can be transmitted to heat the interior.

Weiterhin kann das erfindungsgemäße Fahrzeug derart ausgestaltet werden, dass das Heiz-Kühl-Element eingerichtet ist, derart gesteuert zu werden, dass eine Temperatur des Energiespeichers und/oder eine Temperatur des Innenraums jeweils zwischen 20 °C und 30 °C liegt. Furthermore, the vehicle according to the invention can be configured such that the heating-cooling element is set up to be controlled such that a temperature of the energy store and / or a temperature of the interior is between 20 ° C and 30 ° C.

Darüber hinaus kann das erfindungsgemäße Fahrzeug so verwirklicht werden, dass der Energiespeicher als ein Hochvolt-Energiespeicher oder ein Niedervolt-Energiespeicher ausgebildet ist. In addition, the vehicle according to the invention can be realized in such a way that the energy store is designed as a high-voltage energy store or a low-voltage energy store.

Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung wird nachfolgend anhand der einzigen Figur beispielhaft erläutert. A preferred embodiment of the invention will be explained by way of example with reference to the single figure.

Die einzige Figur zeigt eine schematische Seitenansicht eines erfindungsgemäßen Fahrzeugs 101, welches im dargestellten Fall ein Kraftfahrzeug mit Elektroantrieb, d.h. ein Elektrokraftfahrzeug, ist. The single FIGURE shows a schematic side view of a vehicle according to the invention 101 which in the case shown is a motor vehicle with electric drive, ie an electric motor vehicle.

Das Fahrzeug 101 umfasst einen Energiespeicher 103, der eingerichtet ist, elektrische Energie für einen nicht dargestellten und nicht näher erläuterten elektrischen Antrieb des Fahrzeugs 101 zu liefern, wobei der Energiespeicher 103 in diesem Fall als ein Hochvolt-Energiespeicher für den elektrischen Antrieb des Fahrzeugs 101 ausgebildet ist. Alternativ kann selbstverständlich auch ein Niedervolt-Energiespeicher verwendet werden. The vehicle 101 includes an energy store 103 , which is set up, electrical energy for a not shown and unspecified electrical drive of the vehicle 101 to deliver, the energy storage 103 in this case as a high-voltage energy storage for the electric drive of the vehicle 101 is trained. Alternatively, of course, a low-voltage energy storage can be used.

Weiterhin umfasst das Fahrzeug 101 ein Heiz-Kühl-Element 104, das zwischen dem Energiespeicher 103 und einem Innenraum 102 des Fahrzeugs 101, d.h. einer Fahrgastzelle für eine oder mehrere Personen, angeordnet ist. Dabei ist das Heiz-Kühl-Element 104 mit dem Energiespeicher 103 und dem Innenraum 102 zur Übertragung von Wärmeenergie derart thermisch gekoppelt ist, dass eine Wärmeübertragung zwischen dem Energiespeicher 103 und dem Innenraum 102 über das Heiz-Kühl-Element 104 ermöglicht wird. Furthermore, the vehicle includes 101 a heating-cooling element 104 that is between the energy storage 103 and an interior 102 of the vehicle 101 , ie a passenger compartment for one or more persons, is arranged. Here is the heating-cooling element 104 with the energy storage 103 and the interior 102 is thermally coupled for the transmission of heat energy such that a heat transfer between the energy storage 103 and the interior 102 over the heating-cooling element 104 is possible.

Zudem ist das Heiz-Kühl-Element 104 aufgrund dessen Anordnung und thermischer Kopplung eingerichtet, bei dessen Heiz- oder Kühlbetrieb einen Transport von Wärmeenergie zwischen dem Heiz-Kühl-Element 104 und dem Innenraum 102 sowie gleichzeitig zwischen dem Heiz-Kühl-Element 104 und dem Energiespeicher 103 herbeizuführen wird. Zu diesem Zweck kann das Heiz-Kühl-Element 104 als elektrisch betriebenes Heiz-Kühl-Element 104 ausgebildet sein, das mit elektrischer Energie von dem Energiespeicher 103 betrieben wird. Alternativ kann das Heiz-Kühl-Element 104 als Wärmeübertrager ausgebildet sein, der von einem Fluid zur Wärmeübertragung zwischen Innenraum 102 und Energiespeicher 103 durchströmt wird. In addition, the heating-cooling element 104 set up due to its arrangement and thermal coupling, in its heating or cooling operation, a transport of heat energy between the heating-cooling element 104 and the interior 102 and at the same time between the heating-cooling element 104 and the energy storage 103 will bring about. For this purpose, the heating-cooling element 104 as an electrically operated heating-cooling element 104 be formed with electrical energy from the energy storage 103 is operated. Alternatively, the heating-cooling element 104 be designed as a heat exchanger, which is a fluid for heat transfer between the interior 102 and energy storage 103 is flowed through.

Im dargestellten Fall ist das Heiz-Kühl-Element 104 als eine flache Heiz-Kühleinrichtung ausgebildet, die eine obere Wärmeleitfläche zur thermischen Kopplung mit dem Innenraum 102 und eine untere Wärmeleitfläche zur thermischen Kopplung mit dem Energiespeicher 103 aufweist. In diesem Ausführungsbeispiel ist das Heiz-Kühl-Element 104 vorzugsweise als Wärmeübertrager ausgebildet, welcher auf bekannte Weise das Fluid zwischen der oberen und unteren Wärmleitfläche führt und damit im Zusammenspiel mit dem Fluid auf bekannte Weise die Wärmeübertragung zwischen dem Innenraum 102 und dem Energiespeicher 103 durch entsprechende nachstehend noch näher erläuterte Ansteuerung des Heiz-Kühl-Elements 104 bewirkt. Das Heiz-Kühl-Element 104 ist somit eingerichtet, im Betrieb des Energiespeichers 103 erzeugte Wärmeenergie vom Energiespeicher 103 aufzunehmen, nämlich durch das in dem Wärmeübertrager geführte Fluid, und die Wärmeenergie von dem Fluid zu dem Innenraum 102 des Fahrzeugs 101 zu übertragen. In the case shown, the heating-cooling element 104 is formed as a flat heating-cooling device, which has an upper Wärmeleitfläche for thermal coupling with the interior 102 and a lower Wärmeleitfläche for thermal coupling with the energy storage 103 having. In this embodiment, the heating-cooling element 104 preferably formed as a heat exchanger, which leads in a known manner, the fluid between the upper and lower heat conducting surface and thus in interaction with the fluid in a known manner, the heat transfer between the interior 102 and the energy storage 103 by corresponding hereinafter explained in more detail control of the heating-cooling element 104 causes. The heating-cooling element 104 is thus set up, during operation of the energy store 103 generated heat energy from the energy storage 103 namely, by the fluid carried in the heat exchanger, and the heat energy from the fluid to the interior 102 of the vehicle 101 transferred to.

In diesem Ausführungsbeispiel erfolgt der Transport der Wärmeenergie von dem Energiespeicher 103 zu dem Heiz-Kühl-Element 104 durch Wärmeleitung, wobei der Transport der Wärmeenergie von dem Heiz-Kühl-Element 104 zu dem Innenraum 102 durch Wärmekonvektion erfolgt, und umgekehrt. In this embodiment, the transport of the heat energy from the energy storage takes place 103 to the heating-cooling element 104 by heat conduction, wherein the transport of the heat energy from the heating-cooling element 104 to the interior 102 by heat convection, and vice versa.

Weiterhin ist ein Lüfter 105 im Innenraum 102 des Fahrzeugs 101 vorgesehen, der eingerichtet ist, Luft im Innenraum 102 des Fahrzeugs 101 entlang des Heiz-Kühl-Elements 104 zu leiten und innerhalb des Innenraums 102 umzuwälzen, so dass Wärmeenergie vom Heiz-Kühl-Element 104 auf die Luft zum Heizen oder Kühlen des Innenraums 102 übertragen wird. Die Umwälzung der Luft ist beispielhaft durch Pfeile in der Figur dargestellt. Vorzugsweise wird die Luft demnach derart umgewälzt, dass von dem Heiz-Kühlelement 103 aufgewärmte oder abgekühlte Luft sich von einer Gebläseseite des Lüfters 103 aus zunächst in einem oberen Bereich des Innenraums verteilt und schließlich wieder eine Saugseite des Lüfter 105 erreicht. Furthermore, there is a fan 105 in the interior 102 of the vehicle 101 provided, which is set up, air in the interior 102 of the vehicle 101 along the heating-cooling element 104 to conduct and inside the interior 102 circulate so that heat energy from the heating-cooling element 104 to the air for heating or cooling the interior 102 is transmitted. The circulation of the air is exemplified by arrows in the figure. Accordingly, the air is preferably circulated in such a way that of the heating-cooling element 103 warmed or cooled air from a fan side of the fan 103 from initially distributed in an upper area of the interior and finally again a suction side of the fan 105 reached.

Im Betrieb des Heiz-Kühl-Elements 104 wird dieses von einer nicht dargestellten Steuereinrichtung derart angesteuert, dass eine Temperatur des Energiespeichers 103 und die des Innenraums 102 jeweils zwischen 20 °C und 30 °C liegen, was sowohl dem bevorzugten Temperaturbereich im Innenraum 102 als auch dem bevorzugten Temperaturbereich des Energiespeichers 103 entspricht. During operation of the heating-cooling element 104 this is controlled by a control device, not shown, such that a temperature of the energy storage 103 and the interior 102 each between 20 ° C and 30 ° C, which is both the preferred temperature range in the interior 102 as well as the preferred temperature range of the energy storage 103 equivalent.

Die in der vorstehenden Beschreibung, in den Zeichnungen sowie in den Ansprüchen offenbarten Merkmale der Erfindung können sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination für die Verwirklichung der Erfindung wesentlich sein. The features of the invention disclosed in the foregoing description, in the drawings and in the claims may be essential to the realization of the invention both individually and in any combination.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

101101
Fahrzeug  vehicle
102102
Innenraum  inner space
103103
Energiespeicher  energy storage
104104
Heiz-Kühl-Element  Heating-cooling element
105105
Lüfter  Fan

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

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Claims (8)

Fahrzeug (101), insbesondere Kraft- oder Nutzfahrzeug, vorzugsweise Elektro- oder Hybridfahrzeug, mit einem Energiespeicher (103), der eingerichtet ist, elektrische Energie für einen elektrischen Antrieb des Fahrzeugs (101) zu liefern, und mit einem Heiz-Kühl-Element (104), das zwischen dem Energiespeicher (103) und einem Innenraum (102) des Fahrzeugs (101) angeordnet und mit dem Energiespeicher (103) und dem Innenraum (102) zur Übertragung von Wärmeenergie derart thermisch gekoppelt ist, dass eine Wärmeübertragung zwischen dem Energiespeicher (103) und dem Innenraum (102) über das Heiz-Kühl-Element (104) ermöglicht wird und/oder bei einem Heiz- oder Kühlbetrieb des Heiz-Kühl-Elements (104) ein Transport von Wärmeenergie zwischen dem Heiz-Kühl-Element (104) und dem Innenraum (102) sowie zwischen dem Heiz-Kühl-Element (104) und dem Energiespeicher (103) herbeigeführt wird. Vehicle ( 101 ), in particular motor vehicle or commercial vehicle, preferably electric or hybrid vehicle, with an energy store ( 103 ), which is arranged, electrical energy for an electric drive of the vehicle ( 101 ) and with a heating-cooling element ( 104 ) between the energy store ( 103 ) and an interior ( 102 ) of the vehicle ( 101 ) and with the energy storage ( 103 ) and the interior ( 102 ) is thermally coupled to the transfer of heat energy such that a heat transfer between the energy storage ( 103 ) and the interior ( 102 ) via the heating-cooling element ( 104 ) and / or during a heating or cooling operation of the heating-cooling element ( 104 ) a transport of heat energy between the heating-cooling element ( 104 ) and the interior ( 102 ) and between the heating-cooling element ( 104 ) and the energy storage ( 103 ) is brought about. Fahrzeug (101) gemäß Anspruch 1, wobei das Heiz-Kühl-Element (104) zumindest eine Wärmeleitfläche oder ein Wärmleitgitter aufweist, über die/das das Heiz-Kühl-Element (104) mit dem Energiespeicher (103) und dem Innenraum (102) thermisch gekoppelt ist. Vehicle ( 101 ) according to claim 1, wherein the heating-cooling element ( 104 ) has at least one heat-conducting surface or a heat-conducting grate via which the heating-cooling element ( 104 ) with the energy store ( 103 ) and the interior ( 102 ) is thermally coupled. Fahrzeug (101) gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei das Heiz-Kühl-Element (104) als ein Wärmeübertrager oder als elektrisch betreibbares Heiz-Kühl-Element ausgebildet ist. Vehicle ( 101 ) according to claim 1 or 2, wherein the heating-cooling element ( 104 ) is designed as a heat exchanger or as an electrically operable heating-cooling element. Fahrzeug (101) gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, wobei das Heiz-Kühl-Element (104) eingerichtet ist, im Betrieb des Energiespeichers (103) erzeugte Wärmeenergie vom Energiespeicher (103) zum Innenraum (102) des Fahrzeugs (101) zu übertragen. Vehicle ( 101 ) according to one of the preceding claims, wherein the heating-cooling element ( 104 ) is set up during operation of the energy store ( 103 ) generated heat energy from the energy storage ( 103 ) to the interior ( 102 ) of the vehicle ( 101 ) transferred to. Fahrzeug (101) gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, wobei das Heiz-Kühl-Element (104) in unmittelbarer thermischer Kopplung mit dem Energiespeicher (103) und/oder dem Innenraum (102) des Fahrzeugs (101) steht. Vehicle ( 101 ) according to one of the preceding claims, wherein the heating-cooling element ( 104 ) in direct thermal coupling with the energy store ( 103 ) and / or the interior ( 102 ) of the vehicle ( 101 ) stands. Fahrzeug (101) gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, wobei ein Lüfter (105) vorgesehen ist, der eingerichtet ist, Luft im Innenraum (102) des Fahrzeugs (101) in Richtung und/oder entlang des Heiz-Kühl-Elements (104) zu leiten, so dass Wärmeenergie von dem Heiz-Kühl-Element (104) auf die Luft zum Heizen des Innenraums (102) übertragen wird. Vehicle ( 101 ) according to one of the preceding claims, wherein a fan ( 105 ), which is arranged, air in the interior ( 102 ) of the vehicle ( 101 ) in the direction and / or along the heating-cooling element ( 104 ), so that heat energy from the heating-cooling element ( 104 ) to the air for heating the interior ( 102 ) is transmitted. Fahrzeug (101) gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, wobei das Heiz-Kühl-Element (104) eingerichtet ist, derart gesteuert zu werden, dass eine Temperatur des Energiespeichers (103) und/oder eine Temperatur des Innenraums (102) jeweils zwischen 20 °C und 30 °C liegt. Vehicle ( 101 ) according to one of the preceding claims, wherein the heating-cooling element ( 104 ) is arranged to be controlled such that a temperature of the energy store ( 103 ) and / or a temperature of the interior ( 102 ) is between 20 ° C and 30 ° C. Fahrzeug (101) gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, wobei der Energiespeicher (103) als ein Hochvolt-Energiespeicher oder ein Niedervolt-Energiespeicher ausgebildet ist. Vehicle ( 101 ) according to one of the preceding claims, wherein the energy store ( 103 ) is designed as a high-voltage energy storage or a low-voltage energy storage.
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