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Die
Erfindung betrifft ein Kraftfahrzeug mit einem mit einer Brennstoffzelle
ausgebildeten Antriebsaggregat und einer Kühleinheit.
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Aus
der
DE 102 49 437
A1 ist ein Kraftfahrzeug bekannt, bei welchem ein Antriebsaggregat
einen Elektromotor aufweist, welcher von einer Brennstoffzelle gespeist
wird, in dem die Energie mehrerer Gase in elektrische Energie umgewandelt
wird. Für eine
Kühlung
der Brennstoffzelle zur Vermeidung einer Überhitzung derselben infolge
der exothermen Reaktion der Gase wird der Brennstoffzelle über Anschlussleitungen
ein Kühlmedium
zugeführt.
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Aus
der
DE 101 07 419
A1 ist ein Kühler
bekannt, welcher im Bereich einer Kfz-Bodenplatte, eines Daches
oder der Motorhaube vorgesehen ist und bei dem eine äußere Wand
mit dem Fahrtwind in Kontakt kommt, während eine andere Wand mit
einem Wärmeträgermedium
in Kontakt kommt, welches von der Abwärme der Brennstoffzellen aufgeheizt
wird. Aus der Temperaturdifferenz der vorgenannten Wände wird über Thermoelemente
oder Thermobrücken
unter Ausnutzung des so genannten "Seebeck-Effektes" Energie aus der überschüssigen Prozesswärme der
Brennstoffzelle zurückgewonnen.
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AUFGABE DER
ERFINDUNG
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Der
vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine alternative
oder zusätzliche
Möglichkeit
für eine
Kühlung
eines Fahrzeuges mit einer Brennstoffzelle vorzuschlagen.
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LÖSUNG
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Die
Aufgabe der Erfindung wird erfindungsgemäß mit einem Kraftfahrzeug mit
den Merkmalen des unabhängigen
Patentanspruchs 1 gelöst.
Bevorzugte Ausführungsformen
des erfindungsgemäßen Kraftfahrzeuges
sind in den Unteransprüchen
2 bis 14 definiert.
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BESCHREIBUNG
DER ERFINDUNG
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Bei
dem erfindungsgemäßen Kraftfahrzeug handelt
es sich insbesondere um ein solches mit einer Brennstoffzelle und
einem elektrischen Antriebsmotor, welcher allein unter Speisung
mit der Brennstoffzelle oder mir zusätzlichen Energiequellen oder zusammen
mit weiteren Antriebsaggregaten, insbesondere weiteren elektrischen
Antriebsaggregaten oder Brennkraftmaschinen (Hybridantrieb), betrieben wird.
Eine zur Kühlung
des Antriebsaggregates, insbesondere der Brennstoffzelle, dienende
Kühleinheit weist
einen Kühlluftkanal
auf, der in Längsrichtung des
Kraftfahrzeugs durchströmt
wird. Der Kühlluftkanal
besitzt eine Einlassöffnung
im Bereich einer vorderen Stirnfläche des Kraftfahrzeugs. Die
vordere Stirnfläche
und damit die Einlassöffnung
ist während der
Fahrt des Kraftfahrzeugs einem Staudruck ausgesetzt. Weiterhin besitzt
der Kühlluftkanal
eine Auslassöffnung,
die im Bereich einer hinteren Stirnfläche des Kraftfahrzeugs angeordnet
ist. Im Bereich der hinteren Stirnfläche wirkt auf die Auslassöffnung ein geringerer
Druck als der auf die Einlassöffnung
wirkende Druck, so dass bei einer Bewegung des Kraftfahrzeugs allein
infolge der Druckverhältnisse
eine natürliche
Durchströmung
des Kühlluftkanals
gewährleistet
ist. Hierdurch können
etwaige Fördereinrichtungen
für einen
geeigneten Kühlluftstrom
wenigstens mit vermindertem Leistungsbedarf oder kleiner ausgebildet
werden.
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Zumindest
ein Teil des Antriebsaggregates, insbesondere die Brennstoffzelle,
wird entsprechend einer ersten Variante der Erfindung dadurch gekühlt, dass
der genannte Teil des Antriebsstrangs in wärmeleitender Verbindung mit
einer Wandung des Kühlluftkanals
steht. Infolge der wärmeleitenden
Verbindung wird Wärme
des Teils des Antriebsaggregats (Brennstoffzelle) zu der Wandung
des Kühlluftkanals transportiert
und von dem Kühlluftstrom
abgeführt. Entsprechend
einer alternativen oder zusätzlichen anderen
Variante der Erfindung erfolgt die Kühlung des Teils des Antriebsaggregats über einen
von dem Kühlluftkanal
abzweigenden Teilluftstrom. Der Teilluftstrom kann hierbei gezielt
an räumlich
beabstandet von Kühlluftkanal
angeordnete zu kühlende Bauteile
des Antriebsaggregats geführt
werden.
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Weiterhin
ist es möglich,
dass der Teilluftstrom auf mehrere Verbraucher aufgeteilt wird und eine
Dimensionierung des Teilluftstroms und der abzweigenden weiteren
Teilluftströme
durch Vorgabe geeigneter Strömungsquerschnitte
erfolgen kann.
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Der
Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass herkömmliche
Kühleinheiten
für Brennstoffzellenfahrzeuge
von üblichen
Kühleinheiten
für Brennkraftmaschinen
ausgehen, bei welchen die Kühleinheiten üblicherweise über einen
im Bereich der vorderen Stirnfläche
angeordneten Kühler
verfügen
und ein Hindurchführen
von etwaigen Kühlkanälen in Längsrichtung
durch das Kraftfahrzeug nicht möglich ist,
da sich infolge der mechanischen Verbindung der Brennkraftmaschine
mit dem weiteren Antriebsstrang zwingende Einbauorte für die Brennkraftmaschine ergeben,
die ein "Hindurchführen" des Kühlluftkanals durch
die Brennkraftmaschine oder zugeordnete Aggregate erfordern würden. Die
Erfindung nutzt die Brennstoffzellenfahrzeugen immanente Eigenschaft aus,
dass die einzelnen Aggregate eines Antriebsaggregats mit einer Brennstoffzelle
beliebig im Kraftfahrzeug angeordnet werden können und in nahezu beliebiger
Weise über
Verbindungselemente, wie beispielsweise elektrische Leitungen, miteinander
verbunden werden können.
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Ein
weiterer erfindungsgemäßer Nebeneffekt
ist, dass infolge einer Verbindung der vorderen Stirnseite mit der
hinteren Stirnseite des Kraftfahrzeugs über den Kühlluftkanal der Staudruck des Kraftfahrzeugs
vermindert werden kann, wodurch sich ein geringerer Strömungswiderstand
des Kraftfahrzeugs ergibt. Weiterhin können durch eine gezielte Anordnung
der Eintritts- und Austrittsöffnung
die Strömungsverhältnisse
um das Kraftfahrzeug beeinflusst werden, da ein Teilluftstrom, der
ansonsten das Kraftfahrzeug oben oder unten umströmen müsste und
die aerodynamischen Verhältnisse
des Kraftfahrzeugs beeinflusst, durch das Kraftfahrzeug hindurchgeführt wird.
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Erfindungsgemäß kann eine
Wärmeübertragung
von der Wandung des Kühlluftkanals über einen
Festkörperkontakt
mit den zu kühlenden
Bauteilen erfolgen oder unter Zwischenschaltung besonderer wärmeübertragender
Mittel wie ein festes Wärmeübertragungsmaterial
oder ein flüssiges
oder gasförmiges Übertragungsmaterial.
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Eine
weitere Erkenntnis der Erfindung ist es, dass das Temperaturniveau
von Antriebsaggregaten mit Brennstoffzellen niedriger ist als das
von Brennkraftmaschinen. Allein aus diesem Grund müssen die Antriebsaggregate
mit Brennstoffzellen mit erheblich größeren Kühlluftmengen versorgt werden.
Eine weitere Erhöhung
des Kühlluftbedarfs
kann dadurch entstehen, dass die einzelnen Teile des Antriebsaggregates
oder einzelne Stapel der Brennstoffzelle räumlich voneinander beabstandet
angeordnet sind und jedes zu kühlende
Bauteil von der Kühleinheit
versorgt werden muss, und zwar jeweils mit einer Kühlluftmenge,
die auch für
den Extremfall des Wärmebedarfs
jedes Bauteils ausreichend ist.
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Nach
einer Weiterbildung der Erfindung nimmt die Querschnittsfläche des
Kühlluftkanals
von der vorderen Stirnfläche
zur hinteren Stirnfläche
kontinuierlich zu. Eine derartige Zunahme erfolgt zumindest zwischen
einem Eintrittsbereich und einem Austrittsbereich, in denen jeweils
besondere Vorkehrungen für
ein Ein- bzw. Austreten der Kühlluft
getroffen sein können.
Infolge der kontinuierlichen Zunahme der Querschnittsfläche des
Kühlluftkanals
ergibt sich erfindungsgemäß bei kleinen
Querschnittsflächen, die
insbesondere im Bereich der Wärmeübertragung von
der Wandung des Kühlluftkanals
und/oder im Bereich der abgezweigten Teilluftströme angeordnet sind, eine verhältnismäßig große Strömungsgeschwindigkeit,
während
im hinteren Bereich des Kühlluftkanals
die Strömungsgeschwindigkeit
verringert wird. Durch verhältnismäßig große Strömungsgeschwindigkeiten
im Bereich der Wärmeübertragung
kann auch bei den verhältnismäßig niedrigen Temperaturniveaus
von Antriebsaggregaten mit Brennstoffzellen eine gute Kühlung gewährleistet werden.
Weiterhin kann durch eine Vergrößerung der Querschnittsfläche des
Kühlluftkanals
in Richtung der hinteren Stirnfläche
eine zunehmende Verdrängung
der nach hinten anwachsenden Grenzschicht kompensiert werden.
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In
dem Fall, dass die Erstreckung des Kühlluftkanals quer zur Strömungsrichtung,
also beispielsweise ein Durchmesser für den Fall einer kreisförmigen Querschnittsfläche des
Kühlluftkanals,
quer zur Strömungsrichtung
ungefähr
logarithmisch anwächst,
kann ein unerwünschtes
Abreißen
der Strömung,
ein unerwünschtes
Hervorrufen von Turbulenzen und eine Vergrößerung des Strömungswiderstandes
auf einfache Weise vermieden werden.
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Nach
einem weiteren Vorschlag der Erfindung weist der Kühlluftkanal
im Bereich der Wärmeübertragung über die
Wandung des Kühlluftkanals Wärmeübertragungselemente
auf. Die Wärmeübertragungselemente
weisen gute Wärmeleitkoeffizienten
auf und verbessern den Wärmeübergang
zwischen dem zu kühlenden
Bauteil und dem Kühlluftstrom.
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Alternativ
oder zusätzlich
können
Kühlflächen vorgesehen
sein, die eine wirksame vergrößerte Kontaktfläche zwischen
der Kühlluft
und den zu kühlenden
Aggregaten bereitstellen. Die Kühlflächen können beispielsweise
als flächige
Elemente, Rippen, Rillen, Vorsprünge
oder Vertiefungen oder als so genannte "Dimples" ausgebildet sein.
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Ein
weiteres erfindungsgemäßes Kraftfahrzeug
ist dadurch gekennzeichnet, dass im Kühlluftkanal Turbulenzerzeuger
angeordnet sind. Hierbei kann es sich um ständig wirkende Turbulenzerzeuger
handeln oder um nur in Teilbetriebsbereichen wirkende Turbulenzerzeuger.
Beispielsweise kann der Turbulenzerzeuger einen Umschlag von einer
laminaren Strömung
zu einer turbulenten Teilströmung
ab einer bestimmten Fahrzeuggeschwindigkeit erzeugen und/oder den
Grad einer erzeugten Turbulenz beeinflussen. Ebenfalls ist ein Einsatz
eines einstellbaren Turbulenzerzeugers möglich, der nach Maßgabe einer
manuellen Einstellung oder einer automatischen Stelleinrichtung
verstellt werden kann. Hierbei ist eine Regelung der Stellung des
Turbulenzerzeugers vorteilhaft, die eine erfasste oder abgeschätzte Temperatur
eines Bauteils des Antriebsaggregates berücksichtigt. Der Turbulenzerzeuger
ist vorzugsweise im vorderen Bereich des Kühlluftkanals angeordnet bzw.
im Bereich der zu kühlenden
Wandung des Kühlluftkanals.
Bei einem erfindungsgemäßen Turbulenzerzeuger
kann es sich beispielsweise um ausklappbare, von der Wandung in
den Strömungskanal hineinschwenkbare
plattenförmige
Elemente handeln, insbesondere dreiecksförmige Flächen. Der Grad der hervorgerufenen
Turbulenz beeinflusst einerseits den Strömungswiderstand des Kraftfahrzeugs.
Gleichzeitig kann über
den Grad der Turbulenz der Wärmeabtransport
im Bereich der Wandung des Kühlluftkanals
beeinflusst werden.
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Entsprechend
einer Weiterbildung der Erfindung ist die Einlassöffnung in
der Nähe
des Staupunktes der vorderen Stirnfläche des Kraftfahrzeugs angeordnet.
Alternativ oder zusätzlich
kann die Auslassöffnung
im Bereich des geringsten Druckes im Bereich der hinteren Stirnfläche angeordnet
sein. Hierdurch kann die Förderung
des Luftstroms durch die Fahrgeschwindigkeit des Kraftfahrzeugs
optimiert werden. Gleichzeitig kann eine weitere Verringerung des
Strömungswiderstandes
des Kraftfahrzeugs erzielt werden.
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Für den Fall,
dass beispielsweise für
ein stehendes Kraftfahrzeug oder geringe Fahrgeschwindigkeiten des
Kraftfahrzeuges ein hinreichender Kühlluftstrom gewährleistet
sein soll, kann dem Kühlluftkanal
eine Fördereinrichtung
zugeordnet sein, über
welche eine Beeinflussung der Durchströmung des Kühlluftkanals erfolgen kann.
Hierbei kann eine derartige Fördereinrichtung
im Bereich der Einlassöffnung
oder der Auslassöffnung
oder im Innern des Kühlluftkanals
angeordnet sein. Die Fördereinrichtung
kann auch von einer geeigneten Steuereinrichtung angesteuert werden,
welche beispielsweise eine Fahrgeschwindigkeit des Kraftfahrzeugs,
eine Betriebsdauer, eine Außentemperatur,
eine Fahrzeugumgebung wie eine Fahrbahnneigung oder eine geodätische Höhe, eine
Lastanforderung des Fahrers und/oder eine Temperatur eines Bauteils
des Antriebsaggregats berücksichtigt.
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In
dem Fall, dass eine Kühlung
mit einem von dem Kühlluftkanal
abzweigenden Teilluftstrom erfolgt, ist es vorteilhaft, wenn der
Teilluftstrom über einen
steuer- oder regelbaren Verbindungsquerschnitt des Kühlluftkanals
veränderbar
ist. Eine Steuerung oder Regelung kann hierbei unter Berücksichtigung
der zuvor für
das Gebläse
genannten Betriebsparameter erfolgen. Durch diese erfindungsgemäße Ausgestaltung
kann einzelnen Betriebsbereichen, die unterschiedliche Wärmebedingungen
der Bauteile hervorrufen, gezielt Rechnung getragen werden.
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Eine
multifunktionale Ausbildung des Kühlluftkanals ergibt sich, wenn
zumindest ein Teil des Kühlluftkanals
als integraler Bestandteil eines Längsträgers des Kraftfahrzeugs ausgebildet
ist. Demgemäß übernimmt
der Kühlluftkanal
in dem genannten Teilbereich neben der Funktion der Führung des
Luftstroms und der Ermöglichung
eines Wärmeübergangs
die Funktion einer tragenden Eigenschaft für das Kraftfahrzeug. Hierdurch
kann der erforderliche Bauraum optimal ausgenutzt werden und das
Gewicht des Kraftfahrzeugs verringert werden.
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Weiter
verbesserte Eigenschaften des Kraftfahrzeugs ergeben sich, wenn
der integral mit dem Längsträger ausgebildete
Kühlluftkanal
Crashelemente aufweist. Derartige Crashelemente dienen einer gezielten
Aufnahme von Verformungsarbeit und einer Gestaltung des Steifigkeits-,
Dämpfungs-
und Verformungsverhaltens (Verformungswege) im Falle eines Unfalls.
Der Kühlluftkanal
kann dabei selber als Crashelement ausgebildet sein, beispielsweise
in Form eines so genannten Stülprohres,
oder der Kühlluftkanal
kann über
Crashelemente mit der Umgebung versehen sein, die beispielsweise
den Kühlluftkanal
im Falle eines Crashes führen
und/oder den Kraftverlauf während
einer Verformung beeinflussen.
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Eine
Verbesserung des Wirkungsgrades des Kraftfahrzeugs kann weiterhin
dadurch erfolgen, dass stromabwärts
einer Wärmeübertragung
von der Wandung des Kühlluftkanals und/oder
eines von dem Kühlluftkanal
abzweigenden Teilluftstroms zur Kühlung eine Erwärmung von
Teilen des Antriebsaggregates, beispielsweise von Elektromotoren
insbesondere während
einer Startphase, oder von weiteren Fahrzeugteilen, beispielsweise
zur Aufheizung eines Innenraums des Kraftfahrzeugs, durch den erwärmten Kühlluftstrom
erfolgt. Neben einer Erhöhung
des Wirkungsgrades kann eine derartige Nutzung der Abwärme eines
Teils des Antriebsaggregates auch zu einer Verringerung eines Verschleißes von
Teilen des Kraftfahrzeugs führen,
welcher vor Erreichen einer optimalen Betriebstemperatur auftreten
würde.
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Nach
einem besonderen Vorschlag der Erfindung kann der Kühlluftkanal
eine weitere Funktion erfüllen:
Für diese
Ausgestaltungsform weist der Kühlluftkanal
Elemente auf, über
die die auf das Kraftfahrzeug wirkenden aerodynamischen Kräfte einstellbar sind.
Hierbei kann es sich um Flügel
in dem Kühlluftkanal
oder geeignete Prallflächen
handeln, über
die vertikale Kräfte,
also eine Anpresskraft des Kraftfahrzeugs auf die Fahrbahn, oder
laterale Kräfte
eingestellt werden können.
Die Ausrichtung und Anordnung der Elemente kann fest vorgegeben
sein oder manuell, beispielsweise im Zusammenhang mit einer Erstinbetriebnahme
oder zur Anpassung an Fahrerwünsche,
verstellbar sein. Alternativ oder zusätzlich kann eine Steuerung
oder Regelung der Elemente durch eine geeignete Steuereinheit erfolgen,
welche beispielsweise unter Berücksichtigung
zuvor genannter Betriebsparameter oder bei Kurvenfahrt oder welliger
Fahrbahn erfolgen kann.
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KURZBESCHREIBUNG
DER FIGUREN
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Im
Folgenden wird die Erfindung anhand eines in den Figuren dargestellten
bevorzugten Ausführungsbeispiels
weiter erläutert
und beschrieben.
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1 zeigt
ein schematisch dargestelltes erfindungsgemäßes Kraftfahrzeug mit Kühlluftkanal
in Seitenansicht und
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2 zeigt
das in 1 dargestellte Kraftfahrzeug in einer schematischen
geschnittenen Draufsicht mit Kühlluftkanal
und weiteren Bauteilen des Antriebsaggregats.
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FIGURENBESCHREIBUNG
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Ein
in 1 dargestelltes Kraftfahrzeug 1 besitzt
eine Kühleinheit
mit einem Kühlluftkanal 2. Der
Kühlluftkanal 2 ist
in Längsrichtung
des Kraftfahrzeugs orientiert bzw. bildet mit der Längsachse
des Kraftfahrzeugs einen spitzen Winkel. Der Kühlluftkanal 2 ist
ungefähr
parallel zu einer Fahrbahn 3 orientiert oder ist gegenüber der
Fahrbahn 3 maximal um 15° bis
20° geneigt.
Der Kühlluftkanal
besitzt einen Eintrittsbereich 4 im Bereich einer Stirnfläche 5 des Kraftfahrzeugs 1 sowie
einen Austrittsbereich 6 im Bereich einer hinteren Stirnfläche 7.
Im Eintrittsbereich 4 nimmt der Querschnitt des Kühlluftkanals 2 schnell
von einer Einlassöffnung 8 auf
einen minimalen Querschnitt 9 ab. Im Austrittsbereich 6 nimmt
der Querschnitt von einem maximalen Querschnitt 10 auf den
Querschnitt einer Auslassöffnung 28 zu.
In dem in 1 dargestellten Längsschnitt
ist der Kühlluftkanal 2 kontinuierlich
mit einer kurvenförmigen
Kontur ausgebildet, wobei der minimale Querschnitt 9 und der
maximale Querschnitt 10 über eine gerade Kontur, eine
kurvenförmige
Kontur oder eine logarithmische Kontur miteinander verbunden sind.
Gemäß 1 ist
der Kühlluftkanal 2 ungefähr in der
Höhe eines
Kardantunnels eines herkömmlichen
Kraftfahrzeugs bzw. in der Höhe
des Bodens der Fahrgastzelle angeordnet. Alternativ kann der Kühlluftkanal 2 tiefer,
bis hin zu dem Unterboden des Kraftfahrzeugs, angeordnet sein.
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Gemäß 2 erfolgt
ein Antrieb des Kraftfahrzeugs 1 zumindest teilweise über hier
den Hinterrädern
zugeordnete Elektromotoren 11, 12, die über eine
Versorgungseinrichtung 13 nach Maßgabe einer Steuereinrichtung 14 geeignet
elektrisch beaufschlagt werden.
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Die
Versorgungseinrichtung 13 beinhaltet eine Brennstoffzelle
bzw. einen Stapel von Einzelbrennstoffzellen. Weiterhin sind zur
Erzeugung des Brenngases ein Reformer, ein Brennstofftank sowie Zusatzaggregate,
beispielsweise ein Ionenaustauscher, ein Kondensatabscheider, ein
Reformatkühler, ein
Wärmeaustauscher,
ein Wasserstoffzwischenspeicher, ein Brennstoffzellenkühler, ein
Kompressor mit vorgeschaltetem Luftfilter, geeignete Sensoren, Bauteile
und Steuereinrichtungen für
eine Überwachung
des Versorgungsprozesses und Sicherungseinrichtungen, vorgesehen.
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Die
Versorgungseinrichtung 13 kann als eine zentrale Versorgungseinrichtung
oder aber – wie
in 2 dargestellt – mit mehreren dezentralen
Einheiten ausgebildet sein. Die Einlassöffnung 8 ist offen ausgebildet
oder verfügt über einen
Filter, ein Netz oder ein Gitter, um den Eintritt von Fremdkörpern in den
Kühlluftkanal 2 zu
vermeiden. Weiterhin kann im Eintritts bereich 4 wie in 2 dargestellt
eine Fördereinrichtung 15 vorgesehen
sein. In dem in 2 dargestellten Ausführungsbeispiel
ist die Fördereinrichtung 15 als
ein gesteuert oder geregelt betriebener Lüfter oder Propeller ausgebildet.
Der Kühlluftkanal 2 ist
begrenzt durch eine ungefähr
in Längsrichtung
des Kraftfahrzeuges 1 verlaufende Wandung 16,
welche im Querschnitt geschlossen ist und einen kreisförmigen,
ovalen, kurvenförmigen
oder eckigen Querschnitt des Kühlluftkanals 2 begrenzt.
Die Wandung 16 ist über
Wärmeleitelemente 17 mit
der Versorgungseinrichtung 13 verbunden. Die Wärmeleitelemente 17 verfügen über einen
möglichst
hohen Wärmeleitkoeffizienten.
Hierbei kann es sich um feste Wärmeleitelemente
handeln oder um ruhende oder bewegte Wärmeleitflüssigkeiten.
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Alternativ
oder zusätzlich
zweigt von dem Kühlluftkanal 2 ein
Teilluftkanal 18 ab, der einen Teilluftstrom des Kühlluftkanals 2 zur
Förderung
der Konvektion der Versorgungseinrichtung 13 zuführt oder
durch Bauteile derselben hindurchführt und anschließend den
Teilluftstrom wieder dem Kühlluftkanal 2 zuführt oder
diesen an anderer Stelle aus dem Kraftfahrzeug 1 austreten
lässt.
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Stromabwärts der
Wärmeleitelemente 17 bzw.
des Teilluftkanals 18 ist der Kühlluftkanal 2 über Wärmeleitelemente 19 mit
einem zu erwärmenden Bauteil 20 des
Kraftfahrzeugs verbunden. Bei dem Bauteil 20 handelt es
sich beispielsweise um eine Heizeinrichtung für den Innenraum des Kraftfahrzeugs
oder ein auf Betriebstemperatur zu bringendes Bauteil, beispielsweise
ein Getriebe, in welchem das Getriebeöl auf eine Betriebstemperatur
gebracht werden muss. Ebenfalls ist eine Abzweigung des erwärmten Kühlluftstroms über einen
Teilluftkanal 21 möglich, über den
der erwärmte
Teilluftstrom einem zu erwärmenden
Bauteil zugeführt
wird.
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Im
Bereich der zu kühlenden
Bauteile des Antriebsaggregats, insbesondere der Versorgungseinrichtung 13,
trägt die
Wandung 16 Turbulenzerzeuger 22, die gemäß 2 als
dreieckförmige
Bleche ausgebildet sind, die unter einem fest vorgegebenen, manuell
einstellbaren oder automatisiert mit einer Steuer- oder Regeleinrichtung
veränderbaren Winkel
in den Kühlluftkanal 2 hineinragen.
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Die
Wandung 16 trägt
weiterhin in das Innere des Kühlluftkanals 2 auskragende
Rippen 27. Die Rippen 27 können in Strömungsrichtung orientiert sein
oder gegenüber
dieser angestellt sein.
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Über die
Steuereinrichtung 14 ist es mittels Steuerleitungen 23, 24, 25, 26 möglich, den Übertrittsquerschnitt
zum Teilluftkanal 21, den Rückflussquerschnitt des Teilluftkanals 18,
einen Drosselquerschnitt des Teilluftkanals 18, einen Abzweigquerschnitt
für den
Teilluftkanal 18, die Stellung der Turbulenzerzeuger 22 und/oder
die Förderleistung
der Fördereinrichtung 15 zu
beeinflussen. Die Steuereinrichtung 14 kann hierbei Betriebsparameter,
Fahrparameter und/oder Umgebungsparameter berücksichtigen, insbesondere erfasste
Sensorwerte wie Temperaturen oder Drücke, Lastanforderungsparameter wie
eine Fahrpedalstellung, die Betriebsdauer wie das Alter des Kraftfahrzeugs
oder eine Fahrbetriebsdauer, eine Außentemperatur, ein Luftdruck,
eine geodätische
Höhe, Informationen
eines GPS-Systems und/oder etwaige Fehlerparameter berücksichtigen.
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Der
Querschnitt des Strömungskanals
ist vorzugsweise derart bemessen, dass der minimale Querschnitt 9 oder
der maximale Querschnitt 10 maximal um 10 % von einem Querschnitt
von 0,25 m2 abweicht.
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- 1
- Kraftfahrzeug
- 2
- Kühlluftkanal
- 3
- Fahrbahn
- 4
- Eintrittsbereich
- 5
- vordere
Stirnfläche
- 6
- Austrittsbereich
- 7
- hintere
Stirnfläche
- 8
- Einlassöffnung
- 9
- minimaler
Querschnitt
- 10
- maximaler
Querschnitt
- 21
- Teilluftkanal
- 22
- Turbulenzerzeuger
- 23
- Steuerleitung
- 24
- Steuerleitung
- 25
- Steuerleitung
- 26
- Steuerleitung
- 27
- Rippe
- 28
- Auslassöffnung
- 11
- Elektromotor
- 12
- Elektromotor
- 13
- Versorgungseinrichtung
- 14
- Steuereinrichtung
- 15
- Fördereinrichtung
- 16
- Wandung
- 17
- Wärmeleitelemente
- 18
- Teilluftkanal
- 19
- Wärmeleitelement
- 20
- Bauteil