DE102014207135A1 - Fuel storage, center tunnel for a vehicle and vehicle, in particular motor vehicle - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft einen Betriebsstoffspeicher für ein Fahrzeug und insbesondere für ein Kraftfahrzeug. Der Betriebsstoffspeicher umfasst einen Innentank, einen Außentank und eine dazwischenliegende Isolationsschicht. Ein erster Teil des Außentanks ist mindestens als Teil einer Karosserie oder eines Rahmens, insbesondere einer Tragstruktur des Fahrzeugs, ausgebildet.The invention relates to a fuel storage for a vehicle and in particular for a motor vehicle. The fuel storage includes an inner tank, an outer tank and an insulating layer therebetween. A first part of the outer tank is formed at least as part of a body or a frame, in particular a supporting structure of the vehicle.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Betriebsstoffspeicher für ein Fahrzeug, insbesondere für ein Kraftfahrzeug, wobei der Betriebsstoffspeicher einen Innentank, einen Außentank und eine dazwischenliegende Isolationsschicht umfasst. Ferner betrifft die Erfindung auch einen Mitteltunnel mit einem Betriebsstoffspeicher sowie ein Fahrzeug, das einen Betriebsstoffspeicher enthält.The present invention relates to a fuel storage for a vehicle, in particular for a motor vehicle, wherein the fuel storage comprises an inner tank, an outer tank and an intermediate insulating layer. Furthermore, the invention also relates to a center tunnel with a fuel storage and a vehicle containing a fuel storage.

DE 10 2012 202 146 A1 beschreibt einen Speicherbehälter zum Speichern von kryogenem Druckgas für ein Kraftfahrzeug, einen so genannten Kryodrucktank, mit einem Außentank, einem Innentank zum Aufnehmen eines zu speichernden Gases und einer dazwischenliegenden Superisolation mit einem Hochvakuum. Aus einem weiteren Stand der Technik ist es ferner bekannt, zur optimalen Ausnutzung des Bauraumes eines brennstoffzellenbetriebenen Kraftfahrzeugs einen Wasserstofftank zwischen dem Mitteltunnel und dem Unterboden des Kraftfahrzeugs anzuordnen. Der Wasserstofftank ist dabei in der Regel so angeordnet, dass zwischen dem Außentank und dem Mitteltunnel bzw. zwischen dem Außentank und dem Unterboden ein Luftspalt vorhanden ist. Nachteilig hieran ist ein hoher Materialaufwand für den separat herzustellenden und zu verbauenden Mitteltunnel und den Außentank. Zudem wird, aufgrund des vorzusehenden Luftspalts, durch notwendige Montage- und Toleranzabstände Bauraum, und damit Tankvolumen, verschenkt. DE 10 2012 202 146 A1 describes a storage container for storing cryogenic compressed gas for a motor vehicle, a so-called Kryodrucktank, with an outer tank, an inner tank for receiving a gas to be stored and an intermediate superinsulation with a high vacuum. From a further prior art, it is also known to arrange a hydrogen tank between the center tunnel and the underbody of the motor vehicle for optimum utilization of the space of a fuel cell powered motor vehicle. The hydrogen tank is usually arranged so that between the outer tank and the center tunnel or between the outer tank and the bottom of an air gap is present. The disadvantage of this is a high cost of materials for the separately manufactured and to be installed center tunnel and the outer tank. In addition, due to the air gap to be provided, due to necessary assembly and tolerance distances space, and thus tank volume, given away.

Ausgehend von diesem Stand der Technik ist es daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung einen Betriebsstoffspeicher für ein Fahrzeug bereitzustellen, der sich durch eine materialsparende Bauweise sowie eine einfache und bauraumoptimierte Montierbarkeit bei maximiertem Speichervolumen auszeichnet. Des Weiteren ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung einen materialreduzierten Mitteltunnel sowie auch ein materialreduziertes und damit auch gewichtsreduziertes Fahrzeug bereitzustellen, der bzw. das einen Betriebsstoffspeicher mit optimiertem Speichervolumen umfasst.Based on this prior art, it is therefore an object of the present invention to provide a fuel storage for a vehicle, which is characterized by a material-saving design and a simple and space-optimized mountability with maximized storage volume. Furthermore, it is an object of the present invention to provide a material-reduced center tunnel as well as a material-reduced and thus also a weight-reduced vehicle, which comprises a fuel storage with optimized storage volume.

Die Aufgabe wird bei einem Betriebsstoffspeicher für ein Fahrzeug, der einen Innentank, einen Außentank und eine dazwischenliegende Isolationsschicht umfasst, erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass ein erster Teil des Außentanks mindestens als Teil einer Karosserie oder eines Rahmens und insbesondere einer Tragstruktur des Fahrzeugs, ausgebildet ist. Der erste Teil des Außentanks kann somit einerseits lediglich einen Teil oder Abschnitt einer Karosseriestruktur, einer Rahmenstruktur oder einer Tragstruktur bilden, kann aber andererseits auch ein entsprechendes Bauteil oder eine entsprechende Struktur oder Tragstruktur komplett ersetzen. Mit anderen Worten ist die Erfindung auch so zu verstehen, dass der Außentank in Funktion und Form zugleich auch ein komplettes Bauteil oder eine vollständige Struktur des Fahrzeugs darstellen kann. Der Außentank kann somit beispielhaft als Schubfeld, Querträger, Fahrzeugverkleidung oder Schweller ausgebildet sein und übernimmt zusätzlich z. B. kraftübertragende Eigenschaften. Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung, dass mindestens ein erster Teil des Außentanks, also auch etwaige weitere Teile oder Teilbereiche des Außentanks, mindestens als ein Teil oder auch mehrere Teile der Karosserie oder des Rahmens des Fahrzeugs ausgebildet ist, werden mindestens zwei Bauteile in einem integriert, wodurch sich der Materialeinsatz quasi halbiert und somit Kosten und zudem auch Gewicht eingespart werden, was den Betriebsstoffspeicher insbesondere auch für Fahrzeuge in Leichtbauweise attraktiv macht. Zudem wird die Verbaubarkeit vereinfacht, da keine Montage- und Toleranzabstände eingehalten werden müssen. Aufgrund der vorstehend genannten Vorteile ist der erfindungsgemäße Betriebsstoffspeicher besonders gut für Kraftfahrzeuge geeignet.The object is achieved in a fuel storage for a vehicle comprising an inner tank, an outer tank and an intermediate insulating layer, according to the invention, that a first part of the outer tank is at least as part of a body or a frame and in particular a support structure of the vehicle formed. The first part of the outer tank can thus on the one hand form only a part or section of a body structure, a frame structure or a support structure, but on the other hand can completely replace a corresponding component or a corresponding structure or support structure. In other words, the invention is also to be understood that the outer tank in function and form at the same time can also represent a complete component or a complete structure of the vehicle. The outer tank can thus be exemplified as shear panel, cross member, vehicle trim or sill and takes in addition z. B. force-transmitting properties. Due to the configuration according to the invention that at least a first part of the outer tank, so also any other parts or portions of the outer tank, at least as a part or more parts of the body or the frame of the vehicle is formed, at least two components are integrated in one, thereby The use of materials is virtually halved and thus costs and also weight saved, which makes the fuel storage especially for lightweight vehicles attractive. In addition, the installability is simplified because no assembly and tolerance intervals must be complied with. Due to the advantages mentioned above, the fuel store according to the invention is particularly well suited for motor vehicles.

Die Unteransprüche beinhalten vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen der Erfindung.The dependent claims contain advantageous developments and refinements of the invention.

Vorteilhafterweise ist die Tragstruktur ein Mitteltunnel. Mit anderen Worten ist somit der erste Teil des Außentanks mindestens als Teil des Mitteltunnels ausgebildet, kann den Mitteltunnel aber auch komplett ausbilden. Somit kann gemäß einer, hinsichtlich der Materialeinsparung besonders bevorzugten Weiterbildung, auf das Vorsehen eines Mitteltunnels komplett verzichtet werden. Unter einem Mitteltunnel im Sinne der Erfindung wird eine tunnelartige Einbuchtung der Karosserie des Fahrzeugs verstanden, welche sich typischerweise in der Fahrzeuglängsachse vom Motorraum über einen zwischen den beiden vorderen Sitzen befindlichen Bereich und weiter auch unter der Rücksitzbank hindurch bis zu einem Hinterachsbereich des Fahrzeugs erstreckt. Ein Mitteltunnel ist gewöhnlich aus Stahlblech gefertigt. Aufgrund von Leichtbau-Anforderungen kommen grundsätzlich auch Aluminium und (faserverstärkte) Kunststoffe in Betracht. Der Betriebsstoffspeicher kann hier in einem besonders geschützten und crash-sicheren Bereich des Fahrzeugs verbaut und mit hoher Verkehrssicherheit betrieben werden, da der Betriebsstoffspeicher bei einem Frontal-, Heck- und Seitenaufprall auf das Fahrzeug jeweils in großer Entfernung vom Aufprallort angeordnet ist. Das Ausbilden mindestens eines ersten Teils des Außentanks als Mitteltunnel erlaubt darüber hinaus die Integration eines Betriebsstoffspeichers unter Bereitstellung eines besonders großen, zusammenhängenden Volumens ohne in die gewohnte Fahrzeugarchitektur einzugreifen.Advantageously, the support structure is a center tunnel. In other words, the first part of the outer tank is thus formed at least as part of the center tunnel, but can also form the center tunnel completely. Thus, according to a, with regard to the material saving particularly preferred development, to dispense with the provision of a center tunnel completely. Under a center tunnel according to the invention, a tunnel-like recess of the body of the vehicle is understood, which typically extends in the vehicle longitudinal axis from the engine compartment via a located between the two front seats area and further under the rear seat through to a rear axle of the vehicle. A center tunnel is usually made of sheet steel. Due to lightweight construction requirements, aluminum and (fiber-reinforced) plastics can also be considered. The fuel storage can be installed here in a particularly protected and crash-proof area of the vehicle and operated with high road safety, since the fuel storage is located in a frontal, rear and side impact on the vehicle each at a great distance from the impact location. The formation of at least a first part of the outer tank as a center tunnel also allows the integration of a fuel storage to provide a particularly large, coherent volume without interfering with the usual vehicle architecture.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung ist ein zweiter Teil des Außentanks als Teil eines Fahrzeugunterbodens ausgebildet. Durch die Integration des Bauteils „Fahrzeugunterboden” in den erfindungsgemäßen Betriebsstoffspeicher kann weiteres Material und somit zusätzlich auch Gewicht eingespart werden. Eine Montage des Betriebsstoffspeichers ist zudem noch einfacher möglich. Diese Weiterbildung eignet sich insbesondere für einen Betriebsstoffspeicher, dessen erster Teil des Außentanks als Teil eines Mitteltunnels ausgebildet ist.According to a further advantageous embodiment, a second part of the outer tank is part a vehicle underbody trained. Through the integration of the component "vehicle underbody" in the fuel storage device according to the invention further material and thus additionally weight can be saved. An installation of the fuel storage is also possible even easier. This development is particularly suitable for a fuel storage, the first part of the outer tank is designed as part of a center tunnel.

Weiter vorteilhaft sind der erste Teil des Außentanks und der zweite Teil des Außentanks gasdicht miteinander verbunden. Dies ermöglicht eine Struktur des Außentanks, in der z. B. der Mitteltunnel und der Unterboden zu größtmöglichen Anteilen durch den Außentank gebildet werden. Der Außentank hat damit eine durchgehende, in sich geschlossene, im Wesentlichen zylindrische Geometrie, die einen kleinstmöglichen Materialeinsatz erfordert und die größtmögliche Gewichtseinsparung bedingt. Geeignete gasdichte Verbindungen sind z. B. gasdichte Schweißnähte, Klebungen oder entsprechende Dichtungen.Further advantageously, the first part of the outer tank and the second part of the outer tank are gas-tightly connected to each other. This allows a structure of the outer tank, in the z. B. the center tunnel and the subsoil are formed to the greatest possible extent by the outer tank. The outer tank thus has a continuous, self-contained, essentially cylindrical geometry, which requires the smallest possible use of material and the greatest possible weight savings. Suitable gas-tight compounds are for. As gas-tight welds, bonds or appropriate seals.

Vorzugsweise ist die Isolationsschicht eine Schicht mit vermindertem Druck, insbesondere mit einem Druck von 10–3 mbar bis 10–5 mbar, da hierdurch eine sehr gute thermische Isolation erzielt wird, die die Verkehrssicherheit des erfindungsgemäßen Betriebsstoffspeichers insbesondere bei unter Druck stehenden Gasen, erhöht. Der Außentank ist hierzu vorzugsweise so ausgebildet, dass er den Unterdruck (im üblichen Sprachgebrauch „das Vakuum”) langfristig, also idealerweise über das gesamte Fahrzeugleben, einzuschließen vermag. Insbesondere ist das Material des Außentanks daher nicht gasdurchlässig, wobei die der Isolationsschicht zugewandte Fläche eine geringe Ausgasrate hat.Preferably, the insulating layer is a layer with reduced pressure, in particular with a pressure of 10 -3 mbar to 10 -5 mbar, as this very good thermal insulation is achieved, which increases the safety of the fuel reservoir according to the invention, especially in pressurized gases. For this purpose, the outer tank is preferably designed such that it is capable of enclosing the negative pressure (in the usual parlance "the vacuum") in the long term, ie ideally over the entire life of the vehicle. In particular, the material of the outer tank is therefore not gas-permeable, wherein the insulating layer facing surface has a low Ausga rate.

In der Isolationsschicht können zu deren Abstützung hochporöse Materialien wie z. B. pyrogene Kieselsäure oder so genannte Aerogele sowie Getter-Substanzen, zum Aufnehmen von Leckagegasen, enthalten sein. Außerdem kann die Isolationsschicht eine Multilagenisolation beinhalten.In the insulation layer can be used to support highly porous materials such. As fumed silica or so-called aerogels and getter substances, for receiving leakage gases may be included. In addition, the insulation layer may include multilayer insulation.

Um den Anforderungen hinsichtlich Stabilität und Verkehrssicherheit besonders gut gerecht zu werden, umfasst der Außentank mindestens eine gasundurchlässige Schicht, insbesondere ein Stahlblech, Aluminiumblech oder eine kunststoffhaltige Schicht, die auch faserhaltig sein kann. Die gasundurchlässige Schicht verhindert bei guter mechanischer Resistenz einen Druckanstieg des Unterdrucks durch Permeation von Gasen. Aus diesen Gründen, sowie aufgrund einer geringeren Neigung zu Versprödung und einer guten Verarbeitbarkeit ist der Einsatz eines Stahlblechs besonders geeignet.In order to meet the requirements with regard to stability and traffic safety particularly well, the outer tank comprises at least one gas-impermeable layer, in particular a sheet steel, aluminum sheet or a plastic-containing layer, which may also be fibrous. The gas-impermeable layer prevents, with good mechanical resistance, a pressure increase of the negative pressure by permeation of gases. For these reasons, as well as due to a lower tendency to embrittlement and a good processability, the use of a steel sheet is particularly suitable.

Da auch Teile der Fahrzeugkarosserie oder des Fahrzeugrahmens oftmals aus Stahlblech gefertigt sind, ist eine Ausbildung eines ersten Teils des Außentanks des erfindungsgemäßen Betriebsstoffspeichers als Teil einer Karosserie oder als Teil eines Rahmens und insbesondere als Teil eines Mitteltunnels, unter Verwendung eines Stahlblechs mittels üblicher Standardprozesse besonders einfach. Im Lichte einer Gewichtsreduktion für die Anwendung im Fahrzeugleichtbau kommen grundsätzlich auch Aluminium und (faserverstärkte) Kunststoffe in Betracht. Besonders bevorzugt weist das Material des Außentanks auf der der Isolationsschicht zugewandten Fläche eine geringe Ausgasrate auf.Since also parts of the vehicle body or the vehicle frame are often made of sheet steel, a formation of a first part of the outer tank of the fuel tank according to the invention as part of a body or as part of a frame and in particular as part of a center tunnel, using a steel sheet by means of standard processes is particularly simple , In the light of a reduction in weight for use in vehicle lightweight construction, aluminum and (fiber-reinforced) plastics are generally also considered. Particularly preferably, the material of the outer tank has a low outgassing rate on the surface facing the insulating layer.

Weiter vorteilhaft umfasst der Innentank einen Metallbehälter, einen an seinem Umfang mit Fasern umwickelten Metallbehälter, einen vollständig mit Fasern umwickelten Metall-Liner oder einen vollständig mit Fasern umwickelten Kunststoff-Liner. Diese Materialien zeichnen sich durch eine gute Stabilität gegenüber den meisten üblichen Betriebsstoffen aus. Für die Speicherung von kryogenen Betriebsstoffen sind metallhaltige Innenbehälter aufgrund ihrer geringen Neigung zu Tieftemperaturversprödung besonders gut geeignet. Aus Gewichtsgründen sind hingegen vollständig mit Fasern umwickelte Metall-Liner oder vollständig mit Fasern umwickelte Kunststoff-Liner bevorzugt. Der beste Kompromiss bezüglich hoher Beständigkeit und guter mechanischer Resistenz bei möglichst geringem Gewicht ist die Verwendung eines vollständig mit Fasern umwickelten Metall-Liners. Geeignete Fasermaterialien im Sinne der Erfindung sind insbesondere Carbonfasern, Glasfasern, Kevlarfasern sowie Mischungen daraus. Vorteilhafterweise sind die Fasern mit einem Harz getränkt, so dass sich ein faserverstärkter Kunststoff ergibt.Further advantageously, the inner tank comprises a metal container, a metal container wrapped in fibers around its circumference, a metal liner completely wrapped in fibers or a plastic liner completely wrapped in fibers. These materials are characterized by good stability against most common operating materials. For the storage of cryogenic fuels metal-containing inner container are particularly well suited due to their low tendency to low temperature embrittlement. For reasons of weight, on the other hand, metal-wrapped or fiber-wrapped plastic liners are preferred. The best compromise in terms of high resistance and good mechanical resistance with the lowest possible weight is the use of a completely wrapped with fiber metal liner. Suitable fiber materials according to the invention are in particular carbon fibers, glass fibers, Kevlar fibers and mixtures thereof. Advantageously, the fibers are impregnated with a resin, resulting in a fiber-reinforced plastic.

Aufgrund der gut bereitstellbaren hohen Crash-Sicherheit und eines hohen Speichervolumens ist der erfindungsgemäße Betriebsstoffspeicher besonders vorteilhaft zur Speicherung von Flüssigwasserstoff, kryogenem Wasserstoff im überkritischen Zustand, Flüssigerdgas oder anderen verflüssigten oder tiefkalten Gasen, ausgebildet.Due to the readily available high crash safety and a high storage volume of the fuel storage according to the invention is particularly advantageous for the storage of liquid hydrogen, cryogenic hydrogen in the supercritical state, liquefied natural gas or other liquefied or cryogenic gases formed.

Aus den vorstehend genannten Gründen ist der erfindungsgemäße Betriebsstoffspeicher zur Speicherung von Wasserstoff vorteilhafterweise als Hochdruckwasserstoffspeicher, Flüssigwasserstoffspeicher oder als Kryo-Drucktank ausgebildet.For the reasons mentioned above, the fuel reservoir according to the invention for the storage of hydrogen is advantageously designed as a high-pressure hydrogen storage, liquid hydrogen storage or cryogenic pressure tank.

Weiter erfindungsgemäß wird auch ein Mitteltunnel für ein Fahrzeug, insbesondere für ein Kraftfahrzeug, mit einem wie vorstehend beschriebenen Betriebsstoffspeicher, angegeben. Der Mitteltunnel zeichnet sich durch eine materialsparende und damit auch gewichtsreduzierte Bauweise bei nahezu unveränderter Fahrzeugarchitektur und damit auch höchstmöglicher Crash-Sicherheit, aus. Im Hinblick auf eine maximale Gewichtseinsparung wird der Mitteltunnel besonders bevorzugt im Wesentlichen vollständig durch den erfindungsgemäßen Betriebsstoffspeicher gebildet.Further according to the invention, a center tunnel for a vehicle, in particular for a motor vehicle, with a fuel storage as described above, is given. The center tunnel is characterized by a material-saving and thus also weight-reduced design with almost unchanged vehicle architecture and thus also the highest possible crash safety. With a view to maximum weight saving, the center tunnel is particularly preferably formed essentially completely by the fuel store according to the invention.

Ebenfalls erfindungsgemäß wird auch ein Fahrzeug, insbesondere ein Kraftfahrzeug, beschrieben. Das Fahrzeug umfasst einen wie vorstehend beschriebenen Betriebsstoffspeicher mit einem Innentank, einem Außentank und einer dazwischenliegenden Isolationsschicht, wobei ein erster Teil des Außentanks mindestens als Teil einer Karosserie oder eines Rahmens, insbesondere als Teil einer Tragstruktur des Fahrzeugs, ausgebildet ist. Somit können redundante Strukturen des Außentanks und des Rahmens bzw. der Karosserie des Fahrzeugs, vermieden werden, was zu einer deutlichen Einsparung an Material und damit auch an Materialkosten und Gewicht führt. Der erfindungsgemäße Betriebsstoffspeicher ist daher besonders gut für die Anwendung in einem Kraftfahrzeug geeignet.Also according to the invention, a vehicle, in particular a motor vehicle, is described. The vehicle comprises a fuel accumulator as described above with an inner tank, an outer tank and an insulating layer therebetween, wherein a first part of the outer tank is formed at least as part of a body or a frame, in particular as part of a supporting structure of the vehicle. Thus, redundant structures of the outer tank and the frame or the body of the vehicle can be avoided, resulting in a significant savings in material and thus also in material costs and weight. The fuel store according to the invention is therefore particularly well suited for use in a motor vehicle.

Die für den erfindungsgemäßen Betriebsstoffspeicher beschriebenen Vorteile, vorteilhaften Effekte und Weiterbildungen finden auch Anwendung auf den erfindungsgemäßen Mitteltunnel sowie das erfindungsgemäße Fahrzeug bzw. Kraftfahrzeug.The advantages, advantageous effects and developments described for the fuel reservoir according to the invention are also applied to the center tunnel according to the invention and to the vehicle or motor vehicle according to the invention.

Aufgrund der erfindungsgemäßen Lösungen sowie deren Weiterbildungen ergeben sich folgende Vorteile:

  • – Der Betriebsstoffspeicher hat eine materialsparende und gewichtsreduzierte Struktur.
  • – Die Materialkosten des Betriebsstoffspeichers sind reduziert.
  • – Der Betriebsstoffspeicher ist sehr einfach montierbar.
  • – Das Fahrzeug weist eine hohe Verkehrssicherheit und gute Crash-Sicherheit bei hoher Laufreichweite auf.
Due to the solutions according to the invention and their developments, the following advantages result:
  • - The fuel storage has a material-saving and weight-reduced structure.
  • - The material costs of the fuel storage are reduced.
  • - The fuel storage is very easy to install.
  • - The vehicle has a high road safety and good crash safety at high running range.

Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung und den Figuren. Es zeigen:Further details, features and advantages of the invention will become apparent from the following description and the figures. Show it:

1 eine Schnittansicht eines in einem Mitteltunnel verbauten Betriebsstoffspeichers gemäß dem Stand der Technik, 1 a sectional view of a built-in a center tunnel fuel accumulator according to the prior art,

2 eine Schnittansicht eines in einem Mitteltunnel verbauten Betriebsstoffspeichers gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung und 2 a sectional view of a built-in a center tunnel fuel accumulator according to a first embodiment of the invention and

3 eine Schnittansicht eines Betriebsstoffspeichers gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung. 3 a sectional view of a fuel storage according to a second embodiment of the invention.

Die vorliegende Erfindung wird anhand von Ausführungsbeispielen im Detail erläutert. In den Figuren sind nur die hier interessierenden Bauteile eines Betriebsstoffspeichers bzw. eines Mitteltunnels dargestellt. Alle übrigen Bauteile sind der Übersichtlichkeit halber weggelassen. Ferner bezeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche Bauteile.The present invention will be explained in detail with reference to exemplary embodiments. In the figures, only the components of interest here a resource storage or a center tunnel are shown. All other components are omitted for clarity. Furthermore, like reference numerals designate like components.

Im Detail zeigt 1 einen Betriebsstoffspeicher 2, der, wie im Stand der Technik bekannt, zwischen einem Mitteltunnel 1 und einem Unterboden 8 eines Fahrzeugs angeordnet ist. Der Betriebsstoffspeicher 2 ist hier beispielhaft als Kryo-Drucktank ausgebildet und umfasst mehrere Elemente.In detail shows 1 a fuel storage 2 which, as known in the art, between a center tunnel 1 and an underbody 8th a vehicle is arranged. The fuel storage 2 is here exemplified as a cryopressure tank and includes several elements.

So weist der Betriebsstoffspeicher 2 einen Innentank mit einem Betriebsstoffspeichervolumen 7 zur Aufnahme eines Betriebsstoffes auf, wobei der Innentank hier beispielhaft aus einem Metall-Liner 6, beispielsweise aus Aluminium, und einem faserverstärkten Kunststoff 5, beispielsweise CFK, GFK oder einem kevlarhaltigen Kunststoff, gebildet wird. Der faserverstärkte Kunststoff 5 umgibt den Metall-Liner 6 hier vollständig, kann aber auch nur an seinem Umfang angeordnet sein. Der Innentank kann alternativ dazu auch aus einem Metallbehälter, oder einem vollständig mit Fasern umwickelten Kunststoff-Liner gebildet sein.So has the fuel storage 2 an inner tank with a fuel storage volume 7 for receiving a fuel, the inner tank here by way of example of a metal liner 6 For example, made of aluminum, and a fiber-reinforced plastic 5 , For example, CFRP, GRP or a kevlarhaltigen plastic is formed. The fiber-reinforced plastic 5 surrounds the metal liner 6 complete here, but can also be arranged only on its circumference. The inner tank may alternatively be formed of a metal container, or a completely wrapped with fibers plastic liner.

Der Betriebsstoffspeicher weist ferner einen Außentank 3, beispielsweise aus Stahl oder Aluminium, auf. Zwischen dem Außentank 3 und dem Innentank ist eine Isolationsschicht 4 vorhanden. Die Isolationsschicht 4 dient vorteilhafterweise der thermischen Isolation des Innentanks und ist insbesondere eine druckverminderte Schicht, vorzugsweise mit einem Druck von 10–3 mbar bis 10–5 mbar. Die druckverminderte Isolationsschicht 4 wird im üblichen Sprachgebrauch auch als Vakuumisolationsschicht bezeichnet.The fuel reservoir also has an outer tank 3 For example, made of steel or aluminum, on. Between the outer tank 3 and the inner tank is an insulation layer 4 available. The insulation layer 4 advantageously serves the thermal insulation of the inner tank and is in particular a pressure-reduced layer, preferably at a pressure of 10 -3 mbar to 10 -5 mbar. The pressure-reduced insulation layer 4 is commonly referred to as a vacuum insulation layer.

Der Betriebsstoffspeicher 2 ist zwischen einem Mitteltunnel 1 und einem Unterboden 8 eines Fahrzeugs so angeordnet, dass zwischen dem äußeren Umfang des Außentanks 3 und dem Mitteltunnel 1 auf der einen Seite sowie dem Unterboden 8 auf der anderen Seite ein Luftspalt 9 vorhanden ist.The fuel storage 2 is between a center tunnel 1 and an underbody 8th of a vehicle so arranged that between the outer periphery of the outer tank 3 and the center tunnel 1 on one side and the underbody 8th on the other side an air gap 9 is available.

2 zeigt einen Betriebsstoffspeicher 10 gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung. Der Betriebsstoffspeicher 10 weist einen Außentank auf, der durch zwei Teilbereiche, nämlich einen ersten Teil 12 und einen zweiten Teil 13, gebildet wird. Der erste Teil 12 ist als Teil eines Mitteltunnels eines Fahrzeugs und der zweite Teil 13 ist als Teil eines Unterbodens eines Fahrzeugs ausgebildet. In dem hier gezeigten Bereich des erfindungsgemäßen Betriebsstoffspeichers 10 ist somit kein separater Mitteltunnel oder Unterboden vorhanden. Der Mitteltunnel und der Unterboden werden durch den ersten Teil 12 und den zweiten Teil 13 des Außentanks des Betriebsstoffspeichers 10 geformt, wobei die Teile 12, 13 auch die Funktion des Mitteltunnel sowie des Unterbodens des Fahrzeugs übernehmen, ohne im Wesentlichen in die Fahrzeugarchitektur einzugreifen. Zwischen dem ersten Teil 12 und dem zweiten Teil 13 des Außentanks und einem Innentank, der, wie in 1, aus einem Metall-Liner 6, beispielsweise aus Aluminium, und einem faserverstärkten Kunststoff 5, beispielsweise CFK, GFK oder einem kevlarhaltigen Kunststoff, gebildet sein kann, ist wiederum eine Isolationsschicht 4 angeordnet. 2 shows a fuel storage 10 according to a first embodiment of the invention. The fuel storage 10 has an outer tank, which by two partial areas, namely a first part 12 and a second part 13 , is formed. The first part 12 is as part of a center tunnel of a vehicle and the second part 13 is formed as part of a subfloor of a vehicle. In the area of the fuel store according to the invention shown here 10 is therefore no separate center tunnel or subsoil available. The center tunnel and the subsoil will be through the first part 12 and the second part 13 the outer tank of the fuel tank 10 shaped, with the parts 12 . 13 Also take over the function of the center tunnel and the underbody of the vehicle, without essentially intervene in the vehicle architecture. Between the first part 12 and the second part 13 the outer tank and an inner tank, which, as in 1 , made of a metal liner 6 For example, made of aluminum, and a fiber-reinforced plastic 5 , For example, CFRP, GRP or a kevlarhaltigen plastic, may be formed, in turn, is an insulating layer 4 arranged.

Zur Abdichtung der Isolationsschicht 4, insbesondere zur gasdichten Abdichtung gegenüber der Umgebung, sind der erste Teil 12 und der zweite Teil 13 des Außentanks durch eine gasdichte Verbindung 11 miteinander verbunden, beispielsweise durch eine gasdichte Schweißnaht oder Klebung, oder durch eine Dichtung.For sealing the insulation layer 4 , in particular for gas-tight sealing against the environment, are the first part 12 and the second part 13 the outer tank through a gas-tight connection 11 interconnected, for example by a gas-tight weld or gluing, or by a seal.

Durch die Ausbildung eines ersten Teils des Außentanks 12 als Teil eines Mitteltunnels eines Fahrzeugs und eines zweiten Teils des Außentanks 13 als Teil eines Unterbodens eines Fahrzeugs, entfällt der aufwendige Montageprozess des Betriebsstoffspeichers zwischen dem Mitteltunnel und dem Unterboden. Material und damit auch Materialkosten sowie Gewicht können effektiv eingespart werden, ohne die Fahrzeugarchitektur im Wesentlichen zu verändern. Der Betriebsstoffspeicher ist optimal in den Mitteltunnel integriert und bietet damit auch eine hohe Sicherheit im Crash-Fall.By forming a first part of the outer tank 12 as part of a center tunnel of a vehicle and a second part of the outer tank 13 As part of a subfloor of a vehicle, eliminates the complex assembly process of the fuel storage between the center tunnel and the subfloor. Material and thus also material costs and weight can be effectively saved without substantially changing the vehicle architecture. The fuel accumulator is optimally integrated in the center tunnel and thus offers a high degree of safety in the event of a crash.

3 zeigt einen Betriebsstoffspeicher 20 gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung. Der Betriebsstoffspeicher 20 unterscheidet sich von dem in 2 dargestellten, erfindungsgemäßen Betriebsstoffspeicher 10 dadurch, dass der Außentank lediglich einen ersten Teil 12 aufweist, so dass der Außentank eine geschlossene Struktur hat. Damit kann auf gasdichte Verbindungen zwischen einem ersten Teil des Außentanks und einem zweiten Teil des Außentanks verzichtet werden, was der Sicherheit des Betriebsstoffspeichers 20 zuträglich ist und seine Herstellung sowie auch seine Montage vereinfacht. 3 shows a fuel storage 20 according to a second embodiment of the invention. The fuel storage 20 is different from the one in 2 represented, according to the invention fuel storage 10 in that the outer tank is only a first part 12 so that the outer tank has a closed structure. This can be dispensed with gas-tight connections between a first part of the outer tank and a second part of the outer tank, which the safety of the fuel storage 20 is conducive and simplifies its manufacture and also its installation.

In der hier gezeigten Ausführungsform bildet der erste Teil des Außentanks 12, also der Außentank ansich, ein vollständiges Bauteil der Tragstruktur eines Fahrzeugs, beispielsweise einen Mitteltunnel. So kann auf das separate Vorsehen einer solchen Tragstruktur verzichtet werden. Der beispielhaft als Mitteltunnel ausgebildete erste Teil des Außentanks 12 ersetzt somit in Form und Funktion einen herkömmlichen Mitteltunnel und kann zu einer Kraftübertragung beitragen. Zur Montage des Betriebsstoffspeichers 20 im Fahrzeug kann der Außentank sehr einfach durch eine geeignete kraftübertragende Verbindung 14, z. B. eine Lötstelle oder eine Schweißnaht, mit der Fahrzeugkarosserie oder dem Fahrzeugrahmen, beispielsweise mit einer Karosserieoberstruktur 15 und einer Karosserieunterstruktur 16, verbunden werden. Andere Befestigungsoptionen sind möglich.In the embodiment shown here forms the first part of the outer tank 12 , So the outer tank ansich, a complete component of the support structure of a vehicle, such as a center tunnel. Thus, the separate provision of such a support structure can be dispensed with. The example designed as a center tunnel first part of the outer tank 12 thus replaces in form and function a conventional center tunnel and can contribute to a power transmission. For mounting the fuel tank 20 In the vehicle, the outer tank can be very easily by a suitable force-transmitting connection 14 , z. As a solder joint or a weld, with the vehicle body or the vehicle frame, for example with a body upper structure 15 and a body substructure 16 , get connected. Other mounting options are possible.

Die vorhergehende Beschreibung der vorliegenden Erfindung dient nur zu illustrativen Zwecken und nicht zum Zwecke der Beschränkung der Erfindung. Im Rahmen der Erfindung sind verschiedene Änderungen und Modifikationen möglich, ohne den Umfang der Erfindung sowie ihrer Äquivalente zu verlassen.The foregoing description of the present invention is for illustrative purposes only, and not for the purpose of limiting the invention. Various changes and modifications are possible within the scope of the invention without departing from the scope of the invention and its equivalents.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11
Mitteltunnel eines FahrzeugsCenter tunnel of a vehicle
22
BetriebsstoffspeicherFuel storage
33
Außentankexternal tank
44
Isolationsschichtinsulation layer
55
FaserverbundkunststoffFRP
66
Linerliner
77
BetriebsstoffspeichervolumenFuel storage volume
88th
Unterboden eines FahrzeugsUnderbody of a vehicle
99
Luftspaltair gap
1010
erfindungsgemäßer BetriebsstoffspeicherInventive fuel storage
1111
gasdichte Verbindunggas-tight connection
1212
erster Teil des Außentanksfirst part of the outer tank
1313
zweiter Teil des Außentankssecond part of the outer tank
1414
kraftübertragende Verbindungforce transmitting connection
1515
KarosserieoberstrukturBody upper structure
1616
KarosserieunterstrukturBody substructure
2020
erfindungsgemäßer BetriebsstoffspeicherInventive fuel storage

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • DE 102012202146 A1 [0002] DE 102012202146 A1 [0002]

Claims (11)

Betriebsstoffspeicher für ein Fahrzeug, insbesondere für ein Kraftfahrzeug, umfassend einen Innentank, einen Außentank und eine dazwischenliegende Isolationsschicht (4), wobei ein erster Teil des Außentanks (12) mindestens als Teil einer Karosserie oder eines Rahmens, insbesondere einer Tragstruktur des Fahrzeugs, ausgebildet ist.Fuel storage for a vehicle, in particular for a motor vehicle, comprising an inner tank, an outer tank and an intermediate insulation layer ( 4 ), with a first part of the outer tank ( 12 ) is formed at least as part of a body or a frame, in particular a support structure of the vehicle. Betriebsstoffspeicher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Tragstruktur ein Mitteltunnel ist.Fuel tank according to claim 1, characterized in that the supporting structure is a center tunnel. Betriebsstoffspeicher nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein zweiter Teil des Außentanks (13) als Teil eines Fahrzeugunterbodens ausgebildet ist.Fuel reservoir according to claim 1 or 2, characterized in that a second part of the outer tank ( 13 ) is formed as part of a vehicle underbody. Betriebsstoffspeicher nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Teil des Außentanks (12) und der zweite Teil des Außentanks (13) gasdicht miteinander verbunden sind.Fuel reservoir according to claim 3, characterized in that the first part of the outer tank ( 12 ) and the second part of the outer tank ( 13 ) Are connected to each other gas-tight. Betriebsstoffspeicher nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Isolationsschicht (4) eine Schicht mit vermindertem Druck, insbesondere mit einem Druck von 10–3 mbar bis 10–5 mbar, ist.Fuel reservoir according to one of the preceding claims, characterized in that the insulating layer ( 4 ) is a layer with reduced pressure, in particular with a pressure of 10 -3 mbar to 10 -5 mbar. Betriebsstoffspeicher nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Außentank mindestens eine gasundurchlässige Schicht umfasst, insbesondere ein Stahlblech, Aluminiumblech oder eine kunststoffhaltige Schicht, vorzugsweise ein Stahlblech.Fuel reservoir according to one of the preceding claims, characterized in that the outer tank comprises at least one gas-impermeable layer, in particular a steel sheet, aluminum sheet or a plastic-containing layer, preferably a steel sheet. Betriebsstoffspeicher nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Innentank einen Metallbehälter, einen an seinem Umfang mit Fasern umwickelten Metallbehälter, einen vollständig mit Fasern umwickelten Metall-Liner (6) oder einen vollständig mit Fasern umwickelten Kunststoff-Liner, insbesondere einen vollständig mit Fasern umwickelten Metall-Liner (6), umfasst.A fuel accumulator according to any one of the preceding claims, characterized in that the inner tank comprises a metal container, a metal container wrapped in fibers around its circumference, a metal liner completely wound with fibers ( 6 ) or a completely wrapped with fibers plastic liner, in particular a completely wrapped with fibers metal liner ( 6 ). Betriebsstoffspeicher nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass er zur Speicherung von Flüssigwasserstoff, kryogenem Wasserstoff im überkritischen Zustand, Flüssigerdgas oder anderen verflüssigten oder tiefkalten Gasen, ausgebildet ist.Fuel reservoir according to one of the preceding claims, characterized in that it is for the storage of liquid hydrogen, cryogenic hydrogen in the supercritical state, liquefied natural gas or other liquefied or cryogenic gases formed. Betriebsstoffspeicher nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass er zur Speicherung von Wasserstoff als Hochdruckwasserstoffspeicher, Flüssigwasserstoffspeicher oder als Kryo-Drucktank ausgebildet ist.Fuel storage device according to one of the preceding claims, characterized in that it is designed to store hydrogen as a high-pressure hydrogen storage, liquid hydrogen storage or cryogenic pressure tank. Mitteltunnel für ein Fahrzeug, insbesondere für ein Kraftfahrzeug, umfassend einen Betriebsstoffspeicher (10, 20) nach einem der vorhergehenden Ansprüche.Central tunnel for a vehicle, in particular for a motor vehicle, comprising a fuel store ( 10 . 20 ) according to any one of the preceding claims. Fahrzeug, insbesondere Kraftfahrzeug, umfassend einen Betriebsstoffspeicher (10, 20) nach einem der Ansprüche 1 bis 9.Vehicle, in particular motor vehicle, comprising a fuel storage ( 10 . 20 ) according to one of claims 1 to 9.
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