DE102014224853A1

DE102014224853A1 - Fahrzeug mit einer Brennstoffzelle

Info

Publication number: DE102014224853A1
Application number: DE102014224853.1A
Authority: DE
Inventors: Thomas Geisinger; Juergen Greil; Mikhail Klimov; Wolfgang Lenz
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 2014-12-04
Filing date: 2014-12-04
Publication date: 2016-06-09

Abstract

Ein Fahrzeug (1) mit einer Brennstoffzelle (2) und einer Fahrzeugkarosserie (10), weist einen im Fahrzeugheck (11) vorgesehenen Aufnahmeraum (14) für die Brennstoffzelle (2) auf, wobei der Aufnahmeraum (14) Belüftungsöffnungen (13) und Entlüftungsöffnungen (15) aufweist und wobei die Entlüftungsöffnungen (15) in zumindest einem Bereich der Fahrzeugkarosserie (10) vorgesehen sind, der bei dem vom Fahrtwind umströmten Fahrzeug (1) in einem Unterdruckgebiet der das Fahrzeug (1) umströmenden Luft liegt.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die Erfindung betrifft ein Fahrzeug mit einer Brennstoffzelle und einer Fahrzeugkarosserie, das einen im Fahrzeugheck vorgesehenen Aufnahmeraum für eine Brennstoffzelle aufweist.
STAND DER TECHNIK
Bei Brennstoffzellen-Fahrzeugen besteht die Möglichkeit, dass sich flüchtiger Wasserstoff im Fahrzeug ansammelt. Diese Möglichkeit tritt vor allem in dem innerhalb der Fahrzeugkarosserie befindlichen Aufnahmeraum für die Brennstoffzelle auf, die mit Wasserstoff betrieben wird. Die Ansammlung von Wasserstoff innerhalb des Fahrzeugs muss vermieden werden. Bisher werden dazu Unterdruck erzeugende aktive Systeme (z. B. Pumpen oder Gebläse) eingesetzt, die für einen ständigen Luftaustausch sorgen und flüchtigen Wasserstoff zusammen mit der Luft aus dem Fahrzeuginneren blasen.
Nachteile von derartigen aktiven Systemen zur Entlüftung des Aufnahmeraums für die Brennstoffzelle sind einerseits deren kontinuierlicher Energieverbrauch (z. B. zum Betreiben der Pumpe oder des Gebläses), was sich negativ auf den Gesamtwirkungsgrad des Fahrzeugs auswirkt, und andererseits die aufwändige und kostspielige Konstruktion mit aktiven Elementen (z. B. Pumpen etc.), die auch ein erhöhtes Fahrzeuggewicht zur Folge hat. Zudem besteht bei aktiven Systemen die Möglichkeit des Systemausfalls.
DARSTELLUNG DER ERFINDUNG
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein gattungsgemäßes Fahrzeug anzugeben, das ohne wesentlich höhere Herstellungskosten die Zuverlässigkeit beim Betrieb der Brennstoffzelle erhöht.
Diese Aufgabe wird gelöst mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1.
Erfindungsgemäß weist das mit einer Brennstoffzelle und einer Fahrzeugkarosserie versehene Fahrzeug einen im Fahrzeugheck vorgesehenen Aufnahmeraum für die Brennstoffzelle auf, wobei der Aufnahmeraum Belüftungsöffnungen und Entlüftungsöffnungen aufweist und wobei die Entlüftungsöffnungen in zumindest einem Bereich der Fahrzeugkarosserie vorgesehen sind, der bei dem vom Fahrtwind umströmten Fahrzeug in einem Unterdruckgebiet der das Fahrzeug umströmenden Luft liegt.
VORTEILE
Da die Entlüftungsöffnungen in einem Unterdruckgebiet der während der Fahrt das Fahrzeug umströmenden Luft liegen, werden durch den Unterdruck Luft und eventuell aus der Brennstoffzelle austretende Gase, insbesondere Wasserstoffgas, aus dem Aufnahmeraum gesaugt und an die Umgebung abgegeben. Dementsprechend bewirkt das erfindungsgemäße Entlüftungssystem zwei vorteilhafte Effekte, nämlich:

– das Absaugen der heißen Luft aus dem Aufnahmeraum für die Brennstoffzelle und das Abgeben dieser Luft an die Umgebung bewirkt eine Kühlung des Aufnahmeraumes und damit der Brennstoffzelle und
– das kontinuierliche Absaugen der Luft aus dem Aufnahmeraum und das Abgeben dieser Luft an die Umgebung verhindert ein Ansammeln von Wasserstoff im Aufnahmeraum, da der flüchtige Wasserstoff zusammen mit der Luft kontinuierlich abgesaugt und an die Umgebung abgegeben wird. So kann eine Wasserstoffansammlung im Fahrzeuginneren ausgeschlossen werden.

Weitere bevorzugte und vorteilhafte Ausgestaltungsmerkmale des erfindungsgemäßen Fahrzeugs sind Gegenstand der Unteransprüche.
In einer vorteilhaften Weiterbildung liegen die Entlüftungsöffnungen im Bereich des Fahrzeughecks.
In einer anderen bevorzugten Ausführungsform liegen die Entlüftungsöffnungen im Bereich der hinteren Kante des Fahrzeugdaches.
Vorzugsweise sind die Entlüftungsöffnungen in einer Heckklappe des Fahrzeugs vorgesehen, wobei es besonders bevorzugt ist, wenn die Entlüftungsöffnungen im oberen Bereich der Heckklappe liegen. Dort ist der Unterdruck besonders stark ausgeprägt und die Entlüftungswirkung ist daher besonders groß.
Von besonderem Vorteil ist es auch, wenn oberhalb der Entlüftungsöffnungen zumindest ein dachartiger Überstand vorgesehen ist, der beispielsweise von einem Spoiler gebildet ist. Durch diese Abschirmung der Entlüftungsöffnungen nach oben kann erreicht werden, dass die Entlüftungsöffnungen im Wesentlichen verstopfungssicher (z. B. gegenüber Verstopfungen mit Laub) ausgebildet sind. Zudem ist durch den dachartigen Überstand über den Entlüftungsöffnungen gewährleistet, dass bei Regen oder Nässe kein oder nur wenig Wasser in den Aufnahmeraum für die Brennstoffzelle gelangt.
Sind die Belüftungsöffnungen des Aufnahmeraums in zumindest einem Bereich der Fahrzeugkarosserie vorgesehen, der bei dem vom Fahrtwind umströmten Fahrzeug in einem Überdruckgebiet der das Fahrzeug umströmenden Luft liegt, so wird der Vorteil erzielt, dass der in den Aufnahmeraum eintretende und unter Überdruck stehende Luftstrom die Unterdruckwirkung im Bereich der Entlüftungsöffnungen unterstützt und so die Durchlüftung des Aufnahmeraums verbessert.
Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung mit zusätzlichen Ausgestaltungsdetails und weiteren Vorteilen sind nachfolgend unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung näher beschrieben und erläutert.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Es zeigt:
1 eine perspektivische Heckansicht eines erfindungsgemäß ausgebildeten Fahrzeugs.
DARSTELLUNG VON BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELEN
1 zeigt eine perspektivische Ansicht eines Fahrzeughecks 11 von schräg hinten links. Das Fahrzeug 1 weist eine Fahrzeugkarosserie 10 mit einer Heckklappe 12 auf, unter der ein Aufnahmeraum 14 für eine Brennstoffzelle 2 vorgesehen ist, die hier nur als Block dargestellt ist. Der Aufnahmeraum 14 ist über Belüftungsöffnungen 13, die in 1 beispielhaft an der Seite der Heckklappe 12 dargestellt sind, sowie über Entlüftungsöffnungen 15 mit der Umgebung verbunden, so dass ein Luftaustausch zwischen dem Aufnahmeraum 14 für die Brennstoffzelle 2 und der Fahrzeugumgebung ermöglicht ist.
Die Entlüftungsöffnungen 15 sind im oberen Bereich der Heckklappe 12 im Bereich der hinteren Kante 16' des sich in den oberen Bereich der Heckklappe 12 mit einem Spoiler 17 fortsetzenden Fahrzeugdachs 16 angebracht. Der Spoiler 17 bildet im Bereich der hinteren Kante einen dachartigen Überstand 17' aus, der sich oberhalb der Entlüftungsöffnungen 15 nach hinten erstreckt und so die Entlüftungsöffnungen 15 vor dem Eindringen von auf das Fahrzeug herabfallenden Fremdkörpern (zum Beispiel Laub) und Regen schützt.
Die Anordnung der Entlüftungsöffnungen 15 an der beschriebenen Stelle der Fahrzeugkarosserie 10, nämlich unterhalb der hinteren Dachkante 16', sorgt beim fahrenden Fahrzeug für ein ständiges Anliegen von Unterdruck im Bereich der Entlüftungsöffnungen 15, so dass Luft und Gase aus dem Aufnahmeraum 14 während der Fahrt automatisch und ohne das Zutun von Gebläsen abgesaugt werden. Dabei strömt Luft von außen durch die Belüftungsöffnungen 13, von denen in 1 nur eine linke Belüftungsöffnung gezeigt ist, in den Aufnahmeraum 14 nach. Die Anordnung der Belüftungsöffnungen 13 in einem Überdruckgebiet im Bereich der Fahrzeugseite sorgt zusätzlich für eine Zwangsbelüftung des Aufnahmeraums 14, wodurch die durch das Unterdruckgebiet vor den Entlüftungsöffnungen 15 entstehende Zwangsentlüftung des Aufnahmeraums 14 unterstützt wird.
Diese erfindungsgemäße Ausgestaltung eines Be- und Entlüftungssystems eines Aufnahmeraums 14 für eine Brennstoffzelle 2 in einem Fahrzeug 1 besitzt den Vorteil, dass keine zusätzlichen Vorrichtungen wie Gebläse oder Pumpen erforderlich sind, wodurch keine zusätzlichen Kosten sowohl für die Herstellung als auch im Betrieb des Fahrzeugs entstehen und wodurch dennoch eine kontinuierliche Entlüftung des Aufnahmeraums 14 während der Fahrt mit einer hohen Funktions- und Ausfallsicherheit gewährleistet ist. Es werden so unerwünschte Wasserstoffansammlungen in dem die Brennstoffzelle 2 aufnehmenden Aufnahmeraum 14 vermieden.
Die Erfindung ist nicht auf das obige Ausführungsbeispiel beschränkt, das lediglich der allgemeinen Erläuterung des Kerngedankens der Erfindung dient. Im Rahmen des Schutzumfangs kann die erfindungsgemäße Vorrichtung vielmehr auch andere als die oben beschriebenen Ausgestaltungsformen annehmen. Die Vorrichtung kann hierbei insbesondere Merkmale aufweisen, die eine Kombination aus den jeweiligen Einzelmerkmalen der Ansprüche darstellen.
Bezugszeichen in den Ansprüchen, der Beschreibung und den Zeichnungen dienen lediglich dem besseren Verständnis der Erfindung und sollen den Schutzumfang nicht einschränken.

Claims

Fahrzeug (1) mit einer Brennstoffzelle (2) und einer Fahrzeugkarosserie (10), das einen im Fahrzeugheck (11) vorgesehenen Aufnahmeraum (14) für die Brennstoffzelle (2) aufweist, wobei der Aufnahmeraum (14) Belüftungsöffnungen (13) und Entlüftungsöffnungen (15) aufweist und wobei die Entlüftungsöffnungen (15) in zumindest einem Bereich der Fahrzeugkarosserie (10) vorgesehen sind, der bei dem vom Fahrtwind umströmten Fahrzeug (1) in einem Unterdruckgebiet der das Fahrzeug (1) umströmenden Luft liegt.
Fahrzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Entlüftungsöffnungen (15) im Bereich des Fahrzeughecks (11) liegen.
Fahrzeug nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Entlüftungsöffnungen (15) im Bereich der hinteren Kante (16') des Fahrzeugdachs (16) liegen.
Fahrzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Entlüftungsöffnungen (15) in einer Heckklappe (12) des Fahrzeugs (1) vorgesehen sind.
Fahrzeug nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Entlüftungsöffnungen (15) im oberen Bereich der Heckklappe (12) liegen.
Fahrzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass oberhalb der Entlüftungsöffnungen (15) ein dachartiger Überstand (17') vorgesehen ist.
Fahrzeug nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der dachartige Überstand (17') von einem Spoiler (17) gebildet ist.
Fahrzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Belüftungsöffnungen (13) des Aufnahmeraums (14) in zumindest einem Bereich der Fahrzeugkarosserie (10) vorgesehen sind, der bei dem vom Fahrtwind umströmten Fahrzeug (1) in einem Überdruckgebiet der das Fahrzeug (1) umströmenden Luft liegt.