DE102018210699A1 - Fahrzeug mit einem Elektroantrieb und einem Hybrid-Energiespeicher - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Fahrzeug (10) mit einem Hybrid-Energiespeicher (1) zum Speichern und Abgeben einer ersten und mindestens einer zweiten Energieform, wobeia) der Hybrid-Energiespeicher (1) eine erste Energiespeicheranordnung (1.1) aufweist, umfassend wenigstens eine Energiespeichereinheit (1.101) für die ersten Energieform, ein die Energiespeichereinheit (1.101) aufnehmendes erstes Gehäuse (1.10) und Anbindungsmittel (1.17) des ersten Gehäuses (1.10), über welche das erste Gehäuse (1.10) starr mit der Karosserie des Fahrzeugs (10) lösbar verbunden ist,b) der Hybrid-Energiespeicher (1) wenigstens eine zweite Energiespeicheranordnung (1.2) aufweist, umfassend wenigstens eine Energiespeichereinheit (1.201) für die zweite Energieform, ein die Energiespeichereinheit (1.201) aufnehmendes zweites Gehäuse (1.20) und Anbindungsmittel (1.29) des zweiten Gehäuses (1.20), über welche das zweite Gehäuse (1.20) starr mit der Karosserie des Fahrzeugs (10) lösbar verbunden ist,c) die erste Energiespeicheranordnung (1.1) und die zweite Energiespeicheranordnung (1.2) mit identischer Breite (B1, B2, B) aneinander angrenzend lösbar oder nicht lösbar verbunden sind, undd) zum Verbinden des ersten und zweiten Gehäuses mit in Fahrzeuglängsrichtung verlaufenden Schwellern (11.1, 11.2) des Fahrzeugs (10) die Schweller Verbindungsmittel (11.0) aufweisen, die mit den Anbindungsmitteln zusammenwirken.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Fahrzeug mit einem Elektroantrieb und einem Hybrid-Energiespeicher zum Speichern und Abgeben von Energie einer ersten Energieform und einer zweiten Energieform.
  • Fahrzeuge benötigen für den Hybrid-Fahrantrieb zwei Energieformen. Dies sind im Allgemeinen Kraftstoff (Benzin, Diesel) aus einem Kraftstofftank für eine Brennkraftmaschine und elektrische Energie aus einer Traktionsbatterie für einen elektrischen Fahrantrieb.
  • Zudem sind hybride Antriebskonzepte in der Kombination eines elektrischen Fahrantriebs mit einem mit LPG (Autogas) oder CNG (Erdgas) betriebenen Gasmotor bekannt.
  • Bei einem Brennstoffzellenfahrzeug wird mittels einer Brennstoffzelle chemische Energie direkt in elektrische Energie umgewandelt, indem ein Brennstoff (Wasserstoff) mittels eines Oxidationsmittels (Sauerstoff) in der Brennstoffzelle elektrochemisch oxidiert wird. Die hierbei erzeugte elektrische Energie wird entweder dem elektrischen Fahrantrieb des Brennstoffzellenfahrzeugs zugeführt oder in einer Traktionsbatterie gespeichert.
  • Anordnungen zum Speichern von Gas unter hohem Druck sind aus dem allgemeinen Stand der Technik bekannt und dienen bspw. zum Speichern von Erdgas oder Wasserstoff für Brennstoffzellenfahrzeuge und/oder HybridFahrzeuge mit einem Gasmotor. Hierbei werden mehrere sogenannte Rohrspeicher, die flaschenförmig mit einem kleinen Durchmesser im Verhältnis zur Länge ausgeführt sind, zu einem modularen Druckbehälter zusammengefasst, wie dies bspw. aus der US 4,932,403 B oder der US 7,137,409 B2 bekannt ist.
  • Aus der DE 10 2014 203 505 A1 ist ein Gehäuse zur Aufnahme einer Hochvoltbatterieanordnung für ein elektrisch angetriebenes Fahrzeug bekannt. Dieses Gehäuse besteht aus einem ersten Gehäusebauteil, welches als Aufnahmewanne mit über deren Boden hinausragenden Querträgern zur Verbindung mit der Fahrzeugkarosserie ausgebildet ist, und einem als Deckel ausgestalteten zweiten Gehäusebauteil. Neben der Aufnahme von Hochvoltbatterien ist das Gehäuse auch zur Aufnahme von Gastanks, Wasserstoffflaschen für ein Brennstoffzellenfahrzeug oder Brennstoffzellen geeignet.
  • Aus der DE 10 2011 001 371 A1 ist ein Fahrzeug mit einem eine Brennkraftmaschine und eine elektrische Maschine umfassenden Hybridantrieb bekannt. Eine Batterie ist in einem vorderen Fußraum des Fahrzeugs eingebaut und besteht aus einem quaderförmigen Grundkörper und einem gegenüber dem Grundkörper von etwa 135° abgewinkelten Fußkörper.
  • Bei einem Brennstoffzellenfahrzeug gemäß der WO 2004/030969 A1 ist die Brennstoffzelle in einem unter einem Vordersitz des Fahrzeugs liegenden Ausschnitt eines Fahrzeugunterbodens angeordnet, während eine Batterie im Bereich eines vor einem Fahrzeugrücksitz sich befindenden Fußraum angeordnet ist und sich hieran rückseitig und beginnend unter dem Rücksitz ein Wasserstoffspeicher anschließt.
  • Bei Fahrzeugen, die speziell für einen Elektroantrieb konfiguriert sind, befindet sich unterhalb des Fahrgastzellenbodens ein Technikraum für Traktionsbatterien des Elektroantriebs. Ein solches Fahrzeug ist bspw. aus der DE 10 2011 012 496 A1 oder der US 2011/0300426 A1 bekannt, bei welchem der unterhalb des Fahrgastzellenbodens vorgesehene Technikraum in zwei Teiltechnikräume separiert ist, wobei zusätzlich jeweils unter den Vordersitzen und unter einer Rücksitzbank jeweils ein Quertunnel zur weiteren Unterbringung von Traktionsbatterien vorgesehen ist, so dass zwischen den beiden Quertunneln in Fahrzeuglängsrichtung ein Fußraum entsteht.
  • Auch die US 9,033,085 B1 beschreibt ein Fahrzeug, bei welchem unterhalb des Fahrgastzellenbodens ein Batteriemodul angeordnet ist. Dieses Batteriemodul ist im Bereich des Fußraums zwischen den Vordersitzen und einer Rücksitzbank des Fahrzeugs in Fahrzeughochrichtung ausgespart, so dass eine sogenannte Fußgarage zum Abstellen der Füße von auf der Rücksitzbank sich befindenden Fondpassagiere entsteht.
  • Ferner sind Brennstoffzellenfahrzeuge bekannt, bei welchen zylinderförmige Speicher entweder in einem Mitteltunnel, unter der Rücksitzbank oder im Hinterwagen angeordnet sind, während eine Traktionsbatterie im Unterflur der Fahrzeugkarosserie verbaut ist. Nachteilig ist hierbei die getrennte Anordnung der Energiespeicher in unterschiedlichen Bereichen und führt daher zu einer wenig effizienten Bauraumnutzung und hohen Fertigungskosten.
  • Eine bezüglich des Aufbaus solcher Energiespeicher verbesserte Anordnung ist aus der DE 10 2014 008 480 A1 der Anmelderin bekannt, die ein Brennstoffzellenfahrzeug mit einer Traktionsbatterie und einem Wasserstoffspeicher beschreibt, wobei mindestens ein Teil des Wasserstoffspeichers und mindestens ein Teil der Traktionsbatterie in einer baulichen Einheit zusammengefasst und an einem Unterboden, nämlich in einem Mitteltunnel des Fahrzeugs angeordnet sind. Eine solche bauliche Einheit stellt als Hybrid-Energiespeicher ein kompakter Aufbau dar.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Fahrzeug mit einem Hybrid-Energiespeicher anzugeben, welcher in einer gegenüber dem Stand der Technik verbesserten und bauraumsparenden Weise in die Karosserie des Fahrzeugs integrierbar ist und zu einem tiefen Schwerpunkt des Fahrzeugs führen soll. Ferner soll der Aufbau des Hybrid-Energiespeichers kostengünstige und bauvariantenspezifische Anpassungen ermöglichen.
  • Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Fahrzeug mit den Merkmalen des Patentanspruches 1.
  • Eine solches Fahrzeug mit einem Hybrid-Energiespeicher zum Speichern und Abgeben von Energie einer ersten Energieform und zum Speichern und Abgeben von Energie einer mindestens zweiten Energieform ist der Hybrid-Energiespeicher zeichnet sich erfindungsgemäß dadurch aus, dass
    1. a) der Hybrid-Energiespeicher eine erste Energiespeicheranordnung aufweist, umfassend
      • a1) wenigstens eine Energiespeichereinheit zum Speichern und Abgeben von elektrischer Energie der ersten Energieform,
      • a2) ein die Energiespeichereinheit aufnehmendes erstes Gehäuse, und
      • a3) Anbindungsmittel des ersten Gehäuses, über welche das erste Gehäuse mit der Karosserie des Fahrzeugs lösbar verbunden ist,
    2. b) der Hybrid-Energiespeicher wenigstens eine zweite Energiespeicheranordnung aufweist, umfassend
      • b1) wenigstens eine Energiespeichereinheit zum Speichern und Abgeben von Energie der zweiten Energieform,
      • b2) ein die Energiespeichereinheit aufnehmendes zweites Gehäuse, und ,
      • b3) Anbindungsmittel des zweiten Gehäuses, über welche das zweite Gehäuse mit der Karosserie des Fahrzeugs (10) lösbar verbunden ist,
    3. c) die erste Energiespeicheranordnung und die zweite Energiespeicheranordnung mit identischer Breite in Fahrzeuglängsrichtung oder in Fahrzeugquerrichtung aneinander angrenzend mit der Karosserie des Fahrzeugs verbunden sind, und
    4. d) zum Verbinden des ersten und zweiten Gehäuses mit in Fahrzeuglängsrichtung verlaufenden Schwellern des Fahrzeugs die Schweller Verbindungsmittel aufweisen, die mit den Anbindungsmitteln zusammenwirken.
  • Der Hybrid-Energiespeicher dieses Fahrzeugs mit einem Elektroantrieb besteht aus mindestens zwei Energiespeichersystemen, die jeweils in einem Gehäuse angeordnet sind und jeweils als Zusammenbauteil (ZSB-Teil) hergestellt bzw. montiert sind. Diese beiden Gehäuse sind mit identischer Breite direkt aneinander angrenzend entweder in Fahrzeuglängsrichtung oder in Fahrzeugquerrichtung im Fahrzeug angeordnet und sind jeweils mit den Schwellern der Fahrzeugkarosserie lösbar verbunden.
  • Vorzugsweise werden die beiden Energiespeicheranordnungen lösbar oder nicht lösbar miteinander verbunden. Dieser derart als Zusammenbauteil hergestellte Hybrid-Energiespeicher erstreckt sich in Fahrzeuglängsrichtung und ist an die in Fahrzeuglängsrichtung verlaufenden Schweller der Karosserie des Fahrzeugs angebunden. Damit befindet sich der Hybrid-Energiespeicher sowohl in der Ausführung in zwei Gehäusen als auch in der Ausführung der lösbar oder nicht lösbar verbundenen Gehäuse unterhalb des Fahrgastzellenbodens, also im Unterflur des Fahrzeugs. Diese Anordnung des Hybrid-Energiespeichers als Unterflurenergiespeicher über die von den Schwellern vorgegebenen Breite des Fahrzeugs führt zu einem großen Innenraum der Fahrgastzelle mit einer für den Fahrgast verbesserten optischen Anmutung des Innenraums des Fahrzeugs, da auf einen Mitteltunnel bei einem solchen Fahrzeug verzichtet werden kann. Ein weiterer Vorteil bei der Anordnung des Hybrid-Energiespeichers im Unterflur des Fahrzeugs besteht in einem niedrigen Schwerpunkt und führt damit zu verbesserten Fahreigenschaften.
  • Aufgrund der Anordnung des Hybrid-Energiespeichers im Unterflur des Fahrzeugs mit einer dem Abstand der beiden Schweller des Fahrzeugs entsprechenden Breite entstehen Bauräume in der Fahrzeugkarosserie, die zu einem großen nutzbaren Innenraum führen.
  • Zusätzlich ist es bspw. möglich, ein einen Elektroantrieb aufweisendes Fahrzeug, bspw. ein Brennstoffzellenfahrzeug mit einem Heckantrieb zu realisieren, da keine zylindrischen Speicher im Hinterwagen zwingend erforderlich sind.
  • Ferner erlaubt der Hybrid-Energiespeicher eine Skalierung hinsichtlich des Wasserstoffspeichers. Soll bspw. ein Fahrzeug mit hoher rein elektrischen Reichweite und hoher Fahrleistung bereitgestellt werden, kann die Hochvoltbatterie entsprechend größer und der Wasserstoffspeicher kleiner dimensioniert werden. Aufgrund der großen Kapazität der Hochvoltbatterie ist deren Leistung zeitlich sehr lang verfügbar - damit kann ein kleines Brennstoffzellenmodul mit geringer Leistung, bspw. zum Verbau im Vorderwagen ausreichend sein. Mit einem solchen kleinen Brennstoffzellenmodul im Vorderwagen entsteht dort zusätzlich ausreichend Bauraum, so dass bspw. neben einem elektrischen Hinterradantrieb zur Realisierung eines Allradantrieb ein zusätzlicher elektrischer Antrieb im Vorderwagen verbaut werden kann.
  • Umgekehrt wird bei einer Konzipierung eines Fahrzeugs mit großer Wasserstoffreichweite ein Wasserstoffspeicher mit großer Kapazität, jedoch eine Hochvolt-Batterie mit geringer Größe im Fahrzeug verbaut. Um dennoch eine akzeptable Fahrleistung aufgrund der kleinen Hochvolt-Batterie sicherzustellen, kann das Brennstoffzellenmodul im Vorderwagen vergleichsweise zum oben genannten Fall bei Verzicht eines Allradantriebes größer dimensioniert werden. Somit ist es möglich, bei gleicher Karosserie Antriebsstränge mit unterschiedlichen Eigenschaften darzustellen.
  • Diese Flexibilität in der Ausgestaltung des Hybrid-Energiespeichers, also auch in der Reihenfolge der beiden Energiespeicheranordnungen in Fahrzeuglängsrichtung führt unter anderem zu dem Vorteil einer gezielten Achslasteinstellung an dem Fahrzeug. Da bspw. eine Rohrspeicher zum Speichern und Abgeben von Druckgas, bspw. Wasserstoff für eine Brennstoffzelle ein geringeres Gewicht als eine Traktionsbatterie bei vergleichbarem Energieinhalt aufweist, kann in Abhängigkeit der gewünschten Fahreigenschaft des Fahrzeugs die Traktionsbatterie in dem Hybrid-Energiespeicher so angeordnet werden, dass diese entweder heckseitig oder frontseitig in Bezug auf das Fahrzeug positioniert ist.
  • Damit können Brennstoffzellenfahrzeuge mit einer großen Variantenvielfalt hinsichtlich der Brennstoffzellensysteme konzipiert werden.
  • Sind die beiden Energiespeicheranordnungen lösbar oder nicht lösbar kraftschlüssig miteinander verbunden, ergibt sich ein verbesserter Kraftverbund, welcher sich vorteilhaft hinsichtlich der Crash-Eigenschaft und Steifigkeit der Fahrzeugkarosserie auswirkt. Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass die derart verbundenen Energiespeicheranordnungen als Zusammenbauteil an der Fahrzeugkarosserie montiert werden können. Sind die Energiespeicheranordnungen lösbar miteinander kraftschlüssig verbunden, können im Rahmen eines Kundendienstes dennoch entweder das erste Gehäuse der ersten Energiespeicheranordnung oder das zweite Gehäuse der zweiten Energiespeicheranordnung jeweils separat aus dem Fahrzeug ausgebaut werden.
  • Ein solcher erfindungsgemäßer Hybrid-Energiespeicher kann in verschiedenen Bauvarianten hinsichtlich der Größe der jeweiligen Energiespeichereinheiten für die erste und zweite Energieform ausgeführt werden, wobei dennoch aufgrund der definierten und identischen Breite der beiden Energiespeicheranordnungen bauvariantenunabhängige Anbindungspunkte zur Montage des Hybrid-Energiespeichers unter dem Fahrgastzellenboden des Fahrzeugs realisierbar sind, wodurch eine variable Traktionsplattform geschaffen wird.
  • Die beiden Gehäuse des Hybrid-Energiespeichers können in unterschiedlicher Weise ausgeführt werden.
  • So umfasst nach einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung das erste Gehäuse einen Gehäuserahmen und das zweite Gehäuse ebenso einen Gehäuserahmen. Vorzugsweise sind diese Gehäuserahmen des ersten und zweiten Gehäuses jeweils aus Rahmenelementen aufgebaut. Hierbei können die einzelnen Rahmenelemente in Fahrzeugquerrichtung und Fahrzeuglängsrichtung verlaufen und rechteckförmig gefügt werden. Die derart hergestellten Gehäuse der beiden Energiespeicheranordnungen sind nun direkt über die in Fahrzeuglängsrichtung verlaufenden Rahmenelemente mit den Schwellern des Fahrzeugs in einer in Fahrzeuglängsrichtung oder in Fahrzeugquerrichtung benachbarten Anordnung lösbar verbindbar.
  • Ferner sind bei der benachbarten Anordnung der beiden Gehäuse die direkt benachbarten Rahmenelemente der beiden Gehäuserahmen mittels eines Verbindungselementes kraftschlüssig und lösbar verbindbar, so dass ein solcher einstückig montierter Hybrid-Energiespeicher mit einer dem Abstand der beiden Schweller übereinstimmenden Breite mit denselben lösbar verbindbar ist.
  • Solche jeweils aus Gehäuserahmen aufgebauten Gehäuse sind konstruktiv einfach und kostengünstig zu realisieren.
  • Eine weitere Ausgestaltung des Hybrid-Energiespeichers sieht vor, dass
    • - für die Gehäuserahmen des ersten und zweiten Gehäuses ein die benachbarte Anordnung herstellendes gemeinsames Rahmenelement vorgesehen ist, und
    • - senkrecht zu dem gemeinsamen Rahmenelement verlaufende Rahmenelemente der beiden Gehäuserahmen einstückig sind.
  • Bei diesem Hybrid-Energiespeicher wird ein verbesserter Kraftverbund erzielt, da ein Rahmenteil für die beiden Energiespeicheranordnungen gemeinsam genutzt wird oder Rahmenteile der beiden Gehäuserahmen einstückig ausgebildet sind, aber dennoch als Zusammenbauteil hergestellt bzw. montiert sind. So ist für die benachbarte Anordnung der beiden Energiespeicheranordnungen nur ein Rahmenelement erforderlich, welches sowohl für den Gehäuserahmen des ersten Gehäuses als auch für den Gehäuserahmen des zweiten Gehäuses jeweils ein Rahmenelement darstellt. Des Weiteren sind die senkrecht zum gemeinsamen Rahmenelement verlaufenden Rahmenelemente der beiden Gehäuserahmen jeweils einstückig ausgebildet. Sind die beiden Energiespeicheranordnungen in Fahrzeuglängsrichtung benachbart, sind die jeweils in Fahrzeuglängsrichtung verlaufenden Rahmenelemente der beiden Gehäuserahmen einstückig ausgebildet, während bei einer benachbarten Anordnung der beiden Energiespeicheranordnungen in Fahrzeugquerrichtung die in Fahrzeugquerrichtung verlaufenden Rahmenelemente der beiden Gehäuserahmen einstückig ausgebildet sind.
  • Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung des Hybrid-Energiespeichers sieht vor, dass in den in Fahrzeuglängsrichtung verlaufenden Rahmenelementen des ersten und zweiten Gehäuses jeweils Abgasrohre zum Abführen von bei der Nutzung der zweiten Energie anfallenden Rückständen angeordnet sind. So ist es bei einem Brennstoffzellenfahrzeug erforderlich, dass das bei der Oxidation des Wasserstoffs in der Brennstoffzelle entstehende Wasser abgeführt wird, hierzu dienen die in den in Längsrichtung verlaufenden Rahmenelemente der Trägerrahmen integrierte Abgasrohre. Auch bei einem Fahrzeug mit einem Erdgasmotor zusätzlich zu dem Elektroantrieb müssen die Verbrennungsrückstände des Erdgases über solche Abgasrohre abgeführt werden.
  • Nach einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung sind das erste und zweite Gehäuse aus jeweils dem Gehäuserahmen, jeweils einem Bodenelemente und jeweils einem Deckelelement ausgebildet. Damit wird für die beiden Energiespeicheranordnungen ein geschlossenes Gehäuse geschaffen.
  • Weiterhin sind weiterbildungsgemäß die beiden Gehäuse des Hybrid-Energiespeichers alternativ jeweils als wannenförmiges Gehäuse ausgebildet.
  • Vorzugsweise handelt es sich bei der Energiespeichereinheit der ersten Energiespeicheranordnung um eine Traktionsbatteriezelle zum Speichern und Abgeben von elektrischer Energie als erste Energieform. Ferner handelt es sich vorzugsweise bei der Energiespeichereinheit der zweiten Energiespeicheranordnung um einen Rohrspeicher zum Speichern und Abgeben von Druckgas als zweite Energieform. Als Druckgas können entweder Wasserstoff oder Erdgas (CNG) bzw. Autogas (LPG) eingesetzt werden. Der Rohrspeicher kann als Druckgasspeicher flaschenförmig oder mäanderförmig ausgeführt werden.
  • Schließlich sind nach einer letzten bevorzugten Weiterbildung der Erfindung die Höhe der ersten Energiespeicheranordnung und die Höhe der zweiten Energiespeicheranordnung identisch.
  • Solche Hybrid-Energiespeicher mit wenigstens zwei in einem Gehäuseverbund angeordneten Energiespeichersystemen stellen eine variable Traktionsplattform dar, ohne dass für unterschiedliche Ausführungen solcher Hybrid-Energiespeicher die Karosseriestruktur der Bodengruppe des Fahrzeugs geändert werden muss. So können je nach Eigenschaften des Fahrzeugs die Kapazitäten der ersten Energiespeicheranordnung und der zweiten Energiespeicheranordnung variiert werden. Bei einem Brennstoffzellefahrzeug ist daher möglich, eine Traktionsbatterie als Energiespeichereinheit für die erste Energieform mit großer Kapazität mit einem Wasserstoffspeicher als Energiespeichereinheit für die zweite Energieform mit kleiner Kapazität oder eine Traktionsbatterie mit kleiner Kapazität mit einem Wasserstoffspeicher mit großer Kapazität zu kombinieren.
  • Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen sowie anhand der Zeichnungen. Dabei zeigen:
    • 1 eine perspektivische Darstellung eines Hybrid-Energiespeichers aus einer Hochvolt-Batterie und einem Wasserstoffspeicher als erstes Ausführungsbeispiel eines Fahrzeugs mit einem solchen Hybrid-Energiespeicher,
    • 2 eine Darstellung des Schnittes I-I des Hybrid-Energiespeichers nach 1,
    • 3 eine Darstellung des Details A des Hybrid-Energiespeichers nach 1,
    • 4 eine Darstellung eines Hybrid-Energiespeichers aus einer Hochvolt-Batterie und einem Wasserstoffspeicher als zweites Ausführungsbeispiel eines Fahrzeugs mit einem solchen Hybrid-Energiespeicher,
    • 5 eine Darstellung des Schnittes II-II des Hybrid-Energiespeichers nach 4,
    • 6 eine schematische Darstellung des Schnittes III-III im Bereich des Unterflurs eines Fahrzeugs mit einem Hybrid-Energiespeicher gemäß 1 oder 4, und
    • 7 eine schematische Darstellung eines Schnittes in Fahrzeugquerrichtung im Bereich des Unterflurs eines Fahrzeugs mit einem Hybrid-Energiespeicher gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel.
  • Der in den 1 und 4 dargestellte Hybrid-Energiespeicher 1 eines nur schematisch angedeuteten Fahrzeugs 10 mit einem Elektroantrieb umfasst eine erste Energiespeicheranordnung 1.1 zum Speichern und Abgeben von Energie einer ersten Energieform und eine zweite Energiespeicheranordnung 1.2 zum Speichern und Abgeben von Energie einer zweiten Energieform.
  • Die erste Energiespeicheranordnung 1.1 dient der Aufnahme einer als Traktionsbatterie für das Fahrzeug 10 ausgeführte Hochvolt-Batterie 1.100, die aus zu Modulen zusammengefassten Traktionsbatteriezellen als Energiespeichereinheiten 1.101 und einer Elektronikeinheit 1.102 besteht. Die erste Energieform ist damit elektrische Energie.
  • Die zweite Energiespeicheranordnung 1.2 dient der Aufnahme eines Wasserstoffspeichers 1.200, welcher aus mehreren Rohrspeichern als Energiespeichereinheiten 1.201 aufgebaut ist, die mäanderförmig fluidverbunden sind. Die zweite Energieform ist damit Wasserstoff.
  • Damit stellt das Fahrzeug 10 ein Brennstoffzellenfahrzeug mit einer Brennstoffzelle dar, welcher zur Erzeugung von elektrischer Energie für einen elektrischen Antrieb des Fahrzeugs 10 oder zur Speicherung in der Hochvolt-Batterie 1.100 der in dem Wasserstoffspeicher 1.200 gespeicherte Wasserstoff zugeführt wird.
  • Zur Aufnahme der Hochvolt-Batterie 1.100 umfasst die erste Energiespeicheranordnung 1.1 ein erstes Gehäuse 1.10, welches aus einem Gehäuserahmen 1.10' aufgebaut ist. Zur Aufnahme des Wasserstoffspeichers 1.200 umfasst die zweite Energiespeicheranordnung 1.2 ein zweites Gehäuse 1.20, welches ebenso aus einem Gehäuserahmen 1.20' besteht.
  • Die beiden Energiespeicheranordnungen 1.1 und 1.2 werden gemäß 1 und gemäß 4 benachbart in Fahrzeuglängsrichtung (x-Richtung) in dem Fahrzeug 10 angeordnet. Bei einer solchen Anordnung umfasst der Gehäuserahmen 1.10' des ersten Gehäuses 1.10 ein in Fahrzeugquerrichtung (y-Richtung) ausgerichtetes und bezüglich der Fahrtrichtung F des Fahrzeugs 10 frontseitiges Rahmenelement 1.11 und heckseitiges Rahmenelement 1.12, wobei diese beiden Rahmenelemente 1.11 und 1.12 mit in Fahrzeuglängsrichtung verlaufenden Rahmenelementen 1.13 und 1.14 verbunden sind. Entsprechend umfasst der Gehäuserahmen 1.20' des zweiten Gehäuses 1.20 ein in Fahrzeugquerrichtung (y-Richtung) ausgerichtetes und bezüglich der Fahrtrichtung F des Fahrzeugs 10 frontseitiges Rahmenelement 1.21 und heckseitiges Rahmenelement 1.22, wobei diese beiden Rahmenelemente 1.21 und 1.22 mit in Fahrzeuglängsrichtung verlaufenden Rahmenelementen 1.23 und 1.24 verbunden sind.
  • Um die beiden Gehäuse 1.10 und 1.20 jeweils zu einem Gehäuse für die Hochvolt-Batterie 1.100 und den Wasserstoffspeicher 1.200 zu vervollständigen, umfasst die erste Energiespeicheranordnung 1.1 ein Deckelelement 1.15 und ein Bodenelement 1.16, während die zweite Energiespeicheranordnung 1.2 ein Deckelelement 1.25 und ein Bodenelement 1.26 umfasst (vgl. 2 und 5). Damit entsteht in den beiden Energiespeicheranordnungen 1.1 und 1.2 jeweils ein Aufnahmeraum für die als Traktionsbatteriezellen ausgeführten Energiespeichereinheiten 1.101 und für die als Rohrspeicher für Wasserstoff ausgeführten Energiespeichereinheiten 1.201.
  • Wie bereits ausgeführt besteht der Wasserstoffspeicher 1.200 aus mehreren Rohrspeichern als Energiespeichereinheiten 1.201, die gruppenweise gemäß den 1 und 4 zu jeweils einem Rohrspeicherabschnitt 1.202, 1.203 und 1.204 zusammengefasst und durch Querträger 1.27 und 1.28 getrennt sind, die mit den in Fahrzeuglängsrichtung verlaufenden Rahmenelementen 1.23 und 1.24 der zweiten Energiespeicheranordnung 1.2 kraftschlüssig angebunden sind. Um die Rohrspeicher benachbarter Rohrspeicherabschnitte 1.202, 1.203 und 1.204 zu verbinden sind durch die Querträger 1.27 und 1.28 geführte Verbindungsrohre erforderlich.
  • Jeder der drei Rohrspeicherabschnitte 1.202, 1.203 und 1.204 besteht aus wenigstens zwei Lagen von Rohrspeichern und liegen bezüglich ihrer Längsrichtung S parallel bauraumsparend aufeinander.
  • Die Rohrspeicher als Energiespeichereinheiten 1.201 der Rohrspeicherabschnitte 1.202, 1.203 und 1.204 sind jeweils an den gleichen axialen Enden mittels Rohrspeicherschleifen fluidverbunden, so dass ein mäanderförmiger Fluidverlauf entsteht. Hierbei wird der Wasserstoff eines Rohspeichers bspw. der unteren Lage in einen direkt benachbarten Rohrspeicher der zweiten Lage nach oben und anschließend wieder in einen direkt benachbarten Rohrspeicher der ersten Lage nach unten usw. geleitet. Die Richtungsangabe „nach oben“ und „nach unten“ bezieht sich dabei auf die Fahrzeughochrichtung (z-Richtung).
  • Gemäß den 1 und 4 sind die Rohrspeicher als Energiespeichereinheiten 1.201 der zweiten Energieform mit deren Längsrichtung S in Fahrzeugquerrichtung (y-Richtung) in der zweiten Energiespeicheranordnung 1.2 angeordnet. Es ist natürlich auch möglich, diese Rohrspeicher als Energiespeichereinheiten 1.201 mit deren Längsrichtung S in Fahrzeuglängsrichtung (x-Richtung) in der zweite Energiespeicheranordnung 1.2 auszurichten.
  • Ferner ist bei dem Ausführungsbeispiel gemäß den 1 und 2 in Bezug auf die Fahrtrichtung F des Fahrzeugs 10 die erste Energiespeicheranordnung 1.1 frontseitig und die zweite Energiespeicheranordnung 1.2 heckseitig angeordnet. Es ist natürlich auch umgekehrt möglich, so dass der in dem Fahrzeug 10 angeordnete Hybrid-Energiespeicher 1 mit einer heckseitigen Hochvolt-Batterie 1.100 als erste Energiespeicheranordnung 1.1 und mit einem frontseitigen Wasserstoffspeicher 1.200 als zweite Energiespeicheranordnung 1.2 ausgeführt ist. In dieser Weise kann ein Einfluss auf die Achslastverteilung des Fahrzeugs 10 genommen werden.
  • Die beiden Ausführungsbeispiele eines Hybrid-Energiespeichers 1 gemäß den 1 und 4 unterscheiden sich in der Art der Verbindung der Gehäuserahmen 1.10' und 1.20' der beiden Gehäuse 1.10 und 1.20 zur Bildung eines Gehäuseverbundes. Hinsichtlich dieses Unterschiedes werden nachfolgend die Hybrid-Energiespeicher 1 gemäß den 1 und 4 im Detail erläutert.
  • Wie oben bereits ausgeführt, besteht bei einer benachbarten Anordnung der beiden Energiespeicheranordnungen 1.1 und 1.2 in Fahrzeuglängsrichtung (x-Richtung) der Gehäuserahmen 1.10' des ersten Gehäuses 1.10 aus den beiden in Fahrzeugquerrichtung (y-Richtung) verlaufenden Rahmenelementen 1.11 und 1.12 sowie den in Fahrzeuglängsrichtung (x-Richtung) verlaufenden Rahmenelementen 1.13 und 1.14. Entsprechend besteht der Gehäuserahmen 1.20' des zweiten Gehäuses 1.20 der zweiten Energiespeicheranordnung 1.2 ebenso aus den beiden in Fahrzeugquerrichtung verlaufenden Rahmenelementen 1.21 und 1.22 sowie den in Fahrzeuglängsrichtung verlaufenden Rahmenelementen 1.23 und 1.24. Die beiden Gehäuserahmen 1.10' und 1.20' bilden mit den zugehörigen Rahmenelementen jeweils einem rechteckförmigen Rahmen.
  • Hierbei sind die beiden Gehäuserahmen 1.10' und 1.20' bei einer Anordnung der beiden Energiespeicheranordnungen 1.1 und 1.2 in Fahrzeuglängsrichtung derart hinsichtlich der Breite in Fahrzeugquerrichtung angepasst, dass die Breite B2 des Gehäuserahmens 1.20' des zweiten Gehäuses 1.20 der Breite B1 des Gehäuserahmens 1.10' des ersten Gehäuses 1.10 entspricht. Es gilt also: B1 = B2.
  • Zur Bildung eines Gehäuseverbundes aus diesen beiden Gehäusen 1.10 und 1.20 mit identischer Breite in Fahrzeugquerrichtung werden gemäß der Schnittdarstellung nach 2 die benachbarten Rahmenelemente 1.12 und 1.21 der Gehäuserahmen 1.10' und 1.20' auf der Unterseite dieser beiden Rahmenelemente 1.12 und 1.21 bezogen auf die Fahrzeughochrichtung (z-Richtung) mittels eines Verbindungselementes 1.3 verbunden. Dieses Verbindungselement 1.3 ist als in Fahrzeugquerrichtung verlaufender flacher Träger mit rechteckförmigem Querschnitt ausgebildet. Hierbei ist die Dicke des Verbindungselementes 1.3 an die Dicke der beiden Bodenelemente 1.16 und 1.26 der beiden Gehäuserahmen 1.10' und 1.20' angepasst, so dass die Unterseite des Verbindungselementes 1.3 zusammen mit den Unterseiten der beiden Bodenelemente 1.16 und 1.26 eine gemeinsame Ebene bilden. Die Breite des Verbindungselementes 1.3 in Fahrzeuglängsrichtung ist kleiner als der Abstand der einander abgewandten Innenseiten der beiden Rahmenelemente 1.12 und 1.21 in Fahrzeuglängsrichtung, wodurch nur eine teilweise Überlappung des Verbindungselementes 1.3 mit den Unterseiten der beiden Rahmenelementen 1.12 und 1.21 entsteht. Die von dem Verbindungselement 1.3 nicht überlappten Flächen der beiden Rahmenelemente 1.12 und 1.21 werden jeweils von dem Bodenelement 1.16 bzw. 1.26 abgedeckt.
  • Das Verbindungselement 1.3 wird jeweils mit einer Schraubverbindung 1.30 mit den Rahmenelementen 1.12 und 1.21 verbunden.
  • Der Hybrid-Energiespeicher 1 gemäß den 1 und 2 weist nicht nur über die gesamte Länge in Fahrzeuglängsrichtung eine einheitliche Breite entsprechend der Breiten B1 und B2 auf, sondern auch die Höhe H1 der ersten Energiespeicheranordnung 1.1 und die Höhe H2 der zweiten Energiespeicheranordnung 1.2 sind auf einen identischen Wert aneinander angepasst.
  • Die derart als Zusammenbauteil verbundenen Energiespeicheranordnungen 1.1 und 1.2 werden mit der Karosseriestruktur eines Unterflurs des Fahrzeugs 10, nämlich auf der Unterseite von dessen Fahrgastzellenboden 12 verbunden, wie dies in 6 dargestellt ist.
  • Hierzu sind die die identischen Breiten B1 und B2 an den Abstand von Schwellern 11.1 und 11.2 in Fahrzeugquerrichtung angepasst, so dass die in Fahrzeuglängsrichtung verlaufenden Rahmenelemente 1.14 und 1.24 mittels Schraubverbindungen mit dem Schweller 11.1 und die ebenso in Fahrzeuglängsrichtung verlaufenden Rahmenelemente 1.13 und 1.23 mittels Schraubverbindungen mit dem Schweller 11.2 verbunden werden können. Hierzu weisen die Rahmenelemente 1.13 und 1.14 Anbindungsmittel 1.17 und die Rahmenelemente 1.23 und 1.24 Anbindungsmittel 1.29 auf. Diese Anbindungsmittel 1.17 und 1.29 fluchten mit Verbindungsmitteln 11.0 der beiden Schweller 11.1 und 11.2, die mit den Anbindungsmitteln 1.17 und 1.29 eine Schraubverbindung bilden.
  • Mit einem derart mit der Fahrzeugkarosserie des Fahrzeugs 10 verbundenen Hybrid-Energiespeicher 1 wird zum einen eine optimierte Bauraumnutzung der Karosserie des Fahrzeugs 10 erzielt, die sich in einem großvolumigen Fahrgastraum zeigt und andererseits werden bei einem tiefen Schwerpunkt des Fahrzeugs 10 die Crash- und Steifigkeitseigenschaften des Fahrzeugs 10 wesentlich verbessert.
  • Der Hybrid-Energiespeicher 1 gemäß den 1 und 2 kann auch ohne das Verbindungselement 1.3 mit dem Fahrzeug 10 verbunden werden, indem die beiden Gehäuse 1.10 und 1.20 entsprechend der Darstellung nach 6 jeweils separat mit den Schwellern 11.1 und 11.2 mittels einer Schraubverbindung unter Nutzung der Anbindungsmittel 1.17 und 1.29 sowie der Verbindungsmittel 11.0 lösbar verbunden werden.
  • Da bei einem Brennstoffzellenfahrzeug die von der Brennstoffzelle bei der Verbrennung von Wasserstoff erzeugten Rückstände (d. h. in diesem Fall Wasser) abgeführt werden müssen, sind Abgasrohre 1.51 und 1.52 vorgesehen, die in den in Fahrzeuglängsrichtung verlaufenden Rahmenelementen 1.14 und 1.24 bzw. 1.13 und 1.23 integriert sind, wie dies aus 1 und 6 ersichtlich ist. Hierzu sind diese Rahmenelemente 1.14, 1.24 und 1.13, 1.23 als Profile ausgebildet und derart ausgestaltet, dass in Fahrzeuglängsrichtung diese Abgasrohre 1.51 und 1.52 aufgenommen werden können.
  • Ferner ist es auch möglich, in Fahrzeuglängsrichtung verlaufende Versorgungsleitungen (in den Figuren nicht dargestellt), wie bspw. Wasserleitungen im Bereich der beiden Schweller 11.1 und 11.2 außerhalb der beiden Gehäuse 1.10 und 1.20 in der Karosserie des Fahrzeugs 10 anzuordnen.
  • Um im Fall des in das Fahrzeug 10 verbauten Hybrid-Energiespeichers 1 ein Ausbauen der ersten Energiespeicheranordnung 1.1 oder der zweiten Energiespeicheranordnung 1.2 zu ermöglichen, ist es erforderlich dass auch die Abgasrohre 1.51 und 1.52 sowohl im Übergangsbereich der Rahmenelemente 1.14 und 1.24 als auch im Übergangsbereich der Rahmenelemente 1.13 1.23 trennbar ausgeführt sind. Hierzu bilden die das Abgasrohr 1.51 aufnehmenden beiden Rahmenelemente 1.14 und 1.21 und die das Abgasrohr 1.52 aufnehmenden beiden Rahmenelemente 1.13 1.23 im Übergangsbereich einen so großen Abstand a aus, so dass die in den Rahmenelementen 1.14 und 1.24 einerseits und in den Rahmenelementen 1.13 und 1.23 andererseits verlaufenden Abgasrohre mittels eines Verbindungsstücks 1.5 verbunden werden können, wie dies aus den 1 und 3 ersichtlich ist.
  • Es ist auch möglich den Hybrid-Energiespeicher 1 gemäß den 1 und 2 in dem Fahrzeug 10 derart anzuordnen, dass die erste Energiespeicheranordnung 1.1 und die zweite Energiespeicheranordnung 1.2 in Fahrzeugquerrichtung (y-Richtung) benachbart sind. Das zugehörige Fahrzeugkoordinatensystem ist gestrichelt in 1 dargestellt, ebenso der Fahrtrichtungspfeil F.
  • Bei einer solchen Anordnung verlaufen die Rahmenelemente 1.11 und 1.12 des Gehäuserahmens 1.10' des ersten Gehäuses 1.10 und die Rahmenelemente 1.21 und 1.22 des Gehäuserahmens 1.20' des zweiten Gehäuses 1.20 in Fahrzeuglängsrichtung, während die Rahmenelemente 1.13 und 1.14 des Gehäuserahmens 1.10' des ersten Gehäuses 1.10 und die Rahmenelemente 1.23 und 1.24 des Gehäuserahmens 1.20' des zweiten Gehäuses 1.20 in Fahrzeugquerrichtung verlaufen. Hierbei ist das Rahmenelement 1.22 des Gehäuserahmens 1.20' entsprechend des Rahmenelementes 1.11 des Gehäuserahmens 1.10' geradlinig ausgeführt.
  • Ferner sind bei dieser in Fahrzeugquerrichtung benachbarten Energiespeicheranordnungen 1.1 und 1.2 die Abgasrohre 1.51 und 1.52 in dem Rahmenelement 1.11 des Gehäuserahmens 1.10' und dem Rahmenelement 1.22 des Gehäuserahmens 1.20' integriert. In diesem Fall entfällt auch der Abstand a zwischen den Rahmenelementen 1.14 und 1.24 sowie zwischen den Rahmenelementen 1.13 und 1.23.
  • Um auch einen solchen Hybrid-Energiespeicher 1 mit in Fahrzeugquerrichtung benachbarten Energiespeicheranordnungen 1.1 und 1.2 mit den Schwellern 11.1 und 11.2 entsprechend der Darstellung nach 6 zu verbinden, ist der Abstand der Rahmenelemente 1.11 und 1.22 an den Abstand der beiden Schweller 11.1 und 11.2 angepasst.
  • Ein Fahrzeug 10 mit einer alternativen Ausführung des Hybrid-Energiespeichers 1 zeigen die 4 und 5.
  • Diese Ausführung eines Hybrid-Energiespeichers 1 unterscheidet sich von derjenigen gemäß den 1 und 2 dadurch, dass anstelle der benachbarten Rahmenelemente 1.12 und 1.21 ein in Fahrzeugquerrichtung verlaufendes gemeinsames Rahmenelement 1.4 vorgesehen ist, welches gleichzeitig als Rahmenelement für den Gehäuserahmen 1.10' des ersten Gehäuses 1.10 im Sinne des Rahmenelementes 1.12 und als Rahmenelement für den Gehäuserahmen 1.20' des zweiten Gehäuses 1.20 im Sinne des Rahmenelementes 1.21 dient, wie dies aus 5 ersichtlich ist.
  • Da mit einem solchen Hybrid-Energiespeicher 1 die beiden Energiespeicheranordnungen 1.1 und 1.2 im im Fahrzeug 10 verbauten Zustand nicht mehr unabhängig voneinander ausbaubar sind, werden die zum gemeinsamen Rahmenelement 1.4 senkrecht, also in Fahrzeuglängsrichtung verlaufenden Rahmenelemente 1.14 und 1.24 einerseits und die Rahmenelemente 1.13 und 1.23 andererseits einstückig ausgeführt. Auch die Abgasrohre 1.51 und 1.52 werden jeweils einstückig durch die in Fahrzeuglängsrichtung verlaufenden Rahmenelemente 1.13 und 1.23 sowie 1.14 und 1.24 geführt.
  • Damit wird auch über die gesamte Länge des Hybrid-Energiespeichers 1 eine einheitliche Breite B in Fahrzeugquerrichtung sichergestellt.
  • Ferner sind die beiden Energiespeicheranordnungen 1.1 und 1.2 derart ausgeführt, dass zusammen mit den Bodenelementen 1.16 und 1.26 sowie den Deckelelementen 1.15 und 1.25 identische Höhen H1 und H2 entstehen. Somit gilt: H1 = H2.
  • Ein solcher Hybrid-Energiespeicher 1 wird entsprechend desjenigen Hybrid-Energiespeichers 1 gemäß den 1 und 2 in gleicher Weise mit der Karosseriestruktur eines Unterflurs des Fahrzeugs 10 verbunden, nämlich auf der Unterseite von dessen Fahrgastzellenboden 12, wie dies in 6 dargestellt ist.
  • Hierzu ist die Breite B des Hybrid-Energiespeichers 1 an den Abstand der Schweller 11.1 und 11.2 in Fahrzeugquerrichtung angepasst, so dass die in Fahrzeuglängsrichtung verlaufenden Rahmenelemente 1.14 und 1.24 mittels Schraubverbindungen mit dem Schweller 11.1 und die ebenso in Fahrzeuglängsrichtung verlaufenden Rahmenelemente 1.13 und 1.23 mittels Schraubverbindungen mit dem Schweller 11.2 verbunden werden können. Hierzu weisen die einstückig ausgebildeten Rahmenelemente 1.13 und 1.23 Anbindungsmittel 1.17 sowie 1.29 und die ebenso einstückig ausgebildeten Rahmenelemente 1.14 und 1.24 Anbindungsmittel 1.29 auf. Diese Anbindungsmittel 1.17 und 1.29 fluchten mit Verbindungsmitteln 11.0 der beiden Schweller 11.1 und 11.2, die mit den Anbindungsmitteln 1.17 und 1.29 eine Schraubverbindung bilden.
  • Mit einem solchen als Gehäuseverbund aus den beiden Energiespeicheranordnungen 1.1 und 1.2 aufgebauten Hybrid-Energiespeicher 1 wird gemäß den 4 und 5 im Fahrzeug 10 verbauten Zustand zum einen eine optimierte Bauraumnutzung der Karosserie des Fahrzeugs 10 realisiert, die sich in einem großvolumigen Fahrgastraum zeigt, und andererseits bei einem tiefen Schwerpunkt des Fahrzeugs 10 eine verbesserte Crashsicherheit sowie eine verbesserte Steifigkeit der Fahrzeugkarosserie des Fahrzeugs 10 erzielt.
  • Bei dem Hybrid-Energiespeicher 1 gemäß den 4 und 5 sind die beiden Energiespeicheranordnungen 1.1 und 1.2 in Fahrzeuglängsrichtung benachbart in dem Fahrzeug 10 angeordnet. Es ist natürlich auch bei diesem Ausführungsbeispiel möglich, die beiden Energiespeicheranordnungen 1.1 und 1.2 in Fahrzeugquerrichtung im Fahrzeug 10 anzuordnen. Das zugehörige Fahrzeugkoordinatensystem ist in 4 wieder gestrichelt dargestellt, ebenso der Fahrtrichtungspfeil F.
  • Eine weitere alternative Ausführung eines Fahrzeugs 10 mit einem Hybrid-Energiespeichers 1 ist in 7 schematisch dargestellt.
  • Dieser Hybrid-Energiespeicher 1 besteht aus einer ersten und zweiten Energiespeicheranordnung 1.1 und 1.2, wobei die erste Energiespeicheranordnung 1.1 ein als wannenförmiges Gehäuse ausgebildetes erstes Gehäuse 1.10 und die zweite Energiespeicheranordnung 1.2 ein ebenso als wannenförmiges Gehäuse ausgebildetes zweites Gehäuse 1.20 umfasst.
  • Die erste Energiespeicheranordnung 1.1 dient der Aufnahme einer als Traktionsbatterie für das Fahrzeug 10 ausgeführte Hochvolt-Batterie 1.100, während die zweite Energiespeicheranordnung 1.2 der Aufnahme eines Wasserstoffspeichers 1.200 dient.
  • In Fahrzeugquerrichtung (y-Richtung) weisen die wannenförmig ausgebildeten Gehäuse 1.10 und 1.20 einen hutförmigen Querschnitt auf, so dass über einen hutkrempenförmigen Flansch die beiden Gehäuse 1.10 und 1.20 mit den beiden Schwellern 11.1 und 11.2 lösbar unter Nutzung von Schraubenverbindungen verbunden sind. Hierzu weisen die beiden Gehäuse 1.10 und 1.20 einander angepasste Breiten B1 und B2 auf, die an den Abstand der beiden Schweller 11.1 und 11.2 ihrerseits angepasst sind.
  • Die beiden wannenförmigen Gehäuse 1.10 und 1.20 werden jeweils mit einem Deckelelement 1.15 und 1.25 zu einem vollständigen Gehäuse komplettiert, wobei diese Deckelelemente 1.15 und 1.25 zusammen mit den hutkrempenförmigen Flanschen der beiden Gehäuse 1.10 1.20 mit den Schwellern 11.1 und 11.2 schraubverbunden sind.
  • Zur Anbindung der beiden Gehäuse 1.10 und 1.20 an die beiden Schweller 11.1 und 11.2 weisen die hutkrempenförmigen Flansche der beiden wannenförmigen Gehäuse 1.10 und 1.20 Anbindungsmittel 1.17 und 1.29 auf. Diese Anbindungsmittel 1.17 und 1.29 fluchten mit Verbindungsmitteln 11.0 der beiden Schweller 11.1 und 11.2, die mit den Anbindungsmitteln 1.17 und 1.29 eine Schraubverbindung bilden.
  • Da bei einem Brennstoffzellenfahrzeug die von der Brennstoffzelle bei der Verbrennung von Wasserstoff erzeugten Rückstände (d. h. in diesem Fall Wasser) abgeführt werden müssen, sind Abgasrohre 1.51 und 1.52 vorgesehen, die im Randbereich unterhalb der hutkrempenförmigen Flansche der beiden wannenförmigen Gehäuse 1.10 und 1.20 in Fahrzeuglängsrichtung (x-Richtung) verlaufen, wie dies in 7 dargestellt ist.
  • Bei diesem Hybrid-Energiespeicher 1 gemäß 7 sind die beiden Energiespeicheranordnungen 1.1 und 1.2 benachbart in Fahrzeuglängsrichtung (x-Richtung) angeordnet. Es ist auch möglich den Hybrid-Energiespeicher 1 in dem Fahrzeug 10 derart anzuordnen, dass die erste Energiespeicheranordnung 1.1 und die zweite Energiespeicheranordnung 1.2 in Fahrzeugquerrichtung (y-Richtung) benachbart sind.
  • Bezugszeichenliste
    • 1
    Hybrid-Energiespeicher
    1.1
    erste Energiespeicheranordnung
    1.10
    erstes Gehäuse der ersten Energiespeicheranordnung 1.1
    1.10'
    Gehäuserahmen des ersten Gehäuses 1.10
    1.11
    Rahmenelement des Gehäuserahmens 1.10'
    1.12
    Rahmenelement des Gehäuserahmens 1.10'
    1.13
    Rahmenelement des Gehäuserahmens 1.10’
    1.14
    Rahmenelement des Gehäuserahmens 1.10’
    1.15
    Deckelelement des Gehäuserahmens 1.10’
    1.16
    Bodenelement des Gehäuserahmens 1.10’
    1.17
    Anbindungsmittel
    1.100
    Hochvolt-Batterie
    1.101
    Energiespeicher
    1.102
    Elektronikeinheit
    1.2
    zweite Energiespeicheranordnung
    1.20
    zweites Gehäuse der zweiten Energiespeicheranordnung 1.2
    1.20'
    Gehäuserahmen des zweiten Gehäuses 1.20
    1.21
    Rahmenelement des Gehäuserahmens 1.20'
    1.22
    Rahmenelement des Gehäuserahmens 1.20'
    1.23
    Rahmenelement des Gehäuserahmens 1.20'
    1.24
    Rahmenelement des Gehäuserahmens 1.20'
    1.25
    Deckelelement des Gehäuserahmens 1.20'
    1.26
    Bodenelement des Gehäuserahmens 1.20'
    1.27
    Querträger
    1.28
    Querträger
    1.29
    Anbindungsmittel
    1.200
    Wasserstoffspeicher
    1.201
    Energiespeichereinheit
    1.202
    Rohrspeicherabschnitt
    1.203
    Rohrspeicherabschnitt
    1.204
    Rohrspeicherabschnitt
    1.3
    Verbindungselement
    1.30
    Verbindungsmittel
    1.4
    gemeinsames Rahmenelement des ersten und zweiten Gehäuses 1.10, 1.20
    1.51
    Abgasrohr
    1.52
    Abgasrohr
    10
    Fahrzeug
    11.0
    Verbindungsmittel
    11.1
    Schweller des Fahrzeugs 10
    11.2
    Schweller des Fahrzeugs 10
    12
    Fahrgastzellenboden
    a
    Abstand
    B
    Breite des Hybrid-Energiespeichers 1
    B1
    Breite des ersten Gehäuses 1.10
    B2
    Breite des zweiten Gehäuses 1.20
    F
    Fahrtrichtung des Fahrzeugs 10
    H1
    Höhe des ersten Gehäuses 1.10
    H2
    Höhe des zweiten Gehäuses 1.20
    S
    Längsrichtung der Rohrspeicher
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
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    • DE 102014008480 A1 [0012]

Claims (11)

  1. Fahrzeug (10) mit einem Elektroantrieb und einem Hybrid-Energiespeicher (1) zum Speichern und Abgeben von Energie einer ersten Energieform und zum Speichern und Abgeben von Energie einer mindestens zweiten Energieform, wobei a) der Hybrid-Energiespeicher (1) eine erste Energiespeicheranordnung (1.1) aufweist, umfassend a1) wenigstens eine Energiespeichereinheit (1.101) zum Speichern und Abgeben von Energie der ersten Energieform, a2) ein die Energiespeichereinheit (1.101) aufnehmendes erstes Gehäuse (1.10), und a3) Anbindungsmittel (1.17) des ersten Gehäuses (1.10), über welche das erste Gehäuse (1.10) mit der Karosserie des Fahrzeugs (10) lösbar verbunden ist, b) der Hybrid-Energiespeicher (1) wenigstens eine zweite Energiespeicheranordnung (1.2) aufweist, umfassend b1) wenigstens eine Energiespeichereinheit (1.201) zum Speichern und Abgeben von Energie der zweiten Energieform, b2) ein die Energiespeichereinheit (1.201) aufnehmendes zweites Gehäuse (1.20), und b3) Anbindungsmittel (1.29) des zweiten Gehäuses (1.20), über welche das zweite Gehäuse (1.20) mit der Karosserie des Fahrzeugs (10) lösbar verbunden ist, c) die erste Energiespeicheranordnung (1.1) und die zweite Energiespeicheranordnung (1.2) mit identischer Breite (B1, B2, B) in Fahrzeuglängsrichtung (x-Richtung) oder in Fahrzeugquerrichtung (y-Richtung aneinander angrenzend mit der Karosserie des Fahrzeugs (10) verbunden sind, und d) zum Verbinden des ersten und zweiten Gehäuses (1.10, 1.20) mit in Fahrzeuglängsrichtung (x-Richtung) verlaufenden Schwellern (11.1, 11.2) des Fahrzeugs (10) die Schweller (11.1, 11.2) Verbindungsmittel (11.0) aufweisen, die mit den Anbindungsmitteln (1.17, 1.29) zusammenwirken.
  2. Fahrzeug nach Anspruch 1, bei welchem die erste Energiespeicheranordnung (1.1) und die zweite Energiespeicheranordnung (1.2) aneinander angrenzend lösbar oder nicht lösbar verbunden sind.
  3. Fahrzeug nach Anspruch 1 oder 2, bei welchem - das erste Gehäuse (1.10) einen Gehäuserahmen (1.10') umfasst, und - das zweite Gehäuse (1.20) einen Gehäuserahmen (1.20') umfasst.
  4. Fahrzeug nach Anspruch 3, bei welchem - die Gehäuserahmen (1.10', 1.20') des ersten und zweiten Gehäuses (1.10, 1.20) jeweils aus Rahmenelementen (1.11, 1.12, 1.13, 1.14; 1.21, 1.22, 1.23, 1.24) aufgebaut sind, und - die benachbarten Rahmenelemente (1.12, 1.21) des ersten und zweiten Gehäuses (1.10, 1.20) mittels eines Verbindungselementes (1.3) kraftschlüssig und lösbar verbunden sind.
  5. Fahrzeug nach Anspruch 3, bei welchem - für die Gehäuserahmen (1.10', 1.20') des ersten und zweiten Gehäuses (1.10, 1.20) ein die benachbarte Anordnung herstellendes gemeinsames Rahmenelement (1.4) vorgesehen ist, und - senkrecht zu dem gemeinsamen Rahmenelement (1.4) verlaufende Rahmenelemente (1.13, 1.23; 1.14, 1.24) der beiden Gehäuserahmen (1.10', 1.20') einstückig sind.
  6. Fahrzeug (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei welchem in den in Fahrzeuglängsrichtung (x-Richtung) verlaufenden Rahmenelementen (1.13, 1.14; 1.23, 1.24) des ersten und zweiten Gehäuses (1.10, 1.20) jeweils Abgasrohre (1.51, 1.52) zum Abführen von bei der Nutzung der zweiten Energie anfallenden Rückständen angeordnet sind.
  7. Fahrzeug (10) nach einem der Ansprüche 3 bis 6, bei welchem - das erste Gehäuse (1.10) aus dem Gehäuserahmen (1.10'), einem Bodenelement (1.16) und einem Deckelelement (1.15) gebildet ist, und - das zweite Gehäuse (1.20) aus dem Gehäuserahmen (1.20'), einem Bodenelement (1.26) und einem Deckelelement (1.25) gebildet ist.
  8. Fahrzeug nach Anspruch 1 oder 2, bei welchem - das erste Gehäuse (1.10) als wannenförmiges Gehäuse ausgebildet ist, und - das zweite Gehäuse (1.20) als wannenförmiges Gehäuse ausgebildet ist.
  9. Fahrzeug (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei welchem die Energiespeichereinheit (1.101) der ersten Energiespeicheranordnung (1.1) eine Traktionsbatteriezelle zum Speichern und Abgeben von elektrischer Energie als erste Energieform ist.
  10. Fahrzeug (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei welchem die Energiespeichereinheit (1.201) der zweiten Energiespeicheranordnung (1.2) ein Rohrspeicher zum Speichern und Abgeben von Druckgas als zweite Energieform ist.
  11. Fahrzeug (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei welchem die Höhe (H1) der ersten Energiespeicheranordnung (1.1) und die Höhe (H2) der zweiten Energiespeicheranordnung (1.2) identisch sind.
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