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Die Erfindung betrifft ein Strom- und Kraftstoffversorgungssystem für ein Hybridfahrzeug, insbesondere ein Landfahrzeug, welches mittels zumindest eines Elektromotors und/oder mittels eines Verbrennungsmotors antreibbar ist. Darüber hinaus betrifft die Erfindung ein Hybridfahrzeug mit solch einem Strom- und Kraftstoffversorgungssystem.
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Aus der
DE 10 2015 003 482 A1 ist ein Kraftfahrzeug mit einer Antriebseinrichtung bekannt. Bei diesem Kraftfahrzeug übergreift ein Betriebsmitteltank ein Batteriegehäuse wenigstens bereichsweise.
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Darüber hinaus ist aus der
DE 10 2013 220 389 A1 ein Personenkraftwagen bekannt, welcher einen Kraftstofftank in Form eines Satteltanks aufweist, bei dem anstelle einer Tankkammer, die sich neben einem Kardantunnel befindet, ein Elektroenergiespeicher eingesetzt wird oder diese Tankkammer verkleinert wird und in den damit hinzugewonnenen Bauraum der Elektroenergiespeicher eingesetzt wird.
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Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein verbessertes Strom- und Kraftstoffversorgungssystem bereitzustellen. Diese Aufgabe wird durch einen Strom- und Kraftstoffversorgungssystem gemäß Anspruch 1 sowie ein Hybridfahrzeug gemäß Anspruch 6 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
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Gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung wird ein Strom- und Kraftstoffversorgungssystem für ein Hybridfahrzeug bereitgestellt, mit einem Energiespeichergehäuse zur Aufnahme und Einhausung eines Elektroenergiespeichers, welcher mehrere elektrisch in Reihe oder parallel geschaltete Speichermodule aufweist, die wiederum mehrere elektrisch in Reihe oder parallel geschaltete Speicherzellen aufweisen, und einem Kraftstofftank zum Speichern von Kraftstoff, wobei der Kraftstofftank auf dem Energiespeichergehäuse angeordnet ist und dieses berührt, und wobei der Kraftstofftank einen Schwalltopf aufweist, welcher sich in einen Raum zwischen benachbarten Speichermodulen hinein erstreckt. Dadurch erreicht man eine optimale Bauraumausnutzung und ein besonders kompaktes und bauraumoptimiertes Paket aus Kraftstofftank und Energiespeichergehäuse. Ferner können somit sowohl Kraftstofftank als auch Energiespeicher für sich alleine betrachtet symmetrisch im Fahrzeug angeordnet werden und diese Symmetrie wird sowohl bei vollem als auch bei leerem Kraftstofftank aufrechterhalten.
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Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung weist das Energiespeichergehäuse eine Wanne auf, in der die Speichermodule angeordnet sind. Insbesondere ist die Wanne einstückig ausgebildet, insbesondere monolithisch.
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Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung weist das Energiespeichergehäuse einen Deckel auf, in dem eine Einbuchtung ausgebildet ist, in welche sich der Schwalltopf hinein erstreckt.
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Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung ist der Schwalltopf mittig bezogen auf eine Breite des Kraftstofftanks angeordnet.
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Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung ist der Boden und/oder der Deckel mit einer Isolationslage versehen.
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Darüber hinaus stellt die vorliegende Erfindung ein Hybridfahrzeug mit solch einem Strom- und Kraftstoffversorgungssystem bereit.
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Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel ist das Hybridfahrzeug derart ausgebildet, dass das Energiespeichergehäuse und der Kraftstofftank im Wesentlichen mittig bezogen auf eine Fahrzeugquerrichtung des Hybridfahrzeugs angeordnet sind.
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Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel ist das Hybridfahrzeug derart ausgebildet, dass das Energiespeichergehäuse und der Kraftstofftank in einer hinteren Hälfte des Hybridfahrzeugs angeordnet sind.
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Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel ist das Hybridfahrzeug derart ausgebildet, dass das Energiespeichergehäuse einen Kanal aufweist, durch die Teile der Abgasanlage des Hybridfahrzeugs hindurchführen.
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Nachfolgend wird ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben. In diesen Zeichnungen ist Folgendes dargestellt:
- 1a eine schematische Seitenansicht eines erfindungsgemäßen Hybridfahrzeugs;
- 1 b zeigt eine Heckansicht des Hybridfahrzeugs aus 1 a;
- 2 zeigt den Kraftstofftank gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung von unten;
- 3 zeigt eine dreidimensionale Ansicht von hinten von einem Energiespeichergehäuse gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung;
- 4 zeigt eine dreidimensionale Ansicht eines Schichtspeichers von vorne gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung, und
- 5 zeigt eine Ansicht eines Schichtspeichers von hinten gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung.
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1a zeigt eine schematische Seitenansicht eines erfindungsgemäßen Hybridfahrzeugs und 1b zeigt eine Heckansicht des Hybridfahrzeugs aus 1a. Das Hybridfahrzeug ist mittels zumindest eines Elektromotors und/oder mittels eines Verbrennungsmotors antreibbar. Insbesondere ist das Hybridfahrzeug ein Landfahrzeug, insbesondere ein Personenkraftwagen. Wie in diesen Figuren schematisch eingezeichnet, befindet sich in einer hinteren Fahrzeughälfte (bezogen auf eine Fahrzeuglängsrichtung) ein Schichtspeicher 2 des erfindungsgemäßen Strom- und Kraftstoffversorgungssystems. Der Schichtspeicher 2 umfasst einen Kraftstofftank 5 sowie ein Energiespeichergehäuse 6, die aufeinander angeordnet sind. Genauer ist der Kraftstofftank 5 bezogen auf eine Fahrzeughochachse bzw. in geodätisch vertikaler Richtung oberhalb des Energiespeichergehäuses 6 angeordnet. Der Kraftstofftank 5 ist dabei zumindest abschnittsweise in Kontakt mit dem Energiespeichergehäuse 6 bzw. berührt dieses. Darüber hinaus ist der Schichtspeicher 2 unterhalb einer Fontsitzbank 3 angeordnet. Insbesondere, bezogen auf die Fahrzeuglängsrichtung, befindet sich der Schichtspeicher 2 in einem Bereich zwischen einer Vorderkante der Fontsitzbank 3 und einer Aufhängung von Hinterrädern 4 bzw. einem Mittelpunkt der Hinterräder 4. Ferner befindet sich der Schichtspeicher 2, bezogen auf die Fahrzeugquerrichtung (senkrecht zur Fahrzeuglängsrichtung und senkrecht zur Fahrzeughochachse), zwischen den Hinterrädern 4, wobei der Schichtspeicher 2 eine Breite hat, die zumindest 80% des Abstand zwischen beiden Innenseiten der Hinterräder 4 entspricht.
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2 zeigt den Kraftstofftank 5 gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung von unten, d.h. auf einen Boden 7 des Kraftstofftanks 5 blickend. Der Boden 7 ist die Seite des Kraftstofftanks 5, welche zum Energiespeichergehäuse 6 weist. Der Kraftstofftank 5 ist im Wesentlichen quaderförmig. Eine kürzere Seite des Bodens 7 erstreckt sich entlang der Fahrzeuglängsrichtung, eine längere Seite des Bodens 7 entlang der Fahrzeugquerrichtung. Ferner ist im Kraftstofftank 5 ein Schwalltopf 8 ausgebildet, indem der Boden zur Ausbildung des Schwalltopfs 8 becherförmig vom übrigen Boden 7 hervorsteht. Im Schwalltopf 8 sind bekannte Ansaugvorrichtungen vorgesehen, um Kraftstoff aus dem Schwalltopf 8 anzusaugen und dem Verbrennungsmotor des Hybridfahrzeugs 1 zuzuführen. Der Schwalltopf 8 ist bezogen auf die längere Seite des Bodens 7 mittig angeordnet. Bezogen auf die Fahrzeugquerrichtung ist der Schwalltopf 8 ebenfalls mittig angeordnet. Dies hat den Vorteil, dass Kraftstoff beidseitig des Schwalltopfs 8 (bezogen auf die Fahrzeugquerrichtung) in den Schwalltopf 8 strömen kann. Gerade beim Hin- und Herschwappen von Kraftstoff kann dies vorteilhaft sein. Bezogen auf die Fahrzeuglängsrichtung ist der Schwalltopf 8 hinten angeordnet.
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3 zeigt eine dreidimensionale Ansicht des Energiespeichergehäuses 6 von hinten (bezogen auf die Fahrzeuglängsrichtung). Das Energiespeichergehäuse 6 ist vorzugsweise aus Kunststoff oder Metall, z.B. Aluminium oder Stahl. Es weist eine Wanne 9 auf, die vorzugsweise einstückig, insbesondere monolithisch, ausgebildet ist. Hergestellt wird die Wanne 9 beispielsweise durch Pressumformen oder Gießen. Es ist möglich, dass einzelne Seitenwände der Wanne weggelassen werden bzw. offen sind. Auf der vom Kraftstofftank 5 weg weisenden Seite bildet die Wanne 9 (die Wandung der Wanne 9) einen Kanal 12 aus, der sich in einer Längsrichtung des Hybridfahrzeugs 1 erstreckt und an seinen Längsenden sowie auf seiner vom Kraftstofftank 5 weg weisenden Seite offen ist. Durch diesen Kanal 12 erstreckt sich im am Hybridfahrzeug 1 montierten Zustand eine Kardanwelle und/oder ein Abschnitt eines Abgassystems (z.B. ein Auspuffrohr, ein Katalysator, usw.). Die beidseitig des Kanals 12 befindlichen Abschnitte der Wanne 9 sind über einen den Kanal 12 überspannenden Abschnitt der Wanne 9 miteinander verbunden, so dass die Wanne 9 einstückig ausgebildet ist. Es ist jedoch auch möglich, dass kein Kanal 12 vorgesehen ist, beispielsweise wenn kein Abschnitt des Abgassystems oder mechanischer Abtrieb in den hinteren Teil des Hybridfahrzeugs 1 geführt werden muss. Darüber hinaus weist das Energiespeichergehäuse 6 einen Deckel 13 auf, der ebenfalls wannenförmig ausgebildet ist. In den Deckel 13 ist eine Einbuchtung 14 ausgebildet, indem die Wandung des Deckels 13 weg vom Kraftstofftank 5 eingebuchtet ist. Die Form der Einbuchtung 14 ist dabei derart, dass der Schwalltopf 8 in die Einbuchtung 14 passt, wenn das Energiespeichergehäuse 6 unterhalb des Kraftstofftanks 5 angeordnet ist bzw. wenn beide im Hybridfahrzeug 1 montiert sind. Alternativ zu dem hier beschriebenen Energiespeichergehäuse 6 kann dieses auch ohne Deckel 13 ausgebildet sein, so dass der Boden 7 des Kraftstofftanks 5 einen Deckel des Energiespeichergehäuses 6 (welches als Wanne ausgebildet ist) bildet.
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4 zeigt eine dreidimensionale Ansicht des Schichtspeichers 2 von vorne (bezogen auf die Fahrzeuglängsrichtung). In 3 ist der Kraftstofftank 5 sowie das geöffnete Energiespeichergehäuse 6 dargestellt. Im Energiespeichergehäuse 6 sind mehrere Speichermodule 15 aufgenommen, die miteinander elektrisch in Reihe oder parallel geschaltet sind. Jedes dieser Speichermodule 15 weist mehrere aneinander gestapelte und elektrisch in Reihe oder parallel geschaltete Speicherzellen auf, die aneinander gestapelt und mechanisch miteinander zu einem Speichermodul 15 verbunden sind. Weitere Speicherkomponenten wie Steuergeräte, Stromverteiler, Elektrische Kontaktstellen, Sicherheitsschütze, Kühlleitungen- und Verteiler sind ebenfalls im Energiespeichergehäuse untergebracht. Zwischen benachbarten Speichermodulen 15 befindet sich ein Zwischenraum, in den sich der Schwalltopf 8 (in 4 durch den Deckel 13 verdeckt) des Kraftstofftanks 5 erstreckt. Dabei handelt es sich um Speichermodule 15 die in Fahrzeugquerrichtung bzw. entlang der längeren Seite des Bodens 7 benachbart sind. Genauer durchkreuzt in diesem Zusammenhang eine dem Energiespeichergehäuse 6 zugewandte Seite des Schwalltopfs 8 eine imaginäre Ebene, welche von den zum Kraftstofftank 5 weisenden Seiten der Speichermodule 15 aufgespannt wird. Die Wannenform des Energiespeichergehäuses umfasst im Wesentlichen einen Energiespeichergehäuse-Boden, von dem sich ringsum geschlossen Seitenwände nach oben, d.h. hin zum Kraftstofftank 5 erstrecken. Diese Seitenwände können sich beispielsweise bis zu einer halben Höhe der Speichermodule 15 erstrecken (wie beispielsweise in 4 dargestellt) oder sie können sich bis zu einer vollen Höhe der Speichermodule 15 erstrecken. Selbstverständlich ist auch eine andere Seitenwandhöhe, z.B. zwischen den genannten Möglichkeiten, denkbar. Das Energiespeichergehäuse 4 ist vom Kraftstofftank 5 lösbar und an diesen anbringbar. Dabei ist das Energiespeichergehäuse 4 beispielsweise am Kraftstofftank 5 mechanisch befestigbar oder das Energiespeichergehäuse 4 wird an Karosserieteilen befestigt und gegen den Kraftstofftank 5 gedrückt bzw. in Position gehalten. Das Energiespeichergehäuse 6 kann bezogen auf eine Fahrzeuglängsrichtung im Wesentlichen symmetrisch ausgebildet sein, so dass beidseitig des Kanals 12 die gleiche Anzahl an gleich großen Speichermodulen 15 angeordnet werden kann. Es kann aber auch unsymmetrisch ausgebildet sein (wie in 3 und 4 dargestellt), so dass anstelle von einem oder mehreren Speichermodulen 15 Leistungselektronikbauteile und/oder Elektronikbauteile zur Steuerung bzw. Regelung des Energiespeichers angeordnet sind. In diesem Fall würde im Wesentlichen nur eine hintere Hälfte (bzgl. der Fahrzeuglängsrichtung) der Wanne 9 einen Kanal 12 mit beidseitig von diesem angeordneten Speichermodulen 15 ausbilden.
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5 zeigt eine Ansicht des Schichtspeichers 2 von hinten, d.h. entlang der Fahrzeuglängsrichtung in Fahrtrichtung blickend. Der Kraftstofftank 5 deckt im Wesentlichen die gesamte zum Kraftstofftank weisende Seite des Energiespeichergehäuses 4 ab. Insbesondere deckt der Kraftstofftank 5 zumindest 80% der zum Kraftstofftank weisenden Seite des Energiespeichergehäuses 4 ab. Vorzugsweise deckt der Kraftstofftank 5 zumindest 90% der zum Kraftstofftank weisenden Seite des Energiespeichergehäuses 4 ab. Eine Unterseite des Energiespeichergehäuses 4 bzw. eine vom Kraftstofftank 5 weg weisende Seite des Energiespeichergehäuses 4 kann durch Streben oder eine Platte unterstützt werden. Ein Einfüllrohr 10 zum Einfüllen von Kraftstoff von einer Tanköffnung 11 in den Kraftstofftank 5 führt außerhalb des Kraftstofftanks 5 zu einer Einfüllöffnung, an der das Einfüllrohr 10 in den Kraftstofftank 5 mündet. Die Einfüllöffnung mündet dabei möglichst nahe zum Boden 7 in den Kraftstofftank 5, insbesondere ist die Einfüllöffnung mit ihrem am weitesten zum Boden 7 gelegenen Punkt nicht mehr als 2cm, insbesondere nicht mehr als 1cm, vom Boden 7 (außerhalb des Schwalltopfs 8) entfernt. Der Boden 7 des Kraftstofftanks 5 und/oder der Deckel 13 können auf der zum Kraftstofftank 7 weisenden Seite und/oder auf der zum Energiespeichergehäuse 4 weisenden Seite mit einer Isolationslage versehen sein, um den Kraftstofftank 5 von Abwärme aus dem Energiespeicher zu isolieren. Die Isolationslage kann dabei beispielsweise durch eine Isolationsmatte oder einen Brandschutzlack gebildet werden. Außerdem kann die Isolationslage durch eine einen Luftspalt ausbildende Schicht gebildet werden, welche einen Luftspalt ausbildet, der sich parallel zum Boden 7 bzw. Deckel 13 erstreckt.
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Zwischen der Einfüllöffnung des Einfüllrohrs 10 und dem Schwalltopf 8 kann eine Rinne vorgesehen sein (siehe 2), welche sich von der Einfüllöffnung zum Schwalltopf 8 erstreckt. Vorzugsweise ist die Rinne als eine Vertiefung gegenüber der Innenseite des Bodens 7 ausgebildet. Es ist jedoch auch möglich, diese durch beidseitig verlaufende Seitenwände auszubilden. Überwiegend verläuft diese Rinne im Wesentlichen parallel zur Fahrzeugquerrichtung. Der Vorteil dieser Rinne ist dabei eine bessere Betankbarkeit unter Schräglage, insbesondere bei einer Betankung mittels eines Kanisters.
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Während die Erfindung detailliert in den Zeichnungen und der vorangehenden Beschreibung veranschaulicht und beschrieben wurde, ist diese Veranschaulichung und Beschreibung als veranschaulichend oder beispielhaft und nicht als beschränkend zu verstehen und es ist nicht beabsichtigt die Erfindung auf das offenbarte Ausführungsbeispiel zu beschränken. Die bloße Tatsache, dass bestimmte Merkmale in verschiedenen abhängigen Ansprüchen genannt sind, soll nicht andeuten, dass eine Kombination dieser Merkmale nicht auch vorteilhaft genutzt werden könnte.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102015003482 A1 [0002]
- DE 102013220389 A1 [0003]
