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Die hier offenbarte Technologie betrifft ein Kraftfahrzeug.
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Kraftfahrzeuge können beispielsweise dafür ausgebildet sein, mit gasförmigem Brennstoff betrieben zu werden. Um den Brennstoff zu lagern kann eine Druckbehälteranordnung im Kraftfahrzeug ausgebildet sein. Diese kann beispielsweise unter einem Fahrgastraum angeordnet sein. Es hat sich jedoch gezeigt, dass dadurch ein Fahrkomfort für Passagiere beeinträchtigt werden kann.
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Es ist eine bevorzugte Aufgabe der hier offenbarten Technologie, zumindest einen Nachteil von einer vorbekannten Lösung zu verringern oder zu beheben oder eine alternative Lösung vorzuschlagen. Es ist insbesondere eine bevorzugte Aufgabe der hier offenbarten Technologie ein Kraftfahrzeug so auszubilden, dass ein Fahrkomfort erhöht wird. Weitere bevorzugte Aufgaben können sich aus den vorteilhaften Effekten der hier offenbarten Technologie ergeben. Die Aufgabe(n) wird/werden gelöst durch den Gegenstand des Patentanspruchs 1. Die abhängigen Ansprüche stellen bevorzugte Ausgestaltungen dar.
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Die hier offenbarte Technologie betrifft ein Kraftfahrzeug.
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Das Kraftfahrzeug umfasst eine Karosserie, in welcher ein Fahrgastraum ausgebildet ist. In diesem können insbesondere Insassen und/oder Gepäck befördert werden. Der Fahrgastraum wird untenseitig von einem Fahrgastraumboden begrenzt.
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Das Kraftfahrzeug weist eine Druckbehälteranordnung mit mehreren Druckbehältern auf.
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In dem Fahrgastraumboden ist eine Mulde ausgebildet. Druckbehälterlängsachsen sind zweckmäßig parallel zu einer Längsrichtung der Mulde ausgerichtet. Zumindest ein Druckbehälter ist auf einer ersten Seite der Mulde unter dem Fahrgastraumboden angeordnet und zumindest ein Druckbehälter ist auf einer zweiten Seite der Mulde unter dem Fahrgastraumboden angeordnet. Die erste Seite und die zweite Seite liegen sich beidseits der Mulde gegenüber. Die Druckbehälter sind zweckmäßig durch zumindest ein erstes Verbindungsmittel und ein zweites Verbindungsmittel starr miteinander verbunden. Dies ermöglicht es, die gesamte Druckbehälteranordnung mit den Verbindungsmitteln als einen Behälter aufzufassen. So können entsprechende Zulassungsprüfungen an der gesamten Druckbehälteranordnung einschließlich der Verbindungsmittel vorgenommen werden und es ist ausreichend ein gemeinsames Ventil für die Druckbehälteranordnung mit den Verbindungsmitteln einzusetzen.
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Die Mulde dringt zweckmäßig in einen Zwischenraum ein, welcher zwischen den auf der ersten Seite der Mulde angeordneten Druckbehältern und den auf der zweiten Seite der Mulde angeordneten Druckbehältern ausgebildet ist.
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Bei einem solchen Kraftfahrzeug kann eine Mulde vorgesehen werden, welche in einen Bauraum eindringt, der ansonsten typischerweise von der Druckbehälteranordnung ausgefüllt werden würde. Dadurch kann zusätzlicher Raum gewonnen werden, insbesondere wenn die Mulde von oben, also zweckmäßig vom Fahrgastraum aus zugänglich ist und beispielsweise einen bequemeren Fußraum für Passagiere einer Sitzreihe, insbesondere einer hinteren Sitzreihe, bieten kann.
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Bei der Längsrichtung der Mulde kann es sich insbesondere um diejenige Richtung handelt, entlang welcher die Mulde ihre größte Ausdehnung hat.
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Der Fahrgastraumboden kann insbesondere ein Bestandteil der Karosserie sein. Er kann auch Schutzfunktionen für die Druckbehälter übernehmen.
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Sowohl auf der ersten Seite wie auch auf der zweiten Seite der Mulde können jeweils ein Druckbehälter oder auch eine beliebige Mehrzahl von Druckbehältern angeordnet sein.
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Die Seiten sind insbesondere in einer horizontalen Ebene des Kraftfahrzeugs zu sehen.
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Der Zwischenraum kann gemäß einer Ausführung zwischen den Verbindungsmitteln ausgebildet sein, er kann jedoch beispielsweise auch ganz oder teilweise über den Verbindungsmitteln ausgebildet sein.
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Die Verbindungsmittel können unterhalb und/oder außerhalb der Mulde verlaufen.
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Die Längsachse der Mulde kann quer zu einer Kraftfahrzeuglängsachse verlaufen. Dies kann beispielsweise bei einer Fahrzeugkonfiguration mit in Fahrtrichtung und/oder entgegengesetzt der Fahrtrichtung ausgerichteten Sitzen vorteilhaft sein.
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Die Längsachse der Mulde kann auch längs zur Kraftfahrzeuglängsachse verlaufen. Dies kann beispielsweise bei quer zur Fahrtrichtung ausgerichteten Sitzen vorteilhaft sein.
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Eine Ausrichtung eines Sitzes bezieht sich dabei typischerweise auf diejenige Richtung, in welche ein darauf sitzender Passagier bei gerade gehaltenem Kopf blickt.
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Die Verbindungsmittel können insbesondere entlang der Kraftfahrzeuglängsachse verlaufen. Beispielsweise können sie parallel zur Kraftfahrzeuglängsachse verlaufen. Auch andere Ausrichtungen oder nicht geradlinige Verläufe sind jedoch möglich. Insbesondere können sie auch quer zur Kraftfahrzeuglängsachse verlaufen.
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Die Kraftfahrzeuglängsachse kann insbesondere diejenige Achse des Kraftfahrzeugs sein, entlang welcher sich das Kraftfahrzeug bei gerade stehenden gelenkten Rädern bewegt. Häufig, jedoch nicht zwingend, hat das Kraftfahrzeug entlang dieser Kraftfahrzeuglängsachse die größte Ausdehnung.
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Das erste Verbindungsmittel und/oder das zweite Verbindungsmittel können insbesondere Längsenden der Druckbehälter verbinden. Dabei kann beispielsweise das erste Verbindungsmittel Längsenden der Druckbehälter verbinden, welche an einer ersten Seite des Kraftfahrzeugs angeordnet sind, und das zweite Verbindungsmittel kann beispielsweise Längsenden der Druckbehälter verbinden, welche an einer zweiten, zur ersten gegenüberliegenden Seite des Kraftfahrzeugs angeordnet sind. Es kann sich dabei beispielsweise um eine in Vorwärtsfahrtrichtung gesehen linke Seite und eine in Vorwärtsfahrtrichtung gesehen rechte Seite handeln.
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Insbesondere kann, bezogen auf eine Vorwärtsfahrtrichtung des Kraftfahrzeugs, das erste Verbindungsmittel linksseitig zu den Druckbehältern angeordnet sein und das zweite Verbindungsmittel rechtsseitig zu den Druckbehältern angeordnet sein. Dadurch können die Druckbehälter beidseitig stabilisiert werden. Die Vorwärtsfahrtrichtung ist dabei typischerweise diejenige Richtung, in welche sich das Kraftfahrzeug bei normaler Fahrt bewegt. Ist das Kraftfahrzeug so ausgelegt, dass es sich in zwei entgegengesetzte Richtungen gleichwertig bewegen kann, so kann jede dieser beiden Richtungen als Vorwärtsfahrtrichtung angesehen werden. Alternativ kann, bezogen auf die Vorwärtsfahrtrichtung des Kraftfahrzeugs, das erste Verbindungsmittel vor den Druckbehältern angeordnet sein und das zweite Verbindungsmittel hinter den Druckbehältern angeordnet sein. Diese Anordnung kann beispielsweise bei quer zur Fahrtrichtung ausgerichteten Sitzen vorteilhaft sein.
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Die Verbindungsmittel können insbesondere als Schienen ausgebildet sein. Diese können beispielsweise so ausgebildet sein, dass die Druckbehälter daran befestigt und/oder entlang der jeweiligen Schiene verschoben werden können. Eine Schiene kann sich beispielsweise entlang einer jeweiligen Längsrichtung der Schiene erstrecken.
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Bevorzugt weist die Druckbehälteranordnung eine Druckleitung auf. Diese kann insbesondere die Druckbehälter fluidisch mit einem gemeinsamen Anschluss verbinden. Dadurch können die Druckbehälter gemeinsam befüllt werden und es kann gemeinsam Gas entnommen werden, wobei dabei die beidseits der Mulde liegenden Druckbehälter bevorzugt fluidisch zusammengeschaltet werden können. Vorteilhaft ist so nur ein Ventil notwendig, um alle Druckbehälter zu verschließen.
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Die Druckleitung kann insbesondere in einem der Verbindungsmittel verlaufen. Dadurch kann die Druckleitung beispielsweise durch das Verbindungsmittel geschützt werden, insbesondere gegen mechanische Beschädigungen. Bevorzugt kann auch der gemeinsame Anschluss geschützt durch die Verbindungsmittel angebracht werden. Da die mechanische Einwirkung bei Unfällen sehr häufig von außen auf die Karosserie einwirkt, ist also eine Anordnung des gemeinsamen Anschlusses zwischen dem ersten und zweiten Verbindungsmittel oder zwischen dem ersten Verbindungsmittel und den Druckbehältern besonders geeignet. Analog wird idealerweise auch das eine Ventil so angebracht, dass es durch die ersten und zweiten Verbindungsmittel geschützt wird.
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Die Mulde kann beispielsweise in bevorzugter Weise einen Fußraum für Passagiere ausbilden.
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In dem Fahrgastraum können insbesondere eine vordere Sitzreihe und eine hintere Sitzreihe angeordnet sein. Die Mulde kann sich dabei insbesondere zwischen der vorderen Sitzreihe und der hinteren Sitzreihe befinden. Sie kann insbesondere einen Fußraum für Passagiere der hinteren Sitzreihe ausbilden. Es können jedoch auch andere Konfigurationen von Sitzreihen verwendet werden, beispielsweise mit drei Sitzreihen oder mit mehr Sitzreihen. Die Mulde kann sich dabei beispielsweise zwischen zwei der Sitzreihen befinden. Die vordere Sitzreihe muss nicht zwingend die vorderste Sitzreihe im Fahrzeug sein, es kann sich auch um eine weiter hinten liegende Sitzreihe handeln.
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Es können beispielsweise auch Sitzreihen vorhanden sein, welche sich entlang der Kraftfahrzeuglängsachse erstrecken, so dass Passagiere typischerweise quer zur Fahrtrichtung sitzen. Zwischen derartigen Sitzreihen kann beispielsweise die Mulde angeordnet sein.
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Es können beispielsweise auch mehrere Mulden vorhanden sein, die in einen jeweiligen Zwischenraum eingreifen, welcher von jeweiligen daneben angeordneten Druckbehältern sowie gegebenenfalls von den Verbindungsmitteln begrenzt wird. Das Konzept lässt sich damit erweitern, beispielsweise bei Fahrzeugen mit mehr als zwei Sitzreihen.
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Die Druckbehälteranordnung dient insbesondere zur Speicherung von unter Umgebungsbedingungen gasförmigem Brennstoff. Die Druckbehälteranordnung kann beispielsweise in einem Kraftfahrzeug eingesetzt werden, das mit komprimiertem (auch „Compressed Natural Gas“ oder CNG genannt) oder verflüssigtem (auch „Liquid Natural Gas“ oder LNG genannt) Erdgas oder mit Wasserstoff betrieben wird. Die Druckbehälteranordnung ist zweckmäßig mit mindestens einem Energiewandler fluidverbunden, der eingerichtet ist, die chemische Energie des Brennstoffs in andere Energieformen umzuwandeln.
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Ein Druckbehälter kann beispielsweise ein composite overwrapped pressure vessel (= COPV) sein. Ein Druckbehälter kann beispielsweise ein kryogener Druckbehälter (= CcH2 oder COP) oder ein Hochdruckgasbehälter (= CGH2) sein.
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Hochdruckgasbehälter sind ausgebildet, bei Umgebungstemperaturen Brennstoff dauerhaft bei einem nominalen Betriebsdruck (auch nominal working pressure oder NWP genannt) von ca. 350 barü (= Überdruck gegenüber dem Atmosphärendruck), ferner bevorzugt von ca. 700 barü oder mehr zu speichern. Ein kryogener Druckbehälter ist geeignet, den Brennstoff bei den vorgenannten Betriebsdrücken auch bei Temperaturen zu speichern, die deutlich unter der Betriebstemperatur des Kraftfahrzeuges liegen.
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Die Druckbehälteranordnung kann beispielsweise als Rohrspeichersystem ausgebildet sein. Dieses kann eine Mehrzahl an Druckbehältern aufweisen, die jeweils ein Länge-zu-Durchmesser-Verhältnis mit einem Wert zwischen 5 und 40, bevorzugt zwischen 7 und 25, und besonders bevorzugt zwischen 9 und 15 aufweisen. Das Länge-zu-Durchmesser-Verhältnis ist der Quotient aus der Länge des Druckbehälters im Zähler und dem Außendurchmesser des Druckbehälters im Nenner. Zweckmäßig sind die Druckbehälter parallel zueinander angeordnet und/oder an deren Enden miteinander fluidverbunden.
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Eine spezielle Ausführung besteht darin, die Druckbehälter in Serie zu verschalten. Dadurch können diese zweckmäßig in einem kontinuierlichen Fertigungsprozess hergestellt sein. Die Druckbehälteranordnung wird dann auch als Kettentank bezeichnet. Zwischen den Druckbehältern können auch Fluidverbindungselemente vorgesehen sein. Durch Fluidverbindungselemente zwischen den Druckbehältern sind auch Parallelschaltung und/oder Kombinationen von Parallel- und SerienSchaltung möglich.
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Jeder Druckbehälter kann beispielsweise einen Liner und/oder eine faserverstärkte Schicht umfassen.
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Mit anderen Worten können durch eine Anordnung der Druckbehälter bzw. Tanks beispielsweise quer zur Fahrzeuglängsachse gleichartige Druckbehälter parallel angeordnet werden und sowohl den Unterflurraum vor als auch hinter einer Fußraummulde effektiv füllen. Lediglich im Bereich der Fußraummulde befinden sich dann typischerweise keine Druckbehälter. Um zu verhindern, dass nun für beide Unterflur-Bereiche (vor und hinter der Fußraummulde) jeweils ein Behälterventil eingesetzt werden muss, kann eine „common rail“ als stabiles Verbindungsmittel vorgesehen werden, die sich über die gesamte Länge des Unterflurbauraums erstreckt. Die common rail wird nicht durch die Fußraummulde unterbrochen, weil sie unter dieser und/oder seitlich außen von dieser verläuft.
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Die hier offenbarte Technologie wird nun anhand der Figuren erläutert. Es zeigen:
- 1 eine Druckbehälteranordnung gemäß dem Stand der Technik in einer Draufsicht,
- 2 die Druckbehälteranordnung von 1 in einer Seitenansicht,
- 3 eine Druckbehälteranordnung in einer Draufsicht,
- 4 die Druckbehälteranordnung von 3 in einer Seitenansicht,
- 5 ein Kraftfahrzeug,
- 6 eine alternative Druckbehälteranordnung in einer Draufsicht,
- 7 die Druckbehälteranordnung von 6 in einer Seitenansicht,
- 8 ein alternatives Kraftfahrzeug.
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1 zeigt eine Druckbehälteranordnung 10 gemäß dem Stand der Technik. Dabei sind eine Mehrzahl von vorliegend sieben Druckbehältern 12 parallel zueinander angeordnet, wobei sie unmittelbar aneinander angrenzen.
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Linksseitig ist ein erstes Verbindungsmittel 14 in Form einer Schiene angeordnet. Rechtsseitig ist ein zweites Verbindungsmittel 16 in Form einer Schiene angeordnet. Die Verbindungsmittel 14, 16 verbinden die Druckbehälter 12 starr miteinander und sorgen somit dafür, dass die Druckbehälter 12 der Druckbehälteranordnung 10 eine stabile Einheit bilden.
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In dem ersten Verbindungsmittel 14 ist vorliegend eine Druckleitung angeordnet. Diese verbindet die Druckbehälter 12 mit einem gemeinsamen Anschluss 18. Dadurch können die Druckbehälter 12 gemeinsam mit Gas befüllt werden und das Gas kann entsprechend entnommen werden. Zur Vereinfachung der Zeichnung ist der Anschluss 18 hier ausnahmsweise außerhalb der Verbindungsmittel gezeichnet.
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2 zeigt die Druckbehälteranordnung 10 von 1 in einer Seitenansicht.
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Wie aus den 1 und 2 klar wird handelt es sich bei der gezeigten Druckbehälteranordnung 10 um eine mattenförmige Druckbehälteranordnung, welche keinen Platz für andere Komponenten zwischen den Druckbehältern 12 lässt.
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3 zeigt eine Druckbehälteranordnung 11 wie sie gemäß einem Ausführungsbeispiel in einem Kraftfahrzeug verwendet werden kann. Dabei grenzen nicht alle Druckbehälter 12 unmittelbar aneinander an, sondern es wird vielmehr ein Zwischenraum 20 gelassen, wobei ein Teil der Druckbehälter 12 vor dem Zwischenraum 20 liegt und ein Teil der Druckbehälter 12 hinter dem Zwischenraum 20 liegt. Seitlich wird der Zwischenraum 20 von den Verbindungsmitteln 14, 16 begrenzt. Vorliegend wird angenommen, dass sich eine typische Vorwärtsfahrtrichtung eines Kraftfahrzeugs, in welchem die Druckbehälteranordnung 11 verbaut wird, nach oben in der Papierebene von 3 erstreckt.
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4 zeigt die Druckbehälteranordnung 11 in einer Seitenansicht in einem angedeuteten Einbauzustand. Dabei ist die Druckbehälteranordnung 11 unterhalb eines Fahrgastraumbodens 22 eines Innenraums eines Kraftfahrzeugs angeordnet. Ein Teil der Druckbehälter 12 ist dabei vor dem Zwischenraum 20 angeordnet und ein Teil der Druckbehälter 12 ist hinter dem Zwischenraum 20 angeordnet.
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In dem Fahrgastraumboden 22 ist eine Mulde 21 ausgebildet, welche in den Zwischenraum 20 eingreift. Die Mulde 21 ist einem darüber angeordneten Fahrgastraum zugehörig, so dass sie von diesem aus nutzbar ist. Insbesondere kann die Mulde 21 als Fußraum für Passagiere oder beispielsweise als Stauraum für Fracht verwendet werden.
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Die vor dem Zwischenraum 20 angeordneten Druckbehälter 12 sind somit auf einer ersten Seite und die hinter dem Zwischenraum 20 angeordneten Druckbehälter 12 sind somit auf einer zweiten Seite der Mulde 21 angeordnet. Druckbehälterlängsachsen der Druckbehälter 12 sind parallel zu einer Längsrichtung der Mulde 21.
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5 zeigt rein schematisch ein Kraftfahrzeug 1. Dieses weist eine Karosserie 2 auf. In der Karosserie 2 ist ein Fahrgastraum 3 ausgebildet. In diesem sind eine vordere Sitzreihe 4 und eine hintere Sitzreihe 5 angeordnet.
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Unter dem Fahrgastraum 3 ist eine Druckbehälteranordnung 11 entsprechend der Ausführung der 3 und 4 angeordnet. Dabei ist die Mulde 21 zwischen den Sitzreihen 4 und 5 angeordnet und dient als Fußraum 23 für Passagiere der hinteren Sitzreihe 5.
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Durch eine solche Ausführung kann der Fahrkomfort deutlich erhöht werden und es kann trotzdem eine Unterfluranordnung von Druckbehältern 12 verwendet werden. Gleichzeitig wird die Stabilität der Druckbehälteranordnung 11 durch die Verbindungsmittel 14 ,16 sichergestellt und der gemeinsame Anschluss 18 ermöglicht eine einfache fluidische Verbindung mit anderen Komponenten.
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6 zeigt eine alternative Ausführung einer Druckbehälteranordnung 11 wobei nicht nur der Zwischenraum 20, sondern auch eine Ausdehnung der Mulde 21 eingezeichnet sind. Die Mulde 21 erstreckt sich dabei seitlich über die Verbindungsmittel 14, 16 hinaus. Die Verbindungsmittel 14, 16 sind bei dieser Ausführung unter der Mulde 21 angeordnet. Dies ist auch in der zugehörigen Seitenansicht der 7 zu sehen. Dadurch kann die Mulde 21 seitlich erweitert werden.
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8 zeigt schematisch ein alternatives Kraftfahrzeug 1 in einer Draufsicht. Dabei sind zwei längs eingebaute Sitzreihen 6, 7 vorhanden, wobei sich Passagiere gegenübersitzen und quer zur Fahrtrichtung schauen. Zwischen den Sitzreihen 6, 7 ist ein Fußraum 23 angeordnet, welcher in Form einer Mulde 21 wie bereits beschrieben ausgebildet ist. Druckbehälter 12 sind dabei links und rechts vom Fußraum 23 angeordnet.
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Aus Gründen der Leserlichkeit wurde vereinfachend der Ausdruck „mindestens ein(e)“ teilweise weggelassen. Sofern ein Merkmal der hier offenbarten Technologie in der Einzahl bzw. unbestimmt beschrieben ist (z.B. der/ein Druckbehälter, das/ein Verbindungsmittel) so soll gleichzeitig auch deren Mehrzahl mit offenbart sein (z.B. der mindestens eine Druckbehälter, das mindestens eine Verbindungsmittel).
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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.
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Es sei darauf hingewiesen, dass die hierin offenbarte Druckbehälteranordnung auch als eigenständiger, vom Kraftfahrzeug funktional unabhängiger Erfindungsaspekt betrachtet werden kann. Alle hierin offenbarten Varianten können dabei verwendet werden.
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Bezugszeichenliste
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- 1:
- Kraftfahrzeug
- 2:
- Karosserie
- 3:
- Fahrgastraum
- 4:
- Sitzreihe
- 5:
- Sitzreihe
- 6:
- Sitzreihe
- 7:
- Sitzreihe
- 10:
- Druckbehälteranordnung
- 11:
- Druckbehälteranordnung
- 12:
- Druckbehälter
- 14:
- Verbindungsmittel
- 16:
- Verbindungsmittel
- 18:
- Anschluss
- 20:
- Zwischenraum
- 21:
- Mulde
- 22:
- Fahrgastraumboden
- 23:
- Fußraum
