DE102021006316A1

DE102021006316A1 - Exhaust system for tire debris and an electrically powered fuel cell vehicle having such an exhaust system

Info

Publication number: DE102021006316A1
Application number: DE102021006316.3A
Authority: DE
Inventors: Michael Kühner; Volker Klink
Original assignee: HWA AG
Current assignee: HWA AG
Priority date: 2020-09-14
Filing date: 2021-03-25
Publication date: 2022-06-02
Also published as: DE102021006538B4; DE102021107504B9; DE102021006316A9; DE102021107504B4; DE102021107503A9; DE102021107503B4; DE102021107496A9; DE102021107496A1; DE102021107506B3; DE102021006535A1; DE102021006540B4; DE102021107506B9; DE102021107504A9; DE102021107503A1; DE102021107504A1; DE102021006535B4

Abstract

Ein Absaugsystem (300) für Reifenabrieb von insbesondere einem elektrisch angetriebenen Brennstoffzellenfahrzeug (200) umfasst wenigstens ein einen Reifen (216) aufweisendes Rad (213, 214) und eine Radabdeckung (310), die das Rad (213, 214) umhüllt und einen Innenraum (311) bildet. Ferner umfasst das Absaugsystem (300) eine Saugvorrichtung (320), die außerhalb der Radabdeckung (310) angeordnet ist, einen Saugkanal (330), der die Saugvorrichtung (320) mit dem Innenraum (311) fluidleitend verbindet, und einen Partikelfilter (340), der ausgestaltet ist, den mittels der Saugvorrichtung (320) aus dem Innenraum (311) gesaugten Reifenabrieb aus der Luft zu filtrieren. Die Radabdeckung (310) ist derart an dem Radträger (222) befestigt, dass sie einer Lenkbewegung und/oder einer Federbewegung des Rads (213, 214) folgen und kann, und weist einen Verbindungsanschluss (318) auf, der mit dem Saugkanal (330) gelenkig verbunden ist.A suction system (300) for tire debris from, in particular, an electrically powered fuel cell vehicle (200) comprises at least one wheel (213, 214) having a tire (216) and a wheel cover (310) which encloses the wheel (213, 214) and an interior space (311) forms. Furthermore, the suction system (300) comprises a suction device (320) which is arranged outside the wheel cover (310), a suction channel (330) which fluidly connects the suction device (320) to the interior (311) and a particle filter (340) which is designed to filter the tire debris sucked out of the interior (311) by means of the suction device (320) from the air. The wheel cover (310) is attached to the wheel carrier (222) in such a way that it can follow a steering movement and/or a spring movement of the wheel (213, 214) and has a connection port (318) which is connected to the suction channel (330 ) is articulated.

Description

Die Erfindung betrifft ein Absaugsystem für Reifenabrieb von insbesondere einem elektrisch angetriebenen Brennstoffzellenfahrzeug. Die Erfindung betrifft ferner ein Brennstoffzellenfahrzeug, das ein solches Absaugsystem aufweist.The invention relates to a suction system for tire debris, in particular from an electrically powered fuel cell vehicle. The invention also relates to a fuel cell vehicle that has such a suction system.

Im Motorsport hat sich die Notwendigkeit ergeben, Rennfahrzeuge emissionsärmer, nachhaltiger, sicherer und kostengünstiger zu gestalten, um in der Gesellschaft breite Akzeptanz zu finden. Im Motorsport-Wettbewerb werden bei der Entwicklung von Rennfahrzeugen regelmäßig die Machbarkeiten technischer Möglichkeiten ausgelotet. Denn die Rennfahrzeuge müssen sich unter den härtesten Bedingungen im technischen Grenzbereich des Möglichen bewegen und bewähren. Die dabei gewonnenen Erkenntnisse sind häufig Gegenstand eines Technologietransfers in die Serienfertigung und ermöglichen somit die Entwicklung von emissionsärmeren, nachhaltigeren und sichereren Straßenfahrzeugen.In motorsport, the need has arisen to design racing vehicles with lower emissions, more sustainable, safer and more cost-effective in order to find broad acceptance in society. In motorsport competition, the feasibility of technical possibilities are regularly explored in the development of racing vehicles. Because the racing vehicles have to move and prove themselves under the toughest conditions at the technical limits of what is possible. The knowledge gained in this way is often the subject of a technology transfer to series production and thus enables the development of lower-emission, more sustainable and safer road vehicles.

Grenzwerte für Schwefeldioxid, Stickstoffdioxid und Stickstoffoxide, Partikel und Blei in der Luft werden in Europa in sogenannten Luftqualitätsrichtlinien festgelegt. Seit dem Jahr 2005 war der Grenzwert für Feinstaub PM₁₀ in der Europäischen Union einzuhalten. Dieser wurde seit dem Jahr 2015 durch den Grenzwert für Feinstaub PM_2,5 ersetzt.In Europe, limit values for sulfur dioxide, nitrogen dioxide and nitrogen oxides, particles and lead in the air are set in so-called air quality guidelines. Since 2005, the limit value for particulate matter PM ₁₀ has had to be complied with in the European Union. Since 2015, this has been replaced by the limit value for particulate matter PM _2.5 .

Damit die Grenzwerte für Feinstaub insbesondere im urbanen Raum eingehalten werden können, muss die Emission von Feinstaub durch Straßenfahrzeuge reduziert werden. Neben dem Verbrennen von Treibstoff resultiert ein großer Anteil der Feinstaubbelastung, die durch Straßenfahrzeuge verursacht werden, aus dem Abrieb von Bremsen und Reifen.So that the limit values for fine dust can be observed, particularly in urban areas, the emission of fine dust from road vehicles must be reduced. In addition to burning fuel, a large proportion of the fine dust pollution caused by road vehicles results from the abrasion of brakes and tires.

Emission von Feinstaub kann durch das Aufsammeln des erzeugten Feinstaubs mittels eines in einem Kraftfahrzeug integrierten Staubsammlers reduziert werden, wie es beispielsweise in DE 10 2016 200 936 A1 beschrieben wird. Das bekannte Kraftfahrzeug weist eine in Fahrtrichtung hinter einem Fahrzeugrad angeordnete Luftleitstruktur zum Leiten eines Teils der Luft im Nachlauf des Fahrzeugrades zu einem Staubsammler auf. Ferner ist eine Einrichtung zum selbsttätigen Einstellen des Abstandes zwischen einer Unterkante der Luftleitstruktur und einer von dem Fahrzeug befahrenen Fahrbahnoberfläche in Abhängigkeit von der Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs vorgesehen. Die Luftleitstruktur ist als ein mit dem Radkasten des Fahrzeugrades in Verbindung stehendes Luftleitblech ausgestaltet. Der Staubsammler ist als ein im gesamten Radkasten wirksamer Elektroabscheider ausgestaltet, der in dem Radkasten angeordnet ist. Das Luftleitblech kann in der einfachsten Form eine Art Fortsetzung des hinteren Radkastens nach unten sein, einem Schmutzfänger ähnlich, doch in den Radkasten einziehbar. Das Luftleitblech kann allerdings das Fahrzeugrad auch größtenteils umhüllen, bis hin zu einer Art Radverkleidung, welches das Fahrzeugrad bis auf einen Spalt zur Fahrbahnoberfläche hin im Wesentlichen vollständig einkapselt. Das Luftleitblech ist fest mit der Karosserie verbunden und somit nur für die Verwendung bei den hinteren Rädern des Kraftfahrzeugs geeignet.Emission of fine dust can be reduced by collecting the fine dust produced using a dust collector integrated in a motor vehicle, as is the case, for example, in DE 10 2016 200 936 A1 is described. The well-known motor vehicle has an air guiding structure arranged behind a vehicle wheel in the direction of travel for guiding part of the air following the vehicle wheel to a dust collector. Furthermore, a device is provided for automatically adjusting the distance between a lower edge of the air guiding structure and a road surface on which the vehicle is driving, depending on the driving speed of the vehicle. The air-guiding structure is designed as an air-guiding plate that is connected to the wheel housing of the vehicle wheel. The dust collector is designed as an electrostatic precipitator that is effective throughout the wheel housing and is arranged in the wheel housing. In its simplest form, the air baffle can be a sort of continuation of the rear wheel well downwards, similar to a mud flap but retractable into the wheel well. However, the air baffle can also largely enclose the vehicle wheel, up to a type of wheel cover which essentially completely encapsulates the vehicle wheel, except for a gap to the road surface. The air baffle is firmly connected to the body and is therefore only suitable for use on the rear wheels of the motor vehicle.

Weitere Lösungen zum Aufsammeln von Feinstaub sind beispielsweise aus CN 2052369 U oder CN 108715189 A bekannt, in denen jeweils eine Absauganlage beschrieben wird, die unmittelbar hinter den Rädern oder in dem Radkasten angeordnet ist. Bei diesen Lösungen wird jedoch nicht nur der von dem Kraftfahrzeug selbst emittierte Feinstaub, sondern jeglicher aufgewirbelte, in der Luft befindliche Feinstaub aufgesammelt.Other solutions for collecting fine dust are available, for example CN 2052369 U or CN 108715189A known, in each of which a suction system is described, which is arranged directly behind the wheels or in the wheel housing. With these solutions, however, not only the fine dust emitted by the motor vehicle itself, but any blown up fine dust in the air is collected.

Neben dem Aufsammeln von Feinstaub ist auch die Reduzierung des Luftwiderstands ein wichtiger Faktor, um in einem ganzheitlichen Ansatz eine nachhaltige Lösung zu schaffen. Ein wesentlicher Anteil des Luftwiderstands wird durch die Räder, also durch die Reifen und die Felge, bestimmt, da in diesem Bereich Luftverwirbelungen verursacht werden, die den Luftwiderstand des Fahrzeugs erhöhen. Derartige Luftverwirbelungen werden unter anderem durch Luftdurchströmungen verursacht, die in der Regel zur Kühlung von Bremsen benötigt werden. In addition to collecting fine dust, reducing air resistance is also an important factor in creating a sustainable solution in a holistic approach. A significant part of the air resistance is determined by the wheels, i.e. by the tires and the rims, since air turbulence is caused in this area, which increases the air resistance of the vehicle. Air turbulence of this kind is caused, among other things, by air flows that are generally required to cool brakes.

Zur Reduzierung des Luftwiderstands ist beispielsweise aus DE 10 2010 047 311 A1 eine Verkleidungsbaugruppe bekannt, die in einem nach außen gerichteten Abschnitt eine geschlossene Oberfläche aufweist.For example, to reduce drag is off DE 10 2010 047 311 A1 discloses a trim assembly having a closed surface in an outboard portion.

Aus DE 2 147 750 A ist eine Vorrichtung zur Verminderung der Eigen- und Fremdverschmutzung für Kraftwagen, deren Räder über den größten Teil ihrer Höhe mit einer Verkleidung abgedeckt sind, bekannt, die so befestigt ist, dass sie den Federungs- und gegebenenfalls Lenkbewegungen des Rades folgt. Bei der Vorrichtung ist innerhalb der Verkleidung auf jeder Seite eine von vorn nach hinten geneigt verlaufende Wasserfangrinne vorgesehen. Zudem ist am hinteren Teil der Verkleidung eine aus elastischem, grobporigem Material, wie zum Beispiel Schaum, bestehende Schürze angeordnet, die bis unmittelbar über die Fahrbahn reicht.Out of DE 2 147 750 A is a device for reducing internal and external pollution for motor vehicles, the wheels of which are covered over most of their height with a panel, known which is attached so that it follows the suspension and, if necessary, steering movements of the wheel. In the device, a front-to-back sloping water-collecting gutter is provided within the fairing on each side. In addition, an apron made of elastic, coarse-pored material, such as foam, is arranged on the rear part of the paneling and extends directly over the roadway.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, ein Absaugsystem für Reifenabrieb und ein Brennstoffzellenfahrzeug mit einem solchen Absaugsystem zu schaffen, die einen nahezu emissionsfreien Betrieb bezüglich des Reifenabriebs ermöglichen.The invention is based on the object of creating a suction system for tire abrasion and a fuel cell vehicle with such a suction system which enable virtually emission-free operation with regard to tire abrasion.

Zur Lösung der Aufgabe wird ein Absaugsystem gemäß Anspruch 1 und ein Brennstoffzellenfahrzeug gemäß Anspruch 14 vorgeschlagen. Vorteilhafte Ausgestaltungen des Absaugsystems und des Brennstoffzellenfahrzeugs werden in den Ansprüchen 2 bis 13 und 15 definiert.To solve the problem, a suction system according to claim 1 and a fuel cell vehicle according to claim 14 are proposed. Claims 2 to 13 and 15 define advantageous configurations of the suction system and of the fuel cell vehicle.

Das erfindungsgemäße Absaugsystem für Reifenabrieb, das insbesondere bei einem elektrisch angetriebenen Brennstoffzellenfahrzeug Anwendung findet, umfasst wenigstens ein einen Reifen aufweisendes Rad, das eine Innenseite und eine Außenseite hat und das mittels eines Radträgers mit einer Radaufhängung verbunden ist. Das Absaugsystem umfasst ferner eine Radabdeckung, die das Rad sowohl an der Innenseite als auch an der Außenseite umhüllt und einen Innenraum bildet. Weiterhin umfasst das Absaugsystem eine Saugvorrichtung, die außerhalb der Radabdeckung angeordnet ist, einen Saugkanal, der die Saugvorrichtung mit dem Innenraum fluidleitend verbindet, und einen Partikelfilter, der geeignet ist, den mittels der Saugvorrichtung aus dem Innenraum gesaugten Reifenabrieb aus der Luft zu filtrieren.The suction system for tire abrasion according to the invention, which is used in particular in an electrically driven fuel cell vehicle, comprises at least one wheel having a tire, which has an inside and an outside and which is connected to a wheel suspension by means of a wheel carrier. The extraction system also includes a wheel cover that envelops the wheel on both the inside and outside and forms an interior space. The suction system also includes a suction device that is arranged outside the wheel cover, a suction channel that connects the suction device to the interior in a fluid-conducting manner, and a particle filter that is suitable for filtering the tire debris sucked out of the interior by the suction device from the air.

Das erfindungsgemäße Absaugsystem zeichnet sich dadurch aus, dass die Radabdeckung an dem Radträger befestigt und derart ausgestaltet ist, dass die Radabdeckung einer Lenkbewegung und/oder einer Federbewegung des Rads folgen kann. Zudem weist die Radabdeckung einen Verbindungsanschluss, etwa einen Anschlussstutzen auf, der mit dem Saugkanal gelenkig verbunden ist.The suction system according to the invention is characterized in that the wheel cover is attached to the wheel carrier and is designed in such a way that the wheel cover can follow a steering movement and/or a spring movement of the wheel. In addition, the wheel cover has a connection connection, such as a connecting piece, which is connected in an articulated manner to the suction channel.

Mittels eines derartigen Absaugsystems ist es möglich, in effektiver Weise Reifenabrieb abzusaugen. Denn durch die sich aufgrund der Radabdeckung ergebende Umhüllung des Rads, welche zweckmäßigerweise lediglich eine Öffnung mit einem geringen Abstand zu der Fahrbahnoberfläche hat, wird der von dem jeweiligen Reifen erzeugte Reifenabrieb verlässlich abgesaugt. Ferner wird durch das Absaugen der Luft auch eine Kühlung der Reifen ermöglicht, indem die in dem Innenraum enthaltene Luft, welche die Wärme der Reifen aufnimmt, kontinuierlich entfernt wird.Such a suction system makes it possible to effectively suck off tire abrasion. Because of the casing of the wheel resulting from the wheel cover, which expediently has only one opening at a small distance from the road surface, the tire abrasion produced by the respective tire is reliably sucked off. Furthermore, the suction of the air also enables the tires to be cooled by the air contained in the interior, which absorbs the heat from the tires, being continuously removed.

Ein weiterer Vorteil ergibt sich dadurch, dass die Radabdeckung mit dem Radträger verbunden ist. Die Radabdeckung kann somit der Lenkbewegung und/oder der Federbewegung des Rads und damit sämtlichen Positionsänderungen relativ zu dem Fahrzeugkörper folgen. Dies ist besonders für die lenkbaren vorderen Räder vorteilhaft, gleichwohl kann die derartig angebrachte Radabdeckung auch zur Umhüllung von beispielsweise nicht lenkbaren, aber gefederten hinteren Rädern angewandt werden.Another advantage results from the fact that the wheel cover is connected to the wheel carrier. The wheel cover can thus follow the steering movement and/or the spring movement of the wheel and thus all changes in position relative to the vehicle body. This is particularly advantageous for the steerable front wheels, but the wheel cover fitted in this way can also be used to cover, for example, non-steerable but sprung rear wheels.

Unter einem elektrisch angetriebenen Brennstoffzellenfahrzeug im Sinne der vorliegenden Erfindung ist ein Fahrzeug im Allgemein zu verstehen. Reifenabrieb im Sinne der vorliegenden Erfindung kann auch andere Feinstaubpartikel, etwa Bremsstaub, umfassen. Unter Radaufhängung ist eine Verbindung zwischen dem Brennstoffzellenfahrzeug und dem jeweiligen Rad zu verstehen, die insbesondere für die vorderen und/oder hinteren Räder beweglich sein kann. Der Radträger ist ein Teil der Radaufhängung, der beispielsweise die Radlagerung und insbesondere radseitige Anlenkpunkte umfasst. Als Außenseite ist die äußere Seite des Brennstoffzellenfahrzeugs zu verstehen. Als Innenseite ist die der Außenseite abgewandte Seite zu verstehen, die dem Brennstoffzellenfahrzeug zugewandt ist. An electrically driven fuel cell vehicle within the meaning of the present invention is to be understood as meaning a vehicle in general. Tire wear within the meaning of the present invention can also include other fine dust particles, such as brake dust. Wheel suspension means a connection between the fuel cell vehicle and the respective wheel, which can be movable in particular for the front and/or rear wheels. The wheel carrier is part of the wheel suspension, which includes, for example, the wheel bearing and, in particular, articulation points on the wheel side. The outer side of the fuel cell vehicle is to be understood as the outside. The inside is to be understood as meaning the side that faces away from the outside and faces the fuel cell vehicle.

Erfindungsgemäß ist der Saugkanal gelenkig mit dem Verbindungsanschluss verbunden. Auf diese Weise wird bei Lenkbewegungen oder Federbewegungen eine sichere Verbindung gewährleistet. Somit wird eine hohe Dauerbelastbarkeit der Verbindung sichergestellt.According to the invention, the suction channel is articulated to the connection port. In this way, a secure connection is guaranteed during steering movements or spring movements. This ensures that the connection has a high permanent load capacity.

Vorteilhafterweise ist der Radträger frei von einer mechanischen Bremse. Das heißt, in dem Innenraum der Radabdeckung ist lediglich das Rad angeordnet und keine mechanische Bremse. Im Unterschied zu einem herkömmlichen Fahrzeug, das im Bereich des Radträgers eine mechanische Bremse vorsieht, fällt somit kein durch die Bremse verursachter Abrieb an. Der sogenannte Bremsstaub entsteht durch die Abnutzung von Bremsbelag und Bremsscheibe bei der Bremsung und besteht zu einem wesentlichen Teil aus Feinstaub, der aufgrund seiner geringen Partikelgröße und seiner chemischen Zusammensetzung gesundheitsschädlich und umweltbelastend ist. Er trägt erheblich zur Feinstaubbelastung durch den Straßenverkehr bei. Ein weiterer besonderer Vorteil ist, dass im Wesentlichen keine Wärme emittierende Quelle in dem Radträger angeordnet ist, wie beispielsweise eine konventionelle Reibbremse.The wheel carrier is advantageously free of a mechanical brake. This means that only the wheel is arranged in the interior of the wheel cover and no mechanical brake. In contrast to a conventional vehicle, which has a mechanical brake in the area of the wheel carrier, there is no abrasion caused by the brake. The so-called brake dust is caused by the wear of the brake pad and brake disc during braking and consists to a large extent of fine dust, which is harmful to health and the environment due to its small particle size and chemical composition. It contributes significantly to fine dust pollution from road traffic. Another particular advantage is that essentially no heat-emitting source is arranged in the wheel carrier, such as a conventional friction brake.

Die mechanische Bremse kann in solch einem Fall etwa Bestandteil einer Antriebseinheit und außerhalb des Radkastens in dem Brennstoffzellenfahrzeug angeordnet sein. Somit kann auch der die Radabdeckung umfassende Radkasten beziehungsweise das Radhaus entsprechend kleiner gestaltet werden. Aufgrund der fehlenden Bremse muss die Radabdeckung keine Kühlöffnungen aufweisen. Dementsprechend lässt sich der Luftwiderstand des Brennstoffzellenfahrzeugs vorteilhaft beeinflussen.In such a case, the mechanical brake can be part of a drive unit and can be arranged outside the wheel housing in the fuel cell vehicle. Thus, the wheel housing surrounding the wheel cover or the wheel housing can also be made correspondingly smaller. Due to the lack of a brake, the wheel cover does not have to have any cooling openings. Accordingly, the air resistance of the fuel cell vehicle can be advantageously influenced.

Vorteilhafterweise ist der Saugkanal als biegsame Rohr- oder Schlauchleitung ausgestaltet ist, um einer Lenkbewegung und/oder einer Federbewegung des Rads verlässlich folgen zu können.Advantageously, the suction channel is designed as a flexible pipe or hose line, in order to be able to reliably follow a steering movement and/or a spring movement of the wheel.

Zweckmäßigerweise umfasst die Radabdeckung eine Öffnung, durch die ein Teil des Reifens ragt, und einen Teilbereich, der im Wesentlichen parallel zur Seitenwand des Reifens verläuft. Auf diese Weise wird ein Absaugspalt gebildet. Der Absaugspalt verläuft ausgehend von der Öffnung und entlang eines Spalts zwischen dem Teilbereich der Radabdeckung und dem Reifen. Der Absaugspalt bildet eine strömungsleitende Führung hin zu dem Verbindungsanschluss. Dies hat den Vorteil, dass durch den reduzierten Durchmesser, den der Absaugspalt relativ zu dem Saugkanal aufweist, eine erhöhte Strömungsgeschwindigkeit erzeugt wird.Conveniently the wheel cover comprises an opening through which a portion of the tire protrudes and a portion which is substantially parallel to the sidewall of the tyre. In this way, a suction gap is formed. The suction gap runs from the opening and along a gap between the portion of the wheel cover and the tire. The suction gap forms a flow-guiding guide towards the connection port. This has the advantage that an increased flow rate is generated due to the reduced diameter that the suction gap has relative to the suction channel.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist relativ zu der Fahrbahnoberfläche der in Fahrtrichtung vordere Abschnitt der Öffnung höher als der hintere Abschnitt der Öffnung. Somit können problemlos kleinere Hindernisse, wie beispielsweise Kurvenbegrenzungen einer Rennstrecke, überfahren werden. Ferner lässt sich der generierte Reifenabrieb effektiv einsammeln. Bei einem Personenkraftfahrzeug oder einem vergleichbaren Fahrzeug ist in zweckmäßiger Weise der vordere Abschnitt und der hintere Abschnitt im Wesentlichen auf gleicher Höhe angeordnet. Diese alternative Ausgestaltung bewirkt, dass im täglichen Gebrauch eine Beschädigung vermieden wird.In a further advantageous embodiment, the front section of the opening in the direction of travel is higher than the rear section of the opening relative to the road surface. This means that smaller obstacles, such as curve borders on a racetrack, can be driven over without any problems. Furthermore, the generated tire abrasion can be effectively collected. In a passenger vehicle or a comparable vehicle, the front section and the rear section are arranged essentially at the same height in an expedient manner. This alternative embodiment has the effect that damage is avoided in everyday use.

Vorteilhafterweise ist der Partikelfilter in dem Saugkanal angeordnet oder in die Saugvorrichtung integriert. Als zweckmäßig hat es sich erwiesen, wenn der Partikelfilter in einem an die Saugvorrichtung angrenzenden Bereich angeordnet ist. Es hat sich herausgestellt, dass eine relativ hohe Filterleistung dann zu erzielen ist, wenn der Partikelfilter in der Nähe der Saugvorrichtung angeordnet oder in diese integriert ist.The particle filter is advantageously arranged in the suction channel or is integrated into the suction device. It has proven to be expedient if the particle filter is arranged in an area adjacent to the suction device. It has been found that a relatively high filter performance can be achieved if the particle filter is arranged in the vicinity of the suction device or is integrated into it.

Vorteilhafterweise umfasst die Radabdeckung eine Außenfläche, die eine geschlossene, vorzugsweise glatte, Oberfläche hat. Durch eine solche aerodynamisch vorteilhafte Ausgestaltung lässt sich der Luftwiderstand des Brennstoffzellenfahrzeugs weiter reduzieren. Zusätzlich können auf der Außenfläche Designelemente angebracht werden.Advantageously, the wheel cover includes an outer surface that has a closed, preferably smooth, surface. Such an aerodynamically advantageous configuration allows the air resistance of the fuel cell vehicle to be further reduced. In addition, design elements can be attached to the outer surface.

Zweckmäßigerweise weist die Radabdeckung einen Flansch zur Befestigung an dem Radträger auf. Mittels des Flanschs lässt sich eine sichere Befestigung erreichen, die ein schnelles Aufstecken auf den Radträger ermöglicht und zugleich eine feste Verbindung sicherstellt.The wheel cover expediently has a flange for attachment to the wheel carrier. A secure attachment can be achieved by means of the flange, which enables quick attachment to the wheel carrier and at the same time ensures a firm connection.

Vorteilhafterweise ist die Radabdeckung mehrteilig, insbesondere zweiteilig, ausgestaltet. Die Radabdeckung weist bevorzugt eine Innenschale und eine Außenschale auf. Auf diese Weise kann sowohl ein einfacher und schneller Radwechsel, als auch eine einfache Montage ermöglicht werden. Hierzu wird insbesondere zuerst die Innenschale auf die Außenseite des Radträgers gesteckt. Anschließend wird das Rad mit einer Antriebswelle oder einer nicht angetriebenen Achse verbunden. Zuletzt wird die Außenschale an die Innenschale im Bereich einer Trennstelle befestigt. Die Trennstelle kann in einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ein Dichtungsmittel, etwa einen Dichtring, umfassen, das dazu dient, eine luftdichte Verbindung zu ermöglichen.The wheel cover is advantageously designed in several parts, in particular in two parts. The wheel cover preferably has an inner shell and an outer shell. In this way, both a simpler and faster wheel change, as well as simple assembly can be made possible. For this purpose, the inner shell is in particular first plugged onto the outside of the wheel carrier. The wheel is then connected to a drive shaft or a non-driven axle. Finally, the outer shell is attached to the inner shell in the area of a separation point. In a further advantageous embodiment, the separation point can comprise a sealing means, for example a sealing ring, which serves to enable an airtight connection.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung hat das Rad eine Innenkontur, wobei zumindest ein Teilbereich der Innenschale im Wesentlichen parallel zu der Innenkontur verläuft. Auf diese Weise wird das Volumen des Innenraums möglichst gering gehalten, sodass die Saugleistung der Saugvorrichtung effektiv auf die Absaugung des Reifenabriebs gerichtet werden kann. In einer bevorzugten Ausgestaltung liegt die Innenschale an dem Radträger an.In an advantageous embodiment, the wheel has an inner contour, with at least a partial area of the inner shell running essentially parallel to the inner contour. In this way, the volume of the interior space is kept as small as possible, so that the suction power of the suction device can be directed effectively to sucking off the tire debris. In a preferred embodiment, the inner shell is in contact with the wheel carrier.

Vorteilhafterweise weist der Saugkanal ein Mittel zur Abscheidung von Wasser und/oder eine verschließbare Klappe auf, wobei vorzugsweise die Klappe in einem in Strömungsrichtung hinteren Bereich des Saugkanals angeordnet ist. Bei einer nassen Fahrbahn wird der Reifenabrieb durch das Wasser gebunden. In solch einem Fall wird das Absaugsystem zum Absaugen von Reifenabrieb nicht benötigt und kann durch das Verschließen des Absaugkanals oder mittels des Wasserabscheidungsmittels trocken gehalten werden. Das Wasserabscheidungsmittel kann unterschiedliche Ausgestaltungen haben und etwa als Heizdraht und/oder als Drainage ausgestaltet sein.Advantageously, the suction channel has a means for separating water and/or a closable flap, with the flap preferably being arranged in a rear area of the suction channel in the direction of flow. On a wet road, the tire abrasion is bound by the water. In such a case, the suction system for sucking off tire debris is not required and can be kept dry by closing the suction channel or by means of the water separating agent. The water separation means can have different designs and can be configured as a heating wire and/or as a drain.

Vorteilhafterweise wird die Klappe durch ein Steuergerät betätigt. Ein solches Klappensteuergerät erhält Informationen zu den vorherrschenden Umweltbedingungen, wie beispielsweise dem Vorhandensein von Nässe auf der Fahrbahnoberfläche. Davon abhängig wird dann die Klappe gesteuert und der Saugkanal mittels der Klappe zumindest wasserdicht verschlossen.The flap is advantageously actuated by a control device. Such a flap control device receives information about the prevailing environmental conditions, such as the presence of moisture on the road surface. Depending on this, the flap is then controlled and the suction channel is closed at least watertight by means of the flap.

Vorteilhafterweise umfasst das Absaugsystem einen Abluftkanal, der sich in Strömungsrichtung hinter dem Partikelfilter und/oder hinter der Saugvorrichtung anschließt und dazu dient, die gefilterte Luft abzuführen. Die abzuführende Luft kann dabei unmittelbar abgeführt oder mittelbar durch das Brennstoffzellenfahrzeug geleitet werden. In letzterem Fall ergibt sich die Möglichkeit, die abzuleitende Luft zu Kühlzwecken, beispielsweise der Brennstoffzelle, heranzuziehen. Darüber hinaus ist es möglich, die gefilterte Luft zweier oder mehrerer Absaugsysteme zu sammeln und gemeinsam aus dem Brennstoffzellenfahrzeug zu führen. Die gefilterte Luft wird in vorteilhafter Weise in Fahrtrichtung hinter dem Brennstoffzellenfahrzeug und/oder unter dem Brennstoffzellenfahrzeug ausgeleitet, wodurch ein geringer Luftwiderstand des Brennstoffzellenfahrzeugs gewährleistet ist.Advantageously, the extraction system includes an exhaust air duct, which is connected behind the particle filter and/or behind the suction device in the direction of flow and serves to discharge the filtered air. The air to be discharged can be discharged directly or passed indirectly through the fuel cell vehicle. In the latter case, there is the possibility of using the air to be discharged for cooling purposes, for example the fuel cell. In addition, it is possible to use the filtered air of two or more Collect suction systems and lead them out of the fuel cell vehicle together. The filtered air is advantageously discharged behind the fuel cell vehicle and/or under the fuel cell vehicle in the direction of travel, which ensures low air resistance of the fuel cell vehicle.

Das erfindungsgemäße Brennstoffzellenfahrzeug, welches das zuvor beschriebene Absaugsystem umfasst, weist in einer bevorzugten Ausgestaltung eine Antriebseinheit auf, welche eine mechanische Bremse hat. Die mechanische Bremse ist vorteilhafterweise unmittelbar oder zumindest nahe der Antriebseinheit angeordnet. In solch einem Fall ist der Radträger frei von der mechanischen Bremse. Folglich kann der Radkasten ausgelegt werden, ohne eine mechanische Bremse berücksichtigen zu müssen.In a preferred embodiment, the fuel cell vehicle according to the invention, which includes the extraction system described above, has a drive unit which has a mechanical brake. The mechanical brake is advantageously arranged directly or at least close to the drive unit. In such a case, the wheel carrier is free from the mechanical brake. Consequently, the wheelhouse can be designed without having to consider a mechanical brake.

Im Folgenden wird unter Bezugnahme auf schematische Zeichnungen die Erfindung detailliert beschrieben. Hierbei zeigen:

1a eine schematische Darstellung einer Seitenansicht eines Brennstoffzellenfahrzeugs, welches eine Anordnung zur Verschaltung, eine Antriebseinheit, ein Absaugsystem und ein Steuergeräteverbund aufweist;
1b eine schematische Darstellung der Antriebseinheit und des Absaugsystems in dem Brennstoffzellenfahrzeug;
2 eine schematische Darstellung der Antriebsarchitektur des Brennstoffzellenfahrzeugs;
3 eine schematische Darstellung der Anordnung der Verschaltung des Brennstoffzellenfahrzeugs;
4 einen schematischen Aufbau der Antriebseinheit des Brennstoffzellenfahrzeugs;
5a einen Querschnitt gemäß der Schnittlinie V-V in 1a, der die Antriebseinheit und das Absaugsystem des Brennstoffzellenfahrzeugs zeigt;
5b eine schematische Vorderansicht auf den Querschnitt gemäß 5a;
6 eine schematische Darstellung des Steuergeräteverbunds des Brennstoffzellenfahrzeugs.

The invention is described in detail below with reference to schematic drawings. Here show:

1a a schematic representation of a side view of a fuel cell vehicle, which has an arrangement for interconnection, a drive unit, an extraction system and a control unit network;
1b a schematic representation of the drive unit and the suction system in the fuel cell vehicle;
2 a schematic representation of the drive architecture of the fuel cell vehicle;
3 a schematic representation of the arrangement of the interconnection of the fuel cell vehicle;
4 a schematic structure of the drive unit of the fuel cell vehicle;
5a a cross section according to section line VV in 1a 12 showing the drive unit and the exhaust system of the fuel cell vehicle;
5b a schematic front view of the cross-section according to FIG 5a ;
6 a schematic representation of the control unit network of the fuel cell vehicle.

1a und 1b zeigen ein Brennstoffzellenfahrzeug 200, das für den Motorsport-Wettbewerb geeignet ist. Der Motorsport-Wettbewerb zeichnet sich durch eine Verknüpfung von E-Sport und realem Motorsport aus. Dabei hat jedes Team für jedes Fahrzeug, das reale Brennstoffzellenfahrzeug 200 und ein virtuelles Brennstoffzellenfahrzeug, zwei Fahrer. Ein Fahrer nimmt an den realen Wertungsläufen und einer an den gleichfalls zur Meisterschaft zählenden E-Sport Wertungsläufen teil. Die Ergebnisse beider Rennen fließen zu gleichen Teilen in die Meisterschaftswertung ein, so dass am Ende ein Team als Gesamtsieger beider Disziplinen gekürt wird. 1a and 1b show a fuel cell vehicle 200 suitable for motorsport competition. The motorsport competition is characterized by a combination of e-sports and real motorsport. Each team has two drivers for each vehicle, the real fuel cell vehicle 200 and a virtual fuel cell vehicle. One driver takes part in the real races and one in the e-sport races, which also count towards the championship. The results of both races flow equally into the championship standings, so that in the end one team is chosen as the overall winner of both disciplines.

Das Brennstoffzellenfahrzeug 200 weist, wie es in 1a dargestellt ist, zumindest eine Brennstoffzelleneinheit 20r auf. Ferner umfasst das Brennstoffzellenfahrzeug 200 zwei vordere Räder 213r, 213l und zwei hintere Räder 214r, 214l. Dem Brennstoffzellenfahrzeug 200 steht insgesamt eine Antriebsleistung von 750 PS bis 850 PS bei einem Gewicht zwischen 1300 kg und 1700 kg zur Verfügung.The fuel cell vehicle 200, as shown in FIG 1a is shown, at least one fuel cell unit 20r. Furthermore, the fuel cell vehicle 200 includes two front wheels 213r, 213l and two rear wheels 214r, 214l. The fuel cell vehicle 200 has a total drive power of 750 HP to 850 HP at a weight between 1300 kg and 1700 kg.

Bauteile, Einheiten, Systeme oder sonstige Elemente, die einer rechten Seite des Brennstoffzellenfahrzeugs 200 zugeordnet sind, sind mit einem „r“ gekennzeichnet, und Bauteile, Einheiten, Systeme oder sonstige Elemente der gleichen Funktion, die in gespiegelter Weise einer linken Seite des Brennstoffzellenfahrzeugs 200 zugeordnet sind, sind mit demselben Bezugszeichen und mit einem „l“ gekennzeichnet. Beispielsweise sind demnach auf der linken Seite des Brennstoffzellenfahrzeugs 200 die Brennstoffzelleneinheit 20l, das vordere Rad 213l und das hintere Rad 214l angeordnet. Auf der rechten Seite des Brennstoffzellenfahrzeugs 200 sind die Brennstoffzelleneinheit 20r, das vordere Rad 213r und das hintere Rad 214r angeordnet, welche jedoch aufgrund der in 1a dargestellten Seitenansicht des Brennstoffzellenfahrzeugs 200 nicht gezeigt sind. Im Folgenden wird die Bezeichnung anhand einer Seite verwendet, insofern dies dienlich erscheint. Components, units, systems or other elements that are assigned to a right side of the fuel cell vehicle 200 are marked with an "r", and components, units, systems or other elements of the same function that are mirrored to a left side of the fuel cell vehicle 200 are assigned are marked with the same reference number and with an "l". Accordingly, for example, the fuel cell unit 20l, the front wheel 213l and the rear wheel 214l are arranged on the left side of the fuel cell vehicle 200. The fuel cell unit 20r, the front wheel 213r and the rear wheel 214r are arranged on the right side of the fuel cell vehicle 200; 1a illustrated side view of the fuel cell vehicle 200 are not shown. In the following, the designation is used on the basis of a page, insofar as this appears to be useful.

Das angewandte Koordinatensystem entspricht den Angaben der DIN 70000. Entsprechend verläuft beispielsweise die X-Richtung entlang der Fahrtrichtung.The coordinate system used corresponds to the specifications of DIN 70000. Accordingly, for example, the X-direction runs along the direction of travel.

Das für den Motorsport-Wettbewerb geeignete Brennstoffzellenfahrzeug 200 umfasst eine in 2 schematisch gezeigte Antriebsarchitektur. Die Antriebsarchitektur des Brennstoffzellenfahrzeugs 200 weist zwei Brennstoffzelleneinheiten 20r, 201, zwei vordere Antriebseinheiten 30r, 30l und zwei hintere Antriebseinheiten 40r, 40l auf. Diese sind symmetrisch in dem Brennstoffzellenfahrzeugs 200 verteilt angeordnet. Unter symmetrische Anordnung ist insbesondere eine gespiegelte Anordnung über die mittige Längsachse des Brennstoffzellenfahrzeugs 200, welche entlang der X-Richtung verläuft, zu verstehen. Ferner umfasst die in 2 gezeigte Antriebsarchitektur ein mittig angeordnetes Hochvoltspeichersystem 50. Über einen DC/DC Wandler 62 kann Strom von den Hochvoltleitungen 38, 48 mit einer relativ hohen Spannung von beispielsweise mehr als 60V auf eine niedrigere Spannung von beispielsweise 12 V gewandelt werden. Die beschriebene Verteilung zeichnet sich durch einen niedrigen und mittigen Gesamtschwerpunkt des Brennstoffzellenfahrzeugs 200 aus.Suitable for motorsport competition, the fuel cell vehicle 200 includes an in 2 drive architecture shown schematically. The drive architecture of the fuel cell vehicle 200 has two fuel cell units 20r, 20l, two front drive units 30r, 30l and two rear drive units 40r, 40l. These are distributed symmetrically in the fuel cell vehicle 200 . A symmetrical arrangement is to be understood in particular as a mirrored arrangement about the central longitudinal axis of the fuel cell vehicle 200, which runs along the X-direction. Furthermore, the in 2 Drive architecture shown a centrally arranged high-voltage storage system 50. About a DC / DC converter 62, current from the high-voltage lines 38, 48 are converted from a relatively high voltage of, for example, more than 60V to a lower voltage of, for example, 12V. The distribution described is characterized by a low and central overall center of gravity of fuel cell vehicle 200 .

Die beiden Brennstoffzelleneinheiten 20r, 20l umfassen jeweils eine Brennstoffzelle 21r, 21l. Die Brennstoffzellen 21r, 21l erzeugen primäre Energie mit einer gleichbleibenden Leistung, die an die primäre Hochvoltleitung 28 abgegeben wird. Die primäre Energie wird entweder direkt während des Betriebs der Antriebseinheiten 30, 40 verbraucht, oder bei nicht Abnahme durch die Antriebseinheiten 30, 40 wird die primäre Energie durch das Hochvoltspeichersystem 50 aufgenommen.The two fuel cell units 20r, 20l each include a fuel cell 21r, 21l. The fuel cells 21r, 21l generate primary energy with a constant power, which is delivered to the primary high-voltage line 28. The primary energy is either consumed directly during the operation of the drive units 30, 40, or if the drive units 30, 40 do not take it, the primary energy is absorbed by the high-voltage storage system 50.

Die Brennstoffzelleneinheiten 20r, 20l umfassen ferner jeweils einen DC/DC Wandler 22r, 22l, die das volatile Spannungsniveau der Brennstoffzellen 21r, 21l ausgleichen. Der DC/DC Wandler 22r, 22l stellt somit sicher, dass die an die Hochvoltleitung 28 abgegebene Spannung der primären Energie auf eine hohe Genauigkeit und Stabilität erfolgt.The fuel cell units 20r, 20l also each include a DC/DC converter 22r, 22l, which equalizes the volatile voltage level of the fuel cells 21r, 21l. The DC/DC converter 22r, 22l thus ensures that the voltage of the primary energy that is delivered to the high-voltage line 28 occurs with a high degree of accuracy and stability.

Jedem der vier Räder 213r, 213l, 214r, 214l ist eine Antriebseinheit 30r, 30l, 40r, 40l zugeordnet, sodass das Brennstoffzellenfahrzeug 200 einen Allradantrieb aufweist. Über den Allradantrieb mittels einer unabhängig voneinander gesteuerten Antriebseinheit 30r, 30l, 40r, 40l für jedes Rad 213r, 213l, 214r, 214l ist eine Drehmomentverteilung auf die einzelnen Räder 213r, 213l, 214r, 214l möglich. Unter Drehmomentverteilung, auch „Torque Vectoring“ genannt, versteht man die aktive Beeinflussung des Gierwinkels bzw. der Gierwinkelgeschwindigkeit. Diese Wirkung beruht auf einer kontrollierten Umverteilung der Drehmomente der jeweiligen Antriebseinheiten 30, 40 und nicht auf der Änderung der Reifenstellung. Dies ist besonders bei Kurvenfahrten mit hoher Geschwindigkeit vorteilhaft.A drive unit 30r, 30l, 40r, 40l is assigned to each of the four wheels 213r, 213l, 214r, 214l, so that the fuel cell vehicle 200 has all-wheel drive. Torque distribution to the individual wheels 213r, 213l, 214r, 214l is possible via the all-wheel drive by means of an independently controlled drive unit 30r, 30l, 40r, 40l for each wheel 213r, 213l, 214r, 214l. Torque distribution, also known as "torque vectoring", means the active influencing of the yaw angle or the yaw rate. This effect is based on a controlled redistribution of the torques of the respective drive units 30, 40 and not on changing the position of the tires. This is particularly advantageous when cornering at high speed.

4 zeigt den schematischen Aufbau der Antriebseinheiten 30, 40. Im Nachfolgenden wird die Anordnung und Funktionsweise der vorderen Antriebseinheiten 30r und 30l beschrieben. 4 shows the schematic structure of the drive units 30, 40. The arrangement and mode of operation of the front drive units 30r and 30l are described below.

Die hinteren Antriebseinheiten 40r, 40l sind vergleichbar zu den vorderen Antriebseinheiten 30r, 30l aufgebaut. Die Bezugszeichen funktionsgleicher Bauteile der vorderen Antriebseinheiten 30r, 30l entsprechen denen der hinteren Antriebseinheiten 40r, 40l und sind mit Bezugszeichen versehen, die um den Wert 10 addiert sind. Beispielsweise weist demnach der Elektromotor/ -generator der vorderen linken Antriebseinheit das Bezugszeichen 34l und der Elektromotor/ -generator der hinteren linken Antriebseinheit das Bezugszeichen 44l auf.The rear drive units 40r, 40l are constructed in a manner comparable to the front drive units 30r, 30l. The reference numbers of functionally identical components of the front drive units 30r, 30l correspond to those of the rear drive units 40r, 40l and are provided with reference numbers to which the value 10 has been added. For example, the electric motor/generator of the front left drive unit has the reference number 34l and the electric motor/generator of the rear left drive unit has the reference number 44l.

Die gezeigten Antriebseinheiten 30r, 30l umfassen jeweils zumindest einen Elektromotor/ -generator 34r, 34l, der mit einem AC/DC Wandler 32r, 32l verbunden ist, ein Getriebe 36r, 36l und eine mechanische Bremse 39r, 39l. Die Antriebseinheiten 30r, 30l weisen ferner einen Raum R auf, welcher durch ein erstes Gehäuse 31G und ein zweites Gehäuse 31B umschlossen ist. In dem von dem ersten Gehäuse 31G umschlossen Raum R befindet sich das Getriebe 36r, 36l. In dem von dem zweiten Gehäuse 31B umschlossenen Raum R befindet sich die mechanische Bremse 39r, 39l.The drive units 30r, 30l shown each comprise at least one electric motor/generator 34r, 34l, which is connected to an AC/DC converter 32r, 32l, a gearbox 36r, 36l and a mechanical brake 39r, 39l. The drive units 30r, 30l also have a space R which is enclosed by a first housing 31G and a second housing 31B. The gear 36r, 36l is located in the space R enclosed by the first housing 31G. The mechanical brake 39r, 39l is located in the space R enclosed by the second housing 31B.

Die dem linken vorderen Rad 213l zugeordnete Antriebseinheit 30l und die dem rechten vorderen Rad 213r zugeordnete Antriebseinheit 30r können mittels des ersten Gehäuses 31G verbunden sein. Hierzu befinden sich beide Getriebe 36r, 36l in einem gemeinsamen Raum R des ersten Gehäuse 31G, wie in 4 gezeigt ist. Die derart gebildete Antriebseinheit 30, 40 kann somit mittig im Brennstoffzellenfahrzeug 200 positioniert werden.The power unit 30l associated with the left front wheel 213l and the power unit 30r associated with the right front wheel 213r may be connected via the first housing 31G. For this purpose, both gears 36r, 36l are located in a common space R of the first housing 31G, as in 4 is shown. The drive unit 30 , 40 formed in this way can thus be positioned centrally in the fuel cell vehicle 200 .

Das erste Gehäuse 31G und das zweite Gehäuse 31B können einteilig ausgebildet sein. Das erste Gehäuse 31G und das zweite Gehäuse 31B können ferner in einer möglichen Ausgestaltung einen gemeinsamen Raum R umschließen, in welchem das Getriebe 36r, 36l und die mechanische Bremse 39r, 39l angeordnet sind.The first case 31G and the second case 31B may be integrally formed. In one possible configuration, the first housing 31G and the second housing 31B can also enclose a common space R in which the gear 36r, 36l and the mechanical brake 39r, 39l are arranged.

Das zweite Gehäuse 31B ist insbesondere derart ausgebildet, dass diese zumindest die mechanische Bremse 39r, 39l luftdicht umschließt. In der weiteren möglichen Ausgestaltung kann auch das einteilig ausgebildete Gehäuse 31B die mechanische Bremse 39r, 39l und das Getriebe 36r, 36l luftdicht umschließen.The second housing 31B is designed in particular in such a way that it encloses at least the mechanical brake 39r, 39l in an airtight manner. In another possible embodiment, the housing 31B, which is designed in one piece, can also enclose the mechanical brake 39r, 39l and the gear 36r, 36l in an airtight manner.

Die mechanische Bremse 39r, 39l ist zweckmäßigerweise an dem erste Gehäuse 31G befestigt und das erste Gehäuse 31G ist an dem Brennstoffzellenfahrzeug 200 befestigt. Die mechanische Bremse 39r, 39l ist des Weiteren auf der zweiten Antriebswelle 35Wr, 35Wl angeordnet und ist geeignet, mittels Reibung kinetische Energie des Brennstoffzellenfahrzeugs 200 abzubauen. Unter Abbauen ist beispielsweise die Umwandlung kinetischer Energie in Wärmeenergie zu verstehen. In einer alternativen Ausgestaltung kann die mechanische Bremse 39r, 49l auch auf der ersten Antriebswelle 35Er, 35El oder direkt auf einem Zahnrad des Getriebes 36 angeordnet sein, wie beispielsweise einem Hohlrad eines Planetengetriebes. Die mechanische Bremse 39r, 39l ist derart dimensioniert, dass diese zumindest einmal das Brennstoffzellenfahrzeug 200 bis zum Stillstand abbremsen kann. Hierzu kann die mechanische Bremse 39r, 39l beispielsweise als eine Lamellenbremse ausgebildet sein. Bei einer Bremsung, die mittels der mechanischen Bremse 39r, 39l durchgeführt wird, entsteht Abrieb, auch Feinstaub genannt. Dieser Feinstaub entsteht unter anderem durch die Reibung zwischen den Bremsbelägen mit den Bremsscheiben während einer Reibbremsung.The mechanical brake 39r, 39l is suitably fixed to the first housing 31G, and the first housing 31G is fixed to the fuel cell vehicle 200. FIG. The mechanical brake 39r, 39l is also arranged on the second drive shaft 35Wr, 35Wl and is suitable for dissipating kinetic energy of the fuel cell vehicle 200 by means of friction. Decomposition means, for example, the conversion of kinetic energy into thermal energy. In an alternative embodiment, the mechanical brake 39r, 49l can also be arranged on the first drive shaft 35Er, 35El or directly on a toothed wheel of the transmission 36, such as a ring gear of a planetary gear. The mechanical brake 39r, 39l is dimensioned in such a way that it can brake the fuel cell vehicle 200 to a standstill at least once. For this purpose, the mechanical brake 39r, 39l can be designed, for example, as a disk brake. When braking, by means of the mechanical brake 39r, 39l is carried out, abrasion occurs, also known as fine dust. This fine dust is caused, among other things, by the friction between the brake pads and the brake discs during friction braking.

Die Aktuatorik der mechanischen Bremse 39r, 39l wird mittels eines Bremssteuergeräts 139, 149 gesteuert. Das vordere Bremssteuergerät 139 dient zur Steuerung der vorderen mechanischen Bremse 39r, 39l und das hintere Bremssteuergerät 149 dient zur Steuerung der hinteren mechanischen Bremse 49r, 49l.The actuators of the mechanical brakes 39r, 39l are controlled by means of a brake control unit 139, 149. The front brake control unit 139 is used to control the front mechanical brake 39r, 39l and the rear brake control unit 149 is used to control the rear mechanical brake 49r, 49l.

Zur Kühlung der mechanischen Bremse 39r, 49l ist ein geschlossener Kühlkreislauf 37Br, 37Bl vorgesehen, in dem ein Filter 33r, 33l angeordnet ist. Zur Kühlung des Getriebes 36r, 36l ist ebenfalls ein geschlossener Kühlkreislauf 37Gr, 37Gl vorgesehen, in dem ein weiterer Filter angeordnet sein kann.To cool the mechanical brake 39r, 49l, a closed cooling circuit 37Br, 37Bl is provided, in which a filter 33r, 33l is arranged. A closed cooling circuit 37Gr, 37Gl, in which a further filter can be arranged, is also provided for cooling the transmission 36r, 36l.

Der Kühlkreislauf 37B weist ferner ein Kühlmedium, insbesondere Öl, zum Transportieren von Wärme auf, welche beispielsweise bei einer Reibbremsung entsteht. Der geschlossene Kühlkreislauf 37B welcher der mechanischen Bremse 39 zugeordnet ist, ist derart an dem Gehäuse 31B angeordnet, so dass das Kühlmedium zur mechanischen Bremse 39 und insbesondere den Bremsscheiben der mechanischen Bremse 39 fließen kann. Das Kühlmedium kühlt die mechanische Bremse 39 und kann zugleich den bei einer Bremsung erzeugten Abrieb aufnehmen und abtransportieren. Der aufgenommene Abrieb wird dann in dem Kühlkreislauf durch den darin enthaltenen Filter 33 filtriert.The cooling circuit 37B also has a cooling medium, in particular oil, for transporting heat which arises, for example, during friction braking. The closed cooling circuit 37B, which is assigned to the mechanical brake 39, is arranged on the housing 31B in such a way that the cooling medium can flow to the mechanical brake 39 and in particular to the brake discs of the mechanical brake 39. The cooling medium cools the mechanical brake 39 and at the same time can absorb and transport away the abrasion produced during braking. The abraded material picked up is then filtered in the cooling circuit by the filter 33 contained therein.

In einer weiteren nicht dargestellten möglichen Ausgestaltung ist nur ein gemeinsamer geschlossener Kühlkreislauf 37 zur Kühlung des Getriebes 36 und der mechanischen Bremse 39 vorgesehen. Der Filter 33r, 33l ist derart angeordnet, so dass dieser leicht entnommen werden kann.In another possible embodiment that is not shown, only one common, closed cooling circuit 37 is provided for cooling the transmission 36 and the mechanical brake 39 . The filter 33r, 33l is arranged in such a way that it can be easily removed.

Die Elektromotor/ -generatoren 34r, 34l sind Drehstrommaschinen, die sowohl als Motor als auch als Generator genutzt werden können. Wenn der Elektromotor/ - generatoren 34r, 34l als Motor genutzt wird, muss dieser mit einer Drei-Phasen-Wechselspannung gespeist werden. Hierzu wird der durch das Hochvoltspeichersystem 50 zur Verfügung gestellte Gleichstrom über den AC/DC Wandler 32r, 32l in die benötigte Drei-Phasen-Wechselspannung umgewandelt. Zur Drehzahlsteuerung wird die Frequenz der Drei-Phasen-Wechselspannung variiert.The electric motor/generators 34r, 34l are three-phase machines that can be used both as a motor and as a generator. If the electric motor/generators 34r, 34l is used as a motor, it must be supplied with a three-phase AC voltage. For this purpose, the direct current made available by the high-voltage storage system 50 is converted into the required three-phase alternating current via the AC/DC converter 32r, 32l. The frequency of the three-phase AC voltage is varied to control the speed.

Im sogenannten Motorbetrieb erzeugt der Elektromotor/ -generatoren 34r, 34l, 44r, 44l ein Drehmoment, das über die erste Antriebswelle 35Er, 35El, 45Er, 45El des Elektromotors/ -generators 34r, 34l, 44r, 44l an das Getriebe 36r, 36l, 46r, 46l übertragen wird. Das Getriebe 36r, 36l, 46r, 46l übersetzt das Drehmoment und überträgt das übersetzte Drehmoment an die zweite Antriebswelle 35Wr, 35Wl, 45Wr, 45Wl. Die zweite Antriebswelle 35W, 45W ist auf einer dem Getriebe zugewandten Seite mittels eines getriebeseitigen Antriebswellengelenk 35G-GA, 45G-GA und auf einer dem Rad 213 zugewandten Seite mittels eines radseitigen Antriebswellengelenk 35G-AW, 45G-AW gelenkig mit einer Achswelle 35A, 45A verbunden. Mittels des derart verbundenen Rads 213, 214 ist es möglich, einer Lenk- und/oder Federbewegung des Rads 213, 214 zu folgen, während ein Drehmoment übertragen wird.In so-called motor operation, the electric motor/generators 34r, 34l, 44r, 44l generate a torque that is transmitted via the first drive shaft 35Er, 35El, 45Er, 45El of the electric motor/generator 34r, 34l, 44r, 44l to the gear 36r, 36l, 46r, 46l is transmitted. The gear 36r, 36l, 46r, 46l translates the torque and transmits the translated torque to the second drive shaft 35Wr, 35Wl, 45Wr, 45Wl. The second drive shaft 35W, 45W is articulated on a side facing the transmission by means of a transmission-side universal joint 35G-GA, 45G-GA and on a side facing the wheel 213 by means of a wheel-side universal joint 35G-AW, 45G-AW with an axle shaft 35A, 45A tied together. By means of the wheel 213, 214 connected in this way, it is possible to follow a steering and/or spring movement of the wheel 213, 214 while a torque is being transmitted.

Im Generatorbetrieb erzeugt der Elektromotor/ -generator 34r, 34l, 44r, 44l einen Drei-Phasen-Wechselstrom. Während dem sogenannten Generatorbetrieb wird die erzeugte Drei-Phasen-Wechselspannung in Gleichstrom über den AC/DC Wandler 32r, 32l, 42r, 42l umgewandelt und dem Hochvoltspeichersystem 50 als sekundäre Energie zur Verfügung gestellt. Die Elektromotoren/ -generatoren 34r, 34l, 44r, 44l fungieren demnach während eines Bremsvorgangs als sogenannte regenerative Bremse. Dabei wird während dem regenerativen Bremsen Bewegungsenergie in elektrische Energie umgewandelt, die als sekundäre Energie in das Hochvoltspeichersystem 50 eingespeist wird. Der Elektromotor/ -generator 34r, 34l, 44r, 44l erzeugt dabei einen elektromotorischen Widerstand, wodurch das Brennstoffzellenfahrzeug 200 abgebremst wird. Die erzeugte sekundäre Energie hängt dabei von dem Drehmoment ab, das über die jeweiligen Räder 213r, 213l, 214r, 214l an die Antriebseinheiten 30r, 30l, 40r, 40l übertragen werden kann. Während einer Bremsung entsteht ein Moment um die Querachse des Brennstoffzellenfahrzeugs 200, auch Nickachse genannt. Dabei werden die vorderen Räder 213r, 213l zusätzlich belastet und die hinteren Räder 214r, 214l entlastet. Folglich kann über die vorderen Antriebseinheiten 30l, 30r eine höheres Drehmoment rekuperiert werden, als durch die hinteren Antriebseinheiten 40r, 40l. Ferner kann bei einer derartigen Bremsung auf eine mechanische Bremse 39, 49 verzichtet werden, sodass durch das elektromotorische Bremsen die Entstehung von Feinstaub, der während einer Reibbremsung entstehen würde, erheblich verringert wird.In generator mode, the electric motor/generator 34r, 34l, 44r, 44l generates a three-phase alternating current. During the so-called generator operation, the three-phase AC voltage generated is converted into direct current via the AC/DC converter 32r, 32l, 42r, 42l and made available to the high-voltage storage system 50 as secondary energy. The electric motors/generators 34r, 34l, 44r, 44l accordingly function as a so-called regenerative brake during a braking process. During regenerative braking, kinetic energy is converted into electrical energy, which is fed into high-voltage storage system 50 as secondary energy. The electric motor/generator 34r, 34l, 44r, 44l generates an electromotive resistance, as a result of which the fuel cell vehicle 200 is braked. The secondary energy generated depends on the torque that can be transmitted to the drive units 30r, 30l, 40r, 40l via the respective wheels 213r, 213l, 214r, 214l. During braking, a moment arises around the transverse axis of fuel cell vehicle 200, also known as the pitch axis. The front wheels 213r, 213l are additionally loaded and the rear wheels 214r, 214l are relieved. Consequently, a higher torque can be recuperated via the front drive units 30l, 30r than by the rear drive units 40r, 40l. Furthermore, with such braking, a mechanical brake 39, 49 can be dispensed with, so that the generation of fine dust, which would arise during friction braking, is significantly reduced by the electromotive braking.

Feinstaub kann auch durch Reifenabrieb entstehen. Damit der Feinstaub, welcher durch Reifenabrieb entsteht, aufgenommen werden kann, ist ein Absaugsystem 300 vorgesehen, das im Nachfolgenden anhand der 5a und 5b detailliert beschrieben wird. Im Folgenden ist ein Ausführungsbeispiel des Absaugsystems 300 anhand eines vorderen Rads 213 beschrieben, das in gleicher Weise für die weiteren Räder 214 des Brennstoffzellenfahrzeugs 200 angewandt wird.Particulate matter can also be caused by tire abrasion. A suction system 300 is provided so that the fine dust caused by tire abrasion can be absorbed 5a and 5b is described in detail. An exemplary embodiment of the suction system 300 is described below using a front wheel 213 which is used in the same way for the other wheels 214 of the fuel cell vehicle 200 .

Wie in 5a und 5b gezeigt, weist das Absaugsystem 300 eine Radabdeckung 310, die ein Rad 213, 214 umhüllt, eine Saugvorrichtung 320 und einen die Saugvorrichtung 320 mit der Radabdeckung 310 verbundenen Saugkanal 330 auf, in welchem ein Partikelfilter 340 angeordnet ist.As in 5a and 5b shown, the suction system 300 has a wheel cover 310, which encloses a wheel 213, 214, a suction device 320 and a suction device 320 connected to the wheel cover 310 suction channel 330, in which a particle filter 340 is arranged.

Das Rad 213 umfasst einen Reifen 216 und eine Felge 218 und hat eine Innenseite 2131n und eine Außenseite 213Au. Die Außenseite 213Au ist dem Brennstoffzellenfahrzeug 200 abgewandt. Die Oberfläche der Innenseite 2131n verläuft entlang einer Innenkontur 219 des Rads 213. Das Rad 213 ist mittels der Antriebswelle 35W mit der Antriebseinheit 30 verbunden. Die Antriebswelle 35W kann in einer weiteren alternativen Ausgestaltung auch mit einer nicht angetriebenen Achse ersetzt werden, sodass das Rad 213 mit einer Achse verbunden ist. Auf dem außenliegenden Bereich der Antriebswelle 35W ist eine Radlagerung 223 und ein Radträger 222 angeordnet, welcher mit einer Radaufhängung 220 verbunden ist. Ferner kann an dem Radträger 222 eine Lenkstange zur Lenkung des Rads 213 angebracht sein, welche beispielsweise für das hintere Rad 214 nicht benötigt wird. Die Antriebswelle 35W weist zusätzlich wie zuvor bereits beschrieben ein getriebeseitiges Gelenk 35G-GA, ein radseitiges Gelenk 35G-AW und eine zwischen den beiden Gelenken 35G-GA, 35G-AW verbundene Achswelle 35A auf. Diese Anordnung ermöglicht es, dass während einer Lenkung mittels des Radträgers 222 die zu folgende Spur des Rads 213 angepasst werden kann und/oder dass eine Federbewegung des Rads 213 durchgeführt werden kann.The wheel 213 includes a tire 216 and a rim 218 and has an inside 2131n and an outside 213Au. The outside 213Au faces away from the fuel cell vehicle 200 . The inner surface 2131n runs along an inner contour 219 of the wheel 213. The wheel 213 is connected to the drive unit 30 by means of the drive shaft 35W. In a further alternative embodiment, the drive shaft 35W can also be replaced with a non-driven axle, so that the wheel 213 is connected to an axle. A wheel bearing 223 and a wheel carrier 222 which is connected to a wheel suspension 220 are arranged on the outer area of the drive shaft 35W. Furthermore, a steering rod for steering the wheel 213 can be attached to the wheel carrier 222, which steering rod is not required for the rear wheel 214, for example. The drive shaft 35W additionally has, as already described above, a transmission-side joint 35G-GA, a wheel-side joint 35G-AW and an axle shaft 35A connected between the two joints 35G-GA, 35G-AW. This arrangement makes it possible for the track of the wheel 213 to be followed to be adjusted during steering by means of the wheel carrier 222 and/or for a spring movement of the wheel 213 to be carried out.

Die Radabdeckung 310 bildet einen Innenraum 311, in welchem sich das Rad 213, 214 befindet. An einer Unterseite der Radabdeckung 310 weist die Radabdeckung 310 eine Öffnung 316 auf, durch welche der Reifen 216 zumindest teilweise ragt.The wheel cover 310 forms an interior space 311 in which the wheel 213, 214 is located. On an underside of the wheel cover 310, the wheel cover 310 has an opening 316 through which the tire 216 protrudes at least partially.

Die dargestellte Radabdeckung 310 umfasst des Weiteren eine Innenschale 312 und eine Außenschale 314, welche im Bereich einer Trennstelle 313 miteinander verbunden sind. Die Innenschale 312 verläuft im Wesentlichen parallel zu der Innenkontur 219 des Rads 213, 214. Die Innenschale 312 weist zusätzlich einen Flansch 313 auf und ist mit einer Außenseite des Radträgers 222 verbunden, sodass sich beispielsweise die Lenkstange außerhalb des Innenraums 311 befindet. The wheel cover 310 shown also includes an inner shell 312 and an outer shell 314 which are connected to one another in the area of a separation point 313 . The inner shell 312 runs essentially parallel to the inner contour 219 of the wheel 213, 214. The inner shell 312 also has a flange 313 and is connected to an outside of the wheel carrier 222, so that the steering rod is outside of the interior 311, for example.

Die Innenschale 312 umragt den Reifen 216 derart, so dass die Außenschale 214 lediglich eine glatte und ebene Fläche aufweist.The inner shell 312 surrounds the tire 216 in such a way that the outer shell 214 only has a smooth and flat surface.

Die Radabdeckung 310 umfasst einen Verbindungsanschluss 318, der eine Verbindung mit dem Saugkanal 330 ermöglicht. Der Verbindungsanschluss 318 ist derart geformt, sodass der Saugkanal 330 auf den Verbindungsanschluss 318 aufgesteckt werden kann. In der gezeigten Ausführungsform, kann der Verbindungsanschluss 318 im unteren Bereich in der Nähe der Öffnung 316 positioniert sein.The wheel cover 310 includes a connection port 318 that allows connection to the suction duct 330 . The connection port 318 is shaped in such a way that the suction channel 330 can be plugged onto the connection port 318 . In the embodiment shown, the connection port 318 may be positioned at the bottom near the opening 316 .

Die Radabdeckung 310 weist außerdem einen Teilbereich auf, der im Wesentlichen parallel zur Seitenwand des Reifens 216 verläuft, wodurch ein Absaugspalt 317 ausgehend von der Öffnung 316 und einem Spalt zwischen dem Teilbereich der Radabdeckung 310 und dem Reifen 216 gebildet wird.The wheel cover 310 also has a portion that is substantially parallel to the sidewall of the tire 216 , thereby forming a suction gap 317 from the opening 316 and a gap between the portion of the wheel cover 310 and the tire 216 .

Der Saugkanal 330 weist ein Wasserabscheidungsmittel 336 oder eine Klappe 338 zum Verschließen des Saugkanals 330, sodass kein Wasser eintritt, auf. Die Klappe 338 ist mit einem nicht dargestellten Klappensteuergerät 1338 verbunden und wird von diesem gesteuert.The suction channel 330 has a water separation means 336 or a flap 338 for closing the suction channel 330 so that no water enters. The flap 338 is connected to a flap controller 1338 (not shown) and is controlled by it.

Die gefilterte Luft wird über einen Abluftkanal 322 durch das Brennstoffzellenfahrzeug 200 nach außen geleitet.The filtered air is routed to the outside through the fuel cell vehicle 200 via an exhaust duct 322 .

Gefilterte Luft zweier gegenüberliegenden Absaugsystemen 300, wobei ein Absaugsystem 300 dem linken Rad 2131 und ein dem rechten Rad 213r zugeordnet ist, können in einen gemeinsamen Abluftkanal 322 zusammengeführt und gemeinsam aus dem Brennstoffzellenfahrzeug 200 heraus geleitet werden.Filtered air from two suction systems 300 located opposite one another, with one suction system 300 being assigned to the left wheel 2131 and one to the right wheel 213r, can be brought together in a common exhaust air duct 322 and guided out of the fuel cell vehicle 200 together.

Anders als bei reinen Elektroautos ohne eine Brennstoffzelle braucht das Brennstoffzellenfahrzeug 200 nur ein kleines, aber sehr leistungsfähiges Hochvoltspeichersystem 50, um die beim Bremsen rekuperierte oder auch regenerierte sekundäre Energie oder auch erzeugte elektrische Energie aufzufangen. Denn die während des Bremsvorgangs erzeugte Energie wird nur kurzfristig in dem Hochvoltspeichersystem 50 gespeichert, bevor diese wieder zur Beschleunigung des Brennstoffzellenfahrzeugs 200 abgegeben wird.Unlike purely electric cars without a fuel cell, the fuel cell vehicle 200 only needs a small but very powerful high-voltage storage system 50 in order to collect the secondary energy recuperated or regenerated during braking or the electrical energy generated. This is because the energy generated during the braking process is only briefly stored in the high-voltage storage system 50 before it is released again to accelerate the fuel cell vehicle 200 .

Die hierfür vorgesehene Anordnung der Verschaltung 10 der Batteriearchitektur des Brennstoffzellenfahrzeugs 200 als auch der Aufbau des Hochvoltspeichersystems 50 wird anhand der 3 nachfolgend detailliert beschrieben.The intended arrangement of the interconnection 10 of the battery architecture of the fuel cell vehicle 200 and the structure of the high-voltage storage system 50 is based on the 3 described in detail below.

Die Anordnung der Verschaltung weist zumindest drei Teilsysteme 20, 30, 40 auf, die parallel über Hochvoltleitungen 28, 38, 48 mit dem Hochvoltspeichersystem 50 verbunden sind. Das erste Teilsystem umfasst zumindest den der Brennstoffzelleneinheit 20 zugeordneten DC/DC Wandler 22. Das zweite Teilsystem umfasst zumindest den der vorderen Antriebseinheit 30 zugeordneten AC/DC Wandler 32 und das dritte Teilsystem umfasst zumindest den der hinteren Antriebseinheit 40 zugeordneten AC/DC Wandler 32.The arrangement of the interconnection has at least three subsystems 20, 30, 40, which are connected in parallel to the high-voltage storage system 50 via high-voltage lines 28, 38, 48. The first subsystem comprises at least the DC/DC converter 22 assigned to the fuel cell unit 20. The second subsystem comprises at least the AC/DC assigned to the front drive unit 30 Converter 32 and the third subsystem comprises at least AC/DC converter 32 assigned to rear drive unit 40.

Das Hochvoltspeichersystem 50 weist zumindest eine Hochvoltbatterie 51, eine Anschlussschiene 54, ein primäres Schütz 56.2, ein vorderes sekundäres Schütz 56.3, ein hinteres sekundäres Schütz 56.4 und eine Batteriemanagementsystem 52 auf.The high-voltage storage system 50 has at least one high-voltage battery 51, a connection bar 54, a primary contactor 56.2, a front secondary contactor 56.3, a rear secondary contactor 56.4 and a battery management system 52.

Die Hochvoltbatterie 51 umfasst zur Speicherung der elektrischen Energie Hochleistungs-Batteriezellen, welche kompakt verbaut sind. Die Hochvoltbatterie kann auch ein vergleichbar leistungsfähiger Stromspeicher sein, wie beispielsweise ein Superkondensator.To store the electrical energy, the high-voltage battery 51 includes high-performance battery cells that are installed in a compact manner. The high-voltage battery can also be a comparably powerful power storage device, such as a supercapacitor.

Die Anschlussschiene 54 führt die elektrische Energie der drei Teilsysteme zusammen und speist diese in die Hochvoltbatterie 51 zur kurzfristigen Speicherung oder Pufferung ein. Die Anschlussschiene 54 kann hierzu beispielsweise ein Teil einer Junction-Box, welche auch außerhalb der Hochvoltbatterie 51 angeordnet sein kann, oder einer niederohmigen Verbindung, die aus mehreren Teilen bestehen kann, sein.The connection bar 54 combines the electrical energy of the three subsystems and feeds it into the high-voltage battery 51 for short-term storage or buffering. For this purpose, the connecting rail 54 can be part of a junction box, which can also be arranged outside of the high-voltage battery 51, or a low-impedance connection, which can consist of several parts.

Die Schütze 56.2, 56.3, 56.4 sind ausgebildet, die Hochvoltbatterie 51 von den Hochvoltleitungen 28, 38, 48 zu trennen. Dadurch wird die Sicherheit erhöht werden, insbesondere in einem ausgeschalteten Zustand des Brennstoffzellenfahrzeugs 200. Folglich können somit auch beim Einschalten mittels der Schütze 56.2, 56.3, 56.4 Vorkehrungen getroffen werden, um den Ladestrom anfangs zu begrenzen. Die vordere sekundäre Schütze 56.3 und die hintere sekundäre Schütze 56.4 sind zudem für einen bidirektionalen Stromfluss geeignet, um eine rekuperative Bremsung mittels des Elektromotor/ -generators 32r, 32l, 42r, 42l zu ermöglichen.The contactors 56.2, 56.3, 56.4 are designed to separate the high-voltage battery 51 from the high-voltage lines 28, 38, 48. This will increase safety, particularly when fuel cell vehicle 200 is switched off. Consequently, precautions can also be taken when switching on using contactors 56.2, 56.3, 56.4 in order to initially limit the charging current. The front secondary contactor 56.3 and the rear secondary contactor 56.4 are also suitable for a bidirectional current flow in order to enable regenerative braking by means of the electric motor/generator 32r, 32l, 42r, 42l.

Zur Steuerung der Schütze 56.2, 56.3, 56.4 sind diese mit dem Batteriemanagementsystem 52 verbunden. Das Batteriemanagementsystem 52 ist ausgebildet, eigene Entscheidungen zu treffen und die Schütze 56.2, 56.3, 56.4 unabhängig voneinander anzusteuern.The contactors 56.2, 56.3, 56.4 are connected to the battery management system 52 to control them. The battery management system 52 is designed to make its own decisions and to control the contactors 56.2, 56.3, 56.4 independently of one another.

Das Batteriemanagementsystem 52 erhält zusätzlich die Befehle zur Steuerung der Schütze 56.2, 56.3, 56.4 von einem übergeordneten Steuergerät 199, welches auch Supervisor-Steuergerät genannt werden kann. Das Batteriemanagementsystem 52 und das übergeordneten Steuergerät 199 sind in einem Steuergeräteverbund 100 integriert.The battery management system 52 also receives the commands for controlling the contactors 56.2, 56.3, 56.4 from a higher-level control unit 199, which can also be called a supervisor control unit. The battery management system 52 and the higher-level control device 199 are integrated in a control device network 100 .

Die in dem ersten Teilsystem durch die Brennstoffzelleneinheit 20 erzeugte primäre Energie wird über die primäre Hochvoltleitung 28 durch die primäre Schütz 56.2 auf die Anschlussschiene 54 übertragen und in die Hochvoltbatterie 51 eingespeist. Das erste Teilsystem weist in der gezeigten Darstellung zwei Brennstoffzelleneinheiten 20r, 20l auf, welche jeweils mit einem DC/DC Wandler 22r, 22l verbunden sind. Die beiden Brennstoffzelleneinheiten 20r, 20l mit je einem DC/DC Wandler 22r, 22l sind parallel über die primäre Hochvoltleitung 28 geschalten, bevor diese die erzeugte primäre Energie in das Hochvoltspeichersystem 50 einspeisen.The primary energy generated in the first subsystem by the fuel cell unit 20 is transmitted to the connecting rail 54 via the primary high-voltage line 28 by the primary contactor 56.2 and is fed into the high-voltage battery 51. In the illustration shown, the first subsystem has two fuel cell units 20r, 20l, which are each connected to a DC/DC converter 22r, 22l. The two fuel cell units 20r, 20l, each with a DC/DC converter 22r, 22l, are connected in parallel via the primary high-voltage line 28 before they feed the primary energy generated into the high-voltage storage system 50.

Wie in 3 dargestellt, umfasst das zweite Teilsystem zwei vordere Antriebseinheiten 30r, 30l mit je einem AC/DC Wandler 32r, 32l. Die beiden vorderen Antriebseinheiten 30r, 30l mit je einem AC/DC Wandler 32r, 32l sind parallel über die vordere sekundäre Hochvoltleitung 38 geschalten. Die erzeugte sekundäre Energie wird über die vordere sekundäre Hochvoltleitung 38 durch die vordere sekundäre Schütz 56.3 auf die Anschlussschiene 54 übertragen und in die Hochvoltbatterie 51 eingespeist.As in 3 shown, the second subsystem comprises two front drive units 30r, 30l, each with an AC/DC converter 32r, 32l. The two front drive units 30r, 30l, each with an AC/DC converter 32r, 32l, are connected in parallel via the front secondary high-voltage line 38. The secondary energy generated is transmitted via the front secondary high-voltage line 38 through the front secondary contactor 56.3 to the connecting rail 54 and fed into the high-voltage battery 51.

Wie in 3 dargestellt, umfasst das dritte Teilsystem zwei hintere Antriebseinheiten 40r, 40l mit je einem AC/DC Wandler 42r, 42l. Die beiden hinteren Antriebseinheiten 40r, 40l mit je einem AC/DC Wandler 42r, 42l sind parallel über die hintere sekundäre Hochvoltleitung 38 geschalten. Die erzeugte sekundäre Energie wird über die hintere sekundäre Hochvoltleitung 48 durch die hintere sekundäre Schütz 56.4 auf die Anschlussschiene 54 übertragen und in die Hochvoltbatterie 51 eingespeist.As in 3 shown, the third subsystem comprises two rear drive units 40r, 40l, each with an AC/DC converter 42r, 42l. The two rear drive units 40r, 40l, each with an AC/DC converter 42r, 42l, are connected in parallel via the rear secondary high-voltage line 38. The secondary energy generated is transmitted via the rear secondary high-voltage line 48 through the rear secondary contactor 56.4 to the connecting rail 54 and fed into the high-voltage battery 51.

Zusätzlich zu den hinteren Antriebseinheiten 40r, 40l ist über einen DC/DC Wandler 22.1C und einem nachfolgend angeordneten DC/AC Wandler 22.2C ein Kompressor 21C für den Betrieb der Brennstoffzellen 21r, 21l parallel über die hintere sekundäre Hochvoltleitung 48 geschalten. Der Kompressor 21C kann auch in einer nicht dargestellten Ausgestaltung ebenso parallel über die vordere sekundäre Hochvoltleitung 38 geschalten sein oder direkt ohne einen eigenen DC/DC Wandler an der Hochvoltbatterie 51 angeschlossen werden.In addition to the rear drive units 40r, 40l, a compressor 21C for operating the fuel cells 21r, 21l is connected in parallel via the rear secondary high-voltage line 48 via a DC/DC converter 22.1C and a downstream DC/AC converter 22.2C. In an embodiment that is not shown, the compressor 21C can also be connected in parallel via the front secondary high-voltage line 38 or can be connected directly to the high-voltage battery 51 without its own DC/DC converter.

Durch die beschriebene Anordnung der Verschaltung 10 ist es möglich, die primäre Energie und gleichzeitig hohe Leistungen der sekundären Energie beim Bremsen in die Hochvoltbatterie 51 einzuspeisen. Während einer Vollbremsung zeichnen sich die Batteriearchitektur und insbesondere das Hochvoltspeichersystems 50 und die Anschlussschiene 54 des Hochvoltspeichersystems 50 dadurch aus, dass zwischen 75% und 85% der Bremsleistung in elektrische Energie rekuperiert und in die Hochvoltbatterie 51 eingespeist werden kann. Ferner zeichnet sich das Hochvoltspeichersystem 50 dadurch aus, dass kein DC/DC Wandler für die Hochvoltbatterie 51 benötigt wird. Kosten, Bauraum und Gewicht werden somit gespart und zusätzlich wird ein höherer Wirkungsgrad ermöglicht.The described arrangement of the interconnection 10 makes it possible to feed the primary energy and, at the same time, high output of the secondary energy into the high-voltage battery 51 when braking. During emergency braking, the battery architecture and in particular the high-voltage storage system 50 and the connecting rail 54 of the high-voltage storage system 50 are characterized in that between 75% and 85% of the braking power can be recuperated into electrical energy and fed into the high-voltage battery 51. The high-voltage storage system 50 is also characterized by this from the fact that no DC / DC converter for the high-voltage battery 51 is required. Costs, installation space and weight are thus saved and a higher level of efficiency is also made possible.

Damit beispielsweise während eines Rennens der sichere Betrieb des Brennstoffzellenfahrzeugs 200 gewährleistet werden kann, ist der in 5 schematisch dargestellte Steuergeräteverbund 100 mit dem folgenden Aufbau vorgesehen.So that, for example, the safe operation of the fuel cell vehicle 200 can be guaranteed during a race, the 5 schematically illustrated control unit network 100 is provided with the following structure.

Der Aufbau des Steuergeräteverbunds 100 sieht eine erste Befehlsebene 101 und eine zweite Befehlsebene 102 vor. Der ersten Befehlsebene 101 sind die Steuergeräte zugeordnet, welche zur Steuerung einer bestimmten Komponente oder des Fahrzeugs dienen. Die Steuergeräte der ersten Befehlsebene 101 kommunizieren über ein Bus-System, hier ein CAN-Bus. Der zweiten Befehlsebene 102 ist ein übergeordnetes Steuergerät 199, auch Supervisor-Steuergerät genannt, zugeordnet, das mit dem Bus-System verbunden ist und zur Prüfung der Kommunikation der jeweiligen Steuergeräte der ersten Befehlsebene 101 dient.The structure of control unit network 100 provides a first command level 101 and a second command level 102 . The first command level 101 is assigned the control devices that are used to control a specific component or the vehicle. The control units of the first command level 101 communicate via a bus system, here a CAN bus. The second command level 102 is assigned a higher-level control unit 199, also referred to as a supervisor control unit, which is connected to the bus system and is used to check the communication of the respective control units of the first command level 101.

Die ersten Befehlsebene 101 weist im Detail die folgenden Steuergeräte auf, die mit einem Fahrzeugsteuergerät 110 kommunizieren können.The first command level 101 has the following control units in detail, which can communicate with a vehicle control unit 110 .

Zur Lenkung der Reifen sieht das Brennstoffzellenfahrzeug 200 ein Lenkungssteuergerät 115 vor. Dieses Lenkungssteuergerät 115 ermöglicht eine Steuerung nach dem sogenannten „Steer-by-Wire“ Konzept.The fuel cell vehicle 200 provides a steering controller 115 for steering the tires. This steering control unit 115 enables control according to the so-called "steer-by-wire" concept.

Die Brennstoffzelleneinheiten 20r, 20l umfassen zwei Steuergeräte. Ein Brennstoffzellensteuergerät 121r, 121l, das zur Steuerung der Brennstoffzelle 21r, 21l dient, und ein DC/DC Wandler Steuergerät 122r, 122l, das zur Steuerung des DC/DC Wandlers 22r, 22l dient.The fuel cell units 20r, 20l include two control units. A fuel cell control device 121r, 121l, which is used to control the fuel cell 21r, 21l, and a DC/DC converter control device 122r, 122l, which is used to control the DC/DC converter 22r, 22l.

Ferner ist ein weiteres DC/DC Wandler Steuergerät 122.2C zur Steuerung des DC/DC Wandlers 22.2C vorgesehen, welches wiederum dem Kompressors 21C zugeordnet ist. Dabei wird insbesondere die Zufuhr an Luft zu der Brennstoffzelle 21 geregelt, welche über einen Kompressor 21C der Brennstoffzelle 21 zugeführt wird.A further DC/DC converter control unit 122.2C is also provided for controlling the DC/DC converter 22.2C, which in turn is assigned to the compressor 21C. In this case, in particular, the supply of air to the fuel cell 21 is regulated, which air is supplied to the fuel cell 21 via a compressor 21C.

Die vordere Antriebseinheiten 30r, 30l weisen jeweils ein vorderes Antriebssteuergerät 132r, 132l und die hinteren Antriebseinheiten 40r, 40l weisen jeweils ein hinteres Antriebssteuergerät 142r, 142l auf. Die Antriebssteuergeräte 132r, 132l, 142r, 142l dienen zur Steuerung des jeweiligen AC/DC Wandlers 32r, 32l, 42r, 42l, welcher je einem Elektromotor/ -generator 34r, 34l, 44r, 44l zugeordnet ist. Ferner umfassen die Antriebseinheiten 30r, 30l, 40r, 40l jeweils ein Bremssteuergerät 139r, 139l, 149r, 149l, das einer mechanischen Bremse 39r, 39l, 49r, 49l zugeordnet ist. Die Bremssteuergeräte 139r, 139l, 149r, 149l sind derart ausgelegt, dass diese ein sogenanntes „Brake-by-Wire“ Konzept ermöglichen.The front drive units 30r, 30l each have a front drive control unit 132r, 132l and the rear drive units 40r, 40l each have a rear drive control unit 142r, 142l. The drive control devices 132r, 132l, 142r, 142l serve to control the respective AC/DC converter 32r, 32l, 42r, 42l, which is assigned to an electric motor/generator 34r, 34l, 44r, 44l. Furthermore, the drive units 30r, 30l, 40r, 40l each have a brake control device 139r, 139l, 149r, 149l, which is assigned to a mechanical brake 39r, 39l, 49r, 49l. The brake control devices 139r, 139l, 149r, 149l are designed in such a way that they enable a so-called “brake-by-wire” concept.

Ferner ist in der ersten Befehlsebene 101 ein Batteriemanagementsystem 52 zur Steuerung der Schütze 56.2, 56.3, 56.4 vorgesehen, wie es zuvor bereits beschrieben wurde.Furthermore, a battery management system 52 for controlling the contactors 56.2, 56.3, 56.4 is provided in the first command level 101, as has already been described above.

Des Weiteren sind ebenfalls ein Niedervoltwandlersteuergerät 162, ein Hochvoltwandlersteuergerät 167, ein Speichermodul 170a und ein FIA Speichermodul 170b sowie eine Mensch-Maschine-Schnittstelle 180 und eine Telemetriegerät 105 vorgesehen, die in der ersten Befehlsebene 101 umfasst sind.Furthermore, a low-voltage converter control unit 162, a high-voltage converter control unit 167, a memory module 170a and an FIA memory module 170b as well as a human-machine interface 180 and a telemetry device 105 are also provided, which are included in the first command level 101.

Die erste Befehlsebene 101 umfasst ferner ein Tanksteuergerät 125, welches einer Brennstoffzelleneinheit 20 zugeordnet ist. Ferner ist das Tanksteuergerät 125 ausgebildet, mit einer Schnittstelle zu einer Tankanlage zu kommunizieren.The first command level 101 also includes a tank control unit 125 which is assigned to a fuel cell unit 20 . Furthermore, the tank control device 125 is designed to communicate with an interface to a tank system.

Das Speichermodul 170a dient dazu, die über das Bus-System übertragene Kommunikation, wie beispielsweise Daten über systemrelevante Größen und Eingriffe des Fahrers, zu speichern. Das FIA Speichermodul 170b dient dazu, Informationen zu speichern, die für den Rennbetrieb relevant sind.The storage module 170a is used to store the communication transmitted via the bus system, such as data about system-relevant variables and interventions by the driver. The FIA memory module 170b is used to store information relevant to racing.

Das Telemetriegerät 105 dient dazu, eine kabellose Datenübertragung zu ermögliche, wodurch beispielsweise Softwareupdates empfangen werden können. In einer weiteren Ausgestaltung kann das Telemetriegerät 105 während eines Rennens direkt Informationen aus dem Bus-System an eine Zentrale Verwaltungseinheit übertragen, wodurch beispielsweise ein E-Sport Event ermöglicht wird.The purpose of the telemetry device 105 is to enable wireless data transmission, as a result of which software updates can be received, for example. In a further refinement, the telemetry device 105 can transmit information directly from the bus system to a central administration unit during a race, which makes an e-sports event possible, for example.

Das Fahrzeugsteuergerät 110 steuert das zu erbringende Antriebsdrehmoment und Bremsdrehmoment der jeweiligen Antriebseinheiten 30r, 30l, 40r, 40l, indem diese nach dem Steer-by-Wire und dem Brake-by-Wire Konzept die Aufgaben an die jeweiligen Steuergeräte verteilt. Damit können beispielsweise Lenk- und Beschleunigungsimpulse eines Fahrers elektronisch verarbeitet werden. Entsprechend dem geforderten Lenkbefehl wird demnach die Reifenstellung der vorderen Räder 213r, 213l eingestellt oder falls benötigt durch eine kontrollierte Drehmomentverteilung an die Antriebseinheiten unterstützt. Durch die Drehmomentverteilung kann ein erhöhtes Drehmoment durch die Antriebseinheiten einer Seite geniert werden, beispielsweise an der vorderen, rechten Antriebseinheit 30r und an der hinteren, rechten Antriebseinheit 40r, im Vergleich zu den Antriebseinheiten der gegenüberliegenden Seite. Folglich wird dadurch eine optimale Verteilung des Antriebsdrehmoments, aber auch die optimale Rekuperation der möglichen zu regenerierenden kinetischen Energie in jeder Fahrsituation ermöglicht.Vehicle control unit 110 controls the drive torque and braking torque to be produced by the respective drive units 30r, 30l, 40r, 40l by distributing the tasks to the respective control units according to the steer-by-wire and brake-by-wire concept. This means that, for example, a driver's steering and acceleration impulses can be processed electronically. Accordingly, the tire position of the front wheels 213r, 213l is adjusted according to the required steering command or, if necessary, supported by a controlled torque distribution to the drive units. Torque splitting allows increased torque to be generated by the drive units on one side, for example, the front right drive unit 30r and the rear right drive unit 40r, compared to the drive units on the opposite side. Consequently, this creates an optimal Distribution of the drive torque, but also the optimal recuperation of the possible kinetic energy to be regenerated in every driving situation.

Ferner ist das Fahrzeugsteuergerät 110 geeignet auch die zu erzeugende primäre Energie in Abhängigkeit der erzeugten sekundären Primären Energie zu bestimmen und umgekehrt.Furthermore, the vehicle control unit 110 is also suitable for determining the primary energy to be generated as a function of the secondary primary energy generated and vice versa.

Das Supervisor-Steuergerät 199 übernimmt die übergeordnete Überwachung des Brennstoffzellenfahrzeugs 200 und stellt somit eine zusätzliche Sicherheitsstufe dar. Dabei liegt die primäre Aufgabe des Supervisor-Steuergeräts 199 darin, die Plausibilität der wichtigsten Kernfunktionen der Steuergeräte der ersten Befehlsebene 101 zu prüfen. Insbesondere überwacht das Supervisor-Steuergerät 199 das Hochvoltspeichersystem 50 und die mit dem Hochvoltspeichersystem 50 verbunden Komponenten. Ferner kann das Supervisor-Steuergerät 199 hierzu direkt mit dem Batteriemanagementsystem 52 des Hochvoltspeichersystems 50 austauschen. Das Supervisor-Steuergerät 199 leitet entsprechende Maßnahmen ein, sobald eine Komponente ausfällt oder einen Fehler verursacht wird, indem ein Korrektursignal in das Bus-System oder eine digitale, bzw. analoge Leitung, übergeben wird. Beispielsweise kann dadurch ein Teilsystem von der Hochvoltbatterie durch die Schütze getrennt werden. Das Supervisor-Steuergerät 199 kann das Brennstoffzellenfahrzeug 200 derart steuern, dass dieses auch ohne das getrennte Teilsystem weiter sicher betrieben werden kann.The supervisor control unit 199 takes over the higher-level monitoring of the fuel cell vehicle 200 and thus represents an additional security level. The primary task of the supervisor control unit 199 is to check the plausibility of the most important core functions of the control units of the first command level 101. In particular, supervisor control unit 199 monitors high-voltage storage system 50 and the components connected to high-voltage storage system 50 . Furthermore, the supervisor control unit 199 can exchange data directly with the battery management system 52 of the high-voltage storage system 50 for this purpose. The supervisor control unit 199 initiates appropriate measures as soon as a component fails or an error is caused by transferring a correction signal to the bus system or a digital or analog line. For example, a subsystem can be separated from the high-voltage battery by the contactors. The supervisor control device 199 can control the fuel cell vehicle 200 in such a way that it can continue to be operated safely even without the separate subsystem.

Des Weiteren steuert das Supervisor-Steuergerät 199 das Ein- und Ausschalten, sowie die Notabschaltung des Brennstoffzellenfahrzeugs 200. Außerdem kann ferner das Supervisor-Steuergerät 199 ebenfalls eine Schnittstelle für Softwareupdates für das gesamte Brennstoffzellenfahrzeug 200 bilden.Furthermore, the supervisor control unit 199 controls the switching on and off as well as the emergency shutdown of the fuel cell vehicle 200. In addition, the supervisor control unit 199 can also form an interface for software updates for the entire fuel cell vehicle 200.

Ein Wert ist Plausibel, wenn eine übermittelte Information über einen Betriebszustand einer Komponente des Brennstoffzellenfahrzeugs 200 realistisch ist. Beispielsweise wird demnach ein Fehler erfasst, wenn ein plötzlicher Drehzahlanstieg an der zweiten Antriebswelle 35Wr des vorderen Rads 213r erfasst wird, aber zugleich an der Antriebswelle 35Er des Elektromotors 34r kein Anstieg der Drehzahl vorliegt und auch keine Schaltung im Getriebe 36r durchgeführt wurde. Da die Drehzahl der ersten Antriebswelle 35Er und der zweiten Antriebswelle 35Wr in einem bestimmten Verhältnis, bestimmt durch das Getriebe 36r, zueinander stehen, ist der erfasste Anstieg der Drehzahl nicht plausibel. Folglich wird ein Fehler ausgegeben und ein Korrektursignal für die Antriebseinheit 30r gesendet.A value is plausible if transmitted information about an operating state of a component of fuel cell vehicle 200 is realistic. For example, an error is detected if a sudden increase in speed is detected on the second drive shaft 35Wr of the front wheel 213r, but at the same time there is no increase in speed on the drive shaft 35Er of the electric motor 34r and no shifting has been carried out in the transmission 36r. Since the rotational speed of the first drive shaft 35Er and the second drive shaft 35Wr are in a specific ratio, determined by the transmission 36r, to one another, the detected increase in the rotational speed is not plausible. Consequently, an error is output and a correction signal is sent to the drive unit 30r.

Jedes Steuergerät umfasst bekanntermaßen einen Mikrocomputer, eine CPU, einen Speicher mit einem ROM, einem RAM, einen Eingangsport und einen Ausgangsport und ähnliche Komponenten.Each control device is known to include a microcomputer, a CPU, a memory including a ROM, a RAM, an input port and an output port, and the like.

Der Steuergeräteverbund 100 ermöglicht ein Sicherheitskonzept für das Brennstoffzellenfahrzeug 200, bei dem vor allem der Schutz der Wasserstoff-Komponenten und des Fahrers im Fokus steht.The control unit network 100 enables a safety concept for the fuel cell vehicle 200, in which the focus is primarily on protecting the hydrogen components and the driver.

BezugszeichenlisteReference List

1010: Verschaltunginterconnection
1515: Lenkungssteuergerät „Steer-by-Wire“ "Steer-by-Wire" steering control unit
20l, 20r20l, 20r: Brennstoffzelleneinheitfuel cell unit
21l, 21r21l, 21r: Brennstoffzellefuel cell
21C21C: Kompressorcompressor
22l, 22r22l, 22r: DC/DC WandlerDC/DC converter
22.1C22.1C: DC/DC WandlerDC/DC converter
22.2C22.2C: AC/DC WandlerAC/DC converter
2828: primäre Hochvoltleitung primary high-voltage line
3030: vordere Antriebseinheitfront drive unit
31G31G: Gehäuse Getriebehousing gearbox
31Bl, 31Br31bl, 31br: Gehäuse Bremsehousing brake
32l, 32r32l, 32r: AC/DC WandlerAC/DC converter
33l, 33r33l, 33r: Filterfilter
34l, 34r34l, 34r: Elektromotor/ -generatorelectric motor/generator
35El, 35Er35el, 35er: vordere Antriebswellefront driveshaft
35Wl, 35Wr35Wl, 35Wr: hintere Antriebswellerear driveshaft
35Al 35Ar35Al 35Ar: Achswelleaxle shaft
35G-GA35G GA: getriebeseitiges Antriebswellengelenktransmission-side drive shaft joint
35G-AW35G-AW: radseitiges Antriebswellengelenkwheel-side drive shaft joint
36l, 36r36l, 36r: Getriebetransmission
37G37G: Kühlung GetriebeCooling gearbox
37Bl, 37Br37Bl, 37Br: Kühlung BremseCooling brake
RR: RaumSpace
3838: vordere sekundäre Hochvoltleitungfront secondary high voltage line
39l, 39r39l, 39r: mechanische Bremsemechanical brake
139139: Bremssteuergerät brake control unit
4040: hintere Antriebseinheitrear drive unit
41G41G: GehäuseHousing
41Bl, 41Br41bl, 41br: Gehäuse Bremsehousing brake
42l, 42r42l, 42r: AC/DC WandlerAC/DC converter
43l, 43r43l, 43r: Filterfilter
44l, 44r44l, 44r: Elektromotor/ -generatorelectric motor/generator
45El, 45Er45el, 45er: Elektromotor/ -generator AntriebswelleElectric motor/ generator drive shaft
45Wl, 45Wr45Wl, 45Wr: Rad Antriebswellewheel drive shaft
45Al, 45Ar45Al, 45Ar: Achswelleaxle shaft
45G-GA45G GA: getriebeseitiges Antriebswellengelenktransmission-side drive shaft joint
45G-AW45G-AW: radseitiges Antriebswellengelenkwheel-side drive shaft joint
46l, 46r46l, 46r: Getriebetransmission
47G47G: Kühlung GetriebeCooling gearbox
47Bl, 47Br47bl, 47br: Kühlung BremseCooling brake
4848: hintere sekundäre Hochvoltleitungrear secondary high voltage line
49l, 49r49l, 49r: mechanische Bremsemechanical brake
149149: Bremssteuergerät brake control unit
5050: Hochvoltspeichersystemhigh-voltage storage system
5151: Hochvoltbatteriehigh-voltage battery
5252: Batteriemanagementsystembattery management system
5454: Anschlussschieneconnecting rail
56.256.2: primäre Schützprimary contactor
56.356.3: vordere sekundäre Schützfront secondary contactor
56.456.4: hintere sekundäre Schütz rear secondary contactor
6060: Niederspannungsbatterielow voltage battery
6262: DC/DC Wandler DC/DC converter
100100: Steuergeräteverbundcontrol unit network
101101: erste Befehlsebenefirst level of command
102102: zweite Befehlsebenesecond level of command
105105: Telemetriegerättelemetry device
110110: Fahrzeugsteuergerätvehicle control unit
120r, 120l120r, 120l: Brennstoffzellen-Steuergerätfuel cell control unit
125125: Tanksteuergerättank control unit
130r, 130l130r, 130l: vorderes Antriebssteuergerätfront drive control unit
140r, 140r140r, 140r: hinteres Antriebssteuergerätrear drive control unit
150150: Batteriemanagementsystembattery management system
162162: NiedervoltwandlersteuergerätLow-voltage converter control unit
167167: HochvoltwandlersteuergerätHigh-voltage converter control unit
170a170a: Speichergerätstorage device
170b170b: FIA SpeichergerätFIA storage device
180180: Human Machine Interfacehuman-machine interfaces
13001300: Absaugsystemsteuergerätsuction system controller
13381338: Klappensteuergerät flap control unit
199199: Supervisor-Steuergerät supervisor control unit
200200: Brennstoffzellenfahrzeugfuel cell vehicle
213r213r: vorderes rechtes Radfront right wheel
213l213l: vorderes linkes Radfront left wheel
214r214r: hinteres rechtes Radrear right wheel
214l214l: hinteres linkes Radrear left wheel
213In213in: Innenseiteinside
213Au213Au: Außenseiteoutside
214In214 in: Innenseiteinside
214Au214Au: Außenseiteoutside
216216: Reifentires
218218: Felgerim
219219: Innenkonturinner contour
220220: Radaufhängungsuspension
222222: Radträgerwheel carrier
223223: Lager warehouse
300300: Absaugsystemsuction system
310310: Radabdeckungwheel cover
311311: Innenrauminner space
312312: Innenschaleinner shell
313313: Trennstelleseparation point
314314: Außenschaleouter shell
315315: Außenflächeouter surface
316316: Öffnungopening
317317: Absaugspaltsuction gap
318318: Verbindungsanschlussconnection port
319319: Flanschflange
320320: Saugvorrichtungsuction device
322322: Abluftkanal exhaust duct
330330: Saugkanalsuction channel
336336: Wasserabscheidungsmittelwater separating agent
338338: Klappeflap
340340: Partikelfilterparticle filter

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturPatent Literature Cited

DE 102016200936 A1 [0005]
CN 2052369 U [0006]
CN 108715189A [0006]
DE 102010047311 A1 [0008]
DE 2147750 A [0009]

Claims

Suction system (300) for tire debris from in particular an electrically powered fuel cell vehicle (200), comprising: at least one wheel (213, 214) having a tire (216) having an inside (213In, 214In) and an outside (213Au, 214Au). and which is connected to a wheel suspension (220) by means of a wheel carrier (222); a wheel cover (310) encasing the wheel (213, 214) on both the inside (213In, 214In) and the outside (213Au, 214Au) and forming an interior space (311); a suction device (320) disposed outside the wheel cover (310); a suction channel (330) which fluidly connects the suction device (320) to the interior (311); and a particle filter (340) which is suitable for filtering the tire debris sucked out of the interior (311) by means of the suction device (320) from the air; characterized in that the wheel cover (310) is attached to the wheel carrier (222) and is designed to follow a steering movement and/or a spring movement of the wheel (213, 214); wherein the wheel cover (310) has a connection port (318) which is pivotally connected to the suction duct (330).

suction system (300) after claim 1 , characterized in that the wheel carrier (222) is free of a mechanical brake (39, 49).

suction system (300) after claim 1 or 2 , characterized in that the suction channel (330) is designed as a flexible pipe or hose to follow the steering movement or the spring movement of the wheel (213, 214).

Suction system (300) according to one of Claims 1 until 3 characterized in that the wheel cover (310) includes an opening (316) through which a lower portion of the tire (216) protrudes; wherein preferably the wheel cover (310) comprises a side surface which runs at a predetermined distance from a side wall of the tire (216) in such a way that a suction gap (317 ) forms.

Suction system (300) according to one of Claims 1 until 4 , characterized in that the particle filter (340) is arranged in the suction channel (330), in particular in an area adjoining the suction device (320), or is integrated into the suction device (320).

Suction system (300) according to one of Claims 1 until 5 , characterized in that the wheel cover (310) has an outer surface (315) which has a closed, preferably smooth, surface.

Suction system (300) according to one of Claims 1 until 6 , characterized in that the wheel cover (310) has a flange (313) for attachment to the wheel carrier (230).

Suction system (300) according to one of Claims 1 until 7 , characterized in that the wheel cover (310) is designed in several parts, preferably in two parts, and has at least one inner shell (312) and one outer shell (314).

suction system (300) after claim 8 , characterized in that the wheel (213, 214) has an inner contour (219), wherein at least a partial area of the inner shell (312) runs parallel to the inner contour (219).

suction system (300) after claim 8 or 9 , characterized in that the inner shell (312) rests against the wheel carrier (220).

Suction system (300) according to one of Claims 1 until 10 , characterized in that the suction channel (330) has a means for separating water (336) and/or a closable flap (338); the flap (338) preferably being arranged in a rear region (331B) of the suction channel (330) in the direction of flow.

suction system (300) after claim 11 , characterized in that the flap (338) can be actuated by a control unit (1338).

Suction system (300) according to one of Claims 1 until 12 , characterized by an exhaust air duct (322) which follows in the direction of flow behind the particle filter and/or the suction device (320) and serves to discharge the filtered air.

Fuel cell vehicle (200) characterized by a suction system (300) according to one of Claims 1 until 13 .

Fuel cell vehicle (200) after Claim 14 characterized by a drive unit (30, 40) having a mechanical brake (39, 49); the mechanical brake (39, 49) preferably being arranged directly on the drive unit (30, 40).