DE112005002174B4 - Architecture of a fuel cell vehicle - Google Patents

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Abstract

Fahrzeugchassis (8), das umfasst:einen Rahmen (10), der mindestens einen Hohlraum (20, 176) definiert, wobei der mindestens eine Hohlraum (20, 176) einen ersten Hohlraum (20) und einen zweiten Hohlraum (176) umfasst;mindestens einen Tank (90, 90', 94, 98), der eingerichtet ist, komprimiertes Wasserstoffgas zu speichern, und der zumindest teilweise in dem ersten Hohlraum (20) angeordnet ist und bezüglich des Rahmens (10) der Länge nach ausgerichtet ist;ein Bodenblech (140), welches über dem ersten Hohlraum (20) und dem zweiten Hohlraum (176) angeordnet ist und eine Hohlwölbung (170) definiert, die zumindest teilweise von zylindrischer Gestalt ist; wobei der eine Tank (90, 90') oder einer der mehreren Tanks (90, 90', 94, 98) teilweise in der Hohlwölbung (170) angeordnet ist;wobei das Bodenblech (140) zumindest teilweise eine starre Bodenfläche (144) eines Fahrgastraums (142) definiert;wobei das Bodenblech (140) eine Auswölbung (152) in der starren Bodenfläche (144) gegenüber der Hohlwölbung (170) definiert; undwobei die starre Bodenfläche (144) an einem vorderen Ende (160) des Fahrgastraums (142) eben ist.A vehicle chassis (8), comprising:a frame (10) defining at least one cavity (20, 176), the at least one cavity (20, 176) comprising a first cavity (20) and a second cavity (176); at least one tank (90, 90', 94, 98) adapted to store compressed hydrogen gas and which is at least partially disposed in the first cavity (20) and is longitudinally aligned with respect to the frame (10);a floor panel (140) disposed over the first cavity (20) and the second cavity (176) and defining a hollow vault (170) which is at least partially cylindrical in shape; wherein the one tank (90, 90') or one of the multiple tanks (90, 90', 94, 98) is partially arranged in the hollow vault (170);wherein the base plate (140) is at least partially a rigid base surface (144). passenger compartment (142);wherein the floor panel (140) defines a bulge (152) in the rigid floor surface (144) opposite the hollow bulge (170); andwherein the rigid floor surface (144) at a front end (160) of the passenger compartment (142) is flat.

Description

TECHNISCHES GEBIETTECHNICAL FIELD

Diese Erfindung betrifft Fahrzeugchassis und Fahrzeuge mit der Länge nach ausgerichteten Druckgasspeichertanks unter einem Fahrgastraum.This invention relates to vehicle chassis and vehicles having lengthwise compressed gas storage tanks beneath a passenger compartment.

HINTERGRUND DER ERFINDUNGBACKGROUND OF THE INVENTION

Fahrzeuge nach Stand der Technik umfassen typischerweise eine Verbrennungsmaschine, die in einem Motorraum im Vorderteil oder im Heck des Fahrzeugkörpers untergebracht ist. Die Maschine wird durch eine Flüssigkeit gespeist, beispielsweise Benzin- oder Dieselkraftstoff, welche typischerweise in einem Tank im Bereich des Fahrzeughecks gespeichert wird. Die Maschine treibt das Fahrzeug durch Ausüben eines Drehmoments auf Straßenräder durch ein mechanisches Getriebe an.Prior art vehicles typically include an internal combustion engine housed in an engine compartment at the front or rear of the vehicle body. The machine is powered by a liquid, such as gasoline or diesel fuel, which is typically stored in a tank in the rear of the vehicle. The machine drives the vehicle by applying torque to road wheels through a mechanical transmission.

Alternative Fahrzeugkraftstoffe, z.B. komprimierter Wasserstoff und Erdgas, weisen eine niedrigere spezifische thermische Energie pro Volumeneinheit auf als Flüssigkraftstoffe, wie z.B. Benzin- und Dieselkraftstoff, d.h. sie weisen eine relativ niedrige Energiedichte auf. Dementsprechend kann ein Fahrzeug mit alternativem Kraftstoff eine deutlich geringere Reichweite bis zum Wiederauftanken aufweisen als ein Fahrzeug mit herkömmlichem Kraftstoff mit gleicher Kraftstoffspeicherkapazität. Es ist daher für Fahrzeuge mit alternativem Kraftstoff wünschenswert, größere Kraftstoffspeichertanks aufzunehmen als diejenigen, welche in Fahrzeugen mit herkömmlichem Kraftstoff anzutreffen sind.Alternative vehicle fuels, such as compressed hydrogen and natural gas, have a lower specific thermal energy per unit volume than liquid fuels, such as gasoline and diesel fuel, i.e. they have a relatively low energy density. Accordingly, an alternative fuel vehicle may have a significantly shorter refueling range than a conventional fuel vehicle with the same fuel storage capacity. It is therefore desirable for alternative fuel vehicles to accommodate larger fuel storage tanks than those found in conventional fuel vehicles.

Die US 6 190 793 B1 offenbart einen Brennstoffzellenstapel, der aus Brennstoffzellenplatten aufgebaut ist und Wasserstoff, der in einem Kraftstofftank gespeichert sein kann, als Kraftstoff verwendet.The US 6,190,793 B1 discloses a fuel cell stack constructed of fuel cell plates and using hydrogen, which may be stored in a fuel tank, as fuel.

In der EP 1 145 891 A2 ist ein Gas- oder Trolleybus mit einem Chassis offenbart, an dem ein Unterflureinbaumodul befestigt werden kann. In das Unterflureinbaumodul können Kraftstofftanks eingebaut sein, die in Längsrichtung des Busses orientiert sind.In the EP 1 145 891 A2 a gas or trolley bus is disclosed with a chassis to which an underfloor installation module can be attached. Fuel tanks that are oriented in the longitudinal direction of the bus can be installed in the underfloor installation module.

Die EP 0 067 576 A1 wird als nächstkommender Stand der Technik betrachtet, und sie offenbart ein Bodenblech mit einer rechteckigen Hohlwölbung in Fahrzeuglängsrichtung, in der ein Kraftstofftank vollständig untergebracht ist. Die Hohlwölbung erstreckt sich bis zum vorderen Ende eines Fahrgastraums des Fahrzeugs.The EP 0 067 576 A1 is considered the closest prior art and discloses a floor panel with a rectangular hollow curvature in the longitudinal direction of the vehicle in which a fuel tank is completely housed. The hollow arch extends to the front end of a passenger compartment of the vehicle.

In der US 5 673 939 A ist eine Kraftstofftankanordnung mit zylindrischen Drucktanks zum Speichern von komprimiertem Wasserstoffgas offenbart. Die Kraftstofftankanordnung ist unter einem Bodenblech des Fahrzeugs an einem Fahrzeugchassis so angeordnet, dass das Bodenblech eben ist.In the US 5,673,939 A discloses a fuel tank assembly with cylindrical pressure tanks for storing compressed hydrogen gas. The fuel tank assembly is arranged under a floor panel of the vehicle on a vehicle chassis such that the floor panel is flat.

Die US 2003/ 0 037 974 A1 offenbart ein Brennstoffzellenfahrzeug mit zylindrischen Kraftstofftanks, die in einem Hohlraum eines Fahrzeugrahmens so angeordnet sind, dass ein Bodenblech des Fahrzeugs eben sein kann.The US 2003/0 037 974 A1 discloses a fuel cell vehicle with cylindrical fuel tanks arranged in a cavity of a vehicle frame such that a floor panel of the vehicle can be flat.

In der DE 101 54 353 A1 ist ein Fahrzeugchassis mit einem Rahmen, einem Fahrzeugunterboden und einem Bodenblech offenbart, bei dem eine Energiequelle, beispielsweise ein Kraftstofftank, in einem Raum eingeschlossen ist, der durch den Rahmen, den Fahrzeugunterboden und das Bodenblech definiert ist. In dem Bodenblech ist eine Auswölbung vorgesehen, die sich der Länge nach über das gesamte Bodenblech erstreckt. Die DE 103 12 205 A1 offenbart eine Kraftstofftankanordnung, die mehrere miteinander in Verbindung stehende zylindrische Kraftstofftanks für gasförmigen Kraftstoff umfasst. Beim Einbau der zylindrischen Kraftstofftanks wird die Größe des Kofferraums verringert.In the DE 101 54 353 A1 discloses a vehicle chassis having a frame, a vehicle underbody, and a floorpan, in which a power source, such as a fuel tank, is enclosed in a space defined by the frame, the vehicle underbody, and the floorpan. A bulge is provided in the base plate, which extends lengthwise over the entire base plate. The DE 103 12 205 A1 discloses a fuel tank assembly including a plurality of interconnected cylindrical gaseous fuel tanks. When installing the cylindrical fuel tanks, the size of the trunk is reduced.

In der US 2004/ 0 173 391 A1 ist ein zylindrischer Gastank mit einer Batterieeinheit offenbart, die an diesen so angeformt ist, dass der benötigte Einbauraum minimiert ist. Wenn eine größere Batteriekapazität benötigt wird, können weitere Batteriezellen auf Kosten von Platz im Kofferraum oder auf Kosten von Volumen des Gastanks hinzugefügt werden.In the US 2004/ 0 173 391 A1 a cylindrical gas tank with a battery unit is disclosed, which is molded onto it in such a way that the required installation space is minimized. If greater battery capacity is required, additional battery cells can be added at the expense of trunk space or at the expense of gas tank volume.

Es ist auch wünschenswert, Speichertanks für alternative Kraftstoffe an einer geschützten Stelle in dem Fahrzeugchassis unterzubringen. Dementsprechend werden Speichertanks für alternative Kraftstoffe typischerweise zwischen den Hinterrädern des Fahrzeugs untergebracht. Der Einbauraum zwischen den Hinterrädern ist jedoch begrenzt, was wiederum die Größe der Tanks und die Fahrzeugreichweite zwischen Tankvorgängen begrenzt.It is also desirable to locate alternative fuel storage tanks in a protected location within the vehicle chassis. Accordingly, alternative fuel storage tanks are typically located between the rear wheels of the vehicle. However, the installation space between the rear wheels is limited, which in turn limits the size of the tanks and the vehicle range between refueling.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, Kraftstofftanks für gasförmige Kraftstoffe in einem Fahrzeug so unterzubringen, dass die Kraftstofftanks möglichst gut geschützt sind und deren Platzbedarf den Fahrgastraum möglichst wenig beeinträchtigt.The object of the invention is to accommodate fuel tanks for gaseous fuels in a vehicle in such a way that the fuel tanks are protected as well as possible and their space requirements impact the passenger compartment as little as possible.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNGSUMMARY OF THE INVENTION

Diese Aufgabe wird durch die Gegenstände der unabhängigen Ansprüche gelöst.This task is solved by the subject matter of the independent claims.

Gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung ist ein Fahrzeug bereitgestellt, das eine verbesserte Speicherfähigkeit für gasförmigen Kraftstoff aufweist. Das Fahrzeug umfasst einen Rahmen, der einen zentralen Hohlraum oder ein zentrales Fach definiert, und einen Tank, der eingerichtet ist, um komprimierten Wasserstoff zu speichern. Der Tank ist zumindest teilweise in dem Hohlraum angeordnet und bezüglich des Rahmens der Länge nach ausgerichtet. Ein Fahrzeugbodenblech ist bei einer beispielhaften Ausführungsform mit dem Rahmen verbunden und deckt den Hohlraum ab. Das Fahrzeugbodenblech definiert eine teilweise zylindrische Hohlwölbung, in welcher der Tank teilweise angeordnet ist, und eine entsprechende Auswölbung an der Seite des Fahrzeugbodenblechs, die der Hohlwölbung gegenüber liegt, d.h. der Oberfläche des Fahrzeugbodens. An einem vorderen Ende des Fahrgastraums ist die Oberfläche des Fahrzeugbodens eben.According to a first aspect of the invention, there is provided a vehicle having improved gaseous fuel storage capability. The vehicle includes a frame that has a central cavity or compartment defined, and a tank arranged to store compressed hydrogen. The tank is at least partially arranged in the cavity and aligned lengthwise with respect to the frame. In an exemplary embodiment, a vehicle floor panel is connected to the frame and covers the cavity. The vehicle floor panel defines a partially cylindrical hollow bulge in which the tank is partially disposed, and a corresponding bulge on the side of the vehicle floor panel opposite the hollow bulge, ie, the surface of the vehicle floor. At a front end of the passenger compartment, the surface of the vehicle floor is flat.

Gemäß einem zweiten Aspekt der Erfindung ist ein Brennstoffzellenfahrzeug mit einer Entwurfsflexibilität ausgestattet, wodurch eine Verminderung der Kraftstofftankgröße eine Erhöhung der Brennstoffzellenstapelgröße ermöglicht. Der Brennstoffzellenstapel ist benachbart zu dem Kraftstofftank angeordnet und ist so ausgerichtet, dass zusätzliche Brennstoffzellen an der Seite des Stapels hinzugefügt werden können, die den Tanks zugewandt ist. Dementsprechend kann, wenn ein langer Tank entfernt wird und durch einen kürzeren Tank ersetzt wird, der Brennstoffzellenstapel durch Hinzufügen von Brennstoffzellen vergrößert werden, welche den Platz einnehmen, der zuvor durch den großen Tank belegt war. Der Entwurf kommt auch Fahrzeugherstellern entgegen, die mehrere Fahrzeuge mit einem gemeinsamen Chassis- und Rahmenentwurf, aber unterschiedlichen Brennstoffzellen- und Tankkonfigurationen, zusammenbauen können.According to a second aspect of the invention, a fuel cell vehicle is provided with design flexibility whereby a reduction in fuel tank size enables an increase in fuel cell stack size. The fuel cell stack is disposed adjacent the fuel tank and is oriented so that additional fuel cells can be added to the side of the stack facing the tanks. Accordingly, when a long tank is removed and replaced with a shorter tank, the fuel cell stack can be enlarged by adding fuel cells that take up the space previously occupied by the large tank. The design also accommodates vehicle manufacturers who can assemble multiple vehicles with a common chassis and frame design but different fuel cell and tank configurations.

Die voranstehenden Merkmale und Vorteile und andere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der nachfolgenden genauen Beschreibung der besten Arten zur Ausführung der Erfindung leicht offensichtlich, wenn sie in Verbindung mit den begleitenden Zeichnungen gelesen wird.The foregoing features and advantages and other features and advantages of the present invention will be readily apparent from the following detailed description of the best modes of carrying out the invention when read in conjunction with the accompanying drawings.

KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGENBRIEF DESCRIPTION OF DRAWINGS

  • 1 ist eine schematische Draufsicht mit teilweisen Weglassungen auf ein Chassis für ein erfindungsgemäßes Fahrzeug; 1 is a schematic plan view, with partial omissions, of a chassis for a vehicle according to the invention;
  • 2 ist eine schematische Draufsicht auf den Rahmen des Chassis von 1; 2 is a schematic top view of the frame of the chassis of 1 ;
  • 3 ist eine schematische perspektivische Ansicht des Rahmens von 2, wobei Räder und ein Frontantriebsmotor mit Bezug darauf angebracht sind; 3 is a schematic perspective view of the frame of 2 , with wheels and a front-wheel drive engine attached with respect thereto;
  • 4 ist eine schematische Querschnittsansicht des Rahmens und der Wasserstoffspeichertanks des Chassis von 1; 4 is a schematic cross-sectional view of the frame and hydrogen storage tanks of the chassis of 1 ;
  • 5 ist eine schematische perspektivische Ansicht des Chassis von 1, die einen in dem Fahrzeugbodenblech ausgebildeten Tunnel zur Unterbringung eines der Wasserstoffspeichertanks von 4 darstellt; und 5 is a schematic perspective view of the chassis of 1 , which has a tunnel formed in the vehicle floor panel to accommodate one of the hydrogen storage tanks 4 represents; and
  • 6 ist eine schematische Querschnittsseitenansicht des Brennstoffzellenstapels und Wasserstoffspeichers des Chassis von 1. 6 is a schematic cross-sectional side view of the fuel cell stack and hydrogen storage of the chassis of 1 .

BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMENDESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS

Auf 1 Bezug nehmend ist ein Chassis 8 für ein Fahrzeug 9 schematisch abgebildet. Das Chassis umfasst einen Strukturrahmen 10. Mit Bezug auf 2 und 3 umfasst der Rahmen eine erste Schiene 14 und eine zweite Schiene 18, die zusammenwirken, um dazwischen einen geschützten Hohlraum 20 zumindest teilweise zu definieren. Eine dritte Schiene 22 liegt außerhalb der ersten Schiene 14 und wirkt mit der ersten Schiene 14 zusammen, um einen ersten seitlichen Hohlraum 24 außerhalb des geschützten Hohlraums 20 zumindest teilweise zu definieren. Eine vierte Schiene 26 liegt außerhalb der zweiten Schiene 18 und wirkt mit der zweiten Schiene 18 zusammen, um einen zweiten seitlichen Hohlraum 28 außerhalb des geschützten Hohlraums 20 zumindest teilweise zu definieren. Verschiedene Chassiskomponenten sind innerhalb der seitlichen Hohlräume 24, 28 gezeigt. Ein Querelement 32 verbindet die erste und zweite Schiene 14, 18 starr miteinander. Ein Querelement 36 verbindet die erste und dritte Schiene 14, 22 starr miteinander. Ein Querelement 40 verbindet die zweite und vierte Schiene 18, 26 starr miteinander.On 1 Referring to this, a chassis 8 for a vehicle 9 is shown schematically. The chassis includes a structural frame 10. Referring to 2 and 3 the frame includes a first rail 14 and a second rail 18 which cooperate to at least partially define a protected cavity 20 therebetween. A third rail 22 lies outside the first rail 14 and cooperates with the first rail 14 to at least partially define a first lateral cavity 24 outside the protected cavity 20. A fourth rail 26 lies external to the second rail 18 and cooperates with the second rail 18 to at least partially define a second lateral cavity 28 external to the protected cavity 20. Various chassis components are shown within the side cavities 24, 28. A cross member 32 rigidly connects the first and second rails 14, 18 to one another. A cross member 36 rigidly connects the first and third rails 14, 22 to one another. A cross member 40 rigidly connects the second and fourth rails 18, 26 to one another.

Der Rahmen 10 umfasst auch einen ersten Knoten 44, einen zweiten Knoten 48, einen dritten Knoten 52 und einen vierten Knoten 56. Die Knoten, die vorzugsweise gegossen sind, verbinden verschiedene Elemente des Rahmens 10 im Wesentlichen starr miteinander. Genauer gesagt verbindet der erste Knoten 44 ein erstes Frontelement 60 mit der ersten Schiene 14 und der dritten Schiene 22. Der zweite Knoten 48 verbindet ein zweites Frontelement 64 mit der zweiten Schiene 18 und der vierten Schiene 26. The frame 10 also includes a first node 44, a second node 48, a third node 52 and a fourth node 56. The nodes, which are preferably cast, connect various elements of the frame 10 substantially rigidly together. More specifically, the first node 44 connects a first front element 60 to the first rail 14 and the third rail 22. The second node 48 connects a second front element 64 to the second rail 18 and the fourth rail 26.

Der dritte Knoten 52 verbindet ein erstes Heckrahmenelement 66 mit der ersten und dritten Schiene 14, 22. Der vierte Knoten 56 verbindet ein zweites Heckrahmenelement 70 mit der zweiten und vierten Schiene 18, 26.The third node 52 connects a first rear frame element 66 to the first and third rails 14, 22. The fourth node 56 connects a second rear frame element 70 to the second and fourth rails 18, 26.

Ein Querelement 74 verbindet den ersten und zweiten Knoten 44, 48. Ein Querelement 78 verbindet den dritten und vierten Knoten 52, 56. Ein Frontstoßstangenelement 82 ist mit den zwei Frontelementen 60, 64 verbunden. Ein Heckstoßstangenelement 86 ist mit den zwei Heckelementen 66, 70 verbunden. Die Schienen 14, 18, 22, 26 und die Rahmenelemente 60, 64, 66, 70 sind vorzugsweise stranggepresste oder hydrogeformte Aluminiumrohre.A cross member 74 connects the first and second nodes 44, 48. A cross member 78 connects the third and fourth nodes 52, 56. A front bumper member 82 is connected to the two front members 60, 64. A rear bumper element 86 is connected to the two rear elements 66, 70 tied together. The rails 14, 18, 22, 26 and the frame members 60, 64, 66, 70 are preferably extruded or hydroformed aluminum tubes.

Besonders auf 1 Bezug nehmend umfasst das Fahrzeug 9 drei im Wesentlichen zylindrische Tanks 90, 94, 98, die eingerichtet sind, um komprimierten Wasserstoff zu speichern. Der Tank 90 ist länger und weist einen größeren Durchmesser als die Tanks 94 und 98 auf. Die Tanks 94 und 98 sind im Wesentlichen von gleicher Größe und sind an gegenüberliegenden Seiten des Tanks 90 angeordnet. Die Tanks 90, 94, 98 sind zumindest teilweise in dem geschützten zentralen Hohlraum 20 des Rahmens 10 angeordnet.Especially on 1 Referring to the vehicle 9, it includes three substantially cylindrical tanks 90, 94, 98 configured to store compressed hydrogen. Tank 90 is longer and has a larger diameter than tanks 94 and 98. Tanks 94 and 98 are substantially the same size and are located on opposite sides of tank 90. The tanks 90, 94, 98 are at least partially arranged in the protected central cavity 20 of the frame 10.

Auf 4 Bezug nehmend, wobei gleiche Bezugszeichen gleiche Komponenten aus 1 - 3 bezeichnen, umfasst eine Tankträgerbaugruppe 102 mindestens ein Grundelement 106, das drei Vertiefungen oder Hohlwölbungen 110, 114, 118 definiert. Die Oberfläche, die jede der Hohlwölbungen definiert, ist teilweise zylindrisch mit einem Durchmesser, der ein wenig größer als der Durchmesser eines der Tanks 90, 94, 98 ist. Der Tank 94 ist teilweise in der Hohlwölbung 110 angeordnet, der Tank 90 ist teilweise in der Hohlwölbung 114 angeordnet und der Tank 98 ist teilweise in der Hohlwölbung 118 angeordnet. Dementsprechend wirken die Hohlwölbungen, um einen jeweiligen Tank zumindest teilweise zu positionieren und festzuhalten.On 4 Referring to, where like reference numerals represent like components 1 - 3 denote, a tank support assembly 102 includes at least one base element 106 that defines three depressions or hollow bulges 110, 114, 118. The surface defining each of the hollow bulges is partially cylindrical with a diameter slightly larger than the diameter of one of the tanks 90, 94, 98. The tank 94 is partially arranged in the hollow vault 110, the tank 90 is partially arranged in the hollow vault 114 and the tank 98 is partially arranged in the hollow vault 118. Accordingly, the hollow curvatures act to at least partially position and hold a respective tank.

Die Tankträgerbaugruppe 102 umfasst ferner ein Band 122, mit dem Grundelement 106 verbundene Schäkel 130 und Gummilaufbuchsen 126, von denen jede durch einen jeweiligen Schäkel 130 mit dem Joch bzw. Grundelement 106 verbunden ist. Es kann wünschenswert sein, anstelle der Schäkel T-Schrauben zu verwenden. Das Band 122 besteht vorzugsweise aus rostfreiem Stahl. Eine Seite des Bands 122 kontaktiert einen Abschnitt des Umfangs eines jeden der Tanks 90, 94, 98. Die andere Seite des Bandes 122 kontaktiert einen Abschnitt des Umfangs der Gummilaufbuchsen 126, so dass das Band 122 gespannt ist und die Tanks 90, 94, 98 an dem Grundelement 106 festhält. Die Gummilaufbuchsen 126 sind verformbar, um Variationen in den Tankabmessungen aufgrund von Druckbeaufschlagung zu ermöglichen. Eine (nicht dargestellte) Gummiisolierung wird vorzugsweise zwischen dem Band aus rostfreien Stahl 122 und den Tanks 90, 94, 98 verwendet, um das Tankmaterial zu schützen und um ferner Variationen bei den Tankabmessungen aufzunehmen. Die Hohlräume 24, 28 bilden Energie absorbierende Knautschzonen an den jeweiligen Längsseiten des Hohlraums 20.The tank support assembly 102 further includes a band 122, shackles 130 connected to the base member 106, and rubber bushings 126, each of which is connected to the yoke or base member 106 by a respective shackle 130. It may be desirable to use T-bolts instead of shackles. The band 122 is preferably made of stainless steel. One side of the band 122 contacts a portion of the perimeter of each of the tanks 90, 94, 98. The other side of the band 122 contacts a portion of the perimeter of the rubber bushings 126 so that the band 122 is tensioned and the tanks 90, 94, 98 holds on to the base element 106. The rubber liners 126 are deformable to allow for variations in tank dimensions due to pressurization. Rubber insulation (not shown) is preferably used between the stainless steel band 122 and the tanks 90, 94, 98 to protect the tank material and to further accommodate variations in tank dimensions. The cavities 24, 28 form energy-absorbing crumple zones on the respective long sides of the cavity 20.

Eine Unterbodenwanne 134 dichtet die untere Öffnung des geschützten Hohlraums 20 ab. Ein Fahrzeugbodenblech 140 erstreckt sich oberhalb und über die obere Öffnung des geschützten Hohlraums 20 und bildet eine starre Bodenfläche 144 des Fahrzeuginnenraums oder des Fahrgastraums 142. In dem Umfang der beanspruchten Erfindung kann die starre Bodenfläche 144 eine oder mehrere Abdeckungen, wie z.B. ein Polster oder einen Teppich (nicht dargestellt), umfassen. Die Fahrzeugunterbodenwanne 134, das Fahrzeugbodenblech 140 und die Schienen 14, 18 definieren ein Wasserstoffspeicherfach, das zumindest teilweise inhaltsgleich mit dem Hohlraum 20 ist. Auf 4 und 5 Bezug nehmend ist die Bodenfläche 144 im Wesentlichen eben, und sie stellt Montagepunkte 148 bereit, an welchen vordere und hintere Insassensitze (nicht dargestellt) mit dem Fahrzeugbodenblech 140 verbunden werden können. Das Fahrzeugbodenblech 140 ist durch einen darin ausgebildeten Tunnel 152 gekennzeichnet. Der Tunnel 152 ist eine teilweise zylindrische Auswölbung in der im Wesentlichen ebenen Bodenfläche 144, um die Größe des Tanks 90 unterzubringen. Die vorderste Ausdehnung 156 des Tunnels erstreckt sich nicht wesentlich vor die Vordersitze oder die Montagepunkte 148 für die Vordersitze, so dass ein im Wesentlichen ebener Bereich 160 des Fahrzeugbodens 144 verbleibt, der sich der Länge nach zwischen den Vordersitzen und der Trennwand 164 oder dem Armaturenbrett 168 erstreckt. Der im Wesentlichen ebene Bereich 160 erstreckt sich quer von einem Seitenrand des Fahrzeugbodenblechs zu dem anderen Seitenrand des Fahrzeugbodenblechs.An underbody pan 134 seals the lower opening of the protected cavity 20. A vehicle floor panel 140 extends above and over the upper opening of the protected cavity 20 and forms a rigid floor surface 144 of the vehicle interior or passenger compartment 142. Within the scope of the claimed invention, the rigid floor surface 144 may include one or more coverings, such as a cushion or a Carpet (not shown). The vehicle underbody pan 134, the vehicle floor panel 140 and the rails 14, 18 define a hydrogen storage compartment that has at least partially the same content as the cavity 20. On 4 and 5 Referring to this, the floor surface 144 is substantially flat and provides mounting points 148 at which front and rear passenger seats (not shown) can be connected to the vehicle floor panel 140. The vehicle floor panel 140 is characterized by a tunnel 152 formed therein. The tunnel 152 is a partially cylindrical bulge in the substantially flat floor surface 144 to accommodate the size of the tank 90. The forwardmost extent 156 of the tunnel does not extend substantially in front of the front seats or the front seat mounting points 148, leaving a substantially flat area 160 of the vehicle floor 144 extending lengthwise between the front seats and the bulkhead 164 or the dashboard 168 extends. The substantially flat region 160 extends transversely from one side edge of the vehicle floor panel to the other side edge of the vehicle floor panel.

Wiederum auf 4 Bezug nehmend liegt eine teilweise zylindrische Hohlwölbung 170, in welcher der Tank 90 teilweise angeordnet ist, gegenüber der Auswölbung in der Fahrzeugbodenfläche.Up again 4 Referring to this, a partially cylindrical hollow bulge 170 in which the tank 90 is partially disposed faces the bulge in the vehicle floor surface.

Wiederum auf 1 und 2 Bezug nehmend umfasst das Fahrzeug auch einen Brennstoffzellenstapel 172. Der Brennstoffzellenstapel 172 ist in einem zwischen den Knoten 44 und 48 ausgebildeten Hohlraum 176 enthalten, wie in 2 gezeigt ist. Der Brennstoffzellenstapel liegt unter dem im Wesentlichen ebenen Bereich 160 des Fahrzeugbodenblechs 140, der in 1 teilweise weggeschnitten gezeigt ist. Die Tanks 90, 94, 98 sind wirksam mit dem Brennstoffzellenstapel 172 verbunden, um den Stapel 172 selektiv mit Wasserstoffgas zu versorgen. Auf 6 Bezug nehmend, wobei gleiche Bezugszeichen gleiche Komponenten aus 1 - 5 bezeichnen, definieren das Fahrzeugbodenblech 140 und eine untere Schutzabdeckung 180 zumindest teilweise ein Brennstoffzellenstapelfach, das zumindest teilweise inhaltsgleich mit dem Hohlraum 176 ist. Das Brennstoffzellenstapelfach ist dem Wasserstofftankfach benachbart, und der Rahmen 10 stellt eine unbehinderte Öffnung bereit, um die Brennstoffzellenstapel- und Wasserstofftankfächer zu verbinden, beispielsweise unter dem oder durch das Querelement 32 hindurch. Die Tanks sind bezüglich des Fahrzeugs der Länge nach ausgerichtet, und der Brennstoffzellenstapel 172 ist vor den Tanks angeordnet.Up again 1 and 2 Referring to the vehicle, the vehicle also includes a fuel cell stack 172. The fuel cell stack 172 is contained within a cavity 176 formed between nodes 44 and 48, as shown in FIG 2 is shown. The fuel cell stack lies under the essentially flat area 160 of the vehicle floor panel 140, which is in 1 shown partially cut away. The tanks 90, 94, 98 are operatively connected to the fuel cell stack 172 to selectively supply the stack 172 with hydrogen gas. On 6 Referring to, where like reference numerals represent like components 1 - 5 denote, the vehicle floor panel 140 and a lower protective cover 180 at least partially define a fuel cell stack compartment, which has at least partially the same content as the cavity 176. The fuel cell stack compartment is adjacent to the hydrogen tank compartment, and the frame 10 provides an unobstructed opening to connect the fuel cell stack and hydrogen tank compartments, for example under or through the cross element 32 through. The tanks are aligned lengthwise with respect to the vehicle and the fuel cell stack 172 is located in front of the tanks.

Der Brennstoffzellenstapel 172 ist aus einzelnen, elektrisch miteinander verbundenen Brennstoffzellen 184 gebildet. Die Größe und damit die Leistung des Brennstoffzellenstapels 172 kann durch Hinzufügen oder Entfernen von Brennstoffzellen zu dem Stapel verändert werden. Der Brennstoffzellenstapel 172 ist in dem Fahrzeug so ausgerichtet, dass zusätzliche Brennstoffzellen am hinteren Ende 186 des Stapels an den Stapel angefügt werden können. Der Entwurf des Fahrzeugs ist daher derart, dass kürzere Wasserstoffspeichertanks, d.h. Tanks mit einer kleiner Längsabmessung, die Tanks 90, 94, 98 ersetzen können. Die kürzeren Wasserstoffspeichertanks stellen einen erhöhten Raum in dem vorderen Bereich 188 des Wasserstofftankfachs im Vergleich mit den Tanks 90, 94, 98 bereit. Der Brennstoffzellenstapel 178 kann dann durch Hinzufügen von Brennstoffzellen an das hintere Ende 186 des Stapels 172 vergrößert werden, wobei zumindest einige der hinzugefügten Brennstoffzellen einen Raum in dem Wasserstofftankfach belegen, der zuvor durch die Tanks 90, 94, 98 belegt war. Auf diese Weise schafft der Entwurf und die Architektur des Fahrzeugs eine Entwurfsflexibilität: durch Verringerung der Größe der Wasserstoffspeichertanks wird ein Raum in der Richtung des Brennstoffzellenstapelwachstums verfügbar gemacht, um mehr Brennstoffzellen unterzubringen. Auf ähnliche Weise schafft eine Verminderung der Größe des Brennstoffzellenstapels einen vergrößerten Einbauraum für Tanks.The fuel cell stack 172 is formed from individual fuel cells 184 that are electrically connected to one another. The size and therefore the performance of the fuel cell stack 172 can be changed by adding or removing fuel cells from the stack. The fuel cell stack 172 is oriented within the vehicle such that additional fuel cells can be added to the stack at the rear end 186 of the stack. The design of the vehicle is therefore such that shorter hydrogen storage tanks, i.e. tanks with a small longitudinal dimension, can replace the tanks 90, 94, 98. The shorter hydrogen storage tanks provide increased space in the front region 188 of the hydrogen tank compartment compared to the tanks 90, 94, 98. The fuel cell stack 178 may then be enlarged by adding fuel cells to the rear end 186 of the stack 172, with at least some of the added fuel cells occupying a space in the hydrogen tank compartment previously occupied by the tanks 90, 94, 98. In this way, the design and architecture of the vehicle creates design flexibility: by reducing the size of the hydrogen storage tanks, space is made available in the direction of fuel cell stack growth to accommodate more fuel cells. Similarly, reducing the size of the fuel cell stack creates increased installation space for tanks.

Daher kann beispielsweise ein kleinerer Tank, wie z.B. der bei 90' gezeigte, den Tank 90 ersetzen. Zusätzliche Brennstoffzellen 184' können zu dem Brennstoffzellenstapel hinzugefügt werden, so dass sich der Brennstoffzellenstapel von dem Hohlraum 176 in den Hohlraum 20 erstreckt. Ein solchermaßen vergrößerter Brennstoffzellenstapel ist bei 172' gezeigt. Auf diese Weise belegt der Brennstoffzellenstapel 172' einen Raum, der vorher von dem Tank 90 belegt war.Therefore, for example, a smaller tank, such as that shown at 90', can replace tank 90. Additional fuel cells 184' may be added to the fuel cell stack so that the fuel cell stack extends from the cavity 176 into the cavity 20. Such an enlarged fuel cell stack is shown at 172'. In this way, the fuel cell stack 172' occupies a space that was previously occupied by the tank 90.

Wiederum auf 1 - 3 Bezug nehmend stellt der Brennstoffzellenstapel 172 dem Antriebsmotor 192, welcher wirksam mit den Vorderrädern 196, 200 verbunden ist, elektrische Energie bereit. Der Antriebsmotor ist unter einer HVAC-Einheit angeordnet, die in 1 bei 204 gezeigt ist. Einzelne Hinterradnabenmotoren 208, 212 treiben die Hinterräder 214 bzw. 216 an. Die Vorderräder 196, 200 sind mit einem Frontfederungssystem 220 drehbar verbunden, welches an dem Rahmen 10 angebracht ist. Die Hinterräder 214, 216 sind mit einem Heckfederungssystem 224 drehbar verbunden, welches an dem Rahmen 10 angebracht ist. Jedes der Räder weist einen darauf montierten Reifen auf.Up again 1 - 3 Referring to this, the fuel cell stack 172 provides electrical energy to the drive motor 192, which is operatively connected to the front wheels 196, 200. The drive motor is located under an HVAC unit which is in 1 is shown at 204. Individual rear hub motors 208, 212 drive the rear wheels 214 and 216, respectively. The front wheels 196, 200 are rotatably connected to a front suspension system 220 which is attached to the frame 10. The rear wheels 214, 216 are rotatably connected to a rear suspension system 224 which is attached to the frame 10. Each of the wheels has a tire mounted thereon.

Da die Tanks 90, 94, 98 und der Brennstoffzellenstapel 172 unter dem Fahrgastraum angeordnet sind, wird das Vorderende des Fahrzeugs mit einer verbesserten Luftströmung in dem Bereich versorgt, der bei einem herkömmlichen Fahrzeug eine Maschine enthält. Besonders auf 1 Bezug nehmend umfasst das Fahrzeug 9 einen zentralen Kühler 230 und seitliche Kühler 234, 238, die auf jeweiligen Seiten des zentralen Kühlers 230 angeordnet sind.Because the tanks 90, 94, 98 and the fuel cell stack 172 are located beneath the passenger compartment, the front end of the vehicle is provided with improved airflow in the area containing an engine in a conventional vehicle. Especially on 1 Referring to the vehicle 9, it includes a central radiator 230 and side radiators 234, 238 disposed on respective sides of the central radiator 230.

Obwohl die besten Arten zur Ausführung der Erfindung genau beschrieben wurden, werden Fachleute, welche diese Erfindung betrifft, verschiedene alternative Entwürfe und Ausführungsformen zur Ausführung der Erfindung im Rahmen der beigefügten Ansprüche erkennen.Although the best modes for carrying out the invention have been described in detail, those skilled in the art to which this invention relates will recognize various alternative designs and embodiments for carrying out the invention within the scope of the appended claims.

Claims (7)

Fahrzeugchassis (8), das umfasst: einen Rahmen (10), der mindestens einen Hohlraum (20, 176) definiert, wobei der mindestens eine Hohlraum (20, 176) einen ersten Hohlraum (20) und einen zweiten Hohlraum (176) umfasst; mindestens einen Tank (90, 90', 94, 98), der eingerichtet ist, komprimiertes Wasserstoffgas zu speichern, und der zumindest teilweise in dem ersten Hohlraum (20) angeordnet ist und bezüglich des Rahmens (10) der Länge nach ausgerichtet ist; ein Bodenblech (140), welches über dem ersten Hohlraum (20) und dem zweiten Hohlraum (176) angeordnet ist und eine Hohlwölbung (170) definiert, die zumindest teilweise von zylindrischer Gestalt ist; wobei der eine Tank (90, 90') oder einer der mehreren Tanks (90, 90', 94, 98) teilweise in der Hohlwölbung (170) angeordnet ist; wobei das Bodenblech (140) zumindest teilweise eine starre Bodenfläche (144) eines Fahrgastraums (142) definiert; wobei das Bodenblech (140) eine Auswölbung (152) in der starren Bodenfläche (144) gegenüber der Hohlwölbung (170) definiert; und wobei die starre Bodenfläche (144) an einem vorderen Ende (160) des Fahrgastraums (142) eben ist.Vehicle chassis (8), which includes: a frame (10) defining at least one cavity (20, 176), the at least one cavity (20, 176) comprising a first cavity (20) and a second cavity (176); at least one tank (90, 90', 94, 98) configured to store compressed hydrogen gas and disposed at least partially within the first cavity (20) and aligned lengthwise with respect to the frame (10); a floor panel (140) disposed over the first cavity (20) and the second cavity (176) and defining a hollow vault (170) which is at least partially cylindrical in shape; wherein the one tank (90, 90') or one of the plurality of tanks (90, 90', 94, 98) is partially arranged in the hollow vault (170); wherein the floor panel (140) at least partially defines a rigid floor surface (144) of a passenger compartment (142); wherein the floor panel (140) defines a bulge (152) in the rigid floor surface (144) opposite the hollow bulge (170); and wherein the rigid floor surface (144) is flat at a front end (160) of the passenger compartment (142). Fahrzeugchassis (8) nach Anspruch 1, das ferner einen Brennstoffzellenstapel (172) umfasst, der mit dem mindestens einen Tank (90, 90', 94, 98) wirksam verbunden ist.Vehicle chassis (8). Claim 1 , further comprising a fuel cell stack (172) operatively connected to the at least one tank (90, 90 ', 94, 98). Fahrzeugchassis (8) nach Anspruch 2, wobei der eine oder einer der mehreren Tanks (90, 90', 94, 98) zumindest teilweise in dem ersten Hohlraum (20) angeordnet ist und der Brennstoffzellenstapel (172) zumindest teilweise in dem zweiten Hohlraum (176) angeordnet ist.Vehicle chassis (8). Claim 2 , wherein the one or more tanks (90, 90', 94, 98) is at least partially arranged in the first cavity (20) and the fuel cell stack (172) is at least partially arranged in the second cavity (176). Fahrzeugchassis (8) nach Anspruch 3, wobei der erste Hohlraum (20) und der zweite Hohlraum (176) zueinander benachbart sind.Vehicle chassis (8). Claim 3 , wherein the first cavity (20) and the second cavity (176) are adjacent to one another. Fahrzeugchassis (8) nach Anspruch 2, wobei der Brennstoffzellenstapel (172) mehrere wirksam miteinander verbundene Brennstoffzellenplatten umfasst, wobei der Brennstoffzellenstapel (172) bezüglich des eines Tanks (90') oder des einen der mehreren Tanks (90, 90', 94, 98) geeignet angeordnet ist, so dass zusätzliche Brennstoffzellenplatten mit dem Brennstoffzellenstapel (172) in der Richtung dieses Tanks (90') wirksam verbunden werden können.Vehicle chassis (8). Claim 2 , wherein the fuel cell stack (172) comprises a plurality of fuel cell plates operatively connected to one another, the fuel cell stack (172) being suitably arranged with respect to one of the tanks (90') or one of the plurality of tanks (90, 90', 94, 98), so that additional fuel cell plates can be effectively connected to the fuel cell stack (172) in the direction of this tank (90 '). Fahrzeug (9), das umfasst: einen Tank (90, 90', 94, 98), der eingerichtet ist, um komprimiertes Gas zu speichern und der bezüglich des Fahrzeugs (9) der Länge nach ausgerichtet ist; ein Fahrzeugbodenblech (140) mit einer ersten Seite, die als eine Bodenfläche (144) wirkt, die teilweise den Boden eines Fahrgastraums (142) definiert, und einer der ersten Seite gegenüberliegenden zweiten Seite, wobei das Fahrzeugbodenblech (140) durch eine Hohlwölbung (170) auf der zweiten Seite, in welcher der Tank (90, 90') teilweise angeordnet ist, und eine entsprechende Auswölbung (152) auf der ersten Seite gegenüber der Hohlwölbung (170) gekennzeichnet ist; wobei die Bodenfläche (144) an einem vorderen Ende (160) des Fahrgastraums (142) eben ist; einen Rahmen (10), der eine erste Schiene (14), eine zweite Schiene (18), die mit der ersten Schiene (14) zusammenwirkt, um zumindest teilweise einen ersten Hohlraum (20) zu definieren, in welcher der Tank (90, 90', 94, 98) zumindest teilweise angeordnet ist; eine dritte Schiene (22) außerhalb der ersten Schiene (14) und mit der ersten Schiene (14) zusammenwirkend, um zumindest teilweise einen ersten seitlichen Hohlraum (24) außerhalb des ersten Hohlraums (20) zu definieren; und eine vierte Schiene (26) außerhalb der zweiten Schiene (18) aufweist, die mit der zweiten Schiene (18) zusammenwirkt, um zumindest teilweise einen zweiten seitlichen Hohlraum (28) außerhalb des ersten Hohlraums (20) zu definieren; wobei das Fahrzeugbodenblech (140) den ersten Hohlraum (20), den ersten seitlichen Hohlraum (24) und den zweiten seitlichen Hohlraum (28) zumindest teilweise abdeckt.Vehicle (9) comprising: a tank (90, 90', 94, 98) adapted to store compressed gas and oriented longitudinally with respect to the vehicle (9); a vehicle floor panel (140) having a first side which acts as a floor surface (144) which partially defines the floor of a passenger compartment (142), and a second side opposite the first side, the vehicle floor panel (140) being formed by a hollow curvature (170 ) on the second side in which the tank (90, 90') is partially arranged and a corresponding bulge (152) is marked on the first side opposite the hollow bulge (170); wherein the floor surface (144) at a front end (160) of the passenger compartment (142) is flat; a frame (10) having a first rail (14), a second rail (18) cooperating with the first rail (14) to at least partially define a first cavity (20) in which the tank (90, 90', 94, 98) is at least partially arranged; a third rail (22) external to the first rail (14) and cooperating with the first rail (14) to at least partially define a first lateral cavity (24) external to the first cavity (20); and a fourth rail (26) external to the second rail (18) cooperating with the second rail (18) to at least partially define a second lateral cavity (28) external to the first cavity (20); wherein the vehicle floor panel (140) at least partially covers the first cavity (20), the first side cavity (24) and the second side cavity (28). Fahrzeug (9) nach Anspruch 6, ferner eine Unterbodenwanne (134) umfassend, die mit dem Rahmen (10) unterhalb des ersten Hohlraums (20) wirksam verbunden ist.Vehicle (9) after Claim 6 , further comprising an underbody pan (134) operatively connected to the frame (10) below the first cavity (20).
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