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Die Erfindung betrifft ein Transporterkraftfahrzeug mit einem Antriebsbausatz für Wasserstoff- und Elektroantrieb umfassend zumindest einen elektrischen Antrieb, zumindest ein Hochvoltleistungsbatteriesystem, zumindest einen Wasserstoffspeicher und zumindest eine Brennstoffzelle. Die einzelnen Bauteile sind dabei fluidisch, elektrisch und/oder elektronisch miteinander verbunden. Weitergehend betrifft die Erfindung eine Haltevorrichtung für die bereits genannte Transporterfahrzeuge, welche zumindest einen Wasserstoffspeicher fixiert.
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Kraftfahrzeuge mit einem Wasserstoff- und Elektroantrieb sind in der Automobilindustrie bereits bekannt. Solche Kraftfahrzeuge werden von Automobilherstellern meistens mit einer Brennstoffzelle angeboten und über den Motor Inverter elektrisch an die Fahrzeuge angebunden. Die Brennstoffzellen sind dabei dynamisch betrieben, sodass diese mit den Lastfällen der elektrischen Traktionsmaschine verknüpft sind. Im Bereich der Transporterkraftfahrzeuge werden solche Fahrzeuge eher selten angeboten, wobei der Bedarf an emissionsarmen, oder noch besser emissionslosen, alternativen Antriebsarten mit der Zeit auch in diesem Fahrzeugbereich wächst.
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Da es keinen Automobilhersteller gibt, der Transporterfahrzeuge mit Wasserstoff- und Elektroantrieb in Serie herstellt, bieten sich Umbaumaßnahmen für bestehende, entweder bereits elektrifizierte oder noch durch einen Verbrennungsmotor angetriebenen, Serienfahrzeuge an. Bei einem solchen Umbau müssen Richtlinien und Rechtsakte bezüglich der passiven und aktiven Sicherheit in Bezug zur ISO26262, im Zusammenhang mit dem zugelassenen Gesamtgewicht einhergehend mit kundenorientierter Nutzlast und Laderaumvolumenaspekte des Fahrzeuges, erfüllt werden. Insbesondere in den Fahrzeugklassen N1 und N2, für die Kraftfahrzeuge zur Güterbeförderung oder mit besonderer Zweckbestimmung, gelten strenge Gesamtgewichtsgrenzen, denn ansonsten droht die Überladung des Fahrzeuges. So darf die Gesamtmasse des Kraftfahrzeuges in diesen Klassen 3,5 t bzw. 12 t nicht überschreiten.
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Ein weiteres Problem stellt die Minderung des Laderaums dar. Meist werden die Bauteile für den Umbau auf den Wasserstoff- und Elektroantrieb innerhalb des Laderaumvolumens im Fahrzeuginnern der Karosserie verstaut, sodass das Gesamtvolumen im Laderaum sich zwangsweise verkleinert. Der Laderaum ist aber besonders für Transportfahrzeuge, solche wie die Paketdienstzusteller und volumenbezogene Transporte, essentiell, wobei diese neben dem Bereich der Güterbeförderung auch sehr oft als Spenderfahrzeuge für den Aufbau von Wohnmobilen genutzt werden.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher ein Kraftfahrzeug für die Güterbeförderung oder mit besonderer Zweckbestimmung bereit zu stellen, welches mit dem Wasserstoff- und Elektroantrieb ausgestattet ist. Gleichzeitig sollen keinerlei Einschränkungen bezüglich des Laderaumvolumens und der zur Verfügung gestellten Nutzlast, vor allem in Bezug zum maximal zulässigen Gesamtgewicht des Fahrzeuges, erfolgen.
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Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Transporterkraftfahrzeug mit einem Wasserstoff- und Elektroantrieb, welches einen nachträglich montierbaren Antriebsbausatz umfasst. Der Antriebsbausatz besteht aus einem ersten Modul umfassend zumindest einen elektrischen Antrieb, welcher mittelbar zumindest eine Fahrzeugachse antreibt, einem zweiten Modul umfassend zumindest einen Hochvoltleistungsbatteriesystems, welches zur Speicherung der Antriebsenergie dient, einem dritten Modul umfassend zumindest einen Wasserstoffspeichers und einem vierten Modul umfassend zumindest eine Brennstoffzelle, welche zur Erzeugung von einer Antriebsenergie aus dem Wasserstoff dient, wobei die Module fluidisch und/oder elektrisch und/oder elektronisch verbunden sind. Das Transporterkraftfahrzeug umfasst weitergehend eine Karosserie und eine Fahrerkabine und ist dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Modul zwischen einer Vorder- und einer Hinterachse von außen in eine Höhenrichtung unterhalb einer Bodenplatte der Karosserie und/oder der Fahrerkabine und das dritte Modul unterhalb der Bodenplatte der Karosserie montiert sind.
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Die vier Module sind vorzugsweise in eine dazugehörige Rahmenhecklösung integriert. Das Transporterkraftfahrzeug, auch Power-Chassis genannt, umfassend Karosserie und Fahrerkabine, ist bevorzugt dem Fachmann besser bekannt als Trieb- oder Lenkkopf, wobei diese von vielen Herstellern frei im Markt angeboten und käuflich aus dem Angebotsportfolio Letzterer zu erwerben sind. Aus dem Trieb- bzw. Lenkkopf und der Rahmenhecklösung, zusammen mit den integrierten Modulen des Antriebsbausatzes, entsteht bevorzugt ein emissionsfreies Transporterkraftfahrzeug. Ein solches Kraftfahrzeug kann vorzugsweise anschließend bei Karosserieaufbauherstellern oder Wohnmobilaufbauherstellern mit den kundenspezifischen Aufbauten und Lösungen versehen werden.
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Das Transporterkraftfahrzeug ist bevorzugt ein serienmäßig hergestelltes Spenderfahrzeug. Für die Umbauzwecke ist der Antrieb, bevorzugt Frontantrieb, zusammen mit den dazugehörigen Bauteilen, bevorzugt Motor, Getriebe und Antriebskomponenten, aus dem Fahrzeug entnommen. Die verbliebene Transporterkraftfahrzeugkomponente, bevorzugt die Karosserie nebst Fahrgastzelle, E/E Architektur, Aufhängung, Federelemente, ABS/ESP Steuerung, Bremsanlage, sowie weitere Bauteile, sind ein Gerüst für den Einbau des nachträglich montierbaren Antriebsbausatzes. Die Module des nachträglich montierbaren Antriebsbausatzes sind bevorzugt vollständig in der Karosserie und dem Rahmenheck angeordnet. Bevorzugt ist die Brennstoffzelle in einem „vormaligen“ Motorraum des Trieb- bzw. Lenkkopfs installiert. Außerdem bevorzugt sind das Hochvoltbatteriesystem zwischen den Achsen des Trieb- bzw. Lenkkopfs unterhalb der Bodenplatte in Höhenrichtung und zumindest eines Wasserstoffspeichers neben dem elektrischen Antrieb in Breiten- und/oder Vorwärtsfahrtrichtung installiert. Dadurch entsteht ein abgeschlossenes, autarkes System. Der gesamte Antriebsbausatz weist somit bevorzugt ein modulares System auf. Hierbei sind einzelne Module einfach austauschbar. Dadurch ist der gesamte Antriebsbausatz sehr einfach an unterschiedliche Anforderungen und Fahrprofile anpassbar. Es ist außerdem möglich, dass das Hochvoltbatteriesystem in einem Getriebetunnel angeordnet wird. Dadurch, dass das klassische Getriebe bei den Umbaumaßnahmen entfällt, kann das entstandene Volumen für die Beherbergung der Module genutzt werden. Als Alternative bevorzugt kann der Antriebsbausatz in ein Spenderfahrzeug direkt eingebaut werden. Insbesondere ist dies dann der Fall, wenn die einzelnen Fahrzeugbauteile, wie Karosserie und die Fahrgastzelle, unabhängig voneinander eingekauft werden. Es ist also denkbar den Antriebsbausatz nicht nur für die Umbauzwecke zu verwenden, sondern auch für den Aufbau eines neuen Transporterkraftfahrzeugtyps.
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Die Module des Antriebsbausatzes mindern bevorzugt den Laderaum nicht, sodass dieser vollumfänglich dem Fahrzeugnutzer zur Verfügung steht. Das Ladevolumen des Transporterkraftfahrzeuges beträgt bevorzugt mindestens 12 m3 für die Transporterkraftfahrzeuge der Fahrzeugklasse N1, außerdem bevorzugt 20 m3 für die Transporterkraftfahrzeuge der Fahrzeugklasse N2 mit einem zulässigem Gesamtgewicht von maximal 4250 kg. Weitergehend beschreibt die Nutzlast eines Fahrzeuges die Last, die dieses Fahrzeug zusätzlich zu seinem eigenen Gewicht mitführen kann. Bevorzugt beträgt die Nutzlast mindestens 1000 kg für die Fahrzeugklasse N1, außerdem bevorzugt mindestens 1100 kg. Für die Fahrzeugklasse N2 beträgt die Nutzlast bevorzugt mindestens 1750 kg, auch bevorzugt mindestens 1850 kg. Das zulässige Gesamtgewicht des Transporterkraftfahrzeugs N2 sollte 4250kg nicht übersteigen. Diese Rahmenbedingungen werden dadurch erreicht, dass unmittelbar unter der Fahrerkabine im Rahmenprofil, welches an die Fahrerkabine befestigt ist, ein Bauraum entsteht in welchem bevorzugt das Hochvoltleistungsbatteriesystem untergebracht wird. Bevorzugt weist der Bauraum ein Volumen von mindestens L = 1250mm x B = 700mm x H = 250mm (x, y, z) auf, auch bevorzugt mindestens L=2000 mm x B=900 mm x H=450 mm (y, x, z). Bevorzugt weist das Hochvoltleistungsbatteriesystem in diesem Bauraumvolumen mindestens 30 kWh an Batteriespeicher vor, außerdem bevorzugt mindestens 40 kWh, am meisten bevorzugt mindestens 60 kWh.
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Bevorzugt bildet das vierte Modul des Antriebsbausatzes einen standardisierten Elektrokraftfahrzeug-Ladestrom von 11 kW nach. Dieser wird über den zum System gehörenden DC/DC-Wandler und Regeltechnik erreicht. Das vierte Modul umfassend einer Brennstoffzelle wird an eine elektrische Verbindung zwischen Ladeanschluss und Akkumulator des Transporterkraftfahrzeuges, welches durch den Antriebsbausatz zu einem Elektrokraftfahrzeug wird, angeschlossen. Hierfür umfasst das vierte Modul bevorzugt einen fahrzeugspezifischen Kabelbaum. Das vierte Modul wirkt somit analog zu einer standardisierten Ladesäule auf das Elektrokraftfahrzeug. Es handelt sich somit um ein sogenanntes Plug-In oder Add-On System, welches die Reichweite des Elektrofahrzeuges mit einem herkömmlichen elektrischen Antrieb erweitert, wobei das Modul in der Regel statisch in seinem Bestpunkt betrieben wird und den Ladezustandserhaltungspegel der Hochvoltbatterie konstant versucht zu halten. Bei Bedarf kann vorzugsweise über einen Zeitraum von maximal 40 Minuten auch höherer Ladestrom an die Batterie abgeben werden.
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In einer bevorzugten Ausführungsform sind das zweite Modul zwischen einer Vorder- und einer Hinterachse in der Höhenrichtung bevorzugt unterhalb der Fahrzeugbodenplatte der Fahrerkabine und das dritte Modul unterhalb der Bodenplatte der Karosserie montiert. Bei einer solchen Anordnung ist das Hochvoltbatteriesystem vorzugsweise in Vorwärtsfahrtrichtung vor dem Wasserstoffspeicher unterhalb der Bodenplatte der Karosserie und der Fahrerkabine montiert. Bevorzugt verläuft die Bodenplatte fortlaufend über ein Verbindungsstück, wobei diese bevorzugt verbunden auf gleicher Höhe mit der Fahrerkabine ist. Bevorzugt weist das Verbindungsstück ein Z-Profil oder C-Profil mit einer Höhe von 380 mm auf, welches einen stufenlosen Bodenübergang zwischen der Fahrerkabine und der Karosserie ermöglicht. Bevorzugt wird durch die Anordnung eine Bodenfreiheit von mindestens 180 mm, mehr bevorzugt von 200 mm, gewährleistet. Ergänzend dazu sind die beiden Module mit einem Feuerlöschsystem ausgestattet, welches im Falle einer unkontrollierten Wärmeentwicklung vorzugsweise automatisch eingreift. Bevorzugt umfassen zumindest das zweite und das dritte Modul eine Sensorik zur Umgebungstemperatur- und Modultemperaturerfassung.
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Gemäß zumindest einer weiteren Ausführungsform des Transporterkraftfahrzeugs umfasst das dritte Modul weitergehend eine Haltevorrichtung, in welcher zumindest ein Wasserstoffspeicher bezüglich zumindest einer Geradeausfahrt-, Breiten- oder Höhenrichtung fixiert ist, wobei die Richtungen jeweils senkrecht zueinander angeordnet sind, wobei der Wasserstoffspeicher (7) einen Durchmesser von mindestens 250 mm aufweist.
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Bevorzugt weist das dritte Modul weitergehend zumindest einen Gassensor, bevorzugt einen Wasserstoffsensor und/oder einen Sauerstoffsensor auf, mit welchem ein Gas detektierbar ist. Zusätzlich weist das dritte Modul zumindest einen Gyrosensor auf, mit welchem Beschleunigungswerte der Module in zumindest zwei zueinander senkrechten Raumrichtungen messbar sind.
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Der Gassensor detektiert austretenden Wasserstoff und/oder Sauerstoff. Bevorzugt weist das dritte Modul zumindest einen Wasserstoffsensor und einen Sauerstoffsensor auf. Bevorzugt sind die Sensoren im Innenraum der Haltevorrichtung angeordnet. Mit dem Sensor ist austretendes Gas detektierbar. Tritt Gas oder Wasserstoff aus, kann sofort eine Notabschaltung aller Ventilelemente erfolgen. Jeglicher Gasfluss wird sofort gestoppt und so die aktive Sicherheit des Antriebsbausatzes erhöht. Bevorzugt handelt es sich bei den Ventilelementen um elektrisch steuerbare Ventile, welche sich im stromlosen Zustand immer in einer geschlossenen Position befinden. Bevorzugt handelt es sich bei den Ventilen um Magnetventile.
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Mit dem Gyrosensor ist ein Unfall des Transporterkraftfahrzeugs, in dem der Antriebsbausatz angeordnet ist, erkennbar. Auch in diesem Fall kann dann eine Notabschaltung aller Ventile erfolgen. Bevorzugt ist mit dem Gyrosensor eine Beschleunigung parallel oder transversal zur Vorwärtsfahrtrichtung des Transporterkraftfahrzeugs messbar und zusätzlich eine Beschleunigung in einer horizontalen Richtung senkrecht zur Vorwärtsfahrtrichtung des Transporterkraftfahrzeugs. Bevorzugt umfasst der Antriebsbausatz Schmelzsicherungen, sodass im Notfall schnell und sicher das dritte Modul ausgeschaltet und ein Gasaustritt zuverlässig vermieden werden kann.
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Gemäß zumindest einer weiteren Ausführungsform des Transporterkraftfahrzeugs umfasst die Haltevorrichtung Haltebänder, wobei zumindest zwei, bevorzugt drei Haltebänder den Wasserstoffspeicher fixieren.
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Entsprechend gesetzlicher Forderungen ist der Wasserstoffspeicher fachgerecht zu befestigen. Als Basis für die Auslegung ist die ECE-R134 zu verwenden. Für den Frontalaufprall und den seitlichen Aufprall muss das Wasserstoffspeichersystem in einer Position montiert sein, die den Anforderungen in Absatz 7.2.4 entspricht. Für den Frontalaufprall ist der Behälter in einer Position zu befestigen, die nach hinten auf einer vertikalen Ebene liegt, die senkrecht zur Mittellinie des Fahrzeugs verläuft und 420 mm nach hinten von der Vorderkante des Fahrzeugs entfernt ist. Außerdem für den seitlichen Aufprall ist der Behälter in einer Position zu befestigen, die zwischen den beiden vertikalen Ebenen, die parallel zur Mittellinie des Fahrzeugs liegt, und 200 mm im Inneren vom äußersten Fahrzeugrand in der Nähe seines/seiner Behälter(s) angeordnet ist. Dazu müssen die Befestigungen wenigstens Kräften von 20g in Längsrichtung und 8g in Querrichtung standhalten können.
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Bevorzugt sind die Wasserstofftanks aus dem dritten Modul jeweils in Form einer zylindrischen Gasflasche ausgeführt. Bevorzugt sind diese auf ihrer jeweiligen Mantelfläche und dazugehörigem Befestigungsmaterial liegend, mit ihrer Zylinderlängsachse parallel zur Transporterkraftfahrzeuglängsachse angeordnet. Bevorzugt sind die Wasserstofftanks in Höhenrichtung unterhalb einer Bodenplatte eines Laderaums angeordnet. Bevorzugt weisen die Wasserstofftanks zusammen eine Speicherkapazität von wenigstens 6 kg, auch bevorzugt wenigstens 12 kg, Wasserstoff auf. Bevorzugt weisen die Wasserstofftanks einen Innendruck von 350 bar auf. Auch bevorzugt weist ein Wasserstoffspeicher mit einem Wasserstofftank mindestens 2 kg auf. Alternativ kann auch ein Innendruck von 700 bar verwendet werden, sodass die Reichweite noch stärker vergrößert wird. Allerdings ist ein Innendruck von 350 bar günstiger in der Fertigung und weiter verbreitet in der Infrastruktur zur Befüllung der Tanks.
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Die gesetzlichen Anforderungen können mit der Haltevorrichtung umfassend zumindest zwei, bevorzugt drei, Haltebänder erfüllt werden. In einer Ausführungsform, ist der Wasserstoffspeicher als mindestens zwei Gasflaschen ausgebildet, wobei die Flaschen mit dem Flaschenhals und einem Flaschenboden in der Haltevorrichtung in Vorwärtsfahrtrichtung befestigt sind.-Vorzugsweise binden die Haltebänder die Wasserstoffspeicher an die starr eingebaute Haltevorrichtung fest. Bei einer festen Umschließung der Mantelfläche des Wasserstoffspeichers durch die Haltebänder entsteht vorzugsweise eine Haftreibungskraft, die im Falle eines Frontallaufpralls und/oder eines seitlichen Aufpralls die Bauteile hält. Die Aufprallkräfte, die bei einem Frontallaufprall und/oder einem seitlichen Aufprall entstehen, werden vorzugsweise von den Haltebändern in Kombination mit der Haltevorrichtung kompensiert.
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Es ist denkbar, dass in einer anderen Ausführungsform der Wasserstoffspeicher samt der Haltevorrichtung entlang der Breitenrichtung angeordnet ist. Bei einer solchen Anordnung ist der Schutz von Bauteilen ebenfalls gewährleistet. Die entstehenden Aufprallkräfte können vorzugsweise durch die Kombination aus Haltevorrichtung und Haltebändern gehalten werden.
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Gemäß zumindest einer weiteren Ausführungsform des Transporterkraftfahrzeugs weist die Haltevorrichtung Verstrebungselemente und zwischen den Verstrebungselementen angeordnete Verkleidungselemente auf.
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Bevorzugt bestehen die Verstrebungselemente aus Rohren, welche bevorzugt aus Edelstahl oder anderen hochfesten Stählen bestehen. Die Verstrebungselemente umrahmen bevorzugt den Innenraum der Haltevorrichtung, in welchem zumindest ein Wasserstoffspeicher angeordnet ist. Die Verstrebungselemente wirken damit vorzugsweise wie ein Flaschenhalter. Die Verkleidungselemente bestehen bevorzugt aus einem Mehrschichtlaminat. Bevorzugt weist das Mehrschichtlaminat zumindest zwei Abdeckschichten und zumindest eine dazwischen angeordnete Schicht mit einer Wabenstruktur auf. Durch die Schichtstruktur ist das Mehrschichtlaminat besonders durchschlagsfest und biegesteif. Die Verstrebungselemente zusammen mit den Verkleidungselementen bilden bevorzugt einen vor Aufprall geschützten Innenraum. Insgesamt kann so eine sehr hohe zusätzliche passive Sicherheit des Wasserstoffspeichers bei Unfällen durch hohe mechanische Belastbarkeit der Haltevorrichtung erreicht werden.
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Gemäß zumindest einer weiteren Ausführungsform des Transporterkraftfahrzeugs ist die Haltevorrichtung an der Karosserie des Transporterkraftfahrzeuges lösbar montiert.
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Die Haltevorrichtung stellt eine besonders einfache mechanische Befestigung des zweiten und dritten Moduls dar. Bevorzugt ist die Haltevorrichtung an einem Schienensystem befestigt, welches unter dem Boden des Laderaums des Transporterkraftfahrzeugs fixiert ist. Mit dem Schienensystem kann die Haltevorrichtung besonders einfach in das Transporterkraftfahrzeug verbracht werden und auch aus diesem entfernt werden. Ist die Haltevorrichtung über das Schienensystem unter dem Laderaum eingeschoben worden, vorzugsweise in Höhenrichtung über dem zweiten Modul, wird die Haltevorrichtung an der Karosserie des Transporterkraftfahrzeugs lösbar befestigt. Vorzugsweise erfolgt die Befestigung über die Widerhacken, mehr bevorzugt über Verschraubungen. Dies ist auch vorteilhaft in Bezug auf die Wartung der Modularitäten. Diese können in diesem Fall einfach und schnell aus dem Transporterkraftfahrzeug entfernt werden und für die Wartung in der Werkstatt verbleiben während der Besitzer des Transporterkraftfahrzeugs Letzteres währenddessen mit Ersatzmodulen nutzen kann. Ein Mobilitätsausfall während der Wartung der Modularitäten, insbesondere des dritten und zweiten Moduls, wird so zuverlässig vermieden.
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Gemäß zumindest einer weiteren Ausführungsform des Transporterkraftfahrzeugs ist das erste Modul zumindest ein elektrischer Achsenantrieb oder weist zumindest einen elektrischen Radnabenantrieb je Rad auf, wobei der elektrische Achsenantrieb anstatt der Vorder- und/oder starren Hinterachse des Transporterkraftfahrzeugs montiert ist,.
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In der Regel ist die Hinterachse in einem serienmäßigen Spendenfahrzeug starr gebaut. Erfindungsgemäß wird diese bevorzugt durch eine elektrisch angetriebene Achse ausgetauscht um das Transporterkraftfahrzeug nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche herzustellen. Bevorzugt wird die Hinterachse über einen im inneren Rahmengestell der Karosserie gelagerten ersten Modul, umfassend zumindest einen Elektromotor, angetrieben. Bevorzugt umfasst das erste Modul weitergehend einen Inverter. Der Inverter ist vorzugsweise mit dem Elektromotor elektrisch und elektronisch verbunden. Außerdem bevorzugt ist der elektrische Antrieb mit mindestens zwei Antriebswellen gekoppelt. Es ist denkbar, dass der Antrieb des Transporterkraftfahrzeuges über elektrische Radnabenmotoren erfolgt.
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Bevorzugt erlaubt die Höhe der Hinterachse in Höhenrichtung eine Einzelradaufhängung zu integrieren. Weitergehend umfasst die Hinterachse bevorzugt eine pneumatische Federung. Bevorzugt ist weitergehend eine S-förmige Kröpfung des Rahmenhecks vorgesehen, um genügenden Freiraum für die Einzelradaufhängung und pneumatischen Luftbälge der Federung verbaut sehen zu können. Die Ladefläche des Transporterkraftfahrzeuges ist im Falle einer pneumatischen Federung bevorzugt stufenlos anhebbar und absenkbar. Durch diese Erweiterung kann der Laderaum des Transporterkraftfahrzeuges besonders einfach Be- und Entladen werden.
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Gemäß zumindest einer weiteren Ausführungsform des Transporterkraftfahrzeugs ist das vierte Modul zwischen der Vorder- und der Hinterachse oder in einem Motorraum montiert.
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Die Anordnung des vierten Moduls im Transporterkraftfahrzeug ist abhängig von dem Radstand und der Größe des dritten Moduls umfassend des Wasserstoffspeichers. Das vierte Modul umfasst zumindest eine Brennstoffzelle, welche in einer Ausführungsform im Motorraum des Transporterkraftfahrzeuges montiert ist. Dadurch, dass der Motorraum keinen Verbrennungsmotor und weitere dazugehörige Bauteile enthält, bietet sich besonders der Motorraum als eine Einbaumöglichkeit an. Eine solche Anordnung ist besonders bevorzugt für die Transporterkraftfahrzeuge, die einen Radstand von höchstens 3600 mm aufweisen.
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Es ist aber auch denkbar, dass das vierte Modul umfassend zumindest einer Brennstoffzelle im Rahmengestell montiert ist. Die Anordnung der Bauteile ist in dieser Ausführungsform erfindungsgemäß wie folgt. Bevorzugt ist das vierte Modul, umfassend zumindest einer Brennstoffzelle, im Rahmengestell der Karosserie entlang der Vorwärtsfahrtrichtung zwischen dem ersten und dem dritten Modul montiert.
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Bevorzugt umfasst das vierte Modul eine Kühlervorrichtung mit welcher die Brennstoffzelle kühlbar ist, wobei die Kühlervorrichtung mit einem Lufteinlass an der Karosserie des Transporterkraftfahrzeugs fluidisch verbunden ist. Vorzugsweise sind die Kühlervorrichtung und eine Luftversorgung mit einem Lufteinlass an der Karosserie des Transporterkraftfahrzeugs fluidisch verbunden. Idealerweise ist die Brennstoffzelle durch die Kühlervorrichtung mit Luft aus einem Innenbereich des Transporterkraftfahrzeugs versorgbar. Dadurch ist es möglich, dass Luft aus dem Fahrzeuginneren entzogen, und der Brennstoffzelle zugeführt werden kann.
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Bevorzugt ist die Kühlervorrichtung ein Teil der Saugventilationseinheit, mit welcher die Luftströmung verstärkbar ist und/oder Außenluft in den Innenbereich des Transporterkraftfahrzeugs transportierbar bzw. ansaugbar ist. Bevorzugt ist die Saugventilationseinheit als eine Luftversorgung des vierten Moduls ausgebildet und weist einen, oder mehrere Filter auf. Durch den Filter können Luftverunreinigungen oder andere in der Umgebungsluft enthaltene Schadstoffe, wie bspw. Schwefel oder CO2 aus der Luft herausgefiltert werden. Bevorzugt weist der Filter eine Manschettendichtung auf.
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Die Lufteinlässe sind bevorzugt auf der Oberseite des Transporterkraftfahrzeugs oder an dessen Seiten angeordnet. Bevorzugt werden die Lufteinlässe automatisch durch Wirkung des Fahrtwinds durchströmt, sodass automatisch bei Bewegung des Transporterkraftfahrzeugs ein Luftstrom in der Kühlervorrichtung und Luftversorgung erzeugt wird. Dies stellt eine besonders einfache und sichere Versorgung des vierten Moduls mit kühlender Luft und der Brennstoffzelle mit Sauerstoff dar. Bevorzugt stellt die Kühlervorrichtung einen autarken, von einem bestehenden Kühlkreislauf des Transporterkraftfahrzeugs unabhängigen Kühlkreislauf dar. Als weiterer Vorteil ist die Luft im Innenbereich des Fahrzeugs konstanten Bedingungen ausgesetzt sodass die Brennstoffzelle unter konstanten Bedingungen, insbesondere Temperaturgegebenheiten mit Luft versorgbar ist und daher zudem unabhängig von Wetterlagen (bspw. Regen, Hagel, Graupel, Temperatur Deltas über Tageslaufzeitentwicklung) betreibbar ist.
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Es ist denkbar, dass die Kühlervorrichtung im Trieb- bzw. Lenkkopf bereits vorhanden ist. So kann vorzugsweise ein bereits bestehender Kühlkreis des ehemals Verbrennerfahrzeugs für die Kühlung der Brennstoffzelle genutzt werden.
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Gemäß zumindest einer weiteren Ausführungsform des Transporterkraftfahrzeugs weist der nachträglich montierbare Antriebsbausatz weitergehend eine Steuerungsvorrichtung auf, in welcher Sensorsignale empfangbar, speicherbar und vergleichbar sind, wobei die Steuerungssignale der Steuerungsvorrichtung zumindest zur Steuerung der Brennstoffzelle und zur Steuerung des elektrischen Antriebes erzeugbar und an diese übertragbar ist.
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Mit der Steuerungsvorrichtung sind bevorzugt der Betrieb der Brennstoffzelle und damit auch die pro Zeiteinheit erzeugte Energiemenge steuerbar. Die Steuerungsvorrichtung speichert bevorzugt auch empfangene Signale, Daten und die jeweils erzeugte Energiemenge an jeweiligen Zeitpunkten. Dadurch ist eine Fahrtroutenerkennung möglich. Mit dieser Fahrtroutenerkennung ist dann die benötigte Energiemenge koorelierbar. Die Steuerungsvorrichtung ist so in der Lage die voraussichtlich benötigte Energiemenge zu berechnen und vorausschauend zu erzeugen, sodass immer ein ausreichender Ladezustand des Hochvoltleistungsbatteriesystems für die zu erwartende Fahrtroute gewährleistet ist. Auch bevorzugt löst die Steuerungsvorrichtung eine Notfallabschaltung aller Ventile bei entsprechenden Sensorsignalen des Gassensors und/oder des Gyrosensors aus.
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Die Steuerungsvorrichtung des Antriebsbausatzes ist bevorzugt mit einem CAN-bus des Spenderfahrzeuges verbunden, wobei über den CAN-bus Informationen zwischen der Steuerungsvorrichtung, dem Antriebsbausatz und einer Steuerungseinrichtung des Spenderfahrzeuges austauschbar sind.
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Bei dem CAN-bus handelt es sich um eine herstellerseitig vorgesehene FMS Schnittstelle oder offenen Motor-CAN. Eine Nutzung dieser Schnittstelle stellt somit keinen garantiebeendenden Eingriff in Architektur des Transporterkraftfahrzeugs dar. Auch sind über diese Schnittstelle vielfältige Fahrzeugdaten zugänglich, was eine optimale Planung der Energieerzeugung durch die Brennstoffzelle ermöglicht. Auch übermittelt der CAN-bus die Daten in einem standarisierten Datenformat, sodass bei Nutzung dieser Schnittstelle eine breite Kompatibilität des Antriebsbausatzes mit verschiedenen Elektrokraftfahrzeugherstellen erreicht wird. Bevorzugt handelt es sich bei dem CAN-bus um einen Body Builder CAN-bus oder auch Motor CAN-bus. Bevorzugt sind in der Steuerungsvorrichtung des Antriebsbausatzes Dateien des Typs .dbc (data base CAN) verarbeitet und unterliegen den standardmäßigen SAE J1939 Formaten.
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Gemäß zumindest einer weiteren Ausführungsform des Transporterkraftfahrzeugs ist die Brennstoffzelle des Antriebsbausatzes elektrisch mit einem Ladeanschluss des Hochvoltleistungsbatteriesystems verbunden und das Hochvoltleistungsbatteriesystem über den Antriebsbausatz und eine Elektrokraftfahrzeugladeschnittstelle aufladbar.
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Die seitens der Brennstoffzelle erzeugte Energie wird nicht unmittelbar an einen Elektromotor, bzw. dessen vorgeschalteten Inverter, übertragen. Vielmehr ist die mit der Brennstoffzelle erzeugte Energie lediglich mittelbar, nämlich über das Hochvoltleistungsbatteriesystem, an den Elektromotor bzw. dessen vorgeschalteten Inverter übertragbar. Diese Anschlussform stellt eine besonders einfache Anschlussmöglichkeit des Antriebsbausatzes an das Transporterkraftfahrzeug dar. So kann die bestmögliche Kompatibilität des gesamten Antriebsbausatzes erreicht werden, da die Ladeinfrastruktur und somit auch die Ladebedingungen für elektrisch angetriebene Kraftfahrzeuge weitestgehend standarisiert sind. Auch wird die Anzahl benötigter Anschlüsse und Eingriffe in das Transporterkraftfahrzeug minimiert. Dies ist vorteilhaft in Bezug auf den Installationsaufwand und die Installationskosten.
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Gemäß zumindest einer weiteren Ausführungsform weist das Transporterkraftfahrzeug einen Radstand auf, welcher zwischen der Vorder- und Hinterachse einen Abstand von wenigstens 3900 mm beträgt.
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Der Mindestabstand zwischen der Vorder- und Hinterachse gewährleistet, dass die vier Moduleinheiten in der Karosserie und dem Rahmenheck des Transporterkraftfahrzeuges montierbar sind. Bei einem Transporterkraftfahrzeug mit einem Radstand von mindestens 3900 mm kann die Anordnung des vierten Moduls vorzugsweise variieren. So kann beispielweise das vierte Modul entweder im Motorraum oder im hinteren Bereich der Karosserie verbaut sein. Der hintere Bereich der Karosserie wird auch Überhang genannt. Vorzugsweise ist das dritte Modul abhängig vom Radstand erweiterbar.
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Gemäß zumindest einer weiteren Ausführungsform des Transporterkraftfahrzeugs ist das vierte Modul umfassend einer Brennstoffzelle in einem Überhang montiert.
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Die Aufgabe wird außerdem gelöst durch eine Haltevorrichtung für ein Transporterfahrzeug mit einem Wasserstoff- und Elektroantrieb, welches einen nachträglich montierbaren Antriebsbausatz umfasst. Der montierbare Antriebsbausatz umfasst dabei eine erstes Modul umfassend zumindest eines elektrischen Antriebs, welcher mittelbar zumindest eine Fahrzeugachse antreibt, ein zweites Modul umfassend zumindest einen Hochvoltleistungsbatteriesystems, welches zur Speicherung der Antriebsenergie dient, ein drittes Modul umfassend zumindest eines Wasserstoffspeichers und eines vierten Moduls umfassend zumindest einer Brennstoffzelle, welche zur Erzeugung von elektrischer Antriebsenergie aus dem Wasserstoff dient. Die Module sind fluidisch und/oder elektrisch und/oder elektronisch verbunden. Das Transporterkraftfahrzeug umfasst weitergehend eine Karosserie und eine Fahrerkabine. Die Haltevorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass diese Haltebänder umfasst, wobei zumindest zwei, bevorzugt drei Haltebänder den Wasserstoffspeicher fixieren.
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Die Haltebänder bestehen vorzugsweise aus flexiblen und reißfesten Stählen. Vorzugsweise bestehen die Haltebänder aus Edelstahl, Stahl oder Metall. Es ist auch denkbar, dass die Haltebänder aus anderen reißfesten Materialien bestehen.
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Die Haltebänder umfassen vorzugsweise zumindest ein Verschlusssystem. Bevorzugt umfasst das Verschlusssystem eines Haltebandes eine Ratsche. Die Ratsche verhilft zum besonders festen Anziehen der Gurte um den Wasserstoffspeicher. Es ist denkbar, dass das Verschlusssystem eine zusätzliche Komponente umfasst. Ein Verschlusssystem mit mindestens zwei Komponenten ist besonders sicher bei der Fixierung des Wasserstoffspeichers. Bevorzugt ist das Verschlusssystem wieder lösbar. Im Falle eines Modulaustauschs oder einer Erweiterung ist das Verschlusssystem bevorzugt wiederverwendbar.
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Gemäß zumindest einer weiteren Ausführungsform der Haltevorrichtung weist diese Verstrebungselemente und zwischen den Verstrebungselementen angeordnete Verkleidungselemente auf.
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Die Verkleidungselemente umfassen weitergehend zumindest ein flächig ausgebildetes Material. Bevorzugt sind in den Verkleidungselementen Lochungen vorhanden. Die Lochungen ermöglichen das Anbringen von den Haltebändern. Bevorzugt ist die Form der Lochungen an die Haltebänder angepasst. In einer möglichen Ausführungsform umfasst die Haltevorrichtung bevorzugt Rollen für das Schienensystem. Die Rollen ermöglichen einen besonders einfachen Ein- und Ausbau des zumindest dritten Moduls. Es ist denkbar, dass die Haltevorrichtung auch weitere Bauteile in der Karosserie fixiert.
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Gemäß zumindest einer weiteren Ausführungsform der Haltevorrichtung ist diese an einer Karosserie eines Transporterkraftfahrzeuges lösbar montiert.
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Die Möglichkeit den Antriebsbausatz lösbar in das Transporterfahrzeug anbringen zu können ist essentiell und sinnvoll. Der Antriebsbausatz umfassend zumindest vier Module ist vorzugsweise nachrüstbar und austauschbar in der Karosserie des Transporterkraftfahrzeugs angebracht. Die Haltevorrichtung ist bevorzugt ein Teil des Antriebsbausatzes. Die Haltevorrichtung ist demnach bevorzug austauschbar und/oder ergänzbar durch weitere Bauteile und Befestigungssysteme.
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Weitere Vorteile, Ziele und Eigenschaften der vorliegenden Erfindung werden anhand nachfolgender Beschreibung der anliegenden Figuren erläutert. Gleichartige Komponenten können in den verschiedenen Ausführungsformen gleiche Bezugszeichen aufweisen.
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In den Figuren zeigen:
- 1 eine schematische Darstellung des Informations- und Fluidflusses zwischen den Modulen m1-m4;
- 2 eine schematische Darstellung des Transporterkraftfahrzeuges 1 aus der Bodenperspektive ;
- 3a eine schematische Darstellung des elektrischen Antriebes 5 mittels des elektrischen Achsenmotors 5a;
- 3b eine schematische Darstellung des elektrischen Antriebes 5 mittels der Radnabenmotoren 5b;
- 4 eine schematische Darstellung Haltevorrichtung 12 für einen Wasserstoffspeicher 7.
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1 zeigt eine schematische Darstellung des Informations- und Fluidflusses zwischen den einzelnen Modulen m1-m4 des Antriebsbausatzes 4. Der Antriebsbausatz 4 weist eine Steuerungsvorrichtung 18 auf. Die Steuerungsvorrichtung 18 empfängt Sensorsignale 19 und Informationen 29 von Sensoren der Module m1-m4. Diese Daten werden in der Steuerungsvorrichtung 18 gespeichert, und mit vorhergehenden Werten oder Referenzwerten verglichen. In Anhängigkeit vom Ergebnis dieses Vergleichs erzeugt die Steuerungsvorrichtung 18 Steuerungssignale 21 und überträgt diese an die einzelnen Module m1-m4 des Antriebsbausatzes 4.
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Bevorzugt umfasst der Wasserstoffspeicher 7 einen Füllstandsensor 7a, beispielsweise ein Drucksensor. Diese überträgt Sensorsignale 19 an die Steuerungsvorrichtung 18. Die Brennstoffzelle 8 überträgt Informationen 29 an die Steuerungsvorrichtung 18 zumindest betreffend die Menge der erzeugten elektrischen Energie und den momentanen Status der Brennstoffzelle 8. Außerdem ist die Brennstoffzelle 8 mit der Steuerungsvorrichtung 18 über dort erzeugte Steuerungssignale 21 steuerbar. Insbesondere kann durch die Steuerungsvorrichtung 18 gesteuert werden, wann die Brennstoffzelle 4 wie viel elektrische Energie erzeugt und an das Hochvoltleistungsbatteriesystem 6 überträgt. Die Kühlervorrichtung 26 ist ebenfalls mit der Steuerungsvorrichtung 18 steuerbar und überträgt Informationen 21 betreffend den eigenen Status an die Steuerungsvorrichtung 18.
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Die Ventilelemente 7b umfassend der Ventile 7a sind ebenfalls mit der Steuerungsvorrichtung 18 steuerbar. Insbesondere sind die Ventile 7a von einem geöffneten Zustand in einen geschlossenen Zustand und andersherum durch Steuerungssignale 21 der Steuerungsvorrichtung 18 überführbar. Auch übertragen die Ventile 7a Informationen 29 bezüglich ihres eigenen Zustands an die Steuerungsvorrichtung 18. Die Gassensoren 16, bzw. der Wasserstoffsensor 16a und der Sauerstoffsensor 16b übertragen ebenfalls Sensorsignale 19 an die Steuerungsvorrichtung 18. Bei Überschreiten eines Grenzwertes erzeugt die Steuerungsvorrichtung 18 Steuerungssignale 21 für die Ventilelemente 7b, sodass diese in den geschlossenen Zustand überführt wird. Auch der Gyrosensor 17 übermittelt Sensorsignale 19 an die Steuerungsvorrichtung 18. Auch hier erfolgt bei Überschreitung eines Grenzwertes und/oder bei Eintreten einer bestimmten zeitlichen Abfolge von Sensorsignalen 19 die Übertragung von Steuerungssignalen 21 für die Ventilelemente 7, sodass diese in den geschlossenen Zustand überführt wird.
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Bevorzugt sind die Module m1-m4 des Antriebsbausatzes 4 über einen CAN-bus 28 in Bezug auf einen Informationsfluss verbunden. Über den CAN-bus werden bevorzugt Informationen 29 bezüglich eines Ladezustands des Hochvoltleistungsbatteriesystems 6 und bezüglich des elektrischen Antriebs 5 an die Steuerungsvorrichtung 18 übermittelt.
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Informationen bezüglich des Zustands der Module m1-m4 werden bevorzugt in einem Display 52 dem Fahrer des Transporterkraftfahrzeuges 1 (nicht in der 1 zu sehen) angezeigt. Hierbei kann es sich um ein zusätzliches Display 52a handeln, welches mit Einbau des Antriebsbausatzes 4 im Transporterkraftfahrzeug 1 (nicht in der 1 zu sehen) eingebaut wird. Alternativ können die Informationen auch in einem vorhandenen Display 52b des Transporterkraftfahrzeug 1 (nicht in der 1 zu sehen) angezeigt werden. Hierfür müssen die anzuzeigenden Informationen von der Steuerungsvorrichtung 18 dann ein entsprechendes Steuerungssignal 21 für das Display 52b oder 52a erzeugt und an dieses übertragen.
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Auch kann die Steuerungsvorrichtung 18 den Ladezustand des Hochvoltleistungsbatteriesystems 6 überwachen und bei Unterschreiten eines Grenzwerts für die Minimalladung Steuerungssignale 21 erzeugen und an die Brennstoffzelle 8 senden, sodass die Energieerzeugung in dieser gestartet wird und mit der erzeugten elektrischen Energie das Hochvoltleistungsbatteriesystem 6 mit einem Ladestrom 2 über den unterschrittenen Grenzwert hinaus aufgeladen werden kann. In gleicher Weise kann die Steuerungsvorrichtung 18 Steuerungssignale 21 zum Stopp der Energieerzeugung in der Brennstoffzelle 8 erzeugen und entsprechend übertragen, falls ein Grenzwert für die Maximalladung des Hochvoltleistungsbatteriesystems 6 überschritten wird.
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Zusätzlich zu dem Informations- und Steuerungsfluss findet ein elektrischer 2 und fluidischer Fluss 3 statt. Der Wasserstoffspeicher 7 ist fluidisch mit der Brennstoffzelle 8 verbunden. Auf diesem Wege wird die Brennstoffzelle 8 mit dem nötigen Wasserstoff für die thermische Energieerzeugung versorgt. Die Brennstoffzelle 8 ist elektrisch mit dem Hochvoltleistungsbatteriesystem 6 verbunden. Bei einem nicht ausreichenden Ladezustand des Hochvoltleistungsbatteriesystems 6 kann dieses mittels in der Brennstoffzelle 8 erzeugten Energie wieder elektrisch aufgeladen werden. Das Hochvoltleistungsbatteriesystem 6 kann über eine konventionelle Ladestation für Elektrofahrzeuge geladen werden.
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2 zeigt eine schematische Darstellung des Transporterkraftfahrzeuges 1 aus der Bodenperspektive. Das erste Modul m1 befindet sich im hinteren Teil der Karosserie 11 auf einer Hinterachse 9. Weiter entlang der Geradeausfahrtrichtung x in der Karosserie 11 befindet sich das dritte Modul m3. Das dritte Modul m3 umfassend des Wasserstoffspeichers 7 ist in einer Haltevorrichtung 12 umfassend Haltebänder 24 fixiert. Weiter entlang der Geradeausfahrtrichtung x befindet sich das zweite Modul m2 umfassend das Hochvoltleistungsbatteriesystem 6. Das Hochvoltleistungsbatteriesystem 6 ist in Höhenrichtung z unterhalb der Bodenplatte 10 der Karosserie 11 bzw. der Fahrerkabine 13 fixiert. Im Motorraum 14 befindet sich das vierte Modul m4 umfassend der Brennstoffzelle 8.
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Das erste, zweite und dritte Modul m1-m3 sind in Höhenrichtung z unterhalb der Bodenplatte 10 eines Transporterkraftfahrzeuges 1 untergebracht. Die Bodenplatte 10 besteht aus einem Karosserieteil 10a und einem Fahrerkabinenteil 10b und ist über Verbindungsstücke mit Z-Profil (nicht sichtbar) verbunden. Der Karosserie- 10a und Fahrerkabinenteil 10b ergeben eine ebene Fläche, die als Ladefläche im Inneren der Karosserie 11 (nicht sichtbar) dienen.
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Das vierte Modul m4 des Antriebsbausatzes 4 ist in dem Motorraum 14 des Transporterkraftfahrzeuges 1 untergebracht. Erfindungsgemäß umfasst das vierte Modul m4 zumindest eine Brennstoffzelle 8. Außerdem bevorzugt umfasst das vierte Modul m4 einen Inverter 30. Der Inverter 30 wandelt bevorzugt die in der Brennstoffzelle 8 erzeugte thermische Energie in elektrische Energie um, welche zum Hochvoltleistungsbatteriesystem 6 über elektrische Verbindungen geleitet wird. Der Brennstoffzelle 8 werden über eine Kühlervorrichtung 26 Sauerstoffe aus der Umgebungsluft zugeführt. Die Umgebungsluft gelangt durch einen Lufteinlass 27 von der Umgebung des Transporterkraftfahrzeuges 1 in die Kühlervorrichtung 26. Die Brennstoffzelle 8 erzeugt aus dem Wasserstoff und dem Sauerstoff elektrische Energie in Form von elektrischem Gleichstrom. Der von der Brennstoffzelle 8 erzeugte Gleichstrom wird in einem DC/DC-Wandler 43 entsprechend den Laderstromvorgaben eines Elektrofahrzeuges an diese angepasst.
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3a und 3b zeigen schematische Darstellungen des elektrischen Antriebes 5. Die 3a bezieht sich auf einen elektrischen Antrieb mittels mindestens zwei Radnabenmotoren 5b. Die zwei Radnabenmotoren 5b sind in den Radnaben der Räder 22 integriert. Ein Teil des Radnabenmotors 5b überträgt ein erzeugtes Drehmoment auf die Räder 22, wobei die Räder 22 mit den Radnabenmotoren 5b umlaufen. Bevorzugt sind die Radnabenmotoren 5b als Innen- oder Außenläufer aufgebaut. Das hat den Vorteil, dass die Übertragungsverluste wegfallen und eine Bremsenergierückgewinnung sich realisieren lässt.
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Die 3b bezieht sich auf einen elektrischen Antrieb mittels eines elektrischen Achsenmotors 5a. Der elektrische Achsenmotor 5a ist direkt auf der Hinterachse 9 des Transporterkraftfahrzeuges 1 positioniert.
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Weiter in Vorwärtsfahrtrichtung x ist das dritte Modul m3 mit dem Wasserstoffspeicher 7 angeordnet. Bevorzugt weist der Wasserstoffspeicher 7 mindestens einen Durchmesser von 350 mm und eine Mindestlänge von 1450 mm auf. Das dritte m3 und das erste Modul m1 sind in Höhenrichtung z unterhalb der Bodenplatte 10 der Karosserie 11 angeordnet. Die Bodenplatte 10 des Transporterkraftfahrzeuges 1 ist in Höhenrichtung die untere Fläche des Laderaums 20. Es ist denkbar, dass die Bodenplatte 10 und/oder die gesamte Karosserie 11 zumindest zum Teil absenkbar sind. Im Falle einer absenkbaren Bodenplatte 10 ist eine hydraulische oder pneumatische Hebeeinrichtung (nicht sichtbar) in Höhenrichtung z unterhalb der Bodenplatte 7 angebracht. Bevorzugt senkt sich nur der hintere Teil des Transporterfahrzeuges 1, sodass die Bodenplatte 10 ein einem Winkel in Bezug zum Boden 47 steht. Eine solche Absenkung erleichtert das Einladen des Transportguts in den Laderaum 20. Im fahrbereiten Zustand befindet sich ein Bodenblech des Laderaumes auf einer Höhe bevorzugt von 600 mm zur Fahrbahnebene und ist im Bereich von 500 mm absenkbar, bzw. über eine pneumatische Verlinkung mit den Luftbälgen (nicht sichtbar) bis auf 700 mm anhebbar (nicht sichtbar).
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4 zeigt eine schematische Darstellung der Haltevorrichtung 12 für einen Wasserstoffspeicher 7. Der Wasserstoffspeicher 7 ist als zumindest eine Wasserstoffflasche ausgebildet. Vorzugsweise umfasst der Wasserstoffspeicher 7 mehrere Wasserstofflaschen 7. Die Wasserstoffflaschen 7 sind bevorzugt nebeneinander in einer Haltevorrichtung 12 angeordnet und sind mit Haltebändern 24 gemäß den gesetzlichen Vorgaben fixiert.
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Der Wasserstoffspeicher 7 ist über eine Einfüllvorrichtung 41 mit Wasserstoff befüllbar. Aus den Wasserstofftanks 7 ist der Wasserstoff über einer Verbindungsvorrichtung 40 in die Brennstoffzelle 8 leitbar. Sind mehrere Wasserstoffflaschen als Wasserstoffspeicher 7 vorhanden, sind diese vorzugsweise mit einer gemeinsamen Brennstoffzelle 8 verbunden. Es ist aber auch denkbar, dass die Wasserstoffspeicher 7 mit mindestens zwei Brennstoffzellen 8 verbunden sind (nicht in 4 sichtbar). In diesem Falle versorgen die Brennstoffzellen 8 bevorzugt zumindest zwei Module des Antriebsbausatzes, wobei eine Brennstoffzelle 8 vorzugsweise statisch und die andere Brennstoffzelle 8 dynamisch betrieben werden. Die Verbindungsvorrichtungen 40 umfassen eine Ventilvorrichtung (nicht sichtbar), mit welcher der Gasfluss durch die Verbindungsvorrichtung 40 unterbrochen werden kann.
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Die Verstrebungselemente 15a der Haltevorrichtung 12 bestehen bevorzugt aus Längsträgern 15b und Querträgern 15c. Die Längsträger 15b sind bevorzugt in Vorwärtsfahrtrichtung x angeordnet. Die Querträger 15c sind bevorzugt in Breitenrichtung y angeordnet. Vorzugsweise dient die Haltevorrichtung unter anderem zusätzlich als Unterstützung der Bodenplatte 10 eines Laderaumes 20 (nicht sichtbar). Bevorzugt bilden die in Vorwärtsfahrtrichtung x und die in Breitenrichtung y liegenden Verstrebungselemente 15a ein Kastengestell 44. Bevorzugt ist das Kastengestell 44 mit Verkleidungselementen 15 verkleidet (nicht sichtbar).
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Bevorzugt umfassen die unteren Verstrebungselemente 15a ein Schienensystem 45. Das Schienensystem 45 dient zur einfacheren Entnahme der Wasserstoffflaschen 7 bei einem Austausch oder einer Wartung. Zur Befestigung am Schienensystem 45 sind bevorzugt Halteelemente 12a angebracht. Bevorzugt besitzen die Halteelemente 12a eine rundliche Form zur optimalen Aufnahme der Wasserstofflaschen 7. Zur Fixierung der Wasserstoffflaschen 7 werden bevorzugt Haltebänder 24 umfassend eines Verschlusssystems 24a verwendet. Die Halteelemente 12a umfassen bevorzugt Aussparungen 46, wobei die Haltebänder 24 bevorzugt in die Aussparungen 46 einführbar sind. Für die zusätzliche Stabilisierung werden die Wasserstoffflaschen 7 auch am Schienensystem 45 mit Haltebändern 24 festgeschnallt. Das Verschlusssystem 24a der Haltebänder 24 umfasst bevorzugt einen Schnallenverschluss. Es ist jedoch auch denkbar, dass es ein anderes lösbares Verschlusssystem 24a zur Fixierung der Wasserstoffflaschen 7 verwendet wird.
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Der Anmelder behält sich vor, sämtliche in den Anmeldungsunterlagen offenbarten Merkmale als erfindungswesentlich zu beanspruchen, sofern sie einzeln oder in Kombination gegenüber dem Stand der Technik neu sind. Es wird weiterhin darauf hingewiesen, dass in den einzelnen Figuren auch Merkmale beschrieben wurden, welche für sich genommen vorteilhaft sein können. Der Fachmann erkennt unmittelbar, dass ein bestimmtes in einer Figur beschriebenes Merkmal auch ohne die Übernahme weiterer Merkmale aus dieser Figur vorteilhaft sein kann. Ferner erkennt der Fachmann, dass sich auch Vorteile durch eine Kombination mehrerer in einzelnen oder in unterschiedlichen Figuren gezeigter Merkmale ergeben können.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Transporterkraftfahrzeug
- 2
- elektrischer Stromfluss/Ladestrom
- 3
- fluidischer Fluss
- 4
- Antriebsbausatz
- m1
- erstes Modul
- m2
- zweites Modul
- m3
- drittes Modul
- m4
- viertes Modul
- 5
- elektrische Antrieb
- 5a
- elektrischer Achsenmotor
- 5b
- Radnabenmotoren
- 6
- Hochvoltleistungsbatteriesystem
- 7
- Wasserstoffspeicher/Wasserstoffflaschen
- 7a
- Ventile
- 7b
- Ventilelemente
- 8
- Brennstoffzelle
- 9
- Vorder-/Hinterachse
- 10
- Bodenplatte
- 10a
- Karosserieteil der Bodenplatte
- 10b
- Fahrerkabinenteil der Bodenplatte
- 11
- Karosserie
- 12
- Haltevorrichtung
- 13
- Fahrerkabine
- 14
- Motorraum
- 15
- Verkleidungselemente
- 15a
- Verstrebungselemente
- 16
- Gassensor
- 16a
- Wasserstoffsensor
- 16b
- Sauerstoffsensor
- 17
- Gyrosensor
- 18
- Steuerungsvorrichtung
- 19
- Sensorsignale
- 20
- Laderaum/Ladevolumen
- 21
- Steuerungssignale
- 22
- Rad
- 23
- Ladeanschluss
- 24
- Haltebänder
- 24a
- Verschlusssystem
- 25
- Elektrokraftfahrzeugladeschnittstelle
- 26
- Kühlervorrichtung
- 27
- Lufteinlass
- 28
- CAN-bus
- 29
- Informationenfluss
- 30
- Inverter
- 31
- Überhang
- 40
- Verbindungsvorrichtung
- 41
- Einfüllvorrichtung
- 43
- DC/DC-Wandler
- 44
- Kastengestell
- 45
- Schienensystem
- 46
- Aussparungen
- 47
- Boden
- 52a
- zusätzliches Display
- 52b
- vorhandenes Display
- x
- Geradeausfahrtrichtung
- y
- Breitenrichtung
- z
- Höhenrichtung
