WO2016120200A1 - Verfahren und system zum bestücken von kraftfahrzeugen mit energiespeichern, energiespeicher und verfahren zur herstellung eines energiespeichers - Google Patents

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Definitions

  • the invention relates to a method for equipping motor vehicles with energy storage devices of different types, for each motor vehicle according to a specification of a specific type, a corresponding system, an energy store for a motor vehicle and a method for producing an energy store.
  • motor vehicles are usually operated with liquid, fossil fuels, in particular gasoline or diesel.
  • a conventional motor vehicle as energy storage on a tank in which the liquid fuel is stored until it is fed to an internal combustion engine for the production of drive energy.
  • motor vehicles with alternative drive concepts have also been proposed in which the drive energy is thus obtained from other energy carriers.
  • motor vehicles are known in which the drive energy is at least partially obtained from electrical energy, including such motor vehicles as energy storage usually have a battery with electric storage cells.
  • Such batteries in particular high-voltage batteries are supplied in cuboid housings and installed in the body of the motor vehicle.
  • gaseous fuels such as compressed natural gas (CNG) or hydrogen
  • tanks are provided with cylindrical containers as energy storage, since these represent the optimal, most stable form with respect to the high pressure. Put such tanks other requirements / space requirements than the aforementioned batteries or conventional tanks for liquid fuel (fuel).
  • the invention is therefore an object of the invention to provide a way to simplify the assembly of motor vehicles with different energy storage devices according to a specification.
  • each energy storage a defined trained, for all energy storage at least with respect to the expansion and the fastening devices same, cylindrical housing and each motor vehicle at least one matched to the housing installation position, wherein for a vehicle to be equipped at least one energy storage is selected according to the specification and installed in the at least one installation position of the motor vehicle.
  • the invention ultimately proposes a standardization of energy storage, so that energy storage for at least two types of energy carriers at the same installation position in the motor vehicle, in particular in the body, can be introduced and secured.
  • the housing of the energy storage in terms of Extension and the fastening devices are similar, for example, an energy storage device for a gaseous fuel in this respect designed a similar housing as an energy storage device for electrical energy, thus a battery having.
  • the present invention enables a variant reduction in the placement of alternative energy storage in a motor vehicle, after a uniform fastening, accommodation and installation concept is given.
  • An orderer or owner of a motor vehicle can choose different options for equipping the motor vehicle, wherein the at least one installation position is used accordingly. For example, a choice can be made between electrical range and range with natural gas or hydrogen.
  • an interchangeability of energy storage can be provided in a motor vehicle.
  • an energy storage device for gaseous fuel can easily be exchanged for a battery as energy storage, but also later realize, in particular, when the fastening device are detachably formed by the housing and the installation position.
  • the use of more electrical energy provides more boost power available, which of course is also conceivable in several installation positions in the motor vehicle to retrofit additional energy storage, if so far have been left vacant positions.
  • energy storage devices can be used for at least two energy carriers selected from the group of gaseous fuels, in particular hydrogen and / or natural gas, liquid fuels and electric storage cells.
  • the concept of the invention can be extended to all conceivable energy sources, thus be given a motor vehicle architecture in which not only special alternative types of energy supplying energy storage can be used, but also classic energy sources such as gasoline and diesel can be stored in cylindrical energy storage.
  • classic energy sources such as gasoline and diesel can be stored in cylindrical energy storage.
  • the entire variety of drive concepts (conventional with gasoline or diesel, hybrid vehicles, electric vehicles, fuel cell vehicles, ...) are covered without different locations and geometries for different energy storage are kept in the vehicles have to.
  • the choice of the cylindrical basic shape for the housing of the energy storage is ultimately based on the requirement for compressed gaseous fuels, for which the energy storage should be suitable in any case.
  • housing made of a wound fiber material, in particular CFK or GRP, used.
  • CFK or GRP wound fiber material
  • the housing thus can in particular at least partially form containers for gaseous fuels, but it is also generally high intrinsic stability and protection against mechanical effects, for example in an accident, given.
  • other energy sources such as electric storage cells
  • the basis of such a housing may for example be a winding tube.
  • the invention also relates to a system for assembling motor vehicles with energy storage different, for each motor vehicle according to a specification of a certain kind, comprising the motor vehicles and the energy storage, which is characterized in that each energy storage a defined trained, for all energy storage at least in terms of expansion and the fastening devices same, cylindrical housing and each motor vehicle have at least one matched to the housing mounting position.
  • a system forms the basis for carrying out the method according to the invention, after a standard for the housing of energy storage devices is defined, following the energy store for different energy carriers. All statements regarding the assembly process according to the invention can be analogously applied to the system according to the invention.
  • the invention also relates to an energy storage device for a motor vehicle, comprising a cylindrical, an interior defining housing, which is characterized in that arranged in a first subspace of the interior as an energy source electric storage cells and a second subspace of the interior as a container for a gaseous or liquid energy carrier, in particular fuel, is formed.
  • Such an energy storage device makes it possible to provide a plurality of types of energy carriers in a single installation position, and moreover enables a more individual adaptation of motor vehicles, which relates to the distribution of the various ways of generating drive energy.
  • the cylindrical shape, wherein the housing is preferably formed from a wound fiber material, in particular CFRP or GFRP, allows stable storage of gaseous fuels, in particular of hydrogen or compressed natural gas.
  • the stable outer shape and the preferred intended use of wound fiber material which may be present as a winding tube, however, also brings advantages for other energy sources, since due to the robust design of the energy storage can also be arranged at basically endangered for example in accidents places.
  • the memory cells are arranged on at least one, the cross-section of the interior space perpendicular to the cylinder longitudinal direction substantially filling, circular circuit board. It is thus intended to arrange electrical memory cells, thus typical battery cells, which in particular may themselves be cylindrical, on a circular circuit board, so that modules are formed. These modules can be installed in the cylindrical housing. The number of existing modules then ultimately determines the storage capacity for electrical energy and determines which subspace remains for the second, gaseous or liquid energy carrier. In other words, it can thus be provided that, in the case of a plurality of circuit boards, these together with the electrical memory cells arranged thereon form a battery module and are arranged consecutively in the cylinder longitudinal direction. This makes it possible, the space within the case, easily scalable depending on the desired electrical storage capacity.
  • the invention finally also relates to a method for producing an energy store with battery modules successively arranged in the housing in the cylinder longitudinal direction, which is characterized in that an electrical battery portion is specified, is selected based on the battery portion of a number of battery modules, the interior is filled with the battery modules and the remaining interior is formed as the container for the gaseous or liquid energy carrier.
  • the housing wall can be supplemented by a corresponding container bottom part of the battery modules and the like.
  • the present invention thus describes the possibility to standardize energy storage, so that a uniform space supply is given by the motor vehicle for energy storage of different types.
  • the ability to create energy storage devices that house different sources of energy offers opportunities for individual fine-tuning. Due to the clear definition of the interfaces between the energy storage and the motor vehicle energy storage for energy sources of different types can be mounted and dismounted in the same manner, whether in the production of the motor vehicle or customer service.
  • 2 shows a battery module for an energy store
  • 3 shows a partially open, designed as a high-voltage battery energy storage
  • Fig. 4 shows a partially opened energy storage for electrical energy and fuels
  • Fig. 5 is a schematic diagram of a system according to the invention.
  • Fig. 1 shows an external view of an energy storage device 1, which can be seen to have a cylindrical housing 2 and can contain different energy sources, in the present case electrical storage cells, gaseous fuels and / or liquid fuels.
  • energy sources in the present case electrical storage cells, gaseous fuels and / or liquid fuels.
  • the external appearance of the housing 2 is at least equal in that the extensions and fastening devices for installation in a mounting position within a motor vehicle correspond.
  • connecting devices and thus supply and discharge lines for fuels and / or electrical energy connections, which but standardized positions on the surface of the housing 2 are assigned, corresponding to the positions of corresponding connection devices from the installation position ,
  • FIG. 2 shows a battery module 5, which comprises a circular circuit board 6 with electrical memory cells 7 arranged thereon.
  • the area Elongation of the board 6 is chosen so that the cavity in the interior of the cylindrical housing 2 is used as completely as possible by the battery module 5.
  • the battery modules 5 can be arranged sequentially in the cylinder longitudinally shown in the case 2 shown there cut.
  • battery modules 5 makes it possible to also create energy storage devices in which battery modules and a container for a fuel are present, thus energy sources of different types can be provided in a single energy storage device 1.
  • FIG. 4 An exemplary embodiment is shown in the schematic diagram of FIG. 4 for an energy store 1 b, to whose one end two battery modules 5 in the cylinder longitudinal direction are successively arranged in the housing 2.
  • a container 9 is formed in the remaining part of the space of the interior of the housing 2, which is also shown here for purposes of illustration.
  • a container 9 for gaseous fuels in particular compressed natural gas or hydrogen.
  • the housing 2 is formed on the basis of a CFRP winding tube, which not only provides the necessary stability for the storage of compressed, gaseous fuels, but the robustness of other energy sources, such as liquid Fuels such as gasoline or diesel, and electrical energy cells significantly increased, so that in particular a shoring in critical areas, for example in the engine compartment of a motor vehicle, is possible.
  • Fig. 5 shows schematically a system according to the invention and the implementation of the method according to the invention in the system according to the invention. This includes visible motor vehicles 10, which in the present example each have two installation positions 1 1 for energy storage.
  • the installation positions 1 1 are the same design in all motor vehicles 10 and matched to the extent and the fastening devices of the housing 2 of the energy storage device 1 also belonging to the system.
  • the energy storage devices 1 can, of course, be subdivided into energy storage devices of different types, which consequently contain different energy sources, in the present case energy storage devices 1 a being pure high-voltage batteries (see FIG. 3), energy storage devices 1 b as combinations of high-voltage batteries and containers gaseous fuels, cf. Fig. 4, are shown.
  • Energy storage 1 c may for example be those in which the housing 2 is completely formed as a container for liquid, conventional fuels.
  • each of the energy storage 1 is suitable to be installed in the installation positions 1 1 of the motor vehicles 10.
  • a person orders a motor vehicle 10a individually tailored to him by the energy carriers, he gives a specification 12 which indicates which distribution of energy carriers the person wishes.
  • the person wants to use half of the existing installation space for conventional fuel, thus liquid fuel, but at the same time the motor vehicle 10a should also be able to drive with compressed natural gas and power should be provided by electric storage cells. Consequently, based on the specification 12, an energy store 1 c and an energy store 1 b, optionally adapted as explained with respect to FIG. 4, are selected, and the energy stores 1 b, 1 c are installed on the installation positions 1 1 in the motor vehicle 10 a, as shown in FIG 5 is indicated below.

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Abstract

Verfahren zum Bestücken von Kraftfahrzeugen (10, 10a) mit Energiespeichern (1, 1a, 1b, 1c) unterschiedlicher, für jedes Kraftfahrzeug (10, 10a) gemäß einer Vorgabe (12) bestimmter Art, wobei jeder Energiespeicher (1, 1a, 1b, 1c) ein definiert ausgebildetes, für alle Energiespeicher(1, 1a, 1b, 1c) wenigstens bezüglich der Ausdehnung und der Befestigungsvorrichtungen gleiches, zylinderförmiges Gehäuse (2) und jedes Kraftfahrzeug (10, 10a) wenigstens eine auf das Gehäuse (2) abgestimmte Verbauposition (11) aufweisen, wobei für ein zu bestückendes Kraftfahrzeug (10, 10a) wenigstens ein Energiespeicher (1, 1a, b, 1c) gemäß der Vorgabe (12) ausgewählt und in der wenigstens einen Verbauposition (11) des Kraftfahrzeugs (10, 10a) verbaut wird.

Description

Verfahren und System zum Bestücken von Kraftfahrzeugen mit Energiespeichern, Energiespeicher und Verfahren zur Herstellung eines
Energiespeichers
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Bestücken von Kraftfahrzeugen mit Energiespeichern unterschiedlicher, für jedes Kraftfahrzeug gemäß einer Vorgabe bestimmter Art, ein entsprechendes System, einen Energiespeicher für ein Kraftfahrzeug und ein Verfahren zur Herstellung eines Energiespeichers.
Herkömmliche Kraftfahrzeuge werden üblicherweise mit flüssigen, fossilen Brennstoffen betrieben, insbesondere Benzin oder Diesel. Hierzu weist ein derartiges herkömmliches Kraftfahrzeug als Energiespeicher einen Tank auf, in dem der flüssige Brennstoff gelagert ist, bis er einem Verbrennungsmotor zur Gewinnung von Antriebsenergie zugeführt wird. Inzwischen wurden jedoch auch Kraftfahrzeuge mit alternativen Antriebskonzepten vorgeschlagen, bei denen mithin die Antriebsenergie aus anderen Energieträgern gewonnen wird. So wurde beispielsweise vorgeschlagen, Kraftfahrzeuge auch mit gasförmigen Brennstoffen, insbesondere mit Wasserstoff oder komprimiertem Erdgas, zu betreiben. Ferner sind Kraftfahrzeuge bekannt, bei denen die Antriebsenergie wenigstens teilweise aus elektrischer Energie gewonnen wird, wozu derartige Kraftfahrzeuge als Energiespeicher üblicherweise eine Batterie mit elektrischen Speicherzellen aufweisen.
Derartige Batterien, insbesondere Hochspannungsbatterien, werden in quaderförmigen Gehäusen geliefert und in der Karosserie des Kraftfahrzeugs verbaut. Für unter Hochdruck stehende gasförmige Brennstoffe, beispielsweise komprimiertes Erdgas (CNG) oder Wasserstoff, sind als Energiespeicher Tanks mit zylindrischen Behältern vorgesehen, da diese bezüglich des Hochdrucks die optimale, stabilste Form darstellen. Derartige Tanks stellen andere Anforderungen/Bauraumansprüche als die zuvor genannten Batterien oder herkömmliche Tanks für flüssigen Brennstoff (Kraftstoff).
Es wurden Konzepte vorgeschlagen, nach denen Kraftfahrzeuge durch ihre Benutzer hinsichtlich der Erzeugung der Antriebsenergie vorkonfektioniert werden können. Das bedeutet, es kann beispielsweise von einem Käufer bei der Bestellung eines Kraftfahrzeugs als Vorgabe angegeben werden, welche Variante zur Erzeugung von Antriebsenergie genutzt werden soll bzw. welche Varianten wie kombiniert werden sollen. Dies stellt jedoch komplexe Anforderungen an die Bestückung der Kraftfahrzeuge mit Energiespeichern, nachdem unterschiedliche Anbindungskonzepte/Bauräume für die Energiespeicher in der Karosserie vorgehalten werden, mithin sämtliche denkbaren Varianten bei der grundsätzlichen Auslegung und in der Produktion berücksichtigt werden müssen. Beispielsweise ändert sich die Ausgestaltung der Karosserie mit der Auswahl bestimmter Antriebsvarianten.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Möglichkeit zur einfacheren Bestückung von Kraftfahrzeugen mit unterschiedlichen Energiespeichern gemäß einer Vorgabe anzugeben.
Zur Lösung dieser Aufgabe ist bei einem Verfahren der eingangs genannten Art erfindungsgemäß vorgesehen, dass jeder Energiespeicher ein definiert ausgebildetes, für alle Energiespeicher wenigstens bezüglich der Ausdehnung und der Befestigungsvorrichtungen gleiches, zylinderförmiges Gehäuse und jedes Kraftfahrzeug wenigstens eine auf das Gehäuse abgestimmte Verbauposition aufweisen, wobei für ein zu bestückendes Kraftfahrzeug wenigstens ein Energiespeicher gemäß der Vorgabe ausgewählt und in der wenigstens einen Verbauposition des Kraftfahrzeugs verbaut wird.
Die Erfindung schlägt also letztlich eine Standardisierung von Energiespeichern vor, so dass Energiespeicher für wenigstens zwei Arten von Energieträgern an derselben Verbauposition im Kraftfahrzeug, insbesondere in der Karosserie, eingebracht und befestigt werden können. Dies wird dadurch gewährleistet, dass sich die Gehäuse der Energiespeicher hinsichtlich der Ausdehnung und der Befestigungsvorrichtungen gleichen, beispielsweise also ein Energiespeicher für einen gasförmigen Brennstoff ein diesbezüglich identisch ausgestaltetes Gehäuse wie ein Energiespeicher für elektrische Energie, mithin eine Batterie, aufweist. Unterschiede am Gehäuse werden für unterschiedliche Arten von Energiespeichern, mithin unterschiedlichen enthaltenen Energieträgern, meist, bevorzugt lediglich, dadurch gegeben sein, dass unterschiedliche Anschlussvorrichtungen vorliegen, wobei es selbstverständlich auch denkbar ist, insbesondere dann, wenn ein für alle Arten von Energieträgern verwendbares Gehäuse geschaffen werden soll, die Gehäuse allesamt vollständig identisch mit Anschlussvorrichtungen für alle möglichen Energieträger zu versehen. Zweckmäßigerweise sind dann, wenn am Gehäuse energieträgerspezifische Anschlussvorrichtungen vorzusehen sind, diese an unterschiedlichen Positionen angeordnet, da entsprechende Anschlussvorrichtungen kraftfahrzeugseitig dann auch an der Verbauposition vorpositioniert werden können.
Mithin ermöglicht die vorliegende Erfindung eine Variantenreduzierung bei der Unterbringung alternativer Energiespeicher in einem Kraftfahrzeug, nachdem ein einheitliches Befestigungs-, Unterbringungs- und Montagekonzept gegeben ist. Ein Besteller bzw. Besitzer eines Kraftfahrzeugs kann unterschiedliche Optionen zur Bestückung des Kraftfahrzeugs wählen, wobei entsprechend die wenigstens eine Verbauposition genutzt wird. Beispielsweise kann eine Auswahl zwischen elektrischer Reichweite und Reichweite mit Erdgas oder Wasserstoff gegeben werden.
Dabei sei angemerkt, dass insbesondere auch eine Austauschbarkeit von Energiespeichern in einem Kraftfahrzeug vorgesehen werden kann. Somit lässt sich dann, wenn ein Besteller bzw. Benutzer eines Kraftfahrzeugs mehr Wert auf Leistung anstatt auf Reichweite legt, nicht nur bereits bei der Bestellung des Kraftfahrzeugs und dessen Herstellung ein Energiespeicher für gasförmigen Brennstoff einfach gegen eine Batterie als Energiespeicher austauschen, sondern auch später noch realisieren, insbesondere dann, wenn die Befestigungsvorrichtung seitens des Gehäuses und der Verbauposition lösbar ausgebildet sind. Die Nutzung von mehr elektrischer Energie stellt mehr Boost-Leistung zur Verfügung, wobei es selbstverständlich bei mehreren Verbaupositionen im Kraftfahrzeug auch denkbar ist, weitere Energiespeicher nachzurüsten, wenn bislang Verbaupositionen vakant geblieben sind.
Dabei können Energiespeicher für wenigstens zwei aus der Gruppe von gasförmigen Brennstoffen, insbesondere Wasserstoff und/oder Erdgas, flüssigen Brennstoffen und elektrischen Speicherzellen ausgewählte Energieträger verwendet werden. Zweckmäßig kann das erfindungsgemäße Konzept auf alle denkbaren Energieträger erweitert werden, mithin eine Kraftfahrzeugarchitektur gegeben sein, in der nicht nur spezielle alternative Energiearten liefernde Energiespeicher genutzt werden, sondern auch klassische Energieträger wie Benzin und Diesel in zylindrischen Energiespeichern gelagert werden können. Somit kann nach Festlegung der entsprechenden Verbaupositionen für die zylindrischen Energiespeicher die gesamte Vielfalt der Antriebskonzepte (konventionell mit Benzin oder Diesel, Hybridkraftfahrzeuge, Elektrokraftfahrzeuge, Brennstoffzellenkraftfahrzeuge, ...) abgedeckt werden, ohne dass unterschiedliche Verbauorte und Geometrien für unterschiedliche Energiespeicher in den Kraftfahrzeugen vorgehalten werden müssen. Die Wahl der zylindrischen Grundform für das Gehäuse der Energiespeicher beruht letztlich auf der Anforderung für komprimierte gasförmige Brennstoffe, für die die Energiespeicher in jedem Fall auch geeignet sein sollen.
Dabei ist es selbstverständlich denkbar, dass auch feinere Abstufungen in der Zuteilung des zur Verfügung stehenden Speicherraums für Energieträger geschaffen werden können, wenn wenigstens ein Energiespeicher für wenigstens zwei unterschiedliche Energieträger, insbesondere elektrische Speicherzellen und gasförmige Brennstoffe, verwendet wird. Es sind mithin Energiespeicher denkbar, in deren Gehäuse unterschiedliche Energieträger eingelagert werden können. Beispielsweise können elektrische Speicherzellen einen Anteil des Gehäuses auffüllen, während der andere Anteil des Gehäuses als Behälter für gasförmige Brennstoffe ausgebildet ist. Dabei ist insbesondere auch eine frei wählbare Bestückung von Energiespeichern mit Energieträgern bzw. Behältern möglich, worauf bezüglich des erfindungsgemäßen Energiespeichers und des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Herstellung eines Energiespeichers noch näher eingegangen werden wird.
Zweckmäßigerweise werden Gehäuse aus einem gewickelten Faserwerk- stoff, insbesondere CFK oder GFK, verwendet. Damit ist nicht nur der Vorteil gegeben, dass unter Hochdruck stehende gasförmige Brennstoffe in den Energiespeichern aufbewahrt werden können, die Gehäuse mithin insbesondere wenigstens teilweise Behälter für gasförmige Brennstoffe bilden können, sondern es ist auch allgemein eine hohe Eigenstabilität und ein Schutz gegen mechanische Einwirkungen, beispielsweise bei einem Unfall, gegeben. Insbesondere können auf diese Art und Weise auch andere Energieträger, beispielsweise elektrische Speicherzellen, an einer größeren Vielfalt von Positionen im Kraftfahrzeug verbaut werden, so dass sich insgesamt erweiterte Packagemöglichkeiten ergeben, beispielsweise die Integration einer Batterie als Energiespeicher im Motorraum. Dies wird durch die hohe Eigenstabilität und Resistenz gegenüber mechanischer Einwirkung ermöglicht. Grundlage eines solches Gehäuses kann beispielsweise ein Wickelrohr sein.
Die Erfindung betrifft auch ein System zum Bestücken von Kraftfahrzeugen mit Energiespeichern unterschiedlicher, für jedes Kraftfahrzeug gemäß einer Vorgabe bestimmter Art, aufweisend die Kraftfahrzeuge und die Energiespeicher, welches sich dadurch auszeichnet, dass jeder Energiespeicher ein definiert ausgebildetes, für alle Energiespeicher wenigstens bezüglich der Ausdehnung und der Befestigungsvorrichtungen gleiches, zylinderförmiges Gehäuse und jedes Kraftfahrzeug wenigstens eine auf das Gehäuse abgestimmte Verbauposition aufweisen. Ein derartiges System bildet die Grundlage zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens, nachdem ein Standard für die Gehäuse von Energiespeichern definiert wird, dem Energiespeicher für unterschiedliche Energieträger folgen. Sämtliche Ausführungen bezüglich des erfindungsgemäßen Bestückungsverfahrens lassen sich analog auf das erfindungsgemäße System übertragen. Daneben betrifft die Erfindung auch einen Energiespeicher für ein Kraftfahrzeug, aufweisend ein zylinderförmiges, einen Innenraum definierendes Gehäuse, welcher sich dadurch auszeichnet, dass in einem ersten Teilraum des Innenraums als Energieträger elektrische Speicherzellen angeordnet sind und ein zweiter Teilraum des Innenraums als ein Behälter für einen gasförmigen oder flüssigen Energieträger, insbesondere Brennstoff, ausgebildet ist.
Ein derartiger Energiespeicher ermöglicht es, an einer einzigen Verbauposition mehrere Arten von Energieträgern vorzuhalten, und ermöglicht zudem eine individuellere Anpassung von Kraftfahrzeugen, was die Verteilung der verschiedenen Arten, Antriebsenergie zu erzeugen, betrifft. Die zylindrische Form, wobei das Gehäuse bevorzugt aus einem gewickelten Faserwerkstoff, insbesondere CFK oder GFK, gebildet ist, ermöglicht eine stabile Unterbringung von gasförmigen Brennstoffen, insbesondere von Wasserstoff oder komprimiertem Erdgas. Die stabile äußere Form und die bevorzugt vorgesehene Verwendung von gewickeltem Faserwerkstoff, der beispielsweise als Wickelrohr vorliegen kann, bringt jedoch auch für andere Energieträger Vorteile mit sich, nachdem aufgrund der robusten Ausgestaltung der Energiespeicher auch an grundsätzlich beispielsweise bei Unfällen gefährdeteren Orten angeordnet werden kann.
Konkret kann vorgesehen sein, dass die Speicherzellen auf wenigstens einer den Querschnitt des Innenraums senkrecht zur Zylinderlängsrichtung im Wesentlichen ausfüllenden, kreisförmigen Platine angeordnet sind. Es ist mithin vorgesehen, elektrische Speicherzellen, mithin typische Batteriezellen, die insbesondere selbst zylindrisch ausgebildet sein können, auf einer kreisförmigen Platine anzuordnen, so dass Module entstehen. Diese Module können in dem zylindrischen Gehäuse eingebaut werden. Die Zahl der vorhandenen Module bestimmt dann letztlich die Speicherkapazität für elektrische Energie und legt fest, welcher Teilraum für den zweiten, gasförmigen oder flüssigen Energieträger verbleibt. In anderen Worten kann also vorgesehen sein, dass bei mehreren Platinen diese gemeinsam mit den darauf angeordneten elektrische Speicherzellen ein Batteriemodul bilden und in Zylinderlängsrichtung aufeinanderfolgend angeordnet sind. Dies ermöglicht es also, den Bauraum innerhalb des Gehäuses in Abhängigkeit von der gewünschten elektrischen Speicherkapazität einfach zu skalieren.
Entsprechend betrifft die Erfindung schließlich auch ein Verfahren zur Herstellung eines Energiespeichers mit in Zylinderlängsrichtung aufeinanderfolgend im Gehäuse angeordneten Batteriemodulen, welches sich dadurch auszeichnet, dass ein elektrischer Batterieanteil vorgegeben wird, anhand des Batterieanteils einer Anzahl von Batteriemodulen ausgewählt wird, der Innenraum mit den Batteriemodulen aufgefüllt wird und der restliche Innenraum als der Behälter für den gasförmigen oder flüssigen Energieträger ausgebildet wird. Hierzu kann beispielsweise die Gehäusewand um einen entsprechenden Behälterboden seitens der Batteriemodule ergänzt werden und dergleichen. So ist es mithin möglich, anhand einer Vorgabe den Anteil elektrischer Energieträger und entsprechend von Brennstoffen individuell anzupassen.
Insgesamt beschreibt die vorliegende Erfindung also die Möglichkeit, Energiespeicher zu standardisieren, so dass ein einheitliches Bauraumangebot seitens der Kraftfahrzeuge für Energiespeicher unterschiedlicher Art gegeben ist. Durch die Möglichkeit, auch Energiespeicher zu schaffen, die unterschiedliche Energieträger beheimaten, bieten sich Möglichkeiten zur individuellen Feinabstimmung. Durch die klare Definition der Schnittstellen zwischen dem Energiespeicher und dem Kraftfahrzeug können Energiespeicher für Energieträger unterschiedlicher Art auf die gleiche Art und Weise montiert und demontiert werden, sei es bei der Herstellung des Kraftfahrzeugs oder im Kundendienst.
Weitere Vorteile und Einzelheiten der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus den im Folgenden beschriebenen Ausführungsbeispielen sowie anhand der Zeichnung. Dabei zeigen: einen Energiespeicher,
Fig. 2 ein Batteriemodul für einen Energiespeicher, Fig. 3 einen teilweise offen gezeigten, als Hochspannungs-Batterie ausgebildeten Energiespeicher,
Fig. 4 einen teilweise geöffnet gezeigten Energiespeicher für elektrische Energieträger und Brennstoffe, und
Fig. 5 Eine Prinzipskizze eines erfindungsgemäßen Systems.
Fig. 1 zeigt eine Außenansicht eines Energiespeichers 1 , der ersichtlich ein zylindrisches Gehäuse 2 aufweist und unterschiedliche Energieträger enthalten kann, vorliegend elektrische Speicherzellen, gasförmige Brennstoffe und/oder flüssige Brennstoffe. Für alle diese Arten von Energieträgern und auch, worauf im Folgenden noch näher eingegangen werden wird, Kombinationen aus diesen Energieträgern, ist das äußere Erscheinungsbild des Gehäuses 2 zumindest insofern gleich, dass sich die Ausdehnungen und Befestigungsvorrichtungen zum Verbau an einer Verbauposition innerhalb eines Kraftfahrzeugs entsprechen. Das bedeutet, die Verbauposition in dem Kraftfahrzeug ist auf die entsprechenden Ausdehnungs- und Befestigungseigenschaften des Energiespeichers abgestimmt, wobei vorliegend beispielhaft Nuten 3 in der Oberfläche des Gehäuses 2 gezeigt sind, die mit Führungsschienen an der Verbauposition korrespondieren, und ferner Verschrau- bungsvorrichtungen 4 angedeutet sind. Es sei angemerkt, dass selbstverständlich auch andere Arten von Befestigungsvorrichtungen verwendet werden können.
Nicht näher gezeigt sind in Fig. 1 der Übersichtlichkeit halber Anschlussvorrichtungen, mithin Zu- und Ableitungen für Brennstoffe und/oder Anschlüsse für elektrische Energie, welchen aber standardisierte Positionen auf der Oberfläche des Gehäuses 2 zugeordnet sind, die den Positionen entsprechender Anschlussvorrichtungen seitens der Verbauposition entsprechen.
Fig. 2 zeigt ein Batteriemodul 5, welches eine kreisförmige Platine 6 mit darauf angeordneten elektrischen Speicherzellen 7 umfasst. Die Flächenaus- dehnung der Platine 6 ist dabei so gewählt, dass der Hohlraum im Inneren des zylindrischen Gehäuses 2 möglichst vollständig durch das Batteriemodul 5 genutzt wird.
Wie Fig. 3 für das Beispiel eines als Hochspannungs-Batterie dienenden Energiespeichers 1 a zeigt, können in dem dort aufgeschnitten gezeigten Gehäuse 2 die Batteriemodule 5 in Zylinderlängsrichtung aufeinanderfolgend angeordnet werden.
Die Verwendung von Batteriemodulen 5 schafft die Möglichkeit, auch Energiespeicher zu schaffen, in denen Batteriemodule und ein Behälter für einen Brennstoff vorliegen, mithin in einem einzigen Energiespeicher 1 Energieträger unterschiedlicher Art vorgesehen sein können.
Eine beispielhafte Ausgestaltung zeigt die Prinzipskizze der Fig. 4 für einen Energiespeicher 1 b, zu dessen einem Ende zwei Batteriemodule 5 in Zylinderlängsrichtung aufeinanderfolgend im Gehäuse 2 angeordnet sind. Durch einen eingesetzten, gewölbten Behälterboden 8 wird im restlichen Teilraum des Innenraums des Gehäuses 2 ein Behälter 9 gebildet, der zur Veranschaulichung auch hier offen dargestellt ist.
Je nach Wahl der Anzahl der Batteriemodule 5 verbleibt mithin ein Teilraum, der als Behälter 9 genutzt werden kann, im Ausführungsbeispiel der Fig. 4 als Behälter 9 für gasförmige Brennstoffe, insbesondere komprimiertes Erdgas oder Wasserstoff.
Es sei angemerkt, dass in allen hier gezeigten Ausführungsbeispielen das Gehäuse 2 auf der Basis eines CFK-Wickelrohrs gebildet ist, was nicht nur die notwendige Stabilität zur Speicherung von komprimierten, gasförmigen Brennstoffen zur Verfügung stellt, sondern die Robustheit auch bei anderen Energieträgern, beispielsweise flüssigen Brennstoffen wie Benzin oder Diesel, und elektrischen Energiezellen deutlich erhöht, so dass insbesondere auch ein Verbau in kritischen Bereichen, beispielsweise im Motorraum eines Kraftfahrzeugs, möglich ist. Fig. 5 zeigt schematisch ein erfindungsgemäßes System und die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens im erfindungsgemäßen System. Dieses umfasst ersichtlich Kraftfahrzeuge 10, die vorliegend beispielhaft jeweils zwei Verbaupositionen 1 1 für Energiespeicher aufweisen. Die Verbaupositionen 1 1 sind bei allen Kraftfahrzeugen 10 gleich ausgestaltet und auf die Ausdehnung und die Befestigungsvorrichtungen des Gehäuses 2 der ebenso zum System gehörenden Energiespeicher 1 abgestimmt. Die Energiespeicher 1 können dabei selbstverständlich in Energiespeicher unterschiedlicher Art, die mithin unterschiedliche Energieträger enthalten, unterteilt werden, wobei vorliegend Energiespeicher 1 a als reine Hochspannungs- Batterien (vgl. Fig. 3), Energiespeicher 1 b als Kombinationen von Hochspannungs-Batterien und Behältern für gasförmige Brennstoffe, vgl. Fig. 4, gezeigt sind. Energiespeicher 1 c können beispielsweise solche sein, in denen das Gehäuse 2 vollständig als Behälter für flüssige, herkömmliche Brennstoffe ausgebildet ist. Selbstverständlich sind auch eine Vielzahl weiterer Arten von Energiespeichern 1 denkbar, die alle gemein haben, dass das Gehäuse 2 in den Ausdehnungen und Befestigungsvorrichtungen gleich ausgebildet ist. Das bedeutet, jeder der Energiespeicher 1 ist geeignet, in die Verbaupositionen 1 1 der Kraftfahrzeuge 10 verbaut zu werden.
Bestellt nun beispielsweise eine Person ein von den Energieträgern individuell auf ihn zugeschnittenes Kraftfahrzeug 10a, gibt er hierzu eine Vorgabe 12, die anzeigt, welche Verteilung von Energieträgern die Person wünscht. Vorliegend möchte die Person die Hälfte des vorhandenen Verbauraums für herkömmlichen Kraftstoff, mithin flüssigen Brennstoff, verwenden, gleichzeitig soll das Kraftfahrzeug 10a jedoch auch in der Lage sein, mit komprimiertem Erdgas zu fahren und es soll Leistung durch elektrische Speicherzellen zur Verfügung gestellt werden. Mithin wird vorliegend anhand der Vorgabe 12 ein Energiespeicher 1 c und ein Energiespeicher 1 b, gegebenenfalls wie bezüglich Fig. 4 erläutert angepasst, ausgewählt, und die Energiespeicher 1 b, 1 c werden an den Verbaupositionen 1 1 im Kraftfahrzeug 10a verbaut, wie in Fig. 5 unten angedeutet ist. Dabei ergeben sich beim Einbau für die diesen durchführende Person keinerlei Unterschiede, da die Montage für alle denkbaren Energiespeicher 1 in den standardisierten Verbaupositionen 1 1 innnner gleich verläuft. Sollte sich die die Vorgabe 12 gebende Person umentscheiden und andere Energieträger bzw. eine andere Verteilung von Energieträgern wünschen, können eine oder beide der Energiespeicher 1 b, 1 c auch wieder ausgebaut und durch andere Energiespeicher 1 ersetzt werden.

Claims

P A T E N T A N S P R Ü C H E
1 . Verfahren zum Bestücken von Kraftfahrzeugen (10, 10a) mit Energiespeichern (1 , 1 a, 1 b, 1 c) unterschiedlicher, für jedes Kraftfahrzeug (10, 10a) gemäß einer Vorgabe (12) bestimmter Art,
dadurch gekennzeichnet,
dass jeder Energiespeicher (1 , 1 a, 1 b, 1 c) ein definiert ausgebildetes, für alle Energiespeicher(1 , 1 a, 1 b, 1 c) wenigstens bezüglich der Ausdehnung und der Befestigungsvorrichtungen gleiches, zylinderförmiges Gehäuse (2) und jedes Kraftfahrzeug (10, 10a) wenigstens eine auf das Gehäuse (2) abgestimmte Verbauposition (1 1 ) aufweisen, wobei für ein zu bestückendes Kraftfahrzeug (10, 10a) wenigstens ein Energiespeicher (1 , 1 a, 1 b, 1 c) gemäß der Vorgabe (12) ausgewählt und in der wenigstens einen Verbauposition (1 1 ) des Kraftfahrzeugs (10, 10a) verbaut wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1 ,
dadurch gekennzeichnet,
dass Energiespeicher (1 , 1 a, 1 b, 1 c) für wenigstens zwei aus der Gruppe von gasförmigen Brennstoffen, insbesondere Wasserstoff und/oder Erdgas, flüssigen Brennstoffen und elektrischen Speicherzellen (7) ausgewählte Energieträger verwendet werden.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet,
dass wenigstens ein Energiespeicher (1 , 1 a, 1 b, 1 c) für wenigstens zwei unterschiedliche Energieträger, insbesondere elektrische Speicherzellen (7) und gasförmige Brennstoffe, verwendet wird.
4. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass Gehäuse (2) aus einem gewickelten Faserwerkstoff, insbesondere CFK oder GFK, verwendet werden.
5. Verfahren nach Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet,
dass wenigstens eine Verbauposition (1 1 ) im Motorraum vorgesehen ist.
6. System zum Bestücken von Kraftfahrzeugen (10, 10a) mit Energiespeichern (1 , 1 a, 1 b, 1 c) unterschiedlicher, für jedes Kraftfahrzeug (10, 10a) gemäß einer Vorgabe (12) bestimmter Art, aufweisend die Kraftfahrzeuge (10, 10a) und die Energiespeicher (1 , 1 a, 1 b, 1 c),
dadurch gekennzeichnet,
dass jeder Energiespeicher (1 , 1 a, 1 b, 1 c) ein definiert ausgebildetes, für alle Energiespeicher (1 , 1 a, 1 b, 1 c) wenigstens bezüglich der Ausdehnung und der Befestigungsvorrichtungen gleiches, zylinderförmiges Gehäuse (2) und jedes Kraftfahrzeug (10, 10a) wenigstens eine auf das Gehäuse (2) abgestimmte Verbauposition (1 1 ) aufweisen.
7. Energiespeicher (1 b) für ein Kraftfahrzeug (10, 10a), aufweisend ein zylinderförmiges, einen Innenraum definierendes Gehäuse (2), dadurch gekennzeichnet,
dass in einem ersten Teilraum des Innenraums als Energieträger elektrische Speicherzellen (7) angeordnet sind und ein zweiter Teilraum des Innenraums als ein Behälter (9) für einen gasförmigen oder flüssigen Energieträger ausgebildet ist.
8. Energiespeicher nach Anspruch 7,
dadurch gekennzeichnet,
dass das Gehäuse (2) aus einem gewickelten Faserwerkstoff, insbesondere CFK oder GFK, gebildet ist.
9. Energiespeicher nach Anspruch 7 oder 8,
dadurch gekennzeichnet, dass die Speicherzellen (7) auf wenigstens einer den Querschnitt des Innenraums senkrecht zur Zylinderlängsrichtung im Wesentlichen ausfüllenden, kreisförmigen Platine (6) angeordnet sind.
10. Energiespeicher nach Anspruch 9,
dadurch gekennzeichnet,
dass bei mehreren Platinen (6) diese gemeinsam mit den darauf angeordneten elektrischen Speicherzellen (7) ein Batteriemodul (5) bilden und in Zylinderlängsrichtung aufeinanderfolgend angeordnet sind.
1 1 . Verfahren zur Herstellung eines Energiespeichers (1 b) nach Anspruch 10,
dadurch gekennzeichnet,
dass ein elektrischer Batterieanteil vorgegeben wird, anhand des Batterieanteils eine Anzahl von Batteriemodulen (5) ausgewählt wird, der Innenraum mit den Batteriemodulen (5) aufgefüllt wird und der restliche Innenraum als der Behälter (9) für den gasförmigen oder flüssigen Energieträger ausgebildet wird.
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