WO2022122249A1 - Verfahren und vorrichtung zur anbindung mindestens eines druckgasbehälters und/oder mindestens eines energiespeichers an ein fahrgestell eines fahrzeugs, sowie zugehöriges fahrzeug - Google Patents

Verfahren und vorrichtung zur anbindung mindestens eines druckgasbehälters und/oder mindestens eines energiespeichers an ein fahrgestell eines fahrzeugs, sowie zugehöriges fahrzeug Download PDF

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WO2022122249A1
WO2022122249A1 PCT/EP2021/080002 EP2021080002W WO2022122249A1 WO 2022122249 A1 WO2022122249 A1 WO 2022122249A1 EP 2021080002 W EP2021080002 W EP 2021080002W WO 2022122249 A1 WO2022122249 A1 WO 2022122249A1
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housing
chassis
compressed gas
energy store
vehicle
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PCT/EP2021/080002
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Matthias Kuntz
Friedrich Muehleder
Benjamin Zillmann
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Robert Bosch Gmbh
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    • B60Y2410/00—Constructional features of vehicle sub-units
    • B60Y2410/10—Housings

Definitions

  • the invention relates to a method and a device for connecting at least one compressed gas tank and/or at least one energy store to a chassis of a vehicle.
  • the invention relates to a vehicle with a corresponding device.
  • the vehicle can in particular be a vehicle operated by an electric motor, which carries at least one compressed gas tank as a hydrogen store and/or at least one battery as an energy store.
  • Hydrogen carried along in a compressed gas tank can be converted into electrical energy in a fuel cell system together with oxygen or air, so that the electrical energy required to operate an electric motor of a vehicle can be generated on board the vehicle.
  • hydrogen can be stored at low temperatures in so-called cryo tanks or under pressure in one or more compressed gas containers.
  • Storage under pressure i.e. in a compressed gas tank, is the preferred solution for applications in which it cannot be ensured that hydrogen is continuously withdrawn.
  • several similar, usually bottle-shaped compressed gas tanks are combined to form a storage module.
  • Frames made of metal are usually used to connect a compressed gas tank or a storage module comprising a plurality of compressed gas tanks to a chassis of a vehicle, since these are particularly robust. Because the connection is usually underfloor, i.e. on the underside of the chassis, so that the frame is not protected from external influences. Incidentally, this also applies to energy storage devices such as batteries or battery packs. The challenges involved in the safe connection of pressurized gas tanks and/or energy storage are therefore largely the same.
  • the object of the present invention is to optimize the connection of at least one compressed gas tank and/or at least one energy store to a chassis of a vehicle.
  • a connection should be created that is improved with regard to fire protection, since high requirements have to be met with regard to fire protection (e.g. fire test according to ECE R134).
  • the at least one compressed gas tank and/or the at least one energy store is/are attached before or after installation in an underfloor area of the chassis using a housed in one or more parts running housing, wherein a housing is used, which is made of a non-metallic material.
  • the housing protects the at least one compressed gas tank and/or the at least one energy store from external influences. Because on the one hand If a housing made of a non-metallic material is used, the at least one pressurized gas tank and/or the at least one energy storage device is or are protected in particular from heat, such as is produced in the event of a fire. Because compared to metallic materials, which have conductivity, non-metallic materials usually have a significantly poorer thermal conductivity. This proves to be an advantage here, since the housing also serves as insulation and in this way prevents the fire from spreading, at least for a while. The fire protection can thus be improved with the aid of the proposed housing. In particular, requirements can be met, such as those required by the fire test according to ECE R134.
  • a housing made of a fiber-reinforced plastic for example made of a plastic reinforced with glass fibers and/or carbon fibers, is preferably used.
  • Fibre-reinforced plastics - similar to metallic materials - have a high level of strength and are therefore very robust. Compared to metallic materials, however, they are significantly lighter, which proves to be an advantage in mobile applications in particular.
  • the at least one compressed gas tank and/or the at least one energy store is/are used at least in regions in a receptacle of the chassis, so that the chassis can be used to partially enclose the at least one compressed gas tank and/or the at least one energy store.
  • the housing can be made smaller accordingly, since part of the housing is formed by the chassis itself.
  • the receptacle provided for this purpose can be designed, for example, as a trough-like depression in the underfloor area of the chassis, in which the at least one compressed gas tank and/or the at least one energy store is or are used. For complete housing then only the housing, which can be shaped like a cover for this purpose, needs to be fastened to the chassis.
  • the housing is designed in several parts. Furthermore, the at least one compressed gas tank and/or the at least one energy store can be inserted into the housing and then attached to the chassis together with the housing.
  • the housing can have a trough-like first housing part for accommodating the at least one compressed gas tank and/or the at least one energy storage device, as well as a cover-like second housing part, which is placed on the first housing part after the at least one compressed gas tank and/or the at least one energy storage device has been inserted and attached to it. It can be attached to the chassis via the trough-like housing part.
  • the trough-like housing part is first attached to the chassis. Then the at least one compressed gas tank and/or the at least one energy store is/are inserted into the trough-like housing part. The trough-like housing part is then closed by placing and fastening a cover-like housing part.
  • the housing is fully or partially detachably attached to the chassis. If necessary, for example for the purpose of testing and/or maintenance, the housing can then be removed in whole or in part, so that the at least one compressed gas tank and/or the at least one energy store is or are accessible.
  • detachable fastening means such as screws, can be used to fasten the housing to the chassis and/or to fasten one housing part to another housing part of the housing.
  • the attachment of the housing to the chassis must be such that the housing is captively held on the chassis when the vehicle is in operation.
  • a device for connecting at least one compressed gas tank and/or at least one energy store to a chassis of a vehicle includes a one-part or multi-part housing for enclosing the at least one compressed gas tank and/or the at least one energy store before or after assembly on the chassis.
  • the housing is made of a non-metallic material.
  • the proposed device protects the at least one compressed gas tank and/or the at least one energy store from external influences. In particular, it protects against heat caused, for example, by a fire. This is due to the fact that there is no housing made of a metallic material. Because metallic materials usually have a very high thermal conductivity, so that a metallic housing is less suitable for protecting the at least one compressed gas tank and/or the at least one energy store from heat.
  • the proposed device is particularly suitable for carrying out the method according to the invention.
  • the housing is preferably made of a fiber-reinforced plastic, for example a plastic reinforced with glass fibers and/or carbon fibers.
  • a fiber-reinforced plastic for example a plastic reinforced with glass fibers and/or carbon fibers.
  • Such plastics have a high strength, so that they are sufficiently robust for the intended use. In this respect, they are not inferior to a metallic material. Furthermore, these plastics have a low weight, so that weight can be saved, in particular compared to a housing made of a metallic material. A weight saving is always an advantage in mobile applications.
  • the housing or a housing part of the housing be shaped like a cover.
  • the cover-like housing or housing part can be mounted in such a way that the at least one compressed gas tank and/or the at least one energy store is or are completely enclosed.
  • the cover-like housing or housing part ideally interacts with the chassis or a further housing part of the housing that is already mounted on the chassis.
  • the chassis can have a trough-like receptacle for the at least one compressed gas tank and/or the at least one energy store, which is then closed with the aid of the cover-like housing.
  • the cover-like housing or housing part is preferably removable.
  • the housing or housing part can be removed.
  • the at least one compressed gas tank and/or the at least one energy store behind the cover-like housing or housing part remains accessible even after the device has been installed on a chassis of a vehicle.
  • the housing or a housing part of the housing be shaped like a trough.
  • the trough-like housing is designed in one piece, it also forms a kind of cover part.
  • the trough-like housing is mounted analogously to the cover-like housing described above.
  • the trough-like housing can accommodate the at least one compressed gas tank and/or the at least one energy store, so that a corresponding accommodation of the chassis can be dispensed with.
  • the housing is designed in several parts and includes a trough-like housing part, this can be attached to the chassis and closed with a cover-like housing part of the housing after the at least one compressed gas tank and/or the at least one energy store has been inserted.
  • the housing or a housing part of the housing be shaped like a frame.
  • a frame-shaped housing part for example, a cover-like or trough-like further housing part can be attached indirectly to the chassis.
  • the attachment can be realized in particular with the help of detachable attachment means such as screws.
  • the other housing part can thus be removed if necessary, while the frame-like housing part remains on the chassis.
  • An interface can be created via the frame-like housing part or the frame, which makes it possible to use the device in a large number of vehicles with different chassis.
  • the frame has a kind of adapter function.
  • the housing preferably has at least one opening and/or at least one socket for the connection of a gas-carrying or current-carrying line.
  • the at least one compressed gas tank accommodated in the housing and/or the at least one recorded energy storage are supplied with a gas or electricity.
  • gas stored in the compressed gas tank or electricity stored in the energy store can be discharged from the housing, for example in order to supply a fuel cell stack with a reaction gas, preferably hydrogen.
  • the electricity stored in the energy store can be used to operate an electrical consumer. To do this, it must be supplied to an electrical consumer.
  • the at least one opening and/or the at least one nozzle can also be used to fill up a gas tank accommodated in the housing.
  • a vehicle with a chassis and a device according to the invention for connecting at least one compressed gas tank and/or at least one energy store to the chassis is proposed.
  • the device is preferably arranged in an underfloor area of the chassis.
  • the chassis can form part of the housing.
  • FIG. 1 shows a perspective view of a first device according to the invention and a storage module comprising a plurality of compressed gas containers and
  • FIG. 2 shows a perspective view of a second device according to the invention and a storage module comprising a plurality of compressed gas tanks in preparation for installation on a chassis of a vehicle.
  • FIG. 1 shows an example of a first embodiment of a device 10 according to the invention.
  • the device 10 is used to connect several compressed gas tanks 1 to a chassis 2 of a vehicle (see also FIG. 2).
  • the multiple compressed gas tanks 1 are combined in a parallel arrangement to form a storage module 7 .
  • the connections for the compressed gas tanks 1 are also on the front sides.
  • the device 10 shown in FIG. 1 has a multi-part housing 3 which comprises a cover-like first housing part 3.1 and a trough-like second housing part 3.2.
  • the trough-like second housing part 3.2 is adapted to the dimensions of the storage module 7 so that it can be inserted into the trough-like housing part 3.2.
  • the trough-like housing part 3.2 can be closed using the cover-like housing part 3.1, so that the memory module 7 is completely enclosed.
  • the device 10 can then be attached to a chassis 2 of a vehicle. The attachment preferably takes place in an underfloor area of the chassis 2 (see also FIG. 2).
  • the two housing parts 3.1, 3.2 can also be attached individually to the chassis 2.
  • the trough-like housing part 3.2 is first attached to the chassis 2, after which the storage module 7 is inserted.
  • the trough-like housing part 3.2 is then closed with the aid of the cover-like housing part 3.1.
  • the two housing parts 3.1, 3.2 are made of a non-metallic material, specifically a plastic that is reinforced with glass fibers and/or carbon fibers.
  • the housing 3 is therefore particularly strong and therefore robust. In addition, it has a low weight. Since plastic reinforced with glass or carbon fibers has a low thermal conductivity, heat protection can be implemented via the housing 3 at the same time. This is particularly advantageous in the event of a fire.
  • the trough-like housing part 3.2 can—as shown by way of example in FIG. 1—have a flange section 8, by means of which the device 10 can be fastened to the chassis 2. Furthermore, the flange section 8 can serve to accommodate and fasten the cover-like housing part 3.1.
  • the cover-like housing part 3.1 is preferably detachably attached so that it can be removed if necessary.
  • Openings 4 are also provided in the trough-like housing part 3.2, which are arranged in the area of a side wall 9, in each case in the vicinity of an end face.
  • the Openings 4 serve as inlet and outlet. Gas-carrying lines to the housing 3 or to the storage module 7 can be locked via this.
  • the trough-like housing part 3.2 has a socket 5, which serves as a ventilation connection.
  • FIG. 2 shows a further embodiment of a device 10 according to the invention, this comprising a housing 3 which is designed in one piece.
  • the housing 3 is shaped like a cover, so that after the installation of the storage module 7 on the chassis 2, only the cover-like housing 3 has to be installed. Since the assembly preferably takes place in an underfloor area of the chassis 2, the chassis 2 can form a trough-like receptacle (not shown), for example, in this area, in which the storage module 7 can be inserted.
  • the cover-like housing 3 can thus be designed to be particularly flat.
  • the devices 10 according to the invention shown in FIGS. 1 and 2 are each shown in connection with a memory module 7 .
  • the devices 10 can also be used to apply at least one energy store (not shown), for example a battery or a battery pack, to a chassis 2 of a vehicle.
  • the advantages of the invention also come into play here, since such energy storage devices must be protected against excessive heating, particularly in the event of a fire.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Anbindung mindestens eines Druckgasbehälters (1) und/oder mindestens eines Energiespeichers an ein Fahrgestell (2) eines Fahrzeugs, bei dem der mindestens eine Druckgasbehälter (1) und/oder der mindestens eine Energiespeicher vor oder nach der Montage in einem Unterflur-Bereich des Fahrgestells (2) mit Hilfe eines ein- oder mehrteilig ausgeführten Gehäuses (3) eingehaust wird bzw. werden. Die Erfindung betrifft ferner eine Vorrichtung (10) zur Anbindung mindestens eines Druckgasbehälters (1) und/oder mindestens eines Energiespeichers an ein Fahrgestell (2) eines Fahrzeugs sowie ein Fahrzeug mit einer entsprechenden Vorrichtung (10).

Description

Beschreibung
VERFAHREN UND VORRICHTUNG ZUR ANBINDUNG MINDESTENS EINES DRUCKGASBEHÄLTERS UND/ODER MINDESTENS EINES ENERGIESPEICHERS AN EIN FAHRGESTELL EINES FAHRZEUGS, SOWIE ZUGEHÖRIGES FAHRZEUG
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Anbindung mindestens eines Druckgasbehälters und/oder mindestens eines Energiespeichers an ein Fahrgestell eines Fahrzeugs. Darüber hinaus betrifft die Erfindung ein Fahrzeug mit einer entsprechenden Vorrichtung.
Bei dem Fahrzeug kann es sich insbesondere um ein elektromotorisch betriebenes Fahrzeug handeln, das mindestens einen Druckgasbehälter als Wasserstoffspeicher und/oder mindestens eine Batterie als Energiespeicher mit sich führt.
Stand der Technik
In einem Druckgasbehälter mitgeführter Wasserstoff kann in einem Brennstoffzellensystem zusammen mit Sauerstoff bzw. Luft in elektrische Energie gewandelt werden, so dass die für den Betrieb eines Elektromotors eines Fahrzeugs benötigte elektrische Energie an Bord des Fahrzeugs erzeugt werden kann.
Grundsätzlich kann Wasserstoff tiefkalt in sogenannten Kryotanks oder unter Druck in einem oder mehreren Druckgasbehältern gespeichert werden. Für Anwendungen, in denen nicht sichergestellt ist, dass kontinuierlich Wasserstoff entnommen wird, stellt die Speicherung unter Druck, das heißt in einem Druckgasbehälter, die Vorzugslösung dar. In der Regel werden dabei mehrere gleichartige, in der Regel flaschenförmige Druckgasbehälter zu einem Speichermodul zusammengefasst. Zum Anbinden eines Druckgasbehälter oder eines mehrere Druckgasbehälter umfassenden Speichermoduls an ein Fahrgestell eines Fahrzeugs werden üblicherweise Rahmen aus Metall eingesetzt, da diese besonders robust sind. Denn die Anbindung erfolgt in der Regel Unterflur, das heißt auf der Unterseite des Fahrgestells, so dass der Rahmen nicht vor äußeren Einwirkungen geschützt ist. Dies gilt im Übrigen auch für Energiespeicher, wie Batterien oder Batteriepacks. Die Herausforderungen bei der sicheren Anbindung von Druckgasbehältern und/oder Energiespeichern sind somit weitgehend gleich.
Ausgehend von dem vorstehend genannten Stand der Technik liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, die Anbindung mindestens eines Druckgasbehälters und/oder mindestens eines Energiespeichers an einem Fahrgestell eines Fahrzeugs zu optimieren. Insbesondere soll eine Anbindung geschaffen werden, die hinsichtlich des Brandschutzes verbessert ist, da in Bezug auf den Brandschutz hohe Anforderungen zu erfüllen sind (z.B. Fire Test nach ECE R134).
Die Aufgabe wird gelöst durch das Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie durch die Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 5. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind den jeweiligen Unteransprüchen zu entnehmen. Ferner wird ein Fahrzeug mit einem Fahrgestell und einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Anbindung von Druckgasbehältern und/oder Energiespeichern an dem Fahrgestell des Fahrzeugs vorgeschlagen.
Offenbarung der Erfindung
Bei dem vorgeschlagenen Verfahren zur Anbindung mindestens eines Druckgasbehälters und/oder mindestens eines Energiespeichers an ein Fahrgestell eines Fahrzeugs wird bzw. werden der mindestens eine Druckgasbehälter und/oder der mindestens eine Energiespeicher vor oder nach der Montage in einem Unterflur-Bereich des Fahrgestells mit Hilfe eines ein- oder mehrteilig ausgeführten Gehäuses eingehaust, wobei ein Gehäuse verwendet wird, das aus einem nicht-metallischen Werkstoff gefertigt ist.
Die Einhausung schützt den mindestens einen Druckgasbehälter und/oder den mindestens einen Energiespeicher vor äußeren Einwirkungen. Dadurch, dass zum Ein- hausen ein Gehäuse verwendet wird, das aus einem nicht-metallischen Werkstoff gefertigt ist, ist bzw. sind der mindestens eine Druckgasbehälter und/oder der mindestens eine Energiespeicher insbesondere vor Wärme geschützt, wie sie beispielsweise bei einem Brand entsteht. Denn gegenüber metallischen Werkstoffen, die eine Leitfähigkeit besitzen, weisen nicht-metallische Werkstoffe in der Regel eine deutlich schlechtere Wärmeleitfähigkeit auf. Dies erweist sich vorliegend als Vorteil, da das Gehäuse zugleich als Isolierung dient und auf diese Weise ein Durchschlagen des Feuers, zumindest für eine Weile, verhindert. Mit Hilfe des vorgeschlagenen Gehäuses kann somit der Brandschutz verbessert werden. Insbesondere können Anforderungen erfüllt werden, wie sie beispielsweise vom Fire Test nach ECE R134 gefordert werden.
Bevorzugt wird ein Gehäuse aus einem faserverstärkten Kunststoff, beispielsweise aus einem mit Glasfasern und/oder Kohlenstofffasern verstärkten Kunststoff verwendet. Faserverstärkte Kunststoffe weisen - ähnlich den metallischen Werkstoffen - eine hohe Festigkeit auf und sind damit sehr robust. Gegenüber metallischen Werkstoffen weisen sie jedoch ein deutlich geringeres Gewicht auf, was sich insbesondere in mobilen Anwendungen als Vorteil erweist.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform wird bzw. werden der mindestens eine Druckgasbehälter und/oder der mindestens eine Energiespeicher zumindest bereichsweise in eine Aufnahme des Fahrgestells eingesetzt, so dass das Fahrgestell zum teilweisen Einhausen des mindestens einen Druckgasbehälters und/oder des mindestens einen Energiespeichers nutzbar ist. Das Gehäuse kann dementsprechend kleiner ausfallen, da ein Teil der Einhausung durch das Fahrgestell selbst gebildet wird. Die hierzu vorgesehene Aufnahme kann beispielsweise als wannenartige Vertiefung im Unterflur- Bereich des Fahrgestells ausgebildet sein, in welche der mindestens eine Druckgasbehälter und/oder der mindestens eine Energiespeicher eingesetzt wird bzw. werden. Zur vollständigen Einhausung muss dann nur noch das Gehäuse, das hierzu deckelartig geformt sein kann, am Fahrgestell befestigt werden. Dies kann unmittelbar am Fahrgestell erfolgen oder mittelbar über ein Rahmenteil, wobei das Rahmenteil durch ein Gehäuseteil ausgebildet werden kann. Das Gehäuse ist in diesem Fall mehrteilig ausgebildet. Ferner kann der mindestens eine Druckgasbehälter und/oder der mindestens eine Energiespeicher in das Gehäuse eingesetzt und anschließend zusammen mit dem Gehäuse am Fahrgestell befestigt werden. Das Gehäuse kann in diesem Fall ein wannenartiges erstes Gehäuseteil zur Aufnahme des mindestens einen Druckgasbehälters und/oder des mindestens einen Energiespeichers aufweisen sowie ein deckelartiges zweites Gehäuseteil, das nach dem Einsetzen des mindestens einen Druckgasbehälters und/oder des mindestens einen Energiespeichers auf das erste Gehäuseteil aufgesetzt und an diesem befestigt wird. Die Befestigung am Fahrgestell kann über das wannenartige Gehäuseteil erfolgen.
Gemäß einer weiteren Variante wird zunächst das wannenartigen Gehäuseteil am Fahrgestell befestigt. Anschließend wird bzw. werden der mindestens eine Druckgasbehälter und/oder der mindestens eine Energiespeicher in das wannenartige Gehäuseteil eingesetzt. Das wannenartige Gehäuseteil wird anschließend durch Aufsetzen und Befestigen eines deckelartigen Gehäuseteils verschlossen.
Vorteilhafter Weise wird das Gehäuse ganz oder teilweise abnehmbar am Fahrgestell befestigt. Bei Bedarf, beispielsweise zum Zwecke der Prüfung und/oder der Wartung, kann dann das Gehäuse ganz oder teilweise abgenommen werden, so dass der mindestens eine Druckgasbehälter und/oder der mindestens eine Energiespeicher zugänglich ist bzw. sind. Um das Gehäuse ganz oder teilweise abnehmbar zu gestalten, können lösbare Befestigungsmittel, wie beispielsweise Schrauben, zur Befestigung des Gehäuses am Fahrgestell und/oder zu Befestigung von einem Gehäuseteil an einem weiteren Gehäuseteil des Gehäuses eingesetzt werden. Die Befestigung des Gehäuses am Fahrgestell muss dergestalt sein, dass das Gehäuse im Betrieb des Fahrzeugs verliersicher am Fahrgestell gehalten ist.
Zur Lösung der eingangs genannten Aufgabe wird ferner eine Vorrichtung zur Anbindung mindestens eines Druckgasbehälters und/oder mindestens eines Energiespeichers an ein Fahrgestell eines Fahrzeugs vorgeschlagen. Die Vorrichtung umfasst ein ein- oder mehrteilig ausgeführtes Gehäuse zum Einhausen des mindestens einen Druckgasbehälters und/oder des mindestens einen Energiespeichers vor oder nach der Montage am Fahrgestell. Das Gehäuse ist dabei aus einem nicht-metallischen Werkstoff gefertigt. In montiertem Zustand, das heißt am Fahrgestell des Fahrzeugs, schützt die vorgeschlagene Vorrichtung den mindestens einen Druckgasbehälter und/oder den mindestens einen Energiespeicher vor äußeren Einwirkungen. Insbesondere schützt sie vor Wärme, die beispielsweise durch einen Brand verursacht wird. Dies ist darauf zurückzuführen, dass auf ein Gehäuse aus einem metallischen Werkstoff verzichtet wird. Denn metallische Werkstoffe weisen in der Regel eine sehr hohe Wärmeleitfähigkeit auf, so dass ein metallisches Gehäuse weniger geeignet ist, den mindestens einen Druckgasbehälter und/oder den mindestens einen Energiespeicher vor Wärme zu schützen.
Die vorgeschlagene Vorrichtung ist insbesondere zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens geeignet.
Bevorzugt ist das Gehäuse aus einem faserverstärkten Kunststoff, beispielsweise aus einem mit Glasfasern und/oder Kohlenstofffasern verstärkten Kunststoff, gefertigt. Derartige Kunststoffe weisen eine hohe Festigkeit auf, so dass sie für den vorgesehenen Einsatz ausreichend robust sind. In dieser Beziehung stehen sie somit einem metallischen Werkstoff nicht nach. Ferner weisen diese Kunststoffe ein geringes Gewicht auf, so dass, insbesondere gegenüber einem Gehäuse aus einem metallischen Werkstoff, Gewicht eingespart werden kann. Eine Gewichtsersparnis ist in mobilen Anwendungen immer ein Vorteil.
Ferner wird vorgeschlagen, dass das Gehäuse oder ein Gehäuseteil des Gehäuses deckelartig geformt ist. Das deckelartige Gehäuse bzw. Gehäuseteil kann in der Weise montiert werden, dass der mindestens eine Druckgasbehälter und/oder der mindestens eine Energiespeicher vollständig eingehaust ist bzw. sind. Das deckelartige Gehäuse bzw. Gehäuseteil wirkt dabei idealerweise mit dem Fahrgestell oder einem bereits am Fahrgestellt montierten weiteren Gehäuseteil des Gehäuses zusammen. Bei einem einteilig ausgeführten Gehäuse kann beispielsweise das Fahrgestell eine wannenartige Aufnahme für den mindestens einen Druckgasbehälter und/oder den mindestens eine Energiespeicher aufweisen, die anschließend mit Hilfe des deckelartigen Gehäuses verschlossen wird. Das deckelartige Gehäuse bzw. Gehäuseteil ist vorzugsweise abnehmbar. Auf diese Weise kann bei Bedarf, beispielsweise zu Prüfung- und/oder Wartungszwecken, dass der Gehäuse bzw. Gehäuseteil abgenommen werden. Dadurch bleibt der mindestens eine Druckgasbehälter und/oder der mindestens eine Energiespeicher hinter dem deckelartigen Gehäuse bzw. Gehäuseteil auch nach der Montage der Vorrichtung an einem Fahrgestell eines Fahrzeugs zugänglich.
Alternativ oder ergänzend wird vorgeschlagen, dass das Gehäuse oder ein Gehäuseteil des Gehäuses wannenartig geformt ist. Sofern das wannenartige Gehäuse einteilig ausgebildet ist, bildet dieses zugleich eine Art Deckelteil aus. Das heißt, dass das wannenartige Gehäuse analog dem zuvor beschriebenen deckelartigen Gehäuse montiert wird. Im Unterschied zum deckelartigen Gehäuse, kann das wannenartige Gehäuse den mindestens einen Druckgasbehälter und/oder den mindestens einen Energiespeicher aufnehmen, so dass auf eine entsprechende Aufnahme des Fahrgestells verzichtet werden kann. Sofern das Gehäuse mehrteilig ausgeführt ist und ein wannenartiges Gehäuseteil umfasst, kann dieses am Fahrgestell befestigt und nach dem Einsetzen des mindestens einen Druckgasbehälters und/oder des mindestens einen Energiespeichers mit einem deckelartigen Gehäuse Teil des Gehäuses verschlossen werden.
Ebenfalls alternativ oder ergänzend wird vorgeschlagen, dass das Gehäuse oder ein Gehäuseteil des Gehäuses rahmenartig geformt ist. Mit Hilfe eines rahmenartig geformten Gehäuseteils kann beispielsweise ein deckel- oder wannenartiges weiteres Gehäuseteil mittelbar am Fahrgestell befestigt werden. Die Befestigung kann insbesondere mit Hilfe lösbare Befestigungsmittel, wie beispielsweise Schrauben, realisiert werden. Das weitere Gehäuseteil kann somit bei Bedarf abgenommen werden, während das rahmenartig geformte Gehäuseteil am Fahrgestell verbleibt. Über das rahmenartige Gehäuseteil bzw. den Rahmen kann eine Schnittstelle geschaffen werden, die den Einsatz der Vorrichtung in einer Vielzahl von Fahrzeugen mit unterschiedlichen Fahrgestellen ermöglicht. Der Rahmen hat in diesem Fall eine Art Adapterfunktion.
Des Weiteren bevorzugt weist das Gehäuse mindestens eine Öffnung und/oder mindestens einen Stutzen für den Anschluss einer gasführenden oder stromführenden Leitung auf. Über die Öffnung bzw. den Stutzen kann der mindestens eine in dem Gehäuse aufgenommene Druckgasbehälter und/oder der mindestens eine in dem Gehäuse aufgenommene Energiespeicher mit einem Gas oder mit Strom versorgt werden. Ferner kann im Druckgasbehälter gespeichertes Gas oder im Energiespeicher gespeicherter Strom aus dem Gehäuse abgeführt werden, beispielsweise, um einem Brennstoffzellenstapel mit einem Reaktionsgas, vorzugsweise Wasserstoff, zu versorgen. Der im Energiespeicher gespeicherter Strom kann zum Betrieb eines elektrischen Verbrauchers genutzt werden. Hierzu muss dieser einem elektrischen Verbraucher zugeführt werden. Die mindestens eine Öffnung und/oder der mindestens einen Stutzen kann zudem zum Betanken eines im Gehäuse aufgenommenen Gasbehälters genutzt werden.
Darüber hinaus wird ein Fahrzeug mit einem Fahrgestell und einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Anbindung mindestens eines Druckgasbehälters und/oder mindestens eines Energiespeichers an das Fahrgestell vorgeschlagen. Die Vorrichtung ist dabei bevorzugt in einem Unterflur-Bereich des Fahrgestells angeordnet. Das Fahrgestell kann dabei einen Teil der Einhausung ausbilden.
Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung werden nachfolgend anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Diese zeigen:
Fig. 1 eine perspektivische Darstellung einer ersten erfindungsgemäßen Vorrichtung sowie eines mehrere Druckgasbehälter umfassenden Speichermoduls und
Fig. 2 eine perspektivische Darstellung einer zweiten erfindungsgemäßen Vorrichtung sowie eines mehrere Druckgasbehälter umfassenden Speichermoduls in der Vorbereitung zur Montage an einem Fahrgestell eines Fahrzeugs.
Ausführliche Beschreibung der Zeichnungen
Der Figur 1 ist beispielhaft eine erste Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung 10 zu entnehmen. Die Vorrichtung 10 dient der Anbindung mehrerer Druckgasbehälter 1 an ein Fahrgestell 2 eines Fahrzeugs (siehe auch Figur 2). Die mehreren Druckgasbehälter 1 sind in paralleler Anordnung zu einem Speichermodul 7 zusammengefasst. Über an den beiden Stirnseiten des Speichermoduls 7 angeordnete Trä- ger 6 sind die mehreren Druckgasbehälter 1 verbunden. An den Stirnseiten liegen auch die Anschlüsse der Druckgasbehälter 1.
Die in der Figur 1 dargestellte Vorrichtung 10 weist ein mehrteilig ausgeführtes Gehäuse 3 auf, das ein deckelartiges erstes Gehäuseteil 3.1 sowie ein wannenartiges zweites Gehäuseteil 3.2 umfasst. Das wannenartige zweite Gehäuseteil 3.2 ist an die Abmessungen des Speichermoduls 7 angepasst, so dass dieses in das wannenartige Gehäuseteil 3.2 einsetzbar ist. Nach dem Einsetzen des Speichermoduls 7 kann das wannenartige Gehäuseteil 3.2 mit Hilfe des deckelartigen Gehäuseteils 3.1 verschlossen werden, so dass das Speichermodul 7 vollständig eingehaust ist. Die Vorrichtung 10 kann anschließend an einem Fahrgestell 2 eines Fahrzeugs befestigt werden. Vorzugsweise erfolgt die Befestigung in einem Unterflur-Bereich des Fahrgestells 2 (siehe auch Figur 2).
Die beiden Gehäuseteile 3.1, 3.2 können aber auch einzeln am Fahrgestell 2 befestigt werden. In diesem Fall wird erst das wannenartige Gehäuseteil 3.2 am Fahrgestell 2 befestigt, danach das Speichermodul 7 eingesetzt. Anschließend wird das wannenartige Gehäuseteil 3.2 mit Hilfe des deckelartigen Gehäuseteils 3.1 verschlossen.
Die beiden Gehäuseteil 3.1, 3.2 sind aus einem nicht-metallischen Werkstoff gefertigt, und zwar aus einem Kunststoff, der mit Glasfasern und/oder Kohlenstofffasern verstärkt ist. Das Gehäuse 3 ist somit besonders fest und damit robust. Zudem weist es ein geringes Gewicht auf. Da mit Glas- oder Kohlenstofffasern verstärkter Kunststoff eine geringe Wärmeleitfähigkeit aufweist, kann über das Gehäuse 3 zugleich ein Wärmeschutz realisiert werden. Dies ist insbesondere im Brandfall von Vorteil.
Das wannenartige Gehäuseteil 3.2 kann - wie beispielhaft in der Figur 1 dargestellt - einen Flanschabschnitt 8 aufweisen, mittels dessen die Vorrichtung 10 an dem Fahrgestell 2 befestigt werden kann. Ferner kann der Flanschabschnitt 8 der Aufnahme und Befestigung des deckelartigen Gehäuseteils 3.1 dienen. Das deckelartige Gehäuseteil 3.1 wird vorzugsweise lösbar befestigt, so dass es bei Bedarf abnehmbar ist.
Im wannenartigen Gehäuseteil 3.2 sind ferner Öffnungen 4 vorgesehen, die im Bereich einer Seitenwand 9 angeordnet sind, und zwar jeweils in der Nähe einer Stirnseite. Die Öffnungen 4 dienen als Einlass und Auslass. Hierüber sind gasführende Leitungen an das Gehäuse 3 bzw. an das Speichermodul 7 abschließbar. Ferner weist das wannenartige Gehäuseteil 3.2 einen Stutzen 5 auf, der als Entlüftungsanschluss dient.
Figur 2 zeigt eine weitere Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung 10, wobei diese ein Gehäuse 3 umfasst, dass einteilig ausgeführt ist. Das Gehäuse 3 ist hierzu deckelartig geformt, so dass nach der Montage des Speichermoduls 7 am Fahrgestell 2 nur noch das deckelartige Gehäuse 3 montiert werden muss. Da die Montage bevorzugt in einem Unterflur-Bereich des Fahrgestells 2 erfolgt, kann das Fahrgestell 2 in diesem Bereich eine beispielsweise wannenartige Aufnahme (nicht dargestellt) ausbilden, in der das Speichermodul 7 einsetzbar ist. Das deckelartige Gehäuse 3 kann somit besonders flach ausgebildet werden.
Die in den Figuren 1 und 2 dargestellten erfindungsgemäßen Vorrichtungen 10 sind jeweils in Verbindung mit einem Speichermodul 7 gezeigt. Die Vorrichtungen 10 können jedoch auch zur Anwendung mindestens eines Energiespeichers (nicht dargestellt), beispielsweise einer Batterie oder eines Batteriepacks, an ein Fahrgestell 2 eines Fahrzeugs eingesetzt werden. Die Vorteile der Erfindung kommen hier ebenfalls zum Tragen, da derartige Energiespeicher, insbesondere im Brandfall, vor einer zu starken Erwärmung geschützt werden müssen.

Claims

Ansprüche
1. Verfahren zur Anbindung mindestens eines Druckgasbehälters (1) und/oder mindestens eines Energiespeichers an ein Fahrgestell (2) eines Fahrzeugs, bei dem der mindestens eine Druckgasbehälter (1) und/oder der mindestens eine Energiespeicher vor oder nach der Montage in einem Unterflur-Bereich des Fahrgestells (2) mit Hilfe eines ein- oder mehrteilig ausgeführten Gehäuses (3) eingehaust wird bzw. werden, wobei ein Gehäuse (3) verwendet wird, das aus einem nicht-metallischen Werkstoff gefertigt ist.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Gehäuse (3) aus einem faserverstärkten Kunststoff, beispielsweise aus einem mit Glasfasern und/oder Kohlenstofffasern verstärkten Kunststoff, verwendet wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Druckgasbehälter (1) und/oder der mindestens eine Energiespeicher zumindest bereichsweise in eine Aufnahme des Fahrgestells (2) eingesetzt wird bzw. werden, so dass das Fahrgestell (2) zum teilweisen Einhausen des mindestens einen Druckgasbehälters (1) und/oder des mindestens einen Energiespeichers nutzbar ist.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (3) ganz oder teilweise abnehmbar am Fahrgestell (2) befestigt wird.
5. Vorrichtung (10) zur Anbindung mindestens eines Druckgasbehälters (1) und/oder mindestens eines Energiespeichers an ein Fahrgestell (2) eines Fahrzeugs, umfassend ein ein- oder mehrteilig ausgeführtes Gehäuse (3) zum Einhausen des mindestens einen Druckgasbehälters (1) und/oder des mindestens einen Energiespeichers vor oder nach der Montage am Fahrgestell (2), wobei das Gehäuse (3) aus einem nicht-metallischen Werkstoff gefertigt ist.
6. Vorrichtung (10) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (3) aus einem faserverstärkten Kunststoff, beispielsweise aus einem mit Glasfasern und/oder Kohlenstofffasern verstärkten Kunststoff, gefertigt ist.
7. Vorrichtung (10) nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (3) oder ein Gehäuseteil (3.1) des Gehäuses (3) deckelartig geformt ist, wobei vorzugsweise das deckelartige Gehäuse (3) bzw. Gehäuseteil (3.1) abnehmbar ist.
8. Vorrichtung (10) nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (3) oder ein Gehäuseteil (3.2) des Gehäuses (3) wannenartig geformt ist.
9. Vorrichtung (10) nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (3) oder ein Gehäuseteil des Gehäuses (3) rahmenartig geformt ist.
10. Vorrichtung (10) nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (3) mindestens eine Öffnung (4) und/oder mindestens einen Stutzen (5) für den Anschluss einer gasführenden oder stromführenden Leitung aufweist.
11. Fahrzeug mit einem Fahrgestell (2) und einer Vorrichtung (10) nach einem der Ansprüche 5 bis 9, wobei die Vorrichtung (10) gemeinsam mit mindestens einem Druckgasbehälter (1) und/oder mindestens einem Energiespeicher in einem Unterflur- Bereich des Fahrgestells (2) montiert ist.
PCT/EP2021/080002 2020-12-09 2021-10-28 Verfahren und vorrichtung zur anbindung mindestens eines druckgasbehälters und/oder mindestens eines energiespeichers an ein fahrgestell eines fahrzeugs, sowie zugehöriges fahrzeug WO2022122249A1 (de)

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