DE10010398A1 - Kraftfahrzeug - Google Patents
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Abstract
Es wird ein Kraftfahrzeug (10) beschrieben, mit einer Fahrgastzelle (11) und einem Antriebssystem (12), das einen elektrischen Antrieb (13) sowie ein Brennstoffzellensystem (14) zum Erzeugen und Bereitstellen von elektrischer Energie aufweist, wobei die Einzelkomponenten (13, 14) des Antriebssystems (12) in einer Rahmenkonstruktion (23) angeordnet sind. Um zu verhindern, daß bei einer Kollision einzelne Komponenten (13, 14) des Antriebssystems (12) in die Fahrgastzelle (11) eindringen, ist eine Seite (24) der Rahmenkonstruktion (23) entlang einer schrägen, in Richtung der Fahrgastzelle (11) abwärts geneigten Ebene (21) ausgerichtet. Dadurch kann die Rahmenkonstruktion (23) mit dem Antriebssystem (12) bei einer Kollision unter die Fahrgastzelle (11) abgleiten.
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Kraftfahrzeug, das eine Fahrgastzelle und ein
Antriebssystem aufweist.
In jüngster Zeit sind starke Entwicklungstendenzen dahingehend zu beobachten, für
Kraftfahrzeuge, die bisher mit Verbrennungsmotoren betrieben werden, neue
Antriebskonzepte zu schaffen. Eines dieser Konzepte beinhaltet die Verwendung von
elektrischen Antrieben. Solche elektrischen Antriebe werden bisher mit entsprechend
leistungsstarken Batterien betrieben. Dabei ist es jedoch von Nachteil, daß die
Batterien nur eine sehr begrenzte Speicherkapazität haben und daher nur eine
begrenzte Reichweite zulassen. Aus diesem Grund besteht das Bedürfnis, die bisher
üblichen Batterien durch andere, leistungsstärkere Systeme zum Erzeugen von
elektrischer Energie zu ersetzen.
Ein solches leistungsstärkeres System kann beispielsweise als Brennstoffzellensystem
realisiert werden. Brennstoffzellen sind bereits bekannt und haben insbesondere im
Bereich der Automobilindustrie in den letzten Jahren erheblich an Bedeutung
gewonnen.
In einer Brennstoffzelle, beispielsweise einer PEM-Brennstoffzelle wird durch eine
chemische Reaktion Strom erzeugt. Dabei wird ein Brennstoff, wie beispielsweise
Wasserstoff, und ein Oxidationsmittel, wie beispielsweise aus der Luft entnommener
Sauerstoff, in elektrische Energie und ein Reaktionsprodukt, wie beispielsweise
Wasser umgewandelt. Eine Brennstoffzelle besteht im wesentlichen aus einem
Anodenteil, einer Membran und einem Kathodenteil. Die Membran besteht aus einem
gasdichten und protonenleitenden Material und ist zwischen der Anode und der
Kathode angeordnet, um Ionen auszutauschen. Auf der Seite der Anode wird der
Brennstoff zugeführt, während auf der Seite der Kathode das Oxidationsmittel
zugeführt wird. An der Anode werden durch katalytische Reaktionen Protonen, d. h.
Wasserstoffionen, erzeugt, die sich durch die Membran zur Kathode bewegen. An der
Kathode reagieren die Wasserstoffionen mit dem Sauerstoff und es bildet sich Wasser.
Die bei der Reaktion abgegebenen Elektronen lassen sich als elektrischer Strom durch
einen Verbraucher leiten, beispielsweise den Elektromotor eines Kraftfahrzeugs.
Wenn das Antriebssystem und die dazugehörigen Komponenten wie bisher üblich im
Motorraum, der je nach Antriebsart vor oder hinter der Fahrgastzelle des
Kraftfahrzeugs ausgebildet ist, angeordnet sind, kann dies bei Unfällen von
erheblichem Nachteil sein. Wenn es zu einer Kollision (insbesondere Frontal- oder
Heckaufprall) kommt, kann das Antriebssystem oder einzelne Komponenten des
Antriebssystems durch den Aufprall unter Umständen in die Fahrgastzelle gedrückt
werden, was zu erheblichen Verletzungen der Fahrzeuginsassen führen kann.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist daher die Schaffung eines Kraftfahrzeugs, bei
dem das Verletzungsrisiko der Fahrzeuginsassen durch das Eindringen des
Antriebssystems oder von einzelnen Komponenten des Antriebssystems im Falle einer
Kollision minimiert wird.
Diese Aufgabe wird durch ein Kraftfahrzeug gemäß dem unabhängigen
Patentanspruch 1 gelöst. Weitere, vorteilhafte Ausführungsformen des
erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugs ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Erfindungsgemäß wird ein Kraftfahrzeug bereitgestellt, mit einer Fahrgastzelle und
einem Antriebssystem, das einen elektrischen Antrieb sowie ein
Brennstoffzellensystem zum Erzeugen und Bereitstellen von elektrischer Energie
aufweist. Dabei sind die Einzelkomponenten des Antriebssystems derart in ihrer
äußeren geometrischen Form ausgebildet und/oder zusammengesetzt und/oder im
Kraftfahrzeug angeordnet, daß sie im Falle einer Kollision insgesamt nicht in die
Fahrgastzelle hinein sondern unter diese gedrückt werden oder gedrückt werden
können.
Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung des Kraftfahrzeugs wird es somit möglich,
das Verletzungsrisiko der Fahrzeuginsassen im Falle einer Kollision zumindest
erheblich zu reduzieren. Um dies zu erreichen, sind gemäß der vorliegenden Erfindung
verschiedene Lösungsvarianten möglich. Diese Lösungsvarianten können sowohl
einzeln als auch in jeder beliebigen Kombination im Fahrzeug realisiert sein.
Gemäß einer ersten vorteilhaften Lösungsvariante kann durch die besondere
Anordnung der Einzelkomponenten verhindert werden, daß diese im Falle einer
Kollision in die Fahrgastzelle gedrückt werden. Dazu ist vorteilhaft vorgesehen, daß die
Einzelkomponenten des Antriebssystems zumindest teilweise unterhalb der
Fahrgastzelle angeordnet sind. Je nach Ausgestaltungsform ist es denkbar, alle oder
nur einzelne Komponenten des Antriebssystems unterhalb der Fahrgastzelle
anzuordnen. Wenn nur ein Teil der Komponenten des Antriebssystems unterhalb der
Fahrgastzelle angeordnet wird, handelt es sich hierbei vorzugsweise um solche
Komponenten, die besonders robust und daher wenig reparaturanfällig oder wenig
wartungsintensiv sind.
Gemäß einer anderen Lösungsvariante ist vorgesehen, daß die einzelnen
Komponenten des Antriebssystems beziehungsweise das Antriebssystem insgesamt in
besonderer Weise in der äußeren geometrischen Form so ausgebildet und/oder
zusammengesetzt sind beziehungsweise ist, daß im Falle einer Kollision verhindert
wird, daß die einzelnen Komponenten des Antriebssystemsin die Fahrgastzelle
gedrückt werden. In diesem Fall sind die Einzelkomponenten des Antriebssystems
vorzugsweise zumindest teilweise vor und/oder hinter der Fahrgastzelle angeordnet.
Dazu weist das Antriebssystems vorzugsweise mit seinen Komponenten in der
Seitenansicht des Fahrzeugs eine keilförmige Anordnung auf, bildet also an seiner
Oberseite eine im wesentlichen ebene, schräg nach unten geneigte "Gleitfläche".
Diese Anordnung gewährleistet, daß die Komponenten durch die bei einer Kollision
wirksam werdenden Massenkräfte längs einer schrägen, in Richtung der Fahrgastzelle
abwärts geneigten Ebene gedrückt werden. Hierdurch können sich die einzelnen
Komponenten des Antriebssystems bei einem starken Aufprall nicht in die
Fahrgastzelle hineinbewegen, sondern schieben sich entlang der schrägen Ebene
unter die Fahrgastzelle. Grundsätzlich ist es wiederum möglich, daß nur einzelne
Komponenten oder aber alle Komponenten des Antriebssystems vor beziehungsweise
hinter der Fahrgastzelle angeordnet sind.
Bei der schrägen, in Richtung der Fahrgastzelle abwärts geneigten Ebene handelt es
sich vorzugsweise um eine imaginäre Ebene, die von der Frontseite beziehungsweise
Heckseite des Kraftfahrzeugs in Richtung der Fahrgastzelle verläuft. Die "Schräge" der
Ebene und damit deren in Richtung der Fahrgastzelle abwärts geneigter Verlauf ergibt
sich dadurch, daß diese im Bereich der Frontseite beziehungsweise Heckseite des
Kraftfahrzeugs einen größeren Abstand vom Fahrzeugboden aufweist, als dies im
Bereich der Fahrgastzelle der Fall ist. Die Größe des Neigungswinkels der Ebene
ergibt sich je nach Bedarf und Anwendungsfall und kann von Fahrzeugtyp zu
Fahrzeugtyp variieren. Er ist in jedem Fall größer als Null und kleiner als 90°.
Typischerweise liegt der Neigungswinkel im Bereich von 5° bis 45°, insbesondere im
Bereich von 10° bis 35°.
Wenn durch eine entsprechende Ausgestaltung des Antriebssystems beziehungsweise
der einzelnen Komponenten des Antriebssystems verhindert werden soll, daß diese im
Falle einer Kollision in die Fahrgastzelle gedrückt werden, weisen die einzelnen
Komponenten des Antriebssystems an ihrer Oberseite, d. h. auf der der
Fahrzeugunterseite abgewandten Seite vorzugsweise eine schräge Oberfläche auf,
wobei diese schräge Oberfläche parallel zur schrägen, abwärts geneigten Ebene
ausgerichtet ist.
Diese Ausführungsform wird nun an Hand eines Beispiels verdeutlicht. Wenn die
einzelnen Komponenten des Antriebssystems beispielsweise vor der Fahrgastzelle des
Kraftfahrzeugs angeordnet sind, sind die schrägen Oberflächen der einzelnen
Komponenten derart geneigt, daß sie parallel zur (imaginären) schrägen Ebene
ausgerichtet sind, wobei diese Ebene von der Frontseite des Kraftfahrzeugs in
Richtung der Fahrgastzelle geneigt ist. Im Falle eines Aufpralls der Fahrzeugfront auf
ein Hindernis werden die einzelnen Komponenten des Antriebssystems in Richtung der
Fahrgastzelle gedrückt. Wenn diese mit der Fahrgastzelle in Berührung kommen,
werden sie jedoch nicht in diese hineingedrückt. Auf Grund ihrer schrägen Oberflächen
gleiten die einzelnen Komponenten des Antriebssystems an der Fahrgastzelle nach
unten ab und schieben sich entgegen der Fahrtrichtung unter diese.
Wenn die einzelnen Komponenten des Antriebssystems im Heckbereich des
Fahrzeugs, das heißt hinter der Fahrgastzelle, angeordnet sind, können diese in
äquivalenter Weise ausgebildet sein, so daß sie bei einer Kollision in Fahrtrichtung
unter die Fahrgastzelle gedrückt werden.
In alternativer Ausgestaltung können die Einzelkomponenten des Antriebssystems
(ggf. auch unter Verzicht auf schräge Oberflächen) beziehungsweise das
Antriebssystem insgesamt derart zusammengesetzt sein, daß sie als Gesamtsystem
entlang der schrägen Ebene abgleiten können. Vorzugsweise sind die
Einzelkomponenten des Antriebssystems, die vor und/oder hinter der Fahrgastzelle
angeordnet sind, innerhalb einer stabilen Aufnahmeeinrichtung mit einer Oberseite
angeordnet, die parallel zu der schrägen, in Richtung der Fahrgastzelle abwärts
geneigten Ebene ausgerichtet ist. Eine bevorzugte Ausführungsform wird nachfolgend
beschrieben, wobei die Erfindung jedoch nicht auf diese bestimmte
Ausgestaltungsform für die Aufnahmeeinrichtung beschränkt ist.
Beispielsweise können zur Aufnahme des Antriebssystems oder von
Einzelkomponenten des Antriebssystems eine oder mehrere Rahmenkonstruktionen
vorgesehen sein, wobei jeweils eine Seite einer solchen Rahmenkonstruktion, nämlich
die dem Fahrzeugboden abgewandte Seite, parallel zu der schrägen, abwärts
geneigten Ebene ausgerichtet ist. Die einzelnen Komponenten des Antriebssystems
können zunächst in der Rahmenkonstruktion als Baugruppe montiert werden.
Anschließend wird die fertig montierte Baugruppe des Antriebssystems in den
entsprechenden Montageraum vor oder hinter der Fahrgastzelle eingebaut. Diese
Ausführungsform ist besonders vorteilhaft, weil die Vormontage der einzelnen
Komponenten des Antriebssystems in der Rahmenkonstruktion besonders einfach und
damit kostengünstig ausführbar ist. Außerdem ist es nicht erforderlich, daß die
einzelnen Komponenten des Antriebssystems selbst eine entsprechend der schrägen
Ebene geneigte Oberfläche aufweisen. Dies reduziert die Kosten bei der Herstellung
der einzelnen Komponenten.
Wenn das in einer entsprechend ausgebildeten Rahmenkonstruktion befindliche
Antriebssystem beispielsweise vor der Fahrgastzelle im Kraftfahrzeug angeordnet ist,
und es zu einer Kollision beziehungsweise zu einem Aufprall kommt, wird die gesamte
Rahmenkonstruktion mit dem darin befindlichen Antriebssystem in Richtung der
Fahrgastzelle gedrückt. Durch die schräge Seite der Rahmenkonstruktion, die parallel
zur schrägen Ebene von der Frontseite des Kraftfahrzeugs aus gesehen in Richtung
der Fahrgastzelle abwärts geneigt ist, wird wiederum verhindert, daß das
Antriebssystem beziehungsweise einzelne Komponenten des Antriebssystems in die
Fahrgastzelle eindringen. Statt dessen gleitet die gesamte Rahmenkonstruktion mit
den darin befindlichen Komponenten des Antriebssystems entlang der Fahrgastzelle
nach unten ab.
Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung sieht vor, die vorstehend
beschriebene Rahmenkonstruktion mit dem vormontierten Antriebssystem oder
wesentlichen Komponenten dieses Antriebssystems unter dem Fahrzeugboden
anzubringen, der zu diesem Zweck eine entsprechende keilförmige Raumaussparung
aufweist, damit entsprechender Anbauraum zur Verfügung steht. In diesem Fall sollte
die Rahmenkonstruktion durch Schutzbleche nach außen abgeschirmt sein, um
schädliche Verschmutzungen und Beschädigungen (z. B. durch Steinschlag) zu
vermeiden. Hierdurch ergibt sich für die Rahmenkonstruktion durch den keilförmig
verlaufenden Fahrzeugboden eine körperliche Gleitfläche, die bei einem Unfall das
sichere Abgleiten unter die Fahrgastzelle gewährleistet. Entsprechende körperliche
Gleitflächen können grundsätzlich auch (z. B. in Form von entsprechenden
schienenartigen Streben) bei einem Einbau der Rahmenkonstruktion innerhalb der
Fahrzeugkarosserie vorgesehen werden.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung, die zwei Lösungsvarianten
miteinander kombiniert, sind die Einzelkomponenten des Antriebssystems teilweise
unterhalb sowie teilweise derart vor und/oder hinter der Fahrgastzelle angeordnet, daß
sie im Falle einer Kollision längs einer schrägen, in Richtung der Fahrgastzeile abwärts
geneigten Ebene gedrückt werden. Bei dieser Ausführungsform befinden sich
vorzugsweise solche Komponenten des Antriebssystems unterhalb der Fahrgastzelle,
die besonders robust und damit wenig störanfällig oder wartungsintensiv sind. Bei
dieser Ausgestaltungsform kann der vor, beziehungsweise hinter, der Fahrgastzelle
benötigte Bauraum für das Antriebssystem erheblich reduziert werden. Gleichzeitig ist
ein hohes Maß an Sicherheit gewährleistet, da die unterhalb der Fahrgastzelle
angeordneten Komponenten des Antriebssystems ohnehin nicht in die Fahrgastzelle
eindringen können und die vor, beziehungsweise hinter, der Fahrgastzelle
angeordneten Einzelkomponenten bei einer Kollision, beziehungsweise einem Aufprall,
entlang der schrägen Ebene unter die Fahrgastzelle abgleiten.
Vorzugsweise weist das Brennstoffzellensystem mehrere Brennstoffzellen auf. Die
Erfindung ist nicht auf eine bestimmte Anzahl von Brennstoffzellen beschränkt, so daß
sich die Anzahl der benötigten Brennstoffzellen, die einen sogenannten
Brennstoffzellen-Stack bilden, je nach Leistungsanforderung des elektrischen
Antriebssystems ergibt. Die Brennstoffzellen sind besonders geeignet, um unterhalb
des Fahrgastraums angeordnet zu werden.
In weiterer Ausgestaltung kann das Brennstoffzellensystem eine Vorrichtung zum
Erzeugen/Aufbereiten von Brennstoff aufweisen. Eine solche Vorrichtung ist
beispielsweise dann erforderlich, wenn man das Fahrzeug mit einem leicht verfügbaren
oder zu speichernden Kraftstoff wie Erdgas, Methanol, Benzin, Ethanol, Alkohol,
Kohlegas, Biogas oder anderen Kohlenwasserstoffen betreiben will. Diese
Kohlenwasserstoffe, die für die meisten Brennstoffzellensysteme als Brennstoff
ungeeignet sind, müssen in der Vorrichtung zum Erzeugen/Aufbereiten des Brennstoffs
zunächst in ein wasserstoffreiches Gas umgewandelt werden.
Vorteilhaft weist die Vorrichtung zum Erzeugen/Aufbereiten des Brennstoffs eine
Anzahl von Reaktorelementen auf, die insbesondere als Verdampfer, Reformer, Shift-
Reaktor und selektive Oxidation ausgebildet sein können. Die einzelnen
Reaktorelemente sind über entsprechende Leitungen miteinander verbunden, so daß
der Brennstoff während seiner Erzeugung beziehungsweise Aufbereitung die einzelnen
Reaktorelemente durchströmt. Die Reaktorelemente der Vorrichtung zum
Erzeugen/Aufbereiten des Brennstoffs können vorteilhaft im Bereich vor oder hinter der
Fahrgastzelle angeordnet werden.
Weiterhin kann das Brennstoffzellensystem eine Vorrichtung zum Zuleiten von
Brennstoff aufweisen. Eine solche Vorrichtung kann je nach Art des zum Betrieb des
Fahrzeugs aufgenommenen Energieträgers unterschiedlich ausgebildet sein.
Wenn das Fahrzeug beispielsweise reinen Wasserstoff tankt, ist eine Vorrichtung zum
Erzeugen/Aufbereiten des Brennstoffs nicht erforderlich. In diesem Fall besteht die
Vorrichtung zum Zuleiten von Brennstoff vorzugsweise aus einem Kraftstoffbehälter
(z. B. Druckgastank, Flüssiggastank, Hydridspeicher), in dem der reine Wasserstoff
gespeichert ist. Der Kraftstoffbehälter ist über eine entsprechende Zuleitung, in der je
nach Bedarf verschiedene Zusatzelemente wie Filter, Pumpen oder dergleichen
vorgesehen sein können, mit der Brennstoffzelle verbunden.
Wenn der als Brennstoff für die Brennstoffzelle dienende Wasserstoff zunächst aus
einem Kohlenwasserstoff hergestellt werden muß, weist die Vorrichtung zum Zuleiten
von Brennstoff vorzugsweise einen Kraftstoffbehälter auf, in dem das
Ausgangsmaterial (Kraftstoff) für die Herstellung des für die Brennstoffzelle geeigneten
Brennstoffs gespeichert ist. Der Kraftstoff wird über eine Kraftstoffzuleitung, in der
beispielsweise zusätzliche Elemente wie entsprechende Filter, Pumpen oder
dergleichen angeordnet sein können, in die Vorrichtung zum Erzeugen/Aufbereiten des
Brennstoffs eingeleitet, wo er in reinen Wasserstoff oder ein wasserstoffreiches Gas
umgewandelt wird.
Die Vorrichtung zum Zuleiten von Brennstoff ist vorzugsweise im Bereich vor oder
hinter der Fahrgastzelle angeordnet.
Die Erfindung wird nun an Hand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die
beiliegende Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 eine erste Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugs
und
Fig. 2 eine weitere Ausführungsform des erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugs.
In Fig. 1 ist ein Kraftfahrzeug 10 dargestellt, das unter anderem eine Fahrgastzelle 11
sowie ein Antriebssystem 12 aufweist. Das Antriebssystem 12 besteht aus einem
elektrischen Antrieb 13, der die benötigte elektrische Energie aus einem
Brennstoffzellensystem 14 bezieht.
Das Brennstoffzellensystem 14 weist eine Anzahl von Brennstoffzellen 15, eine
Vorrichtung 16 zum Erzeugen/Aufbereiten von Brennstoff sowie eine Vorrichtung 17
zum Zuleiten von Brennstoff auf. Die einzelnen Komponenten des
Brennstoffzellensystems 14 sind über entsprechende Leitungen und Verbindungen
miteinander verbunden, die aus Gründen der besseren Übersicht im vorliegenden
Ausführungsbeispiel jedoch nicht dargestellt sind.
Wie aus Fig. 1 ersichtlich ist, sind einzelne Komponenten des Antriebssystems 12, im
vorliegenden Fall die Brennstoffzellen 15, im Bereich 18 unterhalb der Fahrgastzelle 11
angeordnet. Die Vorrichtung 17 zum Zuleiten von Brennstoff ist im Bereich 20 hinter
der Fahrgastzelle 11 angeordnet. Die Vorrichtung 17 verfügt über einen Kraftstofftank,
in dem ein Ausgangsmaterial (Kraftstoff) für den Brennstoff der Brennstoffzellen 15
gespeichert ist.
Im vorliegenden Ausführungsbeispiel handelt es sich bei den Brennstoffzellen 15 um
sogenannte PEM-Brennstoffzellen, die mit Wasserstoff betrieben werden. Im
Kraftstofftank der Vorrichtung 17 zum Zuleiten von Brennstoff ist somit ein Kraftstoff
wie beispielsweise Methanol, Erdgas, Benzin, Ethanol oder dergleichen gespeichert.
Die Vorrichtung 17 zum Zuleiten von Brennstoff ist mit der Vorrichtung 16 zum
Erzeugen/Aufbereiten von Brennstoff verbunden, in der der Kraftstoff in ein
wasserstoffreiches Gas umgewandelt wird. Der in der Vorrichtung 16 zum
Erzeugen/Aufbereiten von Brennstoff erzeugte Wasserstoff wird dann über eine
entsprechende Brennstoffzuleitung in die Brennstoffzellen 15 eingespeist.
Durch die in den Brennstoffzellen 15 ablaufenden Reaktionen entsteht elektrischer
Strom, der zum Betreiben des elektrischen Antriebs 13 verwendet wird.
Im vorliegenden Ausführungsbeispiel sind die Vorrichtung 16 zum
Erzeugen/Aufbereiten von Brennstoff sowie der elektrische Antrieb 13 im Bereich 19
vor der Fahrgastzelle 11 angeordnet. Im Regelfall ist der elektrische Antrieb 13 aber im
unmittelbaren Bereich der Fahrzeugachsen (in Form von Achsmotoren oder auch als
Radnabenmotoren) untergebracht und liegt damit von vornherein auf einem
ungefährlichen Höhenniveau unterhalb der Fahrgastzelle.
Wie aus Fig. 1 weiterhin ersichtlich ist, sind die Vorrichtung 17 zum Zuleiten von
Brennstoff, die Vorrichtung 16 zum Erzeugen/Aufbereiten von Brennstoff sowie der
elektrische Antrieb 13 derart vor beziehungsweise hinter der Fahrgastzelle angeordnet,
daß sie jeweils längs einer schrägen Ebene 21, 22 ausgerichtet sind. Bei der schrägen
Ebene 21 handelt es sich um eine von der Frontseite 30 des Fahrzeugs 10 in Richtung
der Fahrgastzelle 11 abwärts geneigte Ebene, während es sich bei er Ebene 22 um
eine von der Heckseite 31 des Fahrzeugs 10 in Richtung der Fahrgastzelle 11 abwärts
geneigte Ebene handelt. Die Ebenen 21, 22 stellen imaginäre Ebenen dar, entlang
derer die einzelnen Komponenten des Antriebssystems 12 ausgerichtet sind. Diese
Komponenten können dabei selbstverständlich aus Einzelteilen zusammengesetzt
sein, die für sich jeweils eine beliebige Bauform aufweisen. Es kommt lediglich darauf
an, dass die jeweilige Komponente eine äußere Form besitzt, die an der
entsprechenden Eben 21 oder 22 ausgerichtet ist.
So weist beispielsweise die Vorrichtung 16 zum Erzeugen/Aufbereiten von Brennstoff
auf ihrer dem Fahrzeugboden 26 abgewandten Seite eine Oberfläche 27 auf, die
parallel zu der schrägen Ebene 21 ausgerichtet ist, d. h. unmittelbar an der Ebene 21
entlang verläuft. Ebenso weist der elektrische Antrieb 13 eine parallel zur Ebene 21
ausgerichtete Oberfläche 28 auf.
Die Vorrichtung 17 zum Zuleiten von Brennstoff weist auf ihrer dem Fahrzeugboden 26
abgewandten Seite in entsprechender Weise eine Oberfläche 29 auf, die parallel zur
schrägen Ebene 22 ausgerichtet ist.
Die im Hinblick auf Fig. 1 dargestellte Ausgestaltung des Antriebssystems 12 hat im
Falle einer Kollision erhebliche Vorteile. Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung
des Antriebssystems 12 beziehungsweise der einzelnen Komponenten 13, 14 des
Antriebssystems 12 wird bei einem Aufprall verhindert, daß die einzelnen
Komponenten 13, 14 in die Fahrgastzelle 11 eindringen und dort zu Verletzungen bei
den Fahrzeuginsassen führen können.
Wenn das Fahrzeug 10 beispielsweise mit seiner Frontseite 30 auf ein Hindernis
aufprallt, werden die Vorrichtung 16 sowie der elektrische Antrieb 13 in Richtung der
Fahrgastzelle 11 gedrückt. Auf Grund der schrägen, abwärts geneigten Oberflächen
27, 28 gleiten die Vorrichtung 16 sowie der elektrische Antrieb 13 beim Auftreffen auf
die Fahrgastzelle 11 an dieser nach unten ab. Die Brennstoffzellen 15 können nicht zu
einer Verletzung der Fahrzeuginsassen führen, da diese ohnehin schon unterhalb der
Fahrgastzelle 11 angeordnet sind.
Wenn beispielsweise bei einem Auffahrunfall eine Kollision an der Heckseite 31 des
Kraftfahrzeugs 10 erfolgt, wird durch die besondere Ausgestaltung der Oberfläche 29
von der Vorrichtung 17 zum Zuleiten von Brennstoff, die entlang der schrägen, in
Richtung der Fahrgastzelle abwärts geneigten Ebene 22 ausgerichtet ist, ebenfalls
erreicht, daß die Vorrichtung 17 beim Auftreffen auf die Fahrgastzelle 11 an dieser
nach unten abgleitet. Ein Eindringen der Vorrichtung 17 zum Zuleiten von Brennstoff in
die Brennstoffzelle 11 wird somit verhindert.
In Fig. 2 ist eine andere Ausführungsform eines Kraftfahrzeugs 10 dargestellt. Das
Kraftfahrzeug 10 weist wiederum eine Fahrgastzelle 11 sowie ein Antriebssystem 12
auf. Das Antriebssystem 12 umfaßt einen elektrischen Antrieb 13 sowie ein
Brennstoffzellensystem 14 zum Erzeugen und Bereitstellen der vom elektrischen
Antrieb 13 benötigten Energie. Der grundsätzliche Aufbau und die Funktionsweise des
elektrischen Antriebs 12 entsprechen dem elektrischen Antrieb 12 aus Fig. 1.
Im Unterschied zum Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1 ist das gesamte
Antriebssystem 12 im Bereich 19 vor der Fahrgastzelle 11 angeordnet. Dazu ist eine
als Rahmenkonstruktion 23 ausgebildete mechanisch stabile Aufnahmeeinrichtung
vorgesehen. Die Rahmenkonstruktion 23 weist in dem dem Fahrzeugboden 26
abgewandten Bereich eine Seite 24 auf, die parallel zu einer schrägen, in Richtung der
Fahrgastzelle 11 abwärts geneigten Ebene 21 ausgerichtet und durch entsprechende
Streben versteift ist. Wie beim Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1 handelt es sich bei
der Ebene 21 um eine imaginäre Ebene, die sich von der Frontseite 30 des Fahrzeugs
10 schräg, das heißt in abwärts geneigter Weise in Richtung der Fahrgastzelle 11
erstreckt.
Die Rahmenkonstruktion 23 weist weiterhin Seitenelemente 25 auf, die ebenfalls durch
Streben verstärkt sein können, aber ansonsten zweckmäßigerweise flächenhaft
ausgebildet sind und in der Ebene der Frontseite 30 beziehungsweise in der Ebene
des Fahrzeugbodens 26 liegen.
In diese Rahmenkonstruktion 23 werden die einzelnen Komponenten des
Antriebssystems 12 montiert. Im vorliegenden Fall handelt es sich hierbei um den
elektrischen Antrieb 13, eine Anzahl von Brennstoffzellen 15, eine Vorrichtung 16 zum
Erzeugen/Aufbereiten von Brennstoff sowie eine Vorrichtung zum Zuleiten von
Brennstoff, die im vorliegenden Ausführungsbeispiel aus Vereinfachungsgründen
jedoch nicht explizit dargestellt ist.
Durch die Rahmenkonstruktion 23 ist es auf einfache und kostengünstige Weise
möglich, die einzelnen Komponenten des Antriebssystems 12 als komplette Baugruppe
vorzumontieren. Dabei ist es im Unterschied zu Fig. 1 nicht notwendig, daß die
einzelnen Komponenten des Antriebssystems 12 jeweils eine entsprechend der
Gleitebene abgeschrägte Oberfläche aufweisen. Wichtig ist lediglich, daß alle
Komponenten des Antriebssystems 12 innerhalb des von der Rahmenkonstruktion 23
aufgespannten Raums angeordnet sind und nicht über diese hinausragen. Nach der
Vormontage des Antriebssystems 12 in der Rahmenkonstruktion 23 wird diese
komplett im Bereich 19 vor der Fahrgastzelle 11 eingebaut.
Wenn nun der Fall einer Kollision auftritt, bei der das Fahrzeug 10 mit seiner Frontseite
30 auf ein Hindernis prallt, wird durch die erfindungsgemäße Anordnung des
Antriebssystems 12 innerhalb der Rahmenkonstruktion 23 zuverlässig verhindert, daß
das Antriebssystem 12 in die Fahrgastzelle 11 eindringt und dort zu Verletzungen der
Fahrzeuginsassen führt. Die gesamte Rahmenkonstruktion 23 wird nämlich in Richtung
der Fahrgastzelle 11 gedrückt und kann, sobald sie mit der Fahrgastzelle 11 in
Berührung kommt, durch die schräge, in Richtung der Fahrgastzelle 11 abwärts
geneigte Oberseite 24 geführtzusammen mit dem Antriebssystem 12 an der
Fahrgastzelle 11 vorbei nach unten abgleiten.
An Stelle der beschriebenen Rahmenkonstruktionen können auch andere
Befestigungsmöglichkeiten für das Antriebssystem verwendet werden, so daß die
Erfindung nicht auf die beschriebene Rahmenkonstruktion beschränkt ist. Wichtig ist
lediglich, daß die gewählte Befestigungsvorrichtung es ermöglicht, daß die
Komponenten des Antriebssystems 12 entlang der schrägen Ebene 21 abgleiten
können.
10
Kraftfahrzeug
11
Fahrgastzeile
12
Antriebssystem
13
elektrischer Antrieb
14
Brennstoffzellensystem
15
Brennstoffzelle
16
Vorrichtung zum Erzeugen/Aufbereiten von Brennstoff
17
Vorrichtung zum Zuleiten von Brennstoff
18
Bereich unterhalb der Fahrgastzelle
19
Bereich vor der Fahrgastzelle
20
Bereich hinter der Fahrgastzelle
21
schräge Ebene
22
schräge Ebene
23
Rahmenkonstruktion
24
schräge Seite der Rahmenkonstruktion
25
Seitenelement der Rahmenkonstruktion
26
Fahrzeugboden
27
Oberfläche
28
Oberfläche
29
Oberfläche
30
Frontseite
31
Heckseite
Claims (7)
1. Kraftfahrzeug, mit einer Fahrgastzelle (11) und einem Antriebssystem (12), das
als Einzelkomponenten einen elektrischen Antrieb (13) sowie ein
Brennstoffzellensystem (14) zum Erzeugen und Bereitstellen von elektrischer
Energie aufweist, wobei die Einzelkomponenten (13, 14) des Antriebssystems
(12) derart in ihrer äußeren geometrischen Form ausgebildet und/oder
zusammengesetzt und/oder im Kraftfahrzeug (10) angeordnet sind, daß sie im
Falle einer Kollision insgesamt nicht in die Fahrgastzelle (11) hinein sondern
unter diese gedrückt werden oder gedrückt werden können.
2. Kraftfahrzeug nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Einzelkomponenten (13, 14) des Antriebssystems (12) zumindest
teilweise unterhalb der Fahrgastzelle (11) angeordnet sind.
3. Kraftfahrzeug nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Einzelkomponenten (13, 14) des Antriebssystems (12) zumindest
teilweise vor und/oder hinter der Fahrgastzelle (11) angeordnet sind, derart, daß
sie im Falle einer Kollision längs einer schrägen, in Richtung der Fahrgastzelle
(11) abwärts geneigten Ebene (21, 22) gedrückt werden oder gedrückt werden
können.
4. Kraftfahrzeug nach Anspruch 3,
dadurch gekennzeichnet,
daß wenigstens einige der Einzelkomponenten (13, 14) des Antriebssystems
(12), die vor und/oder hinter der Fahrgastzelle (11) angeordnet sind, jeweils
zumindest eine schräge Oberfläche (27, 28, 29) aufweisen, die parallel zur
abwärts geneigten Ebene (21, 22) ausgerichtet ist.
5. Kraftfahrzeug nach Anspruch 3 oder 4,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Einzelkomponenten (13, 14) des Antriebssystems (12), die vor und/oder
hinter der Fahrgastzelle (11) angeordnet sind, innerhalb einer
Aufnahmeeinrichtung, insbesondere einer Rahmenkonstruktion (23) angeordnet
sind und daß eine Seite (24) der Rahmenkonstruktion (23) in der schrägen,
abwärts geneigten Ebene (21) liegt.
6. Kraftfahrzeug nach Anspruch 5,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Aufnahmeeinrichtung unterhalb des Fahrzeugsbodens (26) angeordnet
ist und der Fahrzeugboden (26) für die Aufnahmeeinrichtung eine keilförmige
Raumaussparung aufweist.
7. Kraftfahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 6,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Brennstoffzellensystem (14) eine Vorrichtung (16) zum
Erzeugen/Aufbereiten von Brennstoff aufweist.
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