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Patent Searching and Data


Title:
VEHICLE, AND METHOD FOR FILLING A FUEL STORAGE UNIT OF SUCH A VEHICLE
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2024/061430
Kind Code:
A2
Abstract:
The invention relates to a vehicle (100) for transporting persons and/or goods, in particular a lorry, wherein: the vehicle (100) has a ladder-type frame (10) acting as a supporting chassis; the ladder-type frame (10) has at least two longitudinal frame supports (12, 14) at least portions of which extend parallel to a vehicle longitudinal axis (2) and are spaced apart from one another transversely to the vehicle longitudinal axis (2) so that a free space (4) remains between the longitudinal frame supports (12, 14) along the vehicle longitudinal axis (2); the ladder-type frame (10) has a plurality of transverse frame supports (16, 18) which interconnect the longitudinal frame supports (12, 14) and which extend transversely to the vehicle longitudinal axis (2); the vehicle (10) has a drive unit comprising at least one axle (22) having a differential (24), said drive unit being connected to the ladder-type frame (10); the drive unit has an electric motor for driving the axle (22); the vehicle (100) has a fuel cell acting as an energy source for the electric motor; the vehicle (100) has a fuel storage unit (200) for storing a fuel for the fuel cell; and the fuel storage unit (200) has a plurality of fuel containers (202, 204, 206, 208) for storing the fuel for the fuel cell, and at least one of the fuel containers (202, 204) is located below one of the longitudinal frame supports (12, 14) parallel to the vehicle longitudinal axis (2).

Inventors:
FIX FLORIAN (DE)
REINISCH MARKUS (DE)
WOLLMANN RENÉ-CHRISTOPHER (DE)
Application Number:
PCT/DE2023/200193
Publication Date:
March 28, 2024
Filing Date:
September 18, 2023
Export Citation:
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Assignee:
QUANTRON AG (DE)
Domestic Patent References:
WO2017188882A12017-11-02
Foreign References:
EP0851816A11998-07-08
DE10102636A12002-08-29
US20220105791A12022-04-07
JP2017081392A2017-05-18
JP2017100515A2017-06-08
CN111619373A2020-09-04
Attorney, Agent or Firm:
FARAGO PATENTANWÄLTE GMBH (DE)
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Claims:
Patentansprüche

1. Fahrzeug (100), wobei das Fahrzeug der Gruppe von Nutzfahrzeugen, Sonderfahrzeugen und mobilen Arbeitsmaschinen zugehörig ist, zum Transport von Personen und/oder Gütern, insbesondere Nutzfahrzeug in Gestalt eines Lastkraftwagens, vor allem eines Lastkraftwagens der cab-over-Bauart, wobei das Fahrzeug (100) über einen Leiterrahmen (10) als tragendes Chassis verfügt, und wobei der Leiterrahmen (10)

- über zwei Rahmenlängsträger (12, 14) verfügt, welche zumindest abschnittsweise längs zu, insbesondere parallel zu, einer Fahrzeuglängsachse (2) verlaufen und quer zur Fahrzeuglängsachse (2) voneinander beabstandet sind, sodass zwischen den Rahmenlängsträgern (12, 14) entlang der Fahrzeuglängsachse (2) ein Freiraum (4) verbleibt, und

- über eine Vielzahl von Rahmenquerträgern (16, 18) verfügt, welche die Rahmenlängsträger (12, 14) untereinander verbinden und welche quer zur Fahrzeuglängsachse (2) verlaufen, wobei das Fahrzeug (100) über eine Antriebseinheit mit mindestens einer Achse (22), insbesondere mit einem Differenzial (24), verfügt, wobei die Achse mit dem Leiterrahmen (10) verbunden ist, wobei die Antriebseinheit über einen Elektromotor zum Antreiben der Achse (22) verfügt, wobei das Fahrzeug (100) über eine Brennstoffzelle als Energiequelle für den Elektromotor verfügt und das Fahrzeug (100) über einen Brennstoffspeicher (200) zum Vorhalten von Brennstoff für die Brennstoffzelle verfügt, wobei der Brennstoffspeicher (200) über eine Vielzahl von Brennstoffbehältern (202, 204, 206, 208) zum Vorhalten des Brennstoffs für die Brennstoffzelle verfügt, und ein Brennstoffbehälter (202, 204) unterhalb eines Rahmenlängsträgers (12, 14) angeordnet, ist, bevorzugt längs zur, besonders bevorzugt parallel zur, Fahrzeuglängsachse (2). Fahrzeug (100), insbesondere Fahrzeug nach Anspruch 1 , wobei das Fahrzeug der Gruppe von Nutzfahrzeugen, Sonderfahrzeugen und mobilen Arbeitsmaschinen zugehörig ist, zum Transport von Personen und/oder Gütern, insbesondere Nutzfahrzeug in Gestalt eines Lastkraftwagens, vor allem eines Lastkraftwagens der cab-over-Bauart, wobei das Fahrzeug (100) über einen Leiterrahmen (10) als tragendes Chassis verfügt, und wobei der Leiterrahmen (10)

- über zwei Rahmenlängsträger (12, 14) verfügt, welche zumindest abschnittsweise längs zu, insbesondere parallel zu, einer Fahrzeuglängsachse (2) verlaufen und quer zur Fahrzeuglängsachse (2) voneinander beabstandet sind, sodass zwischen den Rahmenlängsträgern (12, 14) entlang der Fahrzeuglängsachse (2) ein Freiraum (4) verbleibt, und

- über eine Vielzahl von Rahmenquerträgern (16, 18) verfügt, welche die Rahmenlängsträger (12, 14) untereinander verbinden und welche quer zur Fahrzeuglängsachse (2) verlaufen, wobei das Fahrzeug (100) über eine Antriebseinheit mit mindestens einer Achse (22), insbesondere mit einem Differenzial (24), verfügt, wobei die Achse mit dem Leiterrahmen (10) verbunden ist, wobei die Antriebseinheit über einen Elektromotor zum Antreiben der Achse (22) verfügt, wobei das Fahrzeug (100) über eine Brennstoffzelle als Energiequelle für den Elektromotor verfügt und das Fahrzeug (100) über einen Brennstoffspeicher (200) zum Vorhalten von Brennstoff für die Brennstoffzelle verfügt, wobei der Brennstoffspeicher (200) über eine Vielzahl von Brennstoffbehältern (202, 204, 206, 208) zum Vorhalten des Brennstoffs für die Brennstoffzelle verfügt, und ein erster Brennstoffbehälter eine erste Achshöhe aufweist sowie ein zweiter Brennstoffbehälter eine zweite Achshöhe aufweist, wobei der erste Brennstoffbehälter eine größere Abmessung als der zweite Brennstoffbehälter aufweist, wobei der erste Brennstoffbehälter eine höhere Achshöhe als der zweite Brennstoffbehälter hat, und wobei der erste und der zweite Brennstoffbehälter benachbart angeordnet sind, wobei der zweite Brennstoffbehälter mit seiner niedrigeren Achshöhe zwischen der höheren Achshöhe und einer Unterkante des ersten Brennstoffbehälters angeordnet ist, insbesondere auf halber Höhe und/oder mit gleich niedrig liegender Unterkante. Fahrzeug (100) nach Anspruch 1 oder 2, wobei zwei innenliegende

Brennstoffbehälter (202, 204) paarweise unterhalb der beiden

Rahmenlängsträger (12, 14) längs zur, vor allem parallel zur,

Fahrzeuglängsachse (2) angeordnet sind. Fahrzeug (100) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei das Fahrzeug (100) über einen außenliegenden Brennstoffbehälter (206, 208) und einen innenliegenden Brennstoffbehälter (202, 204) verfügt, und ein äußerer Brennstoffbehälter (206, 208) seitlich an einer dem Freiraum (4) abgewandten Seite eines der Rahmenlängsträger (12, 14) angeordnet ist, und ein innenliegender Brennstoffbehälter (206, 208) parallel zur

Fahrzeuglängsachse (2) angeordnet ist.

5. Fahrzeug (100) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Brennstoffbehälter (202, 204, 206, 208) mittelbar über eine Druckleitung (203, 205, 207, 209) miteinander fluidverbunden sind.

6. Fahrzeug (100) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei der Brennstoffbehälter (202) und ein zweiter Brennstoffbehälter (204) und/oder ein oder mehrere äußere Brennstoffbehälter (206, 208) mittels eines steuerbaren Ventils miteinander fluidverbunden sind.

7. Fahrzeug (100) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei einer der Brennstoffbehälter (202, 204, 206, 208) über eine thermische Isolierschicht verfügt.

8. Fahrzeug (100) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei einer der Brennstoffbehälter (202, 204, 206, 208) über einen Innenbehälter aus Kunststoff verfügt, welcher von einem Faserstoff, vor allem Kohlenstoff aufweisend, umgeben ist.

9. Fahrzeug (100) nach einem der vorstehenden Ansprüche wobei der

Brennstoffspeicher (200) ein Druckgasspeicher oder Flüssiggasspeicher ist.

10. Fahrzeug (100) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei der

Brennstoffspeicher (200) als Hochdruckspeicher ausgebildet ist, vorzugsweise der Brennstoffspeicher (200) zum Speichern des Brennstoffes bei mehr als 500 Bar Innendruck in den Brennstoffbehältern (202, 204, 206, 208) vorgesehen ist.

11. Fahrzeug (100) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei ein Brennstoffbehälter (202, 204, 206, 208) zylindrisch ausgebildet ist. 12. Fahrzeug (100) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei das Fahrzeug über eine Batterie zum Speichern von elektrischer Energie für den Elektromotor verfügt.

13. Fahrzeug (100) nach einem der vorstehenden Ansprüche, mit mindestens einem ausgewählt aus den folgenden weiteren Merkmalen, bevorzugt zweien, dreien oder allen vieren: a. ein Brennstoffbehälter (202, 204, 206, 208) weist eine Länge von 40 bis 4.000 cm auf. b. ein Brennstoffbehälter (202, 204, 206, 208) weist einen Durchmesser von 15 bis 40 cm auf. c. ein Brennstoffbehälter (202, 204, 206, 208) weist ein Volumen von 9.000 bis 6.000.000 ccm auf. d. der Brennstoffspeicher (200) ist für die Speicherung von 2 bis 40 kg Wasserstoff bei 700 Bar Druck vorgesehen.

14. Verfahren zum Befüllen eines Brennstoffspeichers eines Fahrzeugs nach einem der vorstehenden Ansprüche, mit den folgenden Schritten: ein erster Brennstoffbehälter (202, 204, 206, 208) wird mit Brennstoff befüllt, und anschließend wird ein zweiter Brennstoffbehälter (202, 204, 206, 208) mit Brennstoff befüllt.

15. Verfahren nach Anspruch 14, wobei vor dem Befüllen des ersten Brennstoffbehälters (202, 204, 206, 208) dieser über ein Ventil von anderen Brennstoffbehältern (202, 204, 206, 208) getrennt wird.

16. Verfahren nach Anspruch 14 oder 15, wobei während des Befüllens des ersten Brennstoffbehälters (202, 204, 206, 208) dieser über ein Ventil mit den anderen Brennstoffbehältern (202, 204, 206, 208) verbunden wird.

Description:
FAHRZEUG UND VERFAHREN ZUM BEFÜLLEN EINES BRENNSTOFFSPEICHERS EINES SOLCHEN FAHRZEUGS

Die Erfindung betrifft ein Fahrzeug, wobei das Fahrzeug der Gruppe von Nutzfahrzeugen, Sonderfahrzeugen und mobilen Arbeitsmaschinen zugehörig ist, zum Transport von Personen und/oder Gütern, insbesondere ein Nutzfahrzeug, und ein Verfahren zum Befüllen eines Brennstoffspeichers eines solchen Fahrzeuges.

Ein solches Fahrzeug verfügt einen Leiterrahmen als tragendes Chassis. Der Leiterrahmen verfügt über mindestens zwei Rahmenlängsträger, welche quer zur Fahrzeuglängsachse voneinander beabstandet sind, so dass zwischen den Rahmenlängsträgern entlang der Fahrzeuglängsachse ein Freiraum verbleibt. Der Leiterrahmen verfügt weiterhin über eine Rahmenquerträger, welche die Rahmenlängsträger untereinander verbinden. Das Fahrzeug verfügt über eine Antriebseinheit mit mindestens einer Achse, in der Regel mit einem Differenzial, welche mit dem Leiterrahmen verbunden ist. Die Antriebseinheit verfügt über einen Elektromotor zum Antreiben der Achse. Das Fahrzeug verfügt über eine Brennstoffzelle als Energiequelle für den Elektromotor und über einen Brennstoffspeicher zum Vorhalten eines Brennstoffes für die Brennstoffzelle.

Die Brennstoffzellentechnologie in der Verkehrsindustrie erzeugt elektrische Energie für den Antrieb von Fahrzeugen oder Fahrzeugen. Diese Umwandlung von chemischer Energie in elektrische Energie hat einen Wirkungsgrad von etwa 40-50 %. Brennstoffzellen können beispielsweise mit Wasserstoff, niedermolekularen Alkoholen (Methanol, Ethanol) oder Ammoniak betrieben werden. Beispielsweise bei der Bildung von Wasser durch die Verbindung von Wasserstoff mit Sauerstoffmolekülen wird elektrische Energie frei. Ein Fahrzeug mit Brennstoffzelle ist dazu eingerichtet, einen Brennstoffspeicher mitzuführen, in welchem der Brennstoff vorgehalten wird. Aufgrund des geringen Platzes am Leiterrahmen eines solchen Fahrzeuges sind Fahrzeuge mit Brennstoffzellen in Ihrer Reichweite gegenüber Fahrzeugen mit Verbrennermotoren oftmals eingeschränkt, da die üblicherweise seitlich am Leiterrahmen angeordnete Brennstoffbehälter nicht vergleichbar viel Brennstoff aufnehmen können. Die EP 0 851 816 A1 offenbart einen kombinierten Tank. Drucktanks sind in einem Gehäusetank, sodass um die Drucktanks herum Speichervolumen für Verbrennungsstoff vorhanden ist.

Die DE 101 02 636 A1 offenbart einen Brennstofftank zur Aufnahme eines Brennmittels zum Betreiben eines Fahrzeugantriebs, wobei der Brennstofftank im Bereich vor einer Vorderachse bzw. hinter einer Hinterachse angeordnet ist und wobei Mittel zur Ausführung einer geführten Abweichbewegung vorgesehen sind, sodass im Aufprallfall eine Bewegung des Brennstofftanks in Richtung der Vorderachse bzw. Hinterachse ausführbar ist.

Die US 2022/105,791 A1 offenbart eine Sandwichkonstruktion mit Batterien und darüber angeordneten Wasserstofftanks.

Die WO 2017/188882 A1 offenbart ein Flüssiggastanksystem.

Die JP 2017-081392 A und die JP 2017-100515 A offenbaren Befestigungskonstruktionen für eine Tankeinheit.

Die CN 111619373 A offenbart ein Chassis-Arrangement für einen Lastkraftwagen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, dem Stand der Technik eine Alternative oder eine Verbesserung zur Seite zu stellen.

Nach einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung löst die gestellte Aufgabe ein Fahrzeug, wobei das Fahrzeug der Gruppe von Nutzfahrzeugen, Sonderfahrzeugen und mobilen Arbeitsmaschinen zugehörig ist, zum Transport von Personen und/oder Gütern, insbesondere Nutzfahrzeug in Gestalt eines Lastkraftwagens, vor allem eines Lastkraftwagens der cab-over-Bauart, wobei das Fahrzeug über einen Leiterrahmen als tragendes Chassis verfügt, und wobei der Leiterrahmen über zwei Rahmenlängsträger verfügt, welche zumindest abschnittsweise längs zu, insbesondere parallel zu, einer Fahrzeuglängsachse verlaufen und quer zur Fahrzeuglängsachse voneinander beabstandet sind, sodass zwischen den Rahmenlängsträgern entlang der Fahrzeuglängsachse ein Freiraum verbleibt, und über eine Vielzahl von Rahmenquerträgem verfügt, welche die Rahmenlängsträger untereinander verbinden und welche quer zur Fahrzeuglängsachse verlaufen, wobei das Fahrzeug über eine Antriebseinheit mit mindestens einer Achse, insbesondere mit einem Differenzial, verfügt, wobei die Achse mit dem Leiterrahmen verbunden ist, wobei die Antriebseinheit über einen Elektromotor zum Antreiben der Achse verfügt, wobei das Fahrzeug über eine Brennstoffzelle als Energiequelle für den Elektromotor verfügt und das Fahrzeug über einen Brennstoffspeicher zum Vorhalten von Brennstoff für die Brennstoffzelle verfügt, wobei der Brennstoffspeicher über eine Vielzahl von Brennstoffbehältern zum Vorhalten des Brennstoffs für die Brennstoffzelle verfügt, und ein Brennstoffbehälter unterhalb eines Rahmenlängsträgers angeordnet, ist, bevorzugt längs zur, besonders bevorzugt parallel zur, Fahrzeuglängsachse.

Begrifflich sei folgendes erläutert:

Es sei ausdrücklich darauf hingewiesen, dass im Rahmen der hier vorliegenden Patentanmeldung unbestimmte Artikel und unbestimmte Zahlenangaben wie „ein...“, „zwei...“ usw. im Regelfall als mindestens-Angaben zu verstehen sein sollen, also als „mindestens ein...“, „mindestens zwei...“ usw., sofern sich nicht etwa aus dem Kontext oder dem konkreten Text einer bestimmten Stelle ergibt, dass etwa dort nur „genau ein...“, „genau zwei...“ usw. gemeint sein soll. Weiterhin sind alle Zahlenangaben sowie Angaben zu Verfahrensparametern und/oder Vomchtungsparametern im technischen Sinne zu verstehen, d.h. als mit den üblichen Toleranzen versehen zu verstehen. Auch aus der expliziten Angabe der Einschränkung „wenigstens“ oder „mindestens“ o.ä. darf nicht geschlossen werden, dass bei der einfachen Verwendung von „ein“, also ohne die Angabe von „wenigstens“ o.ä., ein „genau ein“ gemeint ist.

Ein hier beanspruchtes Fahrzeug verfügt übereinstimmend mit dem gattungsgemäßen Fahrzeug über einen Leiterrahmen als tragendes Chassis. Bei derartigen Leiterrahmen wird teilweise auch von Leiterrahmen gesprochen, diese Begriffe sollen im Kontext dieser Anmeldung als Synonyme verstanden werden.

Der Leiterrahmen verfügt über mindestens zwei Rahmenlängsträger, welche quer zur Fahrzeuglängsachse voneinander beabstandet sind, so dass zwischen den Rahmenlängsträgern entlang der Fahrzeuglängsachse ein Freiraum verbleibt. Diese Rahmenlängsträger werden auch als Längsholme oder Längsstreben bezeichnet. Der Leiterrahmen dient der Stabilisierung des Fahrzeugs.

Der Leiterrahmen verfügt weiterhin über eine Vielzahl Rahmenquerträger, welche die Rahmenlängsträger untereinander verbinden. Diese Rahmenquerträger werden auch als Querholme oder Querstreben bezeichnet.

Als eine „Vielzahl“: seinen bezogen auf die Rahmenquerträger mindestens zwei verstanden, eher aber mindestens drei. In der Praxis sind beispielsweise fünf bis acht Rahmenquerträger durchaus denkbar.

In Bezug auf die Brennstoffbehälter sei als eine „Vielzahl“ mindestens zwei verstanden, eher aber mindestens drei, bevorzugt vier.

Ein Leiterrahmen ist zur Aufnahme von weiteren Fahrzeugkomponenten vorgesehen. Solche Fahrzeugkomponenten können Teile einer Karosserie und/oder andere Anbauteile sein. Bei den Fahrzeugkomponenten kann es sich auch zumindest um Teile einer Nutzlast handeln. Das Fahrzeug verfügt über eine Antriebseinheit mit mindestens einer Achse, bevorzugt mit einem Differenzial, welche mit dem Leiterrahmen verbunden ist. Die Antriebseinheit verfügt über einen Elektromotor zum Antreiben der Achse. Es können auch mehrere Elektromotoren zum Antreiben einer Achse vorgesehen sein. Alternativ hierzu können mehrere Elektromotoren für jeweils eine Achse vorgesehen sein.

Das Fahrzeug verfügt über eine Brennstoffzelle als Energiequelle für den Elektromotor und über einen Brennstoffspeicher zum Vorhalten eines Brennstoffes für die Brennstoffzelle. Die Brennstoffzelle wandelt eine chemische Reaktionsenergie des kontinuierlich zugeführten Brennstoffes und eines Oxidationsmittels in elektrische Energie um.

Es wird vorgeschlagen, dass der das Fahrzeug über einen Brennstoffspeicher mit einer Vielzahl von Brennstoffbehältern zum Vorhalten eines Brennstoffes für die Brennstoffzelle verfügt. Weiterhin wird vorgeschlagen, dass mindestens einer der Brennstoffbehälter unterhalb eines der Rahmenlängsträger im parallel zur Fahrzeuglängsachse angeordnet ist. Als parallel soll vorliegend verstanden werden, das die Orientierung der Haupterstreckungsachse der Brennstoffbehälter nicht mehr als 20°, bevorzugt weniger als 12° oder 10°, von der Haupterstreckungsachse der Rahmenlängsträger abweicht.

Bevorzugt verringert der vorgeschlagene Brennstoffbehälter, welcher unter dem Rahmenlängsträger angeordnet ist nicht die Bodenfreiheit des Fahrzeuges. Als Bodenfreiheit wird vorliegend der Abstand zum Boden zwischen dem tiefsten Punkt der Karosserie und einer Fahrbahn verstanden. Durch den vorgeschlagenen Brennstoffspeicher mit mehreren Brennstoffbehältern kann mehr Brennstoff am Fahrzeug transportiert werden, wodurch die Reichweite des Fahrzeuges erhöht wird. Dies ist besonders wichtig für Fahrzeuge, welche in der Regel eine Reichweite von mehr als 500 Kilometern haben beziehungsweise welche einen erhöhten Brennstoffbedarf aufweisen, um beispielsweise Peripheriegeräte zu betreiben. Dadurch, dass der Raum unterhalb des Rahmenlängsträgers zusätzlich für Brennstoffbehälter genutzt wird, kann, ohne dass ein Nutzraum in anderen Bereichen des Fahrzeuges verwendet werden muss, mehr Brennstoff am Fahrzeug vorgehalten werden. Die mehreren Brennstoffbehälter Sind bevorzugt zu einem großen Brennstoffspeicher zusammengeschlossen Sie können jedoch auch als separate Brennstoffspeicher vorliegen. Nach einem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung löst die gestellte Aufgabe ein Fahrzeug, insbesondere ein Fahrzeug wie vorstehend beschrieben, wobei das Fahrzeug der Gruppe von Nutzfahrzeugen, Sonderfahrzeugen und mobilen Arbeitsmaschinen zugehörig ist, zum Transport von Personen und/oder Gütern, insbesondere Nutzfahrzeug in Gestalt eines Lastkraftwagens, vor allem eines Lastkraftwagens der cab-over-Bauart, wobei das Fahrzeug (100) über einen Leiterrahmen (10) als tragendes Chassis verfügt, und wobei der Leiterrahmen (10) über zwei Rahmenlängsträger (12, 14) verfügt, welche zumindest abschnittsweise längs zu, insbesondere parallel zu, einer Fahrzeuglängsachse (2) verlaufen und quer zur Fahrzeuglängsachse (2) voneinander beabstandet sind, sodass zwischen den Rahmenlängsträgern (12, 14) entlang der Fahrzeuglängsachse (2) ein Freiraum (4) verbleibt, und über eine Vielzahl von Rahmenquerträgern (16, 18) verfügt, welche die Rahmenlängsträger (12, 14) untereinander verbinden und welche quer zur Fahrzeuglängsachse (2) verlaufen, wobei das Fahrzeug (100) über eine Antriebseinheit mit mindestens einer Achse (22), insbesondere mit einem Differenzial (24), verfügt, wobei die Achse mit dem Leiterrahmen (10) verbunden ist, wobei die Antriebseinheit über einen Elektromotor zum Antreiben der Achse (22) verfügt, wobei das Fahrzeug (100) über eine Brennstoffzelle als Energiequelle für den Elektromotor verfügt und das Fahrzeug (100) über einen Brennstoffspeicher (200) zum Vorhalten von Brennstoff für die Brennstoffzelle verfügt, wobei der Brennstoffspeicher (200) über eine Vielzahl von Brennstoffbehältern (202, 204, 206, 208) zum Vorhalten des Brennstoffs für die Brennstoffzelle verfügt, und ein erster Brennstoffbehälter eine erste Achshöhe aufweist sowie ein zweiter Brennstoffbehälter eine zweite Achshöhe aufweist, wobei der erste Brennstoffbehälter eine größere Abmessung als der zweite Brennstoffbehälter aufweist, wobei der erste Brennstoffbehälter eine höhere Achshöhe als der zweite Brennstoffbehälter hat, und wobei der erste und der zweite Brennstoffbehälter benachbart angeordnet sind, wobei der zweite Brennstoffbehälter mit seiner niedrigeren Achshöhe zwischen der höheren Achshöhe und einer Unterkante des ersten Brennstoffbehälters angeordnet ist, insbesondere auf halber Höhe und/oder mit gleich niedrig liegender Unterkante.

In einer Ausgestaltung können die Brennstoffbehälter paarweise unterhalb der beiden Rahmenlängsträger längs zur, vor allem parallel zur, Fahrzeuglängsachse positioniert sein.

Als parallel soll vorliegend verstanden werden, das die Orientierung der Haupterstreckungsachse der Brennstoffbehälter nicht mehr als 25°, vor allem nicht mehr als 12° oder 10°, von der Haupterstreckungsachse der Rahmenlängsträger abweicht. Dabei liegen zwei Brennstoffbehälter jeweils unterhalb eines Rahmenlängsträgers - bevorzugt parallel - zueinander und/oder bevorzugt auf gleicher Position bezogen auf die Fahrzeuglängsachse zueinander vor. Besonders bevorzugt bleibt bei einer solchen Gestaltung der Raum zwischen den Rahmenlängsträgern frei. Bevorzugt sind die Brennstoffbehälter derart angeordnet, dass der Raum außerhalb der Rahmenlängsträger neben den Brennstoffbehältern freibleibt, so dass dort andere Bauteile des Fahrzeuges positioniert werden können. Derartige andere Bauteile können beispielsweise weitere Brennstoffbehälter sein.

In einer Ausgestaltung verfügt das Fahrzeug über mindestens einen außenliegenden Brennstoffbehälter zum Vorhalten des Brennstoffes für die Brennstoffzelle.

Der mindestens eine äußere Brennstoffbehälter ist seitlich an der dem Freiraum abgewandten Seite eines der Rahmenlängsträger angeordnet. Dieser mindestens eine äußere Brennstoffbehälter ist bevorzugt parallel zur Fahrzeuglängsachse angeordnet. Bevorzugt verfügt das Fahrzeug also über einen Brennstoffspeicher, welcher über mindestens einen äußeren Brennstoffbehälter verfügt. Dieser äußere Brennstoffbehälter ist vorzugsweise an der Stelle positioniert, an welcher üblicherweise ein vergleichbares gattungsgemäßes Fahrzeug einen Kraftstofftank aufweist. Ein derartiger Kraftstofftank ist meistens neben einem der Rahmenlängsträger parallel zur Fahrzeuglängsachse angeordnet. Besonders bevorzugt ist der vorgeschlagene äußere Brennstoffbehälter parallel zu dem oben beschriebene Brennstoffbehälter angeordnet.

Es wird vorgeschlagen, dass die Brennstoffbehälter mittelbar über eine Druckleitung miteinander fluidverbunden sind.

Hierdurch wird es vor allem ermöglicht, dass gasförmiger Wasserstoff als Brennstoff verwendet werden kann.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass der Brennstoffbehälter und ein zweiter Brennstoffbehälter und/oder ein oder mehrere äußere Brennstoffbehälter mittels eines steuerbaren Ventils miteinander fluidverbunden sind.

Hierdurch wird es ermöglicht, dass die Brennstoffbehälter beim Befüllen oder beim Entleeren zeitlich versetzt zueinander aktiviert werden können.

In einer Ausgestaltung verfügt mindestens einer der Brennstoffbehälter über eine thermische Isolierschicht.

Unter einer thermischen Isolierschicht sei eine Schicht zu verstehen, welche eine Wärmeleitfähigkeit von nicht mehr als 0,05 kj/m 2 *h°’ 5 *K bei 24° C nach DIN EN ISO 10456:2010-05 aufweist.

Eine derartige Gestaltung ist beispielsweise für einen Wasserstoff gefüllten Brennstoffspeicher vorteilhaft. Eine derartige Gestaltung kann jedoch auch bei anderen Brennstoffen von Vorteil sein. Eine derartige Gestaltung ist insbesondere deshalb von Vorteil, da Fahrzeuge oft in sehr verschiedenen Temperaturbereichen betrieben werden, die Isolierschicht kann den Brennstoff vor Schwankungen von Temperaturen schützen. In einer Ausgestaltung verfügt mindestens einer der Brennstoffbehälter über einen Innenbehälter aus Kunststoff, welcher von Fasern aus Kohlenstoff umgeben ist.

Diese Ausgestaltung ist besonders von Vorteil für Brennstoffe, welche unter Druck innerhalb des Brennstoff Speichers vorgehalten werden. Einer der möglichen Brennstoffe ist in diesem Zusammenhang beispielsweise - und besonders bevorzugt - Wasserstoff.

In einer Ausgestaltung ist der Brennstoffspeicher zu einer Druckgasspeicherung vorgesehen.

Die Speicherung in einem derartigen Brennstoffspeicher kann beispielsweise durch Verdichten des Brennstoffes mit Kompressoren geschehen. Der Brennstoffspeicher kann auch für eine Flüssiggasspeicherung vorgesehen sein. Die Speicherung kann dann beispielsweise in verflüssigter Form durch Kühlung und Verdichten geschehen.

In einer Ausgestaltung ist der Brennstoffspeicher als Hochdruckspeicher ausgebildet.

Ein solcher Brennstoffspeicher ist insbesondere zum Speichern des Brennstoffes zwischen 6 und 1200 Bar vorgesehen, vorzugsweise zwischen 10 und 900 Bar, insbesondere bevorzugt zwischen 15 und 800 Bar.

In einer Ausgestaltung handelt es sich bei dem Brennstoff um Wasserstoff. Es soll vorliegend auch Wasserstoff als Brennstoff angesehen werden, wenn dieser als zu Hauptbestandteil Wasserstoff enthält. Am Beispiel von Wasserstoff können die Drücke stark variieren, je nachdem in welcher Form dieser an der Tankstelle vorgehalten wird. Hierbei sind beispielsweise folgende Zahlenwerte zu nennen:

Flüssiger Wasserstoff (LH2) Temperatur bis -253 °C bei ca. 16,5 bar

Gasförmiger Wasserstoff (GH2) Temperatur 20 °C bei ca. 250 / 350 bar

Gasförmiger Wasserstoff (GH2) Temperatur -40 °C bei ca. 700 bar

In einer Ausgestaltung ist mindestens einer der Brennstoffbehälter zylindrisch ausgebildet, insbesondere zur Aufnahme von gasförmigem Wasserstoff ist eine zylindrische Ausbildung der Brennstoffbehälter vorteilhaft. Abhängig von einer vorhandenen Innenkonstruktion der jeweiligen Brennstoffbehälter ist es jedoch auch möglich, den Brennstoffbehälter nicht zylindrisch auszubilden, beispielsweise kubisch. Bei einer solchen Ausgestaltung könnte die oben genannte Innenkonstruktion beispielsweise sich gegenüberstehende Seitenteile des Brennstoffbehälters derart miteinander untereinander verbinden, dass sich diese bei hohem Druck nicht voneinander entfernen können, so dass die Form des Brennstoffbehälters auch bei hohem Druck beibehalten werden kann.

In einer Ausgestaltung verfügt das Fahrzeug über eine Batterie zum Speichern von elektrischer Energie für den Elektromotor.

Es ist bevorzugt, dass sowohl elektrische Energie aus der Batterie als auch elektrische Energie aus der Brennstoffzelle für den Elektromotor bereitgestellt werden können. Alternativ hierzu kann die Brennstoffzelle lediglich dazu genutzt werden, die Batterie zu laden. Bei dieser Gestaltung würde die elektrische Energie für den Elektromotor ausschließlich aus der Batterie kommen.

Insbesondere der Brennstoffbehälter, welcher unterhalb der Rahmenlängsträger positioniert ist, weist bevorzugt eine Länge 40 cm bis 4.000 cm auf. Besonders bevorzugt ist eine Länge von 100 cm bis 250 cm.

Insbesondere der Brennstoffbehälter, welcher unterhalb der Rahmenlängsträger positioniert sind, weist bevorzugt einen äußeren Durchmesser von 15 cm bis 40 cm auf.

Insbesondere der Brennstoffbehälter, welcher unterhalb der Rahmenlängsträger positioniert sind, weist bevorzugt ein Volumen von 9.000 ccm bis 6.000.000 ccm auf.

Der Brennstoffspeicher ist bevorzugt für die Speicherung von 2 kg bis 40 kg oder bis 50 kg, bis 60 kg, bis 70 kg Wasserstoff vorgesehen.

In einer von den Erfindern getesteten Konfiguration sind etwa 54 kg Wasserstoffspeicher vorgesehen, mithin bevorzugt zwischen 50 und 60 kg, und diese vollständig am Leiterrahmen, ohne Vertikaltanks am Fahrerhaus. Bevorzugt ist bei der oben genannten Menge Wasserstoff der Brennstoffspeicher als Hochdruck-Brennstoffspeicher ausgebildet. Als Hochdruck-Brennstoffspeicher soll vorliegend ein Brennstoffspeicher vorgesehen der unter Normalbedingungen Wasserstoff bei mehr als 500 Bar vorhält, insbesondere bis zu etwa 700 bar nominal. Als Normalbedingungen gilt vorliegend eine mittlere Temperatur von 18 °C bis 26 °C, bei höheren Temperaturen können Drücke bis bevorzugt zwischen 800 und 900 bar gehalten werden, zum Beispiel bis zu 875 bar.

Es wird vorgeschlagen, dass zwei äußere Brennstoffspeicher und zwei innere Brennstoffspeicher vorgesehen sind, wobei die beiden inneren Brennstoffspeicher gleich groß und die beiden äußeren Brennstoffspeicher gleich groß sind, wobei ein äußerer Brennstoffspeicher einen Durchmesser von 1 ,5fach bis 3fach in Relation zum Durchmesser des inneren Brennstoffspeichers aufweist.

Nach einem dritten Aspekt löst die gestellte Aufgabe ein Verfahren zum Befüllen eines Brennstoffspeichers von einem Fahrzeug der oben beschriebenen Art.

Hierbei wird ein erster Brennstoffbehälter wird mit Brennstoff befüllt, und anschließend wird ein zweiter Brennstoffbehälter mit Brennstoff befüllt.

Eine derartige Gestaltung ist besonders vorteilhaft, wenn das Fahrzeug an einer Tankstelle befüllt werden soll, welche nicht für Brennstoffbehälter geeignet ist, deren Volumen über einer bestimmten Grenze liegen. In einem solchen Fall könnte es zu Fehlem beim Betanken des Fahrzeugs kommen. Wenn also zunächst nur einer der Brennstoffbehälter gefüllt wird, kann dies etwaige Fehler beim Füllvorgang vermeiden. Während des Befüllen des ersten Brennstoffbehälters oder nach dessen Befüllung kann dann dieser erste Brennstoffbehälter wieder mit den übrigen Brennstoffbehältern fluidverbunden werden, so dass ein Ausgleich des Brennstoffes zwischen den dann verbundenen Brennstoffbehältern stattfinden kann. Anschließend ist es möglich erneut den ersten Brennstoffbehälter zu füllen. Im Falle eines vollständigen Füllens des ersten Brennstoff Behälters und einem anschließenden fluidverbinden zu den übrigen Brennstoffbehältern, können diese Schritte beliebig oft wiederholt werden. Sobald alle vorhandenen Brennstoffbehälter zum gewünschten Maß mit Brennstoff befüllt sind, kann das Verfahren beendet werden. Der erste Brennstoffbehälter kann während des Befüllens von den anderen Brennstoffbehältern getrennt werden können.

Besonders vorteilhaft ist, wenn der erste Brennstoffbehälter vor dem Befüllen mit Brennstoff von den anderen Brennstoffbehältern getrennt wird.

Es kann vorgesehen sein, dass während des Befüllens des ersten Brennstoffbehälters dieser über ein Ventil mit den anderen Brennstoffbehältern verbunden wird.

Weitere Vorteile und Aspekte der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen und aus der nachfolgenden Beschreibung von bevorzugten Ausführungsbeispielen der Erfindung, die nachfolgend anhand der Figur erläutert sind.

In der Zeichnung zeigen

Fig. 1 in perspektivischer Ansicht von schräg hinten ein Fahrzeug, welches als cab- over-Lastfahrzeug in Form eines Sattelschleppers ausgebildet ist;

Fig. 2 den Brennstoffspeicher aus Figur 1 im Detail mit einer Konfiguration mit vier Brennstoffbehältern in einer Frontansicht;

Fig. 3 den Brennstoffspeicher aus den Figuren 1 und 2 in einer Ansicht von unterhalb des Fahrzeugs.

Das Ausführungsbeispiel zeigt ein Fahrzeug, welches als Fahrzeug 100 ausgebildet ist, in diesem Beispiel ist es als eine Sattelzugmaschine ausgebildet. In den Figuren 1 bis 3 ist die Sattelzugmaschine ohne Sattelauflieger dargestellt. Der Brennstoffspeicher 200 ist in Figur 1 nur teilweise sichtbar, da dieser von Seitenteilen und anderen Verkleidungsteilen verdeckt ist.

Das Fahrzeug verfügt über ein Chassis mit einem Leiterrahmen 10, welcher auch als Leiterrahmen bekannt ist. Das Chassis als tragendes Chassis ausgebildet.

Das Chassis dient neben der Aufnahme von Fahrzeugkomponenten wie beispielsweise einer Karosserie und Nutzlast der Aufnahme von weiteren Anbauteilen. Das Chassis ist derart ausgebildet, dass es neben den bereits genannten Funktionen auch der Stabilisierung des Fahrzeugs dient. In diesem Ausführungsbeispiel verfügt der Leiterrahmen 10 über zwei Rahmenlängsträger 12, 14, auch Längsholme genannt, welche zumindest abschnittsweise parallel zu einer Fahrzeuglängsachse 2 verlaufen. Insbesondere im vorderen Bereich des Fahrzeugs kann es von Vorteil sein, dass die Längsträger nicht parallel zueinander verlaufen, sondern in einem Winkel aufeinander zulaufen. Eine derartige Gestaltung ermöglicht beispielsweise im Bereich von lenkbaren Rädern eine einfache Positionierung dieser.

Die Rahmenlängsträger 12, 14 sind quer zur Fahrzeuglängsachse 2 voneinander beabstandet, so dass zwischen den Rahmenlängsträgern 12, 14 entlang der Fahrzeuglängsachse 2 einen Freiraum 4 verbleibt.

Der Leiterrahmen 10 verfügt über eine Vielzahl von Rahmenquerträgem, welche auch Querstreben genannt werden, welche die Rahmenlängsträger 12, 14 untereinander verbinden. Diese Rahmenquerträger verlaufen quer zur Fahrzeuglängsachse 2.

Das Fahrzeug verfügt über eine Antriebseinheit mit einer angetriebenen hinteren Achse 22 welche über ein Differenzial 24 verfügt und welche mit dem Leiterrahmen 10 verbunden ist. Die Antriebseinheit ist in den Figuren nicht weiter dargestellt.

Die Antriebseinheit verfügt über einen Elektromotor zum Antreiben der Achse 22 und über eine Brennstoffzelle, welche als Energiequelle für den Elektromotor vorgesehen ist.

Das Fahrzeug verfügt außerdem über einen Brennstoffspeicher 200 welcher zum Vorhalten eines Brennstoffes vorgesehen. In diesem Ausführungsbeispiel ist der Brennstoff Wasserstoff welcher für die Brennstoffzelle vorgesehen ist.

Das Fahrzeug verfügt über einen Brennstoffspeicher 200 mit einer Vielzahl von Brennstoffbehältern 202, 204, 206, 208 zum Vorhalten des Brennstoffes. Der Brennstoffspeicher 200 ist als Hochdruckspeicher ausgebildet, welcher zur Aufnahme von Wasserstoff mit bis zu 700 bar nominaler Druck vorgesehen ist. Bei höheren Temperaturen sind Drücke bis knapp 900 bar möglich, konkret jedenfalls bis 875 bar.

Die einzelnen Brennstoffbehälter 202, 204, 206, 208 sind zylindrisch ausgebildet, damit sie dem Druck des Wasserstoffs standhalten. In diesem Ausführungsbeispiel verfügt das Fahrzeug über zwei Brennstoffbehälter 202, 204 welche paarweise unterhalb der beiden Rahmenlängsträger 12, 14 parallel zur Fahrzeuglängsachse 2 positioniert sind.

Weiterhin verfügt das Fahrzeug über zwei außenliegende Brennstoffbehälter 206, 208, welche seitlich nach an der dem Freiraum 4 abgewandten Seite der Rahmenlängsträger 12, 14 angeordnet sind. Die äußeren Brennstoffbehälter 206, 208 sind parallel zur Fahrzeuglängsachse 2 angeordnet. Die äußeren Brennstoffbehälter

206, 208 sind grösser als die beiden inneren Brennstoffbehälter 202, 204.

Die Brennstoffbehälter 202, 204, 206, 208 sind mittelbar über Druckleitungen 203, 205,

207, 209 miteinander fluidverbunden. Die Druckleitungen 203, 205, 207, 209 verbinden insgesamt alle Brennstoffbehälter 202, 204, 206, 208 mittelbar untereinander. Es sind steuerbare Ventile 210 an den Druckleitungen 203,205, 207, 209 vorgesehen, mit welchen die Brennstoffbehälter 202, 204, 206, 208 wahlweise voneinander fluidgetrennt oder fluidverbunden werden können.

Die Brennstoffbehälter 202, 204, 206, 208 verfügen in diesem Ausführungsbeispiel über eine thermische Isolierschicht, welche hier nicht weiter dargestellt ist. Die Brennstoffbehälter 202, 204, 206, 208 verfügen außerdem über Innenbehälter aus einem Kunststoff welcher von Fasern aus Kohlenstoff umgeben ist.

Die Brennstoffbehälter 202, 204 sind über Spannbänder 30, über ein Montageteil 32 mit dem Leiterrahmen 10 des Fahrzeugs verbunden. Die Brennstoffbehälter 202, 204 sind bezogen auf die Fahrzeuglängsachse 2 auf Höhe der äußeren Brennstoffbehälter 206, 208 positioniert. Bezugszeichenliste

100 Fahrzeug

2 Fahrzeuglängsachse

4 Freiraum

10 Leiterrahmen

12 Rahmenlängsträger

14 Rahmenlängsträger

16 Rahmenquerträgem

18 Rahmenquerträgem

22 Achse

24 Differenzial

30 Spannband

32 Montageteil

200 Brennstoffspeicher

202 Brennstoffbehälter

204 Brennstoffbehälter

206 Brennstoffbehälter

208 Brennstoffbehälter

203 Druckleitung

205 Druckleitung

207 Druckleitung

209 Druckleitung

210 steuerbares Ventils