用于车辆的燃料电池系统的制作方法

1.本发明涉及一种根据独立装置权利要求所述的用于车辆的模块化构造的燃料电池系统，所述燃料电池系统可以支撑在车辆框架或车身部件上。此外，本发明涉及根据并列的独立装置权利要求所述的相应的车辆。


背景技术：

2.用于将燃料电池系统固定在车辆上的装置基本上是已知的。在大多数情况下，这样的装置与燃料电池系统独立地实施。这样的装置通常具有完全包围燃料电池系统的箱形壳体。在壳体的外部，已知的装置具有用于将燃料电池系统固定在车辆上，例如在车辆框架上的元件。


技术实现要素：

3.根据第一方面，本发明设置一种具有独立装置权利要求特征的改进的模块化构造的燃料电池系统，该燃料电池系统尤其具有至少两个燃料电池模块，所述燃料电池系统可以可靠地、简单且不费事或无大量附加的连接元件地支撑在车辆框架或车身部件上。此外，根据第二方面，本发明设置具有并列的独立装置权利要求特征的相应的车辆。
4.本发明的另外的优点、特征和细节由从属权利要求、说明书和附图得出。在此，与根据本发明的不同方面相关地所描述的特征和细节也适用于与根据本发明的其它方面相关地所描述的特征和细节，反之亦然，使得关于本发明各个方面的公开始终相互引用或能够相互引用。
5.根据第一方面，本发明提供一种用于具有车辆框架或车身部件的车辆的燃料电池系统，包括：至少一个、尤其至少两个燃料电池模块和用于将燃料电池系统支撑在车辆框架或车身部件上的承载结构。在此，本发明设置，承载结构具有至少一个关于至少一个燃料电池模块内置的构件载体，其中，至少一个燃料电池模块的子模块与至少一个内置的构件载体优选可拆卸地、例如形状锁合和/或力锁合地连接，并且其中，至少一个构件载体具有至少一个固定接口，以便将燃料电池系统直接或间接地，例如通过其他连接件，例如横向载体，优选可拆卸地，例如形状锁合和/或力锁合地，固定在车辆框架或车身部件上。
6.燃料电池模块(或简称模块)在本发明意义上可以分别具有呈燃料电池堆叠、即所谓的燃料电池堆垛形式的子模块，所述燃料电池堆叠具有多个呈单个燃料电池、优选pem燃料电池形式的堆叠的重复单元，所述燃料电池可以放置在壳体中。
7.燃料电池模块在本发明意义上还可以具有以下子模块：
[0008]-用于氧化介质供应和废气排出的子模块，例如空气压缩机、空气冷却器、空气加湿器、空气截止阀等，
[0009]-用于燃料供应的子模块，例如氢气配量阀，水分离器、氢气再循环鼓风机、喷射泵等，
[0010]-用于控制电子器件的子模块，
[0011]-用于电子部件的子模块，和
[0012]-用于冷却供应的子模块，例如冷却介质泵、用于控制和调节冷却介质流的阀、热交换器、冷却介质软管等。
[0013]
根据本发明的燃料电池系统可以有利地用于移动应用，例如在机动车中，或用于固定应用，例如在发电机设备中。在后一种情况下，代替车辆框架可以使用固定的框架结构，以便将燃料电池系统支撑在该框架结构上。
[0014]
在此，本发明的构思在于，燃料电池模块在模块内接收承载结构的至少一个内置的构件载体。承载结构在本发明意义上构成用于燃料电池模块的支架结构。承载结构能够有利地实现，将根据本发明的燃料电池模块敞开地、没有完全包围的壳体地实施并且支撑在车辆上。
[0015]
在本发明的范畴内可以考虑，承载结构的至少一个内置的构件载体可以连续地穿过燃料电池系统的所有模块实施。在此可以考虑，承载结构的连续的内置构件载体可以通过用于燃料电池系统的每个模块的单个的固定地相互连接的构件载体形成。
[0016]
在本发明的范畴内还可以考虑，燃料电池系统的每个模块可以与承载结构的对应元件形成可单独操作的模块单元。在此，对于燃料电池系统的每个模块可以分别设置一个单个的内置结构载体。
[0017]
原则上，在本发明的范畴内可以考虑，所述至少一个(连续的或每个单个的)内置构件载体可以一件式和/或材料一致和/或整体式地构造。此外，也可以考虑，所述至少一个(连续的或每个单个的)内置构件载体可以由多个独立的零件组装，这些零件又可以材料锁合地例如通过焊接或形状锁合和/或力锁合地例如通过拧紧、卡锁和/或夹紧相互连接。
[0018]
燃料电池模块的子模块和/或部件可以(必要时借助附加的保持装置)从外部与至少一个内置的构件载体连接。根据本发明有利的是，仅所述至少一个内置的构件载体必须实施为用于固定燃料电池模块的子模块和/或部件。换言之，燃料电池模块的子模块和/或部件不是直接地、而是仅通过内置的构件载体支撑在车辆上。
[0019]
借助本发明获得多个优点：
[0020]-到燃料电池系统的燃料电池模块的子模块和/或部件的改善的可接近性，
[0021]-低的制造成本，
[0022]-承载结构的简单的设计结构，
[0023]-承载结构易于安装在车辆上，
[0024]-服务更友好的方案/对于燃料电池系统的子模块和/或部件的更好的可维护性，
[0025]-低的复杂性，少的部件数量，低的燃料电池系统成本，
[0026]-相对于燃料电池系统的机械负载的高鲁棒性，
[0027]-在燃料电池系统适配于不同安装空间和不同应用方面的高灵活性(因为燃料电池系统的外部结构不受壳体限制，并且因此可以更容易地得到匹配)，
[0028]-轻的重量，紧凑的结构形式，在车辆中的低的空间需求，燃料电池系统的高功率密度，
[0029]-由于燃料电池系统部件的更好的通风而具有鲁棒的热设计，
[0030]-由于更有效的热辐射(该热辐射不被外置的支架反射)而具有鲁棒的热设计，
[0031]-敞开的结构形式(如果不能最小化的话)还降低了h2形成聚集的风险。
[0032]
此外，本发明可以在燃料电池系统中设置，至少一个内置的构件载体仅具有一个关于所有燃料电池模块内置的连续的构件载体，以便将燃料电池系统连同所有燃料电池模块同时地支撑在车辆框架或车身部件上。因此，可以提供紧凑的燃料电池系统。在此，燃料电池模块的机械负载可以传递到连续的构件载体上并且直接或间接地传导到车辆框架或车身上。
[0033]
此外，本发明可以在燃料电池系统中设置，连续的构件载体具有在燃料电池系统的至少两个模块之间的至少一个尤其材料锁合的、例如熔焊或钎焊的连接部位。其中，该连接部位是接缝部位或力锁合或形状锁合的连接部位，其中，彼此拧紧的、形状锁合地连接的或铆接的构件载体排列是可能的。因此能够以简单的方式提供关于燃料电池系统的多个模块内置的连续的构件载体。
[0034]
此外，本发明可以在燃料电池系统中设置，对于燃料电池系统的每个燃料电池模块，至少一个内置的构件载体分别具有一个单个的内置构件载体，以便将燃料电池系统的对应的燃料电池模块单个地支撑在车辆框架或车身部件上。以这种方式可以提供模块的可单独操作性。因此，可以确保在燃料电池系统由多个模块组装时的更高的灵活性。在此，各燃料电池模块的惯性力可以通过单个的内置构件载体直接或间接地传导到车辆框架上。这导致单个的内置构件载体的减小的机械负载。
[0035]
此外，本发明可以在燃料电池系统中设置，至少一个内置的构件载体一体式和/或材料一致和/或整体式地构造，或至少一个内置的构件载体由多个部分实施，这些部分材料锁合地，例如通过焊接或形状锁合和/或力锁合地，例如通过拧紧、卡锁和/或夹紧，相互连接。以这种方式可以根据希望、方案或可能性提供至少一个内置的构件载体的灵活的实施方式。
[0036]
此外，本发明可以在燃料电池系统中设置，至少一个构件载体具有在横截面上闭合的、尤其是o形的轮廓。因此可以通过构件载体提供改善的碰撞安全性和/或减振性。
[0037]
此外，可以考虑，至少一个构件载体可以具有在横截面上敞开的，尤其是z形、t形、c形或u形的轮廓。因此可以实现如下优点：构件载体可以提供用于布置燃料电池模块的子模块和/或部件的结构空间位置。
[0038]
此外，本发明可以在燃料电池系统中设置，至少一个燃料电池模块的子模块与至少一个内置的构件载体可拆卸地，例如形状锁合和/或力锁合地连接。因此，能够实现至少一个燃料电池模块的子模块和/或部件的更好的可维护性和/或更换。
[0039]
此外，本发明可以在燃料电池系统中设置，承载结构具有第一横向载体和第二横向载体，以便将至少一个燃料电池模块分别在车前侧和车尾侧支撑在车辆框架上或在车身部件上，其中，尤其至少一个内置的构件载体实施为，以便将至少一个燃料电池模块支撑在第一横向载体上和在第二横向载体上。为此，还可以考虑，第一横向载体和第二横向载体可以分别具有至少一个固定接口，以便将第一横向载体和第二横向载体优选可拆卸地，例如形状锁合和/或力锁合地固定在车辆框架或车身部件上。以这种方式可以提供承载结构，该承载结构可以包括车辆框架的制成的部件。
[0040]
此外，根据第二方面，本发明提供一种具有车辆框架或车身部件和燃料电池系统的车辆，所述燃料电池系统可以如上所述地实施，并且所述燃料电池系统可以布置、尤其支撑在车辆框架或车身部件上。在此，实现了上面与本发明的燃料电池系统相关地描述的相
同优点。这些优点当前已全部涉及。此外，还可以考虑，车辆框架可以具有第一纵向载体和第二纵向载体，和/或车辆框架可以具有尤其能够实施为承载结构的零件的第一横向载体和第二横向载体。
附图说明
[0041]
此外，根据附图详细地示出本发明。在此应注意，附图仅具有描述的特性并且不应考虑为以任何形式限制本发明。
[0042]
附图示出了：
[0043]
图1在本发明意义上的可能的燃料电池系统的俯视图和示意性的横截面视图，
[0044]
图2在本发明意义上的另一可能的燃料电池系统的俯视图和示意性的横截面视图，和
[0045]
图3在本发明意义上的又一可能的燃料电池系统的俯视图和示意性的横截面视图。
[0046]
在不同的附图中，相同零件始终设有相同的附图标记，因此这些零件通常仅说明一次。
具体实施方式
[0047]
图1至图3分别示出在本发明意义上的燃料电池系统100，该燃料电池系统设置为用于具有车辆框架或车身部件的车辆f。
[0048]
根据本发明的燃料电池系统100可以具有以下元件：至少一个燃料电池模块m1、m2和用于将燃料电池系统100支撑在车辆框架或车身部件上的承载结构10，其中，承载结构10具有至少一个关于至少一个燃料电池模块m1、m2内置的构件载体13，其中，至少一个燃料电池模块m1、m2的子模块与至少一个内置的构件载体13连接，并且其中，至少一个构件载体13具有至少一个固定接口s3、s4，以便将燃料电池系统直接或间接地，例如通过其他连接件，优选可拆卸地，例如形状锁合和/或力锁合地，固定在车辆框架或车身部件上。所述连接件例如可以是横向载体11、12。
[0049]
附图在燃料电池系统101的范畴内仅示例性地示出两个模块m1、m2，其中，燃料电池系统101也可以具有多个，例如三个、四个或甚至更多模块m1、m2。
[0050]
燃料电池模块m1、m2或简称模块m1、m2可以具有以下子模块s、o、h、e、k：
[0051]-呈燃料电池堆叠、即所谓的燃料电池堆垛形式的子模块s，
[0052]-用于氧化介质供应的子模块o，
[0053]-用于燃料供应的子模块h，
[0054]-用于控制电子器件的子模块e，
[0055]-用于冷却供应的子模块k。
[0056]
至少一个固定接口11、12例如可以以预装配的螺钉、铆钉、卡锁元件、夹子等形式实施。附图分别示例性地示出在至少一个内置的构件载体13的每个端部上的两个固定接口11、12。
[0057]
根据本发明，燃料电池模块m1、m2在模块m1、m2内接收承载结构10的至少一个内置的构件载体13。承载结构10因此形成用于燃料电池模块m1、m2的支架结构。承载结构10能够
将根据本发明的燃料电池模块m1、m2敞开地、没有完全包围的壳体地实施并且支撑在车辆f上。
[0058]
如图1和图3所示地，承载结构10的至少一个内置的构件载体13可以连续地穿过燃料电池系统100的所有模块m1、m2延伸。在此，根据图1的实施方式可以是，在模块m1、m2之间，至少一个内置的构件载体13具有连接部位n，其中，连接部位是接缝部位或力锁合或形状锁合的连接部位n。
[0059]
如图2所示地，燃料电池系统100的每个模块m1、m2可以与承载结构10的对应元件形成可单独操作的模块单元。在此，对于燃料电池系统100的每个模块m1、m2可以分别设置单个的内置构件载体13。
[0060]
此外，在本发明的范畴内可以考虑，至少一个(连续的或每个单独的)内置构件载体13可以一件式和/或材料一致和/或整体式地实施。
[0061]
此外，在本发明的范畴内可以考虑，至少一个(连续的或每个单独的)内置构件载体13可以由多个独立的零件组装，这些零件又可以材料锁合地例如通过焊接或形状锁合和/或力锁合地例如通过拧紧、卡锁和/或夹紧相互连接。
[0062]
模块m1、m2的子模块s、o、h、e、k和/或部件可以(必要时借助附加的保持装置)与至少一个内置的构件载体13，例如可拆卸地，例如形状锁合和/或力锁合地连接。
[0063]
本发明设置，仅需要至少一个内置的构件载体13实施为用于将燃料电池模块m1、m2的子模块s、o、h、e、k和/或部件固定在车辆f上。在此，燃料电池模块m1、m2的子模块s、o、h、e、k和/或部件不直接支撑在车辆框架或车身部件上，而是间接地通过至少一个内置的构件载体13支撑在车辆f上。
[0064]
在本发明的范畴内可以考虑，至少一个构件载体13可以具有在横截面上闭合的、尤其是o形的轮廓(在图1和图2中示出)，以便例如通过构件载体提供改善的碰撞安全性和/或减振性。
[0065]
如图3所示地，在本发明的范畴内可以考虑，至少一个构件载体13可以具有在横截面上敞开的、尤其z形、t形，优选c形或u形的轮廓，以便例如在至少一个构件载体13内实现用于布置燃料电池模块m1、m2的部件和/或子模块s、o、h、e、k的空间。
[0066]
仅为了简单起见，在图1至图3中未完整示出根据本发明的车辆f。车辆f的车辆框架可以具有第一纵向载体1和第二纵向载体2。此外，车辆f的车辆框架可以具有例如能够作为承载结构10的零件提供的第一横向载体11和第二横向载体12。
[0067]
车辆f可以有利地实施为电动车，其中，燃料电池系统101可以为车辆f的电动马达提供电能。
[0068]
此外，可以考虑，第一横向载体11和第二横向载体12可以分别具有至少一个固定接口s1、s2，以便将第一横向载体11和第二横向载体12优选可拆卸地、例如形状锁合和/或力锁合地固定在车辆框架或车体部件上，尤其在车辆f的纵向载体1、2上。
[0069]
前面对附图的描述仅在示例的范畴内说明了本发明。当然，实施方式的各个特征，只要技术上是合理的，就可以自由地相互组合，而不离开本发明的保护范围。

技术特征：
1.一种用于车辆(f)的燃料电池系统(100)，所述车辆具有车辆框架或车身部件，所述燃料电池系统具有：至少一个燃料电池模块(m1，m2)，和承载结构(10)，用于将所述燃料电池系统(100)支撑在所述车辆框架或所述车身部件上，其中，所述承载结构(10)具有关于所述至少一个燃料电池模块(m1，m2)内置的至少一个构件载体(13)，其中，所述至少一个燃料电池模块(m1，m2)的子模块与所述至少一个内置的构件载体(13)连接，并且其中，所述至少一个构件载体(13)具有至少一个固定接口(s3，s4)，以便将所述燃料电池系统(100)固定在所述车辆框架或所述车身部件上。2.根据权利要求1所述的燃料电池系统(100)，其特征在于，所述至少一个内置的构件载体(13)仅具有一个关于所有燃料电池模块(m1，m2)内置的连续的构件载体(13)，以便将所述燃料电池系统(101)连同所有燃料电池模块(m1，m2)同时地支撑在所述车辆框架或所述车身部件上。3.根据权利要求2所述的燃料电池系统(100)，其特征在于，所述连续的构件载体(13)具有在所述燃料电池系统(101)的至少两个模块(m1，m2)之间的至少一个连接部位(n)。4.根据权利要求1所述的燃料电池系统(100)，其特征在于，内置的所述至少一个构件载体(13)对于所述燃料电池系统(100)的每个燃料电池模块(m1，m2)分别具有一个单个的内置的构件载体(13)，以便将所述燃料电池系统(101)的对应的燃料电池模块(m1，m2)单个地支撑在所述车辆框架或所述车身部件上。5.根据前述权利要求中任一项所述的燃料电池系统(100)，其特征在于，所述至少一个内置的构件载体(13)一件式和/或材料一致和/或整体式地构造，或者所述至少一个内置的构件载体(13)由多个部分实施，这些部分材料锁合地，尤其通过焊接，或形状锁合和/或力锁合地，尤其通过拧紧、卡锁和/或夹紧，相互连接。6.根据前述权利要求中任一项所述的燃料电池系统(100)，其特征在于，所述至少一个构件载体(13)具有在横截面上闭合的轮廓、尤其是o形轮廓，或者所述至少一个构件载体(13)具有在横截面上敞开的轮廓，尤其是z形、t形、c形或u形的轮廓。7.根据前述权利要求中任一项所述的燃料电池系统(100)，其特征在于，所述至少一个燃料电池模块(m1，m2)的子模块(子模块s，o，h，e，k)与所述至少一个内置的构件载体(13)可拆卸地、尤其形状锁合和/或力锁合地连接。8.根据前述权利要求中任一项所述的燃料电池系统(100)，其特征在于，所述承载结构(10)具有第一横向载体(11)和第二横向载体(12)，以便将所述至少一个燃料电池模块(m1，m2)分别在车前侧和车尾侧支撑在所述车辆框架上或在所述车身部件上，其中，尤其所述至少一个内置的构件载体(13)实施为用于将所述至少一个燃料电池模块(m1，m2)支撑在所述第一横向载体(11)和所述第二横向载体(12)上。9.根据前述权利要求中任一项所述的燃料电池系统(100)，其特征在于，所述第一横向载体(11)和所述第二横向载体(12)分别具有至少一个固定接口(s1，s2)，以便将所述第一横向载体(11)和所述第二横向载体(12)优选可拆卸地、尤其形状锁合和/或力锁合地固定
在车辆框架或车身部件上。10.一种车辆(f)，具有：车辆框架或车身部件，和根据前述权利要求中任一项所述的燃料电池系统(100)，所述燃料电池系统支撑在所述车辆框架上或在所述车身部件上。

技术总结
本发明涉及一种用于车辆(F)的燃料电池系统(100)，所述车辆具有车辆框架或车身部件，所述燃料电池系统具有：至少一个燃料电池模块(M1，M2)，和承载结构(10)，用于将所述燃料电池系统(100)支撑在所述车辆框架或所述车身部件上，其中，所述承载结构(10)具有关于至少一个燃料电池模块(M1，M2)内置的至少一个构件载体(13)，其中，所述至少一个燃料电池模块(M1，M2)的子模块与所述至少一个内置的构件载体(13)连接，并且其中，所述至少一个构件载体(13)具有至少一个固定接口(11，12)，以便将所述燃料电池系统(100)固定在所述车辆框架或所述车身部件上。部件上。部件上。


技术研发人员：D
受保护的技术使用者：罗伯特
技术研发日：2021.10.20
技术公布日：2023/7/12