DE102012111507A1 - Fahrzeug und Verfahren zum Versorgen eines Fahrzeugs mit Energie - Google Patents

Fahrzeug und Verfahren zum Versorgen eines Fahrzeugs mit Energie Download PDF

Info

Publication number
DE102012111507A1
DE102012111507A1 DE201210111507 DE102012111507A DE102012111507A1 DE 102012111507 A1 DE102012111507 A1 DE 102012111507A1 DE 201210111507 DE201210111507 DE 201210111507 DE 102012111507 A DE102012111507 A DE 102012111507A DE 102012111507 A1 DE102012111507 A1 DE 102012111507A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
storage device
vehicle
energy
cold
heat
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
DE201210111507
Other languages
English (en)
Inventor
Thomas Kiefer
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
ElringKlinger AG
Original Assignee
ElringKlinger AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by ElringKlinger AG filed Critical ElringKlinger AG
Priority to DE201210111507 priority Critical patent/DE102012111507A1/de
Publication of DE102012111507A1 publication Critical patent/DE102012111507A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28DHEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D20/00Heat storage plants or apparatus in general; Regenerative heat-exchange apparatus not covered by groups F28D17/00 or F28D19/00
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60HARRANGEMENTS OF HEATING, COOLING, VENTILATING OR OTHER AIR-TREATING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR PASSENGER OR GOODS SPACES OF VEHICLES
    • B60H1/00Heating, cooling or ventilating [HVAC] devices
    • B60H1/00492Heating, cooling or ventilating [HVAC] devices comprising regenerative heating or cooling means, e.g. heat accumulators
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28DHEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D20/00Heat storage plants or apparatus in general; Regenerative heat-exchange apparatus not covered by groups F28D17/00 or F28D19/00
    • F28D2020/0004Particular heat storage apparatus
    • F28D2020/0013Particular heat storage apparatus the heat storage material being enclosed in elements attached to or integral with heat exchange conduits
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28DHEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D20/00Heat storage plants or apparatus in general; Regenerative heat-exchange apparatus not covered by groups F28D17/00 or F28D19/00
    • F28D2020/0065Details, e.g. particular heat storage tanks, auxiliary members within tanks
    • F28D2020/0078Heat exchanger arrangements
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/14Thermal energy storage

Abstract

Um ein Fahrzeug, umfassend ein Energieversorgungssystem zum Versorgen des Fahrzeugs mit Energie während eines Ruhebetriebs des Fahrzeugs, zu schaffen, welches im Ruhebetrieb effizient und ressourcenschonend mit Energie versorgt werden kann, wird vorgeschlagen, dass das Energieversorgungssystem des Fahrzeugs Folgendes umfasst: eine als elektrische Speichervorrichtung ausgebildete Speichervorrichtung zur Speicherung und/oder Bereitstellung von elektrischer Energie, eine als Kältespeichervorrichtung ausgebildete Speichervorrichtung zur Speicherung und/oder Bereitstellung von Kälte und/oder eine als Wärmespeichervorrichtung ausgebildete Speichervorrichtung zur Speicherung und/oder Bereitstellung von Wärme, wobei die Wärmespeichervorrichtung eine Hochtemperatur-Wärmespeichervorrichtung ist, und eine Energieaufnahmevorrichtung zur Aufnahme von im Fahrbetrieb des Fahrzeugs verfügbarer Energie und zur Weiterleitung der Energie an die Speichervorrichtungen.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Fahrzeug, welches ein Energieversorgungssystem zum Versorgen des Fahrzeugs mit Energie während eines Ruhebetriebs des Fahrzeugs umfasst.
  • Ein solches Fahrzeug ist beispielsweise aus der DE 10 2006 054 669 A1 bekannt. Bei diesem bekannten Fahrzeug ist ein Brennstoffzellensystem vorgesehen, mittels welchem beispielsweise eine Standklimatisierungseinrichtung und ein elektrisches Bordnetz des Fahrzeugs auch bei ausgeschaltetem Verbrennungsmotor des Fahrzeugs betrieben werden können.
  • Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Fahrzeug zu schaffen, welches im Ruhebetrieb effizient und ressourcenschonend mit Energie versorgt werden kann.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Fahrzeug gelöst, welches ein Energieversorgungssystem zum Versorgen des Fahrzeugs mit Energie während eines Ruhebetriebs des Fahrzeugs umfasst, wobei das Energieversorgungssystem Folgendes umfasst:
    • – eine als elektrische Speichervorrichtung ausgebildete Speichervorrichtung zur Speicherung und/oder Bereitstellung von elektrischer Energie;
    • – eine als Kältespeichervorrichtung ausgebildete Speichervorrichtung zur Speicherung und/oder Bereitstellung von Kälte und/oder eine als Wärmespeichervorrichtung ausgebildete Speichervorrichtung zur Speicherung und/oder Bereitstellung von Wärme, wobei die Wärmespeichervorrichtung eine Hochtemperatur-Wärmespeichervorrichtung ist;
    • – eine Energieaufnahmevorrichtung zur Aufnahme von im Fahrbetrieb des Fahrzeugs verfügbarer Energie und zur Weiterleitung der Energie an eine oder mehrere Speichervorrichtungen.
  • Dadurch, dass das erfindungsgemäße Fahrzeug Speichervorrichtungen zur Speicherung und/oder Bereitstellung von elektrischer Energie, Wärme und/oder Kälte umfasst, kann das Fahrzeug während des Ruhebetriebs effizient und ressourcenschonend mit Energie versorgt werden. Insbesondere kann eine separate Energieumwandlungsvorrichtung, beispielsweise ein Brennstoffzellensystem, entbehrlich sein.
  • Unter dem Begriff "Wärme" ist in dieser Beschreibung und den beigefügten Ansprüchen insbesondere eine Temperatur von über 20 °C, beispielsweise über 50 °C, zu verstehen. Unter dem Begriff "Kälte" ist in dieser Beschreibung und den beigefügten Ansprüchen insbesondere eine Temperatur von unter 20 °C, insbesondere unter 0 °C, zu verstehen.
  • Unter der Bereitstellung von Wärme ist insbesondere eine Abgabe von thermischer Energie an ein zu erhitzendes Medium zu verstehen.
  • Unter der Bereitstellung von Kälte ist insbesondere eine Aufnahme von thermischer Energie von einem abzukühlenden Medium zu verstehen.
  • Die Speicherung von Wärme in der Wärmespeichervorrichtung, das heißt ein Beladen der Wärmespeichervorrichtung mit Wärme, erfolgt insbesondere durch Zuführung von thermischer Energie zu der Wärmespeichervorrichtung.
  • Die Speicherung von Kälte in der Kältespeichervorrichtung, das heißt ein Beladen der Kältespeichervorrichtung mit Kälte, erfolgt insbesondere durch ein Entziehen von thermischer Energie aus der Kältespeichervorrichtung.
  • Unter einer Speicherung von elektrischer Energie, Wärme und/oder Kälte ist insbesondere die Aufnahme von elektrischer Energie, Wärme und/oder Kälte zur späteren Abgabe der elektrischen Energie, der Wärme und/oder der Kälte zu verstehen.
  • Grundsätzlich kann die Wärmespeichervorrichtung durch Zuführen von thermischer Energie mit Wärme beladen werden.
  • Entsprechend kann die Kältespeichervorrichtung durch Zuführen von Kälte, das heißt durch Entziehen von thermischer Energie, mit Kälte beladen werden.
  • Alternativ oder ergänzend hierzu kann vorgesehen sein, dass die Beladung der Wärmespeichervorrichtung und/oder die Beladung der Kältespeichervorrichtung durch Zuführung und Umwandlung von elektrischer Energie erfolgt.
  • Unter "Hochtemperatur-Wärme" ist insbesondere eine Temperatur von mindestens ungefähr 200 °C, vorzugsweise von mindestens ungefähr 300 °C, beispielsweise mindestens ungefähr 500 °C, zu verstehen.
  • Unter einem Ruhebetrieb des Fahrzeugs ist insbesondere ein Zustand des Fahrzeugs zu verstehen, in welchem ein Antriebsmotor zum Bewegen des Fahrzeugs ausgeschaltet, inaktiv und/oder deaktiviert ist. Insbesondere ist ein Energiebedarf des Antriebsmotors im Ruhezustand desselben, das heißt im Ruhebetrieb des Fahrzeugs, gleich null.
  • Vorteilhaft kann es sein, wenn die Wärmespeichervorrichtung ein Wärmespeichermaterial umfasst.
  • Vorteilhaft kann es ferner sein, wenn die Kältespeichervorrichtung ein Kältespeichermaterial umfasst.
  • Bei einer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass mittels der Energieaufnahmevorrichtung im Fahrbetrieb des Fahrzeugs verfügbare Energie in elektrische Energie umwandelbar und/oder in Form von elektrischer Energie an die Speichervorrichtungen weiterleitbar ist.
  • Die im Fahrbetrieb des Fahrzeugs verfügbare Energie kann beispielsweise elektrische Energie sein, welche mittels des Antriebsmotors und/oder mittels eines Generators im Fahrbetrieb des Fahrzeugs erzeugt wird.
  • Die im Fahrbetrieb des Fahrzeugs verfügbare Energie kann ferner kinetische und/oder thermische Energie sein, welche mittels einer Umwandlungsvorrichtung in elektrische Energie umwandelbar und in Form von elektrischer Energie an die Speichervorrichtungen weiterleitbar ist.
  • Vorteilhaft kann es sein, wenn die Wärmespeichervorrichtung eine elektrische Heizvorrichtung umfasst, mittels welcher der Wärmespeichervorrichtung zur Speicherung und/oder Bereitstellung von Wärme unter Verwendung von elektrischer Energie thermische Energie zuführbar ist.
  • Günstig kann es sein, wenn die elektrische Heizvorrichtung eine Widerstandsheizung, eine Peltierelementvorrichtung, eine Kompressorvorrichtung und/oder eine Wärmepumpenvorrichtung zum Zuführen von thermischer Energie zu der Wärmespeichervorrichtung umfasst.
  • Die der Wärmespeichervorrichtung zugeführte thermische Energie kann beispielsweise mittels eines Wärmespeichermaterials der Wärmespeichervorrichtung gespeichert werden.
  • Günstig kann es sein, wenn die elektrische Heizvorrichtung eines oder mehrere plattenförmige Heizelemente umfasst, mittels welchen der Wärmespeichervorrichtung thermische Energie zuführbar ist.
  • Günstig kann es sein, wenn die Kältespeichervorrichtung eine elektrische Kühlvorrichtung umfasst, mittels welcher der Kältespeichervorrichtung zur Speicherung und/oder Bereitstellung von Kälte unter Verwendung von elektrischer Energie thermische Energie entziehbar ist.
  • Insbesondere kann vorgesehen sein, dass die elektrische Kühlvorrichtung eine Peltierelementvorrichtung, eine Kompressorvorrichtung und/oder eine Wärmepumpenvorrichtung zum Entziehen von thermischer Energie aus der Kältespeichervorrichtung umfasst.
  • Vorzugsweise ist die Kälte in einem Kältespeichermaterial der Kältespeichervorrichtung speicherbar.
  • Günstig kann es sein, wenn die elektrische Kühlvorrichtung eines oder mehrere plattenförmige Kühlelemente umfasst, mittels welchen thermische Energie aus dem Kältespeichermaterial entziehbar ist.
  • Vorteilhaft kann es sein, wenn die Energieaufnahmevorrichtung eine Rekuperationsvorrichtung zur Rückgewinnung und/oder Nutzung von kinetischer Energie des Fahrzeugs im Fahrbetrieb des Fahrzeugs umfasst.
  • Insbesondere kann vorgesehen sein, dass mittels der Rekuperationsvorrichtung Bremsenergie zurückgewonnen werden kann.
  • Unter einer "Rekuperation" ist in dieser Beschreibung und den beigefügten Ansprüchen jegliche Form von Energierückgewinnung zu verstehen, insbesondere eine Rückgewinnung von kinetischer Energie des Fahrzeugs, welche das Fahrzeug aufgrund einer vorherigen Beschleunigung mittels der Antriebsvorrichtung (Antriebsmotor) aufweist.
  • Die Rückgewinnung von kinetischer Energie des Fahrzeugs kann beispielsweise mittels eines als Antriebsmotor dienenden Elektromotors des Fahrzeugs erfolgen.
  • Alternativ oder ergänzend hierzu kann vorgesehen sein, dass das Fahrzeug eine von dem Antriebsmotor getrennte, insbesondere unabhängige, Generatorvorrichtung, beispielsweise eine separate Lichtmaschine, zur Umwandlung von kinetischer Energie des Fahrzeugs in elektrische Energie umfasst.
  • Das Fahrzeug umfasst vorzugsweise einen Antriebsmotor, welcher mit der Energieaufnahmevorrichtung gekoppelt oder koppelbar ist, so dass im Fahrbetrieb des Fahrzeugs von dem Antriebsmotor bereitgestellte mechanische, thermische und/oder elektrische Energie mittels der Energieaufnahmevorrichtung aufnehmbar und, insbesondere in Form von elektrischer Energie, an eine oder mehrere Speichervorrichtungen weiterleitbar ist.
  • Besonders vorteilhaft kann es sein, wenn das Fahrzeug keine Energieumwandlungsvorrichtung zur Erzeugung von thermischer, mechanischer und/oder elektrischer Energie im Ruhebetrieb des Fahrzeugs umfasst.
  • Insbesondere kann vorgesehen sein, dass das Fahrzeug keine Energieumwandlungsvorrichtung zur Erzeugung von thermischer, mechanischer und/oder elektrischer Energie im Ruhezustand des Fahrzeugs durch Umwandlung von Kraftstoff, Treibstoff und/oder Brennstoff umfasst.
  • Vorzugsweise ist der Antriebsmotor des Fahrzeugs, insbesondere ein Verbrennungsmotor, die einzige Energieumwandlungsvorrichtung des Fahrzeugs, mittels welcher aus einem Kraftstoff, Treibstoff und/oder Brennstoff thermische, mechanische und/oder elektrische Energie erzeugbar ist.
  • Bei einer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass mittels der elektrischen Energie aus der elektrischen Speichervorrichtung die Wärmespeichervorrichtung und/oder die Kältespeichervorrichtung mit Wärme bzw. Kälte beladbar ist.
  • Günstig kann es sein, wenn die elektrische Speichervorrichtung, die Wärmespeichervorrichtung und/oder die Kältespeichervorrichtung ein Speichervermögen, insbesondere eine Speicherkapazität, von mindestens ungefähr 5 kWh, vorzugsweise mindestens ungefähr 10 kWh, beispielsweise ungefähr 13 kWh, aufweisen.
  • Es kann vorgesehen sein, dass die elektrische Speichervorrichtung, die Wärmespeichervorrichtung und die Kältespeichervorrichtung insgesamt ein Speichervermögen, insbesondere eine Speicherkapazität, von mindestens ungefähr 20 kWh, beispielsweise mindestens ungefähr 25 kWh, aufweisen.
  • Vorteilhaft kann es sein, wenn das Fahrzeug eine Klimatisierungsvorrichtung zur Klimatisierung eines Fahrzeugsinnenraums des Fahrzeugs umfasst, wobei ein Übertragungsfluid vorgesehen ist, mittels welchem Wärme von der Wärmespeichervorrichtung und/oder Kälte von der Kältespeichervorrichtung dem Fahrzeuginnenraum zuführbar ist.
  • Insbesondere kann vorgesehen sein, dass das Übertragungsfluid Luft ist.
  • Das Übertragungsfluid, insbesondere die Luft, ist bei einer Ausführungsform der Erfindung zum Heizen des Fahrzeuginnenraums, vorzugsweise alternierend, zunächst der Wärmespeichervorrichtung und anschließend dem Fahrzeuginnenraum zuführbar.
  • Zum Kühlen des Fahrzeuginnenraums kann vorgesehen sein, dass das Übertragungsfluid, vorzugsweise alternierend, zunächst der Kältespeichervorrichtung und anschließend dem Fahrzeuginnenraum zuführbar ist.
  • Das Fahrzeug umfasst vorzugsweise eine Steuervorrichtung zur Steuerung und/oder Regelung der Energieversorgungsvorrichtung, insbesondere der Speichervorrichtungen und/oder der Energieaufnahmevorrichtung.
  • Die Steuervorrichtung ist vorzugsweise so ausgebildet, dass mittels des Fahrzeugs einzelne oder mehrere Verfahrensschritte des erfindungsgemäßen Verfahrens durchführbar sind.
  • Das erfindungsgemäße Fahrzeug eignet sich insbesondere zur Durchführung eines Verfahrens zum Versorgen eines Fahrzeugs mit Energie.
  • Die vorliegende Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zum Versorgen eines Fahrzeugs mit Energie.
  • Der Erfindung liegt diesbezüglich die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren bereitzustellen, mittels welchem ein Fahrzeug im Ruhebetrieb desselben effizient und ressourcenschonend mit Energie versorgt werden kann.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren zum Versorgen eines Fahrzeugs mit Energie gelöst, wobei das Fahrzeug einen Fahrzeuginnenraum, mindestens einen elektrischen Verbraucher und ein Energieversorgungssystem zum Versorgen des Fahrzeugs mit Energie umfasst, wobei das Verfahren Folgendes umfasst:
    • – Aufnehmen von im Fahrbetrieb des Fahrzeugs verfügbare Energie und Weiterleiten der Energie an eine oder mehrere Speichervorrichtungen des Energieversorgungssystems;
    • – Speichern von elektrischer Energie in einer als elektrische Speichervorrichtung ausgebildeten Speichervorrichtung;
    • – Speichern von Kälte in einer als Kältespeichervorrichtung ausgebildeten Speichervorrichtung und/oder Speichern von Wärme in einer als Wärmespeichervorrichtung ausgebildeten Speichervorrichtung, wobei die Wärmespeichervorrichtung eine Hochtemperatur-Wärmespeichervorrichtung ist;
    • – bedarfsweises Bereitstellen von elektrischer Energie, von Wärme und/oder von Kälte mittels der Speichervorrichtungen zum Versorgen des mindestens einen elektrischen Verbrauchers mit elektrischer Energie und/oder zur Klimatisierung des Fahrzeuginnenraums im Ruhebetrieb des Fahrzeugs.
  • Dadurch, dass bei dem erfindungsgemäßen Verfahren elektrische Energie, Wärme und/oder Kälte gespeichert und bedarfsweise im Ruhebetrieb des Fahrzeugs bereitgestellt wird, kann das Fahrzeug im Ruhebetrieb desselben effizient und ressourcenschonend mit Energie versorgt werden.
  • Eine Energieumwandlungsvorrichtung zur Erzeugung von mechanischer, thermischer und/oder elektrischer Energie im Ruhebetrieb des Fahrzeugs, insbesondere durch Umwandlung von Kraftstoff, Treibstoff und/oder Brennstoff, ist hierdurch vorzugsweise entbehrlich.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren weist vorzugsweise einzelne oder mehrere der im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Fahrzeug beschriebenen Merkmale und/oder Vorteile auf.
  • Insbesondere kann das erfindungsgemäße Verfahren mittels des erfindungsgemäßen Fahrzeugs durchgeführt werden.
  • Bei einer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Wärmespeichervorrichtung und/oder die Kältespeichervorrichtung mittels elektrischer Energie mit Wärme bzw. mit Kälte beladen werden.
  • Günstig kann es sein, wenn im Ruhebetrieb des Fahrzeugs mittels der elektrischen Energie aus der elektrischen Speichervorrichtung die Wärmespeichervorrichtung und/oder die Kältespeichervorrichtung mit Wärme bzw. mit Kälte beladen werden.
  • Vorzugsweise wird im Ruhebetrieb des Fahrzeugs der gesamte Energiebedarf des Fahrzeugs mittels der Speichervorrichtungen gedeckt.
  • Insbesondere kann vorgesehen sein, dass das Energieversorgungssystem, insbesondere die Speichervorrichtungen des Energieversorgungssystems, so dimensioniert ist, dass im Ruhebetrieb des Fahrzeugs der gesamte Energiebedarf des Fahrzeugs für mindestens ungefähr 4 Stunden, vorzugsweise mindestens ungefähr 6 Stunden, beispielsweise ungefähr 8 Stunden, mittels der Speichervorrichtungen gedeckt werden kann.
  • Günstig kann es sein, wenn zum Heizen des Fahrzeuginnenraums ein Übertragungsfluid der Wärmespeichervorrichtung zugeführt wird und das erhitzte Übertragungsfluid zum Aufheizen des Fahrzeuginnenraums verwendet wird.
  • Alternativ oder ergänzend hierzu kann vorgesehen sein, dass zum Kühlen des Fahrzeuginnenraums ein Übertragungsfluid der Kältespeichervorrichtung zugeführt wird und dass das abgekühlte Übertragungsfluid zum Abkühlen des Fahrzeuginnenraums verwendet wird.
  • Das Übertragungsfluid kann beispielsweise Luft sein und direkt in den Fahrzeuginnenraum eingeleitet werden.
  • Alternativ oder ergänzend hierzu kann vorgesehen sein, dass das Übertragungsfluid mittels eines Wärmeüberträgers thermische Energie auf die Luft in dem Fahrzeuginnenraum überträgt oder aus der Luft in dem Fahrzeuginnenraum entzieht.
  • Durch die Bereitstellung von Kälte kann einerseits der Fahrzeuginnenraum gekühlt werden. Andererseits kann durch die Bereitstellung von Kälte eine Entfeuchtung der im Fahrzeuginnenraum befindlichen Luft ermöglicht werden.
  • Das erfindungsgemäße Fahrzeug kann beispielsweise ein Personenkraftwagen, ein Lastkraftwagen, insbesondere mit Transportraum (Trailer), ein Wohnmobil oder auch eine Eisenbahn, beispielsweise eine Lokomotive, insbesondere eine Lokomotive mit einem Diesel-Verbrennungsmotor, sein.
  • Insbesondere ist das erfindungsgemäße Fahrzeug ein Fahrzeug, in welchem sich auch in einem Ruhebetrieb des Fahrzeugs über einen längeren Zeitraum hinweg, beispielsweise für mehrere Stunden, Personen aufhalten.
  • Ferner können das erfindungsgemäße Fahrzeug und/oder das erfindungsgemäße Verfahren einzelne oder mehrere der nachfolgend beschriebenen Merkmale und/oder Vorteile aufweisen:
    Das Energieversorgungssystem dient vorzugsweise nicht nur der Versorgung mit Energie im Stillstand, sondern auch als Zwischenspeicher zur temporären Speicherung von Energie.
  • Als Wärmespeichermaterial und/oder Kältespeichermaterial kann beispielsweise ein Schamottematerial vorgesehen sein.
  • Insbesondere als Kältespeichermaterial kann ferner ein Kühlmittel verwendet werden, welches vorzugsweise zugleich als Kühlmittel in einer als Kompressorvorrichtung ausgebildeten Kühlvorrichtung verwendbar ist.
  • Kältespeichermaterial kann ferner auch Wasser sein.
  • Eine elektrische Speichervorrichtung umfasst vorzugsweise eine Akkumulatorvorrichtung, beispielsweise eine Blei-Akkumulatorvorrichtung.
  • Mittels der elektrischen Speichervorrichtung kann vorzugsweise ein Bordstromnetz des Fahrzeugs im Ruhebetrieb des Fahrzeugs mit elektrischer Energie versorgt werden.
  • Die Wärmespeichervorrichtung kann insbesondere eine Plattenwärmespeichervorrichtung sein, welche, beispielsweise ähnlich einem Brennstoffzellenstack, mehrere oder eine Vielzahl von plattenförmigen, gestapelt angeordneten Elementen und/oder im Wesentlichen baugleichen Einheiten (beispielsweise Wiederholeinheiten, Kassetten) umfasst. Die plattenförmigen Elemente können insbesondere elektrische Heizelemente einer elektrischen Heizvorrichtung und/oder Wärmespeicherelemente sein.
  • Zur Übertragung von Wärme von der Wärmespeichervorrichtung zu dem Fahrzeuginnenraum kann die Wärmespeichervorrichtung insbesondere mit Kanälen, insbesondere zur Hindurchführung eines Übertragungsfluids, versehen sein.
  • Die Kältespeichervorrichtung kann insbesondere eine Plattenkältespeichervorrichtung sein, welche, beispielsweise ähnlich einem Brennstoffzellenstack, mehrere oder eine Vielzahl von plattenförmigen, gestapelt angeordneten Elementen und/oder im Wesentlichen baugleichen Einheiten (beispielsweise Wiederholeinheiten, Kassetten) umfasst. Die plattenförmigen Elemente können insbesondere elektrische Kühlelemente einer elektrischen Kühlvorrichtung und/oder Kältespeicherelemente sein.
  • Zur Übertragung von Kälte von der Kältespeichervorrichtung zu dem Fahrzeuginnenraum kann die Kältespeichervorrichtung insbesondere mit Kanälen, insbesondere zur Hindurchführung eines Übertragungsfluids, versehen sein.
  • Die Energieaufnahmevorrichtung nutzt vorzugsweise im Fahrbetrieb des Fahrzeugs rotierende Teile, beispielsweise eine Antriebswelle und/oder eine oder mehrere Achsen, zur Umwandlung von kinetischer Energie des Fahrzeugs in elektrische Energie.
  • Vorzugsweise wird mittels einer Retardervorrichtung beim Abbremsen des Fahrzeugs elektrische Energie erzeugt.
  • Das Fahrzeug umfasst vorzugsweise eine Sensorvorrichtung, mittels welcher eine Temperatur im Fahrzeuginnenraum ermittelbar ist.
  • In Abhängigkeit von einer ermittelten Temperatur im Fahrzeuginnenraum kann eine Klimatisierungsvorrichtung des Fahrzeugs vorzugsweise so gesteuert und/oder geregelt werden, dass eine gewünschte Temperatur im Fahrzeuginnenraum erhältlich ist.
  • Alternativ oder ergänzend hierzu kann vorgesehen sein, dass im Fahrzeuginnenraum befindliche Luft, insbesondere in Abhängigkeit von einer Feuchtigkeitsmessung mittels der Sensorvorrichtung, mittels der Klimatisierungsvorrichtung befeuchtet und/oder entfeuchtet wird, um eine gewünschte Luftfeuchtigkeit zu erhalten.
  • Durch die Verwendung von Speichervorrichtungen zur Bereitstellung von im Ruhebetrieb des Fahrzeugs benötigter Energie ist das Energieversorgungssystem vorzugsweise im Wesentlichen wartungsfrei und verschleißarm.
  • Im Ruhebetrieb des Fahrzeugs ist das Fahrzeug vorzugsweise emissionsfrei.
  • Im Ruhebetrieb des Fahrzeugs weist das Fahrzeug vorzugsweise keinerlei oder lediglich eine sehr geringe Geräuschentwicklung auf.
  • Insbesondere zum Antreiben von im Fahrzeuginnenraum des Fahrzeugs befindlicher Luft kann vorgesehen sein, dass das Fahrzeug eine Gebläsevorrichtung oder eine Ventilatorvorrichtung umfasst.
  • Mittels der Gebläsevorrichtung oder der Ventilatorvorrichtung kann die im Fahrzeuginnenraum befindliche Luft zum Heizen oder zum Kühlen derselben vorzugsweise wahlweise der Wärmespeichervorrichtung bzw. der Kältespeichervorrichtung zugeführt werden.
  • Vorzugsweise werden elektrische Energiespeicher von thermischen Energiespeichern entkoppelt.
  • Durch die Verwendung von thermischen Speichervorrichtungen, insbesondere einer Wärmespeichervorrichtung und/oder eine Kältespeichervorrichtung, kann das Speichervermögen (die Speicherkapazität) der elektrischen Speichervorrichtung auf ein Minimum, das heißt auf den tatsächlich notwendigen elektrischen Energiebedarf, reduziert werden, insbesondere ohne Komforteinbußen bei der Klimatisierung des Fahrzeuginnenraums hinnehmen zu müssen.
  • Die thermischen Speichervorrichtungen sind vorzugsweise kompakter und kostengünstiger und weisen eine geringe Masse auf als elektrische Speichervorrichtungen mit vergleichbarem Speichervermögen.
  • Vorzugsweise erfolgt die Beladung der Speichervorrichtungen mit Energie, welche bei herkömmlichen Fahrzeugen ungenutzt an die Umgebung abgegeben wird.
  • Als Kältespeichervorrichtung kann beispielsweise eine Kältespeichervorrichtung vorgesehen sein, welche Wasser als Kältespeichermaterial aufweist. Beispielsweise kann vorgesehen sein, dass die Schmelzenthalpie des Wassers zur Speicherung und/oder Abgabe von Kälte (Aufnahme von thermischer Energie) genutzt wird.
  • Beispielsweise kann vorgesehen sein, dass die Kältespeichervorrichtung, um ein Speichervermögen von ungefähr 13 kWh zu erhalten, ungefähr 160 l gefrorenes Wasser (Eis) umfasst.
  • Alternativ oder ergänzend hierzu kann vorgesehen sein, dass die Kältespeichervorrichtung Salzhydrate als Kältespeichermaterial umfasst.
  • Bei einer Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die Wärmespeichervorrichtung Schamottestein als Wärmespeichermaterial umfasst. Um ein Speichervermögen von ungefähr 13 kWh zu erhalten, werden ungefähr 30 l Schamottestein mit einer Dichte von ungefähr 2 g/cm3 benötigt, wenn eine Temperaturdifferenz von ungefähr 800 K zwischen dem beladenen und dem unbeladenen Zustand erzielt werden kann.
  • Alternativ oder ergänzend hierzu kann vorgesehen sein, dass die Wärmespeichervorrichtung als Wärmespeichermaterial ein thermochemisches Material, beispielsweise ein Metallhybrid oder Metallhydrid (Arbeitstemperaturbereich zwischen ungefähr 280 °C und ungefähr 500 °C), ein Silikagel (Arbeitstemperaturbereich zwischen ungefähr 40 °C und ungefähr 100 °C) und/oder ein Zeolithmaterial (Arbeitstemperaturbereich zwischen ungefähr 130 °C und ungefähr 300 °C) umfasst.
  • Die elektrische Speichervorrichtung umfasst vorzugsweise eine handelsübliche Bleibatterie (Akkumulator) mit einem Speichervermögen von ungefähr 1 kWh. Alternativ oder ergänzend hierzu kann vorgesehen sein, dass die elektrische Speichervorrichtung eine Akkumulatorvorrichtung auf der Basis eines Metallhydrids und/oder auf der Basis von Lithium-Ionen umfasst.
  • Das Energieversorgungssystem ist vorzugsweise modular aufgebaut, so dass beispielsweise die Speichervorrichtungen bedarfsweise durch Speichervorrichtungen eines anderen Typs (elektrischer Speichervorrichtung, Wärmespeichervorrichtung, Kältespeichervorrichtung) und/oder mit einem anderen Speichervermögen austauschbar sind.
  • Vorzugsweise kann auch ein Laderaum oder Frachtraum des Fahrzeugs unter Verwendung der Energie aus den Speichervorrichtungen mit elektrischer Energie, mit Wärme und/oder mit Kälte versorgt werden.
  • Weitere bevorzugte Merkmale und/oder Vorteile der Erfindung sind Gegenstand der nachfolgenden Beschreibung und der zeichnerischen Darstellung eines Ausführungsbeispiels.
  • In den Zeichnungen zeigen:
  • 1 eine schematische Darstellung eines Fahrzeugs, welches ein Energieversorgungssystem zum Versorgen des Fahrzeugs mit Energie während eines Ruhebetriebs des Fahrzeugs umfasst;
  • 2 eine schematische Darstellung einer Wärmespeichervorrichtung des Energieversorgungssystems des Fahrzeugs aus 1;
  • 3 eine schematische Darstellung einer Kältespeichervorrichtung des Energieversorgungssystems des Fahrzeugs aus 1; und
  • 4 eine alternative Ausführungsform einer Kältespeichervorrichtung.
  • Gleiche oder funktional äquivalente Elemente sind in sämtlichen Figuren mit denselben Bezugszeichen versehen.
  • Ein in den 1 bis 4 dargestelltes, als Ganzes mit 100 bezeichnetes Fahrzeug umfasst ein Energieversorgungssystem 102 zum Versorgen des Fahrzeugs 100 mit Energie während eines Ruhebetriebs des Fahrzeugs 100.
  • Das Fahrzeug 100 umfasst ferner einen Antriebsmotor 104 zum Antreiben des Fahrzeugs 100, insbesondere um das Fahrzeug 100 in Bewegung zu versetzen.
  • In dem Ruhebetrieb des Fahrzeugs 100 ist der Antriebsmotor 104 inaktiv, insbesondere abgeschaltet, und verbraucht keinen Kraftstoff, Treibstoff und/oder Brennstoff.
  • Das Fahrzeug 100 kann beispielsweise ein Lastkraftwagen sein. Der Antriebsmotor 104 ist dann insbesondere ein Verbrennungsmotor.
  • Das Fahrzeug 100 umfasst ferner einen Innenraum 106, in welchem sich Personen aufhalten können.
  • Ferner umfasst das Fahrzeug 100 eine Klimatisierungsvorrichtung 108 zum Klimatisieren des Fahrzeuginnenraums 106 und einen oder mehrere elektrische Verbraucher 110, das heißt Verbraucher von elektrischer Energie, beispielsweise Unterhaltungselektronik zur Unterhaltung von sich im Fahrzeuginnenraum 106 befindlichen Personen.
  • Das Energieversorgungssystem 102 dient insbesondere zur Versorgung des elektrischen Verbrauchers 110 und der Klimatisierungsvorrichtung 108 mit Energie während des Ruhebetriebs des Fahrzeugs 100.
  • Das Energieversorgungssystem 102 umfasst hierzu eine elektrische Speichervorrichtung 112, eine Wärmespeichervorrichtung 114 und eine Kältespeichervorrichtung 116.
  • Mittels der elektrischen Speichervorrichtung 112 kann elektrische Energie gespeichert werden. Die elektrische Speichervorrichtung 112 ist hierzu beispielsweise als eine Akkumulatorvorrichtung ausgebildet.
  • Mittels der Wärmespeichervorrichtung 114 kann Wärme gespeichert werden. Die Wärmespeichervorrichtung 114 ist insbesondere eine Hochtemperatur-Wärmespeichervorrichtung, mittels welcher thermische Energie durch Aufheizen eines Wärmespeichermaterials auf beispielsweise mindestens ungefähr 200 °C, insbesondere mindestens ungefähr 500 °C, speicherbar ist.
  • Mittels der Kältespeichervorrichtung 116 ist Kälte speicherbar, das heißt, dass einem Kältespeichermaterial thermische Energie entzogen wird, um bei Bedarf thermische Energie, beispielsweise aus Luft im Fahrzeuginnenraum 106, aufnehmen zu können.
  • Die Wärmespeichervorrichtung 114 und die Kältespeichervorrichtung 116 sind mittels Fluidleitungen 118 mit der Klimatisierungsvorrichtung 108 und/oder dem Fahrzeuginnenraum 106 fluidwirksam verbunden.
  • Insbesondere kann mittels der Fluidleitungen 118 ein Übertragungsfluid dem Fahrzeuginnenraum 106, der Wärmespeichervorrichtung 114 und/oder der Kältespeichervorrichtung 116 zugeführt werden.
  • Das Übertragungsfluid ist insbesondere Luft, welche zum Erhitzen derselben der Wärmespeichervorrichtung 114 oder zum Kühlen derselben der Kältespeichervorrichtung 116 und anschließend dem Fahrzeuginnenraum 106 zugeführt werden kann.
  • Die elektrische Speichervorrichtung 112 ist mittels einer elektrischen Leitung 120 mit dem elektrischen Verbraucher 110 verbunden, um den elektrischen Verbraucher 110 im Ruhebetrieb des Fahrzeugs 100 mit elektrischer Energie zu versorgen.
  • Die elektrische Speichervorrichtung 112 ist ferner mittels elektrischer Leitungen 120 mit einer elektrischen Heizvorrichtung 122 der Wärmespeichervorrichtung 114 und einer elektrischen Kühlvorrichtung 124 der Kältespeichervorrichtung 116 verbunden.
  • Mittels der elektrischen Heizvorrichtung 122 kann die Wärmespeichervorrichtung 114 unter Verwendung von elektrischer Energie aus der elektrischen Speichervorrichtung 112 im Ruhebetrieb des Fahrzeugs 100 mit Wärme beladen werden.
  • Mittels der elektrischen Kühlvorrichtung 124 kann die Kältespeichervorrichtung 116 unter Verwendung von elektrischer Energie aus der elektrischen Speichervorrichtung 112 im Ruhebetrieb des Fahrzeugs 100 mit Kälte beladen werden, das heißt, dass thermische Energie aus der Kältespeichervorrichtung 116 entzogen wird.
  • Die Beladung der Wärmespeichervorrichtung 114 und der Kältespeichervorrichtung 116 sowie der elektrischen Speichervorrichtung 112 erfolgt vorzugsweise in einem Fahrbetrieb des Fahrzeugs 100, in welchem der Antriebsmotor 104 Energie erzeugt und das Fahrzeug 100 in Bewegung versetzt.
  • Die zum Beladen der Speichervorrichtungen 112, 114, 116 notwendige Energie kann einerseits mittels des Antriebsmotors 104 direkt bereitgestellt werden.
  • Vorzugsweise wird zur Beladung der Speichervorrichtungen 112, 114, 116 jedoch im Fahrbetrieb des Fahrzeugs 100 verfügbare Energie, insbesondere kinetische Energie des Fahrzeugs 100, zurückgewonnen.
  • Das Energieversorgungssystem 102 umfasst hierzu eine Energieaufnahmevorrichtung 126, mittels welcher im Fahrbetrieb des Fahrzeugs 100 verfügbare Energie aufnehmbar und an die Speichervorrichtungen 112, 114, 116 weiterleitbar ist.
  • Die Energieaufnahmevorrichtung 126 nimmt die im Fahrbetrieb des Fahrzeugs 100 verfügbare Energie in Form von elektrischer Energie auf oder wandelt die verfügbare Energie in elektrische Energie um.
  • Die Weiterleitung der mittels der Energieaufnahmevorrichtung 126 aufgenommenen Energie erfolgt in Form von elektrischer Energie an die Speichervorrichtungen 112, 114, 116.
  • Die Energieaufnahmevorrichtung 126 ist hierzu mittels elektrischer Leitungen 120 mit der elektrischen Speichervorrichtung 112, mit der Wärmespeichervorrichtung 114 und mit der Kältespeichervorrichtung 116 verbunden.
  • Die Energieaufnahmevorrichtung 126 umfasst eine Rekuperationsvorrichtung 128, welche insbesondere eine Generatorvorrichtung 130 und/oder einen Elektromotor 132 umfasst.
  • Mittels der Rekuperationsvorrichtung 128 kann insbesondere Bremsenergie im Fahrbetrieb des Fahrzeugs 100 zurückgewonnen werden, das heißt, dass die aus einer vorherigen Beschleunigung des Fahrzeugs 100 resultierende kinetische Energie beim Abbremsen, insbesondere zum Abbremsen, in weiterverwendbare elektrische Energie umgewandelt wird.
  • Die mittels der Energieaufnahmevorrichtung 126 aufgenommene Energie kann in der beispielsweise als Akkumulatorvorrichtung ausgebildeten elektrischen Speichervorrichtung 112 physikalisch und/oder chemisch gespeichert werden.
  • Die mittels der Energieaufnahmevorrichtung 126 aufgenommene elektrische Energie kann der Wärmespeichervorrichtung 114 zugeführt werden. Mittels der elektrischen Heizvorrichtung 122 der Wärmespeichervorrichtung 114 wird die elektrische Energie zum Beladen der Wärmespeichervorrichtung 114 mit Wärme in Wärme umgewandelt. Insbesondere wird mittels der elektrischen Heizvorrichtung 122 unter Verwendung der von der Energieaufnahmevorrichtung 126 bereitgestellten elektrischen Energie ein Wärmespeichermaterial der Wärmespeichervorrichtung 114 erhitzt.
  • Die Kältespeichervorrichtung 116 kann mittels der von der Energieaufnahmevorrichtung 126 aufgenommenen elektrischen Energie mit Kälte beladen werden. Insbesondere kann mittels der elektrischen Kühlvorrichtung 124 unter Verwendung der mittels der Energieaufnahmevorrichtung 126 bereitgestellten elektrischen Energie einem Kältespeichermaterial der Kältespeichervorrichtung 116 thermische Energie entzogen werden.
  • Das Fahrzeug 100, insbesondere das Energieversorgungssystem 102 des Fahrzeugs 100, umfasst ferner eine Steuervorrichtung 134, mittels welcher einzelne oder mehrere Komponenten des Fahrzeugs 100 steuerbar und/oder regelbar sind.
  • Insbesondere ist mittels der Steuervorrichtung 134 das Energieversorgungssystem 102 steuerbar und/oder regelbar.
  • Die elektrische Speichervorrichtung 112, die Wärmespeichervorrichtung 114, die Kältespeichervorrichtung 116 und die Energieaufnahmevorrichtung 126 sind hierzu mittels Steuerleitungen 135 mit der Steuervorrichtung 134 verbunden.
  • Wie insbesondere 2 zu entnehmen ist, weist die Wärmespeichervorrichtung 114 beispielsweise mehrere Schichten und/oder Lagen auf.
  • Die Wärmespeichervorrichtung 114 ist beispielsweise als eine Plattenwärmespeichervorrichtung ausgebildet.
  • Die Wärmespeichervorrichtung 114 umfasst vorzugsweise Schichten aus Wärmespeichermaterial 136 und, insbesondere plattenförmige, elektrische Heizelemente 138 der elektrischen Heizvorrichtung 122.
  • Ferner umfasst die Wärmespeichervorrichtung 114 Durchströmungskanäle 140 zum Durchströmen der Wärmespeichervorrichtung 114 mit einem Übertragungsfluid, insbesondere Luft.
  • Die Wärmespeichervorrichtung 114 ist vorzugsweise so ausgebildet, dass die Durchströmungskanäle 140 von Wärmespeichermaterial 136 umgeben sind.
  • Ferner sind die elektrischen Heizelemente 138 vorzugsweise von Wärmespeichermaterial 136 umgeben.
  • Die Komponenten der Wärmespeichervorrichtung 114 sind hierzu vorzugsweise alternierend in folgender Reihenfolge angeordnet:
    • 1. Wärmespeichermaterial 136,
    • 2. Durchströmungskanal 140,
    • 3. Wärmespeichermaterial 136,
    • 4. elektrisches Heizelement 138,
    • 1. Wärmespeichermaterial 136,
    • 2. Durchströmungskanal 140, etc.
  • Mittels der elektrischen Heizelemente 138 können die Schichten aus Wärmespeichermaterial 136 der Wärmespeichervorrichtung 114 mit thermischer Energie beladen, das heißt erhitzt, werden.
  • Durch die Durchströmungskanäle 140 kann Übertragungsfluid geleitet werden, um Wärme aus der Wärmespeichervorrichtung 114 zu entnehmen und insbesondere dem Fahrzeuginnenraum 106 zuführen zu können.
  • Wie insbesondere 3 zu entnehmen ist, ist die Kältespeichervorrichtung 116 beispielsweise als eine Plattenkältespeichervorrichtung ausgebildet und umfasst mehrere Schichten oder Platten aus einem Kältespeichermaterial 142.
  • Auch die Kältespeichervorrichtung 116 umfasst Durchströmungskanäle 140 zum Durchströmen mit einem Übertragungsfluid, insbesondere Luft.
  • Ferner umfasst die Kältespeichervorrichtung 116 Kühlkanäle 144, durch welche ein beispielsweise mittels einer (nicht dargestellten) Kompressorpumpenvorrichtung gekühltes Kühlfluid zum Abkühlen des Kältespeichermaterials 142 hindurchgeleitet werden kann.
  • Die Durchströmungskanäle 140 und die Kühlkanäle 144 sind jeweils von Kältespeichermaterial 142 umgeben.
  • Die Schichten der Kältespeichervorrichtung 116 können beispielsweise wie folgt alternierend angeordnet sein:
    • 1. Kältespeichermaterial 142,
    • 2. Durchströmungskanal 140,
    • 3. Kältespeichermaterial 142,
    • 4. Kühlkanal 144,
    • 1. Kältespeichermaterial 142,
    • 2. Durchströmungskanal 140, etc.
  • In 4 ist eine alternative Ausführungsform einer Kältespeichervorrichtung 116 dargestellt.
  • Bei dieser Ausführungsform ist anstelle einer Durchströmung der Kältespeichervorrichtung 116 mittels eines Kühlfluids und somit anstelle der Kühlkanäle 144 eine Kühlung mittels elektrischer Kühlelemente 146 vorgesehen.
  • Die elektrischen Kühlelemente 146 sind Bestandteil der elektrischen Kühlvorrichtung 124 der Kältespeichervorrichtung 116 und beispielsweise als Peltierelemente ausgebildet.
  • Mittels der elektrischen Kühlelemente 146 kann insbesondere das Kältespeichermaterial 142 gekühlt werden.
  • Die beim Kühlen des Kältespeichermaterials 142 mittels Peltierelementen frei werdende Wärme wird vorzugsweise mittels (nicht dargestellter) Wärmeableitungselemente abgeführt.
  • Das in den 1 bis 4 dargestellte Fahrzeug 100 funktioniert wie folgt:
    Im Fahrbetrieb des Fahrzeugs 100, in welchem das Fahrzeug 100 mittels des Antriebsmotors 104 bewegt wird, wird mittels der Rekuperationsvorrichtung 128 der Energieaufnahmevorrichtung 126 die von dem Antriebsmotor 104 bewirkte, insbesondere kinetische, Energie des Fahrzeugs 100 zumindest teilweise zurückgewonnen.
  • Die Energie wird mittels der Energieaufnahmevorrichtung 126 in Form von elektrischer Energie aufgenommen oder in elektrische Energie umgewandelt.
  • Mittels der Energieaufnahmevorrichtung 126 wird diese elektrische Energie der elektrischen Speichervorrichung 112, der Wärmespeichervorrichtung 114 und/oder der Kältespeichervorrichtung 116 zugeführt.
  • Mittels der Steuervorrichtung 134 wird dabei gesteuert und/oder geregelt, welche Energiemenge der jeweiligen Speichervorrichtung 112, 114, 116 zugeführt wird. Insbesondere wird die Zufuhr von elektrischer Energie zu den Speichervorrichtungen 112, 114, 116 unterbrochen, sobald die Speichervorrichtungen 112, 114, 116 vollständig beladen sind.
  • Mittels der elektrischen Speichervorrichtung 112 kann zur späteren Bereitstellung von elektrischer Energie elektrische Energie beispielsweise chemisch gespeichert werden.
  • Die der Wärmespeichervorrichtung 114 zugeführte elektrische Energie wird mittels der elektrischen Heizvorrichtung 122 in Wärme umgewandelt und in Form von Wärme, insbesondere Hochtemperatur-Wärme über ungefähr 200 °C, in dem Wärmespeichermaterial 136 der Wärmespeichervorrichtung 114 zur späteren Bereitstellung gespeichert.
  • Die der Kältespeichervorrichtung 116 zugeführte elektrische Energie wird mittels der elektrischen Kühlvorrichtung 124 zum Abkühlen des Kältespeichermaterials 142 der Kältespeichervorrichtung 116 verwendet. Die Kältespeichervorrichtung 116 wird dabei mit Kälte beladen, das heißt der Kältespeichervorrichtung 116 wird thermische Energie entzogen, um bei Bedarf zu einem späteren Zeitpunkt Kälte bereitstellen zu können.
  • Da die Beladung der Speichervorrichtungen 112, 114, 116 im Wesentlichen ausschließlich durch Ausnutzung der im Fahrbetrieb des Fahrzeugs 100 anfallenden, anderweitig nicht genutzten kinetischen Energie, insbesondere Bremsenergie, erfolgt, können die Speichervorrichtungen 112, 114, 116 vorzugsweise ohne Treibstoffbedarf beladen werden.
  • Im Fahrbetrieb des Fahrzeugs 100 versorgt der Antriebsmotor 104 sämtliche Verbraucher des Fahrzeugs 100 mit der notwendigen elektrischen Energie.
  • Wird das Fahrzeug 100 von dem Fahrbetrieb in den Ruhebetrieb versetzt, in welchem der Antriebsmotor 104 deaktiviert ist, so steht diese Energiequelle nicht mehr zur Verfügung.
  • Mittels des Energieversorgungssystems 102 kann jedoch Abhilfe geschaffen werden.
  • Insbesondere kann mittels des Energieversorgungssystems 102 gewährleistet werden, dass sowohl der elektrische Verbraucher 110, insbesondere mehrere elektrische Verbraucher 110, und die Klimatisierungsvorrichtung 108 auch im Ruhebetrieb des Fahrzeugs 100 ausreichend mit Energie versorgt sind.
  • Im Fahrzeuginnenraum 106 des Fahrzeugs 100 befindliche Personen können somit auch im Ruhebetrieb des Fahrzeugs 100 den oder die elektrischen Verbraucher 110 nutzen und zugleich mittels der Klimatisierungsvorrichtung 108 ein unerwünschtes Aufheizen oder Abkühlen des Fahrzeuginnenraums 106 vermeiden.
  • Dem elektrischen Verbraucher 110 wird hierzu über die elektrische Leitung 120 elektrische Energie aus der elektrischen Speichervorrichtung 112 zugeführt.
  • Auch der Klimatisierungsvorrichtung 108 wird aus der elektrischen Speichervorrichtung 112 elektrische Energie zugeführt. Die Klimatisierungsvorrichtung 108 nutzt diese elektrische Energie insbesondere zum Antreiben von Luft, beispielsweise mittels einer (nicht dargestellten) Gebläsevorrichtung oder Ventilatorvorrichtung.
  • Die Luft ist insbesondere Umgebungsluft des Fahrzeugs 100 oder in dem Fahrzeuginnenraum 106 angeordnete Luft, welche mittels der Klimatisierungsvorrichtung 108 über die Fluidleitungen 118 wahlweise der Wärmespeichervorrichtung 114 oder der Kältespeichervorrichtung 116 und anschließend dem Fahrzeuginnenraum 106 zuführbar ist.
  • Durch das Hindurchleiten der Luft durch die Wärmespeichervorrichtung 114, insbesondere durch die Durchströmungskanäle 140 der Wärmespeichervorrichtung 114, kann die Luft in dem Wärmespeichermaterial 136 der Wärmespeichervorrichtung 114 gespeicherte Wärme aufnehmen. Die so erhitzte Luft wird dann zum Heizen des Fahrzeuginnenraums 106 dem Fahrzeuginnenraum 106 zugeführt, insbesondere über die Fluidleitungen 118.
  • Um die in dem Fahrzeuginnenraum 106 befindliche Luft zu kühlen, kann Luft durch die Kältespeichervorrichtung 116, insbesondere durch die Durchströmungskanäle 140 der Kältespeichervorrichtung 116, hindurchgeführt werden.
  • Das Kältespeichermaterial 142 nimmt hierbei thermische Energie aus der Luft auf.
  • Die hierdurch abgekühlte Luft wird zum Kühlen der im Fahrzeuginnenraum 106 befindlichen Luft dem Fahrzeuginnenraum 106 zugeführt.
  • Die Speichervorrichtungen 112, 114 und 116 sind vorzugsweise so dimensioniert, dass der oder die elektrische Verbraucher 110 und die Klimatisierungsvorrichtung 108 im Ruhebetrieb des Fahrzeugs 100 für mindestens ungefähr 4 Stunden, insbesondere für ungefähr 8 Stunden, betrieben werden können. Insbesondere ist eine Nutzung des Antriebsmotors 104 zur Erzeugung von Energie für den oder die elektrische Verbraucher 110 und die Klimatisierungsvorrichtung 108 hierdurch für diesen Zeitraum entbehrlich.
  • Für den Fall, dass im Ruhebetrieb des Fahrzeugs 100 die Wärmespeichervorrichtung 114 und/oder die Kältespeichervorrichtung 116 einen zu geringen Beladungsgrad aufweisen, um die gewünschte Funktion der Klimatisierungsvorrichtung 108 aufrechtzuerhalten, kann mittels der elektrischen Heizvorrichtung 122 und/oder der elektrischen Kühlvorrichtung 124 unter Verwendung von elektrischer Energie aus der elektrischen Speichervorrichtung 112 die Wärmespeichervorrichtung 114 bzw. die Kältespeichervorrichtung 116 zumindest teilweise beladen werden.
  • Zur vollständigen Beladung der Speichervorrichtungen 112, 114, 116 ist jedoch ein erneuter Fahrbetrieb des Fahrzeugs 100 notwendig.
  • Durch die Nutzung des Energieversorgungssystems 102 können im Ruhebetrieb des Fahrzeugs 100 einer oder mehrere elektrische Verbraucher 110 und eine Klimatisierungsvorrichtung 108 effizient und ressourcenschonend mit Energie versorgt werden.
  • Insbesondere um das Fahrzeug 100 sowohl in kalten Jahreszeiten und/oder Klimazonen als auch in heißen Jahreszeiten und/oder Klimazonen effizient und ressourcenschonend zu betreiben, umfasst das Energieversorgungssystem 102 vorzugsweise eine elektrische Speichervorrichtung 112, eine Wärmespeichervorrichtung 114 und eine Kältespeichervorrichtung 116.
  • In Fällen, in welchen das Fahrzeug 100 lediglich in heißen Jahreszeiten und/oder Klimazonen verwendet wird, kann die Verwendung einer Wärmespeichervorrichtung 114 entbehrlich sein. Das Fahrzeug 100 umfasst dann ein Energieversorgungssystem 102, welches lediglich eine elektrische Speichervorrichtung 112 und eine Kältespeichervorrichtung 116 umfasst.
  • In Fällen, in welchen das Fahrzeug 100 lediglich in kalten Jahreszeiten und/oder Klimazonen verwendet wird, kann die Kältespeichervorrichtung 116 entbehrlich sein. Das Fahrzeug 100 umfasst dann ein Energieversorgungssystem 102, welches lediglich eine elektrische Speichervorrichtung 112 und eine Wärmespeichervorrichtung 114 umfasst.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • DE 102006054669 A1 [0002]

Claims (16)

  1. Fahrzeug, umfassend ein Energieversorgungssystem (102) zum Versorgen des Fahrzeugs (100) mit Energie während eines Ruhebetriebs des Fahrzeugs (100), wobei das Energieversorgungssystem (102) Folgendes umfasst: – eine als elektrische Speichervorrichtung (112) ausgebildete Speichervorrichtung zur Speicherung und/oder Bereitstellung von elektrischer Energie; – eine als Kältespeichervorrichtung (116) ausgebildete Speichervorrichtung zur Speicherung und/oder Bereitstellung von Kälte und/oder eine als Wärmespeichervorrichtung (114) ausgebildete Speichervorrichtung zur Speicherung und/oder Bereitstellung von Wärme, wobei die Wärmespeichervorrichtung (114) eine Hochtemperatur-Wärmespeichervorrichtung ist; – eine Energieaufnahmevorrichtung (126) zur Aufnahme von im Fahrbetrieb des Fahrzeugs (100) verfügbarer Energie und zur Weiterleitung der Energie an eine oder mehrere Speichervorrichtungen (112; 114; 116).
  2. Fahrzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mittels der Energieaufnahmevorrichtung (126) im Fahrbetrieb des Fahrzeugs (100) verfügbare Energie in elektrische Energie umwandelbar und/oder in Form von elektrischer Energie an die Speichervorrichtungen (112; 114; 116) weiterleitbar ist.
  3. Fahrzeug nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmespeichervorrichtung (114) eine elektrische Heizvorrichtung (122) umfasst, mittels welcher der Wärmespeichervorrichtung (114) zur Speicherung und/oder Bereitstellung von Wärme unter Verwendung von elektrischer Energie thermische Energie zuführbar ist.
  4. Fahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Kältespeichervorrichtung (116) eine elektrische Kühlvorrichtung (124) umfasst, mittels welcher der Kältespeichervorrichtung (116) zur Speicherung und/oder Bereitstellung von Kälte unter Verwendung von elektrischer Energie thermische Energie entziehbar ist.
  5. Fahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Energieaufnahmevorrichtung (126) eine Rekuperationsvorrichtung (128) zur Rückgewinnung und/oder Nutzung von kinetischer Energie des Fahrzeugs (100) im Fahrbetrieb des Fahrzeugs (100) umfasst.
  6. Fahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Fahrzeug (100) einen Antriebsmotor (104) umfasst, welcher mit der Energieaufnahmevorrichtung (126) gekoppelt oder koppelbar ist, so dass im Fahrbetrieb des Fahrzeugs (100) von dem Antriebsmotor (104) bereitgestellte mechanische, thermische und/oder elektrische Energie mittels der Energieaufnahmevorrichtung (126) aufnehmbar und an die Speichervorrichtungen (112; 114; 116) weiterleitbar ist.
  7. Fahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Fahrzeug (100) keine Energieumwandlungsvorrichtung zur Erzeugung von thermischer, mechanischer und/oder elektrischer Energie im Ruhebetrieb des Fahrzeugs (100) umfasst.
  8. Fahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass mittels der elektrischen Energie aus der elektrischen Speichervorrichtung (112) die Wärmespeichervorrichtung (114) und/oder die Kältespeichervorrichtung (116) mit Wärme bzw. Kälte beladbar ist.
  9. Fahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrische Speichervorrichtung (112), die Wärmespeichervorrichtung (114) und/oder die Kältespeichervorrichtung (116) ein Speichervermögen von mindestens ungefähr 10 kWh aufweisen.
  10. Fahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Fahrzeug (100) eine Klimatisierungsvorrichtung (108) zur Klimatisierung eines Fahrzeuginnenraums (106) des Fahrzeugs (100) umfasst, wobei ein Übertragungsfluid vorgesehen ist, mittels welchem Wärme von der Wärmespeichervorrichtung (114) und/oder Kälte von der Kältespeichervorrichtung (116) dem Fahrzeuginnenraum (106) zuführbar ist.
  11. Fahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmespeichervorrichtung (114) eine Plattenwärmespeichervorrichtung ist und/oder dass die Kältespeichervorrichtung (116) eine Plattenkältespeichervorrichtung ist, wobei die Plattenwärmespeichervorrichtung und/oder die Plattenkältespeichervorrichtung mehrere plattenförmige, gestapelt angeordnete Elemente, insbesondere Heizelemente (138) bzw. Kühlelemente (164) und/oder Speicherelemente (136, 142), umfasst.
  12. Verfahren zum Versorgen eines Fahrzeugs (100) mit Energie, wobei das Fahrzeug (100) einen Fahrzeuginnenraum (106), mindestens einen elektrischen Verbraucher (110) und ein Energieversorgungssystem (102) zum Versorgen des Fahrzeugs (100) mit Energie umfasst, wobei das Verfahren Folgendes umfasst: – Aufnehmen von im Fahrbetrieb des Fahrzeugs (100) verfügbarer Energie und Weiterleiten der Energie an eine oder mehrere Speichervorrichtungen (112; 114; 116) des Energieversorgungssystems (102); – Speichern von elektrischer Energie in einer als elektrische Speichervorrichtung (112) ausgebildeten Speichervorrichtung; – Speichern von Kälte in einer als Kältespeichervorrichtung (116) ausgebildeten Speichervorrichtung und/oder Speichern von Wärme in einer als Wärmespeichervorrichtung (114) ausgebildeten Speichervorrichtung, wobei die Wärmespeichervorrichtung (114) eine Hochtemperatur-Wärmespeichervorrichtung ist; – bedarfsweises Bereitstellen von elektrischer Energie, von Wärme und/oder von Kälte mittels der Speichervorrichtungen (112; 114; 116) zum Versorgen des mindestens einen elektrischen Verbrauchers (110) mit elektrischer Energie und/oder zur Klimatisierung des Fahrzeuginnenraums (106) im Ruhebetrieb des Fahrzeugs (100).
  13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmespeichervorrichtung (114) und/oder die Kältespeichervorrichtung (116) mittels elektrischer Energie mit Wärme beziehungsweise mit Kälte beladen werden.
  14. Verfahren nach einem der Ansprüche 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass im Ruhebetrieb des Fahrzeugs (100) mittels der elektrischen Energie aus der elektrischen Speichervorrichtung (112) die Wärmespeichervorrichtung (114) und/oder die Kältespeichervorrichtung (116) mit Wärme beziehungsweise mit Kälte beladen werden.
  15. Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass im Ruhebetrieb des Fahrzeugs (100) der gesamte Energiebedarf des Fahrzeugs (100) mittels der Speichervorrichtungen (112; 114; 116) gedeckt wird.
  16. Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass zum Heizen des Fahrzeuginnenraums (106) ein Übertragungsfluid der Wärmespeichervorrichtung (114) zugeführt wird und dass das erhitzte Übertragungsfluid zum Aufheizen des Fahrzeuginnenraums (106) verwendet wird und/oder dass zum Kühlen des Fahrzeuginnenraums (106) ein Übertragungsfluid der Kältespeichervorrichtung (116) zugeführt wird und dass das abgekühlte Übertragungsfluid zum Abkühlen des Fahrzeuginnenraums (106) verwendet wird.
DE201210111507 2012-11-28 2012-11-28 Fahrzeug und Verfahren zum Versorgen eines Fahrzeugs mit Energie Withdrawn DE102012111507A1 (de)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE201210111507 DE102012111507A1 (de) 2012-11-28 2012-11-28 Fahrzeug und Verfahren zum Versorgen eines Fahrzeugs mit Energie

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE201210111507 DE102012111507A1 (de) 2012-11-28 2012-11-28 Fahrzeug und Verfahren zum Versorgen eines Fahrzeugs mit Energie

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE102012111507A1 true DE102012111507A1 (de) 2014-05-28

Family

ID=50678904

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE201210111507 Withdrawn DE102012111507A1 (de) 2012-11-28 2012-11-28 Fahrzeug und Verfahren zum Versorgen eines Fahrzeugs mit Energie

Country Status (1)

Country Link
DE (1) DE102012111507A1 (de)

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102004041155A1 (de) * 2003-12-22 2005-07-21 Caterpillar Inc., Peoria Temperaturmanagementsystem für ein Fahrzeug
US20070017666A1 (en) * 2005-07-19 2007-01-25 Goenka Lakhi N Energy management system for a hybrid-electric vehicle
DE102006054669A1 (de) 2006-11-17 2008-06-05 J. Eberspächer GmbH & Co. KG Hybrid-Antrieb für ein Kraftfahrzeug
DE102008058712A1 (de) * 2008-11-24 2010-05-27 J. Eberspächer GmbH & Co. KG Heizsystem für ein Fahrzeug
DE102012002952A1 (de) * 2011-02-22 2012-08-23 Handtmann Systemtechnik Gmbh & Co. Kg Latentwärmespeicher
DE102011075284A1 (de) * 2011-05-05 2012-11-08 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Verfahren zum Konditionieren eines Wärme-/Kältespeichers sowie Fahrzeug mit einem Wärme-/Kältespeicher

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102004041155A1 (de) * 2003-12-22 2005-07-21 Caterpillar Inc., Peoria Temperaturmanagementsystem für ein Fahrzeug
US20070017666A1 (en) * 2005-07-19 2007-01-25 Goenka Lakhi N Energy management system for a hybrid-electric vehicle
DE102006054669A1 (de) 2006-11-17 2008-06-05 J. Eberspächer GmbH & Co. KG Hybrid-Antrieb für ein Kraftfahrzeug
DE102008058712A1 (de) * 2008-11-24 2010-05-27 J. Eberspächer GmbH & Co. KG Heizsystem für ein Fahrzeug
DE102012002952A1 (de) * 2011-02-22 2012-08-23 Handtmann Systemtechnik Gmbh & Co. Kg Latentwärmespeicher
DE102011075284A1 (de) * 2011-05-05 2012-11-08 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Verfahren zum Konditionieren eines Wärme-/Kältespeichers sowie Fahrzeug mit einem Wärme-/Kältespeicher

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE102010051443B4 (de) Verfahren und System zur Steuerung einer regenerativen Bremsung in einem Hybridfahrzeug
DE102014100555B4 (de) Wärmepumpensystem zur verwendung in einem fahrzeug
DE102019114581A1 (de) Fahrzeug-wärmesystemarchitektur
DE102009019607B4 (de) Fahrzeug mit einem elektrischen Antrieb und einer Einrichtung zur Klimatisierung des Fahrgastraums
EP2956985B1 (de) Kühlanlage zur kühlung eines energiespeichers und eines ladereglers für ein fahrzeug mit elektrischem antrieb
DE102016104733A1 (de) Energieableitung bei elektrisch betriebenem Fahrzeug
DE102016003532A1 (de) Energieübertragungseinrichtung für ein Transportfahrzeug und Verfahren zum Austausch elektrischer Energie zwischen einem Transportfahrzeug und von diesem transportierten Fahrzeugen
DE102010014752A1 (de) Kühlanordnung für ein Fahrzeug mit elektrischem Antrieb und Verfahren zum Betreiben eines solchen Fahrzeugs
DE102011075284A1 (de) Verfahren zum Konditionieren eines Wärme-/Kältespeichers sowie Fahrzeug mit einem Wärme-/Kältespeicher
WO2010012613A1 (de) Abbremsverfahren für hybridfahrzeuge
DE102010013000A1 (de) Verfahren zum Betreiben eines elektrischen Energieerzeugungssystems in einem Fahrzeug
DE102021113339A1 (de) System und Verfahren zum Wärmemanagement in elektrischen Fahrzeugen
DE102009048719A1 (de) Hilfsaggregat für elektromotorisch betriebene Fahrzeuge
DE102017005303B4 (de) Temperiersystem für ein Elektrofahrzeug
DE102007013873A1 (de) Verfahren und Vorrichtung zum Laden eines Energiespeichers
DE102012103131A1 (de) Kraftfahrzeug mit einer temperierbaren Fahrzeugbatterie
DE102006042162B4 (de) Energieverwaltungssystem für ein Hybridfahrzeug
WO2009043667A1 (de) Verfahren zum kühlen eines energiespeichers
DE102010003688A1 (de) Kühlmittelkreislauf, Verfahren zum Steuern eines Kühlmittelkreislaufs und Latentwärmespeicher
DE102017211303A1 (de) Wärmespeicheranordnung für eine Fahrzeugbatterie und Verfahren zu deren Betrieb
DE102015010114A1 (de) Verfahren zum Betreiben eines Brennstoffzellenfahrzeugs und Brennstoffzellenfahrzeug
DE102014215891A1 (de) Wärmemanagement-System und Verfahren zum Betrieb eines solchen
DE102008058712A1 (de) Heizsystem für ein Fahrzeug
DE102012006312A1 (de) Verfahren zur Speicherung und Nutzung von Bewegungsenergie eines Kraftfahrzeugs
DE102016000983A1 (de) Fahrzeug, insbesondere Personenkraftwagen

Legal Events

Date Code Title Description
R163 Identified publications notified
R082 Change of representative

Representative=s name: HOEGER, STELLRECHT & PARTNER PATENTANWAELTE MB, DE

R082 Change of representative

Representative=s name: HOEGER, STELLRECHT & PARTNER PATENTANWAELTE MB, DE

R005 Application deemed withdrawn due to failure to request examination