-
Die Erfindung betrifft ein Nutzfahrzeug, insbesondere einen Lastkraftwagen, mit einer wechselbaren Energieversorgungseinheit gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1.
-
Sowohl aus dem Fernverkehr als auch im Verteilerverkehr ist es bekannt, Nutzfahrzeuge, insbesondere Lastkraftwagen, mit Wechselaufbauten einzusetzen. Diese Wechselaufbauten sind üblicherweise als Container gestaltet und ermöglichen es, Transportgut sehr schnell zu wechseln und somit das Fahrzeug stets im Einsatz zu halten. Üblicherweise werden dabei standardisierte Wechselaufbauten eingesetzt, welche durch entsprechendes Heben und Senken des – einen Fahrzeugrahmen umfassenden – Fahrgestells des Nutzfahrzeugs aufgenommen bzw. abgesetzt werden können.
-
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Nutzfahrzeug mit Wechselaufbau der eingangs genannten Art zu schaffen, welches mit längeren Betriebszeiten eingesetzt werden kann.
-
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Nutzfahrzeug, insbesondere einen Lastkraftwagen, mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen Weiterbildungen der Erfindung sind in den übrigen Patentansprüchen angegeben.
-
Um ein Nutzfahrzeug der eingangs genannten Art zu schaffen, welches mit längeren Betriebszeiten einsetzbar ist, ist es erfindungsgemäß vorgesehen, dass zwischen dem Fahrzeugrahmen des Fahrgestells und dem Wechselaufbau des Nutzfahrzeugs eine wechselbare Energieversorgungseinheit mit wenigstens einem Brennstoffspeicher vorgesehen ist. Mit anderen Worten ist es erfindungsgemäß vorgesehen, nicht nur den jeweiligen Wechselaufbau absetzbar und aufnehmbar zu gestalten, sondern auch eine entsprechend Energieversorgungseinheit vorzusehen, welche vom Fahrgestell gewechselt, also aufgenommen oder abgesetzt werden kann. Somit kann insbesondere der wenigstens eine Brennstoffspeicher bei abgesetztem Wechselaufbau bzw. bei abgesetzter Energieversorgungseinheit befüllt werden, ohne dass sich dieser bzw. diese am Nutzfahrzeug befindet. Gerade wenn es sich um einen gasförmigen Brennstoff handelt kann ein entsprechender Füllvorgang doch recht lange dauern. Der Brennstoffspeicher kann dabei zur Aufnahme von flüssigem Kraftstoff wie Diesel oder Benzin, oder von gasförmigem Kraftstoff wie Erdgas oder dgl. dienen. Insbesondere ist es auch denkbar, einen Speicher zur Aufnahme von Brennstoff für eine Brennstoffzelle wie beispielsweise Wasserstoff oder Methanol, Methansäure, Methan oder Synthesegas, in die Energieversorgungseinheit zu integrieren. Im Ergebnis soll jedenfalls erreicht werden, dass das Befüllen des wenigstens einen Brennstoffspeichers der Energieversorgungseinheit nicht zu einer Standzeit des Nutzfahrzeugs führt.
-
Bei dem Nutzfahrzeug kann es sich dabei insbesondere um einen Lastkraftwagen handeln, welcher über einen entsprechenden elektromotorischen Antrieb (bei einer Brennstoffzelle) und/oder einen Verbrennungsmotor (bei flüssigem oder gasförmigem Kraftstoff) verfügt. Allerdings wäre es natürlich auch denkbar, die wechselbare Energieversorgungseinheit beispielsweise an einem Sattelauflieger oder einem Anhänger vorzusehen, wobei dann beispielsweise das entsprechende Zugfahrzeug mit Brennstoff bzw. Energie versorgt werden kann. Natürlich kann die Energie der Energieversorgungseinheit auch zur Versorgung von Aggregaten, beispielsweise Kühlaggregaten bei Wechselaufbauten zur Kühlung von Lebensmitteln, genutzt werden.
-
Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Energieversorgungseinheit modular aus jeweiligen wechselbaren Brennstoffspeichern und aus jeweiligen wechselbaren Energieerzeugern zusammensetzbar ist. Beispielsweise kann solch ein Energieerzeuger eine Brennstoffzelle sein und der Brennstoffspeicher ein Wasserstofftank. In diesem Fall ist es möglich, die Energieversorgungseinheit an die Anforderungen des Nutzfahrzeugs bezüglich einer erzeugten Leistung und einer Brennstoffspeicherkapazität anzupassen. Dabei kann der Brennstoffspeicher, unabhängig davon ob die Energieversorgungseinheit zu diesem Zeitpunkt auf einem Nutzfahrzeug installiert ist oder nicht, ausgetauscht werden, ohne dass die gesamte Energieversorgungseinheit gewechselt wird. Mit anderen Worten kann die Energieversorgungseinheit an dem Wechselaufbau verbleiben und lediglich der Wasserstofftank oder dgl. wird gewechselt.
-
In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist Energieversorgungseinheit mit jeweiligen Schnellanschlusselementen zum automatischen Verbinden der Energieversorgungseinheit mit korrespondierenden Schnellanschlusselementen des Nutzfahrzeugs versehen. Die wechselbare Energieversorgungseinheit wird wie ein Wechselaufbau eingesetzt und alle erforderlichen Anschlüsse, wie Versorgungsleitungen, elektrische Leitungen und/oder Anschlüsse für Sensoren sind automatisch miteinander verbindbar und die Energieversorgungseinheit ist nach einem Wechsel unmittelbar einsatzbereit. Dieses Prinzip ist auch übertragbar auf den modularen Aufbau der Energieversorgungseinheit mit wechselbarem Brennstoffspeicher und Energieerzeuger. Auch diese Komponenten können jeweilige Schnellanschlusselemente aufweisen, die sich nach einem jeweiligen Wechsel automatisch miteinander verbinden.
-
Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass jeweilige Energieversorgungseinheiten eines Zugfahrzeugs und eines gezogenen Fahrzeugs, insbesondere eines Aufliegers oder Anhängers, miteinander verbindbar sind. Dadurch ist es möglich, mit einem Anhänger beispielsweise die Betriebszeiten des Nutzfahrzeugs weiter zu steigern. Insbesondere in Verbindung mit dem modularen Aufbau kann vorgesehen werden, dass im Anhänger nur Brennstoffspeicher, beispielsweise in Form von Wasserstofftanks, vorgesehen sind die den Energieerzeuger, beispielsweise eine Brennstoffzelle, im Zugfahrzeug mit versorgen. Dadurch kann der Platz, der sonst von einem in diesem Fall nicht benötigten Energieerzeuger eingenommen wird, für weitere Wasserstofftanks genutzt werden.
-
Dabei hat sich als vorteilhaft gezeigt, wenn eine maximale Leistung der Energieversorgungseinheit durch Kopplung mehrerer Energieerzeuger miteinander variabel einstellbar ist. Dadurch kann die Leistung einer Energieversorgungseinheit flexibel auf die Anforderungen eines Nutzfahrzeugs abgestimmt werden. Insbesondere ist es dadurch möglich, standardisierte Komponenten einzusetzen. Weiterhin ist es dadurch ebenfalls möglich, beispielsweise einen Energieerzeuger einer Energieversorgungseinheit eines Anhängers mit der eines Zugfahrzeugs zu verbinden um die maximale verfügbare Leistung zu steigern. Damit ist es insbesondere bei einem Zugfahrzeug mit elektromotorischem Antrieb möglich, diesem Antrieb zusätzliche elektrische Leistung zur Verfügung zu stellen wenn ein Anhänger mit besonders schwerer Zuladung gezogen werden muss.
-
Weiterhin sinnvoll ist es, wenn die Energieversorgungseinheit eine wechselbare Batterieeinheit umfasst. Dabei ist es ebenfalls sinnvoll jeweilige Schnellanschlusselemente vorzusehen. Die Batterieeinheit kann dazu dienen, einen Energieerzeuger zu starten. Sie kann aber auch überschüssig erzeugte Energie speichern, die dem Nutzfahrzeug zu einem späteren Zeitpunkt zur Verfügung gestellt wird. Dadurch ist es möglich, den Energieerzeuger unter kontinuierlicher Last zu betreiben, was eine Effizienzsteigerung ermöglichen kann.
-
Besonders vorteilhaft ist es dabei, wenn die Batterieeinheit eine Pufferbatterie umfasst. Damit kann das Nutzfahrzeug, insbesondere für Rangierbewegungen, weiter betrieben werden wenn jeweilige Komponenten, gewechselt werden.
-
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung ist gegeben, wenn wenigstens einer der Brennstoffspeicher als Tank für Flüssigkraftstoff ausgebildet ist. Damit können Energieträger mit höherer Energiedichte verwendet werden, wodurch sich die Betriebszeiten des Nutzfahrzeugs weiter verlängern lassen. Alternativ können damit gegebenenfalls kostengünstigere Energieträger wie Dieselkraftstoff eingesetzt werden.
-
Schließlich hat sich gezeigt, dass bei solch einer Energieversorgungseinheit es besonders sinnvoll ist, wenn das Nutzfahrzeug als mobiles Kraftwerk einsetzbar ist, beispielsweise zur Versorgung einer Baustelle mit elektrischer Energie. Insbesondere in Verbindung mit den vorher beschriebenen Ausgestaltungen kann die Energieversorgungseinheit variable auf die Anforderungen im jeweiligen Einsatz des Nutzfahrzeugs als mobiles Kraftwerk abgestimmt werden. Die langen möglichen Betriebszeiten sind hier als besonders positiv zu bewerten. Dabei ist es vorstellbar, dass der gesamte Wechselaufbau des Nutzfahrzeugs aus der Energieversorgungseinheit besteht, die modular aus Energieerzeugern und Brennstoffspeichern zusammengesetzt ist.
-
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels sowie anhand der Zeichnung.
-
Die einzige Zeichnung zeigt dabei in einer schematischen Perspektivansicht ein Nutzfahrzeug in Form eines Lastkraftwagens mit einem einen Fahrzeugrahmen umfassenden Fahrgestell, durch welches ein Wechselaufbau aufnehmbar ist, wobei zwischen dem Fahrzeugrahmen des Fahrgestells und dem Wechselaufbau eine wechselbare Energieversorgungseinheit vorgesehen ist.
-
In der einzigen Fig. ist in einer schematischen Perspektivansicht ein Nutzfahrzeug in Form eines Lastkraftwagens gezeigt, welcher einen Fahrzeugrahmen 10 aufweisendes Fahrgestell 12 umfasst, durch welchen ein Fahrerhaus 14 sowie ein Wechselaufbau 16 getragen ist.
-
Der Wechselaufbau 16 ist dabei in üblicher Weise dadurch vom Fahrgestell 12 absetzbar, dass entsprechende, lediglich symbolisch angedeutete Stützbeine 18 aus der hier gezeigten Verstauposition in eine etwa vertikal Stützposition um jeweilige Lager L verschwenkt werden, und anschließend das Fahrgestell 12 entsprechend abgesenkt wird, so dass der Wechselaufbau 16 auf den Stützbeinen 18 zu stehen kommt. Ist dies geschehen, kann das Nutzfahrzeug entsprechend unter dem Wechselaufbau 16 herausfahren und einen anderen Wechselaufbau 16 aufnehmen. Das Heben und Senken des Fahrgestells 12 kann beispielsweise durch einen entsprechend Luftfederung im Bereich der jeweiligen Achsen des Fahrzeugs erfolgen. Diese Art des Wechselns der Wechselaufbauten 16, welche üblicherweise auch als Container bezeichnet werden, ist prinzipiell bereits bekannt.
-
Neu ist allerdings, dass der Wechselaufbau 16 nicht unmittelbar auf dem Fahrgestell 12 bzw. auf dessen Fahrzeugrahmen 10 ruht, sondern oberhalb einer wechselbaren Energieversorgungseinheit 20 abgestützt ist. Diese wechselbare Energieversorgungseinheit 20 ist vorliegend beispielsweise kofferartig bzw. quaderförmig ausgebildet und erstreckt sich zwischen einer unteren Breitseite 22 und einer oberen Breitseite 24, auf welcher wiederum der Wechselaufbau 16 angesetzt ist. Diese wechselbare Energieversorgungseinheit 20 umfasst dabei beispielsweise einen Rahmen bzw. eine Rahmenkonstruktion, so dass das Gewicht des Wechselaufbaus 16 aufgenommen werden kann. Insbesondere aus der Fig. ist zudem erkennbar, dass sich die wechselbare Energieversorgungseinheit 20 sowohl über die gesamte Breite als auch die gesamte Länge des Wechselaufbaus 16 erstreckt bzw. vorzugsweise an dessen Breite und Länge angepasst ist. Allerdings ist dies nicht zwingender Maßen erforderlich, sondern lediglich im Hinblick auf aerodynamische Eigenschaften vorteilhaft.
-
Auch die wechselbare Energieversorgungseinheit 20 umfasst jeweilige Stützbeine 26 nach Art des Wechselaufbaus 16, welche um ebenfalls zugehörige Lager W zwischen der hier dargestellten Verstaustellung und einer zumindest im Wesentlichen vertikalen bzw. senkrechten Stützstellung verschwenkt werden können. Sind die Stützbeine 26 in die entsprechende Stützstellung gebracht, so kann das Fahrgestell 12 des Nutzfahrzeugs wiederum entsprechend abgesenkt werden, um unter der wechselbaren Energieversorgungseinheit 20 herauszufahren. Umgekehrt kann – wie beim Wechselaufbau 16 – eine Aufnahme dadurch erfolgen, dass das zuvor entsprechend abgesenkte Fahrgestell 12 unter die wechselbare Energieversorgungseinheit 20 gefahren und anschließend angehoben wird, wonach die Stützbeine 26 wieder in ihre Verstaustellung verschwenkt werden können.
-
Es ist klar, dass beim Wechseln des Wechselaufbaus 16 die wechselbare Energieversorgungseinheit 20 am Fahrgestell 12 verbleiben kann. Allerdings wäre es prinzipiell auch denkbar, dass der Wechselaufbau 16 und die wechselbare Energieversorgungseinheit 20 gemeinsam abgesetzt werden, wobei die Energieversorgungseinheit 20 den Wechselaufbau 16 Huckepack nimmt oder die Stützbeine beider Einheiten abgestellt werden.
-
Durch die wechselbare Energieversorgungseinheit 20 bzw. dessen Rahmenkonstruktion sind ein oder mehrere Energieerzeuger, beispielsweise Brennstoffzellen, und ein oder mehrere Brennstoffspeicher, beispielsweise Wasserstofftanks, aufgenommen, welche vorliegend nicht erkennbar sind. Die Energieversorgungseinheit 20 kann mit diesen Komponenten elektrischem Strom zum Betreiben eines elektromotorischen Antriebs des Nutzfahrzeugs bereit stellen. Bei einem Wechsel dieser Komponenten kann die wechselbare Energieversorgungseinheit 20 am Fahrgestell 12 verbleiben. Entsprechend kann eine lange Standzeit des Nutzfahrzeugs aufgrund eines langen Füllvorgangs vermieden werden. Gleichwohl kann die elektrische Energie der wechselbaren Energieversorgungseinheit 20 auch für andere Abnehmer zum Einsatz kommen.
-
Mittels dieser Komponenten kann auch ein Verbrennungsmotor des Nutzfahrzeugs oder ein Energieerzeuger der Energieversorgungseinheit 20 mit flüssigem Kraftstoff wie Diesel oder Benzin oder mit gasförmigem Kraftstoff wie Erdgas versorgt werden. Beispielsweise kann auch der Energieerzeuger in Form einer Brennstoffzelle gegen einen Dieselgenerator ausgetauscht werden und ein entsprechender Brennstoffspeicher eingewechselt werden. Die vorliegende wechselbare Energieversorgungseinheit 20 eignet sich also insbesondere bei Nutzfahrzeugen mit Elektro- bzw. Hybridantrieb. Dies bedeutet aber, dass die wechselbare Energieversorgungseinheit 20 ggf. auch bei Nutzfahrzeugen zum Einsatz kommen kann, welche konventionell, also beispielsweise mit einem flüssigen Kraftstoff, angetrieben werden. Die Brennstoffspeicher können dabei auch als Tanks für solch einen Flüssigkraftstoff gestaltet werden. Dann könnte beispielsweise auch gänzlich auf den Einsatz eines Energieerzeugers in der Energieversorgungseinheit 20 verzichtet werden.
-
Die Zusammensetzung der wechselbaren Energieversorgungseinheit 20 mit den jeweiligen Komponenten erfolgt dabei modular. Das heißt je nach Anforderungen kann eine unterschiedliche Anzahl von Energieerzeugern und Brennstoffspeichern eingesetzt werden, um die maximale Betriebszeit und maximale Leistung der Energieversorgungseinheit 20 zu variieren. Insbesondere ist es hierfür sinnvoll, wenn mehrere Energieerzeuger miteinander koppelbar sind. Weiterhin sinnvoll ist es, wenn die Energieversorgungseinheit eine wechselbare Batterieeinheit als Komponente umfasst. Die Batterieeinheit kann dazu dienen, einen der Energieerzeuger zu starten. Sie kann aber auch überschüssig erzeugte Energie speichern, die dem Nutzfahrzeug zu einem späteren Zeitpunkt zur Verfügung gestellt wird. Dadurch ist es möglich, den Energieerzeuger unter kontinuierlicher Last zu betreiben, was eine Effizienzsteigerung ermöglichen kann. Auch eine Gestaltung als Pufferbatterie für Rangierbewegungen, wenn beispielsweise die Energieerzeuger entnommen sind, ist möglich.
-
Sowohl die wechselbare Energieversorgungseinheit 20 als auch der Wechselaufbau 16 können entsprechende Eckbeschläge aufweisen, so dass ein einfaches Absetzen bzw. Verriegeln der jeweiligen Einheiten möglich ist. Zudem weist die wechselbare Energieversorgungseinheit 20 vorzugsweise jeweilige Schnellanschlusselemente an den Schnittstelle zum Fahrgestell 12 bzw. zum Lastkraftwagen auf, wobei sich diese vorzugsweise automatisch mit jeweiligen korrespondierenden fahrzeugseitigen Schnellanschlusselementen verbinden, wenn das Fahrgestell 12 angehoben wird. Beim Absenken des Fahrgestells 12 ist ebenso eine automatische Trennung der jeweiligen Schnellanschlusselemente vorteilhaft. Weiterhin ist es vorteilhaft, wenn auch die jeweiligen Komponenten der Energieversorgungseinheit sich bei einem Wechsel über jeweilige Schnellanschlusselemente automatisch miteinander verbinden bzw. voneinander trennen.
-
Die jeweiligen Komponenten der Energieversorgungseinheit 20, also die jeweiligen Energieerzeuger, Brennstoffspeicher und Batterieeinheiten, sind beispielsweise in entsprechenden Aufnahmen angeordnet, welche beispielsweise als Einschübe, Fächer oder dergleichen ausgebildet sind. Diese Aufnahmen 28 können an der Seite oder rückwärtig vorgesehen sein. Die rückwärtigen Aufnahmen 28 können insbesondere auch dazu genutzt werden, eine automatisierte Wechselstation zu nutzen. Hierzu ist es beispielsweise denkbar, dass das Fahrzeug mit einem elektronischen oder mechanischen Führungssystem rückwärts geführt wird und eine entsprechend fix montierte Gabel oder dergleichen angesteuert wird, mittels welcher die jeweilige Komponente entnommen und gegen eine andere ausgetauscht werden kann.
-
Darüber hinaus ist es denkbar, dass die wechselbare Energieversorgungseinheit 20 jeweilige Wechselaufnahmen nach Art von Führungen oder dergleichen aufweist, so dass beispielsweise die gesamte Energieversorgungseinheit 20 mit einem Gabelstapler abgehoben werden kann. In diesem Fall könnte sogar ggf. auf die Stützbeine 26 verzichtet werden, da dann unter Umständen die Energieversorgungseinheit 20 dann nicht nach Art eines Wechselaufbaus 16 abgesetzt bzw. aufgenommen werden müsste. Der Einsatz nach Art eines Wechselaufbaus 16 hat sich jedoch als vorteilhaft gezeigt, da dann die ohnehin vorhandene Hebe- und Senkeinrichtung des Fahrzeugs, welche beispielsweise durch eine entsprechende Luftfederung dargestellt wird, auch zum Absetzen bzw. Aufnehmen der Energieversorgungseinheit 20 genutzt werden kann.
-
Die Rahmenkonstruktion der Energieversorgungseinheit 20 ist dabei vorteilhafter Weise so ausgebildet, dass diese nicht nur das Gewicht des Wechselaufbaus 16 aufnehmen kann, sondern die darin angeordneten Komponenten darin auch vor einer entsprechenden Beschädigung schützt.
-
Um eine besonders große Reichweite bzw. Betriebszeit zu erreichen, können auch mehrere Energieversorgungseinheit 20 auf- bzw. übereinander gestapelt werden. Hierbei sind gegebenenfalls die Stützbeine 26 in ihrer Länge anzupassen. Damit ist es insbesondere möglich, das Nutzfahrzeug auch als mobiles Kraftwerk einzusetzen.
