DE102015222978A1 - Vehicle and method for operating a vehicle - Google Patents
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Abstract
Um ein Fahrzeug bereitzustellen, welches einfach aufgebaut und energieeffizient betreibbar ist, wird vorgeschlagen, dass das Fahrzeug Folgendes umfasst: einen Antriebsmotor zum Antreiben des Fahrzeugs; eine Batterievorrichtung zum Speichern von elektrischer Energie; eine Brennstoffzellenvorrichtung zur Bereitstellung von elektrischer Energie; eine Thermovorrichtung zur Kühlung der Brennstoffzellenvorrichtung, wobei die Thermovorrichtung zur Wärmeübertragung ein Wärmeträgermedium umfasst; eine Wärmespeichervorrichtung, welche durch einen Speicherbehälter zur Aufnahme von als Wärmespeichermedium dienendem Wärmeträgermedium gebildet ist.In order to provide a vehicle which is simple in construction and energy-efficient, it is proposed that the vehicle includes: a drive motor for driving the vehicle; a battery device for storing electrical energy; a fuel cell device for providing electrical energy; a thermal device for cooling the fuel cell device, wherein the thermal device for heat transfer comprises a heat transfer medium; a heat storage device which is formed by a storage container for receiving serving as a heat storage medium heat transfer medium.
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Fahrzeug und ein Verfahren zum Betreiben eines Fahrzeugs. Ein solches Fahrzeug ist insbesondere ein bodenbasiertes Fahrzeug, beispielsweise ein Kraftfahrzeug und/oder ein Schienenfahrzeug. Insbesondere kann vorgesehen sein, dass das Fahrzeug ein Nutzfahrzeug, beispielsweise ein Gepäckschlepper zum Transport von Gepäck an einem Flughafen, ist. The present invention relates to a vehicle and a method for operating a vehicle. Such a vehicle is in particular a ground-based vehicle, for example a motor vehicle and / or a rail vehicle. In particular, it can be provided that the vehicle is a commercial vehicle, for example a baggage tug for transporting luggage at an airport.
Fahrzeuge, insbesondere solche mit einer Wärmespeichervorrichtung, sowie allgemein verschiedene Konzepte zum Betrieb von Brennstoffzellen sind beispielsweise aus folgenden Druckschriften bekannt:
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Fahrzeug bereitzustellen, welches einfach aufgebaut und energieeffizient betreibbar ist. The present invention has for its object to provide a vehicle which is simple in construction and energy-efficient operable.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Fahrzeug, insbesondere ein Kraftfahrzeug, gelöst, welches Folgendes umfasst:
einen Antriebsmotor zum Antreiben des Fahrzeugs;
eine Batterievorrichtung zum Speichern von elektrischer Energie;
eine Brennstoffzellenvorrichtung zur Bereitstellung von elektrischer Energie;
eine Thermovorrichtung zur Kühlung der Brennstoffzellenvorrichtung, wobei die Thermovorrichtung zur Wärmeübertragung ein Wärmeträgermedium umfasst;
eine Wärmespeichervorrichtung, welche durch einen Speicherbehälter zur Aufnahme von als Wärmespeichermedium dienendem Wärmeträgermedium gebildet ist. This object is achieved according to the invention by a vehicle, in particular a motor vehicle, which comprises the following:
a drive motor for driving the vehicle;
a battery device for storing electrical energy;
a fuel cell device for providing electrical energy;
a thermal device for cooling the fuel cell device, wherein the thermal device for heat transfer comprises a heat transfer medium;
a heat storage device which is formed by a storage container for receiving serving as a heat storage medium heat transfer medium.
Dadurch, dass das Fahrzeug eine Wärmespeichervorrichtung umfasst, mittels welcher Wärme in einem als Wärmespeichermedium dienenden Wärmeträgermedium speicherbar ist, kann die im Betrieb des Kraftfahrzeugs, insbesondere im Betrieb der Brennstoffzellenvorrichtung, entstehende Wärme vorzugsweise einfach und effizient zur späteren Verwendung gespeichert werden. By virtue of the fact that the vehicle comprises a heat storage device by means of which heat can be stored in a heat transfer medium serving as a heat storage medium, the heat produced during operation of the motor vehicle, in particular during operation of the fuel cell device, can preferably be stored simply and efficiently for later use.
Günstig kann es sein, wenn ein Fahrzeuginnenraum des Fahrzeugs mittels der Thermovorrichtung beheizbar ist. It may be favorable if a vehicle interior of the vehicle can be heated by means of the thermal device.
Insbesondere kann vorgesehen sein, dass zum Beheizen des Fahrzeuginnenraums Wärme aus der Brennstoffzellenvorrichtung genutzt wird, beispielsweise durch Zuführen von in der Brennstoffzellenvorrichtung erhitztem Wärmeträgermedium zu einem Wärmeübertrager zum Erhitzen von dem Fahrzeuginnenraum zuzuführender Luft. Dabei kann vorgesehen sein, dass die Zuführung von Wärmeträgermedium von der Brennstoffzellenvorrichtung zu dem Wärmeübertrager zum Erhitzen von dem Fahrzeuginnenraum zuzuführender Luft zumindest näherungsweise ohne zeitliche Verzögerung oder aber unter Berücksichtigung einer Zwischenspeicherung mit zeitlicher Verzögerung erfolgt. In particular, provision may be made for heat to be used from the fuel cell device for heating the vehicle interior, for example by supplying heat transfer medium heated in the fuel cell device to a heat exchanger for heating air to be supplied from the vehicle interior. It can be provided that the supply of heat transfer medium from the fuel cell device to the heat exchanger for heating air to be supplied from the vehicle interior takes place at least approximately without a time delay or taking into account a temporary storage with a time delay.
Die Thermovorrichtung und die Wärmespeichervorrichtung umfassen vorzugsweise gemeinsam einen einzigen Mediumkreislauf für das Wärmeträgermedium. The thermal device and the heat storage device preferably together comprise a single medium circuit for the heat transfer medium.
Es kann vorgesehen sein, dass das Wärmeträgermedium wahlweise einem Wärmeübertrager zum Beheizen des Fahrzeuginnenraums (Wärmeübertrager zum Erwärmen von dem Fahrzeuginnenraum zuzuführender Luft) und/oder einem Kühler zur Abgabe von überschüssiger Wärme an eine Fahrzeugumgebung und/oder einem Wärmeübertrager zum Abführen von Wärme aus der Brennstoffzellenvorrichtung und/oder dem Speicherbehälter zuführbar ist. It can be provided that the heat transfer medium optionally a heat exchanger for heating the vehicle interior (heat exchanger for heating air to be supplied from the vehicle interior) and / or a cooler for delivering excess heat to a vehicle environment and / or a heat exchanger for removing heat from the fuel cell device and / or the storage container can be fed.
Bei einer Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass das Wärmeträgermedium in einem Mediumkreislauf führbar ist. Insbesondere kann vorgesehen sein, dass das Wärmeträgermedium nacheinander beliebigen der vorstehend genannten Komponenten des Fahrzeugs zuführbar oder wahlweise auch mittels einer oder mehrerer Bypassleitungen an einem oder mehreren der Komponenten vorbeiführbar ist. In one embodiment of the invention can be provided that the heat transfer medium can be guided in a medium circuit. In particular, it can be provided that the heat transfer medium can be fed in succession to any of the abovementioned components of the vehicle or, alternatively, by means of one or more bypass lines to one or more of the components.
Vorzugsweise umfasst das Fahrzeug, insbesondere die Thermovorrichtung, ein oder mehrere Ventile, um gezielt steuern und/oder regeln zu können, welcher Komponente des Fahrzeugs Wärmeträgermedium zuführbar ist oder zugeführt wird. Vorzugsweise ist ferner ein Volumenstrom und/oder Massenstrom des der jeweiligen Komponente zuzuführenden Wärmeträgermediums steuerbar und/oder regelbar. The vehicle, in particular the thermal device, preferably comprises one or more valves in order to be able to selectively control and / or regulate to which component of the vehicle the heat transfer medium can be supplied or is supplied. Preferably, furthermore, a volume flow and / or mass flow of the heat transfer medium to be supplied to the respective component can be controlled and / or regulated.
Es kann vorgesehen sein, dass zur Steuerung und/oder Regelung eine Steuervorrichtung des Fahrzeugs vorgesehen ist. Diese Steuervorrichtung ist vorzugsweise ausgebildet und eingerichtet, um die beschriebenen Schritte und/oder Funktionen durchzuführen. It can be provided that a control device of the vehicle is provided for the control and / or regulation. This control device is preferably designed and set up to perform the described steps and / or functions.
Es kann vorgesehen sein, dass das Wärmeträgermedium eine Flüssigkeit ist oder umfasst. Beispielsweise kann vorgesehen sein, dass das Wärmeträgermedium ein Wasser-Glykol-Gemisch ist. It can be provided that the heat transfer medium is or comprises a liquid. For example, it may be provided that the heat transfer medium is a water-glycol mixture.
Vorzugsweise ist das Wärmeträgermedium über den gesamten Betriebsbereich des Fahrzeugs hinweg flüssig. Insbesondere kann vorgesehen sein, dass das Wärmeträgermedium mindestens zwischen ungefähr –20°C und ungefähr +50°C, vorzugsweise mindestens zwischen ungefähr –40°C und +80°C, im flüssigen Aggregatzustand vorliegt. The heat transfer medium is preferably liquid over the entire operating range of the vehicle. In particular, it can be provided that the heat transfer medium at least between about -20 ° C and about + 50 ° C, preferably at least between about -40 ° C and + 80 ° C, in liquid state.
Vorzugsweise ist das Wärmeträgermedium so ausgebildet und/oder gewählt, dass im Betrieb des Fahrzeugs ausschließlich sensible Wärme mittels des Wärmeträgermediums speicherbar und/oder gespeichert ist. Preferably, the heat transfer medium is formed and / or chosen so that only sensitive heat can be stored and / or stored by the heat transfer medium during operation of the vehicle.
Der Antriebsmotor des Fahrzeugs ist vorzugsweise ein Elektromotor. The drive motor of the vehicle is preferably an electric motor.
Es kann vorgesehen sein, dass das Fahrzeug ein elektrisches Heizelement zum Beheizen eines Fahrzeuginnenraums umfasst. Mittels des elektrischen Heizelements ist der Fahrzeuginnenraum vorzugsweise unter Verwendung von elektrischer Energie aus der Brennstoffzellenvorrichtung und/oder der Batterievorrichtung beheizbar. It can be provided that the vehicle comprises an electrical heating element for heating a vehicle interior. By means of the electric heating element of the vehicle interior is preferably heated using electrical energy from the fuel cell device and / or the battery device.
Insbesondere kann das elektrische Heizelement zum Beheizen des Fahrzeuginnenraums verwendet werden, um den Fahrzeuginnenraum dann zu heizen, wenn die mittels der Wärmespeichervorrichtung gespeicherte Wärme zum Beheizen des Fahrzeuginnenraums nicht mehr ausreicht oder das Erreichen von als behaglich empfundener Innenraumtemperatur beschleunigt werden soll.In particular, the electric heating element can be used for heating the vehicle interior to heat the vehicle interior when the heat stored by means of the heat storage device for heating the vehicle interior is no longer sufficient or the achievement of perceived as comfortable interior temperature is to be accelerated.
Bei einer Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass das Volumen und/oder die Masse des als Wärmespeichermedium in dem Speicherbehälter speicherbaren oder gespeicherten Wärmeträgermediums mindestens das Fünffache, vorzugsweise mindestens das Zehnfache, des Volumens und/oder der Masse beträgt, welche zum Betrieb des Fahrzeugs ohne den Speicherbehälter erforderlich wäre. In one embodiment of the invention, it may be provided that the volume and / or the mass of the heat transfer medium storable or stored in the storage container as heat storage medium is at least five times, preferably at least ten times, the volume and / or the mass used to operate the vehicle without the storage tank would be required.
Das Volumen und/oder die Masse, welche zum Betrieb des Fahrzeugs ohne den Speicherbehälter erforderlich ist oder wäre, ist dasjenige Volumen und/oder diejenige Masse, welche in einem herkömmlichen Kühlerkreislauf zur Kühlung der Brennstoffzellenvorrichtung durch Wärmeabgabe an den Fahrzeuginnenraum und/oder an die Fahrzeugumgebung vorgesehen wäre. Üblicherweise ist das Volumen in diesem Fall höchstens ungefähr 10 l, beispielsweise höchstens ungefähr 5 l. The volume and / or mass required or would be required to operate the vehicle without the storage vessel is that volume and / or mass that is used in a conventional radiator circuit to cool the fuel cell device by dissipating heat to the vehicle interior and / or vehicle environment would be provided. Usually, the volume in this case is at most about 10 liters, for example at most about 5 liters.
Das Gesamtvolumen des Wärmeträgermediums bei der Verwendung einer erfindungsgemäßen Wärmespeichervorrichtung liegt hingegen vorzugsweise bei mindestens ungefähr 30 l, insbesondere mindestens ungefähr 50 l, beispielsweise mindestens ungefähr 100 l. The total volume of the heat transfer medium when using a heat storage device according to the invention, however, is preferably at least about 30 l, in particular at least about 50 l, for example at least about 100 l.
Vorzugsweise beträgt das Gesamtvolumen des Wärmeträgermediums bei der Verwendung einer erfindungsgemäßen Wärmespeichervorrichtung mindestens ungefähr das Doppelte, vorzugsweise mindestens ungefähr das Dreifache, beispielsweise mindestens ungefähr das Fünffache, desjenigen Volumens, welches in einem herkömmlichen Kühlerkreislauf zur Kühlung der Brennstoffzellenvorrichtung durch Wärmeabgabe an den Fahrzeuginnenraum und/oder an die Fahrzeugumgebung vorgesehen wäre.Preferably, the total volume of the heat transfer medium when using a heat storage device according to the invention is at least about twice, preferably at least about three times, for example at least about five times, that volume which in a conventional cooler circuit for cooling the fuel cell device by heat emission to the vehicle interior and / or the vehicle environment would be provided.
Die Thermovorrichtung umfasst vorzugsweise mehrere Wärmeübertrager. The thermal device preferably comprises a plurality of heat exchangers.
Insbesondere kann vorgesehen sein, dass ein Wärmeübertrager in der Brennstoffzellenvorrichtung angeordnet und/oder der Brennstoffzellenvorrichtung zugeordnet ist, um Abwärme von der Brennstoffzellenvorrichtung auf das Wärmeträgermedium übertragen und von der Brennstoffzellenvorrichtung abführen zu können. Dieser Wärmeübertrager kann beispielsweise ein Flüssigkeit-Flüssigkeit-Wärmeübertrager sein. Ferner kann vorgesehen sein, dass dieser Wärmeübertrager durch in die Brennstoffzellenvorrichtung integrierte Kühlkanäle gebildet ist, welche mit dem Wärmeträgermedium durchströmbar sind. In particular, it can be provided that a heat exchanger is arranged in the fuel cell device and / or associated with the fuel cell device in order to be able to transfer waste heat from the fuel cell device to the heat transfer medium and to be able to discharge it from the fuel cell device. This heat exchanger may for example be a liquid-liquid heat exchanger. Furthermore, it can be provided that this heat exchanger is formed by integrated cooling channels in the fuel cell device, which can be flowed through by the heat transfer medium.
Ein weiterer Wärmeübertrager, insbesondere zum Beheizen des Fahrzeuginnenraums, ist vorzugsweise ein Luft-Flüssigkeit-Wärmeübertrager. Another heat exchanger, in particular for heating the vehicle interior, is preferably an air-liquid heat exchanger.
Ferner ist vorzugsweise ein Wärmeübertrager zur Abgabe von Wärme an die Fahrzeugumgebung vorgesehen. Dieser Wärmeübertrager ist vorzugsweise ein Luft-Flüssigkeit-Wärmeübertrager. Furthermore, a heat exchanger for emitting heat to the vehicle environment is preferably provided. This heat exchanger is preferably an air-liquid heat exchanger.
Die vorliegende Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zum Betreiben eins Fahrzeugs. The present invention further relates to a method of operating a vehicle.
Der Erfindung liegt diesbezüglich die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren bereitzustellen, mittels welchem ein Fahrzeug einfach und energieeffizient betreibbar ist. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren zum Betreiben eines Fahrzeugs, insbesondere eines erfindungsgemäßen Fahrzeugs, gelöst, wobei das Verfahren Folgendes umfasst:
Bereitstellen von elektrischer Energie und Wärme mittels einer Brennstoffzellenvorrichtung;
Aufnahme der Wärme mittels eines Wärmeträgermediums;
Speicherung der Wärme in einem Speicherbehälter durch Zuführung des erwärmten Wärmeträgermediums zu dem Speicherbehälter und/oder durch Speicherung des erwärmten Wärmeträgermediums in dem Speicherbehälter. The invention is in this respect the task of providing a method by which a vehicle is easy and energy efficient operable. This object is achieved according to the invention by a method for operating a vehicle, in particular a vehicle according to the invention, the method comprising:
Providing electrical energy and heat by means of a fuel cell device;
Absorption of the heat by means of a heat transfer medium;
Storage of the heat in a storage container by supplying the heated heat transfer medium to the storage container and / or by storing the heated heat transfer medium in the storage container.
Das erfindungsgemäße Verfahren weist vorzugsweise einzelne oder mehrere der im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Fahrzeug beschriebenen Merkmale und/oder Vorteile auf. The method according to the invention preferably has one or more of the features and / or advantages described in connection with the vehicle according to the invention.
Vorzugsweise ist das erfindungsgemäße Verfahren auf dem erfindungsgemäßen Fahrzeug durchführbar. Preferably, the method according to the invention can be carried out on the vehicle according to the invention.
Ferner eignet sich vorzugsweise das erfindungsgemäße Fahrzeug zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens. Furthermore, the vehicle according to the invention is preferably suitable for carrying out the method according to the invention.
Vorzugsweise ist die im Wärmeträgermedium gespeicherte Wärme zum Vorkonditionieren des Fahrzeugs, insbesondere des Fahrzeuginnenraums und/oder der Brennstoffzellenvorrichtung, nutzbar, insbesondere bevor das Fahrzeug in Betrieb genommen, d.h. in Bewegung versetzt, wird.Preferably, the heat stored in the heat transfer medium for preconditioning of the vehicle, in particular the vehicle interior and / or the fuel cell device, usable, in particular before the vehicle is put into operation, i. set in motion, will.
Insbesondere erfolgt die Vorkonditionierung, bevor die Brennstoffzellenvorrichtung und/oder der Antriebsmotor in Betrieb genommen wird.In particular, the preconditioning takes place before the fuel cell device and / or the drive motor is put into operation.
Bei einer Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass das Fahrzeug wahlweise in einem Brennstoffbetrieb und in einem Batteriebetrieb betreibbar ist. In dem Brennstoffbetrieb wird eine zum Antreiben des Fahrzeugs erforderliche elektrische Energie mittels der Brennstoffzellenvorrichtung unter Verwendung von Brennstoff bereitgestellt. Im Batteriebetrieb wird zuvor in einer Batterievorrichtung gespeicherte elektrische Energie zum Antreiben des Fahrzeugs bereitgestellt. In one embodiment of the invention can be provided that the vehicle is selectively operable in a fuel operation and in battery operation. In the fuel operation, electric power required for driving the vehicle is provided by the fuel cell device using fuel. In battery operation, electrical energy previously stored in a battery device is provided for driving the vehicle.
Im Brennstoffbetrieb erzeugte Wärme wird vorzugsweise zur späteren Nutzung derselben im Batteriebetrieb gespeichert, insbesondere indem das im Speicherbehälter angeordnete und/oder dem Speicherbehälter zuzuführende Wärmeträgermedium erwärmt wird. Heat generated in fuel operation is preferably stored for later use thereof in battery operation, in particular by heating the heat transfer medium arranged in the storage container and / or to be supplied to the storage container.
Das im Speicherbehälter angeordnete Wärmeträgermedium wird vorzugsweise dadurch erwärmt, dass erwärmtes und/oder erhitztes Wärmeträgermedium zu dem Speicherbehälter zugeführt und kühleres Wärmeträgermedium aus dem Speicherbehälter abgeführt wird. The heat transfer medium arranged in the storage tank is preferably heated by supplying heated and / or heated heat transfer medium to the storage tank and removing cooler heat transfer medium from the storage tank.
Es kann jedoch auch vorgesehen sein, dass zwei Speicherbehälter vorgesehen sind, wobei einem der Speicherbehälter erwärmtes Wärmeträgermedium zugeführt wird, um Wärme zu speichern und zugleich kühleres Wärmeträgermedium aus dem weiteren Speicherbehälter entnommen wird, beispielsweise um das dem ersten Speicherbehälter zugeführte Wärmeträgermedium, welches dann aus einem Kreislauf der Thermovorrichtung entfernt wurde, zu ersetzen. However, it may also be provided that two storage containers are provided, wherein one of the storage tank heated heat transfer medium is supplied to store heat and at the same cooler fluid carrier medium is removed from the other storage tank, for example, to the first storage tank supplied heat transfer medium, which then from a Circuit of the thermal device has been removed to replace.
Es kann vorgesehen sein, dass in dem Batteriebetrieb das im Speicherbehälter angeordnete erwärmte Wärmeträgermedium einem Wärmeübertrager zum Beheizen eines Fahrzeuginnenraums des Fahrzeugs zugeführt wird. Auf diese Weise kann insbesondere elektrische Energie eingespart werden, welche anderenfalls zum Beheizen des Fahrzeuginnenraums mittels des elektrischen Heizelements genutzt werden müsste. It may be provided that in the battery operation, the arranged in the storage tank heated heat transfer medium is fed to a heat exchanger for heating a vehicle interior of the vehicle. In this way, in particular electrical energy can be saved, which would otherwise have to be used for heating the vehicle interior by means of the electric heating element.
Vorteilhaft kann es sein, wenn vor dem Starten und/oder zum Starten der Brennstoffzellenvorrichtung das im Speicherbehälter angeordnete erwärmte Wärmeträgermedium einem Wärmeübertrager der Brennstoffzellenvorrichtung zugeführt wird. Hierdurch kann insbesondere ein Kaltstart der Brennstoffzellenvorrichtung unter Nutzung der im Speicherbehälter gespeicherten Wärme vereinfacht und/oder optimiert werden. Die Brennstoffzellenvorrichtung wird hierdurch insbesondere vorgeheizt, um einen unerwünschten Betrieb der Brennstoffzellenvorrichtung bei niedrigen Temperaturen, welcher zu hohem Verschleiß und/oder einer Beschädigung der Brennstoffzellenvorrichtung führen kann, zu vermeiden. It can be advantageous if, prior to starting and / or starting the fuel cell device, the heated heat transfer medium arranged in the storage tank is fed to a heat exchanger of the fuel cell device. In this way, in particular, a cold start of the fuel cell device can be simplified and / or optimized by utilizing the heat stored in the storage container. The fuel cell device is thereby preheated in particular in order to avoid unwanted operation of the fuel cell device at low temperatures, which can lead to high wear and / or damage to the fuel cell device.
Im Brennstoffbetrieb der Brennstoffzellenvorrichtung wird vorzugsweise einerseits elektrische Energie zum Antreiben des Fahrzeugs mittels des Antriebsmotors bereitgestellt. Andererseits wird im Brennstoffbetrieb elektrische Energie zum Laden der Batterievorrichtung bereitgestellt. In fuel operation of the fuel cell device, on the one hand, electrical energy is preferably provided for driving the vehicle by means of the drive motor. On the other hand, in fuel operation, electric power is provided for charging the battery device.
Die Brennstoffzellenvorrichtung ist insbesondere eine sogenannte On Board-Ladevorrichtung. The fuel cell device is in particular a so-called on-board charging device.
Die Brennstoffzellenvorrichtung ist vorzugsweise nur zyklisch im Betrieb. The fuel cell device is preferably only cyclically in operation.
Beispielsweise bei einem als Gepäckschlepper ausgebildeten Nutzfahrzeug kann vorgesehen sein, dass die Batterievorrichtung mehrere Bleibatterien umfasst. Diese Bleibatterien weisen vorzugsweise ein hohes Gewicht auf, wodurch sich eine Traktionsleistung des Gepäckschleppers erhöht. Hierdurch kann eine Antriebskraft vorzugsweise schlupffrei auf die Straße übertragen werden, um letztlich die zu ziehenden Anhänger mit den darauf befindlichen Gepäckstücken zuverlässig ziehen zu können. For example, in a designed as a baggage tractor commercial vehicle can be provided that the battery device comprises a plurality of lead batteries. These lead batteries preferably have a high weight, thereby increasing a traction performance of the baggage tractor. As a result, a driving force can preferably be transmitted without slippage to the road in order ultimately to be able to reliably pull the trailer to be pulled with the pieces of luggage thereon.
Ein Nutzfahrzeug umfasst vorzugsweise eine Fahrzeugkabine, welche den Fahrzeuginnenraum des Fahrzeugs umgibt. A commercial vehicle preferably comprises a vehicle cabin, which surrounds the vehicle interior of the vehicle.
Insbesondere zum Vermeiden von unerwünschtem Scheibenbeschlag muss aus Sicherheitsgründen vorzugsweise eine Innenraumheizung vorgesehen sein. Die Innenraumheizung ist vorzugsweise durch die Thermovorrichtung gebildet und/oder ein Bestandteil der Thermovorrichtung. For reasons of safety, in particular to avoid undesired window fitting, an interior heating system must preferably be provided. The interior heating is preferably formed by the thermal device and / or a component of the thermal device.
Insbesondere dann, wenn ein als Gepäckschlepper ausgebildetes Nutzfahrzeug bei kalten Außenbedingungen häufig abwechselnd einerseits im Freien und andererseits in einer Gepäckabfertigungshalle unterwegs ist, kann es zu Scheibenbeschlag kommen. Hier ist eine effiziente Innenraumheizung, insbesondere mittels der Thermovorrichtung und/oder eines elektrischen Heizelements, beispielsweise eines elektrischen PTC-Widerstandsheizers, unentbehrlich. In particular, when designed as a baggage tractor commercial vehicle in cold outdoor conditions often alternately on the one hand outdoors and the other in a Baggage handling hall is on the way, it can come to Scheibenbeschlag. Here is an efficient interior heating, in particular by means of the thermal device and / or an electric heating element, for example, an electric PTC resistance heater, indispensable.
Insbesondere dann, wenn die Batterievorrichtung Bleibatterien umfasst, weisen diese aufgrund der erforderlichen hohen Kapazitäten hohe Ladezeiten auf. Eine stationäre Beladung der Bleibatterien ist dann oftmals wirtschaftlich kritisch. Vorzugsweise erfolgt daher die Beladung der Batterievorrichtung während des Betriebs des Fahrzeugs, insbesondere unter Nutzung der Brennstoffzellenvorrichtung. In particular, when the battery device includes lead acid batteries, they have high charging times due to the required high capacity. A stationary loading of lead batteries is then often economically critical. Preferably, therefore, the loading of the battery device during operation of the vehicle, in particular using the fuel cell device.
Die Wärmespeichervorrichtung ist vorzugsweise ein Enthalpiespeicher zur Zwischenspeicherung von Brennstoffzellenabwärme. The heat storage device is preferably an enthalpy storage for intermediate storage of fuel cell waste heat.
Vorzugsweise ist die im Wärmespeicher gespeicherte Wärme kontinuierlich oder teilkontinuierlich, insbesondere bedarfsweise und/oder zeitlich unabhängig vom Betrieb der Brennstoffzellenvorrichtung zur Beheizung des Fahrzeuginnenraums nutzbar. Preferably, the heat stored in the heat storage is continuously or partially continuously, in particular as needed and / or time independently of the operation of the fuel cell device for heating the vehicle interior usable.
Ferner kann vorgesehen sein, dass die im Wärmespeicher gespeicherte Wärme kontinuierlich oder teilkontinuierlich, insbesondere bedarfsweise und/oder zeitlich unabhängig von einem Fahrbetrieb des Fahrzeugs zur Beheizung des Fahrzeuginnenraums und/oder der Brennstoffzellenvorrichtung nutzbar ist. Ein maßgeblicher Einflussfaktor kann hierbei die Isolierung des Speicherbehälters der Wärmespeichervorrichtung (des Enthalpiespeichers) sein. Mit herkömmlichen thermisch insolierten Speicherbehältern ist ein Wärmeverlust jedoch vorzugsweise auf einfache Art und Weise minimierbar.Furthermore, it can be provided that the heat stored in the heat accumulator can be used continuously or partially continuously, in particular as and when required, and / or independently of a driving operation of the vehicle for heating the vehicle interior and / or the fuel cell device. A significant influencing factor here can be the isolation of the storage tank of the heat storage device (the enthalpy storage). However, with conventional thermally-insulated storage containers, heat loss is preferably minimized in a simple manner.
Dadurch, dass das Wärmeträgermedium zur Speicherung von Wärme genutzt wird, ergibt sich vorzugsweise kein Exergieverlust, welcher aus einer Übertragung der Wärme von dem Wärmeträgermedium auf ein separates Wärmespeichermedium resultieren würde. The fact that the heat transfer medium is used for the storage of heat, there is preferably no exergy loss, which would result from a transfer of heat from the heat transfer medium to a separate heat storage medium.
Die Batterievorrichtung kann alternativ oder ergänzend zu einer oder mehreren Bleibatterien eine oder mehrere Lithium-Ionen-Batterien umfassen. The battery device may comprise one or more lithium-ion batteries as an alternative or in addition to one or more lead-acid batteries.
Eine Speicherkapazität der Batterievorrichtung beträgt vorzugsweise mindestens ungefähr 5 kWh, beispielsweise 8 kWh. A storage capacity of the battery device is preferably at least about 5 kWh, for example 8 kWh.
Eine maximale elektrische Leistung der Brennstoffzellenvorrichtung beträgt vorzugsweise mindestens ungefähr 15 kW, insbesondere mindestens ungefähr 20 kW. A maximum electric power of the fuel cell device is preferably at least about 15 kW, more preferably at least about 20 kW.
Vorzugsweise ist die Brennstoffzellenvorrichtung derart ausgelegt und/oder gewählt, dass deren thermische und/oder elektrische Leistung für einen üblichen und/oder regulären Betrieb des Fahrzeugs überdimensioniert ist. Beispielsweise kann vorgesehen sein, dass die Brennstoffzellenvorrichtung hinsichtlich ihrer thermischen und/oder elektrischen Leistung um mindestens ungefähr 30%, beispielsweise mindestens ungefähr 50%, insbesondere mindestens ungefähr 100%, überdimensioniert ist.Preferably, the fuel cell device is designed and / or chosen such that its thermal and / or electrical power is oversized for normal and / or regular operation of the vehicle. For example, it can be provided that the fuel cell device is oversized in terms of its thermal and / or electrical power by at least about 30%, for example at least about 50%, in particular at least about 100%.
Weitere bevorzugte Merkmale und/oder Vorteile der Erfindung sind Gegenstand der nachfolgenden Beschreibung und der zeichnerischen Darstellung eines Ausführungsbeispiels. Further preferred features and / or advantages of the invention are the subject of the following description and the drawings of an embodiment.
In den Zeichnungen zeigen: In the drawings show:
Gleiche oder funktional äquivalente Elemente sind in sämtlichen Figuren mit denselben Bezugszeichen versehen. Identical or functionally equivalent elements are provided with the same reference numerals in all figures.
Eine in den
Das Fahrzeug
Ferner umfasst das Fahrzeug
Insbesondere ist die elektrische Energie aus der Batterievorrichtung
Das Fahrzeug
Die Brennstoffzellenvorrichtung
Im Betrieb der Brennstoffzellenvorrichtung
Hierzu umfasst das Fahrzeug
Die Thermovorrichtung
Mittels der Pumpe
Ein Wärmeübertrager
Vorzugsweise ist ferner ein weiterer Wärmeübertrager
Wie ferner
Die Thermovorrichtung
Ein oder mehrere Heizelemente
Das Fahrzeug
Der Fahrzeuginnenraum
Wenn die Brennstoffzellenvorrichtung
Im Sinne eines möglichst energieeffizienten Betriebs des Fahrzeugs
Das Fahrzeug
Der Speicherbehälter
Insbesondere ist der Speicherbehälter
Im Betrieb der Brennstoffzellenvorrichtung
Vorzugsweise ist die im Mediumkreislauf
Mittels des Wärmeträgermediums kann somit eine große Menge von Wärme sensibel gespeichert werden, indem das gesamte Wärmeträgermedium erwärmt oder erhitzt wird. By means of the heat transfer medium thus a large amount of heat can be stored sensitive by the entire heat transfer medium is heated or heated.
Dadurch, dass das Wärmeträgermedium als Wärmespeichermedium dient, ist eine ineffiziente Wärmeübertragung von dem Wärmeträgermedium auf ein separates Wärmespeichermedium entbehrlich. The fact that the heat transfer medium serves as a heat storage medium, an inefficient heat transfer from the heat transfer medium to a separate heat storage medium is unnecessary.
Die im Betrieb der Brennstoffzellenvorrichtung
Mittels der Wärmespeichervorrichtung
Das vorstehend beschriebene Fahrzeug
Wenn ein Ladezustand der Batterievorrichtung
When a state of charge of the
Bei kalten Bedingungen, insbesondere in einem Winterbetrieb bei beispielsweise ungefähr –10°C, ist ein Beheizen des Fahrzeuginnenraums
Die Beheizung des Fahrzeuginnenraums
Vorzugsweise wird daher die zum Beheizen des Fahrzeuginnenraums
Die Wärmespeichervorrichtung
Abhängig von der mittels der Wärmespeichervorrichtung
Zudem kann das Heizelement
Durch die Verwendung der Wärmespeichervorrichtung
Beispielsweise kann bereits die Verwendung eines Speicherbehälters
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 100100
- Fahrzeug vehicle
- 102102
- Kraftfahrzeug motor vehicle
- 104104
- Antriebsmotor drive motor
- 106106
- Elektromotor electric motor
- 108108
- Batterievorrichtung battery device
- 110110
- Wechselrichter inverter
- 112112
- Brennstoffzellenvorrichtung fuel cell device
- 114114
- Thermovorrichtung thermal device
- 116116
- Wärmeübertrager Heat exchanger
- 118118
- Pumpe pump
- 120120
- Mediumkreislauf Medium circuit
- 122122
- Fahrzeuginnenraum Vehicle interior
- 124124
- Kühler cooler
- 126126
- Bypassleitung bypass line
- 128 128
- VentilValve
- 130130
- Heizelement heating element
- 132132
- Wärmespeichervorrichtung Heat storage device
- 134134
- Speicherbehälter storage container
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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- DE 10349630 A1 [0002] DE 10349630 A1 [0002]
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