DE102017007213A1 - Mobile charging station - Google Patents

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Matthias Maisch
Ralf Nüßle
Holger Richter
Volker Schempp
Jens Sternemann
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Abstract

Die Erfindung betrifft eine mobile Ladestation (1) zum elektrischen Laden von Batterien (9) in Fahrzeugen (7), mit wenigstens einem Brennstoffzellensystem (12) zur Bereitstellung von elektrischer Leistung. Die erfindungsgemäße Ladestation ist gekennzeichnet durch Mittel zum Bereitstellen von Kühlleistung für das wenigstens eine Fahrzeug (7), dessen Batterien (9) geladen werden.

Figure DE102017007213A1_0000
The invention relates to a mobile charging station (1) for electrically charging batteries (9) in vehicles (7), comprising at least one fuel cell system (12) for providing electrical power. The charging station according to the invention is characterized by means for providing cooling power for the at least one vehicle (7), the batteries (9) are charged.
Figure DE102017007213A1_0000

Description

Die Erfindung betrifft eine mobile Ladestation zum elektrischen Laden von Batterien in einem Fahrzeug, mit wenigstens einem Brennstoffzellensystem zur Bereitstellung der elektrischen Leistung.The invention relates to a mobile charging station for electrically charging batteries in a vehicle, having at least one fuel cell system for providing the electrical power.

Ein Problem beim Durchbruch der Elektromobilität bzw. eine Einschränkung bei der Nutzung von Elektrofahrzeugen besteht darin, dass nicht überall eine entsprechende Ladeinfrastruktur bereitsteht. Dies rührt zum einen daher, dass der bauliche Aufwand mit Kosten verbunden ist und zum anderen daher, dass an vielen Orten aufgrund der Infrastruktur eine Installation der entsprechenden Leistungen für eine Vielzahl von Orten bzw. Ladepunkten schlicht nicht möglich ist. Des Weiteren besteht das Problem, dass zum Beispiel vor allem in Großstädten die Fahrzeuge in Wohngebieten nachts bzw. bei Nichtnutzung nicht geladen werden können, da die Besitzer nicht über eigene Garagen oder Stellplätze verfügen und eine Installation von einer Vielzahl von Lademöglichkeiten mit entsprechender Leistung nicht ohne weiteres möglich ist. Ein weiteres Problem ist, dass Fahrzeuge zum Beispiel bei Großereignissen, wie Konzerten oder Festivals, auf freien Flächen geparkt werden, wo keine Ladeinfrastruktur besteht. Die Fahrzeuge können dann trotz langer Parkzeit nicht nachgeladen werden, was ein weiteres Problem für den Durchbruch der Elektromobilität darstellt.A problem with the breakthrough of electromobility or a limitation in the use of electric vehicles is that there is not always an appropriate charging infrastructure available. This is due, on the one hand, to the fact that the construction costs are associated with costs and, on the other hand, because in many places an installation of the corresponding services for a plurality of locations or charging points is simply not possible due to the infrastructure. Furthermore, there is the problem that, for example, especially in large cities, the vehicles can not be charged in residential areas at night or when not in use, since the owners do not have their own garages or parking spaces and an installation of a variety of charging options with appropriate performance not without further is possible. Another problem is that, for example, vehicles are parked on open spaces at major events, such as concerts or festivals, where there is no charging infrastructure. The vehicles can then not be recharged despite a long parking time, which represents another problem for the breakthrough of electric mobility.

Ein weiteres Problem kann auch darin bestehen, dass selbst bei vorhandenen Ladesäulen, zum Beispiel an Autobahnraststätten, diese in Spitzenzeiten des Reiseverkehrs nicht ausreichen. Insbesondere in solchen Situationen kann es außerdem zu Problemen mit der Stabilität des elektrischen Netzwerks kommen, wenn die Möglichkeit der Entnahme von elektrischer Leistung nicht mehr gegeben ist, da aufgrund einer Vielzahl von Ladesäulen, welche direkt am Stromnetz hängen, diese mit einer sehr großen Leistung gleichzeitig betrieben werden, was die Stabilität des Stromnetzes nachteilig beeinflusst.Another problem can also be that even at existing charging stations, for example at motorway service areas, these are not sufficient in peak periods of travel. In particular, in such situations, it can also cause problems with the stability of the electrical network, if the possibility of removal of electrical power is no longer given, because of a variety of charging stations, which depend directly on the mains, they with a very large power at the same time operated, which adversely affects the stability of the power grid.

Aus dem allgemeinen Stand der Technik sind fest verbaute Ladesäulen unterschiedlicher Leistungsstärke bekannt. Nachteilig sind dabei die Installation und der Anschluss an entsprechende Leistungen, welcher mit Aufwand und Kosten verbunden ist und welcher insbesondere nicht überall problemlos möglich ist.From the general state of the art permanently installed charging stations of different power levels are known. Disadvantages are the installation and the connection to appropriate services, which is associated with effort and costs and which in particular is not easily possible everywhere.

Aus dem Stand der Technik in Form der DE 20 2010 011 567 U1 ist eine transportable Stromtankstelle aus mehreren Räumen bekannt, welche als modulares System beispielsweise aus Beton aufgebaut ist. Eine solche transportable Stromtankstelle kann bei Bedarf an einer entsprechenden Stelle positioniert werden. Über ein Brennstoffzellenmodul wird dann die elektrische Leistung bereitgestellt, sodass die transportable Stromtankstelle unabhängig vom Anschluss an ein Stromnetz ist. Der Nachteil besteht insbesondere in dem relativ großen Aufbau eines transportablen Stationsgebäudes, vorzugsweise aus Beton, was die Mobilität entsprechend einschränkt und allenfalls die Bereitstellung, beispielsweise in der Art eines Blockheizkraftwerks, wie es aus dem Bereich der Nahenergieversorgung bekannt ist, ermöglicht.From the prior art in the form of DE 20 2010 011 567 U1 is a transportable charging station known from several rooms, which is constructed as a modular system, for example made of concrete. If necessary, such a transportable charging station can be positioned at a corresponding location. The electrical power is then provided via a fuel cell module, so that the transportable charging station is independent of the connection to a power grid. The disadvantage is especially in the relatively large structure of a portable station building, preferably made of concrete, which limits the mobility accordingly and possibly providing, for example in the form of a combined heat and power plant, as is known in the field of local energy supply allows.

Die WO 2017/28616 A1 beschreibt eine mobile Ladestation, welche ebenfalls mit einer Brennstoffzelle arbeitet. Sie nutzt als Ausgangsmaterialien Methanol und Wasser und stellt hieraus ein wasserstoffhaltiges Gas über eine sogenannte Heißdampfreformierung her. Der Aufbau mit einem solchen Reformer ist relativ aufwändig und energieintensiv. Darüber hinaus ist es so, dass im Bereich der mobilen Ladestation unerwünschte Emissionen entstehen, da immer Reste des Methanols vorhanden sind, welche entsprechend an die Umgebung abgegeben und/oder nachverbrannt werden müssen.The WO 2017/28616 A1 describes a mobile charging station, which also works with a fuel cell. It uses methanol and water as starting materials and produces a hydrogen-containing gas from this by means of so-called hot steam reforming. The structure with such a reformer is relatively complex and energy-intensive. In addition, it is the case that unwanted emissions arise in the area of the mobile charging station, since residues of the methanol are always present, which must be released into the environment and / or post-combusted accordingly.

Zu weiteren Einzelaspekten kann außerdem auf weiteren Stand der Technik verwiesen werden. So ist zum Thema der Reformierung, insbesondere der autothermen Reformierung, beispielsweise die DE 103 09 794 A1 bekannt. Zur Thematik der Rückgewinnung und Aufbereitung von Wasser sowie der Nutzung von Restwärme in diesem Wasser des Brennstoffzellensystems kann, hier in einer Fahrzeuganwendung, auf die DE 10 2014 002 042 A1 verwiesen werden.For further individual aspects, reference may also be made to further prior art. So is the subject of reforming, especially the autothermal reform, for example, the DE 103 09 794 A1 known. On the subject of the recovery and treatment of water and the use of residual heat in this water of the fuel cell system can, here in a vehicle application, on the DE 10 2014 002 042 A1 to get expelled.

Die DE 10 2014 006 960 A1 beschäftigt sich mit einem selbstfahrenden Energieversorgungsgerät als mobile Ladestation, nicht jedoch für ein Fahrzeug. Dieses funktioniert ausschließlich über Stromspeicher, sodass anders als im eingangs genannten Stand der Technik keine Brennstoffzelle vorhanden ist. Allerdings bietet das selbstfahrende Energieversorgungsgerät die Möglichkeit, dass es nach Anforderung zu einem zu ladenden Elektrowerkzeug fährt und dieses entsprechend lädt. Der gesamte Ablauf kann dabei die Anforderung des selbstfahrenden mobilen Energieversorgungsgeräts, die Transferierung der Energie und ähnliches enthalten. Ein ähnliches System für Elektrofahrzeuge ist außerdem in der WO 2016/192123 A1 beschrieben.The DE 10 2014 006 960 A1 deals with a self-propelled power supply as a mobile charging station, but not for a vehicle. This works exclusively via electricity storage, so that unlike the above-mentioned prior art no fuel cell is available. However, the self-propelled power supply unit offers the possibility that it travels to a charging power tool as required and loads it accordingly. The entire process may include the requirement of the self-propelled mobile power supply, the transfer of energy and the like. A similar system for electric vehicles is also in the WO 2016/192123 A1 described.

Abschließend kann hinsichtlich der Verwendung von Roboterarmen, um Ladekabel an ein Fahrzeug zu bewegen, außerdem auf die DE 10 2015 213 160 A1 hingewiesen werden, welche einen Roboter zeigt, welcher innerhalb einer Stromtankstelle das Ladekabel automatisiert zu den zu ladenden Fahrzeugen fährt.Finally, with regard to the use of robotic arms to move charging cables to a vehicle, it is also possible to use the DE 10 2015 213 160 A1 be pointed, which shows a robot, which automatically drives the charging cable within a charging station to the vehicles to be loaded.

Zum weiteren allgemeinen Stand der Technik kann auf die Kühlung eines Teils eines Fahrzeugs über eine Kühlmasse, wie beispielsweise Trockeneis, auf die DE 10 2015 207 514 A1 hingewiesen werden.For further general state of the art, it is possible to cool a part of a vehicle via a cooling mass, such as dry ice, on the DE 10 2015 207 514 A1 be pointed out.

Wünschenswert wäre nun eine mobile Ladestation zum elektrischen Laden von Batterien in einem Fahrzeug, welche das Laden der Batterie möglichst ohne Emissionen, wie beispielsweise Kohlendioxid oder unverbrannte Kohlenwasserstoffe, ermöglicht und welche darüber hinaus auch den Anfall von Lärm verhindert oder zumindest reduziert, um so die Möglichkeit des Nachladens auch nachts beispielsweise in Wohngebieten größerer Städte mit minimaler Geräuschbelastung für die Anwohner zu ermöglichen.Desirable would now be a mobile charging station for electrically charging batteries in a vehicle, which allows charging the battery as possible without emissions, such as carbon dioxide or unburned hydrocarbons, and which also prevents the onset of noise or at least reduced, so the possibility reloading even at night, for example, in residential areas of larger cities with minimal noise pollution for residents to allow.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch eine mobile Ladestation zum elektrischen Laden von Batterien in einem Fahrzeug gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 gelöst, welche ferner die Merkmale des kennzeichnenden Teils des Anspruchs 1 aufweist. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der mobilen Ladestation ergeben sich aus den restlichen abhängigen Unteransprüchen.According to the invention this object is achieved by a mobile charging station for electrically charging batteries in a vehicle according to the preamble of claim 1, which further comprises the features of the characterizing part of claim 1. Advantageous embodiments and further developments of the mobile charging station result from the remaining dependent subclaims.

Die erfindungsgemäße mobile Ladestation zum elektrischen Laden von Batterien in Fahrzeugen umfasst wenigstens ein Brennstoffzellensystem zur Bereitstellung der elektrischen Leistung, welche zum Laden eines oder insbesondere mehrerer Elektrofahrzeuge oder Plug-In-Hybridfahrzeugen benötigt wird. Die mobile Ladestation gemäß der Erfindung umfasst ferner Mittel zum Bereitstellen von Kühlleistung für das wenigstens eine elektrische Fahrzeug, dessen Batterien geladen werden. Wie eingangs bereits erwähnt, ist das Laden von elektrischen Batterien in Fahrzeugen mit einer entsprechend hohen Wärmeentwicklung in dem Fahrzeug bzw. seiner Batterie verbunden. Typischerweise wird diese beim Laden anfallende Abwärme über das fahrzeugeigene Kühlsystem in die Umgebung abgeführt. Bei niedrigen Umgebungstemperaturen kann die Abwärme auch genutzt werden, um beispielsweise den Innenraum des Fahrzeugs zu heizen bzw. vorzuheizen, um so beispielsweise vereiste Scheiben abzutauen oder dergleichen. In diesem Fall muss keine oder nur eine sehr geringe Menge an Abwärme an die Umgebung abgeführt werden. Lärmemissionen, welche durch das Kühlsystem des Fahrzeugs verursacht werden, spielen dann keine bzw. lediglich eine untergeordnete Rolle.The mobile charging station according to the invention for electrically charging batteries in vehicles comprises at least one fuel cell system for providing the electrical power which is required for charging one or in particular a plurality of electric vehicles or plug-in hybrid vehicles. The mobile charging station according to the invention further comprises means for providing cooling power for the at least one electric vehicle whose batteries are being charged. As already mentioned, the charging of electric batteries in vehicles is associated with correspondingly high heat development in the vehicle or its battery. Typically, this waste heat generated during charging is dissipated into the environment via the vehicle's own cooling system. At low ambient temperatures, the waste heat can also be used, for example, to heat or preheat the interior of the vehicle, for example, to defrost iced slices or the like. In this case, no or only a very small amount of waste heat must be dissipated to the environment. Noise emissions, which are caused by the cooling system of the vehicle, then play no or only a minor role.

In der Praxis ist es jedoch sehr häufig so, dass die Umgebungstemperaturen entsprechend warm sind. In diesem Fall muss die Abwärme in die Umgebung abgegeben werden, was, vor allem bei höheren Umgebungstemperaturen, einen erheblichen Durchsatz von Kühlluft durch das Kühlsystem des Fahrzeugs benötigt. In diesem sehr häufig auftretenden Anwendungsfall hat nun die mobile Ladeeinrichtung gemäß der Erfindung den entscheidenden Vorteil, dass über sie Kühlleistung für das wenigstens eine elektrische Fahrzeug, dessen Batterien geladen werden, bereitgestellt werden kann. Ein solches Bereitstellen von zusätzlicher Kühlleistung über die mobile Ladestation kann dabei außerordentlich effizient und entsprechend leise erfolgen, da beispielsweise über die mobile Ladestation bereitgestellte Lüfter sehr viel größer gebaut werden können, als die Lüfter bzw. Gebläse in Fahrzeugen, sodass diese bei demselben Luftdurchsatz eine weitaus geringere Lärmemission verursachen. Auch die Bereitstellung von abgekühlter Luft oder Trockeneisnebel kann zusätzliche Kühlleistung ohne Lärmemissionen ermöglichen.In practice, however, it is very common for the ambient temperatures to be correspondingly warm. In this case, the waste heat must be released into the environment, which, especially at higher ambient temperatures, requires a significant flow of cooling air through the vehicle's cooling system. In this very frequently occurring application, the mobile charging device according to the invention now has the decisive advantage that cooling power can be provided for the at least one electric vehicle whose batteries are being charged. Such provision of additional cooling capacity via the mobile charging station can be extremely efficient and correspondingly quiet, because, for example, provided via the mobile charging station fans can be built much larger than the fans or fans in vehicles, so they at the same air flow a lot lower noise emission. The provision of cooled air or dry ice mist can also provide additional cooling capacity without noise emissions.

Die erfindungsgemäße mobile Ladestation ist somit in der Lage, neben der reinen elektrischen Aufladung der Batterie insbesondere auch die Möglichkeit zur Kühlung des Fahrzeugs und damit zur Unterstützung der Abfuhr der Abwärme, welche beim elektrischen Laden auftritt, zu ermöglichen. Dies macht die mobile Ladestation gemäß der Erfindung außerordentlich effizient und erlaubt es ihr, weitgehend emissionsfrei und leise ihre Funktion zu erfüllen.The mobile charging station according to the invention is thus able, in addition to the pure electrical charging of the battery in particular also the possibility of cooling the vehicle and thus to support the removal of waste heat, which occurs during electrical charging. This makes the mobile charging station according to the invention extremely efficient and allows her to perform largely emission-free and quietly their function.

Dies gilt insbesondere dann, wenn gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Idee in der mobilen Ladestation wenigstens ein Druckgasspeicher für Wasserstoff als Brennstoff für das Brennstoffzellensystem vorgesehen ist, wobei dieser Druckgasspeicher insbesondere in einem Tankanhänger platziert sein kann. Über die Verwendung von in einem Druckgasspeicher gespeichertem Wasserstoff ist die Erzeugung der elektrischen Leistung über das Brennstoffzellensystem praktisch emissionsfrei möglich, sodass nicht nur Lärmemissionen reduziert werden können, sondern auch Emissionen von unerwünschten Stoffen wie beispielsweise Kohlendioxid, Kohlenwasserstoffen oder insbesondere Feinstaubpartikeln oder ähnlichem.This is especially true if, according to an advantageous development of the idea in the mobile charging station at least one compressed gas storage for hydrogen is provided as fuel for the fuel cell system, said compressed gas storage can be placed in particular in a tank trailer. The use of stored in a compressed gas storage hydrogen, the generation of electrical power via the fuel cell system is virtually emission-free, so not only noise emissions can be reduced, but also emissions of undesirable substances such as carbon dioxide, hydrocarbons or particulate particulate matter or the like.

Die Verwendung von Druckgasspeichern in einem Anhänger oder zumindest die Anordnung von einigen der Druckgasspeicher für den Wasserstoff in einem Anhänger hat dabei den entscheidenden Vorteil, dass der Anhänger sehr schnell und effizient gewechselt werden kann, wenn die Druckgasspeicher leer sind. Insbesondere in der Ausführung mit einem kleinen Druckgasbehälter im Bereich der eigentlichen mobilen Ladestation und weiteren größeren Druckgasspeichern im Bereich des Anhängers ist es möglich, die mobile Ladestation für eine gewisse Zeit weiter zu betreiben, während der Anhänger ausgetauscht wird, um einfach und effizient frischen Brennstoff zur Verfügung stellen zu können.The use of compressed gas storage in a trailer or at least the arrangement of some of the compressed gas storage for hydrogen in a trailer has the distinct advantage that the trailer can be changed very quickly and efficiently when the compressed gas storage tanks are empty. In particular, in the embodiment with a small compressed gas tank in the area of the actual mobile charging station and other larger compressed gas storage in the trailer, it is possible to continue to operate the mobile charging station for a while, while the trailer is replaced in order to simply and efficiently fresh fuel To make available.

Eine sehr vorteilhafte Weiterbildung der mobilen Ladestation gemäß der Erfindung sieht es vor, dass die Mittel zum Bereitstellen von Kühlleistung über wenigstens einen Schwenkarm zu einer Kühlfläche des wenigstens einen Fahrzeugs, dessen Batterien geladen werden, führbar sind. Ein solcher Schwenkarm, vorzugsweise ein automatisiert angesteuerter Schwenkarm bzw. Roboterarm, ist in der Lage, besonders einfach und effizient die Mittel zur Bereitstellung von zusätzlicher Kühlleistung in den relevanten Bereich des Fahrzeugs, also in den Bereich seiner eigenen Kühlfläche, zu bringen.A very advantageous development of the mobile charging station according to the invention provides that the means for providing cooling power via at least one pivot arm to a cooling surface of the at least one vehicle whose Batteries are charged, are feasible. Such a swivel arm, preferably an automatically controlled swivel arm or robotic arm, is able to bring the means for providing additional cooling power into the relevant area of the vehicle, ie into the area of its own cooling area, in a particularly simple and efficient manner.

Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Idee können, wie oben bereits angedeutet, die Mittel ein Gebläse umfassen. Ein solches Gebläse bzw. ein Lüfter unterstützt die Durchströmung des Kühlers des Fahrzeugs mit Luft und verbessert so dessen Kühlleistung, das Gebläse bzw. der Lüfter der erfindungsgemäßen mobilen Ladeeinrichtung gemäß der beschriebenen Weiterbildung, kann dabei zusätzlich oder alternativ zu einem im Fahrzeug vorhandenen Standlüfter zum Einsatz kommen.According to an advantageous development of the idea, as already indicated above, the means comprise a fan. Such a fan or a fan supports the flow of the radiator of the vehicle with air and thus improves its cooling capacity, the blower or the fan of the mobile charging device according to the invention according to the described development, can additionally or alternatively to an existing in the vehicle parking fan used come.

Gemäß einer außerordentlich günstigen Weiterbildung der Idee kann es ergänzend oder alternativ hierzu vorgesehen sein, dass die Mittel Medien wie Flüssigkeitsnebel, Trockeneisdampf und/oder ein abgekühltes gasförmiges Medium, wie insbesondere Luft, umfassen. Ein solches die Kühlleistung unterstützendes Medium, beispielsweise zerstäubte Flüssigkeit, welche insbesondere aus dem Produktwasser des Brennstoffzellensystems gewonnen werden kann, oder insbesondere Trockeneisdampf oder entsprechend abgekühlte bzw. heruntergekühlte Luft, deren Temperatur unterhalb der Temperatur der Luft in der Umgebung des Fahrzeugs, dessen Batterien geladen werden, liegt, können helfen, die Kühlleistung durch die mobile Ladeeinrichtung bereitzustellen, um so die Kühlung in dem Fahrzeug zu verbessern, ohne Lärmemissionen zu verursachen. Insbesondere die Zufuhr, beispielsweise von Trockeneisnebel über einen Schlauch, um den oben bereits angedeuteten Roboterarm bzw. Schwenkarm sowie gegebenenfalls ein kleines ergänzendes Gebläse, stellt ein sehr kaltes bewegtes Medium im Bereich der Kühlfläche des Fahrzeugs zur Verfügung, sodass die Kühlleistung des fahrzeugeigenen Kühlsystems stark angehoben werden kann, wodurch es möglich wird, die Abkühlung innerhalb des Fahrzeugs mit hoher Kühlleistung zu realisieren. Der Aufbau erlaubt dabei eine sehr effiziente Abkühlung, ohne dass nennenswerte Lärmemissionen verursacht werden.According to an extraordinarily favorable further development of the idea, it may additionally or alternatively be provided for that the means comprise media such as liquid mist, dry steam and / or a cooled gaseous medium, such as in particular air. Such a cooling performance-supporting medium, such as atomized liquid, which can be obtained in particular from the product water of the fuel cell system, or in particular dry steam or appropriately cooled or cooled air whose temperature is below the temperature of the air in the vicinity of the vehicle, its batteries are charged , may help provide cooling performance through the mobile charging device so as to improve cooling in the vehicle without causing noise emissions. In particular, the supply of, for example, dry ice mist via a hose to the above-indicated robotic arm or swivel arm and possibly a small supplemental blower, provides a very cold moving medium in the area of the cooling surface of the vehicle, so that the cooling performance of the vehicle's cooling system greatly increased which makes it possible to realize the cooling inside the vehicle with high cooling performance. The structure allows a very efficient cooling without significant noise emissions are caused.

Gemäß einer sehr vorteilhaften Weiterbildung dieser Idee kann es dabei vorgesehen sein, dass die Medien direkt verwendbar oder über ein Hilfsmedium mittels eines Wärmetauschers abkühlbar sind. Die Medien können also direkt verwendet werden, beispielsweise Trockeneisdampf oder Flüssigkeitsnebel, welcher beispielsweise am Austritt, vorzugsweise im Bereich des Schwenkarms, direkt durch Zerstäubung von Flüssigkeit entsteht. Hierbei sind verschiedene Zerstäubungsmöglichkeiten denkbar, beispielsweise eine von Luft umströmte Zerstäuberdüse, eine Düse, welche lediglich durch den Wasserdruck für eine Zerstäubung sorgt, oder auch andersartige Zerstäubungsmöglichkeiten, wie beispielsweise Ultraschallzerstäuber oder dergleichen. Alternativ dazu kann das Medium indirekt über einen Wärmetauscher abkühlbar sein, wozu ein Hilfsmedium vorhanden ist. Dies kann beispielsweise bedeuten, dass in dem Fahrzeug Eis oder Eiswasser oder ein thermochemischer Speicherstoff vorgehalten wird, welcher im Wärmetausch zu einem entsprechenden gasförmigen Medium wie beispielsweise Luft steht und diese damit abkühlt, um so mittelbar für die Abkühlung des Mediums, hier also der Luft, dann wieder direkt verwendet werden kann, zu sorgen.According to a very advantageous development of this idea, it may be provided that the media can be used directly or can be cooled by an auxiliary medium by means of a heat exchanger. The media can therefore be used directly, for example, dry steam or liquid mist, which is formed, for example, at the outlet, preferably in the region of the swivel arm, directly by atomization of liquid. Here are different Zerstäubungsmöglichkeiten conceivable, for example, a spray nozzle surrounded by air, a nozzle which provides only by the water pressure for atomization, or other types Zerstäubungsmöglichkeiten, such as ultrasonic atomizer or the like. Alternatively, the medium may be cooled indirectly via a heat exchanger, to which an auxiliary medium is present. This may mean, for example, that in the vehicle ice or ice water or a thermochemical storage material is kept, which is in heat exchange with a corresponding gaseous medium such as air and this cools so as to indirectly for the cooling of the medium, in this case the air, then again can be used directly to worry.

Gemäß einer sehr vorteilhaften Weiterbildung dieser Idee kann es dabei vorgesehen sein, dass die Medien oder Hilfsmedien in einem Medienspeicher bevorratet sind, wobei der Medienspeicher mit einer Wärmepumpe und/oder einem Kältemittelkreislauf in Verbindung steht. Über eine Wärmepumpe oder einen Kältemittelkreislauf kann innerhalb der mobilen Ladestation die Temperatur der Medien oder Hilfsmedien in einem Medienspeicher abgesenkt werden. Hierfür kann beispielsweise eine Wärmepumpe oder ein Kältemittelkreislauf, letztlich also eine Art „Klimaanlage“ eingesetzt werden. Hierdurch ist es möglich, die Medien direkt, oder Hilfsmedien, über welche die Medien dann gekühlt werden können, entsprechend abzukühlen, um so immer eine ausreichende Kühlleistung für das wenigstens eine elektrische Fahrzeug, dessen Batterien geladen werden, bereitzustellen, wenn diese angefordert wird.According to a very advantageous development of this idea, it may be provided that the media or auxiliary media are stored in a media store, the media store being in communication with a heat pump and / or a refrigerant circuit. Via a heat pump or a refrigerant circuit, the temperature of the media or auxiliary media in a media storage can be lowered within the mobile charging station. For this example, a heat pump or a refrigerant circuit, so ultimately a kind of "air conditioning" are used. This makes it possible to cool the media directly, or auxiliary media, via which the media can then be cooled, so as to always provide sufficient cooling power for the at least one electric vehicle whose batteries are being charged when requested.

Eine sehr vorteilhafte Weiterbildung der Idee sieht es dabei ferner vor, dass der Medienspeicher mit einem Kühlkreislauf des Brennstoffzellensystems gekoppelt ist. Auch das Brennstoffzellensystem zur Bereitstellung der elektrischen Leistung zum Laden der Batterie verursacht eine gewisse Menge an Abwärme. Auch hier muss die Abwärme in die Umgebung abgeführt werden, was ebenfalls über hocheffiziente und geräuscharme Lüfter bzw. Gebläse erfolgen kann. Bei sehr hohen Umgebungstemperaturen kann jedoch zusätzlicher Kühlbedarf bestehen. Wenn dieser zumindest teilweise über die Medien oder Hilfsmedien in dem Medienspeicher gedeckt werden kann, ist dies ein entscheidender Vorteil, da es der Verringerung von Lärmemissionen innerhalb der mobilen Ladestation hilft.A very advantageous development of the idea, it also provides that the media storage is coupled to a cooling circuit of the fuel cell system. Also, the fuel cell system for providing the electric power for charging the battery causes a certain amount of waste heat. Again, the waste heat must be dissipated into the environment, which can also be done via highly efficient and quiet fan or blower. At very high ambient temperatures, however, additional cooling requirements may exist. If this can be covered, at least in part, by the media or auxiliary media in the media store, this is a crucial advantage as it helps to reduce noise emissions within the mobile charging station.

Eine weitere außerordentlich günstige Ausgestaltung der mobilen Ladestation sieht es vor, dass diese selbstfahrend, insbesondere autonom selbstfahrend, ausgebildet ist. Anders als im eingangs genannten Stand der Technik ist es von besonderem Vorteil, wenn die mobile Ladestation nicht nur prinzipiell mobil ist, sondern wenn diese selbstfahrend ausgebildet ist. Eine solche selbstfahrende mobile Ladestation kann beispielsweise auf einem Lastkraftwagen montiert sein oder als eigenständig fahrende mobile Ladestation ausgebildet sein. Dies ermöglicht eine sehr hohe Flexibilität bei möglichen Ortswechseln. Auf einem Lastwagen können beispielsweise mehrere einzelne Brennstoffzellensysteme in modularer Bauweise miteinander verbunden angeordnet sein, um so eine entsprechend hohe elektrische Leistung zur Verfügung stellen zu können, beispielsweise in dem zehn Brennstoffzellensysteme mit einer Nennleistung von jeweils 30 kW installiert werden.Another extremely favorable embodiment of the mobile charging station, it provides that this self-propelled, in particular autonomously self-propelled, is formed. Unlike in the aforementioned prior art, it is particularly advantageous if the mobile charging station is not only mobile in principle, but if it is self-propelled. Such a self-propelled mobile Charging station, for example, be mounted on a truck or be designed as a self-propelled mobile charging station. This allows a very high flexibility in case of possible changes of location. On a truck, for example, a plurality of individual fuel cell systems can be arranged in a modular manner connected to each other in order to provide a correspondingly high electrical power available, for example, be installed in the ten fuel cell systems with a rated power of 30 kW.

Neben einer solchen Lösung mit hoher installierter elektrischer Leistung auf einem Lastkraftwagen wäre es prinzipiell auch denkbar, die mobile Ladestation entsprechend klein und damit sehr flexibel zu gestalten. Sie könnte beispielsweise als selbstfahrendes System ausgebildet sein, insbesondere als autonomes selbstfahrendes System. Die Ladestation könnte dann beispielsweise über eine entsprechende Applikation auf einem Smartphone oder einem anderen Smartdevice angefordert werden, sodass diese sich in die entsprechende gewünschte Position bewegt, und dort ein oder mehrere Fahrzeuge mit elektrischer Leistung zum Laden ihrer Batterien versorgt. Neben der Anforderung über eine entsprechende Anwendung bzw. App könnte auch die Erfassung der jeweils übertragenen elektrischen Leistung durch die Ladestation in der Anwendung entsprechend dokumentiert und durch eine Anbindung an ein mobiles Bezahlsystem direkt abgerechnet werden.In addition to such a solution with high installed electrical power on a truck, it would also be possible in principle to make the mobile charging station correspondingly small and thus very flexible. It could for example be designed as a self-propelled system, in particular as an autonomous self-propelled system. The charging station could then be requested, for example via a corresponding application on a smartphone or another Smartdevice so that it moves to the appropriate desired position, and there one or more vehicles supplied with electric power for charging their batteries. In addition to the request via a corresponding application or app, the detection of the respectively transmitted electrical power by the charging station in the application could be documented accordingly and billed directly by a connection to a mobile payment system.

Besonders vorteilhaft für eine solche selbstfahrende, insbesondere autonom selbstfahrende, mobile Ladestation ist es dabei, wenn diese über einen Raupenantrieb und/oder Mecanum-Räder verfügt. Ein Raupenantrieb ermöglicht eine außerordentlich große Flexibilität bei der Bewegung der mobilen Ladestation, insbesondere da durch einen gegenläufigen Betrieb der Raupen praktisch auf der Stelle gewendet und in einem entsprechend scharfen Winkel abgebogen werden kann. Ergänzend oder alternativ zu einem solchen Raupenantrieb können sogenannte Mecanum-Räder eingesetzt werden. Das Mecanum-Rad ist ein Rad, welches omnidirektionale Fahrmanöver erlaubt ohne das eine mechanische Lenkung des Rades und damit eine entsprechend aufwendige Radaufhängung notwendig ist. Über den Umfang des Rades sind dabei mehrere drehbar gelagerte tonnenförmige Rollen, meistens in einem Winkel von 45° zur Achse des gesamten Rades, angebracht. Ausschließlich diese Rollen stellen den Kontakt zum Boden her. Die tonnenförmigen Rollen selbst haben damit keinen direkten Antrieb können sich jedoch frei um ihre schräge Lagerachse drehen. Das gesamte Mecanum-Rad selbst wird entsprechend angetrieben, beispielsweise vorwärts, rückwärts und/oder mit variabler Drehzahl. Bei vier unabhängig voneinander angesteuerten Rädern sind dann die oben erwähnten omnidirektionalen Fahrmanöver möglich. Es stellt einen entscheidenden Vorteil hinsichtlich der Beweglichkeit der mobilen Ladestation dar.It is particularly advantageous for such a self-propelled, in particular autonomously self-propelled, mobile charging station if it has a caterpillar drive and / or Mecanum wheels. A caterpillar drive allows an extremely great flexibility in the movement of the mobile charging station, especially as can be turned by an opposite operation of the caterpillar practically on the spot and can be bent at a correspondingly sharp angle. In addition or as an alternative to such a caterpillar drive, so-called mecanum wheels can be used. The Mecanum wheel is a wheel that allows omnidirectional maneuvers without the need for a mechanical steering of the wheel and thus a correspondingly complex suspension. About the circumference of the wheel while several rotatably mounted barrel-shaped rollers, usually at an angle of 45 ° to the axis of the entire wheel attached. Only these rollers make contact with the ground. The barrel-shaped rollers themselves have therefore no direct drive but can rotate freely about their oblique bearing axis. The entire Mecanum wheel itself is driven accordingly, for example forward, reverse and / or variable speed. With four independently controlled wheels then the above-mentioned omnidirectional driving maneuvers are possible. It represents a decisive advantage in terms of the mobility of the mobile charging station.

Gemäß einer weiteren sehr vorteilhaften und effizienten Ausbildung der erfindungsgemäßen Ladestation kann es vorgesehen sein, dass wenigstens ein Ladekabel, für das wenigstens eine Fahrzeug, dessen Batterien aufgeladen werden sollen, über wenigstens einen Schwenkarm zu einer Ladebuchse des Fahrzeugs führbar ist. Die Verwendung eines Schwenkarms bzw. auch hier wieder eines automatisch gesteuerten Schwenkarms bzw. Roboterarms ist hier besonders einfach und effizient. Ausgehend von der mobilen Ladestation selbst kann der Anschluss des Ladekabels an das Fahrzeug erfolgen, sodass hier kein weiteres Zutun durch eine Person notwendig ist. Dies ermöglicht insbesondere das Laden einer Vielzahl von Fahrzeugen, welche beispielsweise in einem Wohngebiet entlang einer Straße abgestellt sind, während der Nacht. Nachdem eine erste Anzahl von Fahrzeugen, welche über die Ladekabel und Schwenkarme von der mobilen Ladestation gemäß der Erfindung aus erreichbar sind vollgeladen ist, kann die mobile Ladestation weiterfahren und weitere Fahrzeuge laden. Dies kann vollständig autonom erfolgen, da sowohl die Fahrt durch einen autonomen Vortrieb erfolgen kann, als auch über den Roboterarm das Anschließen der Ladekabel. Hierdurch wird es möglich, innerhalb einer Nacht eine Vielzahl von Fahrzeugen aufzuladen, welche nicht alle zwingend innerhalb der ursprünglichen Reichweite des Schwenkarms der mobilen Ladestation abgestellt sein müssen. Dies macht die mobile Ladestation gemäß der Erfindung in dieser Ausgestaltung besonders effizient, um beispielsweise in Großstädten, und hier insbesondere in Wohngebieten von Großstädten, in denen viele Personen nicht über einen eigenen Stellplatz und eine eigene Garage verfügen, Elektrofahrzeuge nachzuladen. Dies ist ein entscheidender Aspekt, welcher beim Durchbruch der Elektromobilität sehr hilfreich sein wird.According to a further very advantageous and efficient design of the charging station according to the invention, it can be provided that at least one charging cable for which at least one vehicle whose batteries are to be charged can be guided via at least one pivoting arm to a charging socket of the vehicle. The use of a swivel arm or here again an automatically controlled swivel arm or robot arm is particularly simple and efficient. Starting from the mobile charging station itself, the connection of the charging cable can be made to the vehicle, so that no further action by a person is necessary here. In particular, this makes it possible to charge a plurality of vehicles parked in a residential area along a road during the night, for example. After a first number of vehicles reachable via the charging cables and swivel arms from the mobile charging station according to the invention is fully charged, the mobile charging station can continue to drive and charge further vehicles. This can be done completely autonomously, since both the drive can be done by an autonomous propulsion, as well as via the robot arm connecting the charging cable. This makes it possible to charge a large number of vehicles within a night, which need not all necessarily be parked within the original range of the swing arm of the mobile charging station. This makes the mobile charging station according to the invention in this embodiment particularly efficient, for example, in large cities, and especially in residential areas of large cities, where many people do not have their own parking space and a private garage to recharge electric vehicles. This is a crucial aspect that will be very helpful in the breakthrough of electromobility.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Ladestation ergeben sich ferner aus den Ausführungsbeispielen, welche nachfolgend unter Bezugnahme auf die Figuren näher beschrieben sind.Further advantageous embodiments of the charging station according to the invention also emerge from the exemplary embodiments, which are described in more detail below with reference to the figures.

Dabei zeigen:

  • 1 eine Draufsicht auf eine mögliche Ausgestaltung einer mobilen Ladestation, welche ein zumindest teilweise batteriebetriebenes Fahrzeug nachlädt;
  • 2 eine schematische Seitenansicht einer möglichen Ausführungsform einer mobilen Ladestation gemäß der Erfindung;
  • 3 eine schematische Seitenansicht einer möglichen Ausführungsform einer mobilen Ladestation in einer alternativen Ausführungsform;
  • 4 eine schematische Darstellung eines Kühlsystems der erfindungsgemäßen Ladestation in einer ersten Ausführungsform;
  • 5 eine schematische Darstellung eines Kühlsystems der erfindungsgemäßen Ladestation in einer zweiten Ausführungsform; und
  • 6 eine Darstellung eines möglichen Kältekreislaufs zur Abkühlung von Medien oder Hilfsmedien zur Bereitstellung von Kühlleistung in der mobilen Ladestation.
Showing:
  • 1 a plan view of a possible embodiment of a mobile charging station, which recharges an at least partially battery-powered vehicle;
  • 2 a schematic side view of a possible embodiment of a mobile charging station according to the invention;
  • 3 a schematic side view of a possible embodiment of a mobile charging station in an alternative embodiment;
  • 4 a schematic representation of a cooling system of the charging station according to the invention in a first embodiment;
  • 5 a schematic representation of a cooling system of the charging station according to the invention in a second embodiment; and
  • 6 a representation of a possible refrigeration cycle for cooling media or auxiliary media to provide cooling power in the mobile charging station.

In der Darstellung der 1 ist eine schematische Draufsicht auf eine mobile Ladestation 1 zu erkennen. Diese mobile Ladestation kann mehrere Schwenkarme bzw. Gelenk- oder Roboterarme aufweisen. In dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel sind es zwei Stück. Ein erster Roboterarm 2 trägt ein elektrisches Ladekabel 3, ein zweiter Roboterarm 4 trägt beispielsweise ein Gebläse 5 und kann außerdem über eine später noch erläuterte Leitung 6 zur Zufuhr von die Kühlleistung verbessernden Medien ausgestattet sein. Ein angedeutetes Fahrzeug 7 soll beispielsweise als Elektrofahrzeug oder Plug-In-Hybridfahrzeug ausgebildet sein. Es verfügt über eine Ladebuchse 8, zum Aufladen von innerhalb des Fahrzeugs lediglich angedeuteten Batterien 9, zur Bereitstellung zumindest eines Teils der Antriebsleistung für das Fahrzeug. Beim Laden der Batterien 9 fällt entsprechende Abwärme an. Diese wird über ein nicht näher dargestelltes fahrzeugeigenes Kühlsystem aufgenommen und über einen Fahrzeugkühler 10 in die Umgebung abgeführt.In the presentation of the 1 is a schematic plan view of a mobile charging station 1 to recognize. This mobile charging station may have a plurality of pivot arms or joint or robot arms. In the embodiment shown here, there are two pieces. A first robot arm 2 carries an electric charging cable 3 , a second robot arm 4 For example, carry a blower 5 and also via a later explained line 6 be equipped for the supply of cooling performance improving media. An indicated vehicle 7 should be designed for example as an electric vehicle or plug-in hybrid vehicle. It has a charging socket 8th for charging only batteries indicated within the vehicle 9 for providing at least part of the drive power to the vehicle. When charging the batteries 9 accumulates corresponding waste heat. This is recorded via an unspecified on-board cooling system and a vehicle radiator 10 discharged into the environment.

Ein beispielhaftes Szenario zum elektrischen Laden der Batterien 9 des Fahrzeugs 7 ist dabei in der Darstellung der 1 angedeutet. Beispielsweise soll das Fahrzeug 7 innerhalb eines Wohngebiets in einer Großstadt abgestellt sein, und soll nachts nachgeladen werden. Die Großstadt kann beispielsweise in einer Region liegen, in der auch nachts die Temperaturen nicht sehr stark abfallen, sodass entsprechend hohe Umgebungstemperaturen von beispielsweise 20 oder 25° C herrschen sollen. Über den Roboterarm 2 wird das Ladekabel 3 zu der Ladebuchse 8 des Fahrzeugs 7 geführt und entsprechend mit dieser verbunden. Die von der mobilen Ladestation 1 bereitgestellte elektrische Leistung kann so genutzt werden, um die Batterien 9 des Fahrzeugs 7 zu laden. Typischerweise wird dabei eine relativ große Menge an Abwärme anfallen. An exemplary scenario for charging the batteries electrically 9 of the vehicle 7 is in the presentation of the 1 indicated. For example, the vehicle should 7 within a residential area in a large city, and should be reloaded at night. The city can, for example, lie in a region in which the temperatures do not drop very sharply even at night, so that correspondingly high ambient temperatures of, for example, 20 or 25 ° C prevail. About the robot arm 2 becomes the charging cable 3 to the charging socket 8th of the vehicle 7 guided and connected accordingly with this. The from the mobile charging station 1 provided electrical power can be used to charge the batteries 9 of the vehicle 7 to load. Typically, this will produce a relatively large amount of waste heat.

Insbesondere in der Nacht und in einem Wohngebiet führt dies zu einer höchst unerwünschten Lärmbelastung, da zur Abfuhr dieser Abwärme an die Umgebung ein hier nicht dargestellter Lüfter im Kühlsystem des Fahrzeugs 7 betrieben werden muss, um eine ausreichende Luftmenge durch den Fahrzeugkühler 10 zu drücken, sodass die erforderliche Kühlleistung bereitgestellt werden kann. Um dies zu vermeiden und damit die Lärmemission des Gesamtsystems deutlich zu reduzieren, kann es nun vorgesehen sein, dass über den zweiten Roboterarm 4 ein Gebläse 5 in den Bereich des Fahrzeugkühlers 10 gebracht wird. Ein solches im Bereich der Ladestation 1 angeordnetes Gebläse kann in den meisten Fällen sehr viel effizienter und vor allem leiser den benötigten Kühlluftstrom zur Verfügung stellen, als das in Fahrzeugen verbaute Gebläse. Insbesondere ist es dadurch möglich, die erforderliche Kühlleistung mit weniger Lärmemissionen zur Verfügung zu stellen. Das Gesamtsystem ist also in der Lage, außerordentlich leise die Batterien 9 des Fahrzeugs 7 nachzuladen. Über die Medienleitung 6 kann nun außerdem ein Medium zur Verbesserung der Kühlleistung in den Bereich des Fahrzeugkühlers 10 gebracht werden. Ein solches Medium zur Verbesserung der Kühlleistung kann im einfachsten Fall abgekühlte Umgebungsluft sein, welche durch später noch erläuterte Maßnahmen auf Temperaturen unterhalb der Umgebungstemperatur des Fahrzeugs 7 abgekühlt wird und so die zur Verfügung stehende Kühlleistung verbessert. Alternativen könnten hier auch andere Medien bieten, beispielsweise Trockeneisnebel, welcher eine entsprechend niedrige Temperatur aufweist und deshalb besonders gut geeignet ist, um die Kühlleistung im Bereich des Fahrzeugkühlers 10 zu erhöhen. Neben abgekühlter Luft und Trockeneisnebel sind auch andere geeignete Medien denkbar, beispielsweise andersartige abgekühlte Gasströme oder Flüssigkeitsnebel, insbesondere zerstäubte Wassertröpfchen, welche durch das Zerstäuben des beim Betrieb eines Brennstoffzellensystems in der mobilen Ladestation 1 ohnehin anfallenden Produktwassers entsteht. All dies kann helfen, die Kühlleistung im Bereich des Fahrzeugkühlers 10 und damit die für das Fahrzeug 7 verfügbare Kühlleistung zur Abfuhr der Abwärme beim Laden der Batterie 9 des Fahrzeugs 7 zu verbessern.Especially at night and in a residential area, this leads to a highly undesirable noise pollution, since to dissipate this waste heat to the environment a not shown here fan in the cooling system of the vehicle 7 must be operated to get a sufficient amount of air through the vehicle radiator 10 to push so that the required cooling capacity can be provided. To avoid this and thus significantly reduce the noise emission of the overall system, it can now be provided that via the second robot arm 4 a fan 5 in the area of the vehicle radiator 10 is brought. Such in the area of the charging station 1 arranged fan can provide the required cooling air flow much more efficient and, above all, quieter than the blower installed in vehicles in most cases. In particular, it is thereby possible to provide the required cooling capacity with less noise emissions. The whole system is thus able to keep the batteries extremely quiet 9 of the vehicle 7 reload. About the media line 6 can now also a medium to improve the cooling performance in the area of the vehicle radiator 10 to be brought. Such a medium for improving the cooling capacity may in the simplest case be cooled ambient air, which is explained by later explained measures to temperatures below the ambient temperature of the vehicle 7 is cooled and thus improves the available cooling capacity. Alternatives could also offer other media here, for example, dry ice mist, which has a correspondingly low temperature and is therefore particularly well suited to the cooling performance in the area of the vehicle radiator 10 to increase. In addition to cooled air and dry ice mist, other suitable media are conceivable, for example, other types of cooled gas streams or liquid mist, in particular atomized water droplets, which by the atomization during operation of a fuel cell system in the mobile charging station 1 Any resulting product water arises. All this can help the cooling performance in the area of the vehicle radiator 10 and with it for the vehicle 7 available cooling capacity to dissipate waste heat when charging the battery 9 of the vehicle 7 to improve.

Die hier gewählte Darstellung mit einer mobilen Ladestation 1, welche über die beiden Roboterarme 2, 4 verfügt, um damit ein Fahrzeug 7 laden zu können, ist dabei rein beispielhaft zu verstehen. Je nach Größe und Aufbau der mobilen Ladestation kann diese insbesondere über mehrere Roboterarme verfügen, um so mehrere Fahrzeuge gleichzeitig in der im Rahmen der 1 beschriebenen Art und Weise nachzuladen.The illustration chosen here with a mobile charging station 1 , which via the two robot arms 2 . 4 has to order a vehicle 7 being able to load is to be understood as an example only. Depending on the size and structure of the mobile charging station, it may in particular have a plurality of robot arms, so as to simultaneously drive several vehicles in the context of the 1 nachzuladen described manner.

In der Darstellung der 2 ist eine schematische Seitenansicht einer selbstfahrenden mobilen Ladeeinrichtung, welche insbesondere autonom fahrend ausgebildet sein soll, gezeigt. Die mobile Ladeeinrichtung 1 zeigt dabei wieder die beiden Roboterarme 4, 2, welche prinzipmäßig im oberen Bereich angedeutet sind. Die mobile Ladeeinrichtung 1 umfasst ferner einen Raupenantrieb 11, welcher eine hochflexible Fortbewegung ermöglicht, da über einen solchen Raupenantrieb 11 eine extrem hohe Wendigkeit erzielt wird, und da kleinere Hindernisse wie Bordsteinkanten und dergleichen problemlos überfahren werden können. Ergänzend oder alternativ zu dem Raupenantrieb könnten auch Mecanum-Räder eingesetzt werden.In the presentation of the 2 is a schematic side view of a self-propelled mobile charging device, which should be designed in particular autonomously driving shown. The mobile charging device 1 shows again the two robot arms 4 . 2 , which are indicated in principle in the upper area. The mobile charging device 1 further comprises a caterpillar drive 11 , which allows a highly flexible locomotion because of such a caterpillar drive 11 an extremely high maneuverability is achieved, and since smaller obstacles such as curbs and the like can be easily run over. In addition or as an alternative to the caterpillar drive, Mecanum wheels could also be used.

Zur Bereitstellung der elektrischen Leistung in der mobilen Ladeeinrichtung 1 sind in dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel vier einzelne jeweils mit 12 bezeichnete Brennstoffzellensysteme vorhanden. Dieser Aufbau mit mehreren kleineren Brennstoffzellensystemen 12, welche jeweils beispielsweise einen Nennleistung von 30 kW aufweisen können, ist besonders effizient, da je nach Bedarf an elektrischer Leistung eines oder mehrere der Brennstoffzellensysteme 12 betrieben werden können, und da insbesondere auf vorhandene Technologien zurückgegriffen werden kann, und kein großes Brennstoffzellensystem mit hoher Nennleistung extra für die mobile Ladeeinrichtung 1 entwickelt werden muss. In der mit 13 bezeichneten Box kann beispielsweise die Leistungs- und Steuerungselektronik angeordnet sein. Die mit 14 markierte Box stellt einen Sammelbehälter für das Produktwasser dar. Dieses beim Betrieb der Brennstoffzellen anfallende Produktwasser kann sinnvoll genutzt werden, beispielsweise nach einer Aufbereitung/Mineralisierung zur Bewässerung oder zur Verwendung als Grauwasser, beispielsweise zur Toilettenspülung oder dergleichen. Insbesondere in Großstädten kann dies ein entscheidender Vorteil sein, da zusätzlich Wasser zur Verfügung gestellt werden kann, und somit ein Teil des Wasserbedarfs nicht über die Wasserleitungen mit wertvollem Trinkwasser gedeckt werden muss.To provide the electrical power in the mobile charging device 1 are in the illustrated embodiment, four individual each with 12 designated fuel cell systems available. This construction with several smaller fuel cell systems 12 , which may each have, for example, a rated power of 30 kW, is particularly efficient, since depending on the need for electrical power of one or more of the fuel cell systems 12 can be operated, and in particular on existing technologies can be used, and not a large fuel cell system with high nominal power extra for the mobile charging device 1 has to be developed. In the with 13 designated box can be arranged, for example, the power and control electronics. With 14 marked box represents a collection container for the product water. This during operation of the fuel cell resulting product water can be usefully used, for example, after a treatment / mineralization for irrigation or for use as gray water, for example, toilet flushing or the like. This can be a decisive advantage, especially in large cities, since additional water can be made available, and thus part of the water requirement does not have to be covered with valuable drinking water via the water pipes.

Die mobile Ladestation 1 umfasst außerdem einen Druckgasspeicher 15 für den Wasserstoff, mit welchem die Brennstoffzellensysteme 12 betrieben werden. Solcher unter Druck gespeicherter Wasserstoff hat dabei den Vorteil, dass er weitgehend rein ist, sodass keine nennenswerten Emissionen in die Umgebung entstehen, wie dies beispielsweise bei Reformersystemen der Fall ist, welche Kohlenwasserstoffe, wie beispielsweise Erdgas, Alkohole oder andere flüssige Brennstoffe umsetzen.The mobile charging station 1 also includes a compressed gas storage 15 for the hydrogen with which the fuel cell systems 12 operate. Such pressurized hydrogen has the advantage that it is largely pure, so that no appreciable emissions to the environment arise, as is the case for example with reformer systems which convert hydrocarbons such as natural gas, alcohols or other liquid fuels.

In der Darstellung der 2 ist außerdem einen Medienspeicher 16 zu erkennen. Im Bereich dieses Medienspeichers 16 können die Medien zur Bereitstellung der zusätzlichen Kühlleistung für das Fahrzeug 7 gespeichert werden. Alternativ dazu wäre es denkbar, hier entsprechende Hilfsmedien zu speichern, über welche das Medium zur Bereitstellung der Kühlleistung abgekühlt werden kann. Denkbare Beispiele wären hier Eiswasser, thermochemische Speichermaterialien oder dergleichen, welche dann über einen Wärmetauscher beispielsweise Luft sehr stark abkühlen, um diese über die Medienleitung 6 dem Fahrzeugkühler 10 zuzuführen.In the presentation of the 2 is also a media store 16 to recognize. In the area of this media storage 16 The media can provide the extra cooling power for the vehicle 7 get saved. Alternatively, it would be conceivable to store here appropriate auxiliary media, via which the medium can be cooled to provide the cooling power. Conceivable examples here would be ice water, thermochemical storage materials or the like, which then very strongly cool, for example air, via a heat exchanger in order to cool them via the media line 6 the vehicle radiator 10 supply.

Der Aufbau in der Darstellung der 3 entspricht im Wesentlichen dem in 2 bereits erläuterten Aufbau der mobilen Ladestation 1. Diese verfügt zusätzlich über einen Tankanhänger 17, welche über eine Anhängevorrichtung 18 und eine Wasserstoffleitung 19 mit der mobilen Ladestation 1 verbunden sind. Innerhalb des Tankanhängers 17 befinden sich weitere hier ebenfalls mit 15 bezeichnete Druckgasspeicher, in welchen Wasserstoff gespeichert ist. Der Wasserstoff kann beispielsweise bereits auf einem niederen Druckniveau über die Wasserstoffleitung 19 übertragen werden, sodass diese nicht dem Nenndruck der Druckgasspeicher von beispielsweise 70 MPa standhalten muss. Eine solche Niederdruckleitung, welche ein Druckniveau im Bereich von beispielsweise 50 bis 250 kPa aufweisen kann, kann sich dementsprechend flexibel gestalten. Sie kann insbesondere auf eine größere Länge ausziehbar realisiert sein, sodass die mobile Ladestation 1 als kleines autonom fahrbares Modul sich in eine zum Laden der Batterien 9 von einem oder mehreren Fahrzeugen 7 geeignete Position bringen kann, ohne den Tankanhänger 17 mitnehmen zu müssen. Hierfür kann es beispielsweise vorgesehen sein, dass die Wasserstoffleitung 19 auf eine Länge von bis zu 20 Metern ausziehbar ist. Darüber hinaus kann in dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel auf den in 3 gezeigten aber nicht zwingend notwendigen Druckgasspeicher 15 in der mobilen Ladestation 1 verzichtet werden. Ist dieser dennoch vorhanden, dann kann der Betrieb der mobilen Ladestation 1 für eine gewisse Zeit auch aus diesem Druckgasspeicher erfolgen, was den Aufbau noch flexibler macht. Insbesondere ist es in dem gezeigten Aufbau möglich, durch ein Wechseln des Tankanhängers 17 die Ladestation 1 sehr einfach und effizient mit frischem Brennstoff zu versorgen, sodass eine Fahrt der mobilen Ladestation 1 zu einer Wasserstofftankstelle nicht zwingend notwendig ist, sondern dass die Tankanhänger 17 beispielsweise über einen Transporter oder dergleichen zu den mobilen Ladestationen 1 gebracht werden können, sodass diese über einen längeren Zeitraum hinweg einsatzfähig sind und die Funktionsausfälle in Zeiten, in denen Wasserstoff nachgeladen werden muss, vermieden oder zumindest reduziert werden können.The structure in the representation of 3 is essentially the same as in 2 already explained construction of the mobile charging station 1 , This also has a tank trailer 17 which has a hitch 18 and a hydrogen line 19 with the mobile charging station 1 are connected. Inside the tanker trailer 17 there are more here as well 15 designated compressed gas storage, in which hydrogen is stored. For example, the hydrogen may already be at a lower pressure level via the hydrogen line 19 be transferred so that it does not have to withstand the nominal pressure of the compressed gas storage, for example, 70 MPa. Such a low-pressure line, which may have a pressure level in the range of, for example, 50 to 250 kPa, can accordingly be made flexible. In particular, it can be made extendible to a greater length, so that the mobile charging station 1 as a small autonomous mobile module in one for charging the batteries 9 from one or more vehicles 7 can bring suitable position without the tank trailer 17 to take with you. For this purpose, it may be provided, for example, that the hydrogen line 19 extendable to a length of up to 20 meters. In addition, in the embodiment shown here in the 3 shown but not mandatory compressed gas storage 15 in the mobile charging station 1 be waived. If this is still present, then the operation of the mobile charging station 1 for a certain time also from this compressed gas storage done, which makes the structure even more flexible. In particular, it is possible in the illustrated construction, by changing the tank trailer 17 the charging station 1 very easy and efficient to supply with fresh fuel, so a ride of the mobile charging station 1 to a hydrogen refueling station is not mandatory, but that the tank trailer 17 for example via a van or the like to the mobile charging stations 1 can be brought so that they can be used over a longer period of time and the functional failures in times when hydrogen must be recharged, can be avoided or at least reduced.

In der Darstellung der 3 ist der Tankanhänger 17 dabei ebenfalls mit einem Raupenantrieb 11 dargestellt. Dieser muss nicht selbst angetrieben sein, es ist jedoch von Vorteil, um auch hinsichtlich des Tankanhängers eine möglichst hohe Mobilität und einen entsprechend kleinen Wenderadius zu realisieren. Alternativ dazu wären hier selbstverständlich auch Räder oder dergleichen denkbar, da durch die entsprechend lang ausziehbare Wasserstoffleitung 19 eine Mobilität des Gespanns allein durch die hohe Flexibilität und Mobilität der Ladestation 1 gewährleistet werden kann.In the presentation of the 3 is the tank trailer 17 also with a caterpillar drive 11 shown. This does not have to be driven by itself, but it is advantageous to realize the highest possible mobility and a correspondingly small turning radius also with regard to the tank trailer. Alternatively, of course, wheels or the like would be conceivable here, as by the correspondingly long extendable hydrogen line 19 a mobility of the team alone through the high flexibility and mobility of the charging station 1 can be guaranteed.

In der Darstellung der 4 ist ein prinzipieller Kühlungsaufbau der mobilen Ladestation 1 gezeigt. In der Figur ist dabei ein mit 20 bezeichneter Brennstoffzellenstapel eines der Brennstoffzellensysteme 12 mit seinem typischerweise in den Brennstoffzellenstapel 20 integrierten Brennstoffzellen-Wärmetauscher 21 zu erkennen. Über einen Brennstoffzellenkühlkreislauf und ein darin umgewälztes Wärmeübertragermedium, welches mittels einer Brennstoffzellen-Kühlmittelpumpe 22 im Umlauf gehalten wird, wird die im Brennstoffzellen-Wärmetauscher 21 aufgenommene Abwärme in den Bereich eines Wärmeübertragers 23 gebracht. Durch diesen Wärmeübertrager 23 strömt ein Kühlmedium eines Kühlkreislaufs, welches über eine Kühlmedienpumpe 24 gefördert wird. Nach dem Wärmeübertrager 23 strömt dieses Kühlmedium in den Bereich eines Außenkühlers 25 und wird in dessen Bereich in die Umgebung der mobilen Ladestation 1 abgeführt. Hierfür können entsprechende Gebläse vorhanden sein. Da diese sich sehr viel effizienter bauen lassen, als Gebläse innerhalb des Fahrzeugs 7, sind die von ihnen ausgehenden Lärmemissionen relativ gering. In einem zuschaltbaren Teil dieses Kühlkreislaufs sitzt nun der bereits angesprochene Medienspeicher 16, sodass die in ihm enthaltenen Medien bei Bedarf ergänzend zum Kühlmedium in dem Kühlkreislauf umgepumpt werden können. In dem Kühlkreislauf ist außerdem ein weiterer optionaler Wärmetauscher 26 zu erkennen. Dieser wird von dem Kühlmedium einerseits und von dem in der Medienleitung 6 strömenden Medium andererseits durchströmt. Auf diese Art kann dieses Medium in der Medienleitung 6 entsprechend abgekühlt werden. Dadurch ist es möglich, Kühlleistung in der oben bereits beschriebenen Art und Weise im Bereich des Fahrzeugkühlers 10 zur Verfügung zu stellen. Ergänzend oder alternativ hierzu können die entsprechenden Medien aus dem Medienspeicher 16 auch direkt über die im Bereich des Medienspeichers 16 angedeutete Medienleitung 6 und das Ventil 27 in den Bereich des Fahrzeugkühlers 10 gebracht werden.In the presentation of the 4 is a principle cooling structure of the mobile charging station 1 shown. In the figure is a with 20 designated fuel cell stack of one of the fuel cell systems 12 with his typically in the fuel cell stack 20 integrated fuel cell heat exchanger 21 to recognize. Via a fuel cell cooling circuit and a circulating heat transfer medium, which by means of a fuel cell coolant pump 22 is circulated in the fuel cell heat exchanger 21 absorbed waste heat in the area of a heat exchanger 23 brought. Through this heat exchanger 23 flows a cooling medium of a cooling circuit, which via a cooling medium pump 24 is encouraged. After the heat exchanger 23 this cooling medium flows into the area of an external cooler 25 and is in its area in the environment of the mobile charging station 1 dissipated. For this purpose, appropriate fans may be present. Because they are much more efficient to build than blowers inside the vehicle 7 , the noise emissions from them are relatively low. In a switchable part of this cooling circuit now sits the already mentioned media storage 16 so that the media contained in it can be pumped in addition to the cooling medium in the cooling circuit as needed. In the cooling circuit is also another optional heat exchanger 26 to recognize. This is the cooling medium on the one hand and in the media line 6 flowing medium on the other hand flows through. In this way, this medium can be in the media line 6 be cooled accordingly. This makes it possible, cooling power in the manner already described above in the area of the vehicle radiator 10 to provide. Additionally or alternatively, the corresponding media from the media storage 16 also directly in the area of the media storage 16 indicated media management 6 and the valve 27 in the area of the vehicle radiator 10 to be brought.

In der Darstellung der 5 ist ein alternativer Kühlungsaufbau zu erkennen. Anstelle des Wärmetauschers 26 und der direkten Zuführung der Medien aus dem Medienspeicher 16 befindet sich hier ein Wärmetauscher 26 zwischen dem Medienspeicher 16 und der wiederum über die Ventileinrichtung 27 schaltbaren Medienleitung 6, sodass hier mittelbar über die Hilfsmedien in dem Medienspeicher 16 das zur Kühlung eingesetzte Medium, beispielsweise Luft, abgekühlt wird. In der Praxis führt dies nun dazu, dass bei den Aufbauten gemäß 4 oder 5 entweder über die Medien aus dem Medienspeicher 16 direkt oder mittelbar beispielsweise abgekühlte Luft, Trockeneisdampf oder ähnliches, zur Verfügung gestellt wird. Dieser kann bei Bedarf nicht nur in den Bereich des Kühlers 10 des Fahrzeugs 7 gebracht werden, sondern kann bei Bedarf auch die Kühlung der Brennstoffzelle über den Wärmeübertrager 23 unterstützen. Hierdurch ist es möglich, die sowohl im Bereich der Brennstoffzellensysteme 12 als auch im Bereich der nachgeladenen Batterien 9 des Fahrzeugs 7 anfallende Abwärme effizient und insbesondere ohne nennenswerte Lärmemissionen abzuführen.In the presentation of the 5 is to recognize an alternative cooling structure. Instead of the heat exchanger 26 and the direct delivery of the media from the media storage 16 there is a heat exchanger here 26 between the media storage 16 and in turn via the valve means 27 switchable media line 6 , so here indirectly via the auxiliary media in the media memory 16 the medium used for cooling, for example air, is cooled. In practice, this now leads to that in the structures according to 4 or 5 either via the media from the media storage 16 directly or indirectly, for example, cooled air, dry steam or the like, is provided. If necessary, this can not only be in the area of the radiator 10 of the vehicle 7 can be brought, but if necessary, the cooling of the fuel cell via the heat exchanger 23 support. This makes it possible, both in the field of fuel cell systems 12 as well as in the field of recharged batteries 9 of the vehicle 7 dissipate waste heat efficiently and in particular without significant noise emissions.

In der Darstellung der 6 ist eine Ergänzung zu dem Aufbau in den 4 und 5 zu erkennen. Der Medienspeicher 16 ist in diesem Fall mit einem Verdampfer 31 versehen und über einen Kältemittelkreislauf mit einem Kondensator 28 verbunden. Dieser Kondensator 28 kann insbesondere im Bereich des Behälters 14 für das Produktwasser angeordnet sein. Über einen Kältemittelverdichter 29 und ein Expansionsventil 30 wird in dem Verdampfer 31 eine Abkühlung erzielt. Der Verdampfer 31 befindet sich nun beispielsweise in dem Medienspeicher 16 und kann so die in dem Medienspeicher 16 gespeicherten Medien direkt abkühlen, sodass über sie entweder direkt oder indirekt, wie es oben beschrieben worden ist, die Kühlleistung für das Fahrzeug 7, dessen Batterien 9 nachgeladen werden, im Bereich seines Fahrzeugkühlers 10 zur Verfügung gestellt werden kann.In the presentation of the 6 is an addition to the structure in the 4 and 5 to recognize. The media storage 16 is in this case with an evaporator 31 provided and via a refrigerant circuit with a condenser 28 connected. This capacitor 28 especially in the area of the container 14 be arranged for the product water. About a refrigerant compressor 29 and an expansion valve 30 is in the evaporator 31 achieved a cooling. The evaporator 31 is now in the media memory, for example 16 and so can those in the media store 16 Cool directly stored media, so that about them either directly or indirectly, as has been described above, the cooling capacity for the vehicle 7 whose batteries 9 be recharged, in the area of its vehicle radiator 10 can be made available.

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Claims (11)

Mobile Ladestation (1) zum elektrischen Laden von Batterien (9) in Fahrzeugen (7), mit wenigstens einem Brennstoffzellensystem (12) zur Bereitstellung von elektrischer Leistung, gekennzeichnet durch Mittel zum Bereitstellen von Kühlleistung für das wenigstens eine Fahrzeug (7), dessen Batterien (9) geladen werden.Mobile charging station (1) for electrically charging batteries (9) in vehicles (7), comprising at least one fuel cell system (12) for providing electrical power, characterized by means for providing cooling power for the at least one vehicle (7), its batteries (9) are loaded. Mobile Ladestation (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel zum Bereitstellen von Kühlleistung über wenigstens einen Schwenkarm (4) zu einem Fahrzeugkühler (10) des Fahrzeugs (7), dessen Batterien (9) geladen werden, führbar sind.Mobile charging station (1) after Claim 1 , characterized in that the means for providing cooling power via at least one pivot arm (4) to a vehicle radiator (10) of the vehicle (7), the batteries (9) are charged, are feasible. Mobile Ladestation (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel zum Bereitstellen von Kühlleistung ein Gebläse (5) umfassen.Mobile charging station (1) after Claim 1 or 2 , characterized in that the means for providing cooling power comprise a fan (5). Mobile Ladestation (1) nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel Medien wie Flüssigkeitsnebel, Trockeneisdampf und/oder ein abgekühltes gasförmiges Medium, wie insbesondere Luft, umfassen.Mobile charging station (1) after Claim 1 . 2 or 3 , characterized in that the means include media such as liquid mist, dry steam and / or a cooled gaseous medium, in particular air. Mobile Ladestation (1) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Medien direkt verwendbar oder über Hilfsmedien mittels eines Wärmetauschers (26) abkühlbar sind.Mobile charging station (1) after Claim 4 , characterized in that the media can be used directly or via auxiliary media by means of a heat exchanger (26) are cooled. Mobile Ladestation (1) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Medien oder Hilfsmedien in einem Medienspeicher (16) bevorratet sind, wobei der Medienspeicher (16) mit einer Wärmepumpe und/oder einem Kältemittelkreislauf in Verbindung steht.Mobile charging station (1) after Claim 5 , characterized in that the media or auxiliary media are stored in a media reservoir (16), wherein the media reservoir (16) is in communication with a heat pump and / or a refrigerant circuit. Mobile Ladestation (1) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Medienspeicher (16) mit einem Kühlkreislauf zur zumindest mittelbaren Kühlung wenigstens einer Brennstoffzelle (20) gekoppelt ist.Mobile charging station (1) after Claim 6 , characterized in that the media reservoir (16) is coupled to a cooling circuit for the at least indirect cooling of at least one fuel cell (20). Mobile Ladestation (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, gekennzeichnet durch eine selbstfahrende, insbesondere eine autonome selbstfahrende, Ausbildung.Mobile charging station (1) according to one of Claims 1 to 7 , characterized by a self-propelled, in particular an autonomous self-propelled, training. Mobile Ladestation (1) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die selbstfahrende Funktion über einen Raupenantrieb (11) und/oder Mecanum-Räder realisiert ist.Mobile charging station (1) after Claim 8 , characterized in that the self-propelled function via a caterpillar drive (11) and / or Mecanum wheels is realized. Mobile Ladestation (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Druckgasspeicher (15) für Wasserstoff als Brennstoff für das wenigstens eine Brennstoffzellensystem (12) vorgesehen ist, wobei wenigstens einer der Druckgasspeicher (15) in einem Tankanhänger (17) angeordnet ist.Mobile charging station (1) according to one of Claims 1 to 9 , characterized in that at least one compressed gas reservoir (15) for hydrogen is provided as fuel for the at least one fuel cell system (12), wherein at least one of the compressed gas reservoirs (15) is arranged in a tank trailer (17). Mobile Ladestation (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Ladekabel (3) über wenigstens einen Schwenkarm (2) zu einer Ladebuchse (8) des wenigstens einen Fahrzeugs (7), dessen Batterien (9) nachgeladen werden, führbar ist.Mobile charging station (1) according to one of Claims 1 to 10 , characterized in that at least one charging cable (3) via at least one pivot arm (2) to a charging socket (8) of the at least one vehicle (7), the batteries (9) are recharged, can be guided.
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