DE102017213408A1

DE102017213408A1 - Autonomes Fahrzeug sowie Verfahren zum Laden oder Löschen

Info

Publication number: DE102017213408A1
Application number: DE102017213408.9A
Authority: DE
Inventors: Roland König; Anette Sedlmaier-Fuchs
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 2017-08-02
Filing date: 2017-08-02
Publication date: 2019-02-07

Abstract

Autonomes Lade- und Löschfahrzeug (20), umfassend einen Energieerzeuger (21) und/oder einen Energiespeicher (22), ein Kopplungsmittel (25) geeignet zur Übertragung von Energie von dem Energieerzeuger (21) und/oder dem Energiespeicher (22) an einen zu ladenden Traktionsenergiespeicher (11) eines batteriebetriebenen Fahrzeugs (10), eine Kommunikationseinheit (23) zum Empfang einer Ladeanforderung, ein Mittel (24) zur autonomen Führung des Fahrzeugs (10), sowie umfassend eine Feuerlöscheinrichtung, welche einen Löschmitteldistributor (51) und zumindest ein mit einem Löschmittel beschickbares Löschmittelreservoir (52) umfasst.

Description

Die Erfindung betrifft ein autonomes Fahrzeug sowie Verfahren zum Laden eines batteriebetriebenen Fahrzeugs und zum Unterbinden einer Rauch- oder Brandentwicklung mit dem autonomen Fahrzeug.
Bei elektrisch betriebenen Fahrzeugen (nachfolgend als batteriebetriebene Fahrzeuge bezeichnet) besteht das Problem, dass sich hohe Reichweiten im Wesentlichen nur mit einem teuren und schweren Akkumulator realisieren lassen. Obwohl es in der Zwischenzeit möglich ist, durch eine Schnellladung des Traktionsenergiespeichers in kurzer Zeit eine große Energiemenge in den Traktionsenergiespeicher zu laden, erfordert dies auf einer längeren Fahrtstrecke dennoch einen - im Vergleich zu einem verbrennungsmotorisch betriebenen Fahrzeug - wesentlich längeren Zwischenstopp. Durch das hohe Gewicht und die hohen Kosten des Traktionsenergiespeichers lässt sich somit bei batteriebetriebenen Fahrzeugen eine verhältnismäßig schlechte Gewichts- und Kostenbilanz erzielen.
Ein anderes Prinzip der Reichweitenverlängerung besteht darin, das Fahrzeug zusätzlich zu dem Traktionsenergiespeicher mit einem sog. Range Extender auszustatten, der entweder direkt auf den Antriebsstrang kraftschlüssig durchgreift oder durch den während der Fahrt des Fahrzeugs der Traktionsenergiespeicher über einen angeschlossenen Generator geladen wird, um elektrische Energie vorzuhalten. Dadurch ist es möglich, im Vergleich zu einem batteriebetriebenen Fahrzeug ohne solchen Range Extender größere Reichweiten zu erzielen. Aufgrund des beschränkten Bauraumes in einem Fahrzeug ist es jedoch nicht möglich, einen großen Tank für einen solchen Range Extender vorzusehen. Darüber hinaus wirken sich auch hier Kosten und Gewicht negativ aus.
Deshalb besteht bei batteriebetriebenen Fahrzeugen allgemein weiterhin die Herausforderung einer Reichweitenbegrenzung. Selbst die Möglichkeit, den Traktionsenergiespeicher durch Schnellladevorgänge wieder aufzuladen, führt zu deutlich längeren „Ladeunterbrechungen“ als bei einem verbrennungsmotorisch betriebenen Fahrzeug. Während der Verbau von wesentlich größeren Speichern aus den genannten Kosten- und Gewichtsgründen in der Praxis schwer zu realisieren ist, sind auch Alternativen aus einer Kombination eines Verbrennungsmotors oder einer Brennstoffzelle auf Wasserstoffbasis mit einem Elektromotor für einen Großserieneinsatz derzeit recht teuer.
Weiterhin geht aus dem Stand der Technik hervor (siehe etwa die Schrift US20100273034A1 ), dass bestimmte sekundäre Batterien in batteriebetriebenen Fahrzeugen bei einem Unfall in einen sogenannten Thermal Runaway, d.h. in eine Eigenerhitzung, übergehen können, die in einem Worst-Case-Szenario zu einer Rauch- oder Brandentwicklung führen kann. Grundsätzlich besteht auch bei mit fossilen Brennstoffen verbrennungsmotorisch betriebenen Fahrzeugen bei entsprechender Verkettung von äußeren Einflüssen in Unfallsituationen die Möglichkeit einer Rauch- oder Brandentwicklung. Derartige Unfallorte mit Fahrzeugbeteiligung befinden sich meist auf oder direkt neben Fahrbahnen und sind somit mit Löschfahrzeugen gut erreichbar. Auch bei den meisten zivilisatorischen Bränden, z.B. Wohnhausbränden, sind die Brände in der Regel gut über Verkehrswege direkt erreichbar.
Es besteht daher die Notwendigkeit, sowohl eine einfachere und kostengünstigere Möglichkeit bereitzustellen, eine Reichweitenverlängerung eines batteriebetriebenen Fahrzeugs zu ermöglichen als auch eine schnell und flexibel einsetzbare Möglichkeit bereitzustellen, Unfallorte mit einer Rauch- oder Brandentwicklung zu erreichen, um Maßnahmen zu einer Unterbindung der Rauch- oder Brandentwicklung einzuleiten.
Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Vorrichtung gemäß Anspruch 1 sowie durch Verfahren gemäß Ansprüchen 6 und 9. Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den abhängigen Patentansprüchen.
Erfindungsgemäß wird ein autonomes Lade- und Löschfahrzeug vorgeschlagen, das einen Energieerzeuger und/oder einen Energiespeicher, ein Kopplungsmittel geeignet zur Übertragung von Energie von dem Energieerzeuger und/oder dem Energiespeicher an einen zu ladenden Traktionsenergiespeicher eines batteriebetriebenen Fahrzeugs, eine Kommunikationseinheit zum Empfang einer Ladeanforderung, ein Mittel zur autonomen Führung des Fahrzeugs, sowie eine Löscheinrichtung mit einem Löschmitteldistributor und mit einem Löschmittelreservoir, das zumindest mit Löschmittel einer Löschmittelart beschickbar ist, umfasst.
Das autonome Lade- und Löschfahrzeug ist also dazu eingerichtet, ein batteriebetriebenes Fahrzeug durch Übertragung von eigens erzeugter Energie oder gespeicherter Energie zu laden und eine Rauch- oder Brandentwicklung mittels der umfassten Löscheinrichtung zu unterbinden. Das autonome Lade- und Löschfahrzeug ist mit den Funktionen „Laden“ und „Löschen“ ausgestattet, um batteriebetriebene Fahrzeuge zu laden und Brandherde im Bereich von Straßenverkehrswegen einfach, zügig zu löschen. Je höher das Verbreitungsmaß von autonomen Lade- und Löschfahrzeugen ist, umso besser kann im genannten Sinne z.B. ein batteriebetriebenes Fahrzeug geladen oder ein Fahrzeugbrand gelöscht werden. Es müssen also weder Lade- noch Löschfahrzeuge separat vorgehalten werden.
Nach einer Variante der Erfindung wird bei dem autonomen Lade- und Löschfahrzeug ein Volumen unter einer Fahrzeugaußenhaut im Wesentlichen vollständig von dem Energieerzeuger und/oder Energiespeicher und dem Löschmittelreservoir eingenommen.
Bei dem autonomen Lade- und Löschfahrzeug handelt es sich damit insbesondere nicht um ein herkömmliches Fahrzeug, welches zur Beförderung von Personen vorgesehen ist. Vielmehr handelt es sich um ein Fahrzeug, welches ausschließlich zum Transport des Energieerzeugers und/oder Energiespeichers zum Zwecke des Ladens eines Traktionsenergiespeichers eines oder mehrerer batteriebetriebener Fahrzeuge sowie zum Transport einer Löscheinrichtung mit Löschmittelreservoir ausgestaltet ist. Das autonome Lade- und Löschfahrzeug ist dazu in der Lage, vollständig autonom am Straßenverkehr teilzunehmen. Die Steuerung des Lade- und Löschfahrzeugs erfolgt zweckmäßigerweise durch eine oder mehrere Recheneinheiten.
Weiterhin ist es vorteilhaft, wenn das Kopplungsmittel des autonomen Lade- und Löschfahrzeugs einen Steckkontakt zur konduktiven Energieübertragung und/oder eine Spule zur induktiven Energieübertragung aufweist.
Das Kopplungsmittel kann einen Steckkontakt zur konduktiven Energieübertragung und/oder eine Spule zur induktiven Energieübertragung aufweisen. Der Steckkontakt oder die Spule können beispielsweise an einer Deichsel oder einem schwenkbaren Arm befestigt sein, um mit einem entsprechenden Gegenstück des batteriebetriebenen Fahrzeugs mechanisch oder induktiv zu koppeln. Das batteriebetriebene Fahrzeug kann hierzu ebenfalls sein Kopplungsmittel an einer Deichsel oder einem schwenkbaren Arm befestigt haben.
Alternativ oder zusätzlich kann das autonome Lade- und Löschfahrzeug zur Durchführung von autonomen Fahrmanövern ausgebildet sein, wobei das autonome Lade- und Löschfahrzeug bei der Durchführung eines autonomen Fahrmanövers sich an das batteriebetriebene fahrende oder stehende Fahrzeug ankoppelt.
Es kann das autonome Lade- und Löschfahrzeug, das zum Unterbinden einer Rauch- oder Brandentwicklung ausgebildet ist, sich mit der Durchführung eines autonomen Fahrmanövers auch an einen Herd einer Rauch- oder Brandentwicklung annähern und mit dem Löschmitteldistributor Löschmittel aus dem Löschmittelreservoir an den Herd der Rauch- oder Brandentwicklung zur deren Unterbindung bringen.
Das Löschmittelreservoir enthält als Löschmittelarten Wasser mit/ohne Löschmittelzusätzen, Metallbrandpulver, Löschsand oder CO₂, um mit einer Löschvorrichtung das Löschmittel auf einen Rauch- oder Brandherd zu richten und die Entwicklungen des Herdes zu unterbinden.
Nach einer besonderen Variante der Erfindung führt das autonome Lade- und Löschfahrzeug ein Brandschutzgewebe mit, das mit einer Wurfeinrichtung des autonomen Lade- und Löschfahrzeugs auf einen Herd nach dem Prinzip einer Löschdecke geworfen werden kann.
Die Wiederbefüllung des Löschmittelreservoirs kann an ausgewählten Ladestationen oder Tankstellen erfolgen, an denen neben elektrischer Leistung und/oder fossilen Kraftstoffen auch Löschmittel abfüllbar bereitsteht.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird ein Verfahren zum Laden eines batteriebetriebenen Fahrzeugs vorgeschlagen, das einen aufladbaren Traktionsenergiespeicher und Mittel zur autonomen Führung des Fahrzeugs umfasst, mit einem Lade- und Löschfahrzeug, das einen Energieerzeuger und/oder einen Energiespeicher sowie eine Löscheinrichtung umfasst. Die zum Laden des Traktionsenergiespeichers bereitzustellende Energie kann durch das Lade- und Löschfahrzeug somit aus Batterien, einer Brennstoffzelle, einer Kombination aus einem Verbrennungsmotor und einem Generator und dergleichen bereitgestellt werden. Das Verfahren umfasst die Schritte: Herstellen zumindest einer elektrischen Kopplung zwischen dem batteriebetriebenen Fahrzeug und dem Lade- und Löschfahrzeug durch ein autonomes Fahrmanöver des batteriebetriebenen Fahrzeugs oder des Lade- und Löschfahrzeugs; Laden des Traktionsenergiespeichers des batteriebetriebenen Fahrzeugs durch den Energieerzeuger und/oder Energiespeicher des Lade- und Löschfahrzeugs während der Fahrt des „Gespanns“ aus dem batteriebetriebenen Fahrzeug und dem Lade- und Löschfahrzeug.
Gemäß der Erfindung ist somit vorgesehen, die Reichweite eines batteriebetriebenen Fahrzeugs dadurch zu verlängern, dass ein Laden seines Traktionsenergiespeichers während der Fahrt erfolgt. Hierzu werden das batteriebetriebene Fahrzeug und ein Lade- und Löschfahrzeug zu einem Gespann verkoppelt, so dass eine Energieübertragung von dem Lade- und Löschfahrzeug an den Traktionsenergiespeicher des batteriebetriebenen Speichers erfolgen kann. Dadurch ist es nicht mehr erforderlich, einen Stopp zum Laden oder Schnellladen des batteriebetriebenen Fahrzeugs einzulegen, um die Reichweite eines batteriebetriebenen Fahrzeugs zu verlängern. Ladepausen können dadurch vermieden werden.
Im Ergebnis ergibt sich hierdurch eine sehr hohe Reichweite eines Fahrzeugs mit einem batteriebetriebenen Antrieb, da dessen Traktionsenergiespeicher jederzeit während der Fahrt des batteriebetriebenen Fahrzeugs nachgeladen werden kann. Dies bringt den Vorteil mit sich, dass der Traktionsenergiespeicher des batteriebetriebenen Fahrzeugs vergleichsweise klein gehalten werden kann. Insbesondere kann dieser für kurze oder mittlere Strecken dimensioniert werden, da die Langstreckentauglichkeit durch das Aufladen des Traktionsenergiespeichers mit Hilfe des Lade- und Löschfahrzeugs ermöglicht wird. Durch die Möglichkeit, den Traktionsenergiespeicher des batteriebetriebenen Fahrzeugs klein halten zu können, ergeben sich reduzierte Herstellkosten und ein verringerter Verkaufspreis des batteriebetriebenen Fahrzeugs. Da eine Reichweitenunsicherheit bzw. - begrenzung entfällt, erhöht dies die Akzeptanz batteriebetriebener Fahrzeuge. Die Verringerung der Größe des Traktionsenergiespeichers führt darüber hinaus nicht nur zu einem kleineren Volumenbedarf, sondern auch zu einem geringeren Gewicht, wodurch die Effizienz des batteriebetriebenen Fahrzeugs weiter steigt.
Gemäß einer weiteren Variante ist das Lade- und Löschfahrzeug ein autonomes Lade- und Löschfahrzeug, das zur Durchführung von autonomen Fahrmanövern ausgebildet ist, wobei das autonome Lade- und Löschfahrzeug sich durch ein autonomes Fahrmanöver des autonomen Lade- und Löschfahrzeugs an das batteriebetriebene, fahrende oder stehende, Fahrzeug ankoppelt. Hierdurch ist es möglich, dass das Ankoppeln des autonomen Lade- und Löschfahrzeugs an das batteriebetriebene Fahrzeug auch während dessen Fahrt erfolgt, so dass eine Ladepause grundsätzlich vollständig vermeidbar ist. Ebenso kann gemäß dieser Variante vorgesehen sein, dass eine Kopplung zwischen dem autonomen Lade- und Löschfahrzeug und dem batteriebetriebenen Lade- und Löschfahrzeug während einer kurzen Pause, z.B. an einer Autobahnraststätte, vorgenommen wird.
Das batteriebetriebene Fahrzeug und das autonome Lade- und Löschfahrzeug können vor dem Beginn des Ladevorganges mechanisch miteinander gekoppelt werden und nach Beendigung des Ladevorganges mechanisch voneinander getrennt werden. Die mechanische Kopplung zwischen dem batteriebetriebenen Fahrzeug und dem autonomen Lade- und Löschfahrzeug kann ähnlich einer Anhängerkupplung oder einer von Straßenbahnen oder Zügen bekannten Kupplung realisiert sein. Da das An- und Abkoppeln des autonomen Lade- und Löschfahrzeugs während der Fahrt erfolgen soll, muss der Kopplungsmechanismus zum Lösen und Halten entsprechend ausgebildet werden.
Das batteriebetriebene Fahrzeug und das autonome Lade- und Löschfahrzeug können während des Ladevorganges auch ohne feste mechanische Kopplung zueinander sein, wobei das batteriebetriebene Fahrzeug und das autonome Lade- und Löschfahrzeug ein Fahrmanöver so durchführen, so dass eine vorgegebene Positionsrelation zueinander erfüllt ist. Eine vorgegebene Positionsrelation kann ein vorgegebener Abstand zwischen dem autonomen Lade- und Löschfahrzeug und dem batteriebetriebenen Fahrzeug sein. Die Positionsrelation kann auch ein vorgegebener Bereich sein, um z.B. beim Bremsen des vorausfahrenden Teils eine (geringe) Abstandsverringerung zwischen den beiden Teilen oder beim Beschleunigen eine (geringe) Abstandsvergrößerung zwischen den beiden Teilen zuzulassen.
Um die vorgegebene Positionsrelation zueinander einhalten zu können, ist es zweckmäßig, wenn das batteriebetriebene Fahrzeug und das autonome Lade- und Löschfahrzeug zumindest während des Ladevorgangs bzw. während ihrer Kopplung jeweils ein autonomes Fahrmanöver durchführen. Dies ist auch dann zweckmäßig, wenn eine mechanische Kopplung zwischen dem batteriebetriebenen Fahrzeug und dem autonomen Lade- und Löschfahrzeug besteht.
Gemäß einer weiteren Form der Erfindung verfügt das autonome Lade- und Löschfahrzeug über ein Videoüberwachungs- und/oder Wärmebildkamerasystem, um bei einem Löschvorgang den Rauch- oder Brandentwicklungsherd beobachten zu können. Die erfassten Daten können über ein funkbasiertes Datenübermittlungsverfahren etwa an eine Rettungsleitstelle übermittelt werden.
Weiterhin ist es vorteilhaft, wenn das autonome Lade- und Löschfahrzeug mit Brandgassensoren ausgestattet und zur Brandgasanalyse vor Ort eingerichtet ist. Damit können giftige Brandgase oder auch Kaltrauchgase detektiert werden, die möglicherweise schwerer als Luft sind. Auch solche Messergebnisse können an eine Leitstelle übermittelt werden.
Anhand der Brandgasanalyse kann, falls das autonome Lade- und Löschfahrzeug mehr als einen Typ von Löschmittel mitführt, entschieden werden, ob anhand des durch die Brandgasanalyse ermittelbaren Brandgutes, ein anderes Löschmittel eingesetzt werden sollte.
Eine weitere Ausgestaltung sieht vor, dass eine Recheneinheit in Reaktion auf den Erhalt einer Ladeanforderung, welche einen gewünschten Ort des Ladens und/oder eine gewünschte zu ladende Energiemenge bzw. Reichweite und/oder einen gewünschten Zeitpunkt des Ladens umfasst, als Kriterium ermittelt, zu welchem Zeitpunkt und/oder an welchem Ort ein Ankoppeln des autonomen Lade- und Löschfahrzeugs an das die Ladeanforderung aussendende batteriebetriebene Fahrzeug erfolgen soll. Die Recheneinheit ist insbesondere ein zentraler Rechner, der eine Verwaltung der autonomen Lade- und Löschfahrzeuge im Hinblick auf das Laden und den Ort des Ladens von batteriebetriebenen Fahrzeugen übernimmt. Alternativ kann die Recheneinheit auch eine Recheneinheit des autonomen Lade- und Löschfahrzeugs selbst oder eine aus mehreren Recheneinheiten gebildete kooperative Recheneinheit mehrerer autonomer Lade- und Löschfahrzeuge sein. Ein gewünschter Ort umfasst z.B. eine bestimmte Straße, wie z.B. eine bestimmte Autobahn. Der gewünschte Ort kann jedoch auch einen bestimmten Bereich, z.B. eine Autobahnauffahrt oder einen Abschnitt auf einer Autobahn zwischen einem Ort A und einem Ort B, ebenso wie eine Distanz, z.B. in 150 km, charakterisieren. Im letzteren Fall wird der Ort in Abhängigkeit der Fahrdaten des batteriebetriebenen Fahrzeugs ermittelt. Durch die Recheneinheit wird somit eine Disposition des autonomen Lade- und Löschfahrzeugs vorgenommen, um der Ladeanforderung eines batteriebetriebenen Fahrzeugs an einem gewünschten Ort und/oder einer gewünschten Zeit zu entsprechen.
Eine Löschanforderung des Lösch- und Ladefahrzeugs kann über eine Rettungsleitstelle an das Fahrzeug gesendet werden. Die Alarmierung der Leitstelle wiederum erfolgt über den allgemeinen Notruf oder über einen SOS-Knopf des havarierten Fahrzeugs.
Es kann eine Alarmierung auch durch eine On-bord-Früherkennung des havarierenden Fahrzeugs erfolgen, z.B. durch eine Auswertung von fahrzeuginternen Batterieüberwachungssystemen, mit denen ein Onboard-Batteriemonitoring mit Temperatur-, Drucküberwachung in den Batteriezellen und Überstromerkennung durchgeführt wird. Ein Alarmierungssignal mit Standortkoordinatenübermittlung kann also bereits dann gesandt werden, wenn technische Parameter auf eine hohe Wahrscheinlichkeit des Eintritts eines thermischen Ereignisses hindeuten.
Die Recheneinheit kann ermitteln, welches aus einer Mehrzahl von verteilt angeordneten autonomen Lade- und Löschfahrzeugen die Kriterien am besten erfüllt, und an das ausgewählte autonome Lade- und Löschfahrzeug eine Nachricht zur Erfüllung der Ladeanforderung übertragen. Mit der Nachricht wird das ausgewählte Lade- und Löschfahrzeug „beauftragt“, die Ladung an dem gewünschten Ort und/oder zu der gewünschten Zeit des batteriebetriebenen Fahrzeugs zu übernehmen.
Das Aussenden der Ladeanforderung kann rechnergestützt durch eine Fahrzeugrecheneinheit des batteriebetriebenen Fahrzeugs und/oder auf Aufforderung durch einen Nutzer des batteriebetriebenen Fahrzeugs erfolgen. Beispielsweise kann durch die Fahrzeugrecheneinheit des batteriebetriebenen Fahrzeugs ermittelt werden, welche Reichweite noch mit der in dem Traktionsenergiespeicher enthaltenen Restenergiemenge bei bestimmten Fahrbedingungen möglich ist. Abhängig hiervon kann die Fahrzeugrecheneinheit ermitteln, an welchem Ort spätestens ein Nachladen durch ein autonomes Lade- und Löschfahrzeug zu erfolgen hat und eine entsprechende Ladeanforderung an die Recheneinheit übertragen. Alternativ kann auch vorgesehen sein, dass der Nutzer des batteriebetriebenen Fahrzeugs selbst vorgibt, wann und/oder wo ein „Nachladen“ des Traktionsenergiespeichers seines batteriebetriebenen Fahrzeugs erfolgen soll.
Das autonome Lade- und Löschfahrzeug kann gemäß einer weiteren Ausgestaltung nach Beendigung des Ladevorgangs an dem batteriebetriebenen Lade- und Löschfahrzeug angekoppelt bleiben oder sich von diesem abkoppeln. Insbesondere kann vorgesehen sein, dass das autonome Lade- und Löschfahrzeug vor oder hinter dem batteriebetriebenen Fahrzeug fährt. Sofern das autonome Lade- und Löschfahrzeug nach Beendigung des Ladevorgangs an dem batteriebetriebenen Lade- und Löschfahrzeug angekoppelt bleibt (wobei keine mechanische Kopplung erforderlich ist), so kann das autonome Lade- und Löschfahrzeug beispielsweise im Windschatten des batteriegetriebenen Fahrzeugs durch autonome Fahrmanöver folgen.
Das autonome Lade- und Löschfahrzeug kann nach Beendigung des Ladevorgangs autonom, insbesondere im Windschatten des batteriebetriebenen Fahrzeugs oder eines anderen Fahrzeugs, zu einer, insbesondere der nächstgelegenen, Ladestation fahren, oder autonom auf der Strecke, auf der das batteriebetriebene Fahrzeug geladen wurde, parken oder autonom weiterfahren, bis es eine neue Ladeanforderung erhält. Die Auswahl, welche der genannten Varianten das autonome Lade- und Löschfahrzeug nach Beendigung des Ladevorganges wählt, kann durch das autonome Lade- und Löschfahrzeug selbst oder die zentrale Recheneinheit vorgenommen werden. Die Auswahl kann in Abhängigkeit einer weiteren Ladeanforderung von einem anderen batteriebetriebenen Fahrzeug, das sich in der Nähe des autonomen Lade- und Löschfahrzeugs befindet, und/oder dem Energieinhalt des Energiespeichers des autonomen Lade- und Löschfahrzeugs und/oder der Distanz zu der nächstgelegenen Ladestation ergeben.
In einer weiteren Alternative kann das Lade- und Löschfahrzeug ein Anhänger sein, wobei sich das batteriebetriebene Fahrzeug durch ein autonomes Fahrmanöver an den stehenden Anhänger ankoppelt. Dies erfolgt beispielsweise an Ladestationen, welche z.B. im Bereich einer Autobahnraststätte und dergleichen eingerichtet sind. Dadurch, dass die Ankopplung des batteriebetriebenen Fahrzeugs an den Anhänger durch ein autonomes Fahrmanöver des batteriebetriebenen Fahrzeugs erfolgt, ist es weder erforderlich, dass der Nutzer des batteriebetriebenen Fahrzeugs manuell tätig werden muss, noch dass der Fahrer des batteriebetriebenen Fahrzeugs dieses verlassen muss. Dadurch ist es möglich, das Nachladen des Traktionsenergiespeichers des batteriebetriebenen Fahrzeugs ohne wesentlichen Zeitverlust vorzunehmen.
Es ist in allen Varianten des Ladens zweckmäßig, wenn das batteriebetriebene Fahrzeug während des Ladevorganges autonom gesteuert wird. Hierdurch soll insbesondere sichergestellt werden, dass die Kopplung zwischen den beiden Teilen durch ein unbedachtes Fahrmanöver nicht unbeabsichtigt abreißt. Durch die autonome Steuerung des batteriebetriebenen Fahrzeugs während des Ladevorganges kann dieses durch eine Fahrzeug-zu-Fahrzeug-Kommunikation (Car-to-Car Communication, C2C) und eine Fahrzeug-zu-Infrastruktur-Kommunikation (Car-to-Infrastructure Communication, C2I) vorausschauend gesteuert werden.
Da das Lade- und Löschfahrzeuge als externe Ladequelle für batteriebetriebene Fahrzeuge dient, verfügt es selbst über eine vergleichsweise hohe Energie im vollgeladenen Zustand. Die Anforderung an die Eigensicherheit des Lade- und Löschfahrzeugs ist also hoch. Die Löscheinrichtung des Lade- und Löschfahrzeugs umfasst einen Löschpfad, der dazu eingerichtet ist, die Energiereservoirs des Lade- und Löschfahrzeugs selbst löschen zu können, z.B. durch eine fahrzeugeigene Sprinkleranlage.
Gemäß einem weiteren Aspekt umfasst die Erfindung ein System zum Laden eines batteriebetriebenen Fahrzeugs, das einen aufladbaren Traktionsenergiespeicher und Mittel zur autonomen Führung des Fahrzeugs umfasst. Das System umfasst zumindest ein Lade- und Löschfahrzeug der oben beschriebenen Art.
Das System umfasst ferner eine Recheneinheit zur Verwaltung des zumindest einen, jedoch idealerweise einer Flotte von Lade- und Löschfahrzeugen, im Hinblick auf das Laden/Löschen und/oder den Ort des Ladens/Löschens des batteriebetriebenen Fahrzeugs.
Die Erfindung beruht auf den folgenden Überlegungen:
Alle Fahrzeuge verfügen über mindestens eine Niedervolt-Batterie, die zum Anlassen des Fahrzeugs, zur Rekuperation von Bremsenergie und zur elektrischen Versorgung des Bordnetzes benötigt wird. Batteriebetriebene Fahrzeuge, insbesondere reine Elektrofahrzeuge, besitzen zudem mindestens einen elektrischen sekundären Hochvoltspeicher, der bei reinen Elektrofahrzeugen allein als Energiequelle dient. Gegebenenfalls kann über einen Range-Extender-Motor on-board elektrische Energie durch Energiewandlung aus fossilen Brennstoffen bereitgestellt werden. Überwachungseinrichtungen sowie Trenn- und Abschaltvorrichtungen sollen beispielsweise Thermal Runaways des Hochvoltspeichers in einem Fehler- oder Unfallszenario verhindern. Dennoch können sich bei einer Verkettung von äußeren Einflüssen, zum Beispiel bei einem Unfall, in Worst-Case-Szenarien Rauch- oder Brandentwicklungen ergeben. Dann besteht ein Interesse an einer schnellstmöglichen Unterbindung der Rauch- oder Brandentwicklung.
Es wird deshalb ein autonom fahrendes Lade- und Löschfahrzeug vorgeschlagen, das auf Basis eines autonom fahrenden Ladefahrzeugs, um reine Elektrofahrzeuge mobil laden zu können, die weitere Funktion eines Löschfahrzeugs verwirklicht oder auch als Löschfahrzeug fungiert. Das autonome Ladefahrzeug führt also geeignete Löschmittel mit, wie z.B. CO₂, Wasser mit/ohne Löschmittelzusätzen, Metallbrandpulver oder Löschsand, um mit einer Löschvorrichtung Rauch- oder Brandentwicklungen unterbinden zu können. Das autonome Lade- und Löschfahrzeug kann also sowohl zum Laden eines Elektrofahrzeugs angefordert als auch zur Unterbindung einer Rauch- oder Brandentwicklung alarmiert werden. Die Alarmierung erfolgt beispielsweise on demand, über eine Vernetzung von Datenclouds in einem Backend oder über bekannte Notrufsysteme. Bei einem entsprechend hohen Verbreitungsgrad mit hoher Dichte und flächendeckender Stationierung von mobilen Ladefahrzeugen, die Elektrofahrzeuge an nahezu jedem Ort erreichen und nachladen können, ist es vorteilhaft, wenn diese Ladefahrzeuge als Lade- und Löschfahrzeug ausgebaut sind, da dadurch die Reaktions- und Anfahrtszeit bei einer sich ereignenden Rauch- oder Brandentwicklung kurz gehalten werden kann. Selbstverständlich kann ein Lade- und Löschfahrzeug auch bei einem vom Straßenverkehr unabhängigen Brandereignis, z.B. bei einem Hausbrand, alarmiert werden.
Die Erfindung wird nachfolgend näher anhand von Ausführungsbeispielen in den Zeichnungen erläutert. Es zeigen:

1 eine schematische Darstellung eines Straßenabschnitts, entlang dem sich ein batteriebetriebenes Fahrzeug bewegt, welches gemäß dem Verfahren der vorliegenden Erfindung geladen werden soll;
2 eine schematische Darstellung eines Gespanns aus einem zu ladenden batteriebetriebenen Fahrzeug und einem autonomen Lade- und Löschfahrzeug; und
3 eine schematische Darstellung eines batteriebetriebenen Fahrzeugs mit einem autonomen Lade- und Löschfahrzeug und Unterbindung einer Rauchentwicklung durch das autonomen Lade- und Löschfahrzeug.

1 zeigt eine schematische Darstellung eines Straßenabschnitts einer Straße 30, entlang der sich ein batteriebetriebenes Fahrzeug 10 bewegt. Das batteriebetriebene Fahrzeug 10 befindet sich zu einem gegenwärtigen Zeitpunkt an einem Ort A. Entlang der Straße 30 sind verschiedene Ladestationen 31, 32, 33 verteilt. Die Ladestationen 31, 32, 33 können, in Abhängigkeit des Straßentyps, auch Rastplätze, Randstreifen, Buchten, Tankstellen oder dergleichen sein. Beispielhaft befinden sich in Fahrtrichtung des batteriebetriebenen Fahrzeugs 10 (siehe Pfeil) die zwei Ladestationen 31, 33. Entgegen der Fahrtrichtung des batteriebetriebenen Fahrzeugs 10 befindet sich die Ladestation 32.
An den Ladestationen 31, 32 ist eine jeweilige Anzahl an Lade- und Löschfahrzeugen 20 vorgesehen. Bei den Lade- und Löschfahrzeugen 20 handelt es sich um autonome Lade- und Löschfahrzeuge, die zur Durchführung von autonomen Fahrmanövern ausgebildet sind. Darüber hinaus befindet sich beispielhaft ein autonomes Lade- und Löschfahrzeug 20 auf der Straße 30, wobei sich dieses in entgegengesetzter Richtung zu dem batteriebetriebenen Fahrzeug 10 auf dieses zu bewegt. In der weiteren Beschreibung wird das Verfahren unter Bezugnahme auf autonome Lade- und Löschfahrzeuge 20 beschrieben.
Ein jeweiliges Lade- und Löschfahrzeug 20 umfasst einen Energieerzeuger 21 und/oder einen Energiespeicher 22 sowie eine Löscheinrichtung mit einem Löschmitteldistributor 51 und eine Löschmittelreservoir 52, wie in 2 und 3 dargestellt ist. Der Energieerzeuger 21 und/oder der Energiespeicher 22 dienen dazu, einem Traktionsenergiespeicher 11 des batteriebetriebenen Fahrzeugs 10 durch einen Ladevorgang eine bestimmte Energiemenge bzw. Ladungsmenge bereitzustellen. Die von dem autonomen Lade- und Löschfahrzeug bereitgestellte Energie kann aus Batterien, einer Brennstoffzelle, einer Kombination aus einem Verbrennungsmotor und einem Generator und dergleichen bereitgestellt werden.
Die autonomen Lade- und Löschfahrzeuge 20, von denen in 2 schematisch eines dargestellt ist, umfassen neben dem Energieerzeuger 21 und/oder dem Energiespeicher 22 sowie der Löscheinrichtung mit dem Löschmitteldistributor 51 und dem Löschmittelreservoir 52 eine Kommunikationseinheit 23, ein Mittel 24 zur autonomen Führung des Lade- und Löschfahrzeugs sowie ein Kopplungsmittel 25. Die Kommunikationseinheit 23 eines jeweiligen Lade- und Löschfahrzeugs 20 ist dazu ausgebildet, Rechenoperationen durchzuführen sowie mit einer zentralen Recheneinheit 40 Daten auszutauschen. Wie den schematischen Darstellungen der 2 und 3 zu entnehmen ist, handelt es sich bei dem autonomen Lade- und Löschfahrzeug nicht um ein herkömmliches Fahrzeug, dessen Karosserie zur Beförderung von Personen ausgestaltet ist. Vielmehr ist die Außenhaut des Lade- und Löschfahrzeugs 20 derart gestaltet, dass das unter der Fahrzeugaußenhaut befindliche Volumen im Wesentlichen vollständig von den genannten Komponenten, insbesondere dem Energieerzeuger 21 und/oder dem Energiespeicher 22 sowie dem Löschmittelreservoir eingenommen ist. An die Außenhaut ist der Löschmitteldistributor angebracht.
Das batteriebetriebene Fahrzeug 10 umfasst, wie dies schematisch in 2 und 3 dargestellt ist, neben dem Traktionsenergiespeicher 11 ein Mittel 12 zur autonomen Führung des Fahrzeugs, ein Kopplungsmittel 13 und eine Fahrzeugrecheneinheit 14. Die Fahrzeugrecheneinheit 14 ist zur Durchführung von Rechenoperationen sowie zur Kommunikation mit der übergeordneten, zentralen Recheneinheit 40 ausgebildet.
Bei der zentralen Recheneinheit 40 handelt es sich um eine Recheneinheit, welche dazu ausgebildet ist, eine Verwaltung der autonomen Lade- und Löschfahrzeuge 20 im Hinblick auf das Laden des batteriebetriebenen Fahrzeugs 10 zu übernehmen. Bei der zentralen Recheneinheit 40 kann es sich um einen einzelnen Rechner oder um eine Ansammlung verteilter Rechner handeln. In einer anderen Ausgestaltung kann die Funktion der zentralen Recheneinheit 40 auch durch die Recheneinheit eines oder mehrerer der autonomen Lade- und Löschfahrzeuge 20 übernommen werden. Wie durch die Pfeile in 1 angedeutet ist, ist die zentrale Recheneinheit 40 zur Kommunikation mit den Lade- und Löschfahrzeugen 20 und dem batteriebetriebenen Fahrzeug 10 ausgebildet.
Um die Problematik der Reichweitenunsicherheit bzw. Reichweitenbegrenzung des Traktionsenergiespeichers 11 des batteriebetriebenen Fahrzeugs 10 zu umgehen oder zumindest zu reduzieren, ist vorgesehen, den Traktionsenergiespeicher 11 des batteriebetriebenen Fahrzeugs 10 während der Fahrt durch den Energieerzeuger 21 und/oder Energiespeicher 22 des Lade- und Löschfahrzeugs 20 zu laden. Hierzu wird zumindest eine elektrische Kopplung zwischen dem batteriebetriebenen Fahrzeug 10 und dem Lade- und Löschfahrzeug 20, sowie optional eine mechanische Kopplung zwischen diesen, hergestellt, wobei die Kopplung durch ein autonomes Fahrmanöver des batteriebetriebenen Fahrzeugs und/oder eines der Lade- und Löschfahrzeuge 20 erfolgt.
Die Kopplung zu einem Gespann ist schematisch in 2 dargestellt. Das Kopplungsmittel 13 des batteriebetriebenen Fahrzeugs 10 ist als an der Rückseite ausgebildete Deichsel beispielhaft ausgeführt. Das Lade- und Löschfahrzeug weist an seiner Vorderseite ebenfalls eine Deichsel, an der das Kopplungsmittel 25 vorgesehen ist, auf. Bei ausreichend geringem Abstand können die Kopplungsmittel 13, 25 ineinander eingreifen oder miteinander überlappen (wie dies beispielhaft in 2 dargestellt ist), um durch Steckverbindung oder induktive Übertragung eine Energieübertragung von dem Energieerzeuger 21 und/oder dem Energiespeicher 22 an den Traktionsenergiespeicher 11 des batteriebetriebenen Fahrzeugs 10 zu ermöglichen.
Damit eine Ladepause zum Aufladen des Traktionsenergiespeichers 11 des batteriebetriebenen Fahrzeugs 10 vermieden werden kann, ist es vorgesehen, dass sich das Lade- und Löschfahrzeug 20 während der Fahrt des batteriebetriebenen Fahrzeugs 10 an dieses, z.B. von hinten, annähert bis das Kopplungsmittel 13 des batteriebetriebenen Fahrzeugs 10 und das Kopplungsmittel 25 des Lade- und Löschfahrzeugs 20 derart zueinander positioniert sind, dass eine elektrische Energieübertragung möglich ist. Die Annäherung des Lade- und Löschfahrzeugs 20 an das batteriebetriebene Fahrzeug 10 erfolgt dabei mit Hilfe der Durchführung eines autonomen Fahrmanövers, zumindest des autonomen Lade- und Löschfahrzeugs 20. Zusätzlich kann, um das Ankopplungsmanöver zu erleichtern, auch vorgesehen sein, dass das batteriebetriebene Fahrzeug 10 mit Hilfe der Mittel 12 zur autonomen Führung des Fahrzeugs autonom gesteuert wird.
Ist eine mechanische Kopplung zwischen dem batteriebetriebenen Fahrzeug 10 und dem Lade- und Löschfahrzeug 20 vorgesehen, so ist es zweckmäßig, wenn sich das Lade- und Löschfahrzeug 20 von hinten an das batteriebetriebene Fahrzeug 10 annähert. Im Falle einer Löschanforderung erfasst das Lade- und Löschfahrzeug z.B. mit einem Wärmebildkamerasystem die Temperatur des batteriebetriebenen Fahrzeug, um bei der Annäherung einen Sicherheitsabstand einhalten zu können. Dadurch hat ein im batteriebetriebenen Fahrzeug 10 sitzender Nutzer ein gewohntes Fahrgefühl, indem er eine freie Sicht nach vorne hat.
Eine mechanische Kopplung zwischen dem batteriebetriebenen Fahrzeug 10 und dem Lade- und Löschfahrzeug 20 ist jedoch nicht zwingend. So können das batteriebetriebene Fahrzeug 10 und das autonome Lade- und Löschfahrzeug 20 mit Hilfe ihrer jeweiligen Mittel 12, 24 zur autonomen Führung des Fahrzeugs bzw. Lade- und Löschfahrzeugs derart zueinander gesteuert werden, dass ein für das Laden erforderlicher Abstand oder eine Positionsrelation zueinander konstant gehalten wird. Hierzu können das batteriebetriebene Fahrzeug 10 und das Lade- und Löschfahrzeug 20 Daten austauschen (z.B. mit Hilfe einer Car-to-Car-Kommunikation), um Fahrmanöver abzustimmen. Die Positionsrelation kann auch einen Abstandsbereich zwischen den zwei Fahrzeugen umfassen, um z.B. beim Bremsen des vorausfahrenden batteriebetriebenen Fahrzeugs 10 eine (geringe) Abstandsverringerung zuzulassen. Ebenso kann beim Beschleunigen des vorausfahrenden batteriebetriebenen Fahrzeugs 10 eine (geringe) Abstandsvergrößerung gestattet sein. Kann die Positionsrelation aufgrund eines unvorhergesehenen Ereignisses nicht eingehalten werden, so sind die Kopplungsmittel 13, 25 derart ausgestaltet, dass diese sich voneinander lösen können, so dass das batteriebetriebene Fahrzeug 10 und das autonome Lade- und Löschfahrzeug 20 zumindest zeitweise eigenständig und autonom weiterfahren.
Je nachdem, ob das batteriebetriebene Fahrzeug 10 oder das autonome Lade- und Löschfahrzeug 20 das vorausfahrende Fahrzeug ist, übernimmt das vorausfahrende Fahrzeug die Führungsaufgabe für den autonomen Fahrbetrieb. Die von dem batteriebetriebenen Fahrzeug 10 und dem autonomen Lade- und Löschfahrzeug 20 sensorisch erfassten Umgebungsdaten werden zwischen den beiden Fahrzeugen ausgetauscht, da nach hergestellter Kopplung teilweise Sensoren zwischen den Fahrzeugen verdeckt sind.
Das Ankoppeln und Laden des Traktionsenergiespeichers 11 durch das autonome Lade- und Löschfahrzeug 20 erfolgt in Reaktion auf den Erhalt einer Ladeanforderung. Zum Zeitpunkt des Aussendens der Ladeanforderung befindet sich das batteriebetriebene Fahrzeug 10 an dem in 1 mit A gekennzeichneten gegenwärtigen Ort. Die Ladeanforderung wird über die Fahrzeugrecheneinheit 14 und entsprechende, nicht näher dargestellte Kommunikationsmittel des batteriebetriebenen Fahrzeugs 10 an die zentrale Recheneinheit 40 übermittelt. Die von dem batteriebetriebenen Fahrzeug 10 ausgesendete Ladeanforderung umfasst einen gewünschten Ort des Ladens und/oder eine gewünschte zu ladende Energiemenge bzw. Reichweite und/oder einen gewünschten Zeitpunkt des Ladens. Der gewünschte Ort des Ladens umfasst z.B. einen bestimmten Ort, im Ausführungsbeispiel der 1 einen zukünftigen Ort B, der sich kurz vor oder im Bereich der Ladestation 33 befindet. Allgemein kann ein solcher Ort beispielsweise als eine bestimmte Autobahnauf- oder -abfahrt oder als ein bestimmter Bereich, z.B. auf einer Autobahn zwischen Nürnberg und Würzburg, oder als ein Ort, der durch eine Distanz zu dem gegenwärtigen Ort A des batteriebetriebenen Fahrzeugs 10 definiert ist, ausgegeben werden. Der Zeitpunkt kann einen konkreten Zeitpunkt, z.B. 10:00 Uhr, bedeuten. Ebenso kann eine zeitliche Information ein Laden „innerhalb der nächsten halben Stunde“ umfassen.
Die Ladeanforderung kann automatisiert durch das batteriebetriebene Fahrzeug 10 erzeugt werden. Hierzu kann beispielsweise die Fahrzeugrecheneinheit 14 den gegenwärtigen SOC (State-Of-Charge = Ladezustand) des Traktionsenergiespeichers 11, die aktuelle Geschwindigkeit des Fahrzeugs 10, ein optional in einem Navigationssystem eingegebenes Reiseziel unter Berücksichtigung der gewählten Reiseroute und dergleichen, ausgewertet werden. Hieraus ergibt sich dann eine Information, an welchem Ort und/oder an welchem Zeitpunkt ein Laden erwünscht oder spätestens notwendig ist. Alternativ können die in der Ladeanforderung enthaltenen Informationen durch einen Nutzer des batteriebetriebenen Fahrzeugs 10 selbst vorgegeben werden. Ebenso ist eine Kombination einer rechnergestützt erzeugten Ladeanforderung und gegebenenfalls einer Korrektur durch den Nutzer denkbar.
Die Recheneinheit 40, welche die Ladeanforderung erhält, ermittelt als Kriterien, zu welchem Zeitpunkt und/oder an welchem Ort ein Ankoppeln eines autonomen Lade- und Löschfahrzeugs 20 an das die Ladeanforderung aussendende, batteriebetriebene Fahrzeug 10 erfolgen soll. Hierzu berücksichtigt die Recheneinheit 40 die Verteilung der Lade- und Löschfahrzeuge 20 entlang der von dem batteriebetriebenen Fahrzeug 10 befahrenen Straße 30. Umfasst die Ladeanforderung das Kriterium, dass ein Laden des Traktionsenergiespeichers 11 des batteriebetriebenen Fahrzeugs 10 im Bereich des mit B gekennzeichneten Punktes der Straße 30 erwünscht ist, so bestimmt die Recheneinheit 40, dass eines der Lade- und Löschfahrzeuge 20, welches sich im Bereich der Ladestation 33 befindet, als ausgewähltes Lade- und Löschfahrzeug 20a das Laden des Traktionsenergiespeichers 11 übernehmen soll. Die zentrale Recheneinheit 40 überträgt daraufhin eine Nachricht an das ausgewählte Lade- und Löschfahrzeug 20 zur Erfüllung der Ladeanforderung. Diese Nachricht kann beispielsweise die Information umfassen, zu welchem Zeitpunkt das ausgewählte Lade- und Löschfahrzeug 20a die Ladestation 33 verlassen und auf die Straße 30 zur Durchführung der Ankopplung an das batteriebetriebene Fahrzeug 10 verlassen soll. Die Auffahrt des autonomen Lade- und Löschfahrzeugs 20a auf die Straße 30 kann beispielsweise nahezu synchron mit dem vorbeifahrenden batteriebetriebenen Fahrzeug 10 erfolgen.
Nach Beendigung des Ladevorgangs kann das autonome Lade- und Löschfahrzeug 20a bis zur nächsten Ladestation (in 1 nicht ersichtlich) noch an dem batteriebetriebenen Fahrzeug 10 angekoppelt bleiben. Alternativ kann sich das autonome Lade- und Löschfahrzeug 20a nach Beendigung des Ladevorgangs von dem batteriebetriebenen Fahrzeug 10 lösen, um z.B. die Ladeanforderung eines weiteren Fahrzeugs, das sich auf der Straße 30 bewegt, zu erfüllen.
Die Stationierung und das Laden der autonomen Lade- und Löschfahrzeuge 20 findet an den Ladestationen 31, 32, 33 statt, die z.B. neben Hauptverkehrsstraßen und/oder Autobahnen eingerichtet sind. Die autonomen Lade- und Löschfahrzeuge 20 sind dabei keiner der Ladestationen 31, 32, 33 fest zugeordnet, sondern koppeln sich nach Beendigung der Ladeaufgabe von dem zu ladenden batteriebetriebenen Fahrzeug 10 ab und fahren z.B. zur nächstgelegenen Ladestation, wo deren Energiespeicher gegebenenfalls wieder aufgeladen wird.
Um eine gute Verfügbarkeit der autonomen Lade- und Löschfahrzeuge 20 sicherzustellen, kann ein selbstlernendes System, z.B. ein neuronales Netz, vorgesehen sein, die die Lade- und Löschfahrzeuge 20 entsprechend der erwarteten Auslastung entlang der Straße 30 günstig positionieren. Grundsätzlich agieren die autonomen Lade- und Löschfahrzeuge 20 autonom, können aber bezüglich ihrer Funktionen durch die Recheneinheit 40 überwacht und ferngewartet werden. An einer Ladestation 31, 32, 33 können die autonomen Lade- und Löschfahrzeuge 20, während sie aus einem Stromnetz geladen werden, zur dezentralen Pufferung des Stromnetzes verwendet werden.
Am Ort C ist ein batteriebetriebenes Fahrzeug 100 havariert, dessen SOS-Knopf betätigt wurde und der Standort an eine Rettungsleitstelle übermittelt wurde. Die Rettungsleitstelle verfügt über eine Datenschnittstelle zur Recheneinheit, um eines der Lade- und Löschfahrzeug zu alarmieren. Es wird das autonome Lade- und Löschfahrzeug 20a alarmiert. Dieses nähert sich dem Fahrzeug 100 mittels Wärmebildkameras maximal nah an, um Löschmittel - hier Metallbrandlöschpulver - aus dem Löschmittelreservoir 52 mit dem Löschmitteldistributor auf den Havaristen, d.h. den Rauch- oder Brandherd 60, zu richten (siehe gestrichelte Linie in 3).
Der Antrieb der autonomen Lade- und Löschfahrzeuge 20, ebenso wie die von ihnen bereitgestellte elektrische Energie, kann rein elektrisch, hybridisch mit Verbrennungsmotor oder mit Hilfe einer Brennstoffzelle, bereitgestellt werden. Rein elektrisch betriebene autonome Lade- und Löschfahrzeuge können an den Ladestationen 31, 32, 33 sowohl über ein Stromnetz als auch über stationäre Brennstoffzellengeneratoren oder sonstige Kleinkraftwerke, z.B. solar- oder windbasiert geladen werden.
Die in einem autonomen Lade- und Löschfahrzeug 20 eingesetzten Energiespeicher können aus Kostengründen sog. Second-Life-Komponenten sein, welche beispielsweise für die Nutzung als Traktionsenergiespeicher in einem batteriebetriebenen Fahrzeug 10 nicht mehr ausreichend performant sind.
Sofern das batteriebetriebene Fahrzeug 10 und/oder die autonomen Lade- und Löschfahrzeuge 20 mit entsprechenden Kopplungseinrichtungen versehen sind, können entsprechend ausgerüstete Fahrzeuge sich auch gegenseitig mit Strom versorgen und zu einem Verband, ähnlich einem Zug, miteinander gekoppelt werden. Hierdurch kann beispielsweise auch ein batteriebetriebenes Fahrzeug zum Anbieter von elektrischer Energie für ein anderes batteriebetriebenes Fahrzeug werden. Insbesondere ist bei dieser Variante ein bidirektionaler Energiefluss möglich, eine Energieübertragung kann innerhalb des Verbands erfolgen, insbesondere kann ein elektrischer Ausgleich an das „Zugfahrzeug“ erfolgen, das aufgrund des höchsten Luftwiderstandes auch den höchsten Energieverbrauch aufweist.
Wie einleitend beschrieben, kann das Lade- und Löschfahrzeug auch als Ladeanhänger ausgebildet sein. Ein Ankoppelvorgang erfolgt dabei autonom durch das zu ladende batteriebetriebene Fahrzeug 10 oder den Lade- und Löschanhänger. Ein als Ladeanhänger ausgebildetes Lade- und Löschfahrzeug kann, wie dies schematisch in 1 dargestellt ist, an verschiedenen Ladestationen 31, 32, 33 vorgehalten werden. Die Ladeanforderung und Reservierung eines Ladeanhängers erfolgt durch das zu ladende batteriebetriebene Fahrzeug (rechnergestützt oder durch den Nutzer) auf Anforderung und unter Vermittlung der zentralen Recheneinheit 40. Dabei wird wiederum durch die Recheneinheit 40 der optimale Zeitpunkt und/oder Ort, an dem das zu ladende batteriebetriebene Fahrzeug 10 einen Ankoppelvorgang an einen Ladeanhänger vornehmen soll, ermittelt. Beispielsweise erhält der Nutzer des zu ladenden batteriebetriebenen Fahrzeugs 10 von der Recheneinheit 40 die Mitteilung, dass er die Ladestation 33 zur Ankopplung an einen ausgewählten Ladeanhänger ansteuern soll.
Zum An- und Abkoppeln des Ladeanhängers muss das zu ladende batteriebetriebene Fahrzeug 10 die Straße 30 kurz verlassen. Der Ankoppelvorgang erfolgt automatisiert, so dass der Nutzer des zu ladenden batteriebetriebenen Fahrzeugs 10 dieses nicht verlassen muss.
Nach Beendigung des Ladevorganges, welcher wiederum während der Fahrt entlang der Straße 30 erfolgt, verbleibt der Ladeanhänger bis zur nächsten Ladestation an dem aufgeladenen batteriebetriebenen Fahrzeug 10. Die Kopplung zwischen dem zu ladenden batteriebetriebenen Fahrzeug 10 und dem Ladeanhänger 20 erfolgt mechanisch. Die Energieübertragung kann über eine Steckverbindung konduktiv oder über eine Spule induktiv erfolgen.
Die Stationierung und das Laden der Ladeanhänger findet wiederum an den Ladestationen 31, 32, 33, die entlang der Hauptverkehrsstraßen/Autobahnen vorgesehen sind, statt. Die Ladeanhänger sind keiner festen Ladestation 31, 32, 33 zugeordnet, sondern werden an der nächstgelegenen Ladestation nach Beendigung der Ladeaufgabe autonom abgekoppelt und wieder geladen.
Um eine gute Verfügbarkeit der Ladeanhänger sicherzustellen, kann ein selbstlernendes System, z.B. ein neuronales Netz, die Ladeanhänger entsprechend einer erwarteten Auslastung an den Ladestationen positionieren. Dazu kann der Fahrer des batteriebetriebenen Fahrzeugs 10 nach Beendigung des Ladevorgangs die Aufforderung erhalten, an welcher der Ladestationen eine Abkopplung des Ladeanhängers zu erfolgen hat.
Bezugszeichenliste

10: batteriebetriebenes Fahrzeug
11: Traktionsenergiespeicher
12: Mittel zur autonomen Führung des Fahrzeugs 10
13: Kopplungsmittel
14: Fahrzeugrecheneinheit
20: Lade- und Löschfahrzeug
20a: ausgewähltes Lade- und Löschfahrzeug
21: Energieerzeuger
22: Energiespeicher
23: Kommunikationseinheit
24: Mittel zur autonomen Führung des Lade- und Löschfahrzeugs 20
25: Kopplungsmittel
30: Straße
31: Ladestation
32: Ladestation
33: Ladestation
40: zentrale Recheneinheit
51: Löschmitteldistributor
52: Löschmittelreservoir
60: Herd einer Rauch - oder Brandentwicklung
A: gegenwärtiger Ort des Fahrzeugs 10
B: Ort, an dem Ladevorgang begonnen werden soll
C: Ort, an dem ein Unterbinden einer Rauch- oder Brandentwicklung erreicht werden soll

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

US 20100273034 A1 [0005]

Claims

Autonomes Lade- und Löschfahrzeug (20), umfassend - einen Energieerzeuger (21) und/oder einen Energiespeicher (22); - ein Kopplungsmittel (25) geeignet zur Übertragung von Energie von dem Energieerzeuger (21) und/oder dem Energiespeicher (22) zu einem zu ladenden Traktionsenergiespeicher (11) eines batteriebetriebenen Fahrzeugs (10); - eine Kommunikationseinheit (23) zum Empfang einer Ladeanforderung; - ein Mittel (24) zur autonomen Führung des Fahrzeugs (10), sowie umfassend - eine Löscheinrichtung, welche einen Löschmitteldistributor (51) und zumindest ein mit einem Löschmittel beschickbares Löschmittelreservoir (52) umfasst.
Autonomes Lade- und Löschfahrzeug (20) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass - ein Volumen unter einer Fahrzeugaußenhaut im Wesentlichen vollständig von dem Energieerzeuger (21) und/oder Energiespeicher (22) und - dem Löschmittelreservoir (52) eingenommen ist.
Autonomes Lade- und Löschfahrzeug (20) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Kopplungsmittel (25) einen Steckkontakt oder eine Spule zur induktiven Energieübertragung aufweist.
Autonomes Lade- und Löschfahrzeug (20) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass - das autonome Lade- und Löschfahrzeug (20) zur Durchführung von autonomen Fahrmanövern ausgebildet ist, um sich an das batteriebetriebene fahrende oder stehende Fahrzeug (10) anzukoppeln.
Autonomes Lade- und Löschfahrzeug (20) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass - das autonome Lade- und Löschfahrzeug (20) zum Unterbinden einer Rauch- oder Brandentwicklung ausgebildet ist, wobei - das autonome Lade- und Löschfahrzeug (20) mit der Durchführung eines autonomen Fahrmanövers sich an einen Herd einer Rauch- oder Brandentwicklung annähert und - mit dem Löschmitteldistributor Löschmittel aus dem Löschmittelreservoir an den Herd der Rauch- oder Brandentwicklung bringt.
Verfahren zum Laden eines batteriebetriebenen Fahrzeugs (10), das einen aufladbaren Traktionsenergiespeicher (11) und Mittel (12) zur autonomen Führung des Fahrzeugs (10) umfasst, mit einem autonomen Lade- und Löschfahrzeug (20) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, mit den Schritten: - Herstellen zumindest einer elektrischen Kopplung zwischen dem batteriebetriebenen Fahrzeug (10) und dem Lade- und Löschfahrzeug (20) im Stand oder während der Fahrt durch ein autonomes Fahrmanöver des batteriebetriebenen Fahrzeugs (10) und/oder des Lade- und Löschfahrzeug (20); - Laden des Traktionsenergiespeichers (11) des batteriebetriebenen Fahrzeugs (10) durch den Energieerzeuger (21) und/oder Energiespeicher (22) des Lade- und Löschfahrzeugs (20) im Stand oder während der Fahrt des Gespanns aus dem batteriebetriebenen Fahrzeug (10) und dem Lade- und Löschfahrzeug (20).
Verfahren nach Anspruch 6, wobei - das batteriebetriebene Fahrzeug (10) und das autonome Lade- und Löschfahrzeug (20) vor dem Beginn des Ladevorgangs mechanisch miteinander gekoppelt werden und - nach Beendigung des Ladevorganges mechanisch voneinander getrennt werden.
Verfahren nach Anspruch 6, wobei - das batteriebetriebene Fahrzeug (10) und das autonome Lade- und Löschfahrzeug (20) während des Ladevorgangs keine mechanische Kopplung zueinander aufweisen, wobei - das batteriebetriebene Fahrzeug (10) und das autonome Lade- und Löschfahrzeug (20) ein jeweiliges autonomes Fahrmanöver durchführen, so dass eine vorgegebene Positionsrelation zueinander erfüllt ist.
Verfahren zum Unterbinden einer Rauch- oder Brandentwicklung mit einem autonomen Lade- und Löschfahrzeug (20) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei der Rauch- oder Brandentwicklung in einem für das autonome Lade- und Löschfahrzeug erreichbaren Gelände befindlich ist, mit den Schritten: - Annähern des autonomen Lade- und Löschfahrzeugs (20) an einen Herd der Rauch- oder Brandentwicklung; - Verbringen von Löschmittel aus dem Löschmittelreservoir mit dem Löschmitteldistributor an den Herd der Rauch- oder Brandentwicklung.