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Die Erfindung betrifft ein Fahrzeug-Gespann mit einer Zugmaschine und einem Anhänger, wobei die Zugmaschine elektrisch angetrieben ist, nach der im Oberbegriff von Anspruch 1 näher definierten Art.
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Ein Fahrzeug-Gespann, bei welchem in der Zugmaschine eine Brennstoffzelle für die elektrische Antriebsenergie sorgt, und bei welcher der Wasserstoff auf einem (zusätzlichen) Anhänger mitgeführt wird, ist aus der
US 2005/0212281 prinzipiell bekannt. Dieser Aufbau hat den gravierenden Nachteil, dass er Bauraum, welcher ansonsten für die Ladung zur Verfügung steht, für die relativ umfangreichen Wasserstoffspeicher benötigt. Außerdem ist die Zugmaschine entsprechend komplex, da sie das Brennstoffzellensystem umfassen muss. Auch die Übergabe des beispielsweise unter hohem Druck stehenden Gases vom Anhänger in die Zugmaschine ist vergleichsweise aufwändig.
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Die
DE 10 2013 014 305 A1 beschreibt einen alternativen Aufbau mit einer Zugmaschine, welche gemäß einem Ausführungsbeispiel als vollelektrische Zugmaschine ausgeführt ist. Diese wird ausschließlich elektromotorisch angetrieben und umfasst eine Energiespeichereinrichtung in der Zugmaschine. Zusätzlich kann gemäß dieser Schrift eine weitere Energiespeichereinrichtung im Bereich des Anhängers vorgesehen sein, welche beispielsweise auch elektrische Aggregate in dem Anhänger versorgen kann. Dabei kann es zu einem Leistungsaustausch zwischen der Zugmaschine und dem Anhänger kommen, je nachdem, in welchem Bereich gerade mehr Leistung zur Verfügung steht bzw. mehr Leistung benötigt wird. Unter anderem ist beschrieben, dass eine der Energiespeichereinrichtungen in dem Anhänger eine Brennstoffzelle aufweisen kann. Wie diese aufgebaut ist und betrieben wird, wird ebenso wenig wie die ihr zugrundeliegendes Systemtechnik näher beschrieben, sodass letztlich unklar bleibt, wie der Einsatz der Brennstoffzelle tatsächlich erfolgen soll.
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Die Aufgabe der hier vorliegenden Erfindung besteht nun darin, ein Fahrzeug-Gespann gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 gegenüber dem Stand der Technik weiterzubilden.
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Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch ein Fahrzeug-Gespann mit den Merkmalen im Anspruch 1, und hier insbesondere im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1, gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen ergeben sich aus den hiervon abhängigen Unteransprüchen.
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Bei dem erfindungsgemäßen Fahrzeug-Gespann ist es vorgesehen, dass der Anhänger als sogenannter Innenlader ausgebildet ist. Er hat also zusätzlichen Bauraum zwischen den Rädern und typischerweise erstreckt sich dieser zusätzliche Bauraum in Fahrtrichtung über die Räder hinaus insbesondere in Richtung des Zugfahrzeugs. Er ist von einem im Wesentlichen U-förmigen Rahmen umgeben, welcher sich zum Bereich der Anhängevorrichtung hin verjüngt oder als ein Balken weiterläuft. Dieser Rahmen wird wegen seiner Form in der Ansicht von oben auch als „Stimmgabel“ bezeichnet. Die Erfinder haben nun erkannt, dass eine Anordnung des Wasserstoffspeichers zwischen den Rädern und innerhalb dieser Stimmgabel eine sehr gute und sichere Lösung darstellt. Gegenüber herkömmlichen Anhängern verliert der Aufbau praktisch keinen Bauraum auf der eigentlichen Ladefläche, da diese typischerweise eben und oberhalb der Räder ausgebildet ist, was bei dem erfindungsgemäßen Fahrzeug-Gespann analog erfolgten kann. Durch die Anordnung zwischen den Rädern und innerhalb der sogenannten Stimmgabel, also einem besonders stabilen Teil des Rahmens des Anhängers, ist zudem ein hervorragender Schutz des Wasserstoffspeichers gewährleistet. Er ist so im Falle eines Unfalls durch die Räder und die Stimmgabel sehr gut geschützt und wird bei einem Großteil der auftretenden Unfallszenarien typischerweise nicht gravierend beschädigt.
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Ferner ist es erfindungsgemäß vorgesehen, dass die grundlegend bekannte Brennstoffzelle in dem Anhänger Teil eines in dem Anhänger verbauten Brennstoffzellensystems ist. Dieses Brennstoffzellensystem in dem Anhänger umfasst alle Komponenten zum Betrieb der Brennstoffzelle und zum Bereitstellen von elektrischer Antriebsleistung. Es kann insbesondere auch einen elektrischen Pufferspeicher mit umfassen, welche beispielsweise als Batterie und/oder durch Kondensatoren zur Speicherung von elektrischer Leistung ausgebildet ist. Dieses Brennstoffzellensystem stellt nun die für den Antrieb der Zugmaschine erforderliche Leistung bereit, indem diese Leistung direkt dem elektrischen Antriebssystem der Zugmaschine zugeführt wird oder indem die in der Zugmaschine vorhandenen elektrischen Batterien nachgeladen werden. Die Zugmaschine kann daher als vollelektrische Zugmaschine ausgebildet werden und kann beispielsweise von vollelektrischen Fahrzeug-Gespannen sehr einfach und ohne nennenswerten Entwicklungsaufwand übernommen werden.
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Die Zugmaschine alleine hat über ihre Energiespeichereinrichtungen, welche beispielsweise eine Kapazität in der Größenordnung von 85 bis 100 kWh haben können, die Möglichkeit, zu ihrem Einsatzort zu fahren, ohne Leistung aus der Brennstoffzelle zu benötigen. Erst auf größere Fahrstrecken, wenn der Anhänger mit der Zugmaschine gekoppelt ist, was er bei größeren Fahrstrecken typischerweise immer ist, kann dann die Leistung aus der Brennstoffzelle genutzt werden. Die Kombination eines in dem Anhänger verbauten Brennstoffzellensystems mit den entsprechenden Wasserstoffspeichern zwischen den Rädern und im unteren Bereich des Anhängers ermöglicht so eine entsprechend große Reichweite, ohne dass die Ladekapazität gegenüber üblich aufgebauten Anhängern eingeschränkt werden muss. Über das Brennstoffzellensystem in dem Anhänger kann dann eine elektrische Dauerleistung von beispielsweise 300 kW problemlos bereitgestellt werden, und eine Reichweite von bis zu 1000 Kilometern lässt sich realisieren. Da diese Dauerleistung und diese Reichweite typischerweise nur im Betrieb des Gespanns aus Zugmaschine und Anhänger notwendig ist, entstehen dabei keinerlei Einschränkungen durch die rein elektrisch ausgebildete Zugmaschine für den Betrieb des Fahrzeug-Gespanns. Gleichzeitig kann diese jedoch einfacher, effizienter und hinsichtlich der Entwicklungskosten sehr viel günstiger realisiert werden, wie es oben bereits ausgeführt worden ist.
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Der Wasserstoffspeicher kann dabei als Druckgasspeicher ausgebildet sein, welcher aus einem oder vorzugsweise mehreren Druckgasbehältern oder druckresistenten Rohren bzw. anderen Volumina aufgebaut ist und den zur Verfügung stehenden Platz in dem Anhänger ideal nutzen kann. Er kann bei einem Nenndruck von beispielsweise 70 MPa betrieben werden und ist so in der Lage, eine relativ große Energiemenge zu speichern. Alternativ dazu kann der Wasserstoffspeicher auch als sogenannter Cryo-Speicher ausgebildet sein. In einem Cryo-Speicher wird Wasserstoff bei sehr niedrigen Temperaturen flüssig gespeichert. Hierdurch ist eine vergleichsweise hohe Energiedichte zu erzielen. Dabei liegen in einem solchen Speicher typischerweise Drücke von bis zu 2 MPa vor. Die Temperaturen des gespeicherten Wasserstoffs liegen bei -260°C bis -240°C. In der Praxis ist es dabei so, dass aus einem Cryo-Speicher immer gewisse Teile des Wasserstoffs abdampfen, da die Isolierung des Cryo-Speichers zumindest über einen längeren Zeitraum hinweg die Temperatur in dem Cryo-Speicher nicht aufrechterhalten kann. Dieser abgedampfte Wasserstoff kann dem Brennstoffzellensystem zugeführt werden und kann dort abreagieren, sodass keine Wasserstoffemissionen in die Umgebung entstehen und der abgedampfte Wasserstoff gegebenenfalls noch zur Erzeugung von elektrischer Energie eingesetzt werden kann, beispielsweise zum Laden einer Batterie oder zum Betrieb von Elektronikkomponenten im Stillstand. Eine weitere Alternative wäre ein sogenannter Cryo-Druck-Speicher. In einem Cryo-Druck-Speicher wird kryogenes Gas bei Drücken von bis zu 70 MPa, typischerweise bis zu etwa 35MPa, gespeichert. Auch hier liegen die Temperaturen bei -260°C bis - 240°C.
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Gemäß einer weiteren sehr vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Fahrzeug-Gespanns umfasst das Brennstoffzellensystem einen Kühlkreislauf, welcher Wärmetauscher im Bereich des Wasserstoffspeichers umfasst. Solche Wärmetauscher im Bereich des Wasserstoffspeichers helfen dabei, das Brennstoffzellensystem zu kühlen und seine Kühlwärme abzugeben. Gleichzeitig erlauben sie eine Erwärmung des Wasserstoffspeichers, sodass auch bei der Entnahme einer größeren Menge von Wasserstoff die Temperaturen im Bereich des Wasserstoffspeichers und der Zuleitungen des Wasserstoffs von dem Wasserstoffspeicher zum Brennstoffzellensystem, insbesondere bei einem Druckgasspeicher, oberhalb eines kritischen Temperaturwerts von -40° bleiben, um so die zuverlässige Arbeit des Brennstoffzellensystems zu sichern. Bei der Verwendung eines Cryo-Speichers kann die Wärme genutzt werden, um den flüssigen Wasserstoff entsprechend zu verdampfen und ihm so gasförmig dem Brennstoffzellensystem zuzuführen.
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Eine weitere sehr vorteilhafte Ausgestaltung dieser Idee sieht es dabei vor, dass die Wärmetauscher zumindest teilweise in Fahrtrichtung seitlich neben dem Wasserstoffspeichers angeordnet sind. Eine solche Anordnung in Fahrtrichtung des Fahrzeugs seitlich neben dem Wasserstoffspeicher erlaubt bei Bedarf außerdem eine Durchströmung der Wärmetauscher mit um das Fahrzeug-Gespann strömender Luft, sodass auch hierdurch eine Kühlung erfolgen kann, und die Wärme bei Bedarf nicht nur in den Bereich des Wasserstoffspeichers sondern auch in die Umgebung des Fahrzeug-Gespanns abgegeben werden kann.
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In einer vorteilhaften Weiterbildung des erfindungsgemäßen Fahrzeug-Gespanns kann es nun außerdem vorsehen sein, dass der Anhänger einen Produktwasserspeicher für Produktwasser aus dem Brennstoffzellensystem aufweist. Das Produktwasser aus dem Brennstoffzellensystem muss beispielsweise an die Umgebung abgeführt werden. Beim relativ hohen Energiebedarf eines Fahrzeug-Gespanns, wie beispielsweise einer Zugmaschine und eines Anhängers bzw. Trailers, mit einem gesamten zulässigen Gesamtgewicht von 40 t fällt relativ viel Produktwasser an, welches so nicht wie bei den sehr viel kleineren Pkw einfach in die Umgebung abgegeben werden kann. Es kann bei dem erfindungsgemäßen Aufbau des Fahrzeug-Gespanns in dem Produktwasserspeicher gespeichert werden.
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Der Produktwasserspeicher in dem Anhänger kann gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung dieser Idee dabei als Wärmepufferspeicher in thermischem Kontakt zu einem Kühlmedium des Brennstoffzellensystems und dem Wasserstoffspeicher ausgebildet sein. Ein solcher Pufferspeicher kann beispielsweise das Kühlsystem des Brennstoffzellensystems entlasten, wenn viel Abwärme anfällt, beispielsweise bei einer langsamen Bergauffahrt, welche ein kritisches Szenario für die Kühlung eines Brennstoffzellensystems in einem Fahrzeug-Gespann darstellt. In dieser Situation kann das Kühlsystem entlastet werden, indem Wärme in dem Wärmepufferspeicher aufgenommen wird. Diese Wärme kann dann zu einem späteren Zeitpunkt wieder abgegeben werden, beispielsweise wenn es aufgrund der Fahreigenschaften aktuell möglich ist, oder sogar wenn Wärme benötigt wird, beispielsweise zum Aufheizen des Systems oder insbesondere zum Aufheizen der Druckgasbehälter, da diese sich bei einer Entnahme eines entsprechend hohen Volumenstroms durch die Entspannung des Volumenstroms vom Druckniveau der Druckgasbehälter auf das Druckniveau der Brennstoffzelle abkühlen. Um diesem Effekt zumindest insoweit entgegenzuwirken, als dass eingesetzte Bauteile wie Dichtungen, Leitungsverbindungen und dergleichen oberhalb einer kritischen Grenztemperatur von typischerweise ca. -40° C bleiben, kann die Wärme in dem Wärmepufferspeicher zum Erwärmen der Druckgasbehälter und des darin befindlichen Wasserstoffs genutzt werden.
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Ferner ist es gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Idee auch möglich, Funktionskomponenten des Brennstoffzellensystems und/oder der Zugmaschine in Nischenräumen um den Wasserstoffspeicher im Anhänger anzuordnen. Sind beispielsweise mehrere Druckgasbehälter in dem Anhänger angeordnet, so sind diese typischerweise rohrförmig ausgebildet. Zwischen ihnen verbleiben entsprechende Nischenräume im Unterbau des als Innenlader ausgebildeten Anhängers. Diese können, wie oben bereits angedeutet, für die Speicherung von Produktwasser in einem Produktwasserspeicher bzw. Wärmepufferspeicher oder Wärmetauscher genutzt werden. Darüber hinaus ist es möglich, weitere Funktionskomponenten des Brennstoffzellensystems hier unterzubringen. Dies kann beispielsweise eine Einheit zur Druckminderung umfassen, welche den Druck aus den Druckgasbehältern auf das gewünschte Druckniveau des Brennstoffzellensystems absenkt. Hier können beispielsweise das Druckpotenzial nutzende Baueinheiten vorgesehen sein, beispielsweise Turbinen oder volumetrisch arbeitende Expansionsmaschinen, welche einen Generator antreiben, dessen elektrische Energie dann wiederum gespeichert und der Zugmaschine zur Verfügung gestellt werden kann. Auch weitere Komponenten sind für eine Anordnung im Anhänger geeignet, beispielsweise elektrische Energiespeicher wie Batterien, Kondensatoren oder dergleichen, welche elektrische Überschussenergie aufnehmen können, und welche bei Bedarf elektrische Leistung bereitstellen können, beispielsweise wenn die Brennstoffzelle die gewünschte elektrische Leistung aufgrund ihrer vergleichsweise geringen Dynamik nicht ausreichend schnell zur Verfügung stellen kann. Weitere Elemente können beispielsweise Druckluftkompressoren, Medienpumpen oder ähnliches sein, welche entsprechend in den Anhänger verlagert werden, um Gewicht und Bauraum im Bereich der Zugmaschine einzusparen.
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Die elektrische Verbindung zwischen dem Brennstoffzellensystem und dem elektrischen Antriebssystem der Zugmaschine kann dabei gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Idee als Hochvoltverbindung ausgebildet sein. Eine solche Hochvoltverbindung, welche gemäß den Definitionen im Fahrzeugbau eine Gleichspannung von mehr als 60 V übertragen kann, ist besonders sinnvoll, um die von dem Brennstoffzellensystem erzeugte Leistung nicht zuerst umformen zu müssen, bevor diese übergeben werden kann. Über eine solche Hochvoltverbindung lässt sich die Leistung bei moderaten Kabelquerschnitten übertragen. Verluste zur Umsetzung der Leistung lassen sich vermeiden, sodass beispielsweise eine dem Antriebssystem zugeordnete Leistungselektronik zur Bereitstellung der Leistung für die Fahrmotoren in der Zugmaschine direkt oder mittelbar über die Batterie in der Zugmaschine mit dem die Leistung liefernden Brennstoffzellensystem verbunden werden kann.
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Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Fahrzeug-Gespanns ergeben sich auch aus dem Ausführungsbeispiel, welches nachfolgend unter Bezugnahme auf die Figuren näher dargestellt ist.
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Dabei zeigen:
- 1 eine Seitenansicht einer möglichen Ausführungsform eines Fahrzeug-Gespanns gemäß der Erfindung;
- 2 eine prinzipmäßige Schnittdarstellung gemäß der Linie II - II in 1; und,
- 3 eine prinzipmäßige Draufsicht auf den Unterbau des Anhängers.
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In der Darstellung der 1 ist prinzipmäßig angedeutet ein Fahrzeug-Gespann 1 dargestellt. Es umfasst eine mit 2 bezeichnete Zugmaschine sowie einen mit 3 bezeichneten Anhänger, welcher auch als Auflieger oder Trailer bezeichnet wird. Das Fahrzeug-Gespann 1 soll im Bereich der Zugmaschine 2 ein angedeutetes mit 4 bezeichnetes elektrisches Antriebssystem aufweisen, über welches die elektrische Antriebsleistung für den Antrieb des Fahrzeug-Gespanns 1 zur Verfügung gestellt wird. Das elektrische Antriebssystem 4 ist außerdem mit einem in der Zugmaschine 2 angeordneten elektrischen Energiespeicher 5 verbunden, welcher beispielsweise in dem Bereich angeordnet ist, in dem bei herkömmlichen Zugmaschinen die Kraftstofftanks positioniert sind. Bei diesem elektrischen Energiespeicher 5 der Zugmaschine 2 soll es sich dabei um eine Lithium-Ionen-Batterie handeln, welche eine Kapaziät von 50 kWh bis 150 kWh, vorzugsweise 70 kWh bis 120 kWh, besonders bevorzugt 85 kWh bis 100 kWh aufweist.
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Die Besonderheit des Fahrzeug-Gespanns 1 steckt nun im Bereich seines Anhängers 3. Dieser Anhänger 3 ist dabei als sogenannter Innenlader ausgebildet, welcher typischerweise für seine Räder 6 eine Einzelradaufhängung aufweist, welche an einem in 3 erkennbaren Rahmen 7, welcher aufgrund seiner Form auch als Stimmgabel bezeichnet wird, aufgehängt ist. Dieser Rahmen hat zumindest zwei in Fahrtrichtung F verlaufende Längsstreben 8, welche über eine vordere Querstrebe 9 miteinander verbunden sind und dann in eine weitere zentrale Längsstrebe 10 übergehen. In diesem Bereich ist dann die Anhängevorrichtung des Anhängers 3 an der Zugmaschine 2 vorgesehen. Die Streben liegen also nicht zwingend in einer Ebene. Der Rahmen 7 kann außerdem einen optionalen den Aufbau in der Darstellung der 3 nach hinten abschließenden Querträger 11 aufweisen. Der zusätzliche Bauraum, welcher durch die Einzelradaufhängung der Räder 6 des Anhängers 3 in der Bauform als Innenlader erzielt wird, wird hier für einen Wasserstoffspeicher 12 in dem Anhänger verwendet. Dieser ist in dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel aus zwei Druckgasbehältern 12a, 12b ausgebildet, wie es in den 2 und 3 zu erkennen ist. Diese Druckgasbehälter verlaufen mit ihrer axialen Ausdehnung in Fahrtrichtung F und füllen den Raum innerhalb des Rahmens 7 überwiegend aus. Sie sind, insbesondere beim Einsatz eines hinteren Querträgers 11, im Falle eines Unfalls somit gut geschützt. Der sichere Schutz erlaubt den Einsatz von Druckgasbehältern 12a, 12b mit beispielsweise 35 MPa oder auch bis zu 70 MPa Nenndruck. Die Druckgasbehälter 12a, 12b sind entsprechend groß ausgeführt, da im Unterbau des als Innenlader ausgeführten Anhängers entsprechend viel Platz zur Verfügung steht. Alternativen zu den Druckgasbehältern 12a, 12b könnten auch Cryo-Speicher oder Cryo-Druck-Speicher sein, wie es oben bereits erwähnt worden ist.
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Innerhalb des Rahmens 7 befindet sich in dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel außerdem ein Brennstoffzellensystem 13 mit einer nicht näher dargestellten Brennstoffzelle. Dieses Brennstoffzellensystem 13, welches in einer für den Fachmann an sich bekannten Art und Weise aufgebaut sein kann, kann beispielsweise zur Bereitstellung einer Dauerleistung von 300 kW ausgebildet sein, um das Gespann 1 im regulären Betrieb, in welchem Waren transportiert werden, entsprechend anzutreiben. Das Brennstoffzellensystem 13 ist über eine Hochvoltverbindung 17 und ein Medieninterface 14 mit dem elektrischen Antriebssystem 4 der Zugmaschine 2 verbunden, um die erzeugte elektrische Leistung der Zugmaschine 2 zur Verfügung zu stellen. Das Brennstoffzellensystem 13 kann dabei eine eigene Pufferbatterie aufweisen oder kann die elektrische Energiespeichereinrichtung 5 der Zugmaschine 2 entsprechend laden.
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Über das Medieninterface 14 im Bereich der Hochvoltverbindung 17 wird vorzugsweise schmutzgeschützt und einfach zu koppeln eine elektrische Leistungsverbindung aufgebaut. Darüber hinaus werden elektrische Steuersignale über das Medieninterface 14 übertragen, insbesondere Signale zur Kommunikation beispielsweise über einen CAN-Bus oder ähnliches. Ferner kann auch Leistung im Bereich der Niederspannung übertragen werden. Außerdem kann das Medieninterface 14 eine Übergabestelle für Druckluft aufweisen kann, welche zum Betrieb der Bremsen des Anhängers 3 typischerweise notwendig ist. Anstelle einer parallelen Übergabe über Anschlusselemente wie sie aus dem Stand der Technik bekannt sind, lässt sich auch die Übergabe der Druckluft mit in den Bereich des Medieninterfaces 14 integrieren, sodass ein außerordentlich einfacher und effizienter Aufbau entsteht, bei welchem der Anhänger 3 lediglich an der Zugmaschine 2 angekoppelt und das Medieninterface 14 verbunden werden muss. Auf die Verbindung weiterer Leitungen und dergleichen kann dann verzichtet werden.
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Die Hochvoltverbindung 17 selbst kann ebenso wie das Medieninterface 14 dabei innerhalb des Anhängers 3 insbesondere so verlaufen, dass die Ladefläche oberhalb des Wasserstoffspeichers 12 und des Brennstoffzellensystems 13 nicht mit der Hochvoltverbindung 17 beeinträchtigt wird. Sie kann insbesondere seitlich oder unterhalb der Ladefläche verlaufen, um so die gesamte auch bei einem herkömmlichen Fahrzeug-Gespann 1 verfügbare Ladefläche ohne Einschränkungen zur Verfügung zu stellen.
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In den Darstellungen aller Figuren sind außerdem Wärmetauscher 18 zu erkennen, welche einen Teil eines Kühlkreislaufs des Brennstoffzellensystems 13 ausbilden. Sie dienen zur Abfuhr von Abwärme aus dem Brennstoffzellensystem 13. Sie können nun, wie es insbesondere in den 1 und 3 zu erkennen ist, seitlich in Fahrtrichtung F neben zumindest einem Teil des Wasserstoffspeichers 12 positioniert sein. Da sie im Crashfall nicht zu den sicherheitskritischen Bauteilen gehören, können sie zumindest teilweise auch außerhalb des Rahmens 7 angeordnet werden. Selbstverständlich sind mehrere Wärmetauscher beispielsweise innerhalb und außerhalb des Rahmens denkbar. Sie dienen einerseits zur Kühlung, wozu Kühlluft aufgrund der Fortbewegung des Fahrzeug-Gespanns 1 in Fahrtrichtung durch die im Außenbereich des Rahmens 7 befindlichen Teile der Wärmetauscher 18 strömen kann. Außerdem können die Wärmetauscher 18 so positioniert sein, dass sie in wärmetauschendem Kontakt zu den beiden Druckgasbehältern 12a, 12b stehen. Sie können diese entsprechend erwärmen, um so eine Abkühlung, welche bei der Entnahme von Wasserstoff im Betreib von Druckgasbehältern unvermeidlich ist, auszugleichen. Hierdurch ist es möglich, einerseits Abwärme des Brennstoffzellensystems 13 „weg zu kühlen“ und andererseits die Temperatur im Bereich der Druckgasbehälter 12a, 12b so hoch zu halten, dass diese nicht unter ein kritisches Temperaturniveau von insbesondere -40° C fällt.
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Wie es insbesondere in der Schnittdarstellung der 2 zu erkennen ist, verbleibt zwischen dem typischerweise als rundem Druckgasbehälter 12a, 12b ausgebildeten Wasserstoffspeicher 12 ein entsprechender Bauraum. In der Darstellung der 2 wird dieser Bauraum einerseits durch Komponenten 16 eingenommen, welche beispielsweise zu dem Brennstoffzellensystem 13 gehören können, oder welche auch anderweitige Komponenten sein können, beispielsweise Luftverdichter zur Bereitstellung von Druckluft in dem Fahrzeug-Gespann 1 oder dergleichen. Außerdem ist ein Produktwasserspeicher 15 vorgesehen, welcher das in dem Brennstoffzellensystem 13 entstandene Produktwasser sammelt. Aufgrund der hohen benötigten Dauerleistung eines Fahrzeug-Gespanns fällt hier sehr viel mehr Produktwasser an, als beispielsweise bei einem Brennstoffzelle-Pkw. Aus diesem Grund kann das Wasser nicht vollständig während der Fahrt in die Umgebung abgeben werden. Es wird deshalb in dem Produktwasserspeicher 15 entsprechend gesammelt. Dieser kann gleichzeitig als Wärmepufferspeicher genutzt werden, um einerseits Abwärme des Brennstoffzellensystems 13 aufzunehmen und andererseits Wärme für die sich bei der Entnahme von Wasserstoff abkühlenden Druckgasbehälter 12a, 12b bereitzustellen, um zusammen mit den Wärmetauschern 18 diese auf einem ausreichend hohen Temperaturniveau zu halten, sodass eine temperaturbedingte Schädigung von Komponenten, Leitungen, Dichtungen und dergleichen verhindert werden kann. Bei der Verwendung von Cryo-Speichern könnte die Wärme auch zum Verdampfen des flüssigen Wasserstoffs sinnvoll genutzt werden.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- US 2005/0212281 [0002]
- DE 102013014305 A1 [0003]
