DE102019204117A1 - Energy storage system for a vehicle - Google Patents

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Energiespeichersystem für ein Fahrzeug mit einem ersten Energiespeicher zur Versorgung eines elektrischen Traktionsantriebs, wobei das Energiespeichersystem einen zweiten Energiespeicher zur Versorgung einer elektrischen Klimatisierungseinrichtung und/oder einer elektrischen Heizung umfasst.The present invention relates to an energy storage system for a vehicle with a first energy store for supplying an electrical traction drive, the energy storage system comprising a second energy store for supplying an electrical air conditioning device and / or an electrical heater.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Energiespeichersystem für ein Fahrzeug mit einem ersten Energiespeicher zur Versorgung eines elektrischen Traktionsantriebs, wobei das Energiespeichersystem einen zweiten Energiespeicher zur Versorgung einer elektrischen Klimatisierungseinrichtung und/oder einer elektrischen Heizung umfasst.The present invention relates to an energy storage system for a vehicle with a first energy store for supplying an electrical traction drive, the energy storage system comprising a second energy store for supplying an electrical air conditioning device and / or an electrical heater.

Stand der TechnikState of the art

Im Zusammenhang mit der Elektrifizierung des Antriebs von Kraftfahrzeugen, welche als batteriebetriebene oder als mit Brennstoffzellen betriebene Elektrofahrzeuge oder als sogenannte Hybridfahrzeuge ausgebildet sind, stellt sich die Aufgabe des Heizens beziehungsweise Klimatisierens des Fahrgastraums. Diese Aufgabe stellt sich insbesondere bei im Linienverkehr eingesetzten Fahrzeugen zur Fahrgastbeförderung, insbesondere Linienbussen. Bei Fahrzeugen, welche rein mit Verbrennungsmotoren angetrieben werden, fällt ausreichend Abwärme durch den Betrieb des Verbrennungsmotors an. In der Regel weisen elektrische Antriebe deutlich weniger Abwärme auf. Daher ist es bei Fahrzeugen mit elektrischen Antrieben unumgänglich, diese mit Zuheizeinrichtungen und motorunabhängigen Klimaanlagen auszurüsten. Aus dem Stand der Technik beziehungsweise von in Serie produzierten Fahrzeugen sind Zuheizeinrichtungen bekannt, die fossil (beispielsweise mit niedrig besteuertem Heizöl oder mit Diesel oder mit Biogas) befeuert sind. Ebenfalls sind Widerstandsheizer bekannt, welche mit elektrischer Energie aus dem elektrischen Energiespeicher des Fahrzeugs oder mit beim Bremsen rekuperativ gewonnener elektrischer Energie betrieben werden. Weiterhin sind elektrisch betriebene Wärmepumpen bekannt, welche ebenfalls mit elektrischer Energie aus dem elektrischen Energiespeicher des Fahrzeugs oder mit beim Bremsen rekuperativ gewonnener elektrischer Energie betrieben werden. Alle genannten Lösungen verwenden zumindest teilweise elektrische Energie, welche dem elektrischen Energiespeicher des Fahrzeugs entnommen wird und somit die Reichweite des elektrisch betriebenen Fahrzeugs reduziert. Es besteht daher eine Abhängigkeit der Reichweite eines elektrisch angetriebenen Fahrzeugs, so dass die erreichbare Reichweite mit einer Batterieladung von den klimatischen Bedingungen abhängig ist. Wenn bei sehr warmem Wetter oder durch Sonneneinstrahlung der Fahrgastraum stark aufgeheizt wird, wird durch den Betrieb der Klimaanlage elektrische Energie verbraucht. Ebenfalls wird durch die Heizeinrichtungen bei kaltem Wetter elektrische Energie verbraucht. Diese für Heizzwecke beziehungsweise für Klimatisierungszwecke verbrauchte elektrische Energie steht nicht mehr für den Traktionsantrieb zur Verfügung und reduziert die Reichweite des elektrisch angetriebenen Fahrzeugs. Zur Vermeidung dieser Nachteile finden sich im Stand der Technik verschiedene Vorschläge.In connection with the electrification of the drive of motor vehicles, which are designed as battery-operated or fuel cell-operated electric vehicles or as so-called hybrid vehicles, the task of heating or air-conditioning the passenger compartment arises. This task arises in particular in the case of vehicles used in regular transport for passenger transport, in particular buses. In vehicles that are driven purely by internal combustion engines, sufficient waste heat is generated by operating the internal combustion engine. As a rule, electric drives have significantly less waste heat. It is therefore essential in vehicles with electric drives to equip them with auxiliary heating devices and engine-independent air conditioning systems. From the prior art or from vehicles produced in series, auxiliary heating devices are known which are fossil fuel (for example with low-tax heating oil or with diesel or with biogas). Resistance heaters are also known which are operated with electrical energy from the electrical energy store of the vehicle or with electrical energy obtained recuperatively during braking. Furthermore, electrically operated heat pumps are known which are also operated with electrical energy from the electrical energy store of the vehicle or with electrical energy recuperatively obtained during braking. All the solutions mentioned use electrical energy at least in part, which is taken from the vehicle's electrical energy store and thus reduces the range of the electrically operated vehicle. There is therefore a dependency of the range of an electrically driven vehicle, so that the range that can be achieved with one battery charge depends on the climatic conditions. If the passenger compartment is heated up in very warm weather or by direct sunlight, electrical energy is consumed by the operation of the air conditioning system. Electrical energy is also consumed by the heating devices in cold weather. This electrical energy consumed for heating or air conditioning purposes is no longer available for the traction drive and reduces the range of the electrically powered vehicle. Various proposals are made in the prior art to avoid these disadvantages.

In der DE 102010012464 A1 wird eine Heizeinrichtung zum Beheizen eines Fahrzeuginnenraums eines Fahrzeugs vorgeschlagen, insbesondere eines Elektrofahrzeugs, mittels einer in den Fahrzeuginnenraum geführten Luftströmung, mit einem Latentwärmespeicher, der zur Wärmespeicherung ein Phasenwechselmaterial aufweist, das unter Wärmeabgabe die Luftströmung erwärmt. Erfindungsgemäß ist dem Latentwärmespeicher ein elektrisches Heizelement zugeordnet, mit dem der Latentwärmespeicher zur Wärmespeicherung aufheizbar ist.In the DE 102010012464 A1 A heating device is proposed for heating a vehicle interior of a vehicle, in particular an electric vehicle, by means of an air flow guided into the vehicle interior, with a latent heat accumulator which has a phase change material for heat storage that heats the air flow while giving off heat. According to the invention, the latent heat storage device is assigned an electrical heating element with which the latent heat storage device can be heated for heat storage.

Der in der DE 102010012464 A1 vorgeschlagenen Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Heizeinrichtung sowie ein Verfahren zum Beheizen eines Fahrzeuginnenraums eines Fahrzeuges, insbesondere mit elektrischem Antrieb, bereitzustellen, bei dem das Beheizen des Fahrzeuginnenraums während der Fahrt ohne Belastung der für den elektrischen Antrieb vorgesehenen Fahrbatterie erfolgt.The Indian DE 102010012464 A1 The proposed invention is based on the object of providing a heating device and a method for heating a vehicle interior of a vehicle, in particular with an electric drive, in which the vehicle interior is heated while driving without loading the drive battery provided for the electric drive.

Gelöst wird diese Aufgabe durch die Heizeinrichtung zum Beheizen eines Fahrzeuginnenraums eines Fahrzeugs, insbesondere eines Elektrofahrzeugs, mittels einer in den Fahrzeuginnenraum geführten Luftströmung, mit einem Latentwärmespeicher, der zur Wärmespeicherung ein Phasenwechselmaterial aufweist und mit dem unter Wärmeabgabe die Luftströmung erwärmbar ist, wobei dem Latentwärmespeicher ein elektrisches Heizelement zugeordnet ist, mit dem der Latentwärmespeicher zur Wärmespeicherung aufheizbar ist. Nachteilig an diesem Vorschlag aus dem Stand der Technik ist, dass lediglich für kaltes Klima ein zusätzlicher Energiespeicher in Form des Latentwärmespeichers zur Verfügung gestellt wird. Dieser Latentwärmespeicher kann bei warmem Klima nicht genutzt werden. Bei warmem Klima muss die Energie zum Betrieb der Klimaanlage nach wie vor aus dem elektrischen Energiespeicher des Fahrzeugs entnommen werden und steht dem Traktionsantrieb nicht mehr zur Verfügung und reduziert die Reichweite des elektrisch angetriebenen Fahrzeugs.This object is achieved by the heating device for heating a vehicle interior of a vehicle, in particular an electric vehicle, by means of an air flow guided into the vehicle interior, with a latent heat accumulator which has a phase change material for heat storage and with which the air flow can be heated while giving off heat, the latent heat accumulator being a electrical heating element is assigned with which the latent heat storage for heat storage can be heated. A disadvantage of this proposal from the prior art is that an additional energy store in the form of the latent heat store is only made available for cold climates. This latent heat accumulator cannot be used in a warm climate. In a warm climate, the energy to operate the air conditioning system still has to be taken from the vehicle's electrical energy store and is no longer available to the traction drive and reduces the range of the electrically powered vehicle.

In der DE 112009002264 T5 des Standes der Technik wird eine Batterie für ein Fahrzeug vorgeschlagen, welche mehrere Zellen, vorzugsweise Lithium-Ionen-Zellen, und ein Außengehäuse umfasst, wobei mehrere Zellen zusammengefasst jeweils Module bilden und die Module nebeneinander angeordnet sind, wobei über Modulgehäuse der Module die Zellen miteinander im Schadensfalle trennbar verbunden in dem Außengehäuse angeordnet sind, wobei jeweils ein Modulgehäuse eines Moduls eine erste Struktur bildet, die schockabsorbierend im Schadensfall wirkt und mehrere Modulgehäuse in dem Außengehäuse fest angeordnet sind.In the DE 112009002264 T5 The prior art proposes a battery for a vehicle which comprises several cells, preferably lithium-ion cells, and an outer housing, with several cells combined to form modules and the modules being arranged next to one another, the cells with one another via module housings of the modules are arranged separably connected in the case of damage in the outer housing, each module housing of a module forming a first structure that is shock-absorbing in the Damage acts and several module housings are fixedly arranged in the outer housing.

Die Aufgabe der in der DE 112009002264 T5 vorliegenden Erfindung ist es, eine Batterie, bevorzugt eine Kraftfahrzeug-Batterie vorzusehen, die besonders unfallsicher ist.The task of the DE 112009002264 T5 The present invention is to provide a battery, preferably a motor vehicle battery, which is particularly accident-proof.

Diese Aufgabe wird durch die oben beschriebene Batterie gelöst, wobei trotz der Aufteilung dieser Batterie in Module ausschließlich Zellen mit einer elektrischen Charakteristik verwendet werden und diese Zellen zu einer elektrischen Batterie zusammengeschaltet werden. Somit stellt diese Batterie einen elektrischen Energiespeicher dar, welcher den Traktionsantrieb und die sonstigen Verbraucher des Fahrzeugs versorgt. Daher besteht auch bei diesem Vorschlag trotz des modularen Aufbaus des elektrischen Energiespeichers eine Abhängigkeit der Reichweite eines elektrisch angetriebenen Fahrzeugs, so dass die erreichbare Reichweite mit einer Batterieladung von den klimatischen Bedingungen abhängig ist. Somit löst dieser Vorschlag des Standes der Technik ebenfalls das Problem der Reichweitenreduktion durch die für die Heizung beziehungsweise Klimatisierung des Fahrgastraumes verbrauchte elektrische Energie.This object is achieved by the battery described above, whereby, despite the division of this battery into modules, only cells with an electrical characteristic are used and these cells are interconnected to form an electrical battery. This battery thus represents an electrical energy store which supplies the traction drive and the other consumers of the vehicle. Therefore, despite the modular structure of the electrical energy store, there is also a dependency of the range of an electrically driven vehicle with this proposal, so that the range that can be achieved with one battery charge depends on the climatic conditions. This prior art proposal thus likewise solves the problem of range reduction due to the electrical energy used for heating or air conditioning the passenger compartment.

Nachteilig an den Vorschlägen des Standes der Technik ist jeweils, dass kein Energiespeichersystem mit getrennten elektrischen Energiespeichern zur Verfügung gestellt wird, welches in einfacher Weise die Reichweite des elektrischen Traktionsantriebs durch den Verbrauch elektrischer Energie für die Heizung beziehungsweise die Klimatisierung des Fahrgastraumes nicht reduziert.A disadvantage of the prior art proposals is that no energy storage system with separate electrical energy storage devices is provided which simply does not reduce the range of the electrical traction drive by consuming electrical energy for heating or air conditioning the passenger compartment.

Es besteht daher ein Bedarf an einem Energiespeichersystem welches einen ersten Energiespeicher für die Versorgung des elektrischen Traktionsantriebs und einen davon unabhängigen Energiespeicher zur Versorgung der elektrischen Klimatisierungseinrichtungen beziehungsweise der elektrischen Heizung umfasst.There is therefore a need for an energy storage system which comprises a first energy storage device for supplying the electric traction drive and an energy storage device independent therefrom for supplying the electrical air conditioning devices or the electrical heating system.

Daher besteht die Aufgabe der Erfindung darin, ein Energiespeichersystem zur Verfügung zu stellen, welches die dem elektrischen Traktionsantrieb zur Verfügung stehende gespeicherte elektrische Energie nicht zugunsten der elektrischen Heizung beziehungsweise der elektrischen Klimatisierungseinrichtungen reduziert.The object of the invention is therefore to provide an energy storage system which does not reduce the stored electrical energy available to the electrical traction drive in favor of the electrical heating or the electrical air conditioning devices.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch den Gegenstand des unabhängigen Patentanspruchs gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich durch die Merkmale der abhängigen Patentansprüche.According to the invention, this object is achieved by the subject matter of the independent patent claim. Advantageous developments of the invention result from the features of the dependent patent claims.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Die vorliegende Erfindung mit dem Kennzeichen des Anspruchs 1 bietet mit dem erfindungsgemäßen Energiespeichersystem für ein Fahrzeug ein Energiespeichersystem, welches einen ersten Energiespeicher zur Versorgung eines elektrischen Traktionsantriebs und einen weiteren Energiespeicher zur Versorgung einer elektrischen Klimatisierungseinrichtung beziehungsweise einer elektrischen Heizung umfasst den Vorteil, dass sich der Betrieb der elektrischen Klimatisierungseinrichtung beziehungsweise der elektrischen Heizung nicht auf die Reichweite des elektrischen Traktionsantriebs einschränkend auswirkt. Dies gilt vor allem auch bei extremen Wetterlagen, wenn viel Energie für die elektrische Heizung oder die elektrischen Klimatisierungseinrichtungen zur Verfügung gestellt werden müsste und die Reichweite des elektrischen Traktionsantriebs entsprechend stark eingeschränkt würde. Abhängig von den klimatischen Anforderungen des Einsatzortes des Fahrzeugs kann die Größe des Energiespeichers für die elektrische Heizung oder die elektrische Klimatisierungseinrichtung so gewählt werden, dass die Energiespeicherkapazität zu den klimatischen Anforderungen passt. Damit kann beispielsweise in gemäßigten Zonen ein vergleichsweise kleiner Energiespeicher für die elektrische Heizung oder die elektrische Klimatisierungseinrichtung gewählt werden. In Zonen mit hohem Heizbedarf oder hohem Klimatisierungsbedarf kann ein an die jeweiligen Anforderungen angepasster größerer Energiespeicher für die elektrische Heizung oder die elektrische Klimatisierungseinrichtung gewählt werden. Durch den Verzicht auf die Auslegung des Speichers für die Anforderungen von Klimaextremen kann der Energiespeicher kleiner gewählt werden, wenn die Nutzer des Fahrzeugs zu Komforteinbußen zugunsten einer ganzjährig erweiterten Reichweite des elektrisch angetriebenen Fahrzeugs bereit sind. Diese von den Nutzern hinzunehmenden Komforteinbußen können durch eine erhöhte Nachladefrequenz beim Auftreten von Klimaextremen abgemildert werden. Durch die Nutzung dieser Vorteile bei der Auslegung des Energiespeichers für die elektrische Heizung beziehungsweise für die elektrische Klimatisierungseinrichtung ergeben sich weitere Vorteile durch den geringeren für den Energiespeicher erforderlichen Bauraum, das geringere Gewicht des Energiespeichers und die geringeren Kosten für den Energiespeicher für die elektrische Heizung beziehungsweise für die elektrische Klimatisierungseinrichtung. Weiterhin ist es vorteilhaft, dass nur der Energiespeicher für den Traktionsantrieb den Sicherheits- und Verfügbarkeitsanforderungen des Traktionsantriebs genügen muss. Somit ergibt sich aus den geringeren Sicherheits- und Verfügbarkeitsanforderungen der Vorteil der Kostenreduzierung des Energiespeichers für die elektrische Heizung beziehungsweise für die elektrische Klimatisierungseinrichtung. Ein weiterer Vorteil ist, dass beim Nachladen der elektrischen Energiespeicher die Option besteht, dass in vorteilhafter Weise zugunsten der Nachladung des ersten Energiespeichers zur Versorgung eines elektrischen Traktionsantriebs auf das Laden des Energiespeichers zur Versorgung einer elektrischen Klimatisierungseinrichtung beziehungsweise einer elektrischen Heizung verzichtet werden kann. Somit kann der Nutzer sich gegebenenfalls für eine Komforteinbuße durch eine reduzierte Verfügbarkeit der elektrischen Heizung beziehungsweise der elektrischen Klimatisierungseinrichtung entscheiden und für den Vorteil einer schnelleren Nachladung des ersten Energiespeichers zur Versorgung eines elektrischen Traktionsantriebs entscheiden. Von Vorteil ist ebenfalls, dass bei extremen Klimabedingungen gegebenenfalls nur der Energiespeicher zur Versorgung einer elektrischen Klimatisierungseinrichtung beziehungsweise einer elektrischen Heizung nachgeladen werden muss und dafür die volle Leistung einer Ladestation genutzt werden kann.The present invention with the characterizing part of claim 1 offers with the energy storage system according to the invention for a vehicle an energy storage system which comprises a first energy storage device for supplying an electric traction drive and a further energy storage device for supplying an electrical air conditioning device or an electrical heater, the advantage that the operation the electric air conditioning device or the electric heater does not have a limiting effect on the range of the electric traction drive. This is especially true in extreme weather conditions, when a lot of energy would have to be made available for the electric heating or the electric air conditioning equipment and the range of the electric traction drive would be severely restricted accordingly. Depending on the climatic requirements of the place where the vehicle is used, the size of the energy store for the electrical heater or the electrical air conditioning device can be selected so that the energy storage capacity matches the climatic requirements. In this way, for example, in temperate zones, a comparatively small energy store can be selected for the electrical heating or the electrical air conditioning device. In zones with a high heating requirement or a high air conditioning requirement, a larger energy store adapted to the respective requirements can be selected for the electrical heating or the electrical air conditioning device. By dispensing with the design of the storage unit for the requirements of climatic extremes, the energy storage unit can be selected to be smaller if the users of the vehicle are willing to sacrifice comfort in favor of a year-round extended range of the electrically powered vehicle. This loss of comfort, which users have to accept, can be mitigated by an increased reloading frequency when climatic extremes occur. By using these advantages in the design of the energy store for the electrical heating or for the electrical air conditioning device, further advantages result from the smaller installation space required for the energy store, the lower weight of the energy store and the lower costs for the energy store for the electrical heating or for the electrical air conditioning device. Furthermore, it is advantageous that only the energy store for the traction drive has to meet the safety and availability requirements of the traction drive. The lower safety and availability requirements thus result in the advantage of reducing the cost of the energy store for the electrical heating or for the electrical air-conditioning device. One Another advantage is that when recharging the electrical energy store, there is the option that advantageously in favor of recharging the first energy store for supplying an electrical traction drive, charging the energy store for supplying an electrical air conditioning device or an electrical heater can be dispensed with. Thus, the user can opt for a loss of comfort due to a reduced availability of the electrical heater or the electrical air conditioning device and opt for the advantage of faster recharging of the first energy store for supplying an electrical traction drive. Another advantage is that in extreme climatic conditions, only the energy storage device may need to be recharged to supply an electrical air conditioning device or an electrical heater, and the full power of a charging station can be used for this.

Durch die in den abhängigen Ansprüchen genannten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen der in dem unabhängigen Anspruch angegebenen Vorrichtung möglich.The measures specified in the dependent claims allow advantageous developments of the device specified in the independent claim.

In vorteilhafter Weise umfasst der erste Energiespeicher eine erste elektrische Speicherbatterie. Die in dieser elektrischen Speicherbatterie gespeicherte elektrische Energie steht dem Traktionsantrieb des elektrisch angetriebenen Fahrzeugs ohne Einschränkungen durch den Energiebedarf einer elektrischen Klimatisierungseinrichtung beziehungsweise einer elektrischen Heizung zur Verfügung. Damit ergibt sich der Vorteil, dass der Betrieb einer elektrischen Klimatisierungseinrichtung beziehungsweise einer elektrischen Heizung keine Auswirkungen auf die Reichweite des elektrisch angetriebenen Fahrzeugs hat. Damit verbunden ergibt sich vorteilhaft eine wesentlich einfachere und zuverlässigere Reichweitenvorhersage des elektrisch angetriebenen Fahrzeugs. Für die Reichweitenvorhersage müssen keine klimatischen Bedingungen und gegebenenfalls die damit verbundenen Einschränkungen berücksichtigt werden.The first energy store advantageously comprises a first electrical storage battery. The electrical energy stored in this electrical storage battery is available to the traction drive of the electrically powered vehicle without restrictions due to the energy requirements of an electrical air conditioning device or an electrical heater. This has the advantage that the operation of an electrical air conditioning device or an electrical heater has no effect on the range of the electrically driven vehicle. Associated with this, a significantly simpler and more reliable range prediction of the electrically driven vehicle advantageously results. No climatic conditions and any associated restrictions need to be taken into account for the range forecast.

In besonders vorteilhafter Weise umfasst der zweite Energiespeicher eine Brennstoffzelle und/oder eine zweite elektrische Speicherbatterie. Bei einer Ausführung nur mit einer elektrischen Speicherbatterie kann diese an die klimatischen Anforderungen des Einsatzortes des Fahrzeugs angepasst werden. Bei einer Kombination einer elektrischen Speicherbatterie mit einer Brennstoffzelle kann die Speicherbatterie vorteilhaft so ausgelegt werden, dass diese die Spitzenbedarfe bei extremen Wetterlagen nicht abdecken kann, da diese Spitzenbedarfe in vorteilhafter Weise durch die Brennstoffzelle gedeckt werden können.In a particularly advantageous manner, the second energy store comprises a fuel cell and / or a second electrical storage battery. In the case of a version with only one electric storage battery, this can be adapted to the climatic requirements of the location where the vehicle is used. In the case of a combination of an electrical storage battery with a fuel cell, the storage battery can advantageously be designed in such a way that it cannot cover the peak requirements in extreme weather conditions, since these peak requirements can advantageously be covered by the fuel cell.

Bevorzugt ist die erste elektrische Speicherbatterie des ersten elektrischen Energiespeichers nachladbar ausgeführt. Damit ist der Vorteil verbunden, dass ein entsprechend ausgestattetes elektrisch angetriebenes Fahrzeug durch eine Ladestation für elektrisch angetriebene Fahrzeuge nachgeladen werden kann. The first electrical storage battery of the first electrical energy store is preferably designed to be rechargeable. This has the advantage that a suitably equipped electrically powered vehicle can be recharged by a charging station for electrically powered vehicles.

Das Nachladen der ersten elektrischen Speicherbatterie des ersten elektrischen Energiespeichers entspricht hierbei dem Bezug von Reichweite für das elektrisch angetriebene Fahrzeug.The recharging of the first electrical storage battery of the first electrical energy store corresponds to the reference of the range for the electrically driven vehicle.

In vorteilhafter Weise ist die zweite elektrische Speicherbatterie des zweiten elektrischen Energiespeichers nachladbar ausgeführt. Das Nachladen der zweiten elektrischen Speicherbatterie des zweiten elektrischen Energiespeichers hat den Vorteil, dass eine leere zweite Speicherbatterie jederzeit unabhängig von dem Ladzustand der ersten Speicherbatterie nachgeladen werden kann, wenn beispielsweise durch den bei extremen Wetterlagen auftretenden erhöhten Energiebedarf die zweite Speicherbatterie vorzeitig entladen ist. Mit dem Nachladen der zweiten Speicherbatterie ist vorteilhaft ein Komfortgewinn für die Nutzer des Fahrzeugs verbunden.The second electrical storage battery of the second electrical energy store is advantageously designed to be rechargeable. The recharging of the second electrical storage battery of the second electrical energy storage device has the advantage that an empty second storage battery can be recharged at any time regardless of the state of charge of the first storage battery if, for example, the second storage battery is discharged prematurely due to the increased energy demand occurring in extreme weather conditions. The recharging of the second storage battery is advantageously associated with a gain in comfort for the users of the vehicle.

Besonders vorteilhaft ist es, dass der zweite Energiespeicher einen Brennstofftank umfasst. In diesem Brennstofftank kann in vorteilhafter Weise der Brennstoff für die Brennstoffzelle bevorratet werden. Von großem Vorteil ist, dass die gravimetrische als auch die volumetrische Energiedichte des Brennstoffs der Brennstoffzelle wesentlich größer ist als die entsprechende Energiedichte einer elektrischen Speicherbatterie.It is particularly advantageous that the second energy store comprises a fuel tank. The fuel for the fuel cell can advantageously be stored in this fuel tank. It is of great advantage that the gravimetric and also the volumetric energy density of the fuel in the fuel cell is significantly greater than the corresponding energy density of an electrical storage battery.

Vorteilhafterweise ist die elektrische Speicherbatterie des zweiten Energiespeichers austauschbar ausgeführt. Damit kann die elektrische Speicherbatterie des zweiten Energiespeichers so ausgelegt werden, dass der Energiebedarf ganzjährig mit Ausnahme von wenigen Tagen mit extrem hohen oder niedrigen Temperaturen ausreichend ist und an den extremen Tagen eine vorzeitig entleerte Speicherbatterie in relativ kurzer Zeit einfach gegen eine voll geladene Speicherbatterie ausgetauscht werden kann. Dieser Austausch geht in wesentlich kürzerer Zeit von statten als das Wiederaufladen der elektrischen Speicherbatterie. In vorteilhafter Weise ist damit für die Nutzer eines elektrisch angetriebenen Fahrzeugs der Komfortgewinn an Tagen mit extrem hohen oder niedrigen Temperaturen verbunden, dass ohne eine lange Nachladephase die gewünschte komfortable Temperatur im Innenraum wieder hergestellt werden kann.The electrical storage battery of the second energy store is advantageously designed to be replaceable. This means that the electrical storage battery of the second energy storage device can be designed in such a way that the energy requirement is sufficient all year round with the exception of a few days with extremely high or low temperatures and, on extreme days, a prematurely emptied storage battery can be easily replaced with a fully charged storage battery in a relatively short time can. This exchange takes place in much less time than recharging the electrical storage battery. Advantageously, users of an electrically powered vehicle benefit from increased comfort on days with extremely high or low temperatures, so that the desired comfortable temperature can be restored in the interior without a long recharging phase.

Besonders vorteilhaft ist es, die elektrische Speicherbatterie des zweiten Energiespeichers so auszuführen, dass der Austausch automatisiert durch eine automatisierte Batterietauscheinrichtung erfolgen kann. Ein automatisierter Austausch bietet den großen Vorteil, dass die elektrische Speicherbatterie ohne Gefahren für den Nutzer durch eine Batterietauscheinrichtung getauscht werden kann. Für den Nutzer entfällt das Tragen der schweren Speicherbatterie, ebenso muss der Nutzer die elektrischen Anschlüsse manuell weder trennen noch neu verbinden. Den von großen Massen und von hohen elektrischen Gleichspannungen ausgehenden Gefahren wird der Nutzer nicht ausgesetzt.It is particularly advantageous to design the electrical storage battery of the second energy store in such a way that the replacement is automated an automated battery replacement device can be carried out. An automated exchange offers the great advantage that the electrical storage battery can be exchanged using a battery exchange device without any danger to the user. The user does not have to carry the heavy storage battery, nor does the user have to manually disconnect or reconnect the electrical connections. The user is not exposed to the dangers posed by large masses and high electrical DC voltages.

Vorteilhafterweise umfasst die von dem elektrischen Energiespeichersystem mit Energie versorgte elektrische Klimatisierungseinrichtung eine Klimaanlage. Diese Klimaanlage stellt in vorteilhafter Weise bei hohen Außentemperaturen durch Kühlen der Luft im Innenraum ein für die Fahrzeugnutzer angenehmes Klima her. Weiterhin kann die Klimaanlage bei feuchtem, nasskaltem Wetter dazu eingesetzt werden, die von außen angesaugte feuchte Umgebungsluft zu trocknen, in dem die Klimaanlage die angesaugte Luft unter den Taupunkt abkühlt und die dann als Wasser ausfallende Feuchtigkeit abführt.The electrical air conditioning device supplied with energy by the electrical energy storage system advantageously comprises an air conditioning system. This air conditioning system advantageously produces a comfortable climate for the vehicle user at high outside temperatures by cooling the air in the interior. Furthermore, the air conditioning system can be used in damp, wet and cold weather to dry the moist ambient air sucked in from the outside, in which the air conditioning system cools the sucked air below the dew point and removes the moisture that then precipitates as water.

Besonders vorteilhaft umfasst die von dem elektrischen Energiespeichersystem mit Energie versorgte elektrische Heizung mindestens einen Widerstandsheizer und/oder eine Wärmepumpe. Die Ausführung der elektrischen Heizung mit einem Widerstandsheizer hat den Vorteil der einfachen und robusten Ausführung mit einer sehr guten Regelbarkeit. Die Ausrüstung der elektrischen Heizung mit einer Wärmepumpe hat den Vorteil, dass die Wärmepumpe wesentlich effizienter Wärme bereitstellt. Somit beträgt bei einem mit einer Wärmepumpe ausgestatteten System der für das Heizen erforderliche Energiebedarf nur einen Bruchteil der Energie, die für den Betrieb eines Widerstandsheizers notwendig ist. Eine Kombination von einem Widerstandsheizer mit einer Wärmepumpe bietet ein System, welches von geringsten bis zum höchsten Wärmebedarf einsetzbar und sehr gut regelbar ist.Particularly advantageously, the electrical heater supplied with energy by the electrical energy storage system comprises at least one resistance heater and / or a heat pump. The implementation of the electrical heating with a resistance heater has the advantage of a simple and robust design with very good controllability. Equipping the electric heater with a heat pump has the advantage that the heat pump provides heat much more efficiently. In a system equipped with a heat pump, the energy required for heating is therefore only a fraction of the energy required to operate a resistance heater. A combination of a resistance heater with a heat pump offers a system that can be used from the lowest to the highest heat demand and is very easy to control.

Weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden dem Fachmann aus der nachfolgenden Beschreibung beispielhafter Ausführungsformen, die jedoch nicht als die Erfindung beschränkend auszulegen sind, unter Bezugnahme auf die beigelegten Zeichnungen ersichtlich.Further features and advantages of the present invention will become apparent to the person skilled in the art from the following description of exemplary embodiments, which, however, are not to be interpreted as limiting the invention, with reference to the accompanying drawings.

FigurenlisteFigure list

Es zeigt:

  • 1 ein Fahrzeug mit einem Energiespeichersystem.
It shows:
  • 1 a vehicle with an energy storage system.

Die Figur zeigt lediglich eine schematische Darstellung der erfindungsgemäßen Vorrichtung und ihrer Bestandteile gemäß Ausführungsbeispielen der Erfindung. Insbesondere Abstände und Größenrelationen sind in der Figur nicht maßstabsgetreu wiedergegeben.The figure shows only a schematic representation of the device according to the invention and its components according to embodiments of the invention. In particular, distances and size relationships are not shown true to scale in the figure.

Die 1 zeigt ein erfindungsgemäßes Energiespeichersystem 1 in einem Fahrzeug 2. Dieses Fahrzeug 2 ist mit einem Energiespeichersystem 1 ausgerüstet, welches aus einem ersten Energiespeicher 3 und einem zweiten Energiespeicher 5 besteht. Der erste Energiespeicher 3 umfasst eine Speicherbatterie 8, welche den Traktionsantrieb 4 mit elektrischer Energie versorgt. Der zweite Energiespeicher 5 versorgt die elektrische Heizung 7 und die elektrische Klimatisierung des Fahrgastraumes des Fahrzeugs 2 und umfasst eine Brennstoffzelle 9 und/oder eine zweite Speicherbatterie 10. Bei einer Ausrüstung des zweiten Energiespeichers 5 mit einer Brennstoffzelle 9 umfasst der zweite Energiespeicher 5 einen Brennstofftank 11 zur Versorgung der Brennstoffzelle 9 mit Brennstoff. Die zweite elektrische Speicherbatterie 10 ist wechselbar ausgeführt. Dazu wird einen Batterietauscheinrichtung 12 verwendet, welche die elektrische Speicherbatterie vollautomatisiert tauschen kann. Die Klimatisierungseinrichtung 6 des Fahrzeugs 2 zur Klimatisierung des Fahrgastraums des Fahrzeugs 2 umfasst mindestens eine Klimaanlage 15, welche mit elektrischer Energie aus dem zweiten Energiespeicher 6 versorgt wird. Weiterhin umfasst die elektrische Heizung des 7 des Fahrgastraums des Fahrzeugs 2 mindestens einen Widerstandsheizer 13 und/oder eine Wärmepumpe 14. Der Widerstandsheizer 13 ist in der Regel als PTC-Widerstand ausgeführt.The 1 shows an energy storage system according to the invention 1 in a vehicle 2 . This vehicle 2 is with an energy storage system 1 equipped, which consists of a first energy storage 3 and a second energy store 5 consists. The first energy storage 3 includes a storage battery 8th , which is the traction drive 4th supplied with electrical energy. The second energy storage 5 supplies the electric heating 7th and the electrical air conditioning of the passenger compartment of the vehicle 2 and includes a fuel cell 9 and / or a second storage battery 10 . When equipping the second energy store 5 with a fuel cell 9 comprises the second energy store 5 a fuel tank 11 to supply the fuel cell 9 with fuel. The second electric storage battery 10 is designed to be changeable. A battery replacement facility is used for this 12 used, which can replace the electrical storage battery fully automatically. The air conditioning system 6th of the vehicle 2 for air conditioning the passenger compartment of the vehicle 2 includes at least one air conditioning system 15th , which with electrical energy from the second energy store 6th is supplied. Furthermore, the electrical heating of the 7 includes the passenger compartment of the vehicle 2 at least one resistance heater 13 and / or a heat pump 14th . The resistance heater 13 is usually designed as a PTC resistor.

Insbesondere Fahrzeuge zur Fahrgastbeförderung haben das Problem, dass der Gesamtenergieverbrauch des Fahrzeugs sehr stark von den klimatischen Bedingungen abhängig ist. Bei tiefen Temperaturen entweicht sehr viel Wärme beim Öffnen der Türen zum Aus- und Einsteigen der Fahrgäste. Weiterhin verliert das Fahrzeug sehr viel Wärme aufgrund der großzügigen Verglasung moderner Linienbusfahrzeuge. Dabei kann der Energieverbrauch für das Heizen des Fahrgastraumes bei tiefen Temperaturen bis zum 4-fachen des Energieverbrauchs des Traktionsantriebs 4 betragen. Der Energiebedarf für die Klimaanlage 6 bei Wärme beträgt in der Regel höchstens den Energiebedarf des Energieverbrauchs des Traktionsantriebs 4.Vehicles for passenger transport in particular have the problem that the total energy consumption of the vehicle is very much dependent on the climatic conditions. At low temperatures, a lot of heat escapes when the doors are opened to get passengers on and off. Furthermore, the vehicle loses a lot of heat due to the generous glazing of modern public service bus vehicles. The energy consumption for heating the passenger compartment at low temperatures can be up to 4 times the energy consumption of the traction drive 4th be. The energy requirements for the air conditioning 6th in the case of heat, the maximum energy required is usually the energy consumption of the traction drive 4th .

Die elektrischen Energiespeicher von elektrisch angetriebenen Linienbussen werden mit verschiedenen Methoden und Ladestrategien wieder aufgeladen. Beispielsweise gibt es batteriebetriebene elektrische Linienbusse, welche in ihrem Umlauf immer wieder Strecken mit Oberleitung durchfahren und auf diesen Oberleitungsstrecken sowohl die auf diesen Strecken benötigte Traktionsenergie als auch die Energie zum Nachladen des elektrischen Energiespeichers aus der Fahrleitung beziehen. Die auf diesen Streckenabschnitten nachladbare Energie muss dann so bemessen sein, dass das Fahrzeug auch bei starker Kälte als auch bei Hitze und Sonneneinstrahlung sicher den nächsten mit einer Oberleitung versorgten Streckenabschnitt erreichen kann. In dieser Konfiguration sind elektrische Energiespeicher ausreichend, die für die nicht mit einer Oberleitung versorgten Streckenabschnitte ausreichend sind. Alternativ werden elektrisch angetriebene Linienbusse mit elektrischen Energiespeichern ausgestattet, die in den Betriebspausen nachgeladen werden. Üblicherweise wird dazu die Nachtzeit genutzt. Die Auslegung der elektrischen Energiespeicher muss in diesem Fall den Energiebedarf mindestens eines ganzen Betriebstages berücksichtigen. Weitere Ladestrategien sind die Nutzung der Wartezeit an Durchgangshaltestellen und/oder Pausenzeiten an Endhaltestellen. Diese Ladestrategien können mit der Ladung über Nacht kombiniert werden.The electrical energy storage devices in electrically powered buses are recharged using various methods and charging strategies. For example, there are battery-operated electric buses that repeatedly travel through routes with overhead lines and draw both the traction energy required on these routes and the energy for recharging the electrical energy storage from the contact line. The The energy that can be recharged on these sections of the route must then be dimensioned in such a way that the vehicle can safely reach the next section of the route that is supplied with an overhead line, even in extreme cold, as well as in heat and sunlight. In this configuration, electrical energy storage devices are sufficient that are sufficient for the route sections that are not supplied with an overhead line. Alternatively, electrically powered buses are equipped with electrical energy storage devices that are recharged during breaks in operation. Usually night time is used for this. In this case, the design of the electrical energy storage device must take into account the energy requirement for at least one full day of operation. Further charging strategies are the use of the waiting time at transit stops and / or break times at final stops. These charging strategies can be combined with overnight charging.

Um den sehr großen Energiebedarf für das Heizen des Fahrgastraumes bei Kälte nicht aus dem elektrischen Energiespeicher des Fahrzeugs decken zu müssen und die dadurch verursachten Reichweiteneinschränkungen zu vermeiden, werden verbrennungsbasierte Zuheizeinrichtungen eingesetzt, welche mit Diesel, Heizöl, Biogas oder Flüssiggas betrieben werden. Die hohe Energiedichte dieser Brennstoffe wird von elektrischen Speicherbatterien nicht erreicht.In order not to have to cover the very large energy requirements for heating the passenger compartment from the vehicle's electrical energy storage device when it is cold and to avoid the range restrictions that this causes, combustion-based auxiliary heating devices are used, which are operated with diesel, heating oil, biogas or liquid gas. The high energy density of these fuels is not achieved by electric storage batteries.

Die Trennung der Energiespeicherung in einem Energiespeichersystem 1 in einen ersten Energiespeicher 3 für den Traktionsantrieb 4 des Fahrzeugs 2 und einen zweiten Energiespeicher 5 für den Energiebedarf der elektrischen Heizung 7 und der elektrischen Klimatisierung 6 ermöglicht einen modularen Aufbau des Energiespeichersystems. Diese Aufteilung kann genutzt werden, um die Kosten für die Herstellung und den Betrieb des Fahrzeugs zu senken. Die Kapazität der elektrischen Speicherbatterie 8 kann an das gewünschte Fahrprofil und die geplanten Nachladezyklen angepasst werden. Weiterhin kann der Energiespeicher 5, welcher die elektrische Heizung 7 und die elektrische Klimatisierung des Fahrgastraumes des Fahrzeugs 2 mit elektrischer Energie versorgt, an die klimatischen Bedingungen des geplanten Einsatzes des Fahrzeugs 2 angepasst werden. Weiterhin kann beispielsweise bei der zweiten elektrischen Speicherbatterie 10 eine kostengünstige Variante mit kürzerer Lebensdauer gewählt werden. Aufgrund der unterschiedlichen Anforderungen an die erste elektrische Speicherbatterie 8 und an die zweite elektrische Speicherbatterie 10 kann beispielsweise die zweite elektrische Speicherbatterie 10 für eine Wiederverwendung in einer stationären Anwendung vorgesehen werden.The separation of energy storage in an energy storage system 1 in a first energy store 3 for the traction drive 4th of the vehicle 2 and a second energy store 5 for the energy requirements of the electric heating 7th and electrical air conditioning 6th enables a modular structure of the energy storage system. This division can be used to reduce the cost of manufacturing and operating the vehicle. The capacity of the electric storage battery 8th can be adapted to the desired driving profile and the planned reloading cycles. Furthermore, the energy store 5 which the electric heater 7th and the electrical air conditioning of the passenger compartment of the vehicle 2 supplied with electrical energy, to the climatic conditions of the planned use of the vehicle 2 be adjusted. Furthermore, for example, in the case of the second electrical storage battery 10 an inexpensive variant with a shorter service life can be selected. Due to the different requirements for the first electric storage battery 8th and to the second electric storage battery 10 can, for example, the second electrical storage battery 10 intended for reuse in a stationary application.

Die Verwendung einer Brennstoffzelle 9 als Teil des zweiten Energiespeichers 5 bietet den Vorteil, dass die Brennstoffzelle 9 mit dem Brennstofftank 11 einen hohen thermischen Wirkungsgrad und eine hohe Energiedichte aufweist.The use of a fuel cell 9 as part of the second energy store 5 has the advantage that the fuel cell 9 with the fuel tank 11 has a high thermal efficiency and a high energy density.

Beim Einsatz einer ersten elektrischen Speicherbatterie 8, welche für das Nachladen in Betriebspausen, also vorzugsweise über Nacht, ausgelegt ist, ergeben sich niedrige Laderaten bei einem langsamen Ladevorgang. Damit wird der Einsatz von Technologien für die erste elektrische Speicherbatterie 8 möglich, welche entweder nicht schnellladefähig sind oder welche beim Schnelladen deutlich schneller altern.When using a first electrical storage battery 8th , which is designed for recharging during breaks in operation, i.e. preferably overnight, results in low charging rates with a slow charging process. This will enable the use of technologies for the first electric storage battery 8th possible, which are either not capable of fast charging or which age significantly faster with fast charging.

Die Auslegung der zweiten elektrischen Speicherbatterie 10 kann deutlich kleiner erfolgen, so dass diese zweite elektrische Speicherbatterie 10 gegebenenfalls den Energiebedarf für die Klimatisierung des Fahrgastraums des Fahrzeugs 2 nicht für einen kompletten Betriebstag bei extremen Temperaturen zur Verfügung stellen kann. Dadurch muss die zweite elektrische Speicherbatterie 10 an Tagen mit hohem Energiebedarf zwischendurch nachgeladen werden. Dies kann beispielsweise an einer Haltestelle erfolgen. Damit ergibt sich nur an Tagen mit einem extremen Energiebedarf für die Klimatisierung der Bedarf für eine Schnellladung der zweiten elektrischen Speicherbatterie 10. An allen anderen Tagen ist eine batterieschonende Nachladung in Betriebspausen mit niedrigen Laderaten bei einem langsamen Ladevorgang der zweiten elektrischen Speicherbatterie 10 ausreichend.The design of the second electrical storage battery 10 can be made significantly smaller, so that this second electrical storage battery 10 if necessary, the energy requirements for air conditioning the passenger compartment of the vehicle 2 cannot provide for a full day of operation at extreme temperatures. This means the second electrical storage battery 10 be recharged from time to time on days with high energy requirements. This can be done at a bus stop, for example. This means that there is only a need for rapid charging of the second electric storage battery on days with an extreme energy requirement for air conditioning 10 . On all other days, battery-saving recharging takes place during breaks in operation with low charging rates and the second electrical storage battery is slowly charging 10 sufficient.

Weiterhin besteht die Möglichkeit, die zweite elektrische Speicherbatterie 10 auszutauschen. Somit kann eine batterieschädigende Schnellladung vermieden werden. Weiterhin bietet ein Batteriewechsel der zweiten elektrischen Speicherbatterie 10 die Möglichkeit, diese während der Lebensdauer der ersten elektrischen Speicherbatterie 8 mehrmals auszutauschen. Damit kann ein Betreiber die Kapazität der zweiten elektrischen Speicherbatterie 10 an die klimatischen Anforderungen anpassen, wenn beispielsweise das Fahrzeug 2 in einer anderen Klimazone eingesetzt werden soll. Der Hersteller des Fahrzeugs 2 kann für die zweite elektrische Speicherbatterie 10 Batterien mit unterschiedlichem Energieinhalt, unterschiedlicher Energiedichte, unterschiedlicher Lebensdauer und unterschiedlichen Kosten angepasst an die Marktregionen oder Produktderivate wählen. Ebenso kann ein Fahrzeug 2 einfach an die vorhandene Nachladeinfrastruktur angepasst werden. Weiterhin besteht die Möglichkeit, die elektrische Energie der zweiten elektrischen Speicherbatterie 10 mit weiteren Komponenten zu ergänzen, um die notwendige Kälte oder Wärme zu erzeugen. Bei geringen Anforderungen an die Heizung kann ein Widerstandsheizer (PTC) eingesetzt werden, bei voraussichtlich hohem Wärmebedarf kann ein Wärmepumpensystem eingesetzt werden. Ebenfalls kann die Heizung durch einen Latentwärmespeicher ergänzt werden.There is also the option of using the second electrical storage battery 10 to exchange. Rapid charging, which could damage the battery, can thus be avoided. Furthermore, a battery change of the second electrical storage battery offers 10 the possibility of this during the life of the first electric storage battery 8th exchange several times. This allows an operator to use the capacity of the second electrical storage battery 10 adapt to the climatic requirements, for example if the vehicle 2 is to be used in a different climate zone. The manufacturer of the vehicle 2 can for the second electric storage battery 10 Choose batteries with different energy content, different energy density, different service life and different costs adapted to the market regions or product derivatives. Likewise, a vehicle can 2 can easily be adapted to the existing recharging infrastructure. It is also possible to use the electrical energy of the second electrical storage battery 10 to be supplemented with further components in order to generate the necessary cold or heat. A resistance heater (PTC) can be used if the heating requirements are low, and a heat pump system can be used if the heat demand is likely to be high. Also can the heating can be supplemented by a latent heat storage.

Da die Sicherheitsanforderungen an die zweite elektrische Speicherbatterie 10 geringer sind als an die erste elektrische Speicherbatterie 8 ist es attraktiver, die zweite elektrische Speicherbatterie 10 am Ende der Lebenszeit in einem Fahrzeug 2 in einem stationären Betrieb weiter einzusetzen.Because the safety requirements for the second electric storage battery 10 are less than that of the first electric storage battery 8th it is more attractive to have the second electric storage battery 10 at the end of its life in a vehicle 2 to continue to be used in a stationary operation.

Durch die Aufteilung der Energiespeicher in einen ersten Energiespeicher 3 und einen zweiten Energiespeicher 5 kann die Energiespeicherung optimiert werden. So kann beispielsweise ein Betreiber eines Fahrzeugs 2 Komforteinbußen bei extremen oder nur sehr seltenen klimatischen Bedingungen in Kauf nehmen um damit die Kosten für den zweiten Energiespeicher 5 niedrig zu halten und trotzdem keine Einschränkungen in der Reichweite des Fahrzeugs 2 hinnehmen zu müssen. Dies führt zu einer flexiblen Senkung der Betriebskosten, wenn die zweite elektrische Speicherbatterie 10 des zweiten Energiespeichers 5 nur für den mittleren Energiebedarf, aber nicht für Extremfälle, ausgelegt wird.By dividing the energy store into a first energy store 3 and a second energy store 5 the energy storage can be optimized. For example, an operator of a vehicle 2 Accept the loss of comfort in extreme or only very rare climatic conditions and thus the costs for the second energy storage device 5 to keep them low and still no restrictions in the range of the vehicle 2 to have to accept. This leads to a flexible reduction in operating costs when using the second electrical storage battery 10 of the second energy store 5 is designed only for medium energy requirements, but not for extreme cases.

Für den Fall eines Ausfalls des ersten Energiespeichers 3 aufgrund der vollständigen Entladung der ersten elektrischen Speicherbatterie 8 kann vorgesehen werden, dass in der zweiten elektrischen Speicherbatterie 10 des zweiten Energiespeichers 5 gespeicherte elektrische Energie für den Traktionsantrieb 4 des Fahrzeugs 2 zur Verfügung gestellt wird, um einen NotFahrbetrieb zu ermöglichen. Damit kann ein Liegenbleiben des Fahrzeugs 2 bei einem Ausfall des ersten Energiespeichers 3 vermieden werden. Eine besonders günstige Restreichweite des Fahrzeugs 2 mit der in der zweiten elektrischen Speicherbatterie 10 gespeicherten elektrischen Energie wird erreicht, wenn in diesem Fall die Heizung beziehungsweise die Klimatisierung des Fahrgastraums des Fahrzeugs 2 abgeschaltet wird.In the event of a failure of the first energy store 3 due to the complete discharge of the first electrical storage battery 8th can be provided that in the second electrical storage battery 10 of the second energy store 5 stored electrical energy for the traction drive 4th of the vehicle 2 is made available to enable emergency operation. This can cause the vehicle to break down 2 if the first energy store fails 3 be avoided. A particularly favorable remaining range of the vehicle 2 with that in the second electrical storage battery 10 Stored electrical energy is achieved if in this case the heating or air conditioning of the passenger compartment of the vehicle 2 is switched off.

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  • DE 112009002264 T5 [0006, 0007]DE 112009002264 T5 [0006, 0007]

Claims (10)

Energiespeichersystem (1) für ein Fahrzeug (2) mit einem ersten Energiespeicher (3) zur Versorgung eines elektrischen Traktionsantriebs (4), dadurch gekennzeichnet, dass das Energiespeichersystem (1) einen zweiten Energiespeicher (5) zur Versorgung einer elektrischen Klimatisierungseinrichtung (6) und/oder einer elektrischen Heizung (7) umfasst.Energy storage system (1) for a vehicle (2) with a first energy store (3) for supplying an electrical traction drive (4), characterized in that the energy storage system (1) has a second energy store (5) for supplying an electrical air conditioning device (6) and / or an electric heater (7). Energiespeichersystem (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Energiespeicher (1) eine erste elektrische Speicherbatterie (8) umfasst.Energy storage system (1) according to Claim 1 , characterized in that the first energy store (1) comprises a first electrical storage battery (8). Energiespeichersystem (1) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Energiespeicher (5) eine Brennstoffzelle (9) und/oder eine zweite elektrische Speicherbatterie (10) umfasst.Energy storage system (1) according to Claim 2 , characterized in that the second energy store (5) comprises a fuel cell (9) and / or a second electrical storage battery (10). Energiespeichersystem (1) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die erste elektrische Speicherbatterie (8) des ersten elektrischen Energiespeichers (3) nachladbar ist.Energy storage system (1) according to Claim 3 , characterized in that the first electrical storage battery (8) of the first electrical energy store (3) can be recharged. Energiespeichersystem (1) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite elektrische Speicherbatterie (10) des zweiten elektrischen Energiespeichers (5) nachladbar ist.Energy storage system (1) according to Claim 3 , characterized in that the second electrical storage battery (10) of the second electrical energy store (5) can be recharged. Energiespeichersystem (1) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Energiespeicher (5) einen Brennstofftank (11) umfasst.Energy storage system (1) according to Claim 3 , characterized in that the second energy store (5) comprises a fuel tank (11). Energiespeichersystem (1) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrische Speicherbatterie (10) des zweiten Energiespeichers (5) austauschbar ist.Energy storage system (1) according to Claim 3 , characterized in that the electrical storage battery (10) of the second energy store (5) is exchangeable. Energiespeichersystem (1) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrische Speicherbatterie (10) des zweiten elektrischen Energiespeichers (5) so ausgeführt ist, dass der Austausch durch eine automatisierte Batterietauscheinrichtung (12) erfolgen kann.Energy storage system (1) according to Claim 7 , characterized in that the electrical storage battery (10) of the second electrical energy store (5) is designed so that the exchange can take place by an automated battery exchange device (12). Energiespeichersystem (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrische Klimatisierungseinrichtung (6) mindestens eine Klimaanlage (15) umfasst.Energy storage system (1) according to Claim 1 , characterized in that the electrical air conditioning device (6) comprises at least one air conditioning system (15). Energiespeichersystem (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrische Heizung (7) mindestens einen Widerstandsheizer (13) und/oder eine Wärmepumpe (14) umfasst.Energy storage system (1) according to Claim 1 , characterized in that the electrical heater (7) comprises at least one resistance heater (13) and / or a heat pump (14).
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102021100827A1 (en) 2021-01-15 2022-07-21 Acm Adaptive City Mobility Gmbh Battery change box on a roof of an electric vehicle
DE102021100830A1 (en) 2021-01-15 2022-07-21 Acm Adaptive City Mobility Gmbh changing tub

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102007051566A1 (en) * 2007-10-29 2009-04-30 Enerday Gmbh Air conditioning system for a vehicle
DE112008004016A5 (en) 2008-10-07 2011-09-29 Fev Motorentechnik Gmbh Lithium Ion Battery
DE102010012464A1 (en) 2010-03-24 2011-09-29 Audi Ag Heating device for heating inner space of electric car, has latent heat storage comprising phase change material, and electrical heating element assigned to latent heat storage for heating latent heat storage
DE102016000983A1 (en) * 2016-01-29 2016-07-28 Daimler Ag Vehicle, in particular passenger cars
CN206436842U (en) * 2016-10-25 2017-08-25 蔚来汽车有限公司 Drawer formula movable charging vehicle
DE102017217154A1 (en) * 2017-09-27 2019-01-24 Audi Ag motor vehicle

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102021100827A1 (en) 2021-01-15 2022-07-21 Acm Adaptive City Mobility Gmbh Battery change box on a roof of an electric vehicle
DE102021100830A1 (en) 2021-01-15 2022-07-21 Acm Adaptive City Mobility Gmbh changing tub

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WO2020193047A1 (en) 2020-10-01

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