DE102020106083A1

DE102020106083A1 - Lastzug, Zugmaschine, Anhänger sowie Be- und Entladeterminal

Info

Publication number: DE102020106083A1
Application number: DE102020106083.1A
Authority: DE
Inventors: Sebastian Albl; Hendrik Gronau
Original assignee: Audi AG
Current assignee: Audi AG
Priority date: 2020-03-06
Filing date: 2020-03-06
Publication date: 2021-09-09

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Lastzug (1) mit einer einen Motor umfassenden Zugmaschine (2), mit einem einen Brennstoffspeicher (4) umfassenden und eine Ladefläche (13) bereitstellenden Anhänger (3), sowie mit einer Schnittstelle (14), die zur Versorgung der Zugmaschine (2) mit Brennstoff aus dem Brennstoffspeicher (4) ausgebildet ist, den Brennstoffspeicher (4) des Anhängers (4) zumindest zeitweise mit der Zugmaschine (2) strömungsmechanisch zu verbinden. Die Erfindung betrifft außerdem eine Zugmaschine (2), einen Anhänger (3) und ein Be- und Entladeterminal (18) für einen solchen Lastzug (1).

Description

Die Erfindung betrifft einen Lastzug mit einer Zugmaschine und einem Anhänger. Die Erfindung betrifft außerdem eine Zugmaschine und einen Anhänger für einen solchen Lastzug sowie ein Be- und Entladeterminal für den Lastzug.
Ein Lastkraftwagen, insbesondere eine Zugmaschine, ist auf langen Strecken fast ausschließlich mit einem Anhänger unterwegs und bildet zusammen mit diesem einen Lastzug. Ohne Anhänger wird die Zugmaschine nur für kurze Strecken oder zum Rangieren genutzt. Das Gesamtgewicht der Zugmaschine bleibt deutlich hinter dem Gesamtgewicht des Gespanns aus Zugmaschine und Anhänger zurück, so dass für den Betrieb der Zugmaschine ohne Anhänger eine erheblich geringere Leistung erforderlich ist, als diese für eine Fahrt mit dem Anhänger erforderlich wäre.
Elektrisch angetriebene Lastkraftwagen stellen die unterschiedlichsten Anforderungen an die Kapazität des Akkumulators, welche sich oftmals entgegengesetzt zum Beladezustand des Fahrzeugs verhält. Ist nämlich der Fahrer eines Lastkraftwagens auf kurzen Strecken oder zum Rangieren ohne Anhänger unterwegs, wird die Fahrt häufig unterbrochen. Es wird nur eine geringe Akkumulator-Kapazität benötigt und es ergeben sich vielerlei Möglichkeiten des schnellen und unkomplizierten Nachladens. Ist der Fahrer aber auf langen Strecken, beispielsweise auf Autobahnen oder auf Landstraßen zusammen mit dem Anhänger unterwegs, so möchte er große Distanzen in relativ kurzer Zeit zurücklegen. Er verbringt viel Zeit am Stück im Lastkraftwagen oder im Lastzug und möchte ungern lange nachladen. Große Akkumulatorkapazitäten werden daher benötigt. Besonders durch den hohen Luftwiderstand der Anhängerlasten bricht die Reichweite bei Lastzügen auf ein unerwünschtes Minimum zusammen.
Aus diesen Gesichtspunkten heraus ist es nicht zielführend, elektrisch angetriebene Lastzüge mit sehr großen Batterien oder sehr großen Brennstofftanks in der Zugmaschine auszurüsten. Ein sehr leicht gebildeter Brennstofftank in Form eines Druckgasspeichers ist beispielsweise der US 7,137,409 B2 zu entnehmen, welcher aus einem mehrlagigen elastischen und daher aufblasbaren Material geformt ist. Hierbei können mehrere miteinander strömungsmechanisch verbundene Rohrabschnitte vorliegen. Ein leichter und deshalb von einem Menschen tragbarer Druckgasspeicher ist der US 4,932,403 A zu entnehmen, der ebenfalls mit mehreren Rohrabschnitten gebildet ist, die miteinander strömungsmechanisch verbunden sind.
Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Lastzug, eine Zugmaschine, einen Anhänger und ein Be- und Entladeterminal für einen solchen Lastzug anzugeben, die dem vorstehend erwähnten Nachteil Rechnung tragen.
Diese Aufgabe wird gelöst durch einen Lastzug mit dem Merkmalsbestand des Anspruchs 1, durch eine Zugmaschine mit dem Merkmalsbestand des Anspruchs 8, durch einen Anhänger mit dem Merkmalsbestand des Anspruchs 9 sowie durch ein Be- und Entladeterminal mit dem Merkmalsbestand des Anspruchs 10. Weitere Ausgestaltungen mit vorteilhaften Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
Der erfindungsgemäße Lastzug umfasst also eine Zugmaschine und einen eine Ladefläche bereitstellenden Anhänger. Die Zugmaschine umfasst einen Motor um die Zugmaschine anzutreiben, wobei der Anhänger einen Brennstoffspeicher umfasst. Zusätzlich ist erfindungsgemäß eine Schnittstelle vorhanden, die zur Versorgung der Zugmaschine mit Brennstoff aus dem Brennstoffspeicher derart ausgebildet ist, dass der Brennstoffspeicher des Anhängers zumindest zeitweise mit der Zugmaschine strömungsmechanisch verbindbar ist.
Auf diese Weise ist es möglich, dass der Haupt-Energieinhalt dann zur Verfügung steht, wenn der Lastzug den größten Energiebedarf hat, nämlich dann, wenn er auf langen Strecken, beispielsweise auf Autobahnen und auf Landstraßen unterwegs ist.
Der Brennstoffspeicher ist typischerweise dazu ausgelegt, ein Druckgas, beispielsweise in Form von Wasserstoff (H₂), aufzunehmen, zeitweise zu speichern und wieder auszugeben. Auf diese Weise ist es beispielsweise möglich, dass im Brennstoffspeicher ein Brennstoff gespeichert ist, der eine Verbrennungskraftmaschine mit Brenngas versorgt. Dabei kann beispielsweise eine Verbrennungskraftmaschine auf Wasserstoffbasis realisiert sein, die in der Zugmaschine vorliegt und beispielsweise den als 4-Takt-Maschine gebildeten Motor formt.
Es hat sich aber auch als vorteilhaft erwiesen, wenn der Motor der Zugmaschine als ein elektrisch antreibbarer Fahrmotor gebildet ist, und wenn die Zugmaschine eine Brennstoffzellenvorrichtung zur elektrischen Versorgung des Fahrmotors umfasst. Damit können die mit Verbrennungskraftmaschinen verbundenen Nachteile vermieden werden. Eine derartige Brennstoffzellenvorrichtung wird für die chemische Umsetzung eines Brennstoffs mit Sauerstoff zu Wasser genutzt, um elektrische Energie zu erzeugen und damit den mindestens einen Fahrmotor der Zugmaschine anzutreiben. Hierfür enthalten Brennstoffzellen als Kernkomponente die sogenannte Membran-Elektroden-Einheit, die ein Verbund aus einer protonenleitenden Membran und jeweils einer, beidseitig an der Membran angeordneten Elektrode (Anode und Kathode) ist. Zudem können Gasdiffusionslagen (GDL) beidseitig der Membran-Elektroden-Einheit an den der Membran abgewandten Seiten der Elektroden angeordnet sein. Im Betrieb der Brennstoffzellenvorrichtung mit einer Mehrzahl zu einem Brennstoffzellenstapel zusammengefasster Brennstoffzellen wird der Brennstoff, insbesondere Wasserstoff (H₂) oder ein wasserstoffhaltiges Gasgemisch der Anode zugeführt, wo eine elektrochemische Oxidation von H₂ zu H⁺ unter Abgabe von Elektronen e^- stattfindet. Über die Membran, welche die Reaktionsräume gasdicht voneinander trennt und elektrisch isoliert, erfolgt ein (wassergebundener oder wasserfreier) Transport der Protonen H⁺ aus dem Anodenraum in den Kathodenraum. Die an der Anode bereitgestellten Elektronen werden über eine elektrische Leitung der Kathode zugeleitet. Der Kathode wird Sauerstoff oder ein sauerstoffhaltiges Gasgemisch zugeführt, so dass eine Reduktion von O₂ zu O^2- unter Aufnahme der Elektronen stattfindet. Gleichzeitig reagieren im Kathodenraum diese Sauerstoffanionen mit dem über die Membran transportierten Protonen unter Bildung von Wasser. Für diese elektrochemische Reaktion zwischen dem Brennstoff und dem sauerstoffhaltigen Gas wird ein Katalysator benötigt, der in der Regel durch Edelmetalle wie Platin oder Palladium gebildet ist.
Um die Zugmaschine selbst mit verringertem Gewicht bilden zu können, lässt sich die Erkenntnis nutzen, dass diese ohne Anhänger nur einen sehr geringen Leistungsbedarf und auch nur sehr geringe zurückzulegende Strecken aufweist. In diesem Zuge ist es daher von Vorteil, wenn die Zugmaschine einen Brennstofftank mit einem Volumen für Brennstoff umfasst, das geringer ist als dasjenige des Brennstoffspeichers des Anhängers. Somit kann das große Volumen für Brennstoff im Anhänger vorhanden sein, und dieses Volumen dazu verwendet werden, um mit Brennstoff befüllt zu werden, das dann während der langen Fahrt der Brennstoffzellenvorrichtung in der Zugmaschine über die Schnittstelle zur Verfügung steht.
Es ist von Vorteil, wenn der Brennstoffspeicher in einem Unterbodenbereich, insbesondere zwischen den Antriebsachsen der Zugmaschine und den mitlaufenden Achsen des Anhängers angeordnet ist. Der Brennstoffspeicher kann dabei seitlich durch Prallschutzleisten geschützt sein, so dass der Anhänger die nötigen Sicherheitsstandards einhält. Zugang zu dem Brennstoffspeicher, beispielsweise zum Zwecke der Revision, ist dabei über mindestens eine Revisionsklappe möglich. Es ist zudem die Möglichkeit eröffnet, dass eine Mehrzahl an Revisionsklappen vorhanden ist, um eine uneingeschränkte Sicht auf den oder die vorhandenen Brennstoffspeicher des Anhängers zu gewähren. Die mindestens eine Revisionsklappe lässt sich beispielsweise von einer der Ladefläche abgewandten Unterseite des Anhängers öffnen und schließen. Alternativ oder ergänzend ist die Möglichkeit gegeben, dass mindestens eine Revisionsklappe ausgestaltet ist, seitlich bezüglich der Fahrtrichtung des Lastzugs geöffnet und/oder geschlossen zu werden.
Eine noch stärker integrierte und damit noch sicherere Lösung sieht vor, dass der Unterbodenbereich, in welchem der Brennstoffspeicher untergebracht ist von einer Revisionsklappe bedeckt wird, die verstellbar ist zwischen einer den Zugang zum Brennstoffspeicher ermöglichenden Revisionskonfiguration und einer den Unterbodenbereich bedeckenden und damit die Ladefläche bereitstellenden Ladeflächenkonfiguration.
Es besteht aber auch die Möglichkeit, dass ein Anhänger ohne derartige Revisionsklappen ausgestaltet ist und der Brennstoffspeicher in einer Kassette untergebracht ist, die unterhalb der Ladefläche des Anhängers montiert ist. Eine solche Kassette mit Brennstoffspeicher kann auch als Nachrüstteil an bestehende Anhänger montiert werden.
Der Brennstoffspeicher kann dabei als ein konventioneller Typ-IV-Speicher, insbesondere aus einer Reihe aus konventionellen zylindrischen Speichern, gebildet sein. Wenn die Zugmaschine mit einem Verbrennungsmotor ausgestattet ist, hat es sich als sinnvoll herausgestellt, dass der Brennstoffspeicher ein konventioneller CNG-Speicher ist (CNG für „compressend natural gas“). Es hat sich aber als vorteilhaft erwiesen, wenn der Brennstoffspeicher als ein Rohrspeicher mit einer Mehrzahl an mittels Rohrspeicherschleifen strömungsmechanisch verbundenen Rohrspeicherabschnitten gebildet ist. Auf diese Weise wird der vorhandene Bauraum optimal ausgenutzt und zugleich die benötigte Dichtigkeit für Brennstoff gewährleistet.
Es sind jedoch auch Kombinationen aus konventionellen, beispielsweise zylindrischen, Typ-IV-Speichern mit derartigen Rohrspeichern möglich, da auf diese Weise die vorhandenen Bauraumgegebenheiten am Anhänger optimal ausgenutzt werden können. Für einen Rohrspeicher ist dabei zusätzlich die Möglichkeit vorhanden, dass er mehrlagig in den Anhänger integriert wird, insbesondere doppellagig.
Es ist von Vorteil, wenn der Brennstoffspeicher mittels einer Hochdruckleitung strömungsmechanisch mit einer Gasdruckeinstelleinrichtung verbunden ist. Somit liegt also ein erster Druck (z.B. Hochdruck) zwischen dem Brennstoffspeicher und der Gasdruckeinstelleinrichtung vor. Mit der Gasdruckeinstelleinrichtung lässt sich der Gasdruck des Brennstoffs reduzieren auf einem gegenüber dem ersten Druck zurückbleibenden zweiten Druck (z.B. Mitteldruck), womit die vorteilhafte Möglichkeit vorhanden ist, dass die Gasdruckeinstelleinrichtung mittels einer Mitteldruckleitung mit der Schnittstelle strömungsmechanisch verbunden ist. Somit liegt also ein hinter dem Hochdruck zurückbleibender Mitteldruck vor, der an dem Motor oder an der Brennstoffzellenvorrichtung bereitgestellt werden kann.
Die Schnittstelle kann alternativ oder ergänzend ausgebildet sein, elektrischen Strom zwischen dem Anhänger und der Zugmaschine auszutauschen. Auf diese Weise kann der Anhänger, der dann ggfs. auch ohne einen Brennstoffspeicher ausgeführt ist, einen Speicherbereich mit einem Hochvoltakkumulator aufweisen, dessen Speichervolumen deutlich größer ist als das einer etwaig vorhandenen, kleineren Hochvoltbatterie in der Zugmaschine. Offenbart wird hiermit also auch ein Lastzug, der eine kleine Hochvoltbatterie in einer Zugmaschine und einen gegenüber der Hochvoltbatterie größeren Hochvoltakkumulator aufweist, wobei die Zugmaschine, insbesondere deren Fahrmotor, über die Schnittstelle mit der elektrischen Leistung aus dem Hochvoltakkumulator versorgt wird.
Es ist folglich zusätzlich von Vorteil, wenn die Zugmaschine mit einer Hochvoltbatterie ausgestattet ist, da sie auf diese Weise im Rangierbetrieb lediglich batteriebetrieben gefahren kann. Ein zusätzliches Reservoir für Brennstoff ist deshalb in der Zugmaschine nicht notwendig, um eine Brennstoffzellenvorrichtung oder einen 4-Takt-Motor mit Brennstoff zu versorgen. Erst wenn längere Strecken gefahren werden, ist typischerweise der Anhänger an die Zugmaschine angehängt und bildet damit den Lastzug, beispielsweise einen Sattelzug. Der im Brennstoffspeicher des Anhängers vorhandene Brennstoff kann dann zur Versorgung der Brennstoffzellenvorrichtung und diese dann zur elektrischen Versorgung des Fahrmotors oder der Fahrmotoren genutzt werden. Die Zugmaschine muss selten bzw. nie betankt werden, da sie für Rangieraufgaben auf die Leistung der Batterie zurückgreifen und im Anhängerbetrieb den Brennstoff des Anhängers verwenden kann. Die Batterie wird im Anhängerbetrieb über die Brennstoffzellenvorrichtung wieder nachgeladen.
Die erfindungsgemäße Zugmaschine umfasst einen Motor und einen ersten Schnittstellenteil einer Schnittstelle für die Versorgung mit Brennstoff, der mit einem zweiten Schnittstellenteil der Schnittstelle koppelbar ist, welcher strömungsmechanisch mit einem Brennstoffspeicher verbunden ist. Typischerweise ist diese Zugmaschine eine Sattelzugmaschine, so dass der erste Schnittstellenteil eine mit einer Leitung versehene Sattelplatte bildet. Die Leitung der Sattelplatte ist dabei strömungsmechanisch verbunden mit den Anodenräumen der Brennstoffzellenvorrichtung oder mit den Brennkammern der Verbrennungskraftmaschine.
Der erfindungsgemäße Anhänger ist gekennzeichnet durch einen Brennstoffspeicher, der strömungsmechanisch mit einem zweiten Schnittstellenteil einer Schnittstelle für die Versorgung mit Brennstoff verbunden ist, der seinerseits mit einem ersten Schnittstellenteil koppelbar ist. Beispielsweise ist der zweite Schnittstellenteil ein hohler und damit als Leitung ausgebildeter Königsbolzen, der fluidmechanisch die Leitung der Sattelplatte der Zugmaschine mit der Mitteldruckleitung oder dem Brennstoffspeicher selbst verbindet.
Dabei ist die Möglichkeit vorhanden, dass der Brennstoffspeicher des Anhängers auch unabhängig von einer mit dieser gekoppelten Zugmaschine befüllt werden kann. In diesem Zuge ist es von Vorteil, wenn der Brennstoffspeicher einen Befüllstutzen für ein Befüllen mit Brennstoff umfasst.
Das erfindungsgemäße Be- und Entladeterminal für einen Lastzug ist gekennzeichnet durch eine Tankeinrichtung, die ausgebildet ist, den Brennstoffspeicher des Anhängers mit Brennstoff zu befüllen. Dabei ist die Möglichkeit vorhanden, dass das Befüllen des Brennstoffspeichers zeitgleich erfolgt mit einem Beladen oder Entladen der Ladefläche des Anhängers mit Gütern. Auf diese Weise lässt sich die Logistikkette für Güter deutlich beschleunigen, da der Anhänger unabhängig von der Zugmaschine beim Beladen auch mit Brennstoff betankt werden kann. Die Zugmaschine selbst muss dabei nicht lange betankt werden, bevor sie wieder einsatzbereit ist, da der Anhänger den Speicher für den Brennstoff bereitstellt.
Hierzu weist ein Logistikzentrum mit dem Be- und Entladeterminal einen großen Druckgasspeicher auf, der vorzugsweise in die Erde eingelassen ist. An jedem Verladesystem befindet sich dabei neben der Laderampe auch eine Brennstoffausgabe, nämlich eine erfindungsgemäß vorgesehene Tankeinrichtung zur Befüllung des Brennstoffspeichers mit Brennstoff. Der Tankeinrichtung kann dabei auch eine Dosieranlage zugewiesen sein, so dass eine dosierte Abgabe von Brennstoff in den Brennstoffspeicher möglich ist. Der Betankungsprozess selbst findet entweder manuell über einen normierten Tankrüssel oder automatisiert durch ein automatisiertes Verbinden, beispielsweise mittels eines „Click-Connektors“, des Befüllstutzens mit der Tankeinrichtung an der Verladerampe statt.
Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen. Es sind somit auch Ausführungen als von der Erfindung umfasst und offenbart anzusehen, die in den Figuren nicht explizit gezeigt oder erläutert sind, jedoch durch separierte Merkmalskombinationen aus den erläuterten Ausführungen hervorgehen und erzeugbar sind.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen, der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen sowie anhand der Zeichnung. Dabei zeigt:

1 eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Lastzugs,
2 eine schematische Darstellung eines weiteren erfindungsgemäßen Lastzugs,
3 eine schematische Darstellung eines weiteren erfindungsgemäßen Lastzugs,
4 eine schematische Schnittansicht durch eine Schnittstelle für die Brennstoffversorgung aus dem Brennstoffspeicher eines Anhängers,
2 eine schematische Darstellung eines weiteren erfindungsgemäßen Lastzugs,
5 eine schematische Ansicht auf die Ladefläche eines Anhängers mit einer sich in der Revisionskonfiguration befindenden Revisionsklappe,
6 eine schematische Ansicht der sich in der Ladeflächenkonfiguration befindlichen Revisionsklappe,
7 eine schematische Ansicht eines Be- und Entladeterminals.

In 1 ist ein Lastzug 1 gezeigt, der aus einer Zugmaschine 2 und einem Anhänger 3 gebildet ist. Der Anhänger 3 weist eine Ladefläche 13 auf, auf die zu transportierende Güter gestellt werden können. Die Zugmaschine 2 umfasst vorliegend mehrere Fahrmotoren 6, die elektrisch von einer Brennstoffzellenvorrichtung 5 gespeist werden. Anstelle einer solchen Brennstoffzellenvorrichtung 5 mit den Fahrmotoren 6 kann auch ein Motor Einsatz finden, der als Verbrennungsmotor, beispielsweise als 4-Takt-Motor gebildet ist, und der als Brennkraftmaschine mit einem Brennstoff, insbesondere einem Brenngas betreibbar ist. Zur Kühlung der exemplarisch gezeigten Brennstoffzellenvorrichtung 5 ist zusätzlich eine Kühleinrichtung 7 vorhanden.
Die Fahrmotoren 6 können aber auch elektrisch von einer Hochvoltbatterie 12 versorgt werden, die vorliegend ebenfalls der Zugmaschine 3 zugeordnet ist. Für die Versorgung der Brennstoffzellenvorrichtung 5 mit Brennstoff weist die Zugmaschine 3 vorliegend einen Brennstofftank 8 auf, der aber nicht zwingend vorhanden sein muss.
Die vorliegende Erfindung nutzt die Erkenntnis und schließt diese mit ein, dass eine solche Zugmaschine 2 erfahrungsgemäß nur sehr kurze Strecken ohne den Anhänger 3 zurücklegt und dabei einen deutlich geringeren Brennstoffverbrauch des Brennstoffs aus dem Brennstofftank 8 aufweist oder von der Hochvoltbatterie 12 eine nur geringe elektrische Leistung abverlangt.
Der Anhänger 3 umfasst einen Brennstoffspeicher 4, dessen Volumen für Brennstoff aber deutlich größer ist als das vom Brennstofftank 8 bereitgestellte Volumen. Zwischen dem Anhänger 3 und der Zugmaschine 2 ist eine Schnittstelle 14 vorhanden, die zur Versorgung der Brennstoffzellenvorrichtung 5 mit dem Brennstoff aus dem Brennstoffspeicher 4 des Anhängers 3 ausgebildet ist. Dem Anhänger 3 ist eine nicht näher dargestellte Gasdruckeinstelleinrichtung (GHU = „gas handling unit“) zugeordnet, die über eine Hochdruckleitung strömungsmechanisch mit dem Brennstoffspeicher 4 verbunden ist. Ausgangsseitig ist die Gasdruckeinstelleinrichtung mit einer Mitteldruckleitung verbunden, in welcher ein geringerer Brennstoffdruck herrscht als derjenige stromauf der Gasdruckeinstelleinrichtung in der Hochdruckleitung. Dieser (Mittel-)Brennstoffdruck wird an der Schnittstelle 14 bereitgestellt und damit an die Brennstoffzellenvorrichtung 5 weitergegeben, wo die elektrochemische Reaktion zur Erzeugung der elektrischen Energie stattfindet.
Der in 1 gezeigte Brennstoffspeicher 4 ist mit einer Mehrzahl von quer zur Fahrtrichtung orientierten zylindrischen Typ-IV-Speichern gebildet. Diese Speicher sind in eine Kassette integriert, die am Unterboden des Anhängers 3 fixiert sind. Auf diese Weise bildet also die Kassette mit dem Brennstoffspeicher 9 eine „Nachrüstlösung“ für bestehende Anhänger 3. Der in diesem Brennstoffspeicher 4 gespeicherte Brennstoff kann zur Versorgung der Brennstoffzellenvorrichtung 5 genutzt werden.
In 2 ist die Möglichkeit gezeigt, dass der Brennstoffspeicher 4 neben den zylindrisch geformten Typ-IV-Speichern im Unterboden zusätzlich einen Rohrspeicher 10 aufweist, dessen Rohrspeicherabschnitte ebenfalls quer zur Fahrtrichtung und damit quer zur Längsachse des Anhängers 3 orientiert sind. Dieser Rohrspeicher 10 ist also aus einer Mehrzahl solcher Rohrspeicherabschnitte gebildet, die jeweils mit Rohrspeicherschleifen strömungsmechanisch miteinander verbunden sind. Zugleich ist dieser Rohrspeicher 10 strömungsmechanisch mit den Speicherzylindern 9 verbunden. Der Brennstoffspeicher 4 ist über die Schnittstelle 14 mit der Brennstoffzellenvorrichtung 5 der Zugmaschine 2 verbunden.
3 verweist auf die Möglichkeit der mehrlagigen Bildung des Rohrspeichers 10, so dass die Reichweite des aus der Zugmaschine 2 und dem Anhänger 3 gebildeten Lastzugs 1 nochmals vergrößert wird, da ein größeres Brennstoffvolumen mitgeführt und gespeichert werden kann.
Typischerweise ist der Lastzug 1 als ein Sattelzug gebildet. Auf diese Weise formt die Zugmaschine 2 eine Sattelzugmaschine. In 4 ist schematisch eine für einen Sattelzug vorgesehene Schnittstelle 14 näher zu erkennen, die eine Sattelplatte zeigt, welche der als Sattelzugmaschine gebildeten Zugmaschine 2 zugeordnet ist. Mit dieser Sattelplatte ist ein Königsbolzen mechanisch verbunden, wobei der Königsbolzen drehbar gegenüber der Sattelplatte gelagert ist. Der Königsbolzen selbst ist dem Anhänger 3 zugeordnet. Die Sattelplatte weist eine schematisch dargestellte Leitung auf, die zur Brennstoffzellenvorrichtung 5 führt (durch Pfeil gekennzeichnet). Der Königsbolzen ist mit einem Hohlraum gebildet, über den der Brennstoff aus dem Brennstoffspeicher 4 bereitgestellt und in die Leitung der Sattelplatte abgegeben werden kann. Diese Abgabe erfolgt unabhängig davon, in welcher Drehlage sich der Königsbolzen bezüglich der Sattelplatte befindet, wozu der Königsbolzen hierzu entsprechende radiale Durchführungen aufweist. Die mit der Leitung versehene Sattelplatte bildet dabei einen ersten Schnittstellenteil 15 der Schnittstelle 14 für die Versorgung der Brennstoffzellenvorrichtung 5 mit Brennstoff, welcher mit dem durch den Königsbolzen gebildeten zweiten Schnittstellenteil 16 der Schnittstelle 14 lösbar koppelbar ist.
Selbstverständlich kann im gelösten Fall der Schnittstelle 14 durch den Einsatz geeigneter Ventile der Brennstofffluss durch den Königsbolzen unterbunden werden. Auch die Gasdruckeinstelleinrichtung kann über ein geeignetes Ventil zur Abkopplung und fluiddichtem Verschließen der Hochdruckleitung gegenüber der Mitteldruckleitung verfügen.
Druckgasspeicher bei Kraftfahrzeugen sind in regelmäßigen Abständen zu überprüfen bzw. einer Revision zu unterziehen. Aus diesem Grunde wird unter Verweis auf 5 der Unterboden des Anhängers 3 mit einer Mehrzahl von Revisionsklappen 17 versehen, die sich ähnlich wie eine Pkw-Motorhaube kollisionsfrei öffnen lassen. Das Anheben der Revisionsklappe 17 kann dabei auch federunterstützt, insbesondere druckfederunterstützt erfolgen. Um einen besonders kompakten Anhänger 3 mit Brennstoffspeicher 4 zu bilden, hat es sich als vorteilhaft erwiesen, wenn der Anhänger 3 einen Unterbodenbereich 11 umfasst, in welchem der mindestens eine Brennstoffspeicher 4 untergebracht ist. Dieser Unterbodenbereich 11 ist dabei von der Revisionsklappe 17 bedeckt, die ihrerseits verstellbar ist zwischen einer den Zugang zum Brennstoffspeicher 4 ermöglichenden Revisionskonfiguration (in 4 gezeigt) und einer den Unterbodenbereich 11 bedeckenden und damit die Ladefläche 13 bereitstellenden Ladeflächen Konfiguration.
In 6 ist rein schematisch die Revisionsklappe 17 in ihrer Ladeflächenkonfiguration gezeigt, die den Unterbodenbereich 11 formschlüssig bedeckt, so dass die Steifigkeit des Unterbodens erhöht ist. Dies wird aus Gründen der Sicherheit, insbesondere für den Falle eines Unfalls, gefordert. Es ist möglich, dass über die Länge des Anhängers 3 hinweg eine Mehrzahl solcher Revisionsklappen 17 vorhanden ist, um die Speicherzylinder 9 und/oder die Rohrspeicher 10 inspizieren oder einer Revision unterziehen zu können.
Abschließend ist in 7 noch ein erfindungsgemäßes Be- und Entladeterminal 18 für einen Lastzug 1 gezeigt. Vorliegend sind lediglich zwei der Anhänger 3 vorhanden, wobei eine Mehrzahl von Verladetoren des Verladesystems erkennbar sind. Rein schematisch ist einem der beiden Anhänger 3 eine Tankeinrichtung 19 zugeordnet, die ausgebildet ist, den Brennstoff über einen Befüllstutzen des Anhängers 3 in dessen Brennstoffspeicher 4 zu füllen. Das Be- und Entladeterminal 18 weist hierfür einen unterirdischen Druckgasspeicher auf, in welchem Brennstoff gespeichert und für die mindestens eine Tankeinrichtung 19 bereitgestellt ist. Zeitgleich während des Befüllens des Brennstoffspeichers 4 wird der Anhänger 3 mit Gütern beladen. Erst anschließend wird der Anhänger 3 an die Zugmaschine 2 angekoppelt zur Bildung des Lastzugs 1.
Auf diese Weise lässt sich eine besonders schnelle Logistikkette realisieren, da die Anhänger 3 unabhängig von der Zugmaschine 2 beim Beladen auch betankt werden können. Die Zugmaschinen 2 müssen selber selten bzw. niemals betankt werden, da sie für Rangieraufgaben auf die Leistung der Hochvoltbatterie 12 zurückgreifen und im Anhängerbetrieb den Brennstoff aus dem Brennstoffspeicher 4 des Anhängers 3 verwenden können. Die Hochvoltbatterie 12 wird während des Anhängerbetriebs mittels der Brennstoffzellenvorrichtung 5 wieder aufgeladen.
Auf diese Weise ist es möglich, dass der große, zusätzliche Brennstoffspeicher 4 nur dann „umhergefahren“ wird, wenn dieser auch tatsächlich benötigt wird. Hierdurch ergeben sich deutliche Kostenvorteile und eine höhere Integration oder Funktionsintegration bei einer geringeren Anzahl an Bauteilen. Zusätzlich kann die Zugmaschine 2 kleiner ausgestaltet werden, da sie keinen großen Brennstoffspeicher 4, allenfalls einen mit geringerem Volumen gebildeten Brennstofftank 8 aufweisen muss.
Bezugszeichenliste

1: Lastzug
2: Zugmaschine
3: Anhänger
4: Brennstoffspeicher
5: Brennstoffzellenvorrichtung
6: Fahrmotor
7: Kühleinrichtung
8: Brennstofftank
9: Speicherzylinder
10: Rohrspeicher
11: Unterbodenbereich
12: Hochvoltbatterie
13: Ladefläche
14: Schnittstelle
15: erster Schnittstellenteil (Zugmaschine)
16: zweiter Schnittstellenteil (Anhänger)
17: Revisionsklappe
18: Be- und Entladeterminal
19: Tankeinrichtung

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

US 7137409 B2 [0004]
US 4932403 A [0004]

Claims

Lastzug (1) mit einer einen Motor umfassenden Zugmaschine (2), mit einem einen Brennstoffspeicher (4) umfassenden und eine Ladefläche (13) bereitstellenden Anhänger (3), sowie mit einer Schnittstelle (14), die zur Versorgung der Zugmaschine (2) mit Brennstoff aus dem Brennstoffspeicher (4) ausgebildet ist, den Brennstoffspeicher (4) des Anhängers (4) zumindest zeitweise mit der Zugmaschine (2) strömungsmechanisch zu verbinden.
Lastzug (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Motor als ein elektrisch antreibbarer Fahrmotor (6) gebildet ist, und dass die Zugmaschine (2) eine Brennstoffzellenvorrichtung (5) zur elektrischen Versorgung des Fahrmotors (6) umfasst.
Lastzug (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Zugmaschine (2) einen Brennstofftank (8) mit einem Volumen für Brennstoff umfasst, das geringer ist als dasjenige des Brennstoffspeichers (4) des Anhängers (3).
Lastzug (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Anhänger (3) einen Unterbodenbereich (11) umfasst, in welchem der Brennstoffspeicher (4) untergebracht ist, und dass der Unterbodenbereich (11) von einer Revisionsklappe (17) bedeckt ist, die verstellbar ist zwischen einer den Zugang zum Brennstoffspeicher (4) ermöglichenden Revisionskonfiguration und einer den Unterbodenbereich (11) bedeckenden und damit die Ladefläche (13) bereitstellenden Ladeflächenkonfiguration.
Lastzug (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Brennstoffspeicher (4) als ein Rohrspeicher (10) mit einer Mehrzahl an mittels Rohrspeicherschleifen strömungsmechanisch verbundenen Rohrspeicherabschnitten gebildet ist.
Lastzug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Schnittstelle (14) zur Brennstoffversorgung integriert ist in eine den Anhänger (3) zumindest zeitweise mit der Zugmaschine (2) verbindende Lastkupplung.
Lastzug (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Brennstoffspeicher (4) mittels einer Hochdruckleitung strömungsmechanisch einer Gasdruckeinstelleinrichtung verbunden ist, und dass die Gasdruckeinstelleinrichtung mittels einer Mitteldruckleitung mit der Schnittstelle (14) strömungsmechanisch verbunden ist.
Zugmaschine (2) für einen Lastzug (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, gekennzeichnet durch einen Motor und einen ersten Schnittstellenteil (15) einer Schnittstelle (14) für eine Versorgung mit Brennstoff, der mit einem zweiten Schnittstellenteil (16) der Schnittstelle (14) koppelbar ist, welcher strömungsmechanisch mit einem Brennstoffspeicher (4) verbunden ist.
Anhänger (3) für einen Lastzug (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, gekennzeichnet durch einen Brennstoffspeicher (4) der strömungsmechanisch mit einem zweiten Schnittstellenteil (16) einer Schnittstelle (14) für die Versorgung mit Brennstoff verbunden ist, der mit einem ersten Schnittstellenteil (15) koppelbar ist.
Be- und Entladeterminal (18) für einen Lastzug (1) nach einen der Ansprüche 1 bis 7, gekennzeichnet durch eine Tankeinrichtung (19), die ausgebildet ist, den Brennstoffspeicher (4) des Anhängers (3) mit Brennstoff zu befüllen.