DE102021003966A1 - Modular energy supply system for an electrically powered vehicle and energy module for a modular energy supply system - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein modulares Energieversorgungssystem (100) für ein elektrisch angetriebenes Fahrzeug (10), umfassend wenigstens eine Aufnahmeeinheit (14) mit wenigstens einem Energiemodul (30) zum Bereitstellen elektrischer Energie für ein elektrisches Antriebssystem (24) des Fahrzeugs (10), wobei die wenigstens eine Aufnahmeeinheit (14) an dem Fahrzeug (10) oder an einem mit dem Fahrzeug (10) gekoppelten Anhänger (12) angeordnet ist, wobei das Energiemodul (30) wenigstens eine elektrische Schnittstelle zur Energieübertragung und Kommunikation mit dem Fahrzeug (10) und/oder einem anderen in einer Aufnahmeeinheit (14) angeordneten Energiemodul (30) aufweist, und wobei das Energiemodul (30) anschlussfertig und austauschbar ausgebildet ist.Die Erfindung betrifft ferner ein Energiemodul (30) für ein modulares Energieversorgungssystem (100) für ein elektrisch angetriebenes Fahrzeug (10) zum Bereitstellen elektrischer Energie für ein elektrisches Antriebssystem (24) des Fahrzeugs (10).The invention relates to a modular energy supply system (100) for an electrically driven vehicle (10), comprising at least one receiving unit (14) with at least one energy module (30) for providing electrical energy for an electrical drive system (24) of the vehicle (10), wherein the at least one receiving unit (14) is arranged on the vehicle (10) or on a trailer (12) coupled to the vehicle (10), the energy module (30) having at least one electrical interface for energy transmission and communication with the vehicle (10) and / or another energy module (30) arranged in a receiving unit (14), and wherein the energy module (30) is designed to be ready for connection and exchangeable. The invention further relates to an energy module (30) for a modular energy supply system (100) for an electrical Powered vehicle (10) for providing electrical energy for an electrical drive system (24) of the vehicle (1st floor) 0).
Description
Die Erfindung betrifft ein modulares Energieversorgungssystem für ein elektrisch angetriebenes Fahrzeug sowie ein Energiemodul für ein modulares Energieversorgungssystem für ein elektrisch angetriebenes Fahrzeug zum Bereitstellen elektrischer Energie für ein elektrisches Antriebssystem des Fahrzeugs.The invention relates to a modular energy supply system for an electrically driven vehicle and an energy module for a modular energy supply system for an electrically driven vehicle for providing electrical energy for an electrical drive system of the vehicle.
Die zunehmende Elektrifizierung von Nutzfahrzeugen bringt neue Herausforderungen an die Betreiber mit sich. Aktuell zeichnen sich zwei Hauptzweige ab. Zum einen werden batterieelektrische (BEV) Fahrzeuge, zum anderen Fahrzeuge mit Brennstoffzellen zur Energieversorgung (FCEV) entwickelt. Beide Konzepte haben Vor- und Nachteile und stellen die Betreiber vor unterschiedliche Herausforderungen im Alltagsbetrieb. Batterieelektrische Fahrzeuge weisen eine höhere Effizienz, jedoch auch ein höheres Gewicht und längere Ladezeiten auf. Fahrzeuge mit Brennstoffzellen weisen eine kürzere Betankungsdauer und damit kürzere Stillstandszeiten bzw. höhere Betriebszeiten, jedoch auch eine niedrigere Effizienz auf.The increasing electrification of commercial vehicles poses new challenges for operators. Two main branches are currently emerging. On the one hand, battery-electric (BEV) vehicles and, on the other hand, vehicles with fuel cells for energy supply (FCEV) are being developed. Both concepts have advantages and disadvantages and present the operators with different challenges in everyday operation. Battery electric vehicles are more efficient, but also have a higher weight and longer charging times. Vehicles with fuel cells have a shorter refueling time and thus shorter downtimes or longer operating times, but also a lower efficiency.
Es gibt erste Anwendungen mit Batteriewechselsystemen für Lastkraftwagen (LKWs). Allerdings sind diese zur dauerhaften Energieversorgung gedacht. Dabei fährt ein LKW zu einer Wechselstation, tauscht dort die Batterien am Fahrzeug und fährt weiter. Der Nachteil dieses Systems ist, dass der LKW nur eine gewisse Reichweite im Umkreis dieser Ladestationen hat und diese auch noch abhängig von Wetter, Ladung und Verkehrslage stark schwanken kann. Auch muss der Betreiber immer genau kalkulieren, ob er mit der Ladung und den aktuellen Bedingungen in seinem Umfeld zur nächsten Wechselstation kommt oder ggf. Ladung reduziert werden muss.There are first applications with battery exchange systems for trucks. However, these are intended for permanent energy supply. A truck drives to a changing station, swaps the batteries on the vehicle there and drives on. The disadvantage of this system is that the truck only has a certain range in the vicinity of these charging stations and this can also fluctuate greatly depending on the weather, load and traffic situation. The operator must also always calculate precisely whether he will come to the next exchange station with the load and the current conditions in his area or whether the load has to be reduced.
Die
Eine Aufgabe der Erfindung ist es, ein modulares Energieversorgungssystem für ein elektrisch angetriebenes Fahrzeug zu schaffen, welches eine größere Flexibilität aufweist.One object of the invention is to create a modular energy supply system for an electrically driven vehicle which has greater flexibility.
Eine weitere Aufgabe ist es, ein Energiemodul für ein modulares Energieversorgungssystem für ein elektrisch angetriebenes Fahrzeug zu schaffen, welches eine größere Flexibilität aufweist.A further object is to create an energy module for a modular energy supply system for an electrically driven vehicle which has greater flexibility.
Die vorgenannten Aufgaben werden mit den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche gelöst.The aforementioned objects are achieved with the features of the independent claims.
Günstige Ausgestaltungen und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den weiteren Ansprüchen, der Beschreibung und der Zeichnung.Favorable configurations and advantages of the invention emerge from the further claims, the description and the drawing.
Nach einem Aspekt der Erfindung wird ein modulares Energieversorgungssystem für ein elektrisch angetriebenes Fahrzeug vorgeschlagen, umfassend wenigstens eine Aufnahmeeinheit mit wenigstens einem Energiemodul zum Bereitstellen elektrischer Energie für ein elektrisches Antriebssystem des Fahrzeugs, wobei die wenigstens eine Aufnahmeeinheit an dem Fahrzeug oder an einem mit dem Fahrzeug gekoppelten Anhänger angeordnet ist. Das Energiemodul weist wenigstens eine elektrische Schnittstelle zur Energieübertragung und Kommunikation mit dem Fahrzeug und/oder einem anderen in einer Aufnahmeeinheit angeordneten Energiemodul auf. Dabei ist das Energiemodul anschlussfertig und austauschbar ausgebildet.According to one aspect of the invention, a modular energy supply system for an electrically driven vehicle is proposed, comprising at least one receiving unit with at least one energy module for providing electrical energy for an electric drive system of the vehicle, the at least one receiving unit on the vehicle or on one coupled to the vehicle Trailer is arranged. The energy module has at least one electrical interface for energy transmission and communication with the vehicle and / or another energy module arranged in a receiving unit. The energy module is ready for connection and is designed to be exchangeable.
Das modulare Energieversorgungssystem ermöglicht vorteilhaft eine flexible Reichweitensteigerung von elektrisch angetriebenen Fahrzeugen, insbesondere Nutzfahrzeugen wie LKWs, durch Nutzung von Energiemodulen in Form von zusätzlichen Batterien, Brennstoffzellen, oder ggf. Verbrennungsaggregaten beispielsweise an bzw. in einem Anhänger. Elektrische Energie wird dabei für das Zugfahrzeug bereitgestellt, nicht für einen Eigenantrieb am Anhänger.The modular energy supply system advantageously enables a flexible increase in the range of electrically powered vehicles, in particular commercial vehicles such as trucks, by using energy modules in the form of additional batteries, fuel cells, or possibly combustion units, for example on or in a trailer. Electrical energy is provided for the towing vehicle, not for self-propulsion on the trailer.
Das modulare Energieversorgungssystem hat zum Ziel, jedem Kunden/Nutzer das für ihn optimale Energiemodul zur Verfügung zu stellen. Damit hat der Kunde die Wahl, welche Art der Zusatzenergie er benötigt und kann diese je nach Einsatzzweck in Form eines sogenannten „plug&play“ Moduls auswählen, das standardisierte Energiemodul installieren oder auch wieder deinstallieren.The aim of the modular energy supply system is to provide every customer / user with the optimal energy module for them. This gives the customer the choice of which type of additional energy he needs and can select it depending on the purpose in the form of a so-called "plug & play" module, install the standardized energy module or uninstall it again.
Die begrenzte Reichweite von batterieelektrischen Fahrzeugen bzw. Brennstoffzellenfahrzeugen, bei denen die Leistung oder die Pufferbatterie zu klein ist, kann durch das modulare Energieversorgungssystem vorteilhaft umgangen werden.The limited range of battery electric vehicles or fuel cell vehicles in which the power or the buffer battery is too small can be circumvented advantageously by the modular energy supply system.
Durch den Einsatz von Zusatzbatterien, und/oder Brennstoffzellenmodulen, in Ausnahmesituationen auch von Verbrennungsaggregaten als Stromaggregat, kann die Reichweite flexibel gesteigert werden. Dies kann entweder durch zusätzliche Batteriekapazität oder das Schaffen/Nutzen einer mobilen Ladetechnik auf oder am Anhänger zur flexiblen, plug&play-fähigen Nachladung während der Fahrt bzw. dem Betrieb des Fahrzeugs geschehen.The range can be flexibly increased through the use of additional batteries and / or fuel cell modules, and in exceptional situations also combustion units as power units. This can be done either through additional battery capacity or the creation / use of mobile charging technology on or on the trailer for flexible, plug & play-capable recharging while driving or operating the vehicle.
Der Nutzer des LKWs kann flexibel ja nach aktuellen Bedürfnissen seinen batterieelektrischen LKW mit zusätzlicher elektrischer Energie ausstatten. Dies kann entweder mit zusätzlichen Batterien, um die zur Verfügung stehende Energie zu erhöhen und mehr Reichweite zu generieren, oder um zusätzliche Verbraucher zu versorgen, für beispielsweise Kühlung, Heizung und dergleichen, erfolgen. Die Ladezeiten können durch Einbringen geladener Batteriemodule verkürzt werden. Eine Verkürzung von Stillstandszeiten bzw. eine Erhöhung der Reichweite durch den Einsatz von elektrische Energie erzeugenden Modulen wie beispielsweise von Brennstoffzellen, ggf. Verbrennungsmotoren als Stromaggregate, kann erreicht werden. Das bedeutet, der Nutzer kann aufgrund von veränderten Anforderungen seinen batterieelektrischen LKW mit den passenden Energiemodulen schnell an eine veränderte Nutzung anpassen.The user of the truck can flexibly equip his battery-electric truck with additional electrical energy according to current needs. This can either be done with additional batteries in order to increase the available energy and generate more range, or in order to supply additional consumers, for example for cooling, heating and the like. The charging times can be shortened by introducing charged battery modules. A shortening of downtimes or an increase in the range can be achieved through the use of modules that generate electrical energy, such as, for example, fuel cells, possibly internal combustion engines as power units. This means that the user can quickly adapt his battery-electric truck with the appropriate energy modules to a changed use due to changed requirements.
Das vorgeschlagene modulare Energieversorgungssystem erlaubt es, den Betreibern durch die Bereitstellung von zusätzlicher Energiekapazität eine größtmögliche Flexibilität zu ermöglichen. Dies kann über zusätzliche Batterien, Brennstoffzellen inklusive Wasserstofftank, ggf. auch Dieselaggregate in speziellen Situationen, in Abhängigkeit der Energieträger, oder über eine Kombination aus diesen als Modullösung erfolgen. Diese Energiemodule können in speziellen Aufnahmeeinheiten als Depots im Bereich des Anhängers, beispielsweise eines Sattelaufliegers, montiert werden. Ebenso können Energiemodule auf der Ladefläche des Fahrzeugs oder Anhängers bei Bedarf installiert und betrieben werden. Damit kann je nach Art des Energiemoduls die Batteriekapazität erweitert oder Energie erzeugt werden. Anschluss, Betrieb und Sicherung können dabei vorteilhaft die gültigen gesetzlichen Anforderungen erfüllen. Unter gesetzliche Anforderungen fallen beispielsweise auch Themen wie, handelt es sich bei diesem Modul um eine Ladung oder einen Teil des Anhängers, welche Anforderungen an Sicherung, Brandschutz, Signalaustausch bzw. Mautinformationen müssen gemeldet werden und ähnliches.The proposed modular energy supply system allows operators the greatest possible flexibility by providing additional energy capacity. This can be done using additional batteries, fuel cells including a hydrogen tank, possibly also diesel units in special situations, depending on the energy source, or using a combination of these as a modular solution. These energy modules can be mounted in special receiving units as depots in the area of the trailer, for example a semi-trailer. Energy modules can also be installed and operated on the loading area of the vehicle or trailer if required. In this way, depending on the type of energy module, the battery capacity can be expanded or energy can be generated. Connection, operation and securing can advantageously meet the applicable legal requirements. Legal requirements also include topics such as, is this module a load or part of the trailer, what requirements for security, fire protection, signal exchange or toll information must be reported and the like.
So kann beispielsweise der elektrische Anschluss über eine am Energiemodul fest installierte Leitung inklusive Sicherung und Überwachung erfolgen. Andererseits ist beispielsweise eine Energieübertragung über eine fahrzeugseitig angeordnete (Schnell-) Ladeeinrichtung möglich, welche auch für die normale Ladung während eines Stillstands des Fahrzeugs genutzt wird. Diese kann im rückwertigen Bereich außen an der LKW-Fahrerkabine angeordnet sein. Durch die gesteigerte Flexibilität bzgl. Reichweite, Energieerzeugung oder Energiespeicherung und Stillstandszeiten kann die Akzeptanz von umweltfreundlichen elektrischen Antrieben erhöht werden.For example, the electrical connection can be made via a cable permanently installed on the energy module, including fuse protection and monitoring. On the other hand, it is possible, for example, to transfer energy via a (rapid) charging device arranged on the vehicle side, which is also used for normal charging when the vehicle is at a standstill. This can be arranged in the rear area on the outside of the truck driver's cab. The increased flexibility with regard to range, energy generation or energy storage and downtimes can increase the acceptance of environmentally friendly electric drives.
Die Energiemodule selbst sind vorteilhaft anschlussfertig ausgebildet, unabhängig vom Inhalt des Moduls, also unabhängig davon, ob es sich um ein Batterie-Modul, ein Brennstoffzellen-Modul oder ein Stromaggregat-Modul mit einem Verbrennungsmotor handelt. Die Energiemodule sind beliebig flexibel austauschbar.The energy modules themselves are advantageously configured ready for connection, regardless of the content of the module, that is, regardless of whether it is a battery module, a fuel cell module or a power unit module with an internal combustion engine. The energy modules can be flexibly exchanged as required.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung des Energieversorgungssystems kann das wenigstens eine Energiemodul wenigstens ein Batterie-Modul und/oder wenigstens ein Brennstoffzellen-Modul und/oder wenigstens ein Stromaggregat-Modul umfassen.According to an advantageous embodiment of the energy supply system, the at least one energy module can comprise at least one battery module and / or at least one fuel cell module and / or at least one power unit module.
Das modulare Energieversorgungssystem umfasst anschlussfertige Energiemodule. So kann ein Batterie-Modul beispielsweise die nötige Sicherheitseinrichtung, Ladeschnittstelle und Ladelogik umfassen. Ein Brennstoffzellen-Modul kann den Wasserstofftank, die nötige Sicherheitseinrichtung, Ladeschnittstelle und Ladelogik umfassen. Ein Stromaggregat-Modul mit einem Verbrennungsmotor kann beispielsweise ein komplettes Dieselaggregat mit Treibstofftank umfassen.The modular energy supply system includes ready-to-connect energy modules. For example, a battery module can include the necessary safety device, charging interface and charging logic. A fuel cell module can include the hydrogen tank, the necessary safety device, charging interface and charging logic. A generator set module with an internal combustion engine can, for example, comprise a complete diesel generator set with a fuel tank.
Die Energiemodule können so vorteilhaft die für einen sicheren Betrieb erforderlichen Schnittstellen zum Fahrzeug und/oder auch zu anderen Energiemodulen aufweisen.The energy modules can thus advantageously have the interfaces to the vehicle and / or to other energy modules that are required for safe operation.
Ein Batterie-Modul kann eine Schnittstelle zum Fahrzeug und/oder zu einem Brennstoffzellen-Modul zum sicheren Betrieb aufweisen, umfassend die Ladelogik, Be-/Entladeeinrichtung, Steuerungs- und Signalaustausch, sowie Sicherheitseinrichtungen.A battery module can have an interface to the vehicle and / or to a fuel cell module for safe operation, including the charging logic, loading / unloading device, control and signal exchange, and safety devices.
Ein Brennstoffzellen-Modul kann eine Schnittstelle zwischen Fahrzeug und Batterie-Modul zum sicheren Betreiben aufweisen, umfassend die Ladelogik, Be-/ Entladeeinrichtung, Steuerungs- und Signalaustausch, Abluft/Zuluft, Wasserabfuhr, sowie Sicherheitseinrichtungen.A fuel cell module can be an interface have between vehicle and battery module for safe operation, including the charging logic, loading / unloading device, control and signal exchange, exhaust / supply air, water drainage, and safety devices.
Ein Stromaggregat-Modul, beispielsweise mit einem Dieselaggregat kann eine Schnittstelle zwischen Fahrzeug und Batterie-Modul zum sicheren Betreiben aufweisen, umfassend die Ladelogik, Be-/ Entladeeinrichtung, Steuerungs- und Signalaustausch, Abluft/Zuluft, sowie Sicherheitseinrichtungen.A power unit module, for example with a diesel unit, can have an interface between the vehicle and the battery module for safe operation, including the charging logic, loading / unloading device, control and signal exchange, exhaust / supply air, and safety devices.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung des Energieversorgungssystems können in der wenigstens einen Aufnahmeeinheit wenigstens zwei gleichartige oder zwei unterschiedliche Energiemodule angeordnet sein. Alternativ oder zusätzlich können in wenigstens zwei Aufnahmeeinheiten wenigstens zwei unterschiedliche Energiemodule angeordnet sein. Auf diese Weise kann eine günstige Flexibilität erreicht werden, sodass je nach Anforderungen an die Reichweite des Fahrzeugs oder nach Verfügbarkeit von Ladestationen oder Tankstellen auf der zu befahrenden Route die geeigneten Energiemodule zusammengestellt werden können, um den Fahrauftrag auch erfüllen zu können. Abhängig von der Ausgestaltung des Energiemoduls kann auch der Einsatz eines einzelnen Moduls oder von Modulteilen sinnvoll sein, wenn die technischen Voraussetzungen erfüllt sind.According to an advantageous embodiment of the energy supply system, at least two identical or two different energy modules can be arranged in the at least one receiving unit. Alternatively or additionally, at least two different energy modules can be arranged in at least two receiving units. In this way, a favorable flexibility can be achieved, so that depending on the requirements for the range of the vehicle or the availability of charging stations or petrol stations on the route to be traveled, the appropriate energy modules can be put together in order to be able to fulfill the driving order. Depending on the design of the energy module, the use of a single module or parts of the module can also make sense if the technical requirements are met.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung des Energieversorgungssystems kann die wenigstens eine Aufnahmeeinheit in einem Laderaum des Fahrzeugs und/oder des Anhängers angeordnet sein. Alternativ oder zusätzlich kann eine Trennwand, insbesondere eine mobile lastsichere Trennwand, zwischen Aufnahmeeinheit und Laderaum vorgesehen sein. Der Laderaum des Fahrzeugs und/oder des Anhängers, beispielsweise eines Sattelaufliegers, kann von vornherein für den Betrieb der Energiemodule konstruiert und entsprechend aufgebaut sein. Damit weist der Laderaum schon die Voraussetzungen für die spätere Integration der Energiemodule auf, inklusive der behördlichen Zulassung und Systemschnittstellen wie beispielsweise Signalleitungen, Steuerleitungen, Energieleitungen. Die Energiemodule sind auf diese Weise jederzeit flexibel ein- und ausbaubar.According to an advantageous embodiment of the energy supply system, the at least one receiving unit can be arranged in a cargo space of the vehicle and / or of the trailer. Alternatively or additionally, a partition, in particular a mobile, load-safe partition, can be provided between the receiving unit and the cargo space. The loading space of the vehicle and / or the trailer, for example a semi-trailer, can be designed from the outset for the operation of the energy modules and constructed accordingly. This means that the cargo space already meets the requirements for the subsequent integration of the energy modules, including official approval and system interfaces such as signal lines, control lines, power lines. In this way, the energy modules can be flexibly installed and removed at any time.
Die Absicherung der Ladefläche kann günstigerweise durch das Einbringen einer mobilen Trennwand erfolgen. Die Trennwand wird bei Einsatz der Energiemodule zwischen Ladung und Energiemodul zur wechselseitigen Absicherung eingesetzt und erfüllt etwaige gesetzliche Anforderungen.The loading area can advantageously be secured by introducing a mobile partition. When the energy modules are used, the partition is used between the charge and the energy module for mutual protection and meets any legal requirements.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung des Energieversorgungssystems kann die wenigstens eine Aufnahmeeinheit in einem Stauraum des Fahrzeugs und/oder des Anhängers angeordnet sein. Insbesondere kann dabei der Stauraum des Fahrzeugs und/oder des Anhängers im Bereich eines Fahrwerks des Fahrzeugs und/oder des Anhängers angeordnet sein. Die Energiemodule können beispielsweise entweder im Laderaum des Anhängers untergebracht werden oder alternativ unterhalb der Ladefläche im Bereich der Stauräume, je nach Kundenwunsch bzw. Auslegung des Anhängers.According to an advantageous embodiment of the energy supply system, the at least one receiving unit can be arranged in a stowage space of the vehicle and / or the trailer. In particular, the stowage space of the vehicle and / or the trailer can be arranged in the area of a chassis of the vehicle and / or the trailer. The energy modules can, for example, either be accommodated in the cargo area of the trailer or alternatively below the cargo area in the area of the storage spaces, depending on the customer's requirements or the design of the trailer.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung des Energieversorgungssystems kann ein elektrischer Anschluss der elektrischen Schnittstelle zur Energieübertragung und Kommunikation als an dem Energiemodul fest installierte Leitung ausgebildet sein. So kann günstigerweise der elektrische Anschluss über eine am Energiemodul fest installierte Leitung inklusive Sicherung und Überwachung erfolgen.According to an advantageous embodiment of the energy supply system, an electrical connection of the electrical interface for energy transmission and communication can be designed as a line permanently installed on the energy module. In this way, the electrical connection can conveniently take place via a cable permanently installed on the energy module, including fuse protection and monitoring.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung des Energieversorgungssystems kann das Fahrzeug eine Ladeschnittstelle aufweisen. Insbesondere kann dabei die Ladeschnittstelle in einem rückwärtigen Bereich außen an einer Fahrerkabine des Fahrzeugs angeordnet sein. Dabei kann eine Energieübertragung zwischen Energiemodul und Fahrzeug über die Ladeschnittstelle erfolgen. Vorteilhaft ist so die Energieübertragung über eine fahrzeugseitig angeordnete (Schnell-) Ladeeinrichtung möglich, welche auch für die normale Ladung während eines Stillstands des Fahrzeugs genutzt wird.According to an advantageous embodiment of the energy supply system, the vehicle can have a charging interface. In particular, the charging interface can be arranged in a rear area on the outside of a driver's cab of the vehicle. Energy can be transferred between the energy module and the vehicle via the charging interface. In this way, the energy transfer is advantageously possible via a (quick) charging device arranged on the vehicle side, which is also used for normal charging when the vehicle is at a standstill.
Nach einem weiteren Aspekt der Erfindung wird ein Energiemodul für ein modulares Energieversorgungssystem für ein elektrisch angetriebenes Fahrzeug vorgeschlagen zum Bereitstellen elektrischer Energie für ein elektrisches Antriebssystem des Fahrzeugs, wobei das Energiemodul in einer Aufnahmeeinheit anordenbar ist, welche an dem Fahrzeug oder an einem mit dem Fahrzeug gekoppelten Anhänger angeordnet ist. Das Energiemodul umfasst wenigstens eine elektrische Schnittstelle zur Energieübertragung und Kommunikation mit dem Fahrzeug und/oder einem anderen in einer Aufnahmeeinheit angeordneten Energiemodul. Dabei ist das Energiemodul anschlussfertig und austauschbar ausgebildet.According to a further aspect of the invention, an energy module for a modular energy supply system for an electrically driven vehicle is proposed for providing electrical energy for an electrical drive system of the vehicle, wherein the energy module can be arranged in a receiving unit which is on the vehicle or on one coupled to the vehicle Trailer is arranged. The energy module comprises at least one electrical interface for energy transmission and communication with the vehicle and / or another energy module arranged in a receiving unit. The energy module is ready for connection and is designed to be exchangeable.
Das Energiemodul kann in speziellen Aufnahmeeinheiten als Depots im Bereich des Anhängers, beispielsweise eines Sattelaufliegers, montiert werden. Ebenso kann das Energiemodul auf der Ladefläche des Fahrzeugs oder Anhängers bei Bedarf installiert und betrieben werden. Damit kann je nach Art des Energiemoduls die Batteriekapazität erweitert oder Energie erzeugt werden. Anschluss, Betrieb und Sicherung können dabei vorteilhaft die gültigen gesetzlichen Anforderungen erfüllen. So kann beispielsweise der elektrische Anschluss über eine am Energiemodul fest installierte Leitung inklusive Sicherung und Überwachung erfolgen.The energy module can be mounted in special receiving units as depots in the area of the trailer, for example a semi-trailer. The energy module can also be installed and operated on the loading area of the vehicle or trailer if required. In this way, depending on the type of energy module, the battery capacity can be expanded or energy can be generated. Connection, operation and securing can advantageously meet the applicable legal requirements. For example, the electrical connection can be made via a cable permanently installed on the energy module, including fuse protection and monitoring.
Das Energiemodul selbst ist vorteilhaft anschlussfertig ausgebildet, unabhängig vom Inhalt es Moduls, also unabhängig ob es sich um ein Batterie-Modul, ein Brennstoffzellen-Modul oder ein Stromaggregat-Modul handelt. Das Energiemodul ist beliebig flexibel austauschbar.The energy module itself is advantageously configured ready for connection, regardless of the content of the module, that is, regardless of whether it is a battery module, a fuel cell module or a power unit module. The energy module can be exchanged flexibly as required.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung kann das Energiemodul wenigstens ein Batterie-Modul und/oder wenigstens ein Brennstoffzellen-Modul und/oder wenigstens ein Stromaggregat-Modul umfassen.According to an advantageous embodiment, the energy module can comprise at least one battery module and / or at least one fuel cell module and / or at least one power unit module.
Das anschlussfertige Energiemodul kann ein Batterie-Modul beispielsweise die nötige Sicherheitseinrichtung, Ladeschnittstelle und Ladelogik umfassen. Ein Brennstoffzellen-Modul kann den Wasserstofftank, die nötige Sicherheitseinrichtung, Ladeschnittstelle und Ladelogik umfassen. Ein Stromaggregat-Modul kann beispielsweise ein komplettes Dieselaggregat mit Treibstofftank umfassen.The ready-to-connect energy module can include a battery module, for example the necessary safety device, charging interface and charging logic. A fuel cell module can include the hydrogen tank, the necessary safety device, charging interface and charging logic. A generator set module can, for example, comprise a complete diesel generator set with a fuel tank.
Die Energiemodule können so vorteilhaft die für einen sicheren Betrieb erforderlichen Schnittstellen zum Fahrzeug und/oder auch zu anderen Energiemodulen aufweisen.The energy modules can thus advantageously have the interfaces to the vehicle and / or to other energy modules that are required for safe operation.
Ein Batterie-Modul kann eine Schnittstelle zum Fahrzeug und/oder zu einem Brennstoffzellen-Modul zum sicheren Betrieb aufweisen, umfassend die Ladelogik, Be-/Entladeeinrichtung, Steuerungs- und Signalaustausch, sowie Sicherheitseinrichtungen. A battery module can have an interface to the vehicle and / or to a fuel cell module for safe operation, including the charging logic, loading / unloading device, control and signal exchange, and safety devices.
Ein Brennstoffzellen-Modul kann eine Schnittstelle zwischen Fahrzeug und Batterie-Modul zum sicheren Betreiben aufweisen, umfassend die Ladelogik, Be-/ Entladeeinrichtung, Steuerungs- und Signalaustausch, Abluft/Zuluft, Wasserabfuhr, sowie Sicherheitseinrichtungen.A fuel cell module can have an interface between the vehicle and the battery module for safe operation, including the charging logic, loading / unloading device, control and signal exchange, exhaust / supply air, water drainage and safety devices.
Ein Stromaggregat-Modul, beispielsweise mit einem Dieselaggregat kann eine Schnittstelle zwischen Fahrzeug und Batterie-Modul zum sicheren Betreiben aufweisen, umfassend die Ladelogik, Be-/ Entladeeinrichtung, Steuerungs- und Signalaustausch, Abluft/Zuluft, sowie Sicherheitseinrichtungen.A power unit module, for example with a diesel unit, can have an interface between the vehicle and the battery module for safe operation, including the charging logic, loading / unloading device, control and signal exchange, exhaust / supply air, and safety devices.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung des Energiemoduls kann ein elektrischer Anschluss der elektrischen Schnittstelle zur Energieübertragung und Kommunikation als fest installierte Leitung ausgebildet sein. So kann günstigerweise der elektrische Anschluss über eine am Energiemodul fest installierte Leitung inklusive Sicherung und Überwachung erfolgen.According to an advantageous embodiment of the energy module, an electrical connection of the electrical interface for energy transmission and communication can be designed as a permanently installed line. In this way, the electrical connection can conveniently take place via a cable permanently installed on the energy module, including fuse protection and monitoring.
Weitere Vorteile ergeben sich aus der folgenden Zeichnungsbeschreibung. In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Die Zeichnung, die Beschreibung und die Ansprüche enthalten zahlreiche Merkmale in Kombination. Der Fachmann wird die Merkmale zweckmäßigerweise auch einzeln betrachten und zu sinnvollen weiteren Kombinationen zusammenfassen.Further advantages emerge from the following description of the drawings. An exemplary embodiment of the invention is shown in the drawing. The drawing, the description and the claims contain numerous features in combination. The person skilled in the art will expediently also consider the features individually and combine them into meaningful further combinations.
Dabei zeigt:
-
1 eine schematische Darstellung eines modularen Energieversorgungssystems für ein elektrisch angetriebenes Fahrzeug in einer Seitenansicht des Fahrzeugs, mit drei Aufnahmeeinheiten für Energiemodule zum Bereitstellen elektrischer Energie für ein elektrisches Antriebssystem des Fahrzeugs nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung; -
2 einen Querschnitt durch einen Anhänger mit einem Energiemodul nach einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung; -
3 einen Querschnitt durch einen Anhänger mit zwei gleichen Energiemodulen nach einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung; -
4 einen Querschnitt durch einen Anhänger mit zwei unterschiedlichen Energiemodulen nach einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung.
-
1 a schematic representation of a modular energy supply system for an electrically driven vehicle in a side view of the vehicle, with three receiving units for energy modules for providing electrical energy for an electrical drive system of the vehicle according to an embodiment of the invention; -
2 a cross section through a trailer with an energy module according to a further embodiment of the invention; -
3 a cross section through a trailer with two identical energy modules according to a further embodiment of the invention; -
4th a cross section through a trailer with two different energy modules according to a further embodiment of the invention.
In der Figur sind gleiche oder gleichartige Komponenten mit gleichen Bezugszeichen beziffert. Die Figur zeigt lediglich ein Beispiel und ist nicht beschränkend zu verstehen.In the figure, the same or similar components are numbered with the same reference numerals. The figure shows only an example and is not to be understood as restrictive.
Dargestellt ist ein LKW in Seitenansicht mit einer Zugmaschine als Fahrzeug
Die Energiemodule
Die Energiemodule
Eine Aufnahmeeinheit
Eine Aufnahmeeinheit
Im Laderaum
Der Laderaum
Das modulare Energieversorgungssystem
Der Nutzer des Fahrzeugs
Die Energiemodule
Das Fahrzeug
Ein Energiemodul
Das modulare Energieversorgungssystem
Ein Batterie-Modul
Ein Brennstoffzellen-Modul
Ein Stromaggregat-Modul
Die
Bei dem Ausführungsbeispiel in
So können vorteilhaft in einer Aufnahmeeinheit
Auf diese Weise kann eine günstige Flexibilität erreicht werden, sodass je nach Anforderungen an die Reichweite des Fahrzeugs
BezugszeichenlisteList of reference symbols
- 1010
- Fahrzeugvehicle
- 1212th
- Anhängerpendant
- 1414th
- AufnahmeeinheitRecording unit
- 1616
- LaderaumHold
- 1818th
- Trennwandpartition wall
- 2020th
- StauraumStorage space
- 2222nd
- LadeschnittstelleCharging interface
- 2424
- elektrisches Antriebssystemelectric drive system
- 2626th
- FahrerkabineDriver's cab
- 3030th
- EnergiemodulEnergy module
- 3232
- Batterie-ModulBattery module
- 3434
- Brennstoffzellen-ModulFuel cell module
- 3636
- Stromaggregat-ModulGenerator module
- 3838
- VerbindungsleitungConnecting line
- 100100
- TransportsystemTransport system
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturPatent literature cited
- DE 102019110317 A1 [0004]DE 102019110317 A1 [0004]
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DE102021127607A1 (en) | 2021-10-25 | 2023-04-27 | Man Truck & Bus Se | Support for an outer lining part |
DE102022127445A1 (en) | 2022-10-19 | 2024-04-25 | Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft | MOTOR VEHICLE WITH CHARGING INTERFACE |
Citations (1)
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---|---|---|---|---|
DE102019110317A1 (en) | 2019-04-18 | 2020-10-22 | e.Go REX GmbH | Modular range extender system for an electrically powered motor vehicle and an electrically powered motor vehicle with a range extender |
-
2021
- 2021-08-02 DE DE102021003966.1A patent/DE102021003966A1/en active Pending
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DE102019110317A1 (en) | 2019-04-18 | 2020-10-22 | e.Go REX GmbH | Modular range extender system for an electrically powered motor vehicle and an electrically powered motor vehicle with a range extender |
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DE102022127445A1 (en) | 2022-10-19 | 2024-04-25 | Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft | MOTOR VEHICLE WITH CHARGING INTERFACE |
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