DE102021204446A1 - System zum Versorgen eines Brennstoffzellen-Kraftfahrzeugs mit Energie - Google Patents

System zum Versorgen eines Brennstoffzellen-Kraftfahrzeugs mit Energie Download PDF

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein System zum Versorgen eines Brennstoffzellen-Kraftfahrzeugs (14) mit Energie, umfassend einen separaten Zusatz-Wasserstofftank (26), welcher über eine Befestigungsvorrichtung (18) an dem Brennstoffzellen-Kraftfahrzeug (14) fixierbar ist, und wobei zum Verbinden des Zusatz-Wasserstofftanks (26) mit dem Brennstoffzellen-Kraftfahrzeug (14) ein Wasserstoffanschluss (30) vorgesehen ist.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein System zum Versorgen eines Brennstoffzellen-Kraftfahrzeugs mit Energie.
  • Stand der Technik
  • Aus dem Stand der Technik sind Personenkraftwagen mit Brennstoffzellenantrieb bekannt. Eine Wasserstoffspeicherung im jeweiligen Personenkraftwagen erfolgt in der Regel in einem Drucktank, welcher an einer Wasserstoff-Zapfsäule mit Wasserstoff befüllbar ist.
  • Das heutige Netz der Wasserstoff-Tankstellen in Deutschland umfasst lediglich rund 100 Stationen. Damit liegen die einzelnen Tankstellen zum Teil sehr weit voneinander entfernt. Wird andererseits bei einem Wasserstofffahrzeug nicht rechtzeitig Wasserstoff nachgetankt, so kann das Fahrzeug auf freier Strecke stehen bleiben. Ein Nachtanken abseits der stationären Wasserstofftankstellen ist heute nicht möglich, so dass das Fahrzeug bis zur nächsten Wasserstofftankstelle abgeschleppt werden muss.
  • Die DE 10 2019 211 494 A1 offenbart ein System zur Versorgung eines ersten Fahrzeuges mit Wasserstoff eines zweiten Fahrzeuges. Dazu wird während eines erzwungenen Stopps durch einer Verkehrsregelanlage die Dauer des Stopps an eine Kommunikationseinheit der Fahrzeuge übermittelt. Über die Kommunikationseinheit kommunizieren die Fahrzeug zusätzlich untereinander. Dabei wird von dem ersten Fahrzeug ein Bedarf an Energie an das zweite Fahrzeug übermittelt. Nach einem Abklären der Kosten wird der Wasserstoff des zweiten Fahrzeuges über ein Verbindungs-System an das erste Fahrzeug übertragen.
  • Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe liegt darin, ein System bereitzustellen, mit welchem die Reichweite eine Brennstoffzellen-Kraftfahrzeugs einfach und schnell vergrößert wird.
  • Die Aufgabe wird gelöst durch den Gegenstand des Patentanspruchs 1. Bevorzugte Ausführungsformen sind den abhängigen Ansprüchen zu entnehmen.
  • Offenbarung der Erfindung
  • Die Erfindung gibt ein System zum Versorgen eines Brennstoffzellen-Kraftfahrzeugs mit Energie, umfassend einen separaten Zusatz-Wasserstofftank, welcher über eine Befestigungsvorrichtung an dem Brennstoffzellen-Kraftfahrzeug fixierbar ist, und wobei zum Verbinden des Zusatz-Wasserstofftanks mit dem Brennstoffzellen-Kraftfahrzeug ein Wasserstoffanschluss vorgesehen ist.
  • Das Brennstoffzellen-Kraftfahrzeug weist dabei eine Brennstoffzelle auf, welche die aus Wasserstoff gewonnene elektrische Energie für einen Elektromotor zum Antrieb des Brennstoffzellen-Kraftfahrzeugs verwendet. Unter einem separaten Zusatz-Wasserstofftank wird ein Wasserstofftank verstanden, welcher unabhängig von dem Brennstoffzellen-Kraftfahrzeug ist und zusätzlich zu einem bordeigenen Wasserstofftank verwendet werden kann.
  • Die Befestigungsvorrichtung umfasst dabei jede Vorrichtung, mit welcher der Zusatz-Wasserstofftank zerstörungsfrei vom Brennstoffzellen-Kraftfahrzeug gelöst und mit diesem befestigt werden kann. Dadurch wird ein einfaches sowie schnelles Lösen und Verbinden des Zusatz-Wasserstofftanks mit dem Brennstoffzellen-Kraftfahrzeugs gewährleistet. Dadurch wird ermöglicht, dass ein solcher Zusatz-Wasserstofftank über einen Service gebracht oder an einer Abholstelle abgeholt werden kann und direkt verwendbar ist. Eine Entfernung zu einer nächsten Wasserstofftankstelle kann dadurch überbrückt werden.
  • Zusätzlich kann ein solcher Zusatz-Wasserstofftank von vornherein mitgenommen werden, um die Reichweite des Brennstoffzellen-Kraftfahrzeugs schnell und einfach zu erhöhen.
  • In einer bevorzugten Ausführung der Erfindung ist die Befestigungsvorrichtung durch eine Anhängerkupplung des Brennstoffzellen-Kraftfahrzeugs gebildet. Eine Verwendung der Anhängerkupplung als Befestigungsvorrichtung für den Zusatz-Wasserstofftank hat den Vorteil, dass bereits viele Fahrzeuge mit einer solchen Anhängerkupplung ausgerüstet sind. Es muss somit keine separate Befestigungsvorrichtung konstruiert und an dem Fahrzeug vorgesehen werden. Dadurch kann ein solches System wirtschaftlich bereitgestellt werden.
  • In einer weiteren bevorzugten Ausführung der Erfindung ist der Zusatz-Wasserstofftank in einem separaten Kraftfahrzeuganhänger angeordnet, über welchen dieser an dem Brennstoffzellen-Kraftfahrzeug fixierbar ist. Vorzugsweise wird der Kraftfahrzeuganhänger über die Anhängerkupplung mit dem Brennstoffzellen-Kraftfahrzeug verbunden. Es ist jedoch auch möglich diesen mit einer separaten Befestigung mit dem Brennstoffzellen-Kraftfahrzeug zu verbinden.
  • In dem Kraftfahrzeuganhänger kann zudem eine deutlich größerer Wasserstoffmenge untergebracht werden, als im bordeigenen Wasserstofftank. Die Reichweite des Brennstoffzellen-Kraftfahrzeugs wird dadurch erheblich erhöht. Zudem wird ein Handling des Zusatz-Wasserstofftanks durch den fahrbaren Kraftfahrzeuganhänger erleichtert. Der Zusatz-Wasserstofftank kann dabei beispielsweise in bestehende Anhängersysteme untergebracht werden, so dass ein eigenes Anhängersystem nicht entworfen werden muss. Dadurch kann ein solcher Kraftfahrzeuganhänger mit einem Zusatz-Wasserstofftank wirtschaftlich bereitgestellt werden.
  • Vorzugsweise weist der Kraftfahrzeuganhänger Regeleinrichtungen auf, mit welchen der Druck zum Wasserstoffanschluss auf den erforderlichen Druck der Brennstoffzelle regelbar ist. Mit einer solchen Regeleinrichtung kann auf eine zusätzliche Regeleinrichtung im Brennstoffzellen-Kraftfahrzeug verzichtet werden. Ein nachrüsten bestehender Brennstoffzellen-Kraftfahrzeuge wird dadurch vereinfacht. Zudem kann durch den geringeren Druck auf Hochdruckleitungen, insbesondere im Bereich des Wasserstoffanschlusses verzichtet werden. Dadurch wird die Sicherheit eines solchen Systems erhöht.
  • In einer vorteilhaften Weiterbildung weist das Brennstoffzellen-Kraftfahrzeug eine Erkennungseinrichtung auf, mit welcher ein angeschlossener Zusatz-Wasserstofftank detektierbar ist, so dass der Wasserstoff des Zusatz-Wasserstofftanks der Brennstoffzelle zuleitbar ist. Eine solche Erkennungseinrichtung kann beispielsweise einen Sensor am Wasserstoffanschluss oder einen Drucksensor im Wasserstoffpfad umfassen. Dadurch wird eine Verbindung zwischen Wasserstoffanschluss und Brennstoffzelle erst freigeschaltet, wenn ein Zusatz-Wasserstofftank angeschlossen ist. Dadurch können Fehler im Brennstoffzellensystem vorgebeugt werden, so dass die Sicherheit eines solchen System erhöht wird.
  • Vorteilhafterweise weist die Erkennungseinrichtung zusätzlich Einrichtungen auf, mit welchen ein fehlerhaft angeschlossener Wasserstoffanschluss detektierbar ist. Eine solche Einrichtung kann beispielsweise einen Drucksensor im Wasserstoffpfad umfassen. Dadurch kann ein Druckabfall, aufgrund des fehlerhaft angeschlossenen Wasserstoffanschlusses, im Wasserstoffpfad detektiert werden. Eine solche Einrichtung erhöht zusätzlich die Sicherheit eines solchen Systems.
  • Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigt:
    • Figur Seitenansicht eines Ausführungsbeispiels der Erfindung.
  • In der Figur ist eine Seitenansicht eines Ausführungsbeispiels der Erfindung gezeigt. Die Figur zeigt ein Brennstoffzellen-Kraftfahrzeug 14, welches eine Anhängerkupplung 18 aufweist. Mit der Anhängerkupplung 18 verbunden ist ein separater Kraftfahrzeuganhänger 22, welcher bei Bedarf an oder abgekuppelt werden kann. In dem Kraftfahrzeuganhänger 22 ist ein Zusatz-Wasserstofftank 26 angeordnet, über welchen das Brennstoffzellen-Kraftfahrzeug 14, zusätzlich zum bordeigenen Wasserstofftank, mit Wasserstoff versorgt werden kann, um zu einer nächsten Wasserstofftankstelle zu gelangen, oder um die Reichweite des Brennstoffzellen-Kraftfahrzeugs 14 zu erhöhen.
  • Um den im Kraftfahrzeuganhänger 22 angeordneten Zusatz-Wasserstofftank 26, zur Wasserstoffversorgung, mit dem Brennstoffzellen-Kraftfahrzeug 14 zu verbinden, ist ein Wasserstoffanschluss 30 vorgesehen. Zur Regelung des am Wasserstoffanschluss 30 anliegenden Drucks auf den für die Brennstoffzelle erforderlichen Druck, ist in dem Kraftfahrzeuganhänger 22 eine Regeleinrichtung 34 angeordnet, welchen den Druck des vom Zusatz-Wasserstofftank 26 kommenden Wasserstoffs vermindert. Dadurch kann auf Hochdruckleitungen verzichtet werden.
  • In dem Ausführungsbeispiel ist in dem Wasserstoffanschluss 30 ein nicht gezeigter Sensor angeordnet, mit welchem ein angeschlossener Zusatz-Wasserstofftank 26 detektierbar ist. Dadurch wird ein Wasserstoffpfad vom Wasserstoffanschluss 30 zur Brennstoffzelle freigeschaltet, so dass die Brennstoffzelle mit Wasserstoff des Zusatz-Wasserstofftanks 26 versorgbar ist. In dem Wasserstoffpfad zur Brennstoffzelle kann ein hier nicht gezeigter Drucksensor angeordnet sein, mit welchem ein Druckverlust, aufgrund eines fehlerhaft angeschlossenen Wasserstoffanschlusses 30, am Wasserstoffanschluss 30 detektierbar ist. Dadurch kann die Sicherheit eines solchen Systems erhöht werden.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • DE 102019211494 A1 [0004]

Claims (6)

  1. System zum Versorgen eines Brennstoffzellen-Kraftfahrzeugs (14) mit Energie, umfassend einen separaten Zusatz-Wasserstofftank (26), welcher über eine Befestigungsvorrichtung (18) an dem Brennstoffzellen-Kraftfahrzeug (14) fixierbar ist, und wobei zum Verbinden des Zusatz-Wasserstofftanks (26) mit dem Brennstoffzellen-Kraftfahrzeug (14) ein Wasserstoffanschluss (30) vorgesehen ist.
  2. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Befestigungsvorrichtung (18) durch eine Anhängerkupplung des Brennstoffzellen-Kraftfahrzeugs (14) gebildet ist.
  3. System nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Zusatz-Wasserstofftank (26) in einem separaten Kraftfahrzeuganhänger (22) angeordnet ist, über welchen dieser an dem Brennstoffzellen-Kraftfahrzeug (14) fixierbar ist.
  4. System nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Kraftfahrzeuganhänger (22) Regeleinrichtungen (34) aufweist, mit welchen der Druck zum Wasserstoffanschluss (30) auf den erforderlichen Druck der Brennstoffzelle regelbar ist.
  5. System nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Brennstoffzellen-Kraftfahrzeug (14) eine Erkennungseinrichtung aufweist, mit welcher ein angeschlossener Zusatz-Wasserstofftank (26) detektierbar ist, so dass der Wasserstoff des Zusatz-Wasserstofftanks (26) der Brennstoffzelle zuleitbar ist.
  6. System nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Erkennungseinrichtung zusätzlich Einrichtungen aufweist, mit welchen ein fehlerhaft angeschlossener Wasserstoffanschluss (30) detektierbar ist.
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