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Technisches Gebiet
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Die Erfindung betrifft ein Fahrzeug und ein Verfahren zum Betrieb eines derartigen Fahrzeugs.
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Stand der Technik
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Die Druckschrift
DE 10 2014 224 574 A1 offenbart einen Schaltkreis für ein Brennstoffzellensystem, wobei durch den Schaltkreis die Spannung eines Brennstoffzellenstacks des Brennstoffzellensystems gezielt abgebaut werden kann. Hierdurch wird eine Abwärme erzeugt.
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Die Druckschrift
DE 10 2013 114 894 A1 offenbart ein Flurförderahrzeug, umfassend eine Traktionsbatterie mit einem Bremswiderstand. Der Bremswiderstand ermöglicht es bei einem Betriebszustand der Traktionsbatterie, in dem die Traktionsbatterie keinen Rekuperationsstrom, erzeugt aus Bremsenergie, aufnehmen kann, das Flurförderfahrzeug trotzdem elektrisch zu bremsen. Hierdurch wird ebenfalls eine Abwärme erzeugt.
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Nachteilig an den Vorrichtungen im Stand der Technik ist insbesondere, dass die separaten Schaltungen und Widerstände kostenintensiv und aufwendig sind. Darüber hinaus ist es nachteilig, dass eine erzeugte Abwärme ungenutzt verloren geht.
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Darstellung der Erfindung, Aufgabe, Lösung, Vorteile
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Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein gegenüber den Fahrzeugen aus dem Stand der Technik alternatives Fahrzeug bereitzustellen, welches sich insbesondere durch geringe Kosten, einen geringen Bauraum und/oder der gezielten Nutzung der Abwärme auszeichnet. Eine weitere Aufgabe besteht darin, ein Verfahren zum Betrieb eines derartigen Fahrzeugs bereitzustellen.
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Die Aufgabe hinsichtlich der Bereitstellung des Fahrzeugs wird durch ein Fahrzeug mit den Merkmalen von Anspruch 1 gelöst.
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Ein Aspekt der Erfindung betrifft ein Fahrzeug, umfassend eine Batterie, ein Rekuperationssystem, das dazu ausgebildet ist, die bei einem Bremsvorgang des Fahrzeugs erzeugbare Bremsenergie in eine elektrische Energie zu wandeln und damit die Batterie zu laden, ein Brennstoffzellensystem mit mindestens einem Brennstoffzellenstack und einen thermoelektrischen Wandler, wobei der thermoelektrische Wandler dazu ausgebildet ist, eine elektrische Energie des mindestens einen Brennstoffzellenstacks in Wärme umzuwandeln, wobei der thermoelektrische Wandler dazu ausgebildet ist, die aus der Bremsenergie umgewandelte elektrische Energie in Wärme umzuwandeln.
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Hierdurch kann ein gemeinsamer thermoelektrischer Wandler sowohl für die Wandlung der elektrische Energie, die aus der Bremsenergie erzeugt wurde, in Wärme als auch für die Wandlung der elektrischen Energie des mindestens einen Brennstoffzellenstack in Wärme verwendet werden. Hierdurch wird ein zusätzlicher thermoelektrischer Wandler eingespart. Grundsätzlich ist der thermoelektrische Wandler in der Lage elektrische Energie in Wärme zu wandeln. Bevorzugterweise ist der thermoelektrische Wandler lediglich in der Lage eine elektrische Energie in Wärme zu wandeln. Vorzugsweise ist der thermoelektrische Wandler ein elektrischer Widerstand. Darüber hinaus ist es bevorzugt, wenn der thermoelektrische Wandler oder der elektrische Widerstand derart ausgelegt ist, dass dieser zeitgleich die elektrische Energie, erzeugt aus der Bremsenergie, und die elektrische Energie des mindestens einen Brennstoffzellenstack in Wärme umzuwandeln vermag. Für einen solchen Fall, indem der thermoelektrische Wandler oder der elektrische Widerstand derart ausgebildet und ausgelegt ist, dass dieser zeitgleich die elektrische Energie, erzeugt aus der Bremsenergie, und die elektrische Energie des mindestens einen Brennstoffzellenstacks in Wärme umzuwandeln vermag, sind Stromgleichrichter, wie beispielsweise Dioden, vorgesehen, die verhindern, dass es in einem derartigen Betriebszustand des thermoelektrischen Wandlers zu einer ungewollten elektrischen Kopplung zwischen dem mindestens einen Brennstoffzellenstack und dem Rekuperationssystem kommt.
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Vorteilhaft ist es, wenn es sich bei dem Fahrzeug um ein Kraftfahrzeug handelt. Besonders vorteilhaft ist es, wenn es sich bei dem Fahrzeug um einen Personenkraftwagen oder einen Lastkraftwagen handelt. Unabhängig davon, um was für ein Fahrzeug es sich handelt, ist es bevorzugt, wenn es sich um ein Fahrzeug mit einem Elektroantrieb handelt.
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Auch ist es vorteilhaft, wenn es sich bei der Batterie, um eine Traktionsbatterie handelt. Besonders bevorzugt ist es, wenn die Batterie oder die Traktionsbatterie mindestens eine Nennspannung von 400 V, 600 V oder 800 V aufweist.
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Ferner ist es bevorzugt, wenn das Rekuperationssystem mindestens einen elektrischen Generator umfasst, durch den ein Bremsvorgang des Fahrzeugs durchführbar ist. Während eines derartigen Bremsvorgangs mittels des elektrischen Generators ist die Geschwindigkeit des Fahrzeugs reduzierbar, in dem die Bremsenergie des Fahrzeugs mittels des elektrischen Generators in elektrische Energie wandelbar ist. Insbesondere ist unter der Bremsenergie die Reduzierung der kinetischen Energie des Fahrzeugs während des Bremsvorgangs zu verstehen. Grundsätzlich ist es bevorzugt, dass das Rekuperationssystem dazu ausgebildet ist, das Fahrzeug zu bremsen und dadurch elektrische Energie zu erzeugen. Hierdurch lässt sich der Verschleiß einer Betriebsbremse des Fahrzeugs verringern.
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Darüber hinaus ist es bevorzugt, wenn der Elektroantrieb des Fahrzeugs einen Elektromotor umfasst, der als Antriebsmotor des Fahrzeugs ausgebildet ist. Besonders bevorzugt ist es, wenn dieser Elektromotor, insbesondere während eines Bremsvorgangs des Fahrzeugs, als elektrischer Generator betreibbar ist. Dadurch lässt sich die Funktion des elektrischen Generators in den Elektromotor integrieren, wodurch Bauraum und Kosten weiter gesenkt werden können.
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Bevorzugterweise umfasst das Brennstoffzellensystem mehrere Brennstoffzellenstacks, wodurch die maximale Spannung erhöht werden kann. Ferner ist es bevorzugt, wenn das Brennstoffzellensystem den Elektromotor während des Antriebs des Fahrzeugs mit elektrische Energie zu versorgen vermag. Darüber hinaus ist es vorteilhaft, wenn das Brennstoffzellensystem in der Lage ist, die Batterie oder die Traktionsbatterie elektrisch zu laden.
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Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel ist dadurch gekennzeichnet, dass der thermoelektrische Wandler wahlweise mit dem mindestens einen Brennstoffzellenstack, mit dem Rekuperationssystem oder zeitgleich sowohl mit dem mindestens einen Brennstoffzellenstack als auch mit dem Rekuperationssystem betreibbar ist. Ferner ist es denkbar, dass sich der thermoelektrische Wandler in einem inaktiven Modus befinden kann, indem durch den thermoelektrischen Wandler keine elektrische Energie in Wärme gewandelt wird. Mit anderen Worten ist der thermoelektrische Wandler, insbesondere neben den zuvor genannten Betriebsmodi, auch deaktivierbar. Zweckmäßigerweise ist der thermoelektrische Wandler elektrisch mit dem Rekuperationssystem und/oder dem Brennstoffzellenstack gekoppelt, d.h. stromübertragend verbunden, und/oder elektrisch koppelbar. Die elektrische Kopplung ist vorzugsweise über elektrische Leiter, wie z.B. Stromkabel, ausgebildet. Im Fall der elektrischen Koppelbarkeit ist es zweckmäßig, wenn der thermoelektrische Wandler elektrisch vom Rekuperationssystem und/oder vom Brennstoffzellenstack entkoppelbar ist. Unter der elektrischen Entkoppelbarkeit ist gemeint, dass eine elektrische Verbindung unterbrechbar ist. Die elektrische Koppelbarkeit und elektrische Entkoppelbarkeit ist beispielsweise mittels einer elektrischen Schaltung realisierbar, die insbesondere Schalter und/oder elektrische Halbleiterelemente umfasst. Besonders bevorzugt ist es, wenn der wahlweise Betrieb mittels einer elektrischen Schaltung oder der zuvor genannten elektrischen Schaltung realisiert wird, mittels der der thermoelektrische Wandler elektrisch leitend mit dem mindestens einen Brennstoffzellenstack, mit dem Rekuperationssystem oder zeitgleich sowohl mit dem mindestens einen Brennstoffzellenstack als auch mit dem Rekuperationssystem verbindbar, also elektrische koppel- und/oder entkoppelbar, ist. Hierzu ist es bevorzugt, wenn diese elektrische Schaltung elektrische Schalter oder elektrische Halbleiterelemente umfasst. Durch die Schaltung kann beispielsweise im Fall, dass die Batterie keine weitere elektrische Energie durch das Rekuperationssystem mehr aufnehmen kann, da die Batterie vollständig geladen ist, die überschüssige, also durch die Batterie nicht mehr aufnehmbare, elektrische Energie mittels des thermoelektrischen Wandlers in Wärme umgewandelt werden. Auf diese Weise ist es weiterhin möglich das Fahrzeug mittels des Rekuperationssystems, insbesondere mittels des elektrischen Generators, zu bremsen. Auf diese Weise ist eine Reduktion der Dimensionierung der Betriebsbremsen des Fahrzeugs oder eine Erhöhung der Lebensdauer der Betriebsbremsen des Fahrzeugs möglich, da das Rekuperationssystem auch im Fall, dass sich die Batterie in einem vollständig geladenen Zustand befindet zum Bremsen genutzt werden kann.
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Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel ist dadurch gekennzeichnet, dass das Fahrzeug mindestens einen Sensor umfasst, um den wahlweisen Betrieb des thermoelektrischen Wandlers in Abhängigkeit eines durch den Sensor erzeugbaren Sensorsignals zu betreiben. Bei dem mindestens einen Sensor handelt es sich vorzugsweise um einen Temperatursensor, mittels dem die Temperatur einer Kühlflüssigkeit, der Umgebung, eines Öls oder eines Fahrzeuginnenraums des Fahrzeugs ermittelbar ist. Hierdurch ist ein Betrieb des thermoelektrischen Wandlers in Abhängigkeit einer vorherrschenden Temperatur möglich, was besonders vorteilhaft ist, wenn die durch den thermoelektrischen Wandler erzeugte Wärme zur Erhöhung der gemessenen Temperatur, also zur Erwärmung, genutzt wird. Ebenso ist es bevorzugt, wenn der thermoelektrische Wandler in Abhängigkeit des Sensorsignals elektrisch mit dem mindestens einen Brennstoffzellenstack, mit dem Rekuperationssystem oder zeitgleich sowohl mit dem mindestens einen Brennstoffzellenstack als auch mit dem Rekuperationssystem koppelbar und/oder entkoppelbar ist. Bei dem Sensor kann es sich bevorzugterweise auch um einen Spannungssensor handeln mit dem eine elektrische Spannung messbar ist. Vorzugsweise ist ein derartiger Sensor Teil eines Batteriemanagementsystems des Fahrzeugs oder Teil des Brennstoffzellensystem. Somit ist der Sensor vorzugsweise in der Lage die elektrische Spannung des mindestens einen Brennstoffzellenstacks oder der Batterie zu messen. Darüber hinaus ist es denkbar, dass mehrere der zuvor genannten Sensoren vorgesehen sind. Insbesondere sind in einem solchen Fall mehrere Sensorsignale der mehreren Sensoren für das Betreiben des thermoelektrischen Wandlers verwendbar.
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Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel ist dadurch gekennzeichnet, dass das Fahrzeug ein Steuergerät umfasst, mittels dem der thermoelektrische Wandler wahlweise mit dem mindestens einen Brennstoffzellenstack, mit dem Rekuperationssystem oder sowohl mit dem mindestens einen Brennstoffzellenstack als auch mit dem Rekuperationssystem betreibbar ist. Hierzu ist es zweckmäßig, wenn das Steuergerät das Sensorsignal oder die Sensorsignale auswertet und mittels der Auswertung den Betrieb des thermoelektrischen Wandlers kontrollieren vermag.
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Grundsätzlich ist es bevorzugt, wenn im Rahmen der Offenbarung der Erfindung unter dem Betrieb vorzugsweise eine Steuerung und/oder eine Regelung gemeint ist. Mit anderen Worten ist der thermoelektrische Wandler in Abhängigkeit des Sensorsignals des Sensors oder der Sensorsignale der Sensoren regelbar und/oder steuerbar. Hierunter ist besonders bevorzugt die elektrische Kopplung und/oder Entkopplung des thermoelektrischen Wandler mit dem Rekuperationssystems und/oder mit dem mindestens einen Brennstoffzellenstack zu verstehen.
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Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel ist dadurch gekennzeichnet, dass der thermoelektrische Wandler wärmeübertragend mit einem Kühlsystem und/oder einer Heizvorrichtung des Fahrzeugs gekoppelt oder koppelbar ist. Mit anderen Worten ist der thermoelektrische Wandler wärmeübertragend mit einem Kühlsystem und/oder einer Heizvorrichtung des Fahrzeugs verbunden oder verbindbar. Eine derartige thermische Verbindung ist vorzugsweise direkt oder indirekt ausgebildet.
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Auch ist es zu bevorzugen, wenn das Kühlsystem und/oder die Heizvorrichtung einen Wärmetauscher umfasst. Dieser Wärmetauscher kann dazu genutzt werden, um einen Bereich oder einen Aggregat des Fahrzeugs zu kühlen oder zu erwärmen.
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Ferner ist es bevorzugt, wenn das Kühlsystem die Heizvorrichtung umfasst. Dadurch ist ein besonders kompakter Aufbau realisierbar.
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Zweckmäßigerweise umfasst das Kühlsystem einen Kühlmittelkreislauf, in dem ein Kühlmittel zirkulieren kann. Wenn das Kühlsystem die Heizvorrichtung umfasst, ist es bevorzugt, wenn die Heizvorrichtung als Wärmetauscher ausgebildet ist. Vorzugsweise ist der thermoelektrische Wandler mittels Kühlmittelventilen, beispielsweise elektrischen Kühlmittelventilen oder Thermostaten, wärmeübertragend mit dem Kühlsystem und/oder der Heizvorrichtung koppelbar und/oder entkoppelbar. Die Entkopplung kann beispielsweise über einen Bypass erfolgen.
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Alternativ oder zusätzlich ist es denkbar, dass der thermoelektrische Wandler als Heizvorrichtung ausgebildet ist. Hierdurch wird eine zusätzliche Baugruppe, die als Heizvorrichtung dient, eingespart.
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Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel ist dadurch gekennzeichnet, dass die Heizvorrichtung wärmeübertragend an den Fahrzeuginnenraum gekoppelt ist oder koppelbar ist. Mit anderen Worten ist mittels der Heizvorrichtung die Wärme des thermoelektrische Wandlers in den Fahrzeuginnenraum des Fahrzeugs zuführbar. Vorzugsweise ist die Heizvorrichtung mittels Ventilen, beispielsweise elektrischen Ventilen oder Thermostatventilen, wärmeübertragend an den Fahrzeuginnenraum koppelbar.
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Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel ist dadurch gekennzeichnet, dass das Kühlsystem wärmeübertragend an das Brennstoffzellensystem, an einen Verbrennungsmotor des Fahrzeugs, an ein Getriebe des Fahrzeugs, an einen Fahrzeuginnenraum des Fahrzeugs, an eine Leistungselektronik des Fahrzeugs und/oder an die Batterie gekoppelt ist oder koppelbar ist. Mit anderen Worten ist das Brennstoffzellensystem, der Verbrennungsmotor des Fahrzeugs, das Getriebe des Fahrzeugs, die Fahrzeugkabine des Fahrzeugs, die Leistungselektronik des Fahrzeugs und/oder die Batterie durch den thermoelektrischen Wandler erwärmbar. Vorzugsweise ist eine, mehrere oder alle zuvor genannten Baugruppen, wie beispielsweise die Leistungselektronik, mittels Kühlmittelventilen, beispielsweise elektrischen Kühlmittelventilen oder Thermostatventilen, wärmeübertragend an das Kühlmittelsystem koppelbar.
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Grundsätzlich ist es bevorzugt, wenn der thermoelektrische Wandler elektrisch mit der Batterie gekoppelt oder koppelbar ist. Dadurch ist es möglich, die Batterie gezielt zu entladen und Baugruppen oder Bereiche des Fahrzeugs mittels des thermoelektrischen Wandlers zu erwärmen. Im Fall, dass der thermoelektrische Wandler elektrisch mit der Batterie gekoppelt oder koppelbar ist, ist es bevorzugt, dass der thermoelektrische Wandler in der Lage ist, Wärme in elektrische Energie zu wandeln. So kann die Wärme aus dem Kühlsystem in elektrische Energie für die Batterie umgewandelt und genutzt werden.
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Die Aufgabe bezüglich des Verfahrens wird durch ein Verfahren gemäß Anspruch 8 gelöst. Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb des Fahrzeugs, wobei der thermoelektrische Wandler in Abhängigkeit eines Fahrzeugzustands des Fahrzeugs, des Ladezustands der Batterie oder eines Sensorsignals betrieben wird. Es ist bevorzugt, dass der thermoelektrische Wandler die durch das Rekuperationssystem erzeugte elektrische Energie und/oder die elektrische Energie des mindestens einen Brennstoffzellenstacks in Wärme wandelt. Ferner ist es bevorzugt, wenn diese Wärme dazu genutzt wird, um Baugruppen oder Bereiche des Fahrzeugs zu erwärmen. Insbesondere handelt es sich bei den möglichen Fahrzuständen des Fahrzeugs um einen Bremsvorgang oder um einen Parkbetrieb. Bei einem Parkbetrieb ist das Fahrzeug nicht in Bewegung und ist insbesondere deaktiviert. Im Parkbetrieb wandelt der thermoelektrische Wandler vorzugsweise die elektrische Energie des mindestens einen Brennstoffzellenstacks in Wärme um. Während dem Bremsvorgang wandelt das Rekuperationssystem die Bremsenergie in elektrische Energie, die wiederum durch den thermoelektrischen Wandler in Wärme gewandelt wird. Vorzugsweise sind in einem besonderen Heizbetrieb beide Verfahrensschritte gleichzeitig durchführbar, da dadurch die Heizleistung erhöht werden kann. Bei einem Ladezustand, bei dem die Batterie vollständig geladen ist und/oder keine elektrische Energie durch das Rekuperationssystem aufnehmen kann, ist es bevorzugt, wenn die elektrische Energie des Rekuperationssystems durch den thermoelektrischen Wandler in Wärme gewandelt wird. Bei einem Sensorsignal, welches einer Temperatur unter einer gewünschten Temperatur einer Baugruppe oder eines Bereichs des Fahrzeugs entspricht, ist es bevorzugt, wenn die elektrische Energie des Rekuperationssystems durch den thermoelektrischen Wandler in Wärme gewandelt wird und damit die Temperatur erhöht wird.
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Vorteilhafte Weiterbildungen der vorliegenden Erfindung sind in den Unteransprüchen und in der nachfolgenden Figurenbeschreibung beschrieben.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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Im Folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen detailliert erläutert. In den Zeichnungen zeigen:
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Bevorzugte Ausführung der Erfindung
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Die 1 zeigt eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Fahrzeugs 1. Das Fahrzeug 1 ist ein Kraftfahrzeug, welches einen elektrischen Antriebsmotor 22 umfasst, durch den eine Fahrzeugachse 12 und somit das Fahrzeug 1 antreibbar ist. Der elektrische Antriebsmotor 22 wird durch eine Batterie 3 mit elektrischer Energie versorgt. Die elektrische Energie der Batterie 3 wird mittels eines Gleichspannungswandlers 6 auf eine gewünschte Gleichspannung gewandelt, bevor ein Traktionsinverter 21 aus der Gleichspannung eine dreiphasige Wechselspannung erzeugt, mit der der Antriebsmotor 22 mit elektrischer Energie versorgt wird. Der Antriebsmotor 22 ist auch als elektrischer Generator 22 betreibbar, sodass dieser zusammen mit dem Traktionsinverter 21, der derart betreibbar ist, dass Gleichspannung erzeugt werden kann, ein Rekuperationssystem 2 bildet. Hierdurch ist es möglich, die Batterie 3 mit elektrischer Energie zu laden und elektrische Hochspannungsverbraucher 10 mit elektrischer Energie zu versorgen. Dies ist lediglich während eines Bremsvorgangs des Fahrzeugs 1 möglich, wodurch die Betriebsbremsen des Fahrzeugs 1 im Vergleich zu einem Fahrzeug ohne Rekuperationssystem kleiner und schwächer dimensioniert sein können. Darüber hinaus verfügt das Fahrzeug 1 über ein Brennstoffzellensystem 4, welches mindestens einen Brennstoffzellenstack umfasst. Mithilfe des Brennstoffzellensystems 4 ist ebenfalls die Batterie 3 aufladbar und die elektrischen Hochvoltkomponenten 10 sowie der Antriebsmotor 22 mit elektrischer Energie versorgbar. Im Fall, dass die Batterie 3 bereits vollständig geladen ist, ist mittels einer elektrischen Schaltung 8, die elektrische Schalter und/oder Dioden umfasst, ein thermoelektrischer Wandler 5, welcher als elektrischer Widerstand ausgebildet ist, elektrisch mit dem Rekuperationssystem 2 koppelbar, also verbindbar. Hierdurch wird die überschüssige elektrische Energie durch den thermoelektrischen Wandler 5 in Wärme umgewandelt. Dieser thermoelektrische Wandler 5 ist ebenfalls mit dem mindestens einen Brennstoffzellenstack des Brennstoffzellensystems 4 über die elektrische Schaltung 8 elektrisch verbindbar, sodass die Spannung des mindestens einen Brennstoffzellenstacks durch den thermoelektrischen Wandler 5 in Wärme umgewandelt werden kann. Der thermoelektrische Wandler 5 ist wahlweise durch die elektrische Schaltung 8 mit dem Rekuperationssystem 2 oder dem Brennstoffzellensystem 4 elektrisch verbindbar. Auch ist der thermoelektrische Wandler 5 wahlweise zeitgleich, mit anderen Worten parallel, mit dem Brennstoffzellensystem 4 und dem Rekuperationssystem 2 durch die elektrische Schaltung 8 elektrisch verbindbar. Hierbei sorgen die Dioden der elektrischen Schaltung 8, dass es lediglich zu einer elektrischen Stromübertragung vom Brennstoffzellensystem 4 zum thermoelektrischen Wandler 5 und vom Rekuperationssystem 2 zum thermoelektrischen Wandler 5 kommt. Mit anderen Worten wird ein Spannungsausgleich zwischen dem Rekuperationssystem 2 und dem Brennstoffzellensystem 4 verhindert. Die elektrische Schaltung 8 ist durch ein Steuergerät 15 betreibbar. Das Steuergerät 15 verarbeitet und wertet Sensorsignale verschiedener Sensoren 31, 32, 41, 221 aus, um in Abhängigkeit der Sensorsignale die elektrische Schaltung 8 zu steuern oder zu regeln. Auch ist das Steuergerät 15 in der Lage, in Abhängigkeit der Sensorsignale der verschiedenen Sensoren 31, 32, 41, 221 elektrische Kühlmittelventile 13 eines Kühlmittelsystems 14 des Fahrzeugs 1 zu öffnen oder zu schließen. Das Kühlmittelsystem 14 ist als Kühlmittelkreislauf ausgebildet und wärmeübertragend mit dem thermoelektrischen Wandler 5 gekoppelt. Die thermische Kopplung zwischen dem Kühlmittelkreislauf und dem thermoelektrischen Wandler ist zur einfacheren Veranschaulichung nicht dargestellt. Durch diese Kopplung ist es möglich, die durch den thermoelektrischen Wandler 5 erzeugte Wärme, beispielsweise während eines Bremsvorgangs des Fahrzeugs 1, wenn die Batterie 3 bereits vollständig geladen ist und dadurch keine elektrische Energie aufnehmen kann, zur Erwärmung des Kühlmittels im Kühlmittelsystem 14 zu nutzen. Das Kühlmittel im Kühlmittelsystem 14 wird mittels einer elektrischen Kühlmittelpumpe 9 gefördert. Mittels der elektrischen Kühlmittelventile 13, die durch das Steuergerät 15 geöffnet oder geschlossen werden, ist es somit möglich, gezielt die Batterie 3, den Gleichspannungswandler6, das Brennstoffzellensystem 4, den Antriebsmotor 22 und den Traktionsinverter 21 zu erwärmen. Hierfür ist der Kühlmittelkreislauf mit der Batterie 3, dem Gleichspannungswandler 6, dem Brennstoffzellensystem 4, dem Antriebsmotor 22 und dem Traktionsinverter 21 wärmeübertragend gekoppelt, was zur einfacheren Darstellung hier nicht dargestellt ist. Auch lässt sich der Fahrzeuginnenraum 11 mittels des Kühlmittelsystem 14, das daher auch als Heizvorrichtung ausgebildet ist, erwärmen. Die Batterie 3 umfasst einen Temperatursensor 31, der in der Lage ist, die Temperatur der Batterie 3 zu ermitteln, sowie ein Batteriemanagementsystem 32, welches verschiedene andere Sensoren, wie beispielsweise Spannungssensoren, umfasst. Das Brennstoffzellensystem 4 umfasst einen Spannungssensor 41, der in der Lage ist, die elektrische Spannung des mindestens einen Brennstoffzellenstacks zu ermitteln. Ferner verfügt der Antriebsmotor 22 über einen Temperatursensor 221, der in der Lage ist, die Temperatur der Antriebsmotorwicklung zu ermitteln. All diese Sensoren 31, 32, 41, 221 sind in der Lage, Sensorsignale zu erzeugen, die durch das Steuergerät 15 auswertbar sind. Das Kühlmittelsystem 14 umfasst ferner einen Wärmetauscher 7, der mittels der Kühlmittelventile 13 überbrückt werden kann, um eine höhere Erwärmung der einzelnen Komponenten zu erreichen. Lediglich im Fall, in dem die Temperatur der einzelnen Komponenten oder des Kühlmittelsystems 14 zu hoch wird, wird der Wärmetauscher 7 dazu genutzt, die Wärme des Kühlmittelsystems 14 an die Umgebung des Fahrzeugs 1 abzugeben.
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Das Ausführungsbeispiel der 1 weist insbesondere keinen beschränkenden Charakter auf und dient lediglich der Verdeutlichung des Erfindungsgedankens.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Fahrzeug
- 2
- Rekuperationssystem
- 21
- Traktionsinverter
- 22
- Antriebsmotor, elektrischer Generator
- 221
- Temperatursensor
- 3
- Batterie
- 31
- Temperatursensor
- 32
- Batteriemanagementsystem
- 4
- Brennstoffzellensystem
- 41
- Spannungssensor
- 5
- thermoelektrischer Wandler
- 6
- Gleichspannungswandler
- 7
- Wärmetauscher
- 8
- elektrische Schaltung
- 9
- elektrische Kühlmittelpumpe
- 10
- elektrischer Hochspannungsverbraucher
- 11
- Fahrzeuginnenraum
- 12
- Fahrzeugachse
- 13
- Kühlmittelventile
- 14
- Kühlmittelsystem
- 15
- Steuergerät
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102014224574 A1 [0002]
- DE 102013114894 A1 [0003]
