DE102022207669A1

DE102022207669A1 - Water supply system for a fuel cell vehicle

Info

Publication number: DE102022207669A1
Application number: DE102022207669.9A
Authority: DE
Inventors: Pirmin Stanglmeier; Ralf Sipple
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 2022-07-27
Filing date: 2022-07-27
Publication date: 2024-02-01

Abstract

Es wird ein Wasserversorgungssystem für ein Brennstoffzellenfahrzeug (2) vorgeschlagen, umfassend zumindest eine Wasserversorgungsvorrichtung (3), die dazu vorgesehen ist, von zumindest einer Brennstoffzelle (4) des Brennstoffzellenfahrzeugs (2) erzeugtes Wasser zumindest einer Reinigungsvorrichtung (5) des Brennstoffzellenfahrzeugs (2) zur Nutzung als Reinigungswasser zuzuführen.A water supply system for a fuel cell vehicle (2) is proposed, comprising at least one water supply device (3), which is intended to supply water generated by at least one fuel cell (4) of the fuel cell vehicle (2) to at least one cleaning device (5) of the fuel cell vehicle (2). for use as cleaning water.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Wasserversorgungssystem für ein Brennstoffzellenfahrzeug. Ferner bezieht sich die Erfindung auf ein entsprechendes Brennstoffzellenfahrzeug. Zudem bezieht sich die Erfindung auf ein Verfahren zum Betrieb eines entsprechenden Wasserversorgungssystems.The invention relates to a water supply system for a fuel cell vehicle. The invention further relates to a corresponding fuel cell vehicle. The invention also relates to a method for operating a corresponding water supply system.

Aus dem Stand der Technik sind Brennstoffzellenfahrzeuge bekannt. Hierbei wird beim Betrieb der Brennstoffzelle erzeugtes Wasser üblicherweise als Abfallprodukt behandelt und entsorgt.Fuel cell vehicles are known from the prior art. Water generated during the operation of the fuel cell is usually treated and disposed of as a waste product.

Es wird ein Wasserversorgungssystem für ein Brennstoffzellenfahrzeug vorgeschlagen. Das Wasserversorgungssystem umfasst zumindest eine Wasserversorgungsvorrichtung, die dazu vorgesehen ist, von zumindest einer Brennstoffzelle des Brennstoffzellenfahrzeugs erzeugtes Wasser zumindest einer Reinigungsvorrichtung des Brennstoffzellenfahrzeugs zur Nutzung als Reinigungswasser zuzuführen.A water supply system for a fuel cell vehicle is proposed. The water supply system comprises at least one water supply device, which is intended to supply water generated by at least one fuel cell of the fuel cell vehicle to at least one cleaning device of the fuel cell vehicle for use as cleaning water.

Das Wasserversorgungssystem ist vorzugsweise zu einem Einsatz in einem Brennstoffzellenfahrzeug vorgesehen. Insbesondere kann das Brennstoffzellenfahrzeug das Wasserversorgungssystem umfassen. Das Brennstoffzellenfahrzeug ist insbesondere ein Fahrzeug, das zumindest eine Brennstoffzelle umfasst. Vorzugsweise ist die Brennstoffzelle dazu vorgesehen, insbesondere über eine chemische Reaktion eines Brennstoffs mit einem Oxidationsmittel, elektrische Energie, insbesondere zum Betrieb eines elektrischen Antriebs des Brennstoffzellenfahrzeugs, zu erzeugen. Bevorzugt ist das Brennstoffzellenfahrzeug als ein Landfahrzeug ausgebildet. Das Brennstoffzellenfahrzeug kann insbesondere als ein PKW, bevorzugt als ein Personentransportfahrzeug, als ein LKW, als ein Baustellenfahrzeug, als ein Agrarfahrzeug oder als ein anderes, einem Fachmann als sinnvoll erscheinendes Fahrzeug ausgebildet sein. Das Brennstoffzellenfahrzeug kann alternativ auch als ein Luftfahrzeug, beispielsweise als eine Drohne, als ein Flugzeug, als ein Helikopter, als ein Senkrechtstart- und -landungsflugzeug o. dgl., oder als ein Wasserfahrzeug, insbesondere als ein Schiff, als ein Boot o. dgl., ausgebildet sein. Unter „vorgesehen“ soll insbesondere speziell programmiert, speziell ausgestattet und/oder speziell ausgelegt verstanden werden. Darunter, dass ein Objekt zu einer Funktion vorgesehen ist, soll insbesondere verstanden werden, dass das Objekt die Funktion in zumindest einem Betriebszustand ausführt.The water supply system is preferably intended for use in a fuel cell vehicle. In particular, the fuel cell vehicle can include the water supply system. The fuel cell vehicle is in particular a vehicle that includes at least one fuel cell. The fuel cell is preferably intended to generate electrical energy, in particular for operating an electric drive of the fuel cell vehicle, in particular via a chemical reaction of a fuel with an oxidizing agent. The fuel cell vehicle is preferably designed as a land vehicle. The fuel cell vehicle can in particular be designed as a car, preferably as a passenger transport vehicle, as a truck, as a construction site vehicle, as an agricultural vehicle or as another vehicle that appears sensible to a person skilled in the art. The fuel cell vehicle can alternatively also be used as an aircraft, for example as a drone, as an airplane, as a helicopter, as a vertical take-off and landing aircraft or the like, or as a watercraft, in particular as a ship, as a boat or the like ., be trained. “Provided” is intended to mean, in particular, specially programmed, specially equipped and/or specially designed. The fact that an object is intended for a function should be understood in particular to mean that the object executes the function in at least one operating state.

Beim Betrieb der Brennstoffzelle wird insbesondere Wasser erzeugt. Insbesondere entsteht Wasser als Reaktionsprodukt der chemischen Reaktion in der Brennstoffzelle. Das Wasserversorgungssystem ist vorzugsweise dazu vorgesehen, das von der Brennstoffzelle erzeugte Wasser nutzbar zu machen, insbesondere für eine Reinigungsvorrichtung des Brennstoffzellenfahrzeugs. Insbesondere ist die Reinigungsvorrichtung dazu vorgesehen, das von der Brennstoffzelle erzeugte Wasser als Reinigungswasser zu nutzen. Die Reinigungsvorrichtung kann insbesondere dazu vorgesehen sein, mit dem Reinigungswasser optisch transparente Oberflächen des Brennstoffzellenfahrzeugs, wie beispielsweise eine Scheibe, eine Scheinwerferabdeckung, eine Frontscheibe eines optischen Sensors o. dgl., zu reinigen. Die Reinigungsvorrichtung kann insbesondere zumindest eine Reinigungsdüse umfassen, um das Reinigungswasser auszubringen.Water in particular is produced when the fuel cell is operated. In particular, water is created as a reaction product of the chemical reaction in the fuel cell. The water supply system is preferably intended to make the water generated by the fuel cell usable, in particular for a cleaning device of the fuel cell vehicle. In particular, the cleaning device is intended to use the water generated by the fuel cell as cleaning water. The cleaning device can in particular be intended to use the cleaning water to clean optically transparent surfaces of the fuel cell vehicle, such as a window, a headlight cover, a windshield of an optical sensor or the like. The cleaning device can in particular comprise at least one cleaning nozzle in order to dispense the cleaning water.

Die Wasserversorgungsvorrichtung kann insbesondere zumindest ein Leitungselement, wie beispielsweise einen Schlauch, ein Rohr o. dgl., oder eine Mehrzahl von Leitungselementen umfassen, um das Wasser von der Brennstoffzelle zur Reinigungsvorrichtung zu leiten. Insbesondere kann das Leitungselement die Reinigungsvorrichtung wasserübertragungstechnisch mit der Brennstoffzelle verbinden. Vorzugsweise umfasst die Wasserversorgungsvorrichtung zumindest eine Über- und/oder Unterdruckeinheit, wie beispielsweise eine Pumpe, um das Wasser durch das Leitungselement zu befördern. Insbesondere kann die Wasserversorgungsvorrichtung zumindest eine Speichereinheit, wie beispielsweise einen Wassertank, umfassen, um das Wasser zwischenzuspeichern.The water supply device can in particular comprise at least one line element, such as a hose, a pipe or the like, or a plurality of line elements in order to direct the water from the fuel cell to the cleaning device. In particular, the line element can connect the cleaning device to the fuel cell via water transfer technology. Preferably, the water supply device comprises at least one overpressure and/or underpressure unit, such as a pump, to convey the water through the line element. In particular, the water supply device can comprise at least one storage unit, such as a water tank, in order to temporarily store the water.

Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung des Wasserversorgungssystems kann vorteilhaft in einer Brennstoffzelle anfallendes Wasser verwertet werden. Vorteilhaft kann ein Bedarf an Reinigungswasser einer Reinigungsvorrichtung gedeckt werden. Vorteilhaft kann auf ein Mitführen großer Mengen von Reinigungswasser verzichtet werden und ein effizienter Betrieb eines Brennstoffzellenfahrzeugs ermöglicht werden.Due to the inventive design of the water supply system, water occurring in a fuel cell can advantageously be utilized. A need for cleaning water from a cleaning device can advantageously be covered. It is advantageous to avoid carrying large amounts of cleaning water and to enable efficient operation of a fuel cell vehicle.

Des Weiteren wird vorgeschlagen, dass die Wasserversorgungsvorrichtung zumindest eine Pumpeinheit umfasst, die dazu vorgesehen ist, das Wasser zu befördern. Die Pumpeinheit ist vorzugsweise als eine Wasserpumpe ausgebildet. Alternativ ist vorstellbar, dass die Pumpeinheit mehrere Wasserpumpen umfasst. Vorzugsweise ist die Pumpeinheit entlang eines Wassertransportwegs zwischen der Brennstoffzelle und der Reinigungsvorrichtung angeordnet. Bevorzugt ist die Pumpeinheit dazu vorgesehen, das von der Brennstoffzelle erzeugte Wasser von der Brennstoffzelle zur Reinigungsvorrichtung zu befördern, insbesondere durch das Leitungselement. Vorteilhaft kann eine Versorgung der Reinigungsvorrichtung mit Wasser ermöglicht werden.Furthermore, it is proposed that the water supply device comprises at least one pump unit which is intended to convey the water. The pump unit is preferably designed as a water pump. Alternatively, it is conceivable that the pump unit includes several water pumps. Preferably, the pump unit is arranged along a water transport path between the fuel cell and the cleaning device. The pump unit is preferably intended to convey the water generated by the fuel cell from the fuel cell to the cleaning device, in particular through the line element. It can advantageously be made possible to supply the cleaning device with water.

Ferner wird vorgeschlagen, dass die Wasserversorgungsvorrichtung zumindest eine Speichereinheit zur Aufnahme des Wassers umfasst und wobei die Pumpeinheit dazu vorgesehen ist, das Wasser von der Brennstoffzelle zur Speichereinheit zu befördern. Vorzugsweise ist die Speichereinheit dazu vorgesehen, das Wasser zwischenzuspeichern. Insbesondere kann die Reinigungsvorrichtung bei Bedarf auf das von der Speichereinheit aufgenommene Wasser zugreifen. Vorzugsweise ist die Reinigungsvorrichtung wasserübertragungstechnisch mit der Speichereinheit verbunden. Die Speichereinheit ist vorzugsweise entlang des Wassertransportwegs zwischen der Pumpeinheit und der Reinigungsvorrichtung angeordnet. Vorzugsweise mündet das Leitungselement in die Speichereinheit. Die Speichereinheit ist bevorzugt als ein Wassertank ausgebildet. Insbesondere kann die Wasserversorgungsvorrichtung mehrere Speichereinheiten aufweisen. Beispielsweise kann eine weitere Speichereinheit entlang des Wassertransportwegs zwischen der Brennstoffzelle und der Pumpeinheit angeordnet sein, insbesondere um von der Brennstoffzelle erzeugtes Wasser vor einer Beförderung zwischenzuspeichern. Vorteilhaft kann eine Wasserspeicherung zur Realisierung einer von einem Betrieb der Brennstoffzelle unabhängigen Wasserversorgung der Reinigungsvorrichtung ermöglicht werden.It is further proposed that the water supply device comprises at least one storage unit for receiving the water and the pump unit is intended to transport the water from the fuel cell to the storage unit. The storage unit is preferably intended to temporarily store the water. In particular, the cleaning device can access the water received by the storage unit if necessary. Preferably, the cleaning device is connected to the storage unit via water transfer technology. The storage unit is preferably arranged along the water transport path between the pump unit and the cleaning device. The line element preferably opens into the storage unit. The storage unit is preferably designed as a water tank. In particular, the water supply device can have several storage units. For example, a further storage unit can be arranged along the water transport path between the fuel cell and the pump unit, in particular in order to temporarily store water generated by the fuel cell before transport. Water storage can advantageously be made possible in order to realize a water supply to the cleaning device that is independent of the operation of the fuel cell.

Weiterhin wird ein Brennstoffzellenfahrzeug vorgeschlagen. Das Brennstoffzellenfahrzeug umfasst zumindest eine Brennstoffzelle. Das Brennstoffzellenfahrzeug umfasst zumindest eine Reinigungsvorrichtung. Das Brennstoffzellenfahrzeug umfasst zumindest ein erfindungsgemäßes Wasserversorgungssystem. Insbesondere kann das Brennstoffzellenfahrzeug weitere Komponenten, wie beispielsweise einen Brennstoffspeicher zur Aufnahme des Brennstoffs für die Brennstoffzelle, umfassen. Bevorzugt ist die Brennstoffzelle als eine Wasserstoff-Sauerstoff-Brennstoffzelle ausgebildet, wobei insbesondere Wasserstoff als Brennstoff und Sauerstoff als Oxidationsmittel dient. Alternativ ist denkbar, dass die Brennstoffzelle als eine Direktmethanol-Brennstoffzelle, als eine Direktethanol-Brennstoffzelle, als eine Ammoniak-Brennstoffzelle oder als eine andere, einem Fachmann als sinnvoll erscheinende Brennstoffzelle ausgebildet ist. Vorteilhaft kann ein effizient betreibbares Brennstoffzellenfahrzeug bereitgestellt werden.Furthermore, a fuel cell vehicle is proposed. The fuel cell vehicle includes at least one fuel cell. The fuel cell vehicle includes at least one cleaning device. The fuel cell vehicle includes at least one water supply system according to the invention. In particular, the fuel cell vehicle can include further components, such as a fuel storage device for holding the fuel for the fuel cell. The fuel cell is preferably designed as a hydrogen-oxygen fuel cell, with hydrogen in particular serving as the fuel and oxygen as the oxidizing agent. Alternatively, it is conceivable that the fuel cell is designed as a direct methanol fuel cell, as a direct ethanol fuel cell, as an ammonia fuel cell or as another fuel cell that appears sensible to a person skilled in the art. An efficiently operable fuel cell vehicle can advantageously be provided.

Zudem wird vorgeschlagen, dass das Brennstoffzellenfahrzeug zumindest eine optisch transparente Oberfläche umfasst, wobei die Reinigungsvorrichtung zumindest eine Reinigungseinheit umfasst, die dazu vorgesehen ist, mit dem Reinigungswasser die zumindest eine optisch transparente Oberfläche zu reinigen. Vorzugsweise umfasst das Brennstoffzellenfahrzeug eine Mehrzahl von optisch transparenten Oberflächen. Vorzugsweise umfasst die Reinigungsvorrichtung eine Mehrzahl von Reinigungseinheiten, wobei jeweils zumindest eine Reinigungseinheit dazu vorgesehen ist, eine optisch transparente Oberfläche mit dem Reinigungswasser zu reinigen. Alternativ oder zusätzlich ist vorstellbar, dass eine Reinigungseinheit dazu vorgesehen ist, mehrere optisch transparente Oberflächen zu reinigen.In addition, it is proposed that the fuel cell vehicle comprises at least one optically transparent surface, wherein the cleaning device comprises at least one cleaning unit which is intended to clean the at least one optically transparent surface with the cleaning water. Preferably, the fuel cell vehicle comprises a plurality of optically transparent surfaces. The cleaning device preferably comprises a plurality of cleaning units, with at least one cleaning unit being provided in each case for cleaning an optically transparent surface with the cleaning water. Alternatively or additionally, it is conceivable that a cleaning unit is intended to clean several optically transparent surfaces.

Die optisch transparente Oberfläche ist insbesondere dazu vorgesehen, Strahlung zu transmittieren, insbesondere um einen reibungsfreien Betrieb des Brennstoffzellenfahrzeugs zu ermöglichen. Insbesondere kann die optisch transparente Oberfläche dazu vorgesehen sein, Strahlung von und/oder zu einer optischen Sensoreinheit zu transmittieren, Strahlung von einer Scheinwerfereinheit zu transmittieren, Strahlung durch eine Scheibeneinheit zu einem Fahrzeuginsassen zu transmittieren o. dgl. Die optisch transparente Oberfläche ist insbesondere an eine Außenseite des Brennstoffzellenfahrzeugs angeordnet. Insbesondere kann die optisch transparente Oberfläche durch Umwelteinflüsse, wie beispielsweise hochspritzenden Schlamm, Blütenstaub, Schnee o. dgl., verschmutzt werden. Durch die Verschmutzung kann insbesondere die optische Transparenz der Oberfläche, insbesondere die Fähigkeit der Oberfläche, Strahlung zu transmittieren, eingeschränkt werden. Durch eine Reduktion der optischen Transparenz der Oberfläche kann insbesondere eine Funktionalität beispielsweise der optischen Sensoreinheit oder der Scheinwerfereinheit eingeschränkt werden.The optically transparent surface is intended in particular to transmit radiation, in particular to enable friction-free operation of the fuel cell vehicle. In particular, the optically transparent surface can be intended to transmit radiation from and/or to an optical sensor unit, to transmit radiation from a headlight unit, to transmit radiation through a window unit to a vehicle occupant or the like. The optically transparent surface is in particular to a Arranged outside of the fuel cell vehicle. In particular, the optically transparent surface can be contaminated by environmental influences, such as splashing mud, pollen, snow or the like. The contamination can in particular limit the optical transparency of the surface, in particular the ability of the surface to transmit radiation. By reducing the optical transparency of the surface, the functionality of, for example, the optical sensor unit or the headlight unit can be restricted.

Die Reinigungseinheit ist vorzugsweise dazu vorgesehen, durch die Reinigung der optisch transparenten Oberfläche die optische Transparenz der Oberfläche aufrechtzuerhalten. Insbesondere ist die Reinigungseinheit dazu vorgesehen, mittels des Reinigungswasser eine Verschmutzung der optisch transparenten Oberfläche zu entfernen, insbesondere abzuwaschen. Vorzugsweise umfasst die Reinigungseinheit zumindest eine Reinigungsdüse, um das Reinigungswasser auf die optisch transparente Oberfläche aufzubringen, insbesondere aufzusprühen. Insbesondere kann die Reinigungseinheit weitere Komponenten, wie beispielsweise ein Leitungselement, eine Pumpe o. dgl., umfassen, insbesondere um der Reinigungsdüse das Reinigungswasser zuzuleiten. Insbesondere kann die Reinigungsvorrichtung zumindest eine Mischeinheit umfassen, um das Reinigungswasser mit einer Reinigungsflüssigkeit, einem Enteisungsmittel o. dgl. zu vermischen. Vorteilhaft können eine Reinigung von optisch transparenten Oberflächen des Brennstoffzellenfahrzeugs und ein sicherer Betrieb des Brennstoffzellenfahrzeugs ermöglicht werden.The cleaning unit is preferably intended to maintain the optical transparency of the surface by cleaning the optically transparent surface. In particular, the cleaning unit is intended to remove, in particular wash off, contamination of the optically transparent surface using the cleaning water. The cleaning unit preferably comprises at least one cleaning nozzle in order to apply, in particular spray, the cleaning water onto the optically transparent surface. In particular, the cleaning unit can include further components, such as a line element, a pump or the like, in particular in order to supply the cleaning water to the cleaning nozzle. In particular, the cleaning device can comprise at least one mixing unit in order to mix the cleaning water with a cleaning liquid, a de-icing agent or the like. Advantageously, cleaning of optically transparent surfaces of the fuel cell vehicle and safe operation of the fuel cell vehicle can be made possible.

Des Weiteren wird vorgeschlagen, dass das Brennstoffzellenfahrzeug zumindest eine optische Sensoreinheit umfasst, die die optisch transparente Oberfläche umfasst. Die optische Sensoreinheit kann insbesondere als eine Kamera, als ein Lidar (Light Detection and Ranging)-Sensor oder als eine andere, einem Fachmann als sinnvoll erscheinende optische Sensoreinheit ausgebildet sein. Die optisch transparente Oberfläche kann insbesondere von einer Frontlinse, einer Frontscheibe o. dgl. der optischen Sensoreinheit ausgebildet werden. Die optische Sensoreinheit ist vorzugsweise dazu vorgesehen, ein Umfeld des Brennstoffzellenfahrzeugs zu erfassen, insbesondere um automatisierte Fahrfunktionen des Brennstoffzellenfahrzeugs zu ermöglichen. Vorteilhaft kann ein sicherer Betrieb der optischen Sensoreinheit ermöglicht werden.Furthermore, it is proposed that the fuel cell vehicle has at least one optical Sensor unit includes the optically transparent surface. The optical sensor unit can in particular be designed as a camera, as a Lidar (Light Detection and Ranging) sensor or as another optical sensor unit that appears useful to a person skilled in the art. The optically transparent surface can in particular be formed by a front lens, a windshield or the like of the optical sensor unit. The optical sensor unit is preferably intended to detect an environment of the fuel cell vehicle, in particular to enable automated driving functions of the fuel cell vehicle. Safe operation of the optical sensor unit can advantageously be made possible.

Ferner wird vorgeschlagen, dass das Brennstoffzellenfahrzeug zumindest eine Scheinwerfereinheit umfasst, die die optisch transparente Oberfläche umfasst. Die Scheinwerfereinheit kann insbesondere als ein Frontscheinwerfer, als ein Heckscheinwerfer, als ein Blinker o. dgl. ausgebildet sein. Die optisch transparente Oberfläche kann insbesondere von einer Scheinwerferabdeckung der Scheinwerfereinheit ausgebildet werden. Die Scheinwerfereinheit ist vorzugsweise dazu vorgesehen, das Umfeld des Brennstoffzellenfahrzeugs zu beleuchten, insbesondere um Nachtfahrten und/oder eine gute Erkennbarkeit des Brennstoffzellenfahrzeugs zu ermöglichen. Vorteilhaft kann ein sicherer Betrieb der Scheinwerfereinheit ermöglicht werden.It is further proposed that the fuel cell vehicle includes at least one headlight unit that includes the optically transparent surface. The headlight unit can in particular be designed as a headlight, as a rear headlight, as a turn signal or the like. The optically transparent surface can in particular be formed by a headlight cover of the headlight unit. The headlight unit is preferably intended to illuminate the surroundings of the fuel cell vehicle, in particular to enable night driving and/or good visibility of the fuel cell vehicle. Safe operation of the headlight unit can advantageously be made possible.

Weiterhin wird vorgeschlagen, dass das Brennstoffzellenfahrzeug zumindest eine Scheibeneinheit umfasst, die die optisch transparente Oberfläche umfasst. Die Scheibeneinheit kann insbesondere als eine Frontscheibe, als eine Heckscheibe, als eine Fensterscheibe o. dgl. ausgebildet sein, die insbesondere die optisch transparente Oberfläche ausbilden kann. Die zur Reinigung der Scheibeneinheit vorgesehene Reinigungseinheit kann insbesondere eine Scheibenwischerdüse umfassen. Die Scheibeneinheit ist vorzugsweise dazu vorgesehen, einem Fahrzeuginsassen, insbesondere einem Fahrzeugführer, eine Beobachtung des Umfelds des Brennstoffzellenfahrzeugs zu ermöglichen, insbesondere um eine kontrollierte Steuerung des Brennstoffzellenfahrzeugs zu ermöglichen. Vorteilhaft kann ein sicherer Betrieb des Brennstoffzellenfahrzeugs ermöglicht werden.Furthermore, it is proposed that the fuel cell vehicle comprises at least one pane unit which comprises the optically transparent surface. The window unit can in particular be designed as a front window, as a rear window, as a window pane or the like, which can in particular form the optically transparent surface. The cleaning unit provided for cleaning the window unit can in particular comprise a windshield wiper nozzle. The window unit is preferably intended to enable a vehicle occupant, in particular a vehicle driver, to observe the surroundings of the fuel cell vehicle, in particular to enable controlled control of the fuel cell vehicle. Safe operation of the fuel cell vehicle can advantageously be made possible.

Zudem wird vorgeschlagen, dass das Brennstoffzellenfahrzeug als ein automatisiert betreibbares Fahrzeug ausgebildet ist und die zumindest eine optische Sensoreinheit dazu vorgesehen ist, Sensordaten für einen zumindest teilautonomen Betrieb bereitzustellen. Unter einem „automatisiert betreibbaren Fahrzeug“ soll insbesondere ein Fahrzeug mit einer der Automatisierungsstufen 1 bis 5 der Norm SAE J3016 verstanden werden. Insbesondere weist das automatisiert betreibbare Fahrzeug eine technische Ausrüstung auf, die für diese Automatisierungsstufen gefordert ist. Die technische Ausrüstung umfasst insbesondere Umfelderkennungssensoren, wie beispielsweise die optische Sensoreinheit, insbesondere eine Kamera und/oder einen Lidar-Sensor, Radar (Radio Detection and Ranging)-Sensoren und/oder Akustiksensoren, Steuergeräte o. dgl. Insbesondere ist die optische Sensoreinheit dazu vorgesehen, in Abhängigkeit von der Erfassung des Umfelds des Brennstoffzellenfahrzeugs die Sensordaten zu erzeugen. Vorzugsweise ist die optische Sensoreinheit dazu vorgesehen, die Sensordaten zumindest einem für eine zumindest teilautonome Steuerung des Brennstoffzellenfahrzeugs vorgesehenen Steuergerät des Brennstoffzellenfahrzeugs bereitzustellen. Insbesondere ist das Steuergerät dazu vorgesehen, die Sensordaten auszuwerten, um Steuer- oder Regelsignale für einen zumindest teilautonomen Betrieb des Brennstoffzellenfahrzeugs, beispielsweise eine Routenplanung oder ein Fahrmanöver, zu bestimmen. Vorteilhaft können durch eine Reinigung der optischen Sensoreinheit konstant Sensordaten erzeugt und bereitgestellt werden und ein zumindest teilautonomer Betrieb des Brennstoffzellenfahrzeugs ermöglicht werden.In addition, it is proposed that the fuel cell vehicle is designed as a vehicle that can be operated automatically and that the at least one optical sensor unit is provided to provide sensor data for at least partially autonomous operation. A “vehicle that can be operated automatically” should be understood to mean in particular a vehicle with one of the automation levels 1 to 5 of the SAE J3016 standard. In particular, the vehicle that can be operated automatically has technical equipment that is required for these automation levels. The technical equipment includes in particular environment detection sensors, such as the optical sensor unit, in particular a camera and/or a lidar sensor, radar (radio detection and ranging) sensors and/or acoustic sensors, control devices or the like. In particular, the optical sensor unit is intended for this purpose , to generate the sensor data depending on the detection of the environment of the fuel cell vehicle. Preferably, the optical sensor unit is intended to provide the sensor data to at least one control unit of the fuel cell vehicle provided for at least semi-autonomous control of the fuel cell vehicle. In particular, the control device is intended to evaluate the sensor data in order to determine control or regulation signals for at least partially autonomous operation of the fuel cell vehicle, for example route planning or a driving maneuver. Advantageously, by cleaning the optical sensor unit, constant sensor data can be generated and provided and at least partially autonomous operation of the fuel cell vehicle can be made possible.

Des Weiteren wird ein Verfahren zum Betrieb eines erfindungsgemäßen Wasserversorgungssystems vorgeschlagen. Von zumindest einer Brennstoffzelle eines Brennstoffzellenfahrzeugs erzeugtes Wasser wird zumindest einer Reinigungsvorrichtung des Brennstoffzellenfahrzeugs zur Nutzung als Reinigungswasser zugeführt. Vorteilhaft kann ein Verfahren bereitgestellt werden, das eine sinnvolle Verwertung von in einer Brennstoffzelle anfallendem Wasser ermöglicht.Furthermore, a method for operating a water supply system according to the invention is proposed. Water generated by at least one fuel cell of a fuel cell vehicle is supplied to at least one cleaning device of the fuel cell vehicle for use as cleaning water. A process can advantageously be provided which enables sensible utilization of water produced in a fuel cell.

Die Erfindung wird an einem Ausführungsbeispiel in den folgenden Figuren verdeutlicht. Es zeigen:

1 ein erfindungsgemäßes Brennstoffzellenfahrzeug in einer schematischen Darstellung,
2 das erfindungsgemäße Brennstoffzellenfahrzeug aus 1 in einer weiteren schematischen Darstellung und
3 ein Ablaufdiagramm eines erfindungsgemäßen Verfahrens in einer schematischen Darstellung.

The invention is illustrated using an exemplary embodiment in the following figures. Show it:

1 a fuel cell vehicle according to the invention in a schematic representation,
2 the fuel cell vehicle according to the invention 1 in another schematic representation and
3 a flowchart of a method according to the invention in a schematic representation.

1 zeigt ein Brennstoffzellenfahrzeug 2 in einer schematischen Darstellung. Das Brennstoffzellenfahrzeug 2 ist im vorliegenden Ausführungsbeispiel beispielhaft als ein Landfahrzeug, insbesondere als ein PKW, ausgebildet. Das Brennstoffzellenfahrzeug 2 umfasst zumindest eine Brennstoffzelle 4. Das Brennstoffzellenfahrzeug 2 umfasst zumindest eine Reinigungsvorrichtung 5. Das Brennstoffzellenfahrzeug 2 umfasst zumindest ein Wasserversorgungssystem 1. 1 shows a fuel cell vehicle 2 in a schematic representation. In the present exemplary embodiment, the fuel cell vehicle 2 is designed, for example, as a land vehicle, in particular as a car. The fuel cell vehicle 2 includes at least one fuel cell 4. The fuel cell vehicle 2 includes at least one cleaning device 5. The fuel cell vehicle 2 includes at least one water supply system 1.

2 zeigt das Brennstoffzellenfahrzeug 2 aus 1 in einer weiteren schematischen Darstellung. Das Brennstoffzellenfahrzeug 2 umfasst einen Brennstoffspeicher 12 zur Aufnahme eines Brennstoffs für die Brennstoffzelle 4. Der Brennstoff kann beispielsweise gasförmig vorliegen und der Brennstoffspeicher 12 als ein Gastank ausgebildet sein. Zum Betrieb der Brennstoffzelle 4 kann der Brennstoffzelle 4 der Brennstoff aus dem Brennstoffspeicher 12 zugeführt werden, hier beispielhaft dargestellt durch einen ersten Pfeil 13. Die Brennstoffzelle 4 ist dazu vorgesehen, insbesondere über eine chemische Reaktion des Brennstoffs mit einem Oxidationsmittel, elektrische Energie zu erzeugen, hier beispielhaft dargestellt durch einen zweiten Pfeil 14. Die elektrische Energie kann beispielsweise zum Betrieb eines elektrischen Antriebs des Brennstoffzellenfahrzeugs 2 genutzt werden (hier nicht dargestellt). 2 shows the fuel cell vehicle 2 1 in another schematic representation. The fuel cell vehicle 2 includes a fuel storage 12 for holding fuel for the fuel cell 4. The fuel can, for example, be in gaseous form and the fuel storage 12 can be designed as a gas tank. To operate the fuel cell 4, the fuel cell 4 can be supplied with fuel from the fuel storage 12, shown here as an example by a first arrow 13. The fuel cell 4 is intended to generate electrical energy, in particular via a chemical reaction of the fuel with an oxidizing agent. shown here as an example by a second arrow 14. The electrical energy can be used, for example, to operate an electric drive of the fuel cell vehicle 2 (not shown here).

Beim Betrieb der Brennstoffzelle 4 wird Wasser erzeugt. Das Wasser entsteht als Reaktionsprodukt der chemischen Reaktion in der Brennstoffzelle 4. Das Wasserversorgungssystem 1 ist dazu vorgesehen, das von der Brennstoffzelle 4 erzeugte Wasser nutzbar zu machen, insbesondere für die Reinigungsvorrichtung 5 des Brennstoffzellenfahrzeugs 2. Die Reinigungsvorrichtung 5 ist dazu vorgesehen, das von der Brennstoffzelle 4 erzeugte Wasser als Reinigungswasser zu nutzen.When the fuel cell 4 is operated, water is generated. The water is created as a reaction product of the chemical reaction in the fuel cell 4. The water supply system 1 is intended to make the water generated by the fuel cell 4 usable, in particular for the cleaning device 5 of the fuel cell vehicle 2. The cleaning device 5 is intended to be used by the Fuel cell 4 to use water generated as cleaning water.

Das Wasserversorgungssystem 1 umfasst zumindest eine Wasserversorgungsvorrichtung 3, die dazu vorgesehen ist, von der zumindest einen Brennstoffzelle 4 des Brennstoffzellenfahrzeugs 2 erzeugtes Wasser der zumindest einen Reinigungsvorrichtung 5 des Brennstoffzellenfahrzeugs 2 zur Nutzung als Reinigungswasser zuzuführen. Die Wasserversorgungsvorrichtung 3 umfasst im vorliegenden Ausführungsbeispiel beispielhaft zwei Leitungselemente 15, um das Wasser von der Brennstoffzelle 4 zur Reinigungsvorrichtung 5 zu leiten.The water supply system 1 comprises at least one water supply device 3, which is intended to supply water generated by the at least one fuel cell 4 of the fuel cell vehicle 2 to the at least one cleaning device 5 of the fuel cell vehicle 2 for use as cleaning water. In the present exemplary embodiment, the water supply device 3 includes, for example, two line elements 15 in order to direct the water from the fuel cell 4 to the cleaning device 5.

Die Wasserversorgungsvorrichtung 3 umfasst zumindest eine Pumpeinheit 6, die dazu vorgesehen ist, das Wasser zu befördern. Die Pumpeinheit 6 ist als eine Wasserpumpe ausgebildet. Die Pumpeinheit 6 ist entlang eines Wassertransportwegs 16 zwischen der Brennstoffzelle 4 und der Reinigungsvorrichtung 5 angeordnet. Die Pumpeinheit 6 ist dazu vorgesehen, das von der Brennstoffzelle 4 erzeugte Wasser von der Brennstoffzelle 4 zur Reinigungsvorrichtung 5 zu befördern, insbesondere durch die Leitungselemente 15.The water supply device 3 includes at least one pump unit 6, which is intended to convey the water. The pump unit 6 is designed as a water pump. The pump unit 6 is arranged along a water transport path 16 between the fuel cell 4 and the cleaning device 5. The pump unit 6 is intended to convey the water generated by the fuel cell 4 from the fuel cell 4 to the cleaning device 5, in particular through the line elements 15.

Die Wasserversorgungsvorrichtung 3 umfasst zumindest eine Speichereinheit 7 zur Aufnahme des Wassers. Die Pumpeinheit 6 ist dazu vorgesehen, das Wasser von der Brennstoffzelle 4 zur Speichereinheit 7 zu befördern. Die Speichereinheit 7 ist dazu vorgesehen, das Wasser zwischenzuspeichern. Die Reinigungsvorrichtung 5 kann bei Bedarf auf das von der Speichereinheit 7 aufgenommene Wasser zugreifen. Die Reinigungsvorrichtung 5 ist wasserübertragungstechnisch mit der Speichereinheit 7 verbunden, hier beispielhaft dargestellt durch dritte Pfeile 17. Die Speichereinheit 7 ist entlang des Wassertransportwegs 16 zwischen der Pumpeinheit 6 und der Reinigungsvorrichtung 5 angeordnet. Ein Leitungselement 15 mündet in die Speichereinheit 7. Die Speichereinheit 7 ist als ein Wassertank ausgebildet.The water supply device 3 includes at least one storage unit 7 for holding the water. The pump unit 6 is intended to convey the water from the fuel cell 4 to the storage unit 7. The storage unit 7 is intended to temporarily store the water. If necessary, the cleaning device 5 can access the water received by the storage unit 7. The cleaning device 5 is connected to the storage unit 7 via water transfer technology, shown here as an example by third arrows 17. The storage unit 7 is arranged along the water transport path 16 between the pump unit 6 and the cleaning device 5. A line element 15 opens into the storage unit 7. The storage unit 7 is designed as a water tank.

Das Brennstoffzellenfahrzeug 2 umfasst zumindest eine optisch transparente Oberfläche. Die Reinigungsvorrichtung 5 umfasst zumindest eine Reinigungseinheit 8, 9, 10, 11, die dazu vorgesehen ist, mit dem Reinigungswasser die zumindest eine optisch transparente Oberfläche zu reinigen. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel umfasst das Brennstoffzellenfahrzeug 2 beispielhaft vier optisch transparente Oberflächen. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel umfasst die Reinigungsvorrichtung 5 beispielhaft vier Reinigungseinheiten 8, 9, 10, 11. Jeweils eine Reinigungseinheit 8, 9, 10, 11 ist dazu vorgesehen, eine optisch transparente Oberfläche mit dem Reinigungswasser zu reinigen. Die Reinigungseinheiten 8, 9, 10, 11 sind dazu vorgesehen, durch die Reinigung der optisch transparenten Oberflächen die optische Transparenz der Oberflächen aufrechtzuerhalten. Die Reinigungseinheiten 8, 9, 10, 11 sind dazu vorgesehen, mittels des Reinigungswasser eine Verschmutzung der optisch transparenten Oberflächen zu entfernen, insbesondere abzuwaschen. Die Reinigungseinheiten 8, 9, 10, 11 umfassen jeweils zumindest eine Reinigungsdüse, um das Reinigungswasser auf die optisch transparenten Oberflächen aufzubringen, insbesondere aufzusprühen (hier nicht dargestellt).The fuel cell vehicle 2 includes at least one optically transparent surface. The cleaning device 5 comprises at least one cleaning unit 8, 9, 10, 11, which is intended to clean the at least one optically transparent surface with the cleaning water. In the present exemplary embodiment, the fuel cell vehicle 2 includes, for example, four optically transparent surfaces. In the present exemplary embodiment, the cleaning device 5 comprises, for example, four cleaning units 8, 9, 10, 11. One cleaning unit 8, 9, 10, 11 in each case is intended to clean an optically transparent surface with the cleaning water. The cleaning units 8, 9, 10, 11 are intended to maintain the optical transparency of the surfaces by cleaning the optically transparent surfaces. The cleaning units 8, 9, 10, 11 are intended to remove, in particular wash off, contamination of the optically transparent surfaces using the cleaning water. The cleaning units 8, 9, 10, 11 each include at least one cleaning nozzle in order to apply, in particular spray, the cleaning water onto the optically transparent surfaces (not shown here).

Das Brennstoffzellenfahrzeug 2 umfasst zumindest eine optische Sensoreinheit, die die zumindest eine optisch transparente Oberfläche umfasst. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel umfasst das Brennstoffzellenfahrzeug 2 beispielhaft zwei optische Sensoreinheiten, wobei eine optische Sensoreinheit als eine Kamera und eine weitere optische Sensoreinheit als ein Lidar-Sensor ausgebildet ist. Die optische Sensoreinheit weist eine von einer Frontlinse der optischen Sensoreinheit ausgebildete erste optisch transparente Oberfläche auf. Die weitere optische Sensoreinheit weist eine von einer Frontscheibe der weiteren optischen Sensoreinheit ausgebildete zweite optisch transparente Oberfläche auf. Eine erste Reinigungseinheit 8 der Reinigungsvorrichtung 5 ist dazu vorgesehen, mit dem Reinigungswasser die optisch transparente Oberfläche der optischen Sensoreinheit zu reinigen. Eine zweite Reinigungseinheit 9 der Reinigungsvorrichtung 5 ist dazu vorgesehen, mit dem Reinigungswasser die optisch transparente Oberfläche der weiteren optischen Sensoreinheit zu reinigen.The fuel cell vehicle 2 includes at least one optical sensor unit, which includes the at least one optically transparent surface. In the present exemplary embodiment, the fuel cell vehicle 2 includes, for example, two optical sensor units, with one optical sensor unit being designed as a camera and another optical sensor unit being designed as a lidar sensor. The optical sensor unit has a first optically transparent surface formed by a front lens of the optical sensor unit. The further optical sensor unit has a second optically transparent surface formed by a front window of the further optical sensor unit. A first cleaning unit 8 of the cleaning device 5 is intended to clean the optically transparent surface with the cleaning water the optical sensor unit must be cleaned. A second cleaning unit 9 of the cleaning device 5 is intended to use the cleaning water to clean the optically transparent surface of the further optical sensor unit.

Das Brennstoffzellenfahrzeug 2 umfasst zumindest eine Scheinwerfereinheit, die eine dritte optisch transparente Oberfläche umfasst. Die dritte optisch transparente Oberfläche kann von einer Scheinwerferabdeckung der Scheinwerfereinheit ausgebildet werden. Eine dritte Reinigungseinheit 10 der Reinigungsvorrichtung 5 ist dazu vorgesehen, mit dem Reinigungswasser die optisch transparente Oberfläche der Scheinwerfereinheit zu reinigen.The fuel cell vehicle 2 includes at least one headlight unit that includes a third optically transparent surface. The third optically transparent surface can be formed by a headlight cover of the headlight unit. A third cleaning unit 10 of the cleaning device 5 is intended to clean the optically transparent surface of the headlight unit with the cleaning water.

Das Brennstoffzellenfahrzeug 2 umfasst zumindest eine Scheibeneinheit, die eine vierte optisch transparente Oberfläche umfasst. Eine Frontscheibe, eine Heckscheibe, eine Fensterscheibe o. dgl. kann die vierte optisch transparente Oberfläche ausbilden. Eine vierte Reinigungseinheit 11 der Reinigungsvorrichtung 5 ist dazu vorgesehen, mit dem Reinigungswasser die optisch transparente Oberfläche der Scheibeneinheit zu reinigen.The fuel cell vehicle 2 includes at least one pane unit that includes a fourth optically transparent surface. A front window, a rear window, a window pane or the like can form the fourth optically transparent surface. A fourth cleaning unit 11 of the cleaning device 5 is intended to clean the optically transparent surface of the pane unit with the cleaning water.

Das Brennstoffzellenfahrzeug 2 ist als ein automatisiert betreibbares Fahrzeug ausgebildet. Die optischen Sensoreinheiten sind dazu vorgesehen, Sensordaten für einen zumindest teilautonomen Betrieb bereitzustellen. Die optischen Sensoreinheiten sind dazu vorgesehen, die Sensordaten zumindest einem für eine zumindest teilautonome Steuerung des Brennstoffzellenfahrzeugs 2 vorgesehenen Steuergerät des Brennstoffzellenfahrzeugs 2 bereitzustellen (hier nicht dargestellt). Das Steuergerät ist dazu vorgesehen, die Sensordaten auszuwerten, um Steuer- oder Regelsignale für einen zumindest teilautonomen Betrieb des Brennstoffzellenfahrzeugs 2, beispielsweise eine Routenplanung oder ein Fahrmanöver, zu bestimmen.The fuel cell vehicle 2 is designed as a vehicle that can be operated automatically. The optical sensor units are intended to provide sensor data for at least partially autonomous operation. The optical sensor units are intended to provide the sensor data to at least one control device of the fuel cell vehicle 2 provided for at least partially autonomous control of the fuel cell vehicle 2 (not shown here). The control device is intended to evaluate the sensor data in order to determine control or regulation signals for at least partially autonomous operation of the fuel cell vehicle 2, for example route planning or a driving maneuver.

3 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zum Betrieb des Wasserversorgungssystems 1 in einer schematischen Darstellung. In einem Verfahrensschritt 18 wird von der Brennstoffzelle 4 des Brennstoffzellenfahrzeugs 2 erzeugtes Wasser der Reinigungsvorrichtung 5 des Brennstoffzellenfahrzeugs 2 zur Nutzung als Reinigungswasser zugeführt. In einem dem Verfahrensschritt 18 vorgeschalteten Verfahrensschritt 19 zum Betrieb des Brennstoffzellenfahrzeugs 2 wird von der Brennstoffzelle 4 das Wasser erzeugt. In einem dem Verfahrensschritt 18 nachgeschalteten Verfahrensschritt 20 zum Betrieb des Brennstoffzellenfahrzeugs 2 wird das Wasser als Reinigungswasser genutzt. 3 shows a flowchart of a method for operating the water supply system 1 in a schematic representation. In a method step 18, water generated by the fuel cell 4 of the fuel cell vehicle 2 is supplied to the cleaning device 5 of the fuel cell vehicle 2 for use as cleaning water. In a method step 19 preceding method step 18 for operating the fuel cell vehicle 2, the water is generated by the fuel cell 4. In a method step 20 following method step 18 for operating the fuel cell vehicle 2, the water is used as cleaning water.

BezugszeichenReference symbols

11: WasserversorgungssystemWater supply system
22: BrennstoffzellenfahrzeugFuel cell vehicle
33: WasserversorgungsvorrichtungWater supply device
44: BrennstoffzelleFuel cell
55: ReinigungsvorrichtungCleaning device
66: PumpeinheitPump unit
77: SpeichereinheitStorage unit
88th: ReinigungseinheitCleaning unit
99: ReinigungseinheitCleaning unit
1010: ReinigungseinheitCleaning unit
1111: ReinigungseinheitCleaning unit
1212: BrennstoffspeicherFuel storage
1313: PfeilArrow
1414: PfeilArrow
1515: LeitungselementLine element
1616: Wassertransportwegwater transport route
1717: PfeilArrow
1818: VerfahrensschrittProcedural step
1919: VerfahrensschrittProcedural step
2020: VerfahrensschrittProcedural step

Claims

Water supply system for a fuel cell vehicle (2), comprising at least one water supply device (3), which is intended to supply water generated by at least one fuel cell (4) of the fuel cell vehicle (2) to at least one cleaning device (5) of the fuel cell vehicle (2) for use as cleaning water to supply.

water supply system Claim 1 , wherein the water supply device (3) comprises at least one pump unit (6) which is intended to convey the water.

water supply system Claim 2 , wherein the water supply device (3) comprises at least one storage unit (7) for receiving the water and wherein the pump unit (6) is intended to transport the water from the fuel cell (4) to the storage unit (7).

Fuel cell vehicle, comprising at least one fuel cell (4), at least one cleaning device (5) and at least one water supply system (1) according to one of the preceding claims.

fuel cell vehicle Claim 4 , comprising at least one optically transparent Surface, wherein the cleaning device (5) comprises at least one cleaning unit (8, 9, 10, 11) which is intended to clean the at least one optically transparent surface with the cleaning water.

fuel cell vehicle Claim 5 , comprising at least one optical sensor unit that includes the optically transparent surface.

fuel cell vehicle Claim 5 or 6 , comprising at least one headlight unit that includes the optically transparent surface.

Fuel cell vehicle according to one of the Claims 5 until 7 , comprising at least one disk unit that includes the optically transparent surface.

fuel cell vehicle Claim 6 , wherein the fuel cell vehicle (2) is designed as a vehicle that can be operated automatically and wherein the at least one optical sensor unit is intended to provide sensor data for at least partially autonomous operation.

Method for operating a water supply system (1) according to one of Claims 1 until 3 , wherein water generated by at least one fuel cell (4) of a fuel cell vehicle (2) is supplied to at least one cleaning device (5) of the fuel cell vehicle (2) for use as cleaning water.