DE202021106215U1

DE202021106215U1 - Elektrisches Energieversorgungssystem für Fahrzeuge, insbesondere für Schwerkraftlastwagen, mit Oberleitungsabgriff

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Publication number: DE202021106215U1
Application number: DE202021106215.0U
Authority: DE
Original assignee: Hofer Powertrain Innovation GmbH
Current assignee: Hofer Powertrain Innovation GmbH
Priority date: 2021-11-12
Filing date: 2021-11-12
Publication date: 2023-02-14
Anticipated expiration: 2031-11-13

Abstract

Energieversorgungssystem (1)
für elektrisch angetriebene
Lastkraftwagen (20, 20^I, 20^II),
die einen Oberleitungsspannungsabgriff (54)
zur Einleitung elektrischer Ladeenergie für einen an Bord eingebauten Traktionsakkumulator (40, 40^I, 40^II)
und eine Ladungssteuerung (42, 42^I, 42^II) des Traktionsakkumulators (40, 40^I, 40^II) besitzen,
dadurch gekennzeichnet, dass
das Energieversorgungsystem (1) streckenweise, d. h. in Streckenabschnitten vorhandene,
über Fernstraßen (6) wie Autobahnen geführte
Oberspannungsleitungen (60, 60^I) umfasst,
zwischen denen Fernstraßenabschnitte (10^I) vorhanden sind,
die oberspannungsleitungsfrei über ein Mehrfaches
einer Länge eines Fernstraßenabschnitts (10, 10^II), der mit einer Oberspannungsleitung (60, 60^II) ausgestattet ist, gestaltet sind,
wobei einer der Streckenabschnitte, der mit Oberspannungsleitungen (60, 60^I) ausgestattet ist, für einen phasenweise kontinuierlichen Ladebetrieb für mehrere Lastkraftwagen (20, 20^I, 20^II), die sich während einer Transportfahrt innerhalb des Streckenabschnitts befinden, gestaltet ist,
indem die Oberspannungsleitungen (60, 60^I) für Ladeströme von bis zu 3.000 Ampere und einer Ladeleistung im Megawatt-Bereich dimensioniert sind,
wobei die Ladungssteuerung (42, 42^I, 42^II) zum Operieren mit einer Startrampe oder mit mehreren Laderampen während der Ladung des Traktionsakkumulators (40, 40^I, 40^II) ausgestattet ist.

Description

Die vorliegende Erfindung behandelt einen Lastkraftwagen, der mit einem Onboard-Akkumulator ausgestattet elektrische Ladeenergie aus streckenweise vorhandenen Oberleitungen beziehen kann, die sozusagen Teil eines Energieversorgungssystems sind.
Des Weiteren ist ein Verfahren zum Betrieb eines zuvor genannten Energieversorgungsystems mit wenigstens einem Lastkraftwagen bzw. zum Betrieb eines solchen Lastkraftwagens beschrieben.
Mit anderen Worten, die vorliegende Erfindung behandelt einen Lastkraftwagen, der in ein Energieversorgungssystem integriert sein kann, nach dem Oberbegriff von Anspruch 1.
Technisches Gebiet
In dem Bestreben, sich von verbrennungsmotorisch angetriebenen Lastkraftwagen abzuwenden, gibt es sowohl Hybrid-Antriebssysteme für Lastkraftwagen als auch solche Lastkraftwagen, die ausschließlich mit einer oder mit mehreren Elektromaschinen als Antriebsmaschinen ausgestattet sind und somit rein elektrisch angetrieben werden können.
Bei (ausschließlich) elektrisch angetriebenen Lastkraftwagen ist jedoch die Schwierigkeit gegeben, dass bisher bekannte Speichersysteme (also Batterien bzw. Akkumulatoren), vor allem des Typs Lithium-Batterien, ein erhebliches Eigengewicht aufweisen, sodass die erlaubte Zuladung bei Lastkraftwagen, die einen Fahrradius von 1.000 km oder mehr abdecken können sollen, um mehrere Tonnen reduziert ist. Ein Ansatz, das Eigengewicht des Antriebs zu senken, besteht nun darin, Lithium-Akkumulatoren einzusetzen, die aufgrund ihrer Elektroden und ihres Elektrolyten eine besonders hohe Speicherkapazität haben sollen, idealerweise bei einer möglichst geringen eigenen Masse. Die bekannten Lithium-Akkumulatoren-Typen, die sich durch geringeres Eigengewicht, eigentlich durch eine besonders hohe gravimetrische Leistungsdichte auszeichnen, zeichnen sich üblicherweise aber auch durch zahlreiche Nachteile aus, z. B. neigt der Lithium-Nickel-Cobalt-Aluminium-Akkumulator, insbesondere jene Typen, bei denen der Cobalt-Anteil zu Gunsten des Nickel-Anteils reduziert wird, zum „thermischen Durchgehen“. Folglich wird die hinzugewonnene Leistungsdichte bzw. der Vorteil bei der gravimetrischen Leistungsdichte durch Sicherheitsvorkehrungen, wie z. B. durch kleine Ladungs- und Entladungsströme, zum Teil wieder aufgegeben.
Ein Lithium-Akkumulator-Typ, der zwar eine höhere Anzahl Lade- und Entladezyklen überdauert, aber für eine automotive Anwendung deswegen ungeeignet erscheint, weil er nur eine sehr geringe gravimetrische Leistungsdichte (im Vergleich mit anderen Lithium-Akkumulator-Typen) hat, ist der Lithium-Titanat-Akkumulator.
Aufschlussreiche Beschreibungen zum Akkumulatortyp Lithium-Titanat-Akkumulator (LTO-Akkumulator) sind der WO 2015/085157 A1 (Anmelderin: E. I. DU PONT DE NEMOURS AND COMPANY; Offenlegungstag: 11. Juni 2015), der KR 2013 0 123 491 A (Anmelderin: LG CHEMICAL LTD.; Offenlegungstag: 13. November 2013), der EP 3 770 997 A1 (Anmelderin: LG CHEM, LTD.; Offenlegungstag: 27. Januar 2021) und der EP 3 376 569 B1 (Inhaberin: KABUSHIKI KAISHA TOSHIBA; Erteilungstag: 9. Dezember 2020) zu entnehmen.
Statt ausführlich den Typ Lithium-Titanat-Akkumulator mit allen seinen Komponenten und seinen elektrischen, thermischen, chemischen und mechanischen Eigenschaften zu beschreiben, soll auf die zuvor genannte, einschlägige Fachliteratur, z. B. aus dem Bereich Patentliteratur, verwiesen werden, deren Offenbarungsumfänge als vollständig in vorliegende Erfindungsbeschreibung inkludiert gelten sollen.
Andere Überlegungen gehen dahin, Lastkraftwagen an Oberspannungsleitungen zu führen. Lkws mit entsprechenden Pantographen werden unter anderem in der DE 10 2016 004 610 A1 (Anmelderin: Scania CV AB; Offenlegungstag: 22. Dezember 2016) und in der EP 3 357 741 B1 (Patentinhaberin: MAN Truck & Bus SE; Patenterteilungstag: 15. September 2021) vorgestellt. Ein weiterer Stromabnehmer wird in der DE 10 2009 030 218 B3 (Patentinhaberin: Bombardier Transportation GmbH; Patenterteilungstag: 23. September 2010) behandelt, der mit der Zielrichtung „Schienenfahrzeug“ entwickelt worden ist, womöglich aber - in eventuell abgewandelter Form - auch auf Dächern von Fahrerhäusern von Langstrecken-Lastkraftwagen (Langstrecken-Lkws) montiert werden kann. Ein Aufbau eines Oberleitungsspannungsabgriffs, seine Abmessungen, seine Beweglichkeit und sein elektrisches sowie sein mechanisches Verhalten können aus den zitierten Druckschriften entnommen werden und gelten als vollumfänglich für vorliegende Erfindungsbeschreibung inkludiert.
So verlockend es auch wirkt, die Lastkraftwagen an jeder beliebigen Stelle ihrer Fahrstrecke über eine Hochspannungskabelversorgung mit elektrischer Energie zu versorgen, dürfte eine komplette Elektrifizierung aller Straßen eines Landes eine deutlich zu hohe Investitionssumme, die in den Straßenbau fließen müsste, erforderlich machen.
Daher gibt es in der Fach- und Patentliteratur schon verschiedene Ausführungen, wie ein Speicher-Antriebs-Konzept in einem Lastkraftwagen, insbesondere in einem Lastkraftwagen, der für den Güter-Fern-Verkehr bestimmt ist, mit einem Ankoppelgerät, wie einem Pantographen, an Oberspannungsleitungen aussehen kann, wenn der Lastkraftwagen eine Strecke entlangfahren soll, an der nur streckenweise Oberspannungsleitungen zur Verfügung stehen.
Stand der Technik
In der DE 10 2019 117 419 A1 (Anmelderin: Bombardier Transportation GmbH; Offenlegungstag: 31.12.2020) wird eine Schienenverkehrsstrecke mit einer von einem Schienenfahrzeug nutzbaren elektrischen Nachladeinfrastruktur beschrieben. Zu den im Schienennetzwerk verkehrenden Fahrzeugen gehören die Fahrzeuge „Zug“, „Triebwagen“, „Lokomotive“ und „Waggon“. Die Infrastruktur soll Oberleitungsabschnitte für ein Laden im Stillstand oder für ein Laden während einer Fahrt eines Fahrzeugs aufweisen. Die Länge und die Größe der Abschnitte der Nachladeinfrastruktur seien in Übereinstimmung mit dem Energiebedarf der Fahrzeuge auszulegen. Jede Ladestation sei mit Komponenten wie Wechselrichter, Gleichrichter und/oder - ganz allgemein gesprochen - Strom- und/oder Spannungswandler auszustatten. Darüber hinaus könne eine Energierückspeisung von Energie in das Versorgungsstromnetz, z. B. mithilfe von Frequenzumwandlern, vorgesehen werden. Damit auf jeden Fall ein Notfallbetrieb sichergestellt sei, wird vorgeschlagen, die Energiespeicherkapazität in eine Notbetriebskapazität und eine Reservekapazität zu unterteilen. Die Abstände zwischen den einzelnen Abschnitten mit einer Nachladeinfrastruktur sollen so gewählt sein, dass auch bei Ausfall eines zwischenliegenden Nachladeinfrastrukturabschnitts ein Schienenfahrzeug möglichst ohne eine Tiefenentladung des Akkumulators zu einem darauffolgenden Abschnitt mit einer Nachladeinfrastruktur gelangen kann.
Die CN 109 383 307 B (Anmelderin: Zhuzhou CRRC Times Electric Co., Ltd.; Veröffentlichungstag: 12.10.2021) beschäftigt sich ebenfalls mit elektrischen Schienenverkehrsfahrzeugen, die batterieversorgt sind. Die Stromversorgung soll über ein 25 kV-Hochspannungsnetz mit Einkoppelung über einen Trafo und anschließende Wandlung, insbesondere zu einem 3-Phasen-Wechselstrom, zur Versorgung eines Antriebsmotors des Schienenfahrzeugs erfolgen. Im Fahrzeug dient ein bidirektionaler AC-DC-Converter zum Laden einer Speicherbatterie. Wenn die externe Versorgung einen Fehler hat (engl.: „when the bow net system is abnormal“), soll die Speicherbatterie von der Versorgung abgekoppelt werden und die Stromversorgung des Fahrzeugs, insbesondere die Versorgung des Antriebsmotors, soll aus der Speicherbatterie erfolgen, und zwar über den bidirektionalen DC/AC-Inverter, der auch zum Laden des Akkumulators bzw. der Speicherbatterie geeignet sein soll. Mit einem solchen Notantrieb soll das Fahrzeug wenigstens noch bis zu einer nahegelegenen Wartungswerkstatt gelangen können.
Die CN 113 183 766 A (Anmelderin: Univ. Hunan; Veröffentlichungstag: 30.07.2021) dürfte sich aufgrund des beschriebenen Gegenstands mit der Bezeichnung „multi-source multi-flow electric locomotive traction transmission system topology“ ebenfalls hauptsächlich auf Fahrzeuge des Schienenverkehrs und deren Versorgung mit Wechselstrom und Gleichstrom über einen Abgriff mittels einem zu nutzenden Pantographen beziehen. In dem Dokument werden einzelne Komponenten des Fahrzeugs aufgezählt, die zur elektrischen und zur elektronischen Ausstattung des Fahrzeugs gehören. Als mögliche Option für die einzusetzende Akkumulatortechnologie wird der Typ „Lithium-Titanat-Batterie“ genannt. Die Autoren der CN 113 183 766 A beschäftigen sich auch mit einem möglichen „Pantograph-Fehler“. Tritt ein solcher Fehler ein, soll eine elektrische Lokomotive aufgrund des an Bord befindlichen hybriden Energiespeichersystems weiter betriebsbereit bleiben.
Aus der US 2011/0 166 736 A1 (Anmelderin: Mitsubishi Electric Corp.; Veröffentlichungstag: 07.07.2011) geht eine Antriebssteuerung für ein elektrisches Fahrzeug hervor, wie für einen Nahverkehrszug mit 10 Wagen oder wie für eine U-Bahn. Als Nominalspannung auf einer Oberleitung wird eine Spannung in Höhe von 1500 V genannt. Außerdem wird ein Spannungsfenster, das in einem Spannungsfeld zwischen 1000 V und 1800 V variiert werden kann, als möglicher Bereich einer variablen Spannung beschrieben. Darüber hinaus werden DC-Spannungen von 600 V bis 3000 V als Versorgungsspannungen genannt. In einem Fehlerfall, genauer wenn keine ausreichende Oberleitungsspannung anliegt, soll ein solcher Zug auf einen Batteriebetrieb umgeschaltet werden können. Zur Begrenzung des Energiebedarfs des Fahrzeugs wird vorgeschlagen, eine Klimaanlage auszuschalten und stattdessen einen (zusätzlichen) Ventilator in einem kontinuierlichen Betrieb einzusetzen.
Hybride Antriebe für ein Kraftfahrzeug werden in der US 6 053 842 A (Inhaberin: Nissan Motor Co., Ltd.; Veröffentlichungstag: 25.04.2000) beschrieben, die mit unterschiedlichen Anordnungen von „Verbrennern“, E-Motoren und Getrieben vorgestellt werden. Eine Versorgung des Kraftfahrzeugs aus Oberleitungen wird dabei jedoch nicht in Betracht gezogen.
Die Autoren möchten aber ebenfalls Vorkehrungen für verschiedene Fehlerfälle im Antriebssystem treffen. Wenn ein ladestromerzeugender Motor, der bei Unterschreiten einer Standard-Ladezustandsschwelle des Akkumulators anlaufen soll, ausgefallen sein sollte, sollen verschiedene Warnlampen einem Fahrer die Art des vorliegenden Fehlers anzeigen. In einem Fehlerfall soll die Freigabe eines Rest-Ladezustands bis zu einer noch zulässigen niedrigsten Ladezustandsschwelle möglich sein.
Die US 2019/0 107 406 A1 (Anmelderin: NIO USA, Inc.; Veröffentlichungstag: 11.04.2019) schlägt gem. ihrer 8 vor, einen PKW mit einem Pantographen auf dessen Dach auszustatten. Außerdem soll darüber hinaus ein stationäres Laden mithilfe eines Steckers durchführbar sein.
Die EP 3 103 675 A1 (Anmelderin: Kabushiki Kaisha Toshiba Minato-ku; Veröffentlichungstag: 14.12.2016) beschäftigt sich mit einem Fahrzeugsteuergerät, zu dem ein Wandler gehören soll, der die Energie für den Antrieb eines elektrischen Fahrzeugs aus einer Oberleitung beziehen soll. Außerdem soll von dem Wandler eine Niederspannung für den Betrieb von einem Zusatzgerät bereitgestellt werden können. Unter Zwischenschaltung eines Ladegeräts soll jene Spannung auch zum Laden eines Speichers für elektrische Energie verwendbar sein. Ein Steuergerät zwischen dem Speicher und dem Ladegerät soll in nicht elektrifizierten Streckenbereichen Energie aus dem Speicher statt aus der Oberleitung bereitstellen.
Das Laden eines elektrischen Fahrzeugs, insbesondere eines Busses, an einer Ladestation wird in der US 2020/0 391 595 A1 (Anmelderin: Proterra Inc.; Veröffentlichungstag: 17.12.2020) beschrieben. Die Autoren beschäftigen sich insbesondere mit einem automatisierten Andocken an die Ladestation und mit einem automatisierten Laden. Eingehender wird außerdem eine Kommunikation zwischen Fahrzeug und der Ladestation mittels Mobilfunk beschrieben. In der Beschreibung werden verschiedene Prozentzahlen bezüglich des Aufladens von Lithium-Titanat-Batterien und Ladezeiten jeweils für sich separat aufgelistet. So soll es möglich sein, in einer vorgegebenen Zeit mehr als 75 % der maximalen Ladekapazität aufzuladen. Ein Aufladen soll in einer Ausgestaltung innerhalb von drei Minuten und in einer anderen Ausgestaltung innerhalb von einer Minute möglich sein.
In der US 2010/0 300 780 A1 (Anmelder: A. N. Carusco et al.; Veröffentlichungstag: 02.12.2010) wird ein Personentransportsystem mit einer Ladeinfrastruktur unter Nutzung von Oberleitungen beschrieben, bei dem durch ein 2,1-MW-System das Laden eines 150-Ah-Fahrzeug-Akkus auf einem Spannungsniveau von 600 V in zwei Minuten erfolgen soll. Eine Ladestation in einer solchen Ladeinfrastruktur soll eine Leistung von 3,000 kW liefern können, wobei der Laderegler hierbei im Fahrzeug angeordnet sein soll. Die Autoren der US-Patentanmeldung behaupten, deutlich schnelleres Laden als mit konventionellen Blei-Säure- oder Lithium-basierten Batterien in ihren elektrischen Systemen ermöglichen zu können; sie gehen aber hierbei nicht konkret auf die zu verwendende Batterietechnik ein. Als Beispiele für Batterien-Technologien werden Li-lonen-Batterien, Ni-Metall-Hydrid-Batterien sowie Batterien mit geschmolzenem Salz genannt. Auch wird die Verwendung von Materialien wie Ni-NaAlCl₄ (Na-NiCl₄), Na-S oder Li-S angesprochen. Genauere Spezifikationen der Batterien, die mit jenen Materialien ggf. hergestellt sein könnten, werden in der Beschreibung jedoch nicht angegeben. Auch werden keine Bezüge zu konventioneller Batterie-Technik gebildet.
Die US 8 975 866 B2 (Inhaberin: Proterra Inc.; Erteilungstag: 10. März 2015) erwähnt am Anfang ihrer Beschreibung voluminöse Fahrzeuge, wie elektrisch angetriebene Nahverkehrsbusse und Schwerlast-Lkws, die sowohl an Oberleitungen geführt als auch unabhängig von den Oberleitungen sich fortbewegen können. Ein größerer Teil der Beschreibung der US 8 975 866 B2 beschäftigt sich mit dem Lithium-Akkumulatortyp Lithium-Eisenphosphat-Akkumulator; nebenbei wird aber auch gezeigt, dass ein Lithium-Titanat-Akkumulator mit den gleichen Ladezyklen betrieben werden kann, durch die beispielsweise eine Energie von 36 kWh aus dem Akkumulator abgerufen werden kann, obwohl der LTO-Akkumulator nur eine halb so große Speicherkapazität aufweist wie volumenmäßig ähnlich gestaltete Lithium-Eisenphosphat-Akkumulatoren. Im Endeffekt nimmt man als Leser der US 8 975 866 B2 die Erkenntnis mit, ein akkumulatorversorgtes Kraftfahrzeug möge nur einen möglichst kleinen Energieanteil des maximal zur Verfügung stehenden Speichers des Akkumulators durch Lade- und Entladevorgänge nutzen. Hierbei soll ein Lithium-Akkumulator, egal ob es sich um einen Lithium-Eisenphosphat- oder um einen Lithium-Titanat-Akkumulator handelt, weder auf die maximale Aufladung aufgeladen werden noch soll ein solcher Akkumulator eine vollständige Entladung erfahren. Die Leistung sei also nur aus dem Akkumulator zu beziehen, wenn sich der Akkumulator in einem mittleren Ladungszustand befindet.
Die Ladungs- und Entladungssteuerung eines Kraftfahrzeugakkumulators soll sich folglich gemäß der US 8 975 866 B2 lediglich in einem kleinen mittleren Ladungsbereich bewegen. Beispielsweise wird eine Endbeladungsgrenze von 10 % des maximalen SOC (State-of-Charge) vorgeschlagen. Tiefer als 30 % des maximalen SOCs sollte ein Lithium-Akkumulator, selbst wenn es sich um einen LTO-Typen handelt, nicht entladen werden.
In der DE 10 2019 214 622 A1 (Anmelderin: ZF Friedrichshafen; Offenlegungstag: 25.03.2021) wird ein System zum Laden eines batterieelektrischen Fahrzeugs beschrieben, bei dem das zu ladende Fahrzeug seinen Strom durch Ankoppeln an eine mobile Ladeeinrichtung beziehen soll, wobei während der Fahrt des Fahrzeugs ein Strom von einer Versorgungsleitung auf die mobile Ladeeinrichtung übertragen werden soll. Als mobile Ladestation soll ein Lastkraftwagen mit einer Zusatzbatterie, die als Lithium-Ionen-Batterie ausgebildet sein kann, dienen. Eine LKW-typische Geschwindigkeit von 80 km/h wird als typische Fahrzeugsgeschwindigkeit erwähnt. Zum Aufladen der Akkumulatoren über Oberleitungen in Bereichen von ausgewählten Streckenabschnitten sollen die Oberleitungsabschnitte in regelmäßigen Abständen vorhanden sein, wobei deren exakte Größe bzw. Länge jedoch nicht genauer spezifiziert wird. Zur Größe eines im Fahrzeug zu verbauenden Akkumulators finden sich in der DE 10 2019 214 622 A1 verschiedene Angaben, wonach die Batterie in einer Größenordnung von 50 kWh oder in einer Größenordnung von 200 kWh vorliegen könnte.
Die US 2020/0 086 750 A1 (Anmelderin: Proterra Inc.; Veröffentlichungstag: 19.03.2020) beschäftigt sich mit elektrischen Fahrzeugen und mit Ladestationen. Dabei werden auch elektrisch betriebene Schwerlastfahrzeuge sowie mehrachsige Lastwagen und Busse erwähnt. Die Ladestationen sollten für diese Fahrzeugtypen ausgelegt sein. Diese Fahrzeuge sollen auf ihren Dächern Kontaktplatten oder Schienen aufweisen. Ein Kontakt von der Ladestation zum Fahrzeug soll mittels Pantographen erfolgen. Auf diese Weise soll es möglich sein, dass Fahrzeuge elektrische Kontakte bilden, die unterschiedliche Höhe haben. Trotz der unterschiedlichen Höhe sollen sie mit Strom versorgt werden können. Somit dürfte beim Lesen des Dokuments davon auszugehen sein, dass die Ladestationen nur für solche Fahrzeuge sinnvoll beteibbar sind, die regelmäßig bestimmte Stationen anfahren, um dort für eine gewisse Zeit zu verweilen. Weil eine Ladezeit von nicht weniger als 1 Minute genannt wird, ist des Weiteren davon auszugehen, dass zum Laden der Batterie das Fahrzeug aus dem fließenden Verkehr ausscheren muss und zum Laden ein Fahrzeug angehalten werden soll. Ein Arm des Lademasts dürfte im Verkehrsfluss, der mit typischerweise 11 Meilen/Stunde angegeben wird, nicht ausreichend lange nachführbar sein. Die Autoren der US 2020/0 086 750 A1 beschäftigen sich hauptsächlich mit Kontaktierungsvorrichtungen und schlagen eine Anordnung vor, die als inverse Realisierung der von Straßenbahnen oder elektrischen Bussen bekannten Kontaktierungsvorrichtungen beschrieben werden kann. Als ein Typ von Batterien, die schnell aufladbare Energiespeicher für Busse darstellen können, wird der Typ „Lithium-Titanat-Batterien“ in Betracht gezogen. Wie hierbei der Fahrzeugantrieb auszubilden ist, wird anscheinend von den Autoren der US 2020/0 086 750 A1 als bekannt vorausgesetzt. Ein Lade-Steuergerät soll in der Lage sein, einen Ladezustand des von ihm betreuten elektrischen Fahrzeugs zu einer Ladestation zu kommunizieren. Eine Batterieüberwachung in dem Fahrzeug soll den Bedarf des Fahrzeugs nach elektrischer Energie melden und die Verfügbarkeit elektrischer Energie von den Ladestationen abfragen können. Mithilfe von Bedarfsprognosen sollen Entscheidungen über das Anfahren von Ladestationen bzw. über die Abänderung von Routen von dem Fahrzeug getroffen werden. Wahlweise soll ein teilweises oder vollständiges Laden des Akkumulators erfolgen können. Wichtig sei es, eine Notversorgung durch einen stationären Energiepuffer vorzuhalten, der zugleich zur Stabilisierung einer Netz-Stromversorgung an der Ladestation dienen soll.
Wird die Dimensionierungs- und Auslegungsvorschrift gemäß der US 8 975 866 B2 mit Lastkraftwagen umgesetzt, die, wie in der DE 10 2016 004 566 A1 (Anmelderin: Scania CV AB; Offenlegungstag: 3. November 2016) beschrieben, in Oberleitungsenergieaufladezonen wieder aufgeladen werden, so müssen eine sehr hohe Anzahl und damit eine sehr hohe Dichte entsprechender Oberleitungsenergieaufladezonen an Fahrstrecken der Lkws vorhanden sein, durch die Lkws mit Stromabnehmern auf irgendeine „Route“ im innerstädtischen Verkehr durchfahren und während der Fahrt Ladenergie von den Oberleitungen beziehen können. Als Stromspeicher soll eine Energiespeichervorrichtung dienen, die auch als Batterie bezeichnet aber nicht näher beschrieben wird. Die DE 10 2016 004 566 A1 unterbreitet Vorschläge, wie eine entsprechende Ladelogistik von sich in Bewegung befindlichen Bussen aussehen kann. Die Ladelogistik soll sich auch für Motorräder oder Lastkraftwagen eignen, die nicht auf Schienen fahren. Zunächst soll eine Distanz zur nächsten Aufladezone bestimmt werden, um die Fahrstrecke zu dieser nachfolgenden Aufladezone als bewältigbar abzuschätzen. Außerdem wird auf Besonderheiten bei einer Distanz zwischen zwei Aufladezonen hingewiesen, die „bekannt oder voreingestellt“ sein kann.
Günstiger wäre es, wenn der in der DE 10 2016 004 566 A1 angedeutete Koordinierungsaufwand, der sich bei einer entsprechend hohen Anzahl an Oberleitungsenergieaufladezonen ergibt, durch eine Streckung der räumlichen Abstände zwischen den Oberleitungsenergieaufladezonen reduziert werden könnte.
Alle zuvor genannten Druckschriften gelten mit ihrer Benennung als vollumfänglich in vorliegende Erfindungsbeschreibung inkorporiert. Hierdurch soll vermieden werden, nicht mehr erneut und wiederholt allgemein bekannte Zusammenhänge zwischen Fahrzeugen wie Lastkraftwagen und ihren Komponenten wie LTO-Batterien bzw. LTO-Akkumulatoren und den, z. B. auf einem Dach des Lkws installierten Stromabnehmern (z. B. des Typs „Pantographe“) erörtern zu müssen, sondern durch Verweis auf die Druckschriften sollen solche Zusammenhänge als ebenfalls definiert für vorliegende Erfindung angesehen werden dürfen.
Aufgabenstellung
Es besteht folglich ein Bedarf nach einer technischen Lösung, wie Fahrzeuge mit einem größeren Energiebedarf (z. B. Lkws im Fernlastverkehr) während ihrer Fahrt mit weiterer Energie versorgt werden können, wobei es besonders attraktiv wäre, wenn die Phasen der Energieaufnahme möglichst auseinandergeschoben werden, jedoch die Zuladungsfähigkeit, wenn überhaupt, nur gering leidet.
Erfindungsbeschreibung
Die erfindungsgemäße Aufgabe wird durch einen Lastkraftwagen nach Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen lassen sich den abhängigen Ansprüchen entnehmen.
Lastkraftwagen (abgekürzt: Lkws), die vor allem für Transportaufgaben in einem Langstreckenbetrieb vorgesehen sind (Langstrecken-Lastkraftwagen, abgekürzt: Langstrecken-Lkws), d. h. eine Tour von mehr als 500 km, insbesondere von mehr als 1.000 km zurücklegen, können derart aufgebaut sein, dass sie ausschließlich durch einen Elektromotor oder durch mehrere Elektromotoren angetrieben werden (verbrennungsmotorischfreier Antrieb; ausschließlicher Elektroantrieb). Ein solcher elektrischer Antrieb bezieht die für den Antrieb benötigte Energie aus einem Akkumulator, dem sogenannten Traktionsakkumulator, der also für die elektrische Versorgung des Antriebsmotors oder der Antriebsmotoren des Lastkraftwagens zuständig ist, sofern er nicht an einer Hochspannungsleitung (oder einer Oberspannungsleitung) angeschlossen ist. Zu speichernde bzw. aufzunehmende Energie kann über eine Oberleitung dem Lastkraftwagen zur Verfügung gestellt werden. Die über die Oberleitung zur Verfügung stehende elektrische Energie wird von einem Oberleitungsabgriff den Lastkraftwagen zur Verfügung gestellt. Die Weiterleitung des elektrischen Stroms und das Anliegen einer entsprechenden Spannung erfolgt über einen Oberleitungsabgriff an weiterführende Leiter oder Kabel des Lastkraftwagens.
Ein zuvor beschriebener Lastkraftwagen kann also beim Durchfahren eines mit einer elektrischen Versorgung (leitungsgeführten Abnahmebereiche für elektrische Energie) ausgestatteten Streckenabschnitts, z. B. auf einer Autobahn, bei dem es also eine Oberleitung gibt, Energie aus der elektrischen Versorgung, wie der Oberleitung, beziehen. Die Strecken bzw. Streckenabschnitte, die ohne Oberleitungen für Lastkraftwagen existieren, dürften noch lange Zeit, ohne umgebaut zu werden, d. h. also dem Charakter nach unverändert, erhalten bleiben, sodass solche Streckenabschnitte durch Leistungsreserven im Akkumulator abfahrbar, durchfahrbar bzw. überwindbar sind.
Der Lastkraftwagen ist dafür gestaltet, in dem lückenhaften, entlang einzelner Strecken mit vorhandenen Aufladestrecken ausgestatteten, also mit einem lückenhaft ausgestatteten Energieversorgungssystem während einer Transportfahrt, d. h. phasenweise kontinuierlich (so lange sich der Lastkraftwagen in dem Streckenabschnitt mit Oberleitungen befindet) aufzuladen. Daher hat der Lastkraftwagen einen Oberleitungsabgriff, über den elektrische Ladeenergie einem (bzw. wenigstens einem) in dem Lastkraftwagen eingebauten Traktionsakkumulator zur Verfügung gestellt werden kann.
Mit anderen Worten, das Energieversorgungssystem hat nur in einzelnen Strecken, die vorzugsweise nicht länger als 10 km jeweils eine Oberleitungsstrecke haben, Aufladeabschnitte, durch die der Lastkraftwagen fahren kann. Die Oberleitungen sind somit über Fernstraßen, z. B. über Autobahnen, geführt, d. h. sind entlang einer Fernstraße wie z. B. einer Autobahn geführt. Zwischen den Abschnitten, die mit Oberleitungen ausgestattet sind, auf denen also eine Hochspannung zur Verfügung gestellt wird, gibt es andere Abschnitte, die oberleitungsfrei (so wie üblicherweise Autobahnen bis in die 2020er Jahre ausgeführt worden sind) gestaltet sind. Die Abschnitte, an denen es keine Oberleitungen gibt, sind ein Mehrfaches länger als die Abschnitte, an denen es Oberleitungen für eine Ankopplung eines Lkws an der Oberleitung gibt. Das Mehrfache kann z. B. mehr als einem Fünffachen, also z. B. einem Zehnfachen einer oberleitungsausgestatteten Strecke entsprechen. Die oberspannungsleitungsfreien Strecken sind entlang einer typischen Fernstraße länger als die Strecken, die mit Oberleitungen ausgestattet sind.
Somit kann ein Lastkraftwagen immer wieder seinen Traktionsakkumulator nachladen, wenn er eine Strecke passiert, an der es eine Oberleitung gibt.
Ein solches System, zu dem ein Lastkraftwagen und eine (Fern-)Straße gehören, an der es Oberleitungen in einzelnen Streckenabschnitten gibt, kann ein phasenweiser Ladebetrieb für mehrere Lastkraftwagen, die sich innerhalb eines Streckenabschnitts befinden, zur Verfügung stehen. Lastkraftwagen können so betrieben werden, dass sie immer wieder über ihre Oberleitungsabgriffe aufgeladen werden bzw. ihre Akkumulatoren aufgeladen werden, wobei die in dieser Phase aufgeladene Energiemenge ausreicht, dass der Lastkraftwagen mehrere 10 km (50 km, 70 km oder sogar 80 km), idealerweise sogar mehr als 100 km, zurücklegen kann.
Können die Leitungen ausreichend starke elektrische Ströme als Ladeströme abgeben, z. B. jedem angeschlossenen Lastkraftwagen bis zu 3.000 Ampere, so kann die Ladeelektronik des Lastkraftwagens für eine Ladungssteuerung von Leistungen in der Größenordnung von Megawatt dimensioniert sein. Eine günstige Größe ist eine Ladeleistung von 3 Megawatt. Eine Ladeleistung von ca. einem Megawatt ist bereits vorteilhaft. Je größer die Ladeleistung ist, desto höher kann der Ladestrom ausfallen; hierdurch lassen sich die Ladezeiten deutlich verkürzen, z. B. auf Ladephasen von nur wenigen Minuten. Dies führt zu kürzeren benötigten Oberleitungsstrecken. Handelt es sich bei den Straßen um Autobahnen, die nur an ausgewählten Einfädelstellen angefahren werden können (bzw. auf die nur über ausgewählte Auffahrten aufgefahren werden darf), ist jedes Fahrzeug gezwungen, von der gleichen Seite in einen Ladebereich hineinzufahren und an der anderen Seite den Ladebereich wieder zu verlassen. Wird die Ladestrecke für eine maximale Geschwindigkeit dimensioniert, wie z. B. für eine maximale Geschwindigkeit von 100 km/h, so reicht für eine Vollaufladung des Akkumulators, auch wenn dieser nahezu vollständig entleert sein sollte, eine Strecke von wenigen Kilometern aus, selbst bei Ladesteuerungen, die mit einer Startrampe oder mit mehreren Laderampen während der Ladung operieren.
Nachfolgend werden vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen dargelegt, die für sich gesehen, sowohl einzeln als auch in Kombination, ebenfalls erfinderische Aspekte offenbaren können.
Der Oberleitungsabgriff steht vorteilhafterweise in unmittelbarer elektrischer Verbindung mit dem Akkumulator. Verluste auf dieser Verbindung können dadurch minimiert werden, dass Supraleiter die elektrischen Leiter sind. Die im Fahrzeug leistungsführenden Leiter können als Supraleiter ausgeführt werden.
Zwischen den zur Verfügung stehenden Traktionsakkumulatorentechniken fällt vorzugsweise die Entscheidung zu Gunsten eines Akkumulators mit Lithium-Titanat-Zellen. Lithium-Titanat-Zellen (LTO-Zellen) zeichnen sich durch eine besondere Robustheit und ein geringes Alterungsverhalten aus.
Aufgrund des Betriebs des Akkumulators als Traktionsakkumulator bedarf es einer Leistungssteuerung, alternativ oder zusätzlich eines Batteriemanagementsystems des Lastkraftwagens. Mit Hilfe der Leistungssteuerung oder des Batteriemanagementsystems kann eine Vollentladung und/oder eine Vollbeladung des Akkumulators realisiert werden.
Vorteilhafterweise ist eine weitere Komponente des Lastkraftwagens eine Anzeige, die den Ladezustand und ggf. auch den „Gesundheitszustand“ des Akkumulators einem Fahrer des Lastkraftwagens mitteilt. Die Anzeige kann ermittelte, berechnete und mitgeschriebene Werte zum SOC („state-of-charge“) des Akkumulators, also des Traktionsakkumulators, visualisieren, damit ein Fahrer eine Information erhält, wie weit das Fahrzeug, genauer gesagt, der Lastkraftwagen, bei seiner aktuellen Beladung, noch fahren kann, bevor eine Phase der Aufladung im Betrieb erfolgen muss.
Die Leistungssteuerung des Lastkraftwagens, alternativ oder zusätzlich das Batteriemanagementsystem des Lastkraftwagens, ist für einen Standardbetrieb konfiguriert bzw. konfektioniert. Im Standardbetrieb wird eine Leistungsreserve im Akkumulator zurückgehalten. Die Leistungsreserve kann z. B. in der Größenordnung von 10 % des SOCs gestaltet sein. Damit können gängige Notreserven einer elektrischen Versorgung sichergestellt werden (z. B. für eine Klimatisierung des Fahrzeugs), z. B. für eine universelle Versorgung. Vorrangig geht es jedoch darum, dass mit Hilfe der zusätzlich gespeicherten Energiemenge bzw. des reservierten Energieanteils ein Notbetriebslauf oder eine Notbetriebsfahrt realisiert werden kann.
Dank der Schnellladetechnik (z. B. eine 80 % Aufladung innerhalb von 90 Sekunden) und der hohen Energien, die während der Ladephase durch die Oberleitungen zur Verfügung gestellt werden, wird der Traktionsakkumulator innerhalb von wenigen Minuten, idealerweise sogar im Sekundenbereich, so umfangreich aufgeladen, dass er anschließend viele Kilometer, z. B. mehr als 50 km, eventuell sogar mehr als 60 km, idealerweise sogar mehr als 100 km, ohne eine leitungsgeführte Energieversorgung weiterfahren kann.
Vorteilhafterweise hat der Lastkraftwagen nicht nur einen Oberleitungsspannungsabgriff, wie z. B. einen Pantographen, sondern der Lastkraftwagen hat noch zusätzlich einen Ladestecker. Lastkraftwagen werden üblicherweise so betrieben, dass sie immer wieder auf einen Speditionshof gefahren werden, sodass sie aus dem Lager der Spedition heraus beladen werden können. Während ein Lkw in einer Ladeposition, vor bzw. an z. B. einer Laderampe, geparkt ist und beladen wird, kann der Ladestecker des Lkws dazu verwendet werden, erneut elektrische, zu ladende Energie dem Traktionsakkumulator des Lastkraftwagens zur Verfügung zu stellen. Weil in Speditionshöfen häufig mit Gabelstaplern und Lasten hin und her gefahren wird, ist eine Oberleitung im Bereich einer Spedition, insbesondere in Ladezonen, häufig ein Hindernis für die Fahrzeugkommissionierung. In diesen Bereichen sollte keine Oberleitung vorhanden sein, sodass an solchen Stellen der Lastkraftwagen idealerweise über einen Ladestecker beladen bzw. aufgeladen werden kann. Die Ladefläche des Lastkraftwagens kann mit Gütern beladen werden, während der (Traktions-)Akkumulator mit elektrischer Energie beladen wird. Sind die logistischen Abläufe vorteilhaft organisiert, so kann eine zeitgleich ausgeführte bzw. eines synchrone Komplettladung des Akkumulators mit einer Beladung des Laderaums des Lkws durchgeführt werden.
Wie eingangs der Beschreibung schon ausgeführt, sind Speicherkapazitäten von Akkumulatoren für Traktionsanwendungen nur in einem bisher üblichen Maß herstellbar, wenn ausreichend schwere Akkumulatoren geschaffen werden (aufgrund der gravimetrischen Energiedichte, insbesondere von Lithium-Akkumulatoren). Berechnungen und Versuche haben jedoch gezeigt, dass ein lückenhaftes Oberleitungs-Energieversorgungssystem ausreicht, wenn Schwerlast-Lkws mit einem Akkumulator zwischen 100 kWh und 200 kWh ausgestattet werden. Ein von vielen Lkw-Herstellern seit vielen Jahren verfolgter Ansatz sieht vor, möglichst Akkumulatoren mit sehr hohen Speicherkapazitäten in einem Lkw zu verbauen, um so einen mehrere 100 km großen Fahr- bzw. Wirkungsradius durch den Akkumulator zu ermöglichen. Wird die maximal zur Verfügung stehende Energie des Akkumulators jedoch auf einen Bereich von weniger als 200 kWh beschränkt, gewinnt ein Lastkraftwagen die Option eines höheren Ladegewichts. Folglich ist es vorteilhaft, wenn die Speicherkapazität des Akkumulators zwar mehrere 10 kWh beträgt, jedoch weniger als 250 kWh groß ist.
Die zu ladenden Energien können besonders günstig dem Lastkraftwagen und damit seinem Traktionsakkumulator (oder seinen Traktionsakkumulatoren) zur Verfügung gestellt werden, wenn die Oberleitungen im Kilovolt-Bereich spannungsfest ausgeführt sind, z. B. durch entsprechende Abstände zwischen den Potenzialen und somit zwischen den spannungsführenden Leitern. Natürlich ist eine Systemspannung von mehr als 800 Volt bereits eine attraktive Systemspannung für die Oberleitungen. Vorteilhafter sind aber Spannungen, die noch höher sind. Auf der anderen Seite darf von den Oberleitungen oberhalb von Fahrstrecken keine Gefährdung für die darunter fahrenden Fahrzeuge ausgehen, insbesondere für solche Fahrzeuge, die ohne einen Oberleitungsabgriff unter den Oberleitungen entlang fahren. Aus Sicherheitserwägungen ist eine niedrigere Spannung anzustreben; aus Effektivitätsgründen ist eine möglichst hohe Spannung anzustreben. Die Systemspannung kann daher vorteilhafterweise zwischen 800 Volt und 2 kV gelegt werden, z. B. auf ein Spannungsniveau von 1.250 Volt (DC - Gleichspannung) oder sogar auf ein Spannungsniveau von 1.500 Volt (DC - Gleichspannung).
Das Energieversorgungssystem und die Kommunikation mit einem einzelnen Lastkraftwagen kann deutlich verbessert werden, wenn zwischen Lastkraftwagen und einer die elektrische Energie steuernden Zentrale, z. B. einer Umspannstation oder z. B. einem Kraftwerk, eine Lade-Kommunikation existiert, über die Leistungsmengen, Energiemengen, Mengenberechnungen, Zeitpunkte der Energieanforderung und Typ und Nummer (z. B. Kennzeichen) des Kraftfahrzeugs ausgetauscht werden können. Während eines Ladens oder vor einem Laden eines Akkumulators eines Lastkraftwagens kann mit Hilfe einer Lade-Kommunikation eine Anmeldung an dem zentralen Energieverwaltungssystem stattfinden. Somit ist im Vorhinein bekannt, an welcher Stelle des Energieversorgungssystems welche Leistungen zu welchem Zeitpunkt abgerufen werden. Durch Energieflusssteuerungen können einzelne Oberleitungen mehr Energie erhalten als andere Oberleitungen, wodurch Verluste, Transienten und sonstige Schwingungen im Energieversorgungssystem reduzierbar sind (idealerweise sogar ganz vermeidbar sind).
Das erfindungsgemäße Energieversorgungssystem ist so konzipiert, dass Lastkraftwagen mit einem Gesamtgewicht von 40 Tonnen oder Kraftwagen mit einer Maximalgeschwindigkeit von nicht mehr als 100 km/h unproblematisch durch das Energieversorgungssystem versorgt und ihre Akkumulatoren aufgeladen werden können.
Dank der besonders kleinen und damit leichten Lithium-Akkumulatoren ist es möglich, Transporte auszuführen, die weniger als 3 kWh (Kilowattstunden), insbesondere sogar weniger als 2 Kilowattstunden, pro zu fahrendem Kilometer benötigen (selbst bei einer Zuladung von mehr als 26 Tonnen).
Elektrische Antriebssysteme haben den Vorteil, dass nicht nur ein Antriebsmotor verbaut werden kann, sondern es können mehr als ein Motor in dem Lastkraftwagen zu dessen Antrieb vorhanden sein. Lastkraftwagen, die über ihre Ladefläche hinweg ungleichmäßig beladen sind (insbesondere in Bezug auf das Ladegewicht pro Fläche) können auf diese Weise an unterschiedlichen Achsen unterschiedlich stark angetrieben werden. Achsen, die im Bereich der Ladefläche angebracht bzw. montiert sind, in denen nur eine geringe Auflastung (ein geringes Ladegewicht) herrscht, können mit weniger Antriebsenergie für ihre Antriebsmotoren ausgestattet werden als jene Achsen, die die Haupttransportleistung zu erbringen haben. Hierdurch lassen sich weitere Energien einsparen; auch dadurch wird der Traktionsakkumulator schonender in Anspruch genommen.
Aufgrund der Leistungen, aufgrund der Spannungen, aufgrund der elektrischen Ströme, aufgrund der Leistungselektronik, aufgrund des Batteriemanagements, aufgrund der Oberleitungen und aufgrund der Konstruktion des Lastkraftwagens ist die Leistungssteuerung (alternativ oder zusätzlich das Batteriemanagement) für eine Schnellladung des (Traktions-)Akkumulators gestaltet.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn eine Zellschnellladung innerhalb von maximal drei Minuten abwickelbar ist, so kann das erfindungsgemäße System derart gestaltet sein, dass innerhalb von z. B. zwei Minuten, eventuell sogar innerhalb von nur einer Minute, 80 % der im Akkumulator zu speichernden Energie in den Akkumulator eingebracht werden kann (aufgrund der Spannung, des Stroms, der abrufbaren Leistung, des Akkumulatortyps usw.).
Üblicherweise hat ein Kraftfahrzeug, wie z. B. ein Lastkraftwagen, ein Armaturenbrett, das über seine Anzeigetafeln, insbesondere seinen Messanzeiger, einem Fahrer mitteilt, in welchem Zustand die einzelnen Komponenten des Antriebsstrangs sind, z. B. wie der Ladezustand des Akkumulators ist. Vorteilhafterweise gibt es eine Anzeige, die eine Ladung des Akkumulators bekanntgibt, zumindest den Zustand des Akkumulators in Bezug auf seinen Ladezustand signalisiert. Jenseits der Entladung des Akkumulators, wenn die Restladung bzw. die Reserveladung des Akkumulators benötigt wird, sollte eine Nutzung der Restladung, z. B. durch ein rotes Licht, hervorgehoben werden. Der Standardbetrieb des Lastkraftwagens sieht so aus, dass von Ladezone zu Ladezone eine Entladung des Akkumulators bis knapp vor 0 % Ladung des Akkumulators stattfindet. Sollten aber unvorhergesehene Situationen eintreten, so kann mit Hilfe der Extraladung, der Zusatzladung oder der Restladung ein wenige Kilometer reichender Weiterbetrieb des Kraftfahrzeugs (Lastkraftwagens) durchgeführt werden. Als Grenze für die Restladung kann ein SOC von maximal 10 % angesetzt werden.
Bei einer solchen Betriebsweise, die mit der Anzeige konform geht, wird der Lithium-Akkumulator, d. h. vorrangig des Typs LTO, in einem sehr breiten Ladefenster zwischen 10 % SOC und (nahezu) 100 % SOC durch seine Lade- und Entladezyklen „gefahren“ (betrieben). Trotzdem gibt es eine Reserve, die bei 10 % SOC (oder etwas weniger als 10 % SOC, z. B. bei 5 % SOC oder bei 7 % SOC) liegt.
Die zuvor dargestellten Kombinationen und Ausführungsbeispiele lassen sich auch in zahlreichen weiteren Verbindungen und Kombinationen betrachten.
Neben dem eigentlichen Akkumulator (Traktionsakkumulator) kann ein kapazitiver Lade-Zwischenspeicher, z. B. auf einem Dach des Fahrzeugs, das bedeutet unterhalb des Pantographen, vorhanden sein, in den zunächst die Ladeenergie, die für den Akkumulator bestimmt ist, eingebracht wird. Dort würde (sofern ein zusätzlicher kapazitiver Lade-Zwischenspeicher vorhanden ist) die Energie zwischengespeichert werden, die anschließend dem Akkumulator zur Verfügung gestellt wird.
Ein Pantograph, der mit Abrollkontakten und eventuell sogar auch mit einer induktiven Stromübertragung arbeitet, arbeitet deutlich zuverlässiger; Funkenbildung ist reduziert.
Eine weitere Möglichkeit der Kontaktierung und der Stromweiterleitung ist über Auffahrkontakte (z. B. über Stoßstangen). Mit Hilfe von Auffahrkontakten kann eine Stromübertragung zwischen zwei, insbesondere sich in Bewegung befindlichen, Lastkraftwagen stattfinden.
Aufgrund der hohen Leistungen, die für das Laden vorgesehen sind, ist es vorteilhaft, wenn Leitungen in den Lastkraftwagen verbaut sind, die einen möglichst geringen Widerstand haben, idealerweise gar keinen Widerstand, also Supraleiter. Aufgrund der Betriebstemperatur eines Lastkraftwagens sollte es sich dabei um Hochtemperatursupraleiter handeln.
Für eine ordnungsgemäße Verwaltung der Energien, die jeweils zur Verfügung gestellt werden müssen und sollen, könnte eine Kommunikation mit einer Lkw-ID operieren, wodurch die pro Lkw aufgenommenen und an einen Lkw übertragenen Energien nachverfolgbar sind.
Figurenliste
Die vorliegende Erfindung kann noch besser verstanden werden, wenn Bezug auf die beiliegenden Figuren genommen wird, die beispielhaft besonders vorteilhafte Ausgestaltungsmöglichkeiten darlegen, ohne die vorliegende Erfindung auf diese einzuschränken, wobei

1 ein Lastentransportsystem mit seinem Energieversorgungssystem zeigt und
2 einen Ausschnitt aus einem Armaturenbrett eines elektrisch angetriebenen Fahrzeugs mit einem SOC (state-of-charge) zeigt.

Figurenbeschreibung
Die 1 zeigt ein Lastentransportsystem 2, bei dem einzelne Lastkraftwagen, insbesondere Langstrecken-Lastkraftwagen 20, 20^I, 20^II, über eine Transportstrecke 4, die eine Fahrbahn 6 umfasst, fahren. Die Transportstrecke 4, über die einzelne Lastkraftwagen (kurz: Lkw) des Langstrecken-Lastkraftwagentyps 20, 20^I, 20^II fahren können, kann in einzelne Teilstrecken 10, 10^I, 10^II unterteilt werden.
Das Lastentransportsystem 2 arbeitet mit einer Oberleitungsinfrastruktur 8.
Die Oberleitungsinfrastruktur 8 ist auf der Transportstrecke 4 aufgebaut (im Sinne von oberhalb). Entlang einer ersten Teilstrecke 10 befindet sich eine erste Oberleitung 60, die zwischen einem ersten Oberleitungsmast 62 und einem zweiten Oberleitungsmast 64 aufgespannt ist. Die Oberleitung 60 ist an ein Stromversorgungsnetz 90 angeschlossen. Das Stromversorgungsnetz 90 ist ein leistungsfähiges Hochspannungsnetz für Gleichspannungen, wobei der Strom vorzugsweise über Supraleiter bereitgestellt wird. Bei der Oberleitung 60 handelt es sich um zwei Kabel, die sich mit Hilfe der Oberleitungsmasten 62, 64 über der Fahrbahn 6 und entlang der Fahrbahn 6 erstrecken.
In 1 ist momentphotoartig eine Anordnung gezeigt, bei der unter der Oberleitung 60 ein erster Langstrecken-Lastkraftwagen 20, der fünf Radachsen aufweist, steht (eigentlich fährt er, aber durch die Momentaufnahme sind die Langstrecken-Lastkraftwagen 20, 20^I, 20^II in einer Position dargestellt). Für das Lastentransportsystem 2 ist aber im Zeitverlauf vorgesehen, dass sich der Langstrecken-Lastkraftwagen 20 mit dessen Lkw-Front 26 in Fahrtrichtung entlang der Fahrbahn 6 bewegt, um so die Transportstrecke 4 zu bewältigen.
Der Langstrecken-Lastkraftwagen 20 weist eine Zugmaschine 24 und einen Auflieger 22 auf. Ein Lkw-Heck 28 befindet sich an dem Auflieger 22. Der Auflieger 22 dient der Aufbewahrung von Transportlasten. Die Zugmaschine 24 wird mit einem bzw. durch einen elektrischen Antrieb 30 bewegt und kann so den Auflieger 22 über die gesamte Transportstrecke 4 ziehen. Der elektrische Antrieb 30 ist mit einem elektrischen Antriebsmotor 32 und einem Getriebe 34 ausgestattet. Die Zugmaschine 24 weist einen Akkumulator 40 auf, der über dem Elektromotor-Getriebe-Aggregat (de Antrieb 30) angeordnet ist. Über eine Leistungssteuerung 42 wird der elektrische Antrieb 30 mit elektrischer Energie versorgt, die der elektrische Antriebsmotor 32 in Bewegungsenergie umwandelt. Wird der elektrische Antriebsmotor 32 beim Bremsen oder auf einer Gefällestrecke in einem Rekuperationsmodus betrieben, d. h. als Generator, wird der zurückgewonnene Strom mit Hilfe eines Batteriemanagementsystems 44, das mit dem Antrieb 30 und der Leistungssteuerung 42 zusammenarbeitet, wieder in den Akkumulator 40 eingespeist. Der Langstrecken-Lastkraftwagen 20 bzw. dessen Zugmaschine 24 ist mit einem Stromabnehmer 50 ausgestattet, der im Ladezustand einen Oberleitungsabgriff 54 zur ersten Oberleitung 60 aufweist. Anders gesagt, ist eine elektrische Stromleitungsverbindung zwischen der Oberleitung 60 und dem Stromabnehmer 50 durch ein Aufstellen des Stromabnehmers 50 ausbildbar. Der Oberleitungsabgriff 54 erfolgt über einen Schleifkontakt. Über den Oberleitungsabgriff 54 bezieht das Batteriemanagementsystem 44 elektrischen Strom zum Aufladen des Akkumulators 40. Der Strom wird über das Stromversorgungsnetz 90 entlang der Oberleitung 50 bereitgestellt, sodass der Akkumulator 44 aufladbar ist, wenn sich der Langstrecken-Lastkraftwagen 20, insbesondere dessen Zugmaschine 24, zwischen dem ersten Oberleitungsmast 62 und dem zweiten Oberleitungsmast 64 bewegt (genauso wenn er an einer Position zwischen den Masten 62, 64 steht).
Das Batteriemanagementsystem 44 ist mit einer Mobilfunkeinrichtung 80 ausgestattet. Die Mobilfunkeinrichtung 80 kommuniziert über eine Funkverbindung mit einer Funkstation 72, die zu einer Abrechnungsstation 70 gehört. Die Abrechnungsstation 70 ist Teil eines Energieverwaltungssystems, das wiederum ein Energieversorgungssystem 1 koordiniert.
Wenn das Batteriemanagementsystem 44 über die Mobilfunkeinrichtung 80 eine Tarifanfrage für Stromkosten an die Abrechnungsstation 70 schickt, erwidert die Abrechnungsstation 70 über deren Funkstation 72 mit einem Kostenvoranschlag für eine Abnahme einer Energiemenge, z. B. in der Einheit von Euro pro Kilowatt. Das Batteriemanagementsystem 44 kennt den aktuellen Ladezustand des Akkumulators 40 und kann aus der Kenntnis einer Länge einer zweiten Teilstrecke 10^I einen Energiebedarf prognostizieren, der in den Akkumulator 40 zur Bewältigung der Teilstrecke 10^I hinzugeladen werden muss. Wenn sich ein aus der Abrechnungsstation 70 übersendeter Tarif als besonders kostengünstig erweist, kann eine künstliche Intelligenz, die in das Batteriemanagementsystem 44 einprogrammiert ist, entscheiden, eine größere Energiemenge aufzunehmen, damit die Fahrstrecke 4 möglichst kostengünstig bewältigt werden kann. Das Batteriemanagementsystem 44 arbeitet mit einem Bordcomputer (nicht dargestellt) des Langstrecken-Lastkraftwagens 20 zusammen. In einer vorteilhaften Weiterbildung ist das Batteriemanagementsystem als Software auf dem Bordcomputer mit Hilfe einer angeschlossenen Sensorik und Mobilfunkausstattung arbeitsfähig. Somit umfasst das Batteriemanagementsystem zur Bewältigung seiner Aufgaben mindestens einen Datenspeicher und einen Rechner bzw. Computer sowie eine Sensorik zur Überwachung des Akkumulators 40.
Zusätzlich zu einer Tarifinformation übersendet die Abrechnungsstation 70 an das Batteriemanagementsystem 44 eine Information über eine Länge der ersten Oberleitung 60 bzw. der ersten Teilstrecke 10 sowie eine Information über eine Länge einer zweiten Teilstrecke 10^I, die ein oberleitungsfreier Abstand zu einer dritten Teilstrecke 10^II ist. Gemäß 1 existiert entlang der dritten Teilstrecke 10" wiederum eine Oberleitung 60^II, nämlich eine zweite Oberleitung 60^II, die von der ersten Oberleitung 60 elektrisch getrennt ist.
1 zeigt auf der zweiten Teilstrecke 10^I einen zweiten Langstrecken-Lastkraftwagen 20^I, der diese zweite Teilstrecke 10^I mit seinem elektrischen Antrieb 30^I durch Verbrauch von elektrischer Energie aus dem Akkumulator 40^I zurücklegen soll. Der Stromabnehmer 52 befindet sich abgesenkt im Ruhezustand, weil auf der Teilstrecke 10^I keine Oberleitungen existieren. Das Batteriemanagementsystem 44^I überwacht kontinuierlich den Ladezustand des Akkumulators 40^I. Wenn der Ladezustand des Akkumulators 40^I sich einem Notbetriebslevel annähert, nimmt das Batteriemanagementsystem 44^I über dessen Mobilfunkeinrichtung 80^I und über benachbarte Funkstationen 72^II, 72 bzw. Abrechnungsstationen 70^II, 70 eine Kommunikationsverbindung auf, um mit Hilfe von Standortinformationen eine Abstandsinformation zur nächsten Oberleitung 60^II, 60 zu beziehen. Anhand der gewonnenen Strecken- und Ladezustandsinformationen kann das Batteriemanagementsystem 44 in einem Notbetrieb ein verbrauchseffizientes Fenster für Betriebspunkte der Leistungssteuerung 42^I vorgeben, damit der Langstrecken-Lastkraftwagen 20^I einen Anschluss an die Oberleitungsinfrastruktur 8 erreichen kann, falls unvorhersehbare Ereignisse zu einem erhöhten Energieverbrauch des Langstrecken-Lastkraftwagen 20^I geführt haben sollten. Gemäß 1 beginnt für den zweiten Langstrecken-Lastkraftwagen 20^I die nächste Ladestrecke, eine dritte Teilstrecke 10^II auf der Transportstrecke 4, an einem dritten Oberleitungsmast 66, bis zu dem der zweite Langstrecken-Lastkraftwagen 20^I gelangen muss.
Über die zweite Oberleitung 60^II, auf die der zweite Langstrecken-Lastkraftwagen 20^I zusteuert, wird bereits ein dritter Langstrecken-Lastkraftwagen 20^II geladen. Der Stromabnehmer 50^1II des dritten Lastkraftwagens 20^II befindet sich im Ladezustand, wobei, ähnlich wie bei dem ersten Langstrecken-Lastkraftwagen 20, Strom aus einem Stromversorgungsnetz 90^II über die zweite Oberleitung 60^II und über den Stromabnehmer 50^II in einen Akkumulator 40^II gelangt. Das Batteriemanagementsystem 44^II regelt den Ladevorgang des Akkumulators 40^II des dritten Langstrecken-Lastkraftwagens 20^II. Während des Ladevorgangs kann das Batteriemanagementsystem 44^II parallel die Leistungssteuerung 42^II des elektrischen Antriebs 30^II mit Strom aus der Oberleitung 60^II versorgen, während der dritte Langstrecken-Lastkraftwagen 20^II die dritte Teilstrecke 10^II abfährt. Die dritte Teilstrecke 10^II ist größer als die erste Teilstrecke 10. Die zweite Oberleitung 60^II wird von weiteren Oberleitungsmasten 68, 68^I aufgespannt. Mit Hilfe der Mobilfunkeinrichtung 80^II und der Funkstation 72^II erfolgt die korrekte Verbrauchsabrechnung an der Abrechnungsstation 70. Eine Datenübertragung, insbesondere der Verbrauchsdaten und der Streckendaten, erfolgt verschlüsselt.
Das erste Stromversorgungsnetz 90 bezieht Strom von einem Solarpark als Stromquelle, der sich nahe der Teilstrecke 10 befindet. Bei Bedarf ist von der Abrechnungsstation 70, die als Netzsteueranlage ausgestattet ist, Strom aus einem Kraftwerk zuschaltbar (nicht dargestellt). Das zweite Stromversorgungsnetz 90^II wird aus mehreren Windkraftanlagen und einer Brennstoffzelleneinrichtung als Stromquellen (nicht dargestellt) betrieben. Die Brennstoffzelleneinrichtung erzeugt Strom aus Wasserstoff, der in einem Energiezwischenspeicher der Windkraftanlage als „Brennstoff“ vorgehalten wird. Die Stromversorgungsnetze 90, 90^II gehören wie die Stromquellen, die auch als Energiequellen bezeichnet werden können, zum Energieversorgungssystem 1 für die Langstrecken-Lastkraftwagen 20, 20^I, 20^II.
In 2 ist ein Ausschnitt eines Innenraums 102 einer Zugmaschine, wie der Zugmaschine 24 in 1, gezeigt. Eine Fahrerkonsole 106 befindet sich zwischen Frontscheibe 104 und Steuerrad 110. Zu der Fahrerkonsole 106 gehört eine Anzeigetafel 108 mit digitalen Anzeigen von Messinstrumenten der Zugmaschine. Zusätzlich zu den Anzeigen der Anzeigetafel 108 sind weitere Anzeigeinstrumente (nicht dargestellt) vorhanden, die z. B. der Überwachung von Druckluft und Bremssystemen dienen.
Das Steuerrad 110 umfasst einen mit einer welligen Grifffläche ausgestatteten Lenkradkranz 112, der über eine Speiche 114 (bzw. über zwei Speichen) mit einer Lenksäule (nicht dargestellt) verbunden ist. Die Speichenanordnung 114 ist mit einer Hupe 116, einer Airbag-Abdeckung 118, einem ersten Bedienungselement 120 und einem zweiten Bedienungselement 122 ausgestattet. Die Bedienungselemente 120, 122 dienen der Eingabe von Bedienungsanweisungen an einen Bordcomputer (nicht dargestellt). Jener Bordcomputer arbeitet mit dem Batteriemanagementsystem und der Leistungssteuerung, wie die Batteriemanagementsysteme 44, 44^I, 44^II und die Leistungssteuerungen 42, 42^I, 42^II in 1, zusammen. Die mit der Leistungssteuerung bzw. dem Batteriemanagementsystem verbundene Sensorik liefert dem Bordcomputer u. a. die Betriebsdaten, anhand deren der Bordcomputer Informationen, wie Messinformationen, auf der Anzeigetafel 108 zur Anzeige bringt. Die Anzeigetafel 108 weist eine Geschwindigkeitsanzeige 130 und eine Überwachungsanzeige 140 zur Akkumulatorüberwachung auf. Mit der Geschwindigkeitsanzeige 130 ist im gleichen Feld der digitalen Anzeige eine Streckenanzeige 132 kombiniert. Zwischen der Geschwindigkeitsanzeige 130 und der Überwachungsanzeige 140 sind eine Betriebsmodusanzeige 136 und eine Fahrtzeitanzeige 134 angeordnet. Die Anzeigen sind dynamisch ansteuerbar und als ein OLED-Display ausgebildet. Das OLED-Display wird mit Strom aus dem Akkumulator versorgt. Verschiedene Betriebsmodi, wie ein Lastfahrmodus, ein Leerfahrmodus, ein Energiesparmodus und ein Rückwärtsfahrmodus sind mit Hilfe des ersten Bedienungselements 120 im Bordcomputer wählbar und werden je nach aktueller Wahl auf der Betriebsmodusanzeige 136 mit Hilfe von Großbuchstaben dargestellt. Das zweite Bedienungselement 122 dient der Auswahl von gewünschten Betriebszuständen von Sekundärsystemen der Zugmaschine, wie die Einstellung einer Federung.
Die Überwachungsanzeige 140 weist eine Mehrzahl von Anzeigefeldern 142, 144, 146, 148, 150 auf. Die Überwachungsanzeige 140 dient u. a. der Überwachung des Akkumulatorbetriebs. Ein erstes Anzeigefeld 142 der Überwachungsanzeige 140 stellt den aktuellen Ladezustand des Akkumulators (vgl. Akkumulatoren 40, 40^I, 40^II in 1) dar. Während eines Fahrbetriebs sinkt der Ladezustand des Akkumulators und damit die Anzeige im Anzeigefeld 142 von einem Zustand „1“, der eine Vollladung anzeigt, zu einem Zustand „0“ hin, der eine vollständige Entladung des Akkumulators anzeigt. Wenn in der Überwachungsanzeige 140 ein Anzeigefeld Reserve 146 aufleuchtet, sollte sich ein Fahrer orientieren, wie er möglichst bald Anschluss an ein Energieversorgungssystem, wie das Energieversorgungssystem 1 in 1 bzw. eine Oberleitungsinfrastruktur, wie die Oberleitungsinfrastruktur 8 in 1 findet. Wenn in der Überwachungsanzeige 140 das Anzeigefeld Notbetrieb 148 aufscheint, greift der Bordcomputer in die Betriebsparameter, die von der Leistungssteuerung am Antrieb eingestellt werden können, ein, sodass ein jeweils energieeffizientester Betriebspunkt des Antriebs, insbesondere des Elektromotors, zur Erlangung einer größtmöglichen Reichweite gewählt wird. Hierbei wird in dem Anzeigefeld Notbetriebsreichweite 150 kenntlich gemacht, welche Maximalstrecke nach Berechnung des Bordcomputers noch zurücklegbar ist. Wenn der Langstrecken-Lastkraftwagen (vgl. 1) mit einem Energieversorgungssystem bzw. einer Oberleitungsinfrastruktur verbunden ist, kann der Akkumulator, wie die Akkumulatoren 40, 40^I, 40^II in 1 aufgeladen werden. Das Aufladen des Akkumulators wird in dem Anzeigefeld Ladevorgang 144 der Überwachungsanzeige 140 kenntlich gemacht. Ein Fahrer kann an einer Geschwindigkeit einer fortschreitenden Änderung eines Lichtzeigers in dem Anzeigefeld Ladevorgang 144, ablesen, wie schnell der Ladevorgang läuft und parallel an dem Anzeigefeld Ladezustand 142 beobachten, wie weit der Akkumulator inzwischen aufgeladen wurde.
Durch Betätigung des ersten Bedienungselements 120 ist ein Ladebetriebsmodus einstellbar, bei dem ein kosteneffizientes Laden des Akkumulators auf einen Tarif der verwendeten Ladestelle und eine anschließend zu absolvierende Fahrstrecke abgestimmt wird.
Die in den einzelnen Figuren gezeigten Ausgestaltungsmöglichkeiten lassen sich auch untereinander in beliebiger Form verbinden.
So ist es möglich, die Strecken mit Oberleitungen länger auszuführen als zuvor vorgestellt. Fährt ein Lastkraftwagen in eine Strecke mit Oberleitungen ein, so muss er nur seinen Pantographen (bzw. Oberleitungsabgriff) so lange ausfahren (ausklappen), solange er Energie benötigt. Ist die Strecke länger als benötigt, so kann der Oberleitungsabgriff schon wieder eingefahren werden, was zur Energieeinsparung bei der Fahrt (aufgrund Windwiderstandsreduktion) beitragen kann.
Bezugszeichenliste

1: Energieversorgungssystem
2: Lastentransportsystem
4: Transportstrecke
6: Fahrbahn
8: Oberleitungsinfrastruktur
10: erste Teilstrecke, insbesondere Akkuladestrecke
10I: zweite Teilstrecke, insbesondere Fahrstrecke mit Akkuentladung, wie eine Strecke einer Notbetriebsfahrt
10II: dritte Teilstrecke, insbesondere Akkuladestrecke
20, 20I, 20II: Langstrecken-Lastkraftwagen, insbesondere Lastkraftwagen mit fünf Radachsen
22, 22I, 22II: Auflieger
24, 24I, 24II: Zugmaschine
26: Lkw-Front
28: Lkw-Heck
30, 30I, 30II: elektrischer Antrieb, insbesondere Elektromotor-Getriebe-Aggregat
32: elektrischer Antriebsmotor
34: Getriebe
40, 40I, 40II: Akkumulator, insbesondere elektrochemisches Energiespeicherpaket, das mehrere LTO-Batterien umfasst
42, 42I, 42II: Leistungssteuerung
44, 44I, 44II: Batteriemanagementsystem
50, 50II: Stromabnehmer im Ladezustand
52: Stromabnehmer im Ruhezustand
54: Oberleitungsabgriff
60: erste Oberleitung
60II: zweite Oberleitung
62: erster Oberleitungsmast
64: zweiter Oberleitungsmast
66: dritter Oberleitungsmast
68, 68I: weiterer Oberleitungsmast
70, 70II: Abrechnungsstation
72, 72II: Funkstation, insbesondere Sender und Empfänger
80, 80I, 80II: Mobilfunkeinrichtung
90, 90II: Stromversorgungsnetz
102: Innenraum der Zugmaschine
104: Frontscheibe
106: Fahrerkonsole
108: Anzeigetafel, insbesondere Instrumententafel mit digitalen Messanzeigern
110: Steuerrad
112: Kranz, insbesondere Lenkradkranz mit Grifffläche
114: Speiche
116: Hupe
118: Airbag-Abdeckung
120: erstes Bedienungselement Bordcomputer
122: zweites Bedienungselement Bordcomputer
130: Geschwindigkeitsanzeige
132: Streckenanzeige
134: Fahrzeitanzeige
136: Betriebsmodusanzeige
140: Überwachungsanzeige, insbesondere Akkumulatorüberwachung
142: Anzeigefeld Ladezustand
144: Anzeigefeld Ladevorgang
146: Anzeigefeld Reserve
148: Anzeigefeld Notbetrieb
150: Anzeigefeld Notbetriebsreichweite

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

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DE 102016004566 A1 [0026, 0027]

Claims

Energieversorgungssystem (1) für elektrisch angetriebene Lastkraftwagen (20, 20^I, 20^II), die einen Oberleitungsspannungsabgriff (54) zur Einleitung elektrischer Ladeenergie für einen an Bord eingebauten Traktionsakkumulator (40, 40^I, 40^II) und eine Ladungssteuerung (42, 42^I, 42^II) des Traktionsakkumulators (40, 40^I, 40^II) besitzen, dadurch gekennzeichnet, dass das Energieversorgungsystem (1) streckenweise, d. h. in Streckenabschnitten vorhandene, über Fernstraßen (6) wie Autobahnen geführte Oberspannungsleitungen (60, 60^I) umfasst, zwischen denen Fernstraßenabschnitte (10^I) vorhanden sind, die oberspannungsleitungsfrei über ein Mehrfaches einer Länge eines Fernstraßenabschnitts (10, 10^II), der mit einer Oberspannungsleitung (60, 60^II) ausgestattet ist, gestaltet sind, wobei einer der Streckenabschnitte, der mit Oberspannungsleitungen (60, 60^I) ausgestattet ist, für einen phasenweise kontinuierlichen Ladebetrieb für mehrere Lastkraftwagen (20, 20^I, 20^II), die sich während einer Transportfahrt innerhalb des Streckenabschnitts befinden, gestaltet ist, indem die Oberspannungsleitungen (60, 60^I) für Ladeströme von bis zu 3.000 Ampere und einer Ladeleistung im Megawatt-Bereich dimensioniert sind, wobei die Ladungssteuerung (42, 42^I, 42^II) zum Operieren mit einer Startrampe oder mit mehreren Laderampen während der Ladung des Traktionsakkumulators (40, 40^I, 40^II) ausgestattet ist.
Energieversorgungssystem (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Traktionsakkumulator (40, 40^I, 40^II) ein Traktionsakkumulator mit Lithium-Titanat-Zellen ist.
Energieversorgungssystem (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Energieversorgungssystem (1) wenigstens einen Traktionsakkumulator (40, 40^I, 40^II) umfasst, der Teil eines der Lastkraftwagen (20, 20^I, 20^II) ist, wobei der Lastkraftwagen (20, 20^I, 20^II) für eine Nutzung des Energieversorgungssystems (1) ausgelegt ist und eine Leistungssteuerung (42, 42^I, 42^II) und/oder ein Batteriemanagementsystem (44, 44^I, 44^II) besitzt, wobei die Leistungssteuerung (42, 42^I, 42^II) und/oder das Batteriemanagementsystem (44, 44^I, 44^II) eine Vollentladung und/oder eine Vollaufladung des Traktionsakkumulators (40, 40^I, 40^II) erlaubt.
Energieversorgungssystem (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Lastkraftwagen (20, 20^I, 20^II) einen Ladestecker umfasst, über den eine stationäre Aufladung des Traktionsakkumulators (40, 40^I, 40^II) durchführbar ist.
Energieversorgungssystem (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Speicherkapazität des Traktionsakkumulators (40, 40^I, 40^II) größer als 100 kWh ist, jedoch weniger als 200 kWh.
Energieversorgungssystem (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Systemspannung über den Oberleitungsabgriff mehr als 800 Volt (DC bzw. Gleichspannung) beträgt.
Energieversorgungssystem (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Ladung des Traktionsakkumulators (40, 40^I, 40^II) mit einer Leistung von 3 MegaWatt durchführbar ist.
Energieversorgungssystem (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Lastkraftwagen (20, 20^I, 20^II) eine Lade-Kommunikation über ein Mobilfunksystem (70, 70^II, 72, 72^II, 80, 80^I, 80^II) umfasst, durch die während eines Ladens oder vor einem Laden des Traktionsakkumulators (40, 40^I, 40^II) Anmeldungen an einem zentralen Energieverwaltungssystem durchführbar sind.
Energieversorgungssystem (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Lastkraftwagen (20, 20^I, 20^II) für ein Gesamtgewicht von 40 Tonnen konzipiert ist und/oder der Lastkraftwagen (20, 20^I, 20^II) für eine Maximalgeschwindigkeit von nicht mehr als 100 km/h ausgestaltet ist, sodass weniger als 3 kWh pro Fahrkilometer benötigt werden.
Energieversorgungssystem (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Lastkraftwagen (20, 20^I, 20^II) mehr als einen Antriebsmotor (32) aufweist.
Energieversorgungssystem (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche 3 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Leistungssteuerung (42, 42^I, 42^II) und/oder das Batteriemanagementsystem (44, 44^I, 44^II) für eine Schnellladung des Traktionsakkumulators (40, 40^I, 40^II) gestaltet ist.
Energieversorgungssystem (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche 3 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass eine Zellschnellladung innerhalb von maximal zwei Minuten bis maximal drei Minuten 80 % der im Traktionsakkumulator (40, 40^I, 40^II) zu speichernden Energie Teil der Leistungssteuerung (42, 42^I, 42^II) und/oder des Batteriemanagementsystems (44, 44^I, 44^II) des Lastkraftwagens (20, 20^I, 20^II) ist.
Energieversorgungssystem (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Lastkraftwagen (20, 20^I, 20^II) eine Anzeige in einer Konsole (108) eines Innenraums (102) einer Zugmaschine (24, 24^I, 24^II) umfasst, die einem Fahrer des Lastkraftwagens (20, 20^I, 20^II) einen Ladezustand und ggf. einen Notbetrieb signalisiert.
Energieversorgungssystem (1) nach einem der Ansprüche 3 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Leistungssteuerung (42, 42^I, 42^II) und/oder das Batteriemanagementsystem (44, 44^I, 44^II) eine in einem Standardbetrieb zurückgehaltene Leistungsreserve einer im Akkumulator (40, 40^I, 40^II) gespeicherten Energiemenge für Notbetriebsläufe und/oder Notbetriebsfahrten sperrt.
Energieversorgungssystem (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Oberleitungsspannungsabgriff (54) ein Pantograph ist.