DE202023101388U1

DE202023101388U1 - Electrically powered vehicle

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Publication number: DE202023101388U1
Application number: DE202023101388.0U
Authority: DE
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2023-03-20
Filing date: 2023-03-20
Publication date: 2023-05-04
Anticipated expiration: 2033-03-21

Abstract

Elektrisch betriebenes Fahrzeug mit mindestens einem Elektromotor und einem Brennstoffzellenaggregat zur Bereitstellung elektrischer Energie, wobei die erzeugte elektrische Energie einerseits für den Vortrieb des Fahrzeugs mit Hilfe der / des Elektromotor/en nutzbar ist und andererseits die erzeugte elektrische Energie bei Stillstand des Fahrzeugs zum Betreiben externer Verbraucher nutzbar ist, wobei das Fahrzeug ein Steuerungspaneel aufweist, über das die Stromversorgung der externen Verbraucher steuerbar ist.Electrically operated vehicle with at least one electric motor and a fuel cell unit for providing electrical energy, with the electrical energy generated being usable on the one hand for propelling the vehicle with the help of the electric motor(s) and on the other hand the electrical energy generated when the vehicle is stationary for operating external consumers can be used, the vehicle having a control panel via which the power supply to the external consumers can be controlled.

Description

Die Erfindung betrifft ein elektrisch betriebenes Fahrzeug mit mindestens einem Elektromotor und einem eines Brennstoffzellenaggregat, dass sowohl zur Bereitstellung der elektrischen Energie für das Fahrzeug als auch als Notstromaggregat nutzbar ist. Neben der direkten Verwendung der elektrischen Energie kann die von der Brennstoffzelle bereitgestellte elektrische Energie auch in Batterien zwischengespeichert werden.The invention relates to an electrically operated vehicle with at least one electric motor and one of a fuel cell unit that can be used both to provide electrical energy for the vehicle and as an emergency power unit. In addition to using the electrical energy directly, the electrical energy provided by the fuel cell can also be temporarily stored in batteries.

Beim Einsatz von elektrisch betriebene Fahrzeugen besteht eine der Herausforderungen darin, die Energieversorgung des Fahrzeuges in ausreichendem Maße und zuverlässig sicherzustellen.When using electrically powered vehicles, one of the challenges is to ensure the vehicle's energy supply is sufficient and reliable.

Die DE 10 2014 207 533 A1 beschreibt ein Fahrzeug als Notstromaggregat, wobei die Fahrzeuge mit einem Verbrennungsmotor betrieben werden und die Verwendung solcher Fahrzeuge für die Bereitstellung von elektrischer Energie. Es wird ein Fahrzeug mit einem Energiespeicher und eine Steuereinheit beschrieben. Das Fahrzeug ist eingerichtet, sich anhand von Energie aus dem Energiespeicher fortzubewegen. Die Steuereinheit ist eingerichtet, zu veranlassen, dass auf Basis der Energie, die in dem Energiespeicher gespeichert ist, ein AC Strom für ein oder mehrere Verbraucher außerhalb des Fahrzeugs bereitgestellt wird. Die Steuereinheit ist weiter eingerichtet, eine Entfernung zwischen einer aktuellen Position des Fahrzeugs und einer Vorrichtung zur Wiederaufladung des Energiespeichers zu ermitteln. Außerdem ist die Steuereinheit eingerichtet, die Bereitstellung von AC Strom für die ein oder mehreren Verbraucher derart zu begrenzen, dass das Fahrzeug mit einer in dem Energiespeicher verbleibenden Energie zumindest die ermittelte Entfernung zurücklegen kann.The DE 10 2014 207 533 A1 describes a vehicle as an emergency generator, the vehicles being operated with an internal combustion engine and the use of such vehicles for the provision of electrical energy. A vehicle with an energy store and a control unit is described. The vehicle is set up to move using energy from the energy store. The control unit is set up to cause AC power to be provided for one or more consumers outside the vehicle on the basis of the energy stored in the energy store. The control unit is also set up to determine a distance between a current position of the vehicle and a device for recharging the energy store. In addition, the control unit is set up to limit the provision of AC current for the one or more consumers in such a way that the vehicle can cover at least the determined distance with the energy remaining in the energy store.

Die DE 10 2007 005 352 A 1 beschreibt ein Generatorsystem für eine elektrische Stromversorgung an Orten, an denen kein Zugriff auf eine Netzstrom-versorgung verfügbar ist. Generatorsätze können derart dimensioniert sein, dass sie von einem Ort zu einem anderen Ort transportiert werden können. Der-artige transportierbare Generatorsatze umfassen gewöhnlich einen Verbrennungsmotor, der mit einer synchronen Lichtmaschine oder einem Gleichstromgenerator verbunden ist. Der Gleichstromgenerator ist mit dem Motor verbunden und erzeugt einen Gleichstrom.The DE 10 2007 005 352 A 1 describes a generator system for electrical power in locations where access to mains power is not available. Generator sets can be sized to be transported from one location to another. Such portable generator sets typically include an internal combustion engine connected to a synchronous alternator or DC generator. The DC generator is connected to the engine and generates a DC current.

Die DE 36 16 961 C1 beschreibt eine als Notstromaggregat dienende Vorrichtung zum Erzeugen von elektrischer Energie, bei welcher ein ortsfestes Kraftfahrzeug einen ortsfesten Stromerzeuger antreibt, die Antriebsräder eines Kraftfahrzeuges mit unterhalb der Fahrbahnflache in einem Schacht abgestützten und drehbar gelagerten, die Funktion eines Stromerzeugers übernehmenden Rollenpaaren in Eingriff gebracht sind, deren Längsachsen zu der Achse der Antriebsräder parallel verlaufen, und das Fahrzeug in dieser Eingriffslage arretiert wird.The DE 36 16 961 C1 describes a device serving as an emergency generator for generating electrical energy, in which a stationary motor vehicle drives a stationary generator, the drive wheels of a motor vehicle are brought into engagement with pairs of rollers which are supported in a shaft below the road surface and are rotatably mounted and which assume the function of a generator of electricity Longitudinal axes run parallel to the axis of the drive wheels, and the vehicle is locked in this engaged position.

Der Einsatz von Verbrennungsmotoren führt zu einer nicht wesentlichen Umweltbelastung, die gerade durch Elektroantriebe verhindert werden soll. Zur Vermeidung von Umweltbelastungen wird ist es daher in immer stärkerem Maße notwendig, die mit Verbrennungsmotoren angetriebenen Maschinen und Werkzeuge ebenfalls wie die Kraftfahrzeuge mit einer umweltvertraglicheren Antriebsart auszurüsten.The use of internal combustion engines leads to an insignificant environmental impact, which is to be prevented precisely by electric drives. In order to avoid environmental pollution, it is therefore becoming increasingly necessary to equip machines and tools powered by internal combustion engines, like motor vehicles, with a more environmentally compatible type of drive.

Die DE 10 2018 000 569 A1 betrifft ein Energie-Speicher-System, insbesondere ein Batteriespeichersystem zum stationären und/oder mobilen Einsatz. Grundüberlegung ist es, dass ein elektrisches Energie-Speichersystem - insbesondere ein Batteriespeichersystem (Akkuspeichersystem) - nicht ausschließlich stationär, sondern auch mobil bewegt und dann an verschiedenen Einsatzorten eingesetzt werden kann. Dazu wird ein Batteriesystem aus Akkus bzw. ein elektrisches Energiespeichersystem auf einem geeigneten Transportfahrzeug, beispielsweise auf einem Anhänger oder einem LKW, positioniert. Dadurch kann das Speichersystem transportiert und an verschiedenen Einsatzorten verwendet werden.The DE 10 2018 000 569 A1 relates to an energy storage system, in particular a battery storage system for stationary and/or mobile use. The basic consideration is that an electrical energy storage system - in particular a battery storage system (accumulator storage system) - can not only be stationary, but also moved mobile and then used at different locations. For this purpose, a battery system made up of rechargeable batteries or an electrical energy storage system is positioned on a suitable transport vehicle, for example on a trailer or a truck. This allows the storage system to be transported and used at different locations.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein umweltfreundliches Kraftfahrzeug mit einer elektrischen Stromversorgung für seinen Antrieb und für wieder aufladbare Batterien, wobei die Energiequelle für elektrisch angetriebene Kraftfahrzeuge gleichzeitig als Notstromaggregat unter anderem für elektrisch angetriebene Maschinen, Geräte und Elektrowerkzeuge und zur Netzeinspeisung nutzbar ist, zu schaffen.The object of the invention is to provide an environmentally friendly motor vehicle with an electrical power supply for its drive and for rechargeable batteries, the energy source for electrically powered motor vehicles being usable at the same time as an emergency power generator for, among other things, electrically powered machines, devices and power tools and for feeding into the grid create.

Bei Stromausfällen oder im Rahmen von Veranstaltungen oder bei Grundstücken ohne eigene Stromversorgung werden kostengünstige Lösungen benötigt, um elektrischen Strom bereitzustellen. Die vorliegende Erfindung befasst sich mit der technischen Aufgabe, in effizienter, zuverlässiger und mobiler Weise elektrischen Strom bereitzustellen.In the event of power failures or during events or on properties without their own power supply, cost-effective solutions are required to provide electrical power. The present invention addresses the technical problem of providing electric power in an efficient, reliable and mobile manner.

Die Erfindung soll nachstehend anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert werden. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.The invention will be explained in more detail below using an exemplary embodiment. Advantageous configurations of the invention result from the dependent claims.

Die Erfindung umfasst ein elektrisch betriebenes Fahrzeug mit einem Elektromotor zur Vortrieb des Fahrzeuges und einem Brennstoffzellenaggregat zur Bereitstellung der elektrischen Energie. Zum Betrieb des Brennstoffzellenaggregats kann reiner Wasserstoff in einem H2-Tank verwendet werden. Dieser kann zum Beispiel bei einem Druck von bis zu 700 bar in dem Wasserstofftank gespeichert sein.The invention includes an electrically operated vehicle with an electric motor for propelling the vehicle and a fuel cell unit for providing the electrical energy. Pure hydrogen in an H2 tank can be used to operate the fuel cell unit. This can, for example, be stored in the hydrogen tank at a pressure of up to 700 bar.

Das Brennstoffzellenaggregat erzeugt Elektrizität durch einen elektrochemischen Prozess unter Verwendung von Wasserstoff und Sauerstoff. Der von den Brennstoffzellen erzeugte Strom treibt den elektrischen Antriebsstrang an. Das System verfügt über einen integrierten Batteriepuffer. Die einzigen Emissionen sind reines Wasser.The fuel cell assembly generates electricity through an electrochemical process using hydrogen and oxygen. The electricity generated by the fuel cells powers the electric powertrain. The system has an integrated battery buffer. The only emissions are pure water.

Das elektrisch angetriebene Fahrzeug ist mit mindestens einem Elektromotor für den Vortrieb des Fahrzeugs, mit einem Brennstoffzellenaggregat zur Bereitstellung elektrischer Energie und einem Pufferspeicher in Form einer Batterie ausgerüstet. Im Fahrbetrieb wird die erzeugte Energie für den Antrieb der Elektromotoren genutzt.The electrically powered vehicle is equipped with at least one electric motor for propelling the vehicle, with a fuel cell unit for providing electrical energy and a buffer store in the form of a battery. When driving, the generated energy is used to drive the electric motors.

In der überwiegenden Zeit, durchschnittlich 90 % am Tag, steht ein Kraftfahrzeug ungenutzt still. Durch die Erfindung ist es möglich, das Fahrzeug zur Bereitstellung von elektrischer Energie außerhalb des Fuhrbetriebes zu nutzen. Dazu kann der vom Brennstoffzellenaggregat erzeugte Strom über ein AC/DC-Wandler direkt dem externen Verbraucher zugeführt werden oder mittels eines DC/DC-Wandlers zum Laden einer Batterie benutzt werden. Eine weitere Möglichkeit besteht darin, über einen im Fahrzeug verbauten weiteren zusätzlichen Elektromotor einen Generator anzutreiben.Most of the time, an average of 90% of the day, a motor vehicle is idle. The invention makes it possible to use the vehicle to provide electrical energy outside of driving operations. For this purpose, the electricity generated by the fuel cell unit can be fed directly to the external consumer via an AC/DC converter or used to charge a battery using a DC/DC converter. Another possibility is to drive a generator via another additional electric motor installed in the vehicle.

Das Fahrzeug ist auch nutzbar, um eine Batterie eines anderen Elektrofahrzeugs aufzuladen, wenn beispielsweise keine Ladesäule vorhanden ist. Auch besteht die Möglichkeit, beispielsweise bei Stromausfall, Gebäude mit elektrischer Energie durch Einspeisung in das jeweilige Stromnetz zu versorgen. Das Fahrzeug ist hier mobil oder stationär wie ein Notstromaggregat nutzbar.The vehicle can also be used to charge the battery of another electric vehicle if, for example, there is no charging station. There is also the possibility, for example in the event of a power failure, to supply buildings with electrical energy by feeding it into the respective power grid. The vehicle can be used here as a mobile or stationary unit like an emergency generator.

Das Fahrzeug ist mit einem Steuerungspaneel ausgerüstet, mit dem einerseits die Versorgung externer Verbraucher angesteuert werden kann und zum anderen der Verbrauch des vom Brennstoffzellenaggregat benötigten Kraftstoffes zu ermitteln, um dem Kraftstoffbedarf für den Weg zur Wiederaufladung, beispielsweise an einer Tankstelle, zu berücksichtigen, d. h. bei Unterschreiten eines Grenzwertes wird die Erzeugung elektrischer Energie unterbrochen und gegebenenfalls akustisch angezeigt.The vehicle is equipped with a control panel with which the supply of external consumers can be controlled on the one hand and the consumption of the fuel required by the fuel cell unit can be determined on the other hand in order to take into account the fuel requirement for the way to recharging, for example at a filling station, i. H. if a limit value is not reached, the generation of electrical energy is interrupted and, if necessary, indicated acoustically.

In einem Beispiel kann das Brennstoffzellenaggregat aufgrund des Vorliegens eines Bedarfes an elektrischer Energie aktiviert werden. Das Fahrzeug mit dem Brennstoffzellenaggregat wird dann als sogenanntes Notstromaggregat benutzt.In one example, the fuel cell assembly may be activated based on the presence of a need for electrical energy. The vehicle with the fuel cell unit is then used as a so-called emergency power unit.

In einer technischen Umsetzung kann das Brennstoffzellenaggregat über eine elektrische Versorgungsleitung sowie optional über einen Stromverteiler mit einem externen Verbraucher verbunden sein. Insbesondere kann die elektrische Versorgungsleitung unter Zwischenschaltung des Spannungswandlers mit dem externen Verbraucher verbunden sein. Der Spannungswandler kann ein DC/DC-Wandler oder ein AC/DC-Wandler sein.In a technical implementation, the fuel cell unit can be connected to an external consumer via an electrical supply line and optionally via a power distributor. In particular, the electrical supply line can be connected to the external consumer with the voltage converter connected in between. The voltage converter can be a DC/DC converter or an AC/DC converter.

In einer weiteren technischen Realisierung kann die von dem Brennstoffzellenaggregat bereitgestellte elektrische Energie zum Betrieb von externen, elektrischen Verbrauchern genutzt werden. Ein solcher externer Verbraucher kann ein elektrisches Fahrzeug sein, welches von der bereitgestellten, elektrischen Energie aufgeladen werden kann. Alternativ dazu kann es auch ein elektrisch betriebenes Werkzeug oder Gerät sein. Außerdem kann das elektrisch beschriebene Fahrzeug auch als mobiles Notstromaggregat zur Stromversorgung eines Grundstücks, beispielsweise eines Wochenendgrundstücks, das nicht an das öffentliche Stromnetz angeschlossen ist, ausgestaltet sein. Der externe, elektrische Verbraucher kann über einen DC/AC-Wandler von dem Brennstoffzellenaggregat mit elektrischer Energie versorgt werden.In a further technical implementation, the electrical energy provided by the fuel cell unit can be used to operate external electrical consumers. Such an external consumer can be an electric vehicle, which can be charged by the electrical energy provided. Alternatively, it can also be an electrically operated tool or device. In addition, the electrically described vehicle can also be designed as a mobile emergency power generator for supplying power to a property, for example a weekend property, which is not connected to the public power grid. The external electrical consumer can be supplied with electrical energy from the fuel cell unit via a DC/AC converter.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturPatent Literature Cited

DE 102014207533 A1 [0003]
DE 102007005352 A [0004]
DE 3616961 C1 [0005]
DE 102018000569 A1 [0007]

Claims

Electrically operated vehicle with at least one electric motor and a fuel cell unit for providing electrical energy, with the electrical energy generated being usable on the one hand for propelling the vehicle with the help of the electric motor(s) and on the other hand the electrical energy generated when the vehicle is stationary for operating external consumers can be used, the vehicle having a control panel via which the power supply to the external consumers can be controlled.

Electrically powered vehicle claim 1 , characterized in that the vehicle can be connected to the external consumer via a power cable which can be plugged into a socket located on the vehicle.

Electrically powered vehicle claim 1 and 2 , characterized in that the vehicle can be used to charge the battery of another electric vehicle.

Electrically powered vehicle claim 1 and 2 , characterized in that electrical energy can be fed into a power grid with the aid of the vehicle via the control panel.

Electrically powered vehicle claim 1 and 2 , characterized in that the vehicle is additionally equipped with a generator which is driven by a separate electric motor.

Electrically powered vehicle claim 1 and 2 , characterized in that the vehicle is mobile or stationary as an emergency generator can be used.