EP2897853A1

EP2897853A1 - Batterie-elektrischer sattelzug für iso-containertransport

Info

Publication number: EP2897853A1
Application number: EP13765683.1A
Authority: EP
Inventors: Armin Wieschemann; Heinz Christoph EICHNER
Original assignee: Terex MHPS GmbH
Current assignee: Demag Cranes and Components GmbH
Priority date: 2012-09-18
Filing date: 2013-09-13
Publication date: 2015-07-29
Also published as: WO2014044613A1; DE102012108768A1

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Sattelzug (1) für ISO-Container (12) mit einer Zugmaschine (1a) und mit einem ankoppelbaren Auflieger (1b), mit mindestens einem in der Zugmaschine (1a) angeordneten elektrischen Fahrmotor (9), der über eine in dem Sattelzug angeordnete Batterie (8) versorgt ist. Um ein verbessertes vollelektrisches Umschlaganlagegerät zu schaffen, wird vorgeschlagen, dass die Batterie (8) in der Zugmaschine (1a) angeordnet ist, die Batterie (8) für ein Aufladen der Batterie (8) außerhalb der Zugmaschine (1) lösbar mit der Zugmaschine (1a) verbunden ist, aus der Zugmaschine (1a) heraus- und hinein bewegbar und gegen eine geladene Batterie (8) auswechselbar ist.

Description

Batterie-elektrischer Sattelzug für ISO-Containertransport

Die Erfindung betrifft einen Sattelzug für ISO-Container mit einer Zugmaschine und mit einem ankoppelbaren Auflieger, mit mindestens einem in der Zugmaschine angeordneten elektrischen Fahrmotor, der über eine in dem Sattelzug angeordnete Batterie versorgt ist

Der weltweite Containerumschlag in Container-Terminals ist ein unverzichtbarer Teil des globalen Warenverkehrs und zugleich Ursache zahlreicher Umweltbelastungen. Jeder Container wird innerhalb von Container-Terminals in See- oder Binnenhäfen über Schwerlastfahrzeuge transportiert. Hierzu werden spezielle Fahrzeugtypen wie Portalhubwagen (Straddle Carrier), Greifstapler (Reach-Stacker) oder auch fahrerlose Transportsysteme (Automated Guided Vehicle bzw. AGV) eingesetzt. Die weltweit größte Verbreitung - etwa 80% - haben jedoch spezielle Zugmaschinen beziehungs- weise Sattelschlepper - sogenannte Terminal-Trucks -, die immer im Verbund mit einem geeigneten Sattelauflieger (Trailer) beziehungsweise Anhänger (Anhänger) arbeiten. Der Sattelauflieger kann über eine hydraulisch betätigte und an der Zugmaschine angeordnete Sattelplatte selbstständig an- und abgekuppelt werden. Auch gibt es Zugmaschinen ohne hydraulisch betätigbare Sattelplatten und

Fahrzeugverbunde aus Zugmaschine und Sattelauflieger, die zwar die übliche

Gelenkigkeit aufweisen aber ein Abkoppeln der Sattelauflieger nicht vorsehen. Die gesamte Antriebstechnik der Zugmaschinen mit dem Auflieger ist in der Zugmaschine integriert. Das Be- und Entladen des Fahrzeugverbunds aus Auflieger und

Zugmaschine mit Containern erfolgt über Krane, so dass betriebsbedingt regelmäßig Stillstandszeiten für die Zugmaschine mit dem Auflieger entstehen. In der Regel weisen die Zugmaschinen einen dieselbetriebenen Antrieb auf und sind somit für einen Großteil der Schadstoffemissionen in Häfen verantwortlich. Derartige

Zugmaschinen mit Aufliegern werden auch in vielen weiteren Bereichen der Industrie zum Schwerlasttransport wie beispielsweise für Brammen oder Coils eingesetzt.

Von der Balqon Corporation, Harbor City (CA), USA ist ein Terminal Truck XE20 mit batterie-elektrischem Antriebsstrang bekannt (siehe www.balqon.com). In den Terminal Truck ist eine Lithium-Ionen-Batterie fest eingebaut, die einen elektrischen Wechselstrom-Asynchronmotor über einen wassergekühlten Umrichter speist. Der Terminal Truck erreicht eine maximale Geschwindigkeit von etwa 40 km/h. Die Lithium-Ionen-Batterie besteht aus Paketen von Lithium-Eisen-Phosphat-Zellen mit insgesamt 700 Ah, 312 Volt und 215 kWh. Eine Wiederaufladung der Lithium-Ionen- Batterie bei 80-prozentiger Entladung dauert 2,5h; eine Vollaufladung 6,5h. Auch ist ein Batteriemanagementsystem vorgesehen, über die alle Zellen überwacht und optimal geladen werden, um die höchste Reichweite des Terminal Trucks zu erzielen. Über das Batteriemanagementsystem werden die Zellen untereinander ausgeglichen, da die schwächste Zelle die Kapazität der Batterie bestimmt, und auch weitere Funktionen, wie beispielsweise das Vermeiden von Tiefentladungen, werden hiervon übernommen. Außerdem ist der Terminal Truck mit einer hydraulischen Sattelplatte ausgerüstet, um Sattelauflieger anzukoppeln.

Auch ist aus dem europäischen Patent EP 2 176 1 14 B1 ein Schwerlastfahrzeug für Container bekannt, in dem eine Zugmaschine und ein Sattelauflieger zu einem

Fahrzeug vereint sind. Zusätzlich können noch ein oder mehrere Anhänger angehängt werden. Das Schwerlastfahrzeug weist einen ersten elektromotorischen Antrieb und einen zweiten elektromotorischen Antrieb auf. Der erste elektromotorische Antrieb ist für den Betrieb des Schwerlastfahrzeugs im beladenen Zustand und der zweite elektromotorische Antrieb ist für den Betrieb des Schwerlastfahrzeugs im unbeladenen Zustand vorgesehen.

Des Weiteren ist in der internationalen Patentanmeldung WO 2009/053524 A1 eine batterie-betriebene Schwerlast-Zugmaschine mit einem Auflieger für Container beschrieben. Das Schwerlastfahrzeug ist mit einer ersten Batterie ausgestattet, über die der Antrieb des Schwerlastfahrzeugs im unbeladenen Zustand mit Energie versorgbar ist. Der Auflieger ist mit einer zweiten Batterie ausgestattet, über den der Sattelzug im beladenen mit Energie gespeist wird.

Außerdem ist in der japanischen Offenlegungsschrift JP 201 1 -1 1 1078 A ein Sattelzug für Container beschrieben, der auch eine Zugmaschine und einen Auflieger umfasst. Die Zugmaschine ist über einen elektrischen Fahrmotor antreibbar. Der Fahrmotor wird über eine innerhalb des Sattelzugs angeordnete Batterie gespeist. Auch ist eine zweite Batterie für den Fahrmotor in dem Auflieger vorgesehen.

Ferner zeigt die japanische Offenlegungsschrift JP 2012-126306 A einen Terminal- truck für Container mit einer Zugmaschine und einem Auflieger. Unter dem Auflieger ist eine Batterie für einen elektrischen Fahrantrieb aufgehängt. Die Batterie ist quer zur Fahrrichtung des Aufliegers verschiebbar ist und mit dem Auflieger verbunden. Auch kann diese Batterie vom Auflieger gelöst werden. Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zu Grunde, eine verbesserte Zugmaschine eines Sattelzuges für ISO- Container mit einem elektrischen Fahrantrieb zu schaffen. Diese Aufgabe wird durch einen Sattelzug Zugmaschine mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. In den Ansprüchen 2 bis 12 sind vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung angegeben.

Erfindungsgemäß wird ein verbesserter Sattelzug für ISO-Container mit einer

Zugmaschine und mit einem ankoppelbaren Auflieger, mit mindestens einem in der Zugmaschine angeordneten elektrischen Fahrmotor, der über eine in dem Sattelzug angeordnete Batterie versorgt ist, dadurch erreicht, dass die Batterie in der

Zugmaschine angeordnet ist, die Batterie für ein Aufladen der Batterie außerhalb der Zugmaschine lösbar mit der Zugmaschine verbunden ist, aus der Zugmaschine heraus- und hinein bewegbar und gegen eine geladene Batterie auswechselbar ist. Somit kann besonders einfach eine geladene Batterie gegen eine zu ladende Batterie getauscht werden, ohne dass die Verfügbarkeit der Zugmaschine beziehungsweise des gesamten Sattelzuges für einen Ladevorgang wie bei einer nicht wechselbaren Batterie erforderlich eingeschränkt wird. Der Wechselvorgang kann hierbei manuell, halbautomatisch oder vollautomatisch erfolgen. Der Ladevorgang der Batterie findet somit außerhalb der Zugmaschine beziehungsweise des gesamten Sattelzuges statt. Für bestimmte Antriebsaufgaben, wie beispielsweise den Lenkantrieb oder den Hubantrieb einer Sattelplatte, kann es erforderlich sein, über den elektrischen Antrieb eine Hydraulikpumpe anzutreiben, um den Lenkantrieb oder den Hubantrieb elektro- hydraulisch auszugestalten. Der gewählte batterie-elektrische Antrieb hat den Vorteil, dass im Vergleich zu einem Dieselmotor ein etwa mehr als doppelt so hoher

Wirkungsgrad erreicht wird. Dies führt zu einem geringeren Energieverbrauch, einer höheren Wirtschaftlichkeit, einem geringeren Wartungsaufwand und einer hohen Umweltverträglichkeit insbesondere in Hinblick auf Lärm und Emissionen. Lokale C02-Emmissionen werden vollständig vermieden. Schallemissionen werden deutlich verringert und beschränken sich auf Abrollgeräusche, Lüfterantriebe und etwaige Hydraulikaggregate. Aufgrund häufiger Stillstandszeiten der Zugmaschinen besteht ein großes Einsparpotenzial durch Batteriebetrieb, da kein Verbrauch beim Stillstand durch Batterietechnik stattfindet im Gegensatz zum Leerlauf eines Dieselmotors. Der batterie-elektrische Antriebsstrang der Zugmaschine bietet das Potenzial bei der heutigen Art Stromerzeugung etwa 50 % der C02-Emissionen gegenüber einer dieselmotorischen Zugmaschine unter Berücksichtigung der gesamten Vorkette der Energieerzeugung einzusparen.

Ein besonders einfacher Wechsel der Batterie wird dadurch erreicht, dass die Batterie für das Aufladen der Batterie quer zu einer Fahrtrichtung der Zugmaschine aus der Zugmaschine heraus- und hinein bewegbar.

Außerdem wird in vorteilhafter Weise ein Sattelzug vorgeschlagen, der in dem Auflieger mindestens eine zweite Batterie aufweist, die den elektrischen Fahrmotor der Zugmaschine mit elektrischer Energie versorgt. Somit kann zusätzlich die Zugmaschine für eine Anordnung der zusätzlichen Batterie verwendet werden.

Ein besonders einfacher Wechsel der weiteren Batterie wird dadurch erreicht, dass die Batterie für ein Aufladen der Batterie außerhalb des Aufliegers lösbar mit dem Auflieger verbunden ist, aus dem Auflieger heraus- und hinein bewegbar und gegen eine geladene Batterie auswechselbar ist. Hierbei wird vorzugsweise die Batterie für das Aufladen quer zu einer Fahrtrichtung des Aufliegers aus dem Auflieger heraus- und hinein bewegt.

Vorteilhafte Weise ist vorgesehen, dass in der Zugmaschine ausschließlich rein elektrische Antriebe angeordnet sind, so dass die Zugmaschine ohne hydraulische Komponenten auskommt.

In einer Variante weist die Zugmaschine einen Fahrzeugrahmen und eine darauf angeordnete Fahrerkabine auf und die Batterie ist auf dem Fahrzeugrahmen und in Fahrrichtung gesehen hinter und/oder unter der Fahrerkabine angeordnet. Dieser Einbauort eignet sich insbesondere für eine als Lithium-Ionen-Batterie ausgebildete Batterie, die gegenüber einer Bleibatterie mit vergleichbarer Kapazität ein geringeres Gewicht aufweist.

In einer anderen Variante weist die Zugmaschine einen Fahrzeugrahmen und eine vordere Achse und eine hintere Achse auf und die Batterie ist unter dem Fahrzeug- rahmen und in Fahrrichtung gesehen zwischen der vorderen Achse und der hinteren Achse angeordnet. Dieser Einbauort eignet sich insbesondere für eine als Bleibatterie ausgebildete Batterie, die gegenüber einer Lithium-Ionen-Batterie mit vergleichbarer Kapazität ein höheres Gewicht aufweist.

Eine hohe Zuverlässigkeit der Zugmaschine beziehungsweise des Sattelzuges wird dadurch erreicht, dass die Batterie als Bleibatterie ausgebildet ist. Zu einer

Verwendung von Bleibatterien in Fahrzeugen gibt es langjährige Erfahrungen. Die erforderliche Batterie hat ein Gewicht von etwa 6 bis 10t.

Alternativ ist vorgesehen, die Batterie als Lithium-Ionen-Batterie auszubilden. Die gegenüber einer Bleibatterie kompaktere Bauweise würde einer Unterbringung der Batterie im Fahrzeugrahmen der Zugmaschine erlauben. Eine Zugmaschine eines Sattelzuges ist ein relativ kurzes Fahrzeug und somit besteht nur ein beschränkter Einbauraum für eine Batterie im Fahrzeugrahmen der Zugmaschine zur Verfügung. Durch eine Auswahl geeigneter Zellen mit hoher intrinsischer Sicherheit innerhalb der Lithium-Ionen-Batterie kann die Sicherheit die Zugmaschine beziehungsweise deren Insassen erhöht, da diese stabiler bei Tiefentladung oder Überladung der Zellen reagiert.

Die Erfindung wird nachfolgend an Hand eines in einer Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigen:

Figur 1 eine schematische Seitenansicht eines Sattelzugs mit einer Zugmaschine und einem Auflieger in einer ersten Ausführungsform,

Figur 2 eine schematische Seitenansicht einer Zugmaschine in einer zweiten

Ausführungsform,

Figur 3 eine schematische Draufsicht auf einen Sattelzug gemäß Figur 3 mit einer angrenzenden Batterieladestation,

Figur 4 eine schematisches Schaltbild eines Antriebs der Zugmaschine und

Figur 5 eine Draufsicht auf ein Hafenlayout unter Verwendung der Sattelzüge gemäß den Figuren 1 bis 4.

Die Figur 1 zeigt eine schematische Seitenansicht eines Sattelzugs 1 , der in üblicher Weise aus einer Zugmaschine 1 a und einem daran angekoppelten Auflieger 1 b besteht. Derartige Sattelzüge 1 weisen in der Schwerlastausführung ein Gesamtzuggewicht von bis zu 200 t auf. Der Sattelzug 1 ist über gummibereifte Räder auf einer Flurfläche 3 verfahrbar ist. Die Räder 2 sind in üblicher Weise an zwei Achsen 4a, 4b im Bereich der Zugmaschine 1 a und an einer weiteren Achse 4c an dem Auflieger 1 b angeordnet. Grundsätzlich ist es auch möglich, andere Achszahlen und - anordnungen vorzusehen, wenn dies technisch erforderlich ist. Des Weiteren kann der Sattelzug 1 manuell von einem Fahrer gesteuert werden oder automatisch geführt sein. Auch ist ein Mischbetrieb denkbar. Für die manuelle Variante ist im vorderen Bereich der Zugmaschine 1 eine Fahrerkabine 5 angeordnet, die oftmals mit einem um 180° schwenkbaren Drehsitz versehen, der eine automatisch umschaltbare

Lenkung und Getriebeschaltung aufweist. Hierdurch kann der Fahrer den Sattelzug 1 in einer Rückwärtsfahrt gut manövrieren.

Der Sattelzug 1 besteht in üblicher weise neben der Fahrerkabine 5 aus einem Fahrgestell 6, an dem die Räder 2 über die vordere erste Achse 4a und die hintere zweite Achse 4b gelagert sind, und einer im hinteren Bereich auf dem Fahrgestell 6 angeordneten Sattelplatte 7, die Bestandteil einer Sattelkupplung ist. Die Sattelplatte 7 ist hydraulisch heb- und senkbar, um den Auflieger 1 b selbstständig an- und abkuppeln zu können werden. Der hydraulische Hub der Sattelplatte 7 ermöglicht es, Sattellasten bis 45 1 anzuheben. Auch kann die Sattelplatte 7 ohne die Hubmöglichkeit ausgebildet sein, wodurch ein manuelles An- und Abkuppeln der Auflieger 1 b erforderlich wird. Denkbar ist auch die Sattelplatte 7 nur in Sinne eines Gelenks auszubilden, dass ein regelmäßiges Trennen von Zugmaschine 1 a und Auflieger 1 b nicht vorsieht und somit Zugmaschine 1 a und Auflieger 1 b zu einer festen Einheit verbindet.

Der in der Figur 1 gezeigte Sattelzug 1 ist batterie-elektrisch angetrieben. Hierfür ist im Bereich der Zugmaschine 1 a eine Batterie 8 angeordnet, die mindestens einen Elektromotor 9 (siehe Figur 3) mit elektrischer Energie versorgt. Hierbei kann ein einzelner Elektromotor 9 für eine Zugmaschine 1 a vorgesehen, der auf die Räder 2 der vorderen oder hinteren Achse 4a, 4b wirkt. Auch kann ein Elektromotor 9 je Achse 4a, 4b vorhanden sein. Bei einer Ausbildung der Elektromotoren 9 als Radnabenmotoren ist beispielsweise je Rad 2 ein Elektromotor 9 vorgesehen. Somit weist der Sattelzug 1 einen Einachs- oder Allradantrieb auf. Die Elektromotoren 9 an sich können Gleichstrom oder Wechselstrommotoren sein. Auch kann zwischen dem Elektromotor 9 und dem Rad 2 beziehungsweise den Rädern 2 ein Getriebe 10 (siehe Figur 3) angeordnet sein. Dieses Getriebe kann ein- oder mehrstufig sein. Eine direkte Anbindung der Elektromotoren 9 an die Räder 2 ist auch denkbar. Zusätzlich ist eine im Auflieger angeordnete (optionale) zweite Batterie 13 vorgesehen.

Derartige Sattelzüge 1 können eine Maximalgeschwindigkeit von etwa 40 km/h erreichen, so dass die Antriebsmomente in einem großen Drehzahlbereich abgerufen werden müssen und gegebenenfalls Schaltgetriebe zum Einsatz kommen. Als Batterie 8, 13 kann eine Li-Ionen-Batterie oder eine Blei-Säure-Batterie verwendet werden. Die technischen Daten von Li-Ionen-Batterien hinsichtlich Energiedichte, Wirkungsgrad und Lebenszeit sind Blei-Säure-Batterien deutlich überlegen.

Gegenüber den Li-Ionen-Batterien weisen Blei-Säure-Batterien zum heutigen

Zeitpunkt noch eine bessere Wirtschaftlichkeit und eine sehr hohe Zuverlässigkeit auf. Die niedrige Energiedichte der Blei-Säure-Batterien führt zu einem hohen Gewicht der Batterie. Das Gewicht der Blei-Säure-Batterien liegt im Bereich von etwa 6 bis 10t. Auch erfordern die Blei-Säure-Batterien eine lange Ladezeit. Bei den Li-Ionen- Batterien ist grundsätzlich zwischen Varianten für eine hohe Leistungs- und

Energiedichte zu unterscheiden. Für den vorliegenden Anwendungsfall aus dem Traktionsbereich sind Li-Ionen-Batterien mit einer hohen Energiedichte erforderlich. Als besonders sicher geltenden hier Lithium-Eisen-Phosphat Zellen (LFP).

Ein besonderer Vorteil der Li-Ionen-Batterien ist deren Schnellladung. Ladezeiten von einer Stunde sind denkbar.

Die Auswahl und Dimensionierung der Batterie erfolgt in Hinblick auf eine Optimierung zwischen der Reichweite des Sattelzuges 1 und einem gleichzeitig akzeptablem Gewicht des Sattelzuges 1. In der in der Figur 1 gezeigten Ausführungsform des Sattelzuges 1 ist die Batterie auf dem Fahrgestell 6 der Zugmaschine 1 a angeordnet. Die Batterie 8 befindet sich an der Rückseite der Fahrerkabine 5 und somit zwischen Fahrerkabine 5 und der Sattelplatte 7. Dieser Ort der Anordnung der Batterie 8 eignet sich insbesondere für als Blei-Säure-Batterien ausgebildete Batterien 8, da diese größer und schwerer als Li-Ionen-Batterien sind. Innerhalb der Li-Ionen-Batterien sind Lithium-Eisen-Phosphat Zellen (LFP). bevorzugt, da diese selbst bei Tiefentladung oder Überladung der Zellen keine Gefahr für die Zugmaschine 1 a beziehungsweise die Insassen der Zugmaschine 1 a darstellen. Des Weiteren ist vorgesehen, dass eine leere Batterie 8 gegen eine geladene Batterie 8 auswechselbar ist und von einer entsprechenden Vorrichtung quer zu einer

Fahrtrichtung F des Sattelzuges 1 horizontal heraus beziehungsweise in diesen hinein bewegbar ist. Der Ladevorgang der Batterie 8 findet somit außerhalb des Sattelzugs 1 statt und das Sattelzug 1 ist nach einem Batteriewechsel sofort wieder verfügbar. Der Wechselvorgang kann hierbei manuell, halbautomatisch oder vollautomatisch erfolgen.

Außerdem ist aus der Figur 1 ersichtlich, dass an dem Sattelzug 1 a ein Auflieger 1 b angekoppelt ist. Der Auflieger 1 b ist in üblicher Weise ein langer Anhänger, der keine Vorderachse jedoch eine oder mehrere hintere Achsen 4c hat, die unter einem Rahmen 10 des Auflieger 1 b gelagert sind. Die Vorderachse des Auflieger 1 b wird durch die hintere Achse 4b der Zugmaschine 1 a gebildet. Im Vergleich zu dem Auflieger 1 b ist die Zugmaschine 1 a kurz gebaut ist. Auch weist der Auflieger 1 b nicht dargestellte sowie vorne angeordnete Stützen auf, die zum Abstellen des Auflegers 1 b nach erfolgtem Abkuppeln und je nach Ausgestaltung der Sattelplatte 7 zum Auf- und Absatteln eines Aufliegers an der Zugmaschine 1 a vorgesehen. Um den Auflieger 1 b an der Sattelplatte 7 der Zugmaschine 1 a zu befestigen, ist an dem Auflieger 1 b vorne unter dem Rahmen 10 ein sogenannter und nichtdargestellter Königszapfen angeordnet, der mit der Sattelplatte 7 beziehungsweise einen darin angeordneten Schließmechanismus im Eingriff steht. Die Sattelplatte 7 und der Königszapfen sind Bestandteil einer Sattelkupplung, die sich bei Sattelzügen 1 bewährt, da diese eine ausreichende Winkelbeweglichkeit aufweist, um durch eine unebene Flurfläche 3 hervor gerufene Winkelstellungen zwischen Zugmaschine 1 a und Auflieger 1 b aufzunehmen. Außerdem weist der Auflieger 1 b keinen eigenen Antrieb auf.

Des Weiteren weist der Auflieger 1 b auf seinem Rahmen 10 eine ebene Transportfläche 1 1 für ISO-Container 12 auf, die für den Transport von geeigneten Hubgeräten auf der Transportfläche 1 1 abgestellt werden. In der Figur 1 sind in Fahrtrichtung F gesehen zwei ISO-Container 12 mit einer Länge von etwa 20 Fuß abgestellt. Unter ISO-Containern werden allgemein genormte Großbehälter mit genormten Aufnahme- punkten oder- ecken für Lastaufnahmemittel und Verankerungselemente verstanden. ISO-Container 12 sind üblicher Weise 20, 40 oder 45 Fuß lang. Auch ISO-Container

12 in einer Länge von 53 Fuß gibt es bereits. Im Bereich der ISO-Container 12 sind neben den geschlossenen Containern auch Kühl-Container - sogenannte Reefer - und eine Vielzahl anderer Containertypen bekannt.

Neben der Batterie 8 in der Zugmaschine 1 a, die gemäß Figur 1 oder 2 angeordnet sein kann, ist in dem Auflieger 1 b eine Batterie 13, im Sinne einer Zusatz-Batterie angeordnet. Die Batterie 13 ist unter dem Rahmen 10 des Aufliegers 1 b aufgehängt und zwischen der dritten Achse 4c des Aufliegers 1 b und der Zugmaschine 1 a angeordnet. Die Batterie 13 ist elektrisch mit dem elektrischen Fahrmotor 9 der Zugmaschine 1 a verbunden.

Auch im Bezug auf eine leere Batterie 13 ist vorgesehen, dass diese gegen eine geladene Batterie 13 auswechselbar ist und von einer entsprechenden Vorrichtung quer zu einer Fahrtrichtung F des Sattelzuges 1 horizontal aus dem Auflieger 1 b heraus beziehungsweise in diesen hinein bewegbar ist. Der Ladevorgang der Batterie

13 findet somit außerhalb des Aufliegers 1 b statt und der Auflieger 1 b ist nach einem Batteriewechsel sofort wieder verfügbar. Der Wechselvorgang kann hierbei manuell, halbautomatisch oder vollautomatisch erfolgen.

In der Figur 2 ist eine schematische Seitenansicht einer Zugmaschine 1 a in einer zweiten Ausführungsform dargestellt. Diese Zugmaschine 1 a stimmt im Wesentlichen mit der zuvor zu Figur 1 beschriebenen Zugmaschinel b überein, so dass auf die dortige Beschreibung verwiesen wird. Die Zugmaschine 1 a unterscheidet sich in der Anordnung der Batterie 8, die nicht an der Rückseite der Fahrerkabine 5 sondern unter dem Fahrzeugrahmen 6 und dort zwischen der vorderen Achse 4a und der hinteren Achse 4b angeordnet ist. Dieser Ort der Anordnung der Batterie 8 direkt im Fahrzeugrahmen 6 der Zugmaschine 1 a eignet sich insbesondere für als Li-Ionen- Batterien ausgebildete Batterien 8, da Blei-Säure-Batterien größer und schwerer als sind.

Die Figur 3 zeigt eine schematische Draufsicht auf einen Sattelzug 1 gemäß Figur 2 im Bereich einer angrenzenden Batterieladestation 14, die als Regallager, Flächenla- ger oder Linienlager ausgebildet ist. Ein Transport der Batterien 8, 13 zwischen der Batterieladestation 14 und dem Sattelzug 1 a beziehungsweise dem Auflieger 1 b erfolgt über ein nicht dargestelltes Regalbediengerät, einen Kran oder einen

Gabelstapler. Es ist ersichtlich, dass der Wechsel der zweiten Batterie 13 in einer Ein- und Auslagerungsrichtung E erfolgt, die rechtwinklig zur Fahrrichtung F des

Sattelzuges 1 und somit rechtwinklig zur Längsrichtung des Aufliegers 1 b erfolgt. Gleiches gilt für die erste Batterie 8 in der Zugmaschine 1 a.

In der Figur 4 ist ein schematisches Schaltbild eines Antriebs der Zugmaschine 1 a dargestellt. Ausgehend von der ersten Batterie 8 oder der ersten Batterie 8 und der zweiten Batterie 13 wird ein Gleichstrom-Zwischenkreis 15 gespeist, an dem ein erster Wechselrichter 16a angeschlossen ist. Über den ersten Wechselrichter 16a wird ein als Asynchron-Drehstrommotor ausgebildeter mit elektrischer Energie versorgt. Wie zuvor ausgeführt können auch mehr als ein elektrischer Fahrmotor 9 vorgesehen sein. Der elektrische Fahrmotor 9 treibt über ein Getriebe 10 eine Achse 4a, 4b der Zugmaschine 1 a an. Auch ist an dem Gleichstrom-Zwischenkreis 15 ein zweiter Wechselrichter 16b angeschlossen, der über einen elektrohydraulischen Pumpenmotor 17 hydraulische Nebenaggregate 18 der Zugmaschine 1 a wie beispielsweise hydraulische Lenkung, hydraulischen Lenkunterstützung, hydraulische Bremsen und hydraulische Hubvorrichtung für die Sattelplatte 7.

Zusätzlich zum elektrohydraulischen oder elektromotorischen Bremsen ist beim Sattelzug 1 aus sicherheitstechnischen Gründen ein zusätzliches Bremssystem beispielsweise eine Druckluftbremse vorgesehen, um ein sicheres und kontrolliertes Abbremsen auch bei Ausfall der elektrohydraulischen oder elektromotorischen Bremsen zu gewährleisten.

Die Spannung in dem Gleichstrom-Zwischenkreis 15 richtet sich nach den

verwendeten Batterien 8, 13. Lithium-Ionen Batterien haben eine höherer Zellspannung von ca. 3,2 und Bleibatterien von ca. 2,0 V. Um eine geeignete Spannung in dem Gleichstrom-Zwischenkreis 15 für den Umrichter 19 und die Wechselrichter 16a, 16b und gleichzeitig eine ausreichende Kapazität für einen mehrstündigen Betrieb des Sattelzuges 1 bereitzustellen, müssen die Zellen stets zu einer Gesamtbatterie zusammengeschlossen werden. Hierbei ist eine Reihen- bzw. Parallelschaltung einer großen Zahl von Einzelzellen erforderlich. Die beiden Wechselrichter 16a, 16b haben beispielsweise einen Regelbereich von 0 bis 480V sowie 0 bis 60 Hz. Des Weiteren ist an dem Gleichstrom-Zwischenkreis 15 ein Umrichter 19 angeschlossen, der den Gleichstrom-Zwischenkreis 15 mit dem Gleichstrom-Bordnetzkreis 15 der Zugmaschine 1 a verbindet. Der Gleichstrom- Zwischenkreis 15 hat üblicher weise eine Spannung von 24 und weist neben einer angeschlossen Bordnetzbatterie 21 Bordnetzverbraucher 22 wie beispielsweise Beleuchtung, Funk und Klimaanlage auf. Der Umrichter 19 und die beiden

Wechselrichter 16a, 16b werden über eine Steuerung 23 angesteuert. Auch ist es möglich, bei dem Sattelzug 1 eine Energierückgewinnung beim

Abbremsen des Sattelzugs 1 vorzusehen. Die zurückgewonnene Energie kann direkt in die Batterien oder auch in Kurzzeit-Energiespeicher wie sogenannte Ultra-Caps oder Super-Caps gespeichert werden, die neben den Batterien 8, 13 vorgesehen werden können. Innerhalb der Steuerung 23 wird die Rückspeicherung von einem Batteriemanagementsystem gesteuert und überwacht. Da Batteriemanagementsystem wird mit dem Ziel betrieben, die Ladezeiten zu optimieren und die Energie- Rückspeicherung zu maximieren. Auch gehört zu den Aufgaben des Batteriemanagementsystems, Tiefentladungen zu vermeiden, eine zulässige Entladetiefe zu überwachen, die Batterie 8, 13 zu klimatisieren und Überladungen zu vermeiden. Ein zuverlässiger Schutz gegen Überladung und Tiefentladung wird durch ein sogenanntes Zellen-Balancing sichergestellt, das während des Ladens und Entladens für einen notwendigen Ladungsausgleich sorgt. Ein effektiver Ausgleich von Ladungsunterschieden beispielsweise durch Alterung oder Unsymmetrien in der Kapazität der Zellen ist damit gesichert.

Da die Li-Ionen-Batterien 8, 13 im rauen Hafeneinsatz sehr stark wechselnden beziehungsweise sehr niedrigen und sehr hohen Temperaturen ausgesetzt sind, ist zusätzlich für deren Klimatisierung zu sorgen. In der Figur 5 ist eine Draufsicht auf ein Hafenlayout unter Einsatz der vorbeschriebenen Sattelzüge 1 gemäß Figuren 1 bis gezeigt. Die Flurfläche 3, auf den die

Sattelzüge 1 verfahren, ist Bestandteil eines Kais 24, über den mittels einer Vielzahl von Sattelzügen 1 die ISO-Container 12 zwischen mehreren Containerkranbrücken 25 und einem an dem Kai 24 angrenzenden Container-Stapellager 26 mit Container- Stapelkranen 27 umgeschlagen werden. Die Container-Stapelkrane 27 sind in üblicher weise gummibereiften Lagerkrane - sogenannte (Rubber Tired Gantries, RTG). Die Sattelzügen 1 verkehren in einem seeseitigen Umschlagbereichs eines Umschlagterminals und nehmen die ISO-Container 12 von der Containerkranbrücke 25 auf und geben diese an die Container-Stapelkrane 27 ab oder umgekehrt. Da die Länge des Kais 24 des Umschlagterminals meist mehrere hundert Meter bis zu einigen Kilometern beträgt, sind die Fahrstrecken der Sattelzüge 1 entsprechend lang. Hierbei werden Zugmaschine 1 a und der Auflieger 1 b nicht voneinander entkoppelt und können als eine Einheit betrachtet werden. Darüber hinaus werden Sattelzüge 1 in Umschlagterminals von Häfen für weitere Aufgaben eingesetzt, wie dem Transport von ISO-Containern zur Bahnverladung oder dem Transport von Sonderlasten. In diesen Fällen erfolgt der Betrieb häufig mit wechselnden Aufliegern 1 b.

Anstatt der Container-Umschlagkranbrücken zu Entladen- und Beladen von Schiffen mit den ISO-Containern 12 können selbstverständlich auch andere Umschlaggeräte wie beispielsweise Hafenmobilkrane zum Einsatz kommen, insbesondere wenn es sich um kleinere Umschlaghäfen handelt.

Bezugszeichenliste

1 Sattelzug

1 a Zugmaschine

1 b Auflieger

2 Rad

3 Flurfläche

4a erste Achse

4b zweite Achse

4c dritte Achse

5 Fahrerkabine

6 Fahrgestell

7 Sattelplatte

8 Batterie

9 elektrischer Fahrmotor

10 Rahmen

1 1 Ladefläche

12 ISO-Container

13 zweite Batterie

14 Batterieladestation

15 Gleichstrom-Zwischenkreis

16a erster Wechselrichter

16b zweiter Wechselrichter

17 Pumpenmotor

18 hydraulisches Nebenaggregat

19 Umrichter

20 Gleichstrom-Bordnetzkreis

21 Bordbatterie

22 Bordnetzverbraucher

23 Steuerung

24 Kai

25 Containerbrückenkran

26 Containerstapellager

27 Containerstapelkran F Fahrtrichtung

E Ein- und Auslagerungsrichtung

Claims

Patentansprüche

1 . Sattelzug ( 1 ) f ü r ISO-Container (12) mit einer Zugmaschine (1 a) und mit einem ankoppelbaren Auflieger (1 b), mit mindestens einem in der Zugmaschine (1 a) angeordneten elektrischen Fahrmotor (9), der über eine in dem Sattelzug angeordnete Batterie (8) versorgt ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Batterie (8) in der Zugmaschine (1 a) angeordnet ist, die Batterie (8) für ein Aufladen der Batterie (8) außerhalb der Zugmaschine (1 ) lösbar mit der Zugmaschine (1 a) verbunden ist, aus der Zugmaschine (1 a) heraus- und hinein bewegbar und gegen eine geladene Batterie (8) auswechselbar ist.

2. Sattelzug (1 a) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Batterie (8) für das Aufladen der Batterie (8) quer zu einer Fahrtrichtung (F) der Zugmaschine (1 a) aus der Zugmaschine (1 a) heraus- und hinein bewegbar.

3. Sattelzug nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Auflieger (1 b) mindestens eine zweite Batterie (13) angeordnet ist, die den elektrischen

Fahrmotor (9) der Zugmaschine (1 a) mit elektrischer Energie versorgt.

4. Sattelzug nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Batterie (13) für ein Aufladen der Batterie (13) außerhalb des Aufliegers (1 b) lösbar mit dem Auflieger (1 b) verbunden ist, aus dem Auflieger (1 b) heraus- und hinein bewegbar und gegen eine geladene Batterie (13) auswechselbar ist.

5. Sattelzug nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Batterie (13) für das Aufladen der Batterie (13) quer zu einer Fahrtrichtung (F) des Aufliegers (1 b) aus dem Auflieger (1 b) heraus- und hinein bewegbar.

6. Sattelzug (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass in der Zugmaschine (1 a) ausschließlich elektrische Antriebe angeordnet sind.

7. Sattelzug (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Zugmaschine (1 a) einen Fahrzeugrahmen (6) und eine darauf angeordnete

Fahrerkabine (5) aufweist und die Batterie (8) auf dem Fahrzeugrahmen (6) und in Fahrrichtung (F) gesehen hinter der Fahrerkabine (5) angeordnet ist.

8. Sattelzug (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass Zugmaschine (1 a) einen Fahrzeugrahmen (6) und eine vordere Achse (4a) und eine hintere Achse (4b) aufweist und die Batterie (8) unter dem Fahrzeugrahmen (6) und in Fahrrichtung (F) gesehen zwischen der vorderen Achse (4a) und der hinteren Achse (4b) angeordnet ist.

9. Sattelzug (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Batterie (8, 13) als Bleibatterie ausgebildet ist.

10. Sattelzug (1 ) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Batterie (8, 13) ein Gewicht von mindestens 6t, vorzugsweise 8 t bis 9 t, hat.

1 1 . Sattelzug (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Batterie (8, 13) als Lithium-Ionen-Batterie ausgebildet ist.

12. Umschlaganlage für ISO-Container (12) mit Containerbrückenkranen (25) und Containerstapellagern (26), dadurch gekennzeichnet, dass die ISO-Container (12) von Sattelzügen (1 ) nach einen der Ansprüche 1 bis 1 1 transportierbar sind.