KR20230070468A - 충전소, 더 구체적으로는 이동식 충전소 - Google Patents

충전소, 더 구체적으로는 이동식 충전소 Download PDF

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얀 안드레아스
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아르고 게엠베하
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Abstract

본 발명은 바람직하게는 전기 부하(200), 특히 전기 구동장치를 구비한 차량에 전기 에너지, 특히 전류 및/또는 연료, 특히 수소 또는 에탄올을 공급 또는 충전하기 위한 충전소(100), 더 구체적으로는 이동식 충전소에 관한 것으로서, 적어도 하나의 연료 저장장치(110), 특히 압축 수소를 저장하기 위한 고압 저장장치, 및 전기 부하(200), 특히 전기 구동장치를 구비한 차량에 전기 에너지, 특히 전류를 방전하거나, 연료, 특히 수소 또는 에탄올을 방출하기 위한 적어도 하나의 접속부(120, 130)를 포함하고, 적어도 하나의 연료 저장장치(110)는 충전소(100)에 교체가능하게 또는 교환가능하게 접속되도록, 특히 유체 전도 방식으로 접속되도록, 또는 상기 충전소 내에 수용되도록 구성된다.

Description

충전소, 더 구체적으로는 이동식 충전소
본 발명은 충전소, 더 구체적으로는 바람직하게는 전기 부하, 특히 전기 구동장치를 구비한 차량에 전기 에너지(특히 전류) 및/또는 연료(특히 수소 또는 에탄올)을 공급 또는 충전하기 위한 이동식 충전소에 관한 것이다.
도로 교통에서, 내연기관에 의해 구동되는 전통적인 차량, 특히 자동차 외에도 전기 구동장치 또는 보조 구동장치를 구비한 차량도 점점 더 많이 사용되고 있다. 예를 들면, 고성능 축전지 또는 연료 전지를 사용하여 구동장치에 전기 에너지를 공급한다. 또한, 수소 엔진 또는 천연 가스 연소 엔진에 의해 구동되는 차량도 있다. 축전지의 충전 또는 차량의 연료 탱크 및 저장 용기의 충전(filling)을 위한 적절한 인프라가 제공되어야 한다.
그러기 위해, 예를 들면, DE 10 2007 040 923 A1은 전기 구동 차량에 연료를 보급하기 위한 방법을 기재하고 있고, 여기서는 전기 에너지가 천연 가스에 의해 동력을 받는 전기 필러(pillar) 내의 고정 연료 전지에 의해 생성된다.
더욱이, DE 10 2008 050 389 A1로부터 대규모 전력망에서의 에너지 저장 방법 및 이 목적에 적합한 에너지 저장 장치가 알려져 있다. 소비 피크를 완충하는데 사용될 수 있는 개별 에너지 저장장치를 구비한 전력망에 접속된 복수의 집전 장치를 장비하는 것이 제안된다. 개별 에너지 저장장치에는 자동차 배터리 충전용 접속부가 장비될 수 있다. 대안적으로, 개별 에너지 저장장치는 전력망으로부터의 전기 에너지를 사용하여 수소를 생성하기 위한 전해장치로서 구성될 수 있다. 이렇게 생성된 수소는 추가의 에너지 변환에 사용될 수 있다.
더욱이, 최근 많은 지자체 및 상업 제공자는 도심에서의 지역 수송을 완화하고 특히 환경 친화적으로 만들기 위해, 특히 유해 배기 가스의 생성을 도시 외부로 이동시키거나 바람직하게는 완전한 탄소 중립을 되도록 e-바이크, e-롤러, e-스쿠터 등의 개별 수송 수단으로 전환하였다. 그러나, 이러한 계획을 성공적으로 구현하려면 충전소 또는 필링(filling) 설비의 기능적이고 조밀한 인프라가 반드시 필요하다. 따라서 한편으로는 큰 노력 없이 설치할 수 있고, 다른 한편으로는 수요에 따라 충전소를 배치할 수 있는 가능성을 제공하는 비용 효율적인 충전소가 매우 필요하다.
전술한 필요성을 배경으로 하여 본 발명의 하나의 목적은 바람직하게는 전기 부하에 전기 에너지 및/또는 연료를 공급하기 위한 충전소, 더 구체적으로는 이동식 충전소를 제공하는 것이며, 이 충전소는 신속하고 비용 효과적인 방식으로, 바람직하게는 단시간에 주차장, 보행자 구역, 콘서트장, 전시 센터 등의 제한된 공간에 쉽게 설치될 수 있다. 더욱이, 제안된 충전소는 연료, 특히 수소 또는 에탄올로 신속하게 리필링가능해야 하며, 시간이 걸리는 비효율적인 연료보급 프로세스는 바람직하게는 회피되어야 한다.
전술한 목적은 청구항 1에 따른 충전소에 의해 해결된다. 본 발명의 바람직한 추가의 전개는 종속청구항에 기재되어 있다.
본 발명의 기본적 아이디어 중 하나는 충전소에 교체가능하게 또는 교환가능하게 접속되도록, 특히 유체 전도 방식으로 접속되도록, 또는 교체가능한 방식 또는 교환가능한 방식으로 그 안에 수용되도록 구성되는 연료 저장장치, 특히 압축 수소를 저장하기 위한 고압 저장장치를 갖는 충전소를 제공하는 것이다.
이러한 방식으로, 연료 또는 이 연료를 변환시킴으로써 생성되는 전기 에너지를 제공하기 위해 필요한 연료, 특히 수소가 충전소에 직접 저장되거나 일시적으로 저장되므로 장소에 의존하지 않는 충전소가 제공될 수 있고, 다른 한편으로 연료 저장장치의 통상적으로 길고 정교한 필링 프로세스(filling process)를 방지할 수 있으므로 충전소에 새 연료를 신속하게 채울 수 있다. 대신, 빈 연료 저장장치는 충만된 연료 저장장치로 간단히 교체된다.
본 발명의 일 양태에 따르면, 바람직하게는 전기 부하, 특히 전기 구동 차량에 전기 에너지, 특히 전류, 및/또는 연료, 특히 수소 또는 에탄올을 공급 또는 충전하기 위한 충전소, 더 구체적으로는 이동식 충전소는: 적어도 하나의 연료 저장장치, 특히 압축 수소를 저장하기 위한 고압 저장장치, 및 전기 부하, 특히 전기 구동 차량에 전기 에너지, 특히 전류, 또는 연료, 특히 수소 또는 에탄올을 방출하기 위한 적어도 하나의 접속부를 포함하고, 적어도 하나의 연료 저장장치는 충전소에 교체가능하게 또는 교환가능하게 접속되도록, 특히 유체 전도 방식으로 접속되도록, 또는 충전소에 교체가능하거나 교환가능한 방식으로 수용되도록 구성된다.
본 발명의 문맥에서, "차량" 또는 "수송 수단" 또는 기타 유사한 용어는 SUV, 버스, 트럭, 다양한 상용 차량을 포함하는 승용차, 다양한 보트 및 선박을 포함하는 수상 차량, 항공기, 공중 드론 등, 하이브리드 차량, 전기 차량, 플러그 인 하이브리드 전기 차량, 수소 차량, 및 기타 대체 차량 등의 전반적인 자동차를 포함한다. 본 명세서에서 기술된 바와 같이, 하이브리드 차량은 2 개 이상의 에너지 캐리어를 갖는 차량, 예를 들면, 가솔린 구동식 및 동시에 전기 구동식 차량이다. 수소 차량은 연료 전지에 의한 구동 전류로 구동되는 차량 또는 수소 연소용으로 구성되는 연료 엔진을 구비한 차량일 수 있다.
더욱이, 본 발명의 문맥에서, "부하", 특히 "전기 부하"라는 용어는 공급되는 전기 에너지, 특히 전류를 사용하거나 에너지에 의해 구동되는 모든 디바이스를 포함한다. 한편으로, 이들은 전기 에너지가 사용될 때까지 일시적으로 저장되는 축전지를 가진 디바이스이거나, 바람직하게는 그 자체가 수소 또는, 예를 들면, 에탄올에 의해 에너지를 공급받아서 이것을 전기 에너지, 특히 전류로 변환시키는 수소 연료 전지를 사용함으로써 "온 디맨드(on demand)"로 전류를 생성하는 디바이스일 수 있다.
더욱이, 본 발명의 문맥에서, "공급 또는 충전"은, 한편으로, 부하 또는 디바이스 내에 설치된 축전지에 전기 에너지가 공급되고, 이로 인해 축전지가 충전되는 것, 또는 다른 한편으로, 부하 또는 디바이스, 특히 차량 내에 설치된 연료 저장장치, 특히 고압 저장장치에 연료, 특히 압축 수소 또는 에탄올이 공급되어 다시 채워지는 것을 의미하는 것으로 이해된다.
본 발명의 문맥에서, "교체가능한" 또는 "교환가능한"이라는 용어는 예를 들면, 빈 연료 저장장치를 충만된 연료 저장장치로 교체하기 위해 충전소의 특정의 디바이스, 특히 적어도 하나의 연료 저장장치가 충전소, 특히 충전소의 공급 시스템 또는 수소 공급 시스템으로부터 쉽고 빠르게 분리되도록 구성되고, 이에 따라 충전소는 큰 노력 없이, 특히 충전소에 상설되어 있는 연료 저장장치를 힘들여 채울 필요 없이 충전소에 연료를 공급할 수 있다는 것을 정의한다. 따라서, 필요한 수소 또는 새로운 수소를 충전소에 재충전하는 것이 단 몇 분 안에 가능하다. 이는 또한 특정의 디바이스가 비파괴 방식으로 충전소에 분리 후 재접속되도록 구성된 것임을 의미한다.
본 발명의 일 실시형태에 따르면, 적어도 하나의 연료 저장장치는 신속 커플링(quick coupling)에 의해 충전소, 특히 수소 공급 시스템에 유체 전도 방식으로 교체가능하게 접속되거나 접속가능하다. 신속 커플링은 바람직하게는 충전소 내, 특히 충전소의 수소 공급 시스템 내의 압력을 저감시킬 필요없이 충전소로부터 연료 저장장치가 분리될 수 있도록 구성된다.
이와 관련하여, 신속 커플링은 바람직하게는 출원번호 DE 10 2020 209 735.6으로 2020년8월 3일에 출원된 "유체 전도 방식으로 하나의 요소를 카운터파트에 연결하기 위한 시스템, 유체 전도 방식으로 연결하기 위한 어댑터 부재 및 어댑터 하우징, 및 어댑터 부재 및 어댑터 하우징을 포함하는 어댑터 시스템"이라는 명칭의 출원에서 보이는 바와 같이 구성된다. 따라서, 특허청구범위 등의 본원의 본질적인 특징의 모두 및/또는 본원에 기재되고 본원에 대응 및/또는 관련되는 특징은 참조에 의해 본원에 통합되고, 본원에 개시된 특징의 조합과 조합되어 개선된 신속 커플링을 제공하며, 그 결과 얻어지는 특징의 조합은 보호가 모색될 수 있다.
DE 10 2020 209 735.6에 기재된 시스템(신속 커플링)의 기본 아이디어는 하나의 요소를 카운터파트에 흐름 전도 방식 또는 유체 전도 방식으로 접속/접합하기 위한 시스템을 제공하는 것으로서, 이 시스템은 카운터파트의 외부로 (본 발명에서는 충전소의 수소 공급 시스템의 외부로) 유체, 특히 가스의 유출 방향으로 전후로 유체 채널 내에 배치되는 2 개의 시일을 포함하고, 이 유체 채널은 요소를 카운터파트에 흐름 전도 방식 또는 유체 전도 방식, 특히 가스 전도 방식으로 접속하고, 제 1 시일은 밸브 본체 및 제 1 실링 부재로 형성되고, 밸브 본체는 유체, 특히 가스가 유체 채널을 통과할 수 있는 개방 위치와 유체가 채널을 통과할 수 없는 폐쇄 위치 사이에서 변위되거나 또는 이동가능하도록 구성된다. 제 2 시일은 유체 채널을 통해 흐르는/유출하는 유체의 유출 방향으로 제 1 시일의 하류의 유체 채널에 배치되고, 유체 채널과 요소 사이의 접속 영역을 특히 기밀 방식으로 실링하도록 구성되고, 제 2 시일은 요소를 카운터파트에 접속/접합할 때, 제 1 시일이 개방 위치로 기계적으로 변위되거나 이동될 수 있기 전에 접속 영역을 시일하도록 구성된다.
본 발명의 추가의 실시형태에 따르면, 적어도 하나의 접속부가 바람직하게는 전기 부하의 축전지를 전기적으로 충전하기 위해 사용되는 전기 에너지, 특히 전류를 방전하기 위한 전기 접속부인 경우에 유리할 수 있다.
더욱이, 전기 부하는 전기 구동장치 또는 보조 구동장치를 구비하는 차량, 특히 자동차, e-바이크(201), e-스쿠터, e-롤러, 랩탑, 휴대폰 등의 그룹으로부터 선택될 수 있다.
본 발명의 추가의 실시형태에 따르면, 적어도 하나의 접속부는 유체 전도 접속부, 특히 수소 접속부일 수 있고, 이것은 바람직하게는 차량의 적어도 하나의 저장 용기를 연료, 특히 압축 수소로 채우기 위해 사용된다. 이와 관련하여 유체 전도 접속부가 SAE J 2601에 따른 필링 접속부인 것이 특히 바람직하다.
여기서 적어도 하나의 접속부가 전기 에너지 및 연료, 특히 수소의 둘 모두를 부하에 전달하도록 구성되는 것을 고려할 수도 있다. 따라서, 두 충전 프로세스가 하나의 접속부, 특히 하나의 충전 지점에서 실시될 수 있다.
또한 충전소가 적어도 하나의 전기 접속부 및 하나의 유체 전도 접속부, 바람직하게는 적어도 2 개의 유체 전도 접속부 및 복수의 전기 접속부를 갖는 경우에 더 유리하다. 따라서 각각의 접속부는 충전소 내의 또는 충전소에 있는 대응하는 상이한 위치에 제공될 수 있으므로 여러 개의 부하에 전기 에너지 및/또는 연료, 특히 수소를 동시에 공급할 수 있게 한다.
추가의 실시형태에 따르면, 적어도 하나의 접속부는 전기 차량용 급속 충전소, 특히 급속 충전 필러로서 구성된다.
전기 접속부, 특히 전기 충전 필러로서 구성되는 적어도 하나의 접속부는 충전소로부터 미리 결정된 거리에, 특히 적어도 5 m에 배치되거나 설치되도록 조정되는 것이 더 바람직하다. 특히 전기 접속부 또는 전기 충전 필러가 여러 개인 경우에, 이들이 서로로부터 거리를 두고 설치될 수 있고, 따라서 동시에 전류가 공급 또는 충전될 수 있는 여러 대의 차량을 위한 충분한 공간을 생성할 수 있으므로 유리하다. 더욱이, 방폭 등에 관한 특수 안전 규정을 준수할 수 있다.
더욱이, 충전소가 연료 저장장치에 저장된 연료, 특히 수소, 더 바람직하게는 압축 수소, 또는 에탄올을 추출함으로써 전기 에너지, 특히 전류를 생성하고, 이렇게 얻어진 또는 생성된 전류를 적어도 하나의 전기 접속부, 바람직하게는 여러 개의 전기 접속부에서 이용가능하도록 구성된 적어도 하나의 수소 연료 전지를 갖는 경우에 유리하다.
수소 연료 전지가 전기분해에 의해 수소를 생성하기 위한 서브유닛 및 수소의 산화에 의해 전기 에너지를 생산하기 위한 서브유닛을 포함하는 가역적 수소 연료 전지로서 구성되는 것이 더 바람직하다. 이러한 방식으로, 부하가 없을 때, 다시 말하면 충전될 부하가 없을 때, 충전소는, 예를 들면, 네트워크에서의 전기의 공급 과잉이 있는 경우(광전지 시스템 또는 풍력 터빈에 의해 대량의 에너지가 네트워크에 공급될 때)에 네트워크로부터의 전기 에너지를 사용하거나 충전소의 광전지 시스템에 의해 생성되는 전기를 사용하여 수소를 생성할 수 있고, 그 결과 연료 저장장치, 특히 고압 수소 용기를 수소로 채울 수 있다.
본 발명의 추가의 실시형태에 따르면, 적어도 하나의 연료 저장장치는 교환가능 용기로서 구성되고, 또는 적어도 하나의 연료 저장장치는 교환가능한 컨테이너나 교환가능한 파렛트(pallet) 등의 교환가능한 디바이스 내에 통합되고, 이것은 바람직하게는 이동식 교환가능한 디바이스로서 구성된다.
여기서 복수의 연료 저장장치가 교환가능한 디바이스 내에 통합되고, 교환가능한 디바이스가 이동식 수송 수단, 특히 차량 또는 트럭 트레일러 또는 드론 등의 자주식 차량으로서 구성되는 것이 유리하다.
교환가능한 디바이스가 자율 차량 또는 자주식 차량으로서 구성되는 경우, 교환가능한 디바이스, 특히 연료 용기의 전환 작업은 완전히 사람의 개입 없이 실행될 수 있고, 이로 인해 수소의 제공을 위한 비용을 더 줄일 수 있다. 이와 관련하여, 충전소의 공급 시스템, 특히 수소 공급 시스템에의 연료 용기의 접속이 신속 커플링, 특히 사람의 개입이 필요하지 않은 자동 신속 커플링에 의해 이루어지는 경우에 유리하다.
예를 들면, 자율 차량 또는 자주식 차량은 풍력 발전소 또는 광전지 시스템 등의 수소 생산 플랜트로부터 충전소까지 채워진 연료 탱크로 자율 구동하고, 거기에서 비워진 연료 탱크를 교체하도록 구성될 수 있다.
더욱이, 충전소는 하우징 구조물, 특히 이동식 하우징 구조물을 가질 수 있으며, 이것은 바람직하게는 알루미늄 프로파일 등의 경량 프레임 구조물로 형성되고, 바람직하게는 특히 하우징 구조물 내의 보관 공간 내에 적어도 하나의 연료 저장장치 및/또는 교환가능한 디바이스를 수용하도록 구성된다.
하우징 구조물에는 유리하게는 태양 전지, 특히 광전지 시스템이 제공될 수 있고, 이것은 바람직하게는 하우징 구조물의 루프 상에 설치된다.
따라서, 이미 지적한 바와 같이, 충전소는 스스로 전기 에너지, 특히 전류를 생성할 수 있고, 이것은 한편으로 부하에 전기 에너지를 공급하기 위해 사용될 수 있고, 다른 한편으로 가역적 수소 연료 전지나 별개의 전해장치를 사용하여 수소를 생성하기 위해 사용될 수 있다.
충전소에 압축기, 특히 수소 압축기를 제공하는 것이 유리할 수 있고, 생성된 수소는 이것에 의해 약 300 bar 내지 1200 bar의 원하는 압력까지 압축되거나 응축될 수 있고, 다음에 적어도 하나의 연료 저장장치, 특히 고압 저장장치 또는 고압 수소 저장장치 내에 일시적으로 저장되거나 버퍼링(buffering)될 수 있다.
이와 관련하여, 수소 압축기는 공간 내에 도입되거나 펌핑되는 액체, 특히 물을 사용하여 이 공간 내에 수용되어 있는 수소, 특히 수소 가스를 원하는 압력까지 압축하는 디바이스인 것으로 이해된다. 이러한 유형의 디바이스, 특히 적어도 하나의 저장 용기를 압축 수소로 채우기 위한 필링 디바이스는 수소의 압축을 위해 압축될 수소가 도입될 수 있는 압력 용기를 갖는 압축 디바이스를 포함하고, 이 압력 용기 내의 수소는 바람직하게는 밸브에 의해 둘러싸일 수 있고, 수소는 압력 용기 내에 도입될 수 있는 압축 액체, 특히 물의 액체 체적을 증가시킴으로써 압축될 수 있다.
소위 수소 압축기의 추가의 세부사항에 대해서는 2020년 6월 24일에 출원된 "저장 탱크를 압축 수소로 채우기 위한 필링 디바이스, 이것을 가진 연료보급소, 및 저장 탱크를 채우는 방법"이라는 명칭의 출원 DE 10 2020 207 827.0이 참조되며, 예를 들면, DE 10 2020 207 827.0의 청구범위 및/또는 이것에 포함된 청구범위 등의 본 출원에 본질적인 모든 특징은 원용에 의해 본원에 포함되고, 본 명세서에 개시된 특징의 조합과 조합되어 개선된 충전소를 제공할 수 있고, 그 결과 얻어지는 특징의 조합에 대해 보호가 모색될 수 있다는 것을 발표한다.
DE 10 2020 207 827.0(물 압축기)에 기재된 디바이스의 기본 아이디어는 적어도 하나의 저장 용기(본 발명에서 충전소의 적어도 하나의 연료 저장장치 또는 교환가능한 디바이스)를 압축 수소로 채우기 위한 필링 디바이스에 수소의 압축을 위해 압축될 수소가 도입될 수 있는 압력 용기를 갖는 압축 디바이스가 장비되고, 이 압력 용기 내의 수소는 바람직하게는 밸브에 의해 둘러싸일 수 있고, 수소는 압력 용기 내에 도입될 수 있는 압축 액체, 특히 물의 액체 체적을 증가시킴으로써 압축될 수 있는 것이다.
본 발명의 추가의 실시형태에 따르면, 충전소에는 가정용 연료보급소 또는 기타 가전제품용 교환가능한 용기 등의 압력 저장장치, 고압 수소 저장장치를 위한 보관 공간이 제공될 수도 있다. 보관 공간에는 자동 도어 또는 출력 트레이가 제공될 수 있고, 이것을 이용하여 압력 저장장치는 지불 후의 잠재적 고객에게 인도될 수 있다.
더욱이, 충전소에 뜨거운 음료 및/또는 차가운 음료를 위한 적어도 하나의 음료 자판기 및/또는, 예를 들면, 스낵, 유제품, 샌드위치, 바게트 등의 하나의 신선 농산물 자판기가 제공되는 경우에 유리하다.
더욱이, 하우징 구조물은 횡방향 액세스, 특히 업 앤드 오버(up-and-over) 도어, 윙(wing) 도어, 섹셔널(sectional) 도어 또는 롤링(rolling) 도어를 가지며, 이것은 바람직하게는 전기적으로 작동가능하거나 전기적으로 개폐될 수 있는 것이 바람직하다.
추가의 실시형태에 따르면, 충전소는 이동식 충전소로서, 특히 트럭 트레일러 등의 이동식 셋업(setup)으로서, 또는 몇 단계의 조립 단계로 개별 모듈로부터 조립 및 분해되도록 구성되는 모듈 시스템의 형태로 구성된다.
더욱이, 충전소는 수소 연료 전지에 의해 생성되는 전기 에너지, 특히 전류, 및/또는 광전지 시스템에 의해 생성되는 전기 에너지의 일시적 저장장치로 구성되는 일시적 저장장치, 특히 축전지를 포함할 수 있다.
충전소에는 적어도 하나의 접속부에의 전기 에너지 또는 연료, 특히 수소의 공급을 제어 및/또는 조절하도록 구성되는 제어 디바이스가 제공되는 것이 더 바람직하다.
여기서, 충전소는 전기 부하, 특히 전기 부하의 제어 유닛 또는 충전소의 사용자와 통신하여, 특히 연료보급 또는 충전 프로세스를 시작 및/또는 제어 및/또는 조절하도록 구성되는 적외선, 라디오, 블루투스, 또는 WLAN(무선 근거리 통신망)을 사용하는 통신 디바이스, 특히 무선 통신 디바이스를 포함하는 것이 더 바람직하다. 따라서 통신 디바이스 및/또는 제어 디바이스는 이것에 의해 연료 보급 또는 충전 프로세스가 실행되기 전에 사용자 식별 및 지불이 실행되도록 구성될 수 있다.
더욱이, 여기서 통신 디바이스가 제어 디바이스와 통신하도록 구성되는 것, 특히 전기 부하의 연료보급 또는 충전 프로세스를 시작 및/또는 제어 및/또는 조절하도록 제어 디바이스와 통신하는 것이 유리할 수 있다.
추가의 실시형태에 따르면, 충전소에는 쉽게 액세스가능한 방식으로 제공되는 것이 바람직한 제세동기가 장비될 수 있다.
충전소에는 바람직하게는 충전소의 하우징 내에 제공되고 적어도 하나의 교환가능한 또는 교체가능한 연료 저장장치를 수용하여 냉각시키도록 구성되는 냉각 체임버가 제공되는 것이 더 바람직하다.
디바이스, 용도 및/또는 방법의 추가의 특징 및 장점은 첨부한 도면을 참조한 실시형태의 다음의 설명으로부터 명백하다.
도 1은 고정식 연료 전지를 구비한 공지된 전기 충전 필러를 개략적으로 도시하고,
도 2는 본 발명에 따른 충전소의 일 실시형태를 전방으로부터 개략적으로 도시하고,
도 3은 도 2의 본 발명에 따른 충전소를 후방 및 상방으로부터 개략적으로 도시하고,
도 4는 도 2의 본 발명에 따른 충전소를 측면으로부터 개략적으로 도시하고, 측벽은 보다 양호한 설명을 위해 제거되었다.
상이한 도면에서 사용되는 동일한 참조 번호는 동일한, 대응하는, 또는 기능적으로 유사한 요소를 나타낸다.
도 1은 고정식 연료 전지를 구비한 공지된 전기 충전 필러를 개략적으로 도시한다. 수소 제조에 필요한 에너지를 가능한 한 효율적이고 분산적으로 생성하기 위해 고정식으로 설치된 연료 전지를 작동시키는 방법이 예시되어 있다. 이와 관련하여, 열병합 발전이 전기 에너지를 생성하기 위해 사용되고; 여기서 지역 난방 또는 전력망으로부터의 전기가 사용될 수도 있다. 연료 전지에는 천연 가스 네트워크에의 접속을 통해 일차 에너지가 공급될 수도 있다. 여기서 전기 충전소가 산업 지역 또는 상업 지역 또는 주거 지역으로부터의 폐열을 사용할 수 있는 장소에 있는 것이 중요하다.
도 2는 본 발명에 따른 충전소(100)의 일 실시형태를 전방으로부터 개략적으로 도시한다. 도 2에서 볼 수 있는 바와 같이, 예시된 충전소(100)는 키오스크 형태의 길쭉한 하우징 구조물(160)을 갖는다. 다시 말하면, 이것은 작은 건물이며, 충전소의 사용자를 비로부터 보호하는 역할을 하는 3 개의 측면 상의 돌출 지붕을 구비한다. 더욱이, 도 2는 예시된 충전소에, 예를 들면, e-바이크(201)(부하(200))를 충전하기 위해 사용될 수 있는 3 개의 전기 접속부(120) 또는 접속 패널이 제공된 것을 보여준다. 이 목적을 위해, 전기 접속부(120) 또는 접속 패널에는 통상의 소켓 접속부, USB 접속부 또는 기타 일반적인 전기 접속부가 제공될 수 있다.
도 2의 왼쪽에서, 충전소에는, 예를 들면, 차량을 수소로 채우기 위해 사용될 수 있는 유체 전도 접속부(130)가 제공되어 있다. 그러나, 여기서 도시된 접속부(130)는 또한, 예를 들면, 전기 차량의 축전지를 충전하기 위해 사용될 수 있는 전기 접속부를 갖는다. 더욱이, 제세동기(195)가 하우징 구조물(160)의 왼쪽에 제공된다.
도 3에서 볼 수 있는 바와 같이, 예시된 충전소(100)에는 하우징 구조물(160)의 루프(161) 상에 제공되는 광전지 시스템(162)이 장비되어 있다. 이러한 방식으로, 충전소는 부하(200) 또는 수소 제조용 전해장치에 공급될 수 있는 추가의 전기 에너지를 얻을 수 있다. 더욱이, 이렇게 얻어지는 전기 에너지는 축전지 내에 일시적으로 저장될 수 있다. 신선 식품 자판기(163)는 예시된 충전소(100)의 후방에 제공되고, 이것은 충전소에서 생성되는 전기 에너지를 사용하여, 예를 들면, 바게트 등의 뜨거운 구운 식품을 제공할 수 있다. 또한, 충전소(100)의 후방에는 복수의 (충만되거나 빈) 압력 저장장치가 판매용이나 교체용으로 제공될 수 있는 보관 공간(164)이 제공된다.
도 4는 도 2의 본 발명에 따른 충전소(100)를 측면으로부터 개략적으로 도시하고, 측벽은 보다 양호한 설명을 위해 제거되었다. 도 4로부터 분명한 바와 같이, 교환가능한 디바이스(150)가 충전소(100)의 내부, 특히 도시된 실시형태에서는 차량 트레일러의 형태로 구성된 하우징 구조물(160)의 내부에 제공 또는 주차되어 있다. 이것은 차량에 부착하기 위한 공지의 드로바(drawbar) 뿐만 아니라 트윈 액슬(twin axle)을 구비한 섀시를 구비한 차량 트레일러이다. 차량 트레일러에는 복수의 연료 저장장치(110), 바람직하게는 4 개 또는 6 개의 연료 저장장치가 수용된 경량 구조물이 제공되고, 이들은 조합되어 고압 저장 시스템을 형성하고, 신속 커플링을 통해 충전소(100)의 공급 시스템, 특히 수소 공급 시스템에 접속된다. 차량 트레일러에는 TPRD(thermal pressure relief valve) 등의 공지된 안전 기술이 더 제공된다. 개별 연료 저장장치, 특히 고압 수소 저장장치는 최대 1200 bar의 압력으로 가압 연료를 수용하도록 구성된다.
차량 트레일러(150)를 하우징 구조물(160) 내에 수용할 수 있도록 하기 위해, 하우징 구조물(160)에는 이 하우징 구조물(160)의 내부에의 액세스를 가능하게 하는 롤업 도어(미도시)가 좌측에 제공된다. 도 4로부터 또한 분명한 바와 같이, 이 실시형태의 하우징 구조물(160)은 신속하게 조립 및 분해될 수 있는 개별 모듈의 모듈 시스템으로서 구축되며, 충전소(100)는 보행자 구역, 전시 센터, 페어 등 등의 다양한 장소의 요건에 따라 구성될 수 있는 소위 이동식 충전소로서 구성된다.
충전소(100), 특히 하우징 구조물(160) 내에 더 제공된 것은 충전소(100)의 공급 시스템 또는 수소 공급 시스템의 일부를 구성하는 수소 연료 전지(140)(미도시) 및 축전지(미도시)이다. 이러한 방식으로, 연료 저장장치(110) 내에 저장된 수소를 사용하여 전기 에너지, 특히 전기 접속부(120)를 통해 부하(200)에 제공될 수 있는 전류를 생성할 수 있다.
100 충전소
110 연료 저장장치
120 전기 접속부
130 유체 전도 접속부
140 수소 연료 전지
150 교환가능한 디바이스
160 하우징 구조물
161 루프
162 광전지 시스템
163 신선 농산물 자판기
164 보관 공간
170 일시적 저장장치(축전지)
180 제어 디바이스
200 전기 부하
201 e-바이크
202 압력 저장장치(교환가능한 용기)

Claims (24)

  1. 바람직하게는 전기 부하(200), 특히 전기 구동장치를 구비한 차량에 전기 에너지, 특히 전류 및/또는 연료, 특히 수소 또는 에탄올을 공급하기 위한 충전소(100), 더 구체적으로는 이동식 충전소로서,
    적어도 하나의 연료 저장장치(110), 특히 압축 수소를 저장하기 위한 고압 저장장치, 및
    바람직하게는 전기 부하(200), 특히 전기 구동장치를 구비한 차량으로
    - 전기 에너지, 특히 전류를 방전하거나,
    - 연료, 특히 수소 또는 에탄올을 방출하기 위한
    적어도 하나의 접속부(120, 130)를 포함하고,
    상기 적어도 하나의 연료 저장장치(110)는 상기 충전소(100)에 교체가능하게 접속되도록, 특히 유체 전도 방식으로 접속되도록, 또는 상기 충전소 내에 수용되도록 구성되는, 충전소.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 접속부(120, 130)는 전기 에너지, 특히 전류 방전용 전기 접속부(120)이고, 상기 접속부(120)는 바람직하게는 상기 전기 부하(200)의 축전지(210)를 전기적으로 충전하기 위해 사용되는, 충전소.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 전기 부하는 전기 구동장치 또는 보조 구동장치를 구비한 차량, 특히 자동차, e-바이크(201), e-스쿠터, e-롤러, 랩탑, 휴대폰 등의 그룹으로부터 선택되는, 충전소.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 접속부(120, 130)는 유체 전도 접속부(130), 특히 수소 접속부이고, 상기 접속부는 바람직하게는 차량의 적어도 하나의 저장 용기를 연료, 특히 압축 수소로 채우기 위해 사용되고, 상기 유체 전도 접속부(130)는 바람직하게는 SAE J 2601에 따른 필링(filling) 접속부인, 충전소.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    적어도 하나의 전기 접속부(120) 및 적어도 하나의 유체 전도 접속부(130), 바람직하게는 적어도 2 개의 유체 전도 접속부(130) 및 복수의 전기 접속부(120)를 더 포함하는, 충전소.
  6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 접속부(120)는 전기 차량용 급속 충전소, 특히 급속 충전 필러(fast-charging pillar)로서 구성되는, 충전소.
  7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 접속부(120)는 특히 충전소(100)로부터 일정 거리에 배치되도록 구성되거나 미리 결정된 거리에, 특히 적어도 5 미터에 배치되도록 구성되는 전기 접속부, 특히 전기 충전 필러인, 충전소.
  8. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 연료 저장장치 내에 저장된 연료, 특히 수소 또는 에탄올을 배출함으로써 전기 에너지, 특히 전류를 생성하고, 이것을 적어도 하나의 전기 접속부(120)에서 이용할 수 있도록 구성되는 적어도 하나의 수소 연료 전지(140)를 더 포함하는, 충전소.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 수소 연료 전지(140)는 전기분해에 의해 수소를 생성하기 위한 서브유닛 및 수소의 산화에 의해 전기 에너지를 생성하도록 구성되는 서브유닛을 포함하는 가역적 수소 연료 전지로서 구성되는, 충전소.
  10. 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 연료 저장장치(110)는 교환가능한 용기로서 구성되고, 또는 상기 적어도 하나의 연료 저장장치(110)는 바람직하게는 이동식 교환가능한 디바이스인 교환가능한 디바이스(150) 내에 통합되는, 충전소.
  11. 제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서,
    복수의 연료 저장장치(110)가 통합되고, 이동식 수송 수단, 특히 차량 트레일러 또는 자주식 차량으로서 구성되는 교환가능한 디바이스(150)를 더 포함하는, 충전소.
  12. 제 1 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 있어서,
    바람직하게는 경량 프레임 구조물로 형성되고, 바람직하게는 상기 적어도 하나의 연료 저장장치(110) 및/또는 상기 교환가능한 디바이스(150)를 특히 하우징 구조물(160) 내의 보관 공간 내에 수용하도록 구성되는 하우징 구조물(160), 특히 이동식 하우징 구조물을 더 포함하는, 충전소.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 하우징 구조물(160)에는 바람직하게는 상기 하우징 구조물(160)의 루프(161) 상에 설치되는 태양 전지, 특히 광전지 시스템(162)이 제공되는, 충전소.
  14. 제 12 항 또는 제 13 항에 있어서,
    상기 하우징 구조물(160)에는 압력 저장장치, 특히 고압 수소 저장장치를 위한 보관 공간이 더 제공되는, 충전소.
  15. 제 1 항 내지 제 14 항 중 어느 한 항에 있어서,
    뜨거운 음료 및/또는 차가운 음료를 위한 적어도 하나의 음료 자판기 및/또는, 예를 들면, 스낵, 유제품, 샌드위치, 바게트 등의 하나의 신선 농산물 자판기(163)를 더 포함하는, 충전소.
  16. 제 1 항 내지 제 15 항 중 어느 한 항 및 제 12 항에 있어서,
    상기 하우징 구조물(160)은 횡방향 액세스, 특히 업 앤드 오버(up-and-over) 도어, 반(barn) 도어, 섹셔널(sectional) 도어 또는 롤업(roll-up) 도어를 더 포함하며, 이것은 바람직하게는 전기적으로 작동가능하며, 더 바람직하게는 전기적으로 개폐될 수 있는, 충전소.
  17. 제 1 항 내지 제 16 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 충전소(100)는 이동식 충전소로서, 특히 트럭 트레일러 등의 이동식 셋업(setup)으로서, 또는 몇 단계의 조립 단계로 개별 모듈로부터 조립 및 분해되도록 구성된 모듈 시스템의 형태로 구성되는, 충전소.
  18. 제 1 항 내지 제 17 항 중 어느 한 항 및 제 8 항에 있어서,
    수소 연료 전지(140)에 의해 생성되는 전기 에너지, 특히 전류 및/또는 광전지 시스템(162)에 의해 생성되는 전기 에너지의 일시적 저장장치로 구성되는 일시적 저장장치(170), 특히 축전지를 더 포함하는, 충전소.
  19. 제 1 항 내지 제 18 항 중 어느 한 항에 있어서,
    적어도 하나의 접속부(120, 130)에의 전기 에너지 또는 연료, 특히 수소의 공급을 제어 및/또는 조절하도록 구성되는 제어 디바이스(180)를 더 포함하는, 충전소.
  20. 제 1 항 내지 제 19 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 전기 부하(200), 특히 상기 전기 부하의 제어 유닛 또는 상기 충전소(100)의 사용자와 통신하여, 특히 연료보급 또는 충전 프로세스를 시작 및/또는 제어 및/또는 조절하도록 구성되는 적외선, 라디오, 블루투스, 또는 WLAN(무선 근거리 통신망)을 사용하는 통신 디바이스(190), 특히 무선 통신 디바이스를 더 포함하는, 충전소.
  21. 제 19 항 및 제 20 항에 있어서,
    상기 통신 디바이스(190)는 상기 제어 디바이스(180)와 통신하도록, 특히 상기 제어 디바이스와 통신하여 상기 전기 부하의 연료보급 또는 충전 프로세스를 시작 및/또는 제어 및/또는 조절하도록 더 구성되는, 충전소.
  22. 제 1 항 내지 제 21 항 중 어느 한 항에 있어서,
    제세동기(195)를 더 포함하는, 충전소.
  23. 제 1 항 내지 제 22 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 연료 저장장치(110)를 수용 및 냉각하도록 구성되는 냉각 체임버를 더 포함하는, 충전소.
  24. 제 1 항 내지 제 23 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 연료 저장장치(110)는 신속 커플링에 의해 유체 전도 방식으로 상기 충전소(100)에 교체가능하게 접속되는, 충전소.
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