WO2023030781A1 - Fahrzeug und verfahren zum betrieb eines fahrzeugs - Google Patents

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WO2023030781A1
WO2023030781A1 PCT/EP2022/071266 EP2022071266W WO2023030781A1 WO 2023030781 A1 WO2023030781 A1 WO 2023030781A1 EP 2022071266 W EP2022071266 W EP 2022071266W WO 2023030781 A1 WO2023030781 A1 WO 2023030781A1
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WO
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unit
vehicle
energy
electrical energy
fuel cell
Prior art date
Application number
PCT/EP2022/071266
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English (en)
French (fr)
Inventor
Josef Schmidt
Olaf Simon
Johann SODER
Original Assignee
Sew-Eurodrive Gmbh & Co. Kg
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
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Publication date
Application filed by Sew-Eurodrive Gmbh & Co. Kg filed Critical Sew-Eurodrive Gmbh & Co. Kg
Publication of WO2023030781A1 publication Critical patent/WO2023030781A1/de

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Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L50/00—Electric propulsion with power supplied within the vehicle
    • B60L50/50—Electric propulsion with power supplied within the vehicle using propulsion power supplied by batteries or fuel cells
    • B60L50/70—Electric propulsion with power supplied within the vehicle using propulsion power supplied by batteries or fuel cells using power supplied by fuel cells
    • B60L50/71—Arrangement of fuel cells within vehicles specially adapted for electric vehicles

Definitions

  • the invention relates to a vehicle, in particular a driverless transport vehicle, which includes an energy absorbing unit for absorbing electrical energy and a drive unit for driving the vehicle.
  • the invention relates to a method for operating a vehicle according to the invention.
  • Conventional electric vehicles in particular driverless transport vehicles, include an electrical energy store in the form of a battery for storing electrical energy and for supplying a drive device and a control unit.
  • the battery can be recharged by supplying electrical energy.
  • Today's batteries have a relatively high weight and a relatively high volume.
  • a vehicle is known from DE 102018 007 911 A1, which comprises an energy receiving unit for receiving electrical energy, an energy store for storing electrical energy and a drive unit for driving the vehicle.
  • the energy absorption unit has means for wired absorption of energy and means for contactless absorption of energy.
  • Vehicles are also known from use which have fuel cell units for generating electrical energy from a fuel, in particular hydrogen.
  • Such vehicles include a pressure vessel for storing the required fuel at a relatively high pressure.
  • the pressure tank can be refilled at appropriate tank systems using a special refueling hose.
  • a method for providing electrical energy to a vehicle is known from DE 102016221 064 A1.
  • the vehicle has, among other things, a reversible fuel cell.
  • DE 101 51 303 A1 discloses a mobile drive for traffic with solar cells and water.
  • the associated drive system includes an electrolyser and a fuel cell.
  • a mobile transport unit which has a fuel cell is known from US 2020/0225665 A1.
  • the invention is based on the object of further developing a vehicle and a method for operating a vehicle according to the invention.
  • the object is achieved by a vehicle having the features specified in claim 1.
  • Advantageous refinements and developments are the subject of the dependent claims.
  • the object is also achieved by a method for operating a vehicle having the features specified in claim 13.
  • a vehicle according to the invention in particular a driverless transport vehicle, comprises an energy absorbing unit for absorbing electrical energy and a drive unit for driving the vehicle.
  • the vehicle according to the invention also includes an electrolysis unit for generating a fuel, in particular hydrogen, and a fuel cell unit for generating electrical energy.
  • the drive unit and the electrolysis unit can be supplied with electrical energy from the energy receiving unit, and the drive unit can be supplied with electrical energy from the fuel cell unit.
  • the energy absorbing unit absorbs electrical energy.
  • the drive unit of the vehicle is supplied with the energy absorbed by the energy absorption unit.
  • the electrolysis unit is supplied with the absorbed energy.
  • the electrolysis unit thus generates fuel, which is preferably temporarily stored. If the energy receiving unit is not coupled to the transmission device, the fuel cell unit generates electrical energy from the previously generated fuel.
  • the drive unit is then supplied with the electrical energy generated by the fuel cell unit.
  • the electrolysis unit and the fuel cell unit form an electrochemical energy store.
  • the vehicle thus has its own energy store, which is lighter and smaller in comparison to a battery with the same storage capacity. It is not necessary to refill fuel at a tank system using a special fueling hose.
  • the vehicle includes a pressure vessel for storing the fuel generated by the electrolysis unit. there is the fuel can be conveyed from the pressure vessel to the fuel cell unit.
  • the energy receiving unit is receiving electrical energy, a relatively large amount of fuel can be generated and stored.
  • the vehicle includes a compressor for delivering the fuel generated by the electrolysis unit to the pressure vessel.
  • the fuel produced can thus be stored under increased pressure in the pressure vessel, as a result of which a larger quantity of fuel can be stored.
  • the vehicle includes a pressure tank for storing an oxidizing agent, in particular oxygen.
  • the oxidizing agent can be conveyed from the pressure tank to the fuel cell unit.
  • the operation of the fuel cell unit is more effective with pure oxygen than with ambient air.
  • Oxidizing agent generated by the electrolysis unit can advantageously be conveyed to the pressure tank.
  • the generated oxidizing agent can thus be temporarily stored until it is required by the fuel cell unit.
  • the vehicle includes a compressor for delivering the oxidizing agent generated by the electrolysis unit to the pressure tank.
  • the oxidizing agent produced can thus be stored under increased pressure in the pressure tank, as a result of which a larger quantity of oxidizing agent can be stored.
  • the vehicle includes a liquid tank for storing water.
  • the water can be conveyed from the liquid tank to the electrolysis unit.
  • the electrolysis unit is preferably an electrochemical energy converter, which splits supplied water into hydrogen and oxygen by means of electrical energy.
  • Water generated by the fuel cell unit can advantageously be conveyed to the liquid tank.
  • the fuel cell unit converts hydrogen and oxygen into water and electrical energy.
  • the water produced in this way can thus be temporarily stored until it is required by the electrolysis unit.
  • the vehicle includes a pump for pumping the water produced from the fuel cell unit to the liquid tank and/or a pump for pumping the water produced from the liquid tank to the electrolysis unit.
  • the water can also be conveyed against the force of gravity to the liquid tank and to the electrolysis unit by means of such a pump.
  • the fuel cell unit, the electrolysis unit and the liquid tank can thus be freely arranged on the vehicle.
  • the drive device has an electric motor
  • the vehicle has a cooling circuit for cooling the electric motor.
  • the cooling circuit has fluid lines connected to the liquid tank and to the electric motor.
  • the cooling circuit also has a cooling pump for pumping the water in the liquid tank through the fluid lines. The water generated by the fuel cell unit can therefore also be used to cool the electric motor.
  • the drive device has a first electrical energy store, which is designed as a lithium-ion battery, a second electrical energy store, which is designed as an electrochemical capacitor, and a switching unit.
  • the first electrical energy storage device and the second electrical energy storage device can be electrically connected to an intermediate circuit and can be separated from the intermediate circuit by means of the switching unit.
  • a lithium-ion battery has a relatively high energy density.
  • electrical energy generated by the fuel cell unit which is not directly required by the drive unit, can be stored in the lithium-ion battery.
  • An electrochemical capacitor is, for example, a double-layer capacitor, an ultracapacitor or a supercapacitor and has a relatively high power density. Electrical energy generated by the fuel cell unit can thus also be stored in the electrochemical capacitor.
  • the energy stored in the electrochemical capacitor can be used in particular to supply the drive unit when high currents are required, for example when accelerating or driving uphill. When braking the vehicle and when driving downhill, recuperation energy can advantageously be stored in the electrochemical capacitor.
  • the energy absorbing unit has means for contactless absorbing of energy. This is, for example, a pick-up which includes a secondary coil which can be inductively coupled to a primary coil or to a line conductor.
  • the energy absorbing unit has means for wired absorbing of energy.
  • This is, for example, a consumer to which energy can be transmitted conductively from a conductor line that is laid in the floor or in a wall.
  • a socket is also conceivable, into which a plug can be inserted.
  • the vehicle includes a bidirectional energy converter unit, which includes the electrolysis unit and the fuel cell unit.
  • the energy converter unit can be operated bidirectionally. When the energy converter unit is operated as an electrolysis unit, it produces hydrogen and oxygen. When the energy converter unit is operated as a fuel cell unit, it generates electrical energy and water. The weight and/or volume of an energy converter unit designed in this way are further reduced in comparison to a separately designed fuel cell unit and a separately designed electrolysis unit.
  • electrical energy is taken up by the energy receiving unit and supplied to the electrolysis unit.
  • a fuel is generated by the electrolysis unit and supplied to the fuel cell unit.
  • Electrical energy is generated by the fuel cell unit and supplied to the drive unit.
  • the energy absorbing unit when the energy absorbing unit is coupled to a transmission device for transmitting electrical energy, electrical energy is absorbed by the energy absorbing unit.
  • the drive unit of the vehicle is initially supplied with the energy absorbed by the energy absorption unit.
  • the electrolysis unit is supplied with the absorbed energy. Fuel is thus generated by the electrolysis unit and preferably temporarily stored. If the energy absorbing unit is not coupled to the transmission device, no electrical energy is absorbed by the energy absorbing unit. In such a period of time, the previously generated fuel is supplied to the fuel cell unit. Electrical energy is then generated by the fuel cell unit from the previously generated fuel. The electrical energy generated by the fuel cell unit is then supplied to the drive unit. A refilling of fuel at a tank system via a special fueling hose is therefore not necessary. This means that the vehicle can also be operated when no transmission device for transmitting electrical energy is available.
  • Figure 1 a schematic representation of a vehicle according to a first embodiment
  • FIG. 2 a schematic representation of a vehicle according to a second embodiment.
  • FIG. 1 shows a schematic representation of a vehicle according to a first embodiment.
  • the vehicle is a driverless transport vehicle.
  • the vehicle includes a drive unit 5 for driving the vehicle and a control device for controlling the drive device.
  • the drive device 5 has in particular an electric motor. Drive wheels of the vehicle can be driven by the electric motor.
  • the autonomously driving vehicle also has sensors for detecting the environment and for safety tasks.
  • the autonomously driving vehicle also has devices for locating, navigation and position determination.
  • the autonomously driving vehicle communicates with a higher-level master computer and with other vehicles via appropriate means of communication.
  • a transmission device 9 for transmitting electrical energy is arranged in a floor on which the vehicle is located.
  • the transmission device 9 has a primary coil or a line conductor.
  • the transmission device 9 is connected to an energy source 14 via a frequency converter 8 .
  • the frequency converter 8 supplies a medium-frequency AC voltage with a frequency of, for example, 25 kHz or 50 kHz.
  • the frequency converter 8 thus feeds the transmission device 9 with a medium-frequency primary current.
  • the vehicle includes an energy absorbing unit 10 for absorbing electrical energy.
  • the energy absorption unit 10 has means for contactless absorption of energy.
  • the energy absorption unit 10 has a pick-up which includes a secondary coil.
  • the vehicle is presently arranged such that the Energy absorbing unit 10 is inductively coupled to the transmission device 9 . Energy can thus be transmitted inductively and without contact from the energy source 14 via the frequency converter 8 and the transmission device 9 to the energy absorption unit 10 of the vehicle.
  • the energy absorption unit 10 of the vehicle additionally or alternatively has means for wired absorption of energy.
  • This is, for example, a consumer to which energy can be transmitted conductively from a conductor line that is laid in the floor or in a wall.
  • a socket is also conceivable, into which a plug can be inserted.
  • the vehicle includes a rectifier 11 which is electrically connected to the energy receiving unit 10 .
  • the rectifier 11 generates a DC voltage and feeds it into an intermediate circuit of the vehicle.
  • the drive unit 5 is also connected to the intermediate circuit. The drive unit 5 can thus be supplied with electrical energy from the energy absorption unit 10 via the rectifier 11 and the intermediate circuit.
  • the vehicle includes an electrolysis unit 1 for generating a fuel, in particular hydrogen.
  • the electrolysis unit 1 is an electrochemical energy converter, which splits supplied water (H2O) into hydrogen (H2) and oxygen (O2) by means of electrical energy.
  • the electrolysis unit 1 is also connected to the intermediate circuit. The electrolysis unit 1 can thus be supplied with electrical energy from the energy absorption unit 10 via the rectifier 11 and the intermediate circuit.
  • the vehicle includes a fuel cell unit 4 for generating electrical energy.
  • the fuel cell unit 4 converts the chemical reaction energy of a supplied fuel, in particular hydrogen, and a supplied oxidizing agent, in particular oxygen, into electrical energy and water.
  • the fuel cell unit 4 is therefore an electrochemical energy converter.
  • the fuel cell unit 4 is also connected to the intermediate circuit.
  • the drive unit 5 can thus be supplied with electrical energy by the fuel cell unit 4 .
  • H2O hydrogen
  • O2O oxygen
  • the hydrogen is at an anode of the Fuel cell unit 4 supplied and oxidized catalytically with the release of electrons to protons.
  • the protons pass through a membrane to a cathode.
  • the emitted electrons are derived from the fuel cell unit 4 and flow to the cathode via the intermediate circuit.
  • the oxygen is supplied to the cathode of the fuel cell unit 4 and reacts by absorbing the electrons from the intermediate circuit and with protons that have passed through the membrane to the cathode to form water.
  • the equation of the gross reaction is:
  • the vehicle includes a pressure vessel 2 for storing the fuel generated by the electrolysis unit 1, in this case hydrogen.
  • the pressure vessel 2 is connected to the electrolysis unit 1 and to the fuel cell unit 4 by means of pressure lines.
  • the vehicle includes a compressor, not shown here, for conveying the fuel generated by the electrolysis unit 1 through a pressure line to the pressure vessel 2.
  • the fuel can be conveyed from the pressure vessel 2 to the fuel cell unit 4 through a pressure line.
  • a flow of the fuel can be controlled by means of valves (not shown here) in the pressure lines.
  • the vehicle includes a pressure tank, not shown here, for storing the oxidizing agent generated by the electrolysis unit 1, in this case oxygen.
  • the pressure tank is connected to the electrolysis unit 1 and to the fuel cell unit 4 by means of pressure lines.
  • the vehicle includes a compressor, not shown here, for conveying the oxidizing agent generated by the electrolysis unit 1 through a pressure line to the pressure tank.
  • the oxidizing agent can be conveyed from the pressure tank to the fuel cell unit 4 through a pressure line.
  • a flow of the oxidizing agent can be controlled by means of valves (not shown here) in the pressure lines.
  • the vehicle includes a liquid tank, not shown here, for storing the water generated by the fuel cell unit 4 .
  • the liquid tank is connected to the fuel cell unit 4 and to the electrolysis unit 1 by means of fluid lines.
  • the vehicle includes a pump, not shown here, for pumping the water generated by the fuel cell unit 4 through a fluid line to the liquid tank.
  • the water can be conveyed from the liquid tank to the electrolysis unit 1 through a fluid line.
  • a flow of the water can be controlled by means of valves, not shown here, in the fluid lines.
  • the vehicle includes a cooling circuit, not shown here, for cooling the electric motor of the drive device 5.
  • the cooling circuit has fluid lines which are connected to the liquid tank and to the electric motor.
  • the cooling circuit has a cooling pump, not shown here, for conveying the water in the liquid tank through the fluid lines to the electric motor and back into the liquid tank.
  • the drive device 5 has a first electrical energy store, not shown here, which is designed as a lithium-ion battery.
  • the drive device 5 has a second electrical energy store, not shown here, which is designed as an electrochemical capacitor.
  • the drive device 5 also has a switching unit, not shown here.
  • the first electrical energy store can be electrically connected to the intermediate circuit and separated from the intermediate circuit by means of the switching unit.
  • the switching unit can also be used to electrically connect the second electrical energy store to the intermediate circuit and to disconnect it from the intermediate circuit.
  • FIG. 2 shows a schematic representation of a vehicle according to a second embodiment.
  • the vehicle is a driverless transport vehicle.
  • the vehicle according to the second embodiment is configured largely in the same way as the vehicle according to the first embodiment. In the following, the differences are discussed in particular.
  • the vehicle according to the second embodiment includes a bidirectional power converter unit 12.
  • the power converter unit 12 includes an electrolysis unit 1 and a fuel cell unit 4.
  • the electrolysis unit 1 generates hydrogen and oxygen.
  • the fuel cell unit 4 generates electric power and water.
  • the energy converter unit 12 is connected to the intermediate circuit of the vehicle.
  • the electrolysis unit 1 of the energy converter unit 12 can thus be supplied with electrical energy by the energy receiving unit 10 via the rectifier 11 and the intermediate circuit.
  • the drive unit 5 can be supplied with electrical energy by the fuel cell unit 4 of the energy converter unit 12 .
  • the vehicle includes a pressure vessel 2 for storing the fuel generated by the energy converter unit 12, in this case hydrogen.
  • the pressure vessel 2 is connected to the energy converter unit 12 by means of a pressure line.
  • the vehicle comprises a compressor, not shown here, for conveying the fuel generated by the energy converter unit 12 through the pressure line to the pressure vessel 2.
  • the fuel can be conveyed from the pressure vessel 2 through the pressure line to the energy converter unit 12.
  • a flow of the fuel can be controlled by means of valves in the pressure line, which are not shown here.
  • the vehicle includes a pressure tank, not shown here, for storing the oxidizing agent generated by the energy converter unit 12, in this case oxygen.
  • the pressure tank is connected to the energy converter unit 12 by means of a pressure line.
  • the vehicle includes a compressor, not shown here, for conveying the oxidizing agent generated by the energy converter unit 12 through the pressure line to the pressure tank.
  • the oxidizing agent can be conveyed from the pressure tank through the pressure line to the energy converter unit 12 .
  • a flow of the oxidizing agent can be controlled by means of valves (not shown here) in the pressure line.
  • the vehicle includes a liquid tank, not shown here, for storing the water generated by the energy converter unit 12 .
  • the liquid tank is connected to the energy converter unit 12 by means of a fluid line.
  • the vehicle includes a pump, not shown here, for pumping the water generated by the energy converter unit 12 through the fluid line to the liquid tank.
  • the water can be conveyed from the liquid tank through a fluid line to the energy converter unit 12 .
  • a flow of the water can be controlled by means of valves in the fluid line, which are not shown here.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Fahrzeug, insbesondere ein fahrerloses Transportfahrzeug, umfassend eine Energieaufnahmeeinheit (10) zur Aufnahme von elektrischer Energie und eine Antriebseinheit (5) zum Antrieb des Fahrzeugs, wobei das Fahrzeug eine Elektrolyseeinheit (1) zur Erzeugung eines Brennstoffs, insbesondere Wasserstoff, und eine Brennstoffzelleneinheit (4) zur Erzeugung von elektrischer Energie umfasst, und die Antriebseinheit (5) sowie die Elektrolyseeinheit (1) von der Energieaufnahmeeinheit (10) mit elektrischer Energie versorgbar sind, und die Antriebseinheit (5) von der Brennstoffzelleneinheit (4) mit elektrischer Energie versorgbar ist. Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zum Betrieb eines erfindungsgemäßen Fahrzeugs, wobei von der Energieaufnahmeeinheit (10) elektrische Energie aufgenommen und der Elektrolyseeinheit (1) zugeführt wird; von der Elektrolyseeinheit (1) ein Brennstoff erzeugt und der Brennstoffzelleneinheit (4) zugeführt wird; von der Brennstoffzelleneinheit (4) elektrische Energie erzeugt und der Antriebseinheit (5) zugeführt wird.

Description

Fahrzeug und Verfahren zum Betrieb eines Fahrzeugs
Beschreibung:
Die Erfindung betrifft ein Fahrzeug, insbesondere ein fahrerloses Transportfahrzeug, welches eine Energieaufnahmeeinheit zur Aufnahme von elektrischer Energie und eine Antriebseinheit zum Antrieb des Fahrzeugs umfasst. Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb eines erfindungsgemäßen Fahrzeugs.
Konventionelle Elektrofahrzeuge, insbesondere fahrerlose Transportfahrzeuge, umfassen einen elektrischen Energiespeicher in Form einer Batterie zur Speicherung von elektrischer Energie und zur Versorgung einer Antriebseinrichtung sowie einer Steuereinheit. Die Batterie ist durch Zuführung von elektrischer Energie wieder aufladbar. Heutige Batterien weisen ein verhältnismäßig hohes Gewicht und ein verhältnismäßig hohes Volumen auf.
Aus der DE 102018 007 911 A1 ist ein Fahrzeug bekannt, das eine Energieaufnahmeeinheit zur Aufnahme von elektrischer Energie, einen Energiespeicher zur Speicherung von elektrischer Energie und eine Antriebseinheit zum Antrieb des Fahrzeugs umfasst. Die Energieaufnahmeeinheit weist dabei Mittel zur kabelgebundenen Aufnahme von Energie und Mittel zur berührungslosen Aufnahme von Energie auf.
Durch Benutzung sind auch Fahrzeuge bekannt, welche Brennstoffzelleneinheiten zur Erzeugung von elektrischer Energie aus einem Brennstoff, insbesondere Wasserstoff, aufweisen. Derartige Fahrzeuge umfassen einen Druckbehälter zur Speicherung des benötigten Brennstoffs unter einem verhältnismäßig hohen Druck. Ein Nachfüllen des Druckbehälters ist an entsprechenden Tankanlagen über einen speziellen Betankungsschlauch möglich.
Aus der DE 102016221 064 A1 ist ein Verfahren zum Bereitstellen von elektrischer Energie an ein Fahrzeug bekannt. Das Fahrzeug weist unter anderem eine reversible Brennstoffzelle auf.
Aus der DE 101 51 303 A1 ist ein mobiler Antrieb für den Verkehr mit Solarzellen und Wasser bekannt. Das zugehörige Antriebssystem umfasst einen Elektrolyseur und eine Brennstoffzelle.
Aus der US 2020/0225665 A1 ist eine mobile Transporteinheit bekannt, welche eine Brennstoffzelle aufweist. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Fahrzeug sowie ein Verfahren zum Betrieb eines erfindungsgemäßen Fahrzeugs weiterzubilden.
Die Aufgabe wird durch ein Fahrzeug mit den in Anspruch 1 angegebenen Merkmalen gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen sind Gegenstand der Unteransprüche. Die Aufgabe wird auch durch ein Verfahren zum Betrieb eines Fahrzeugs mit den in Anspruch 13 angegebenen Merkmalen gelöst.
Ein erfindungsgemäßes Fahrzeug, insbesondere ein fahrerloses Transportfahrzeug, umfasst eine Energieaufnahmeeinheit zur Aufnahme von elektrischer Energie und eine Antriebseinheit zum Antrieb des Fahrzeugs. Das erfindungsgemäße Fahrzeug umfasst ferner eine Elektrolyseeinheit zur Erzeugung eines Brennstoffs, insbesondere Wasserstoff, und eine Brennstoffzelleneinheit zur Erzeugung von elektrischer Energie. Dabei sind die Antriebseinheit sowie die Elektrolyseeinheit von der Energieaufnahmeeinheit mit elektrischer Energie versorgbar, und die Antriebseinheit ist von der Brennstoffzelleneinheit mit elektrischer Energie versorg bar.
Wenn die Energieaufnahmeeinheit mit einer Übertragungsvorrichtung zur Übertragung von elektrischer Energie gekoppelt ist, so nimmt die Energieaufnahmeeinheit elektrische Energie auf. Mit der von der Energieaufnahmeeinheit aufgenommenen Energie wird die Antriebseinheit des Fahrzeugs versorgt. Zusätzlich wird die Elektrolyseeinheit mit der aufgenommenen Energie versorgt. Die Elektrolyseeinheit erzeugt damit Brennstoff, der vorzugsweise zwischengespeichert wird. Wenn die Energieaufnahmeeinheit nicht mit der Übertragungsvorrichtung gekoppelt ist, erzeugt die Brennstoffzelleneinheit aus dem zuvor erzeugten Brennstoff elektrische Energie. Mit der von der Brennstoffzelleneinheit erzeugten elektrischen Energie wird dann die Antriebseinheit versorgt. Die Elektrolyseeinheit und die Brennstoffzelleneinheit bilden einen elektrochemischen Energiespeicher. Das Fahrzeug verfügt somit über einen eigenen Energiespeicher, welcher im Vergleich zu einer Batterie bei gleicher Speicherkapazität ein geringeres Gewicht und ein geringeres Volumen aufweist. Ein Nachfüllen von Brennstoff an einer Tankanlage über einen speziellen Betankungsschlauch ist nicht erforderlich.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung umfasst das Fahrzeug einen Druckbehälter zur Speicherung des von der Elektrolyseeinheit erzeugten Brennstoffs. Dabei ist der Brennstoff von dem Druckbehälter zu der Brennstoffzelleneinheit förderbar. Somit ist, während die Energieaufnahmeeinheit elektrische Energie aufnimmt, eine verhältnismäßig große Menge an Brennstoff erzeugbar und speicherbar.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung umfasst das Fahrzeug einen Kompressor zur Förderung des von der Elektrolyseeinheit erzeugten Brennstoffs zu dem Druckbehälter. Somit ist der erzeugte Brennstoff unter erhöhtem Druck in dem Druckbehälter speicherbar, wodurch eine größere Menge an Brennstoff speicherbar ist.
Grundsätzlich ist es möglich, der Brennstoffzelleneinheit Umgebungsluft zuzuführen, welche Sauerstoff als Oxidationsmittel enthält. Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung umfasst das Fahrzeug jedoch einen Drucktank zur Speicherung eines Oxidationsmittels, insbesondere Sauerstoff. Dabei ist das Oxidationsmittel von dem Drucktank zu der Brennstoffzelleneinheit förderbar. Der Betrieb der Brennstoffzelleneinheit ist mit reinem Sauerstoff effektiver als mit Umgebungsluft.
Vorteilhaft ist dabei von der Elektrolyseeinheit erzeugtes Oxidationsmittel zu dem Drucktank förderbar. Somit ist das erzeugte Oxidationsmittel zwischenspeicherbar, bis es von der Brennstoffzelleneinheit benötigt wird.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung umfasst das Fahrzeug einen Kompressor zur Förderung des von der Elektrolyseeinheit erzeugten Oxidationsmittels zu dem Drucktank. Somit ist das erzeugte Oxidationsmittel unter erhöhtem Druck in dem Drucktank speicherbar, wodurch eine größere Menge an Oxidationsmittel speicherbar ist.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung umfasst das Fahrzeug einen Flüssigkeitstank zur Speicherung von Wasser. Dabei ist das Wasser von dem Flüssigkeitstank zu der Elektrolyseeinheit förderbar. Die Elektrolyseeinheit ist vorzugsweise ein elektrochemischer Energiewandler, welcher zugeführtes Wasser mittels elektrischer Energie in Wasserstoff und Sauerstoff spaltet.
Vorteilhaft ist dabei von der Brennstoffzelleneinheit erzeugtes Wasser zu dem Flüssigkeitstank förderbar. Die Brennstoffzelleneinheit wandelt Wasserstoff und Sauerstoff in Wasser und elektrische Energie. Das so erzeugte Wasser ist somit zwischenspeicherbar, bis es von der Elektrolyseeinheit benötigt wird. Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung umfasst das Fahrzeug eine Pumpe zur Förderung des erzeugten Wassers von der Brennstoffzelleneinheit zu dem Flüssigkeitstank und/oder eine Pumpe zur Förderung des erzeugten Wassers von dem Flüssigkeitstank zu der Elektrolyseeinheit. Das Wasser ist mittels einer solchen Pumpe auch entgegen der Schwerkraft zu dem Flüssigkeitstank sowie zu der Elektrolyseeinheit förderbar. Die Brennstoffzelleneinheit, die Elektrolyseeinheit und der Flüssigkeitstank sind somit frei auf dem Fahrzeug anordenbar.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung weist die Antriebseinrichtung einen Elektromotor auf, und das Fahrzeug umfasst einen Kühlkreislauf zur Kühlung des Elektromotors. Der Kühlkreislauf weist mit dem Flüssigkeitstank sowie mit dem Elektromotor verbundene Fluidleitungen auf. Der Kühlkreislauf weist auch eine Kühlpumpe zur Förderung des in dem Flüssigkeitstank befindlichen Wassers durch die Fluidleitungen auf. Das von der Brennstoffzelleneinheit erzeugte Wasser ist somit zusätzlich zur Kühlung des Elektromotors nutzbar.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung weist die Antriebseinrichtung einen ersten elektrischen Energiespeicher, welcher als Lithium-Ionen-Batterie ausgebildet ist, einen zweiten elektrischen Energiespeicher, welcher als elektrochemischer Kondensator ausgebildet ist, und eine Schalteinheit auf. Dabei sind der erste elektrische Energiespeicher sowie der zweite elektrische Energiespeicher mittels der Schalteinheit elektrisch mit einem Zwischenkreis verbindbar sowie von dem Zwischenkreis trennbar.
Eine Lithium-Ionen-Batterie weist eine verhältnismäßig hohe Energiedichte auf. Somit ist von der Brennstoffzelleneinheit erzeugte elektrische Energie, welche nicht unmittelbar von der Antriebseinheit benötigt wird, in der Lithium-Ionen-Batterie speicherbar. Ein elektrochemischer Kondensator ist beispielsweise ein Doppelschichtkondensator, ein Ultrakondensator oder ein Superkondensator und weist eine verhältnismäßig hohe Leistungsdichte auf. Von der Brennstoffzelleneinheit erzeugte elektrische Energie ist somit auch in dem elektrochemischen Kondensator speicherbar. Die in dem elektrochemischen Kondensator gespeicherte Energie ist insbesondere dann zur Versorgung der Antriebseinheit verwendbar, wenn hohe Ströme erforderlich sind, beispielweise beim Beschleunigen oder Bergauffahren. Beim Bremsen des Fahrzeugs sowie bei Bergabfahren entstehende Rekuperationsenergie ist vorteilhaft in dem elektrochemischen Kondensator speicherbar. Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung weist die Energieaufnahmeeinheit Mittel zur berührungslosen Aufnahme von Energie auf. Dabei handelt es sich beispielsweise um einen Übertragerkopf, welcher eine Sekundärspule umfasst, welche mit einer Primärspule oder mit einem Linienleiter induktiv koppelbar ist.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung weist die Energieaufnahmeeinheit Mittel zur kabelgebundenen Aufnahme von Energie auf. Dabei handelt es sich beispielsweise um einen Abnehmer, zu welchen Energie konduktiv von einer Schleifleitung, die in dem Boden oder in einer Wand verlegt ist, übertragbar ist. Ebenso ist eine Steckdose denkbar, in welche ein Stecker einsteckbar ist.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung umfasst das Fahrzeug eine bidirektionale Energiewandlereinheit, welche die Elektrolyseeinheit und die Brennstoffzelleneinheit umfasst. Die Energiewandlereinheit ist dabei bidirektional betreibbar. Wenn die Energiewandlereinheit als Elektrolyseeinheit betrieben wird, so erzeugt sie Wasserstoff und Sauerstoff. Wenn die Energiewandlereinheit als Brennstoffzelleneinheit betrieben wird, so erzeugt sie elektrische Energie und Wasser. Gewicht und/oder Volumen einer derartig ausgebildeten Energiewandlereinheit sind im Vergleich zu einer separat ausgebildeten Brennstoffzelleneinheit und einer separat ausgebildeten Elektrolyseeinheit weiter verringert.
Gemäß einem Verfahren zum Betrieb eines erfindungsgemäßen Fahrzeugs, insbesondere eines fahrerlosen Transportfahrzeugs, wird von der Energieaufnahmeeinheit elektrische Energie aufgenommen und der Elektrolyseeinheit zugeführt. Von der Elektrolyseeinheit wird ein Brennstoff erzeugt und der Brennstoffzelleneinheit zugeführt. Von der Brennstoffzelleneinheit wird elektrische Energie erzeugt und der Antriebseinheit zugeführt.
Insbesondere, wenn die Energieaufnahmeeinheit mit einer Übertragungsvorrichtung zur Übertragung von elektrischer Energie gekoppelt ist, wird von der Energieaufnahmeeinheit elektrische Energie aufgenommen. Mit der von der Energieaufnahmeeinheit aufgenommenen Energie wird zunächst die Antriebseinheit des Fahrzeugs versorgt. Zusätzlich wird die Elektrolyseeinheit mit der aufgenommenen Energie versorgt. Von der Elektrolyseeinheit wird damit Brennstoff erzeugt und vorzugsweise zwischengespeichert. Wenn die Energieaufnahmeeinheit nicht mit der Übertragungsvorrichtung gekoppelt ist, wird von der Energieaufnahmeeinheit keine elektrische Energie aufgenommen. In einem solchen Zeitraum wird der zuvor erzeugte Brennstoff der Brennstoffzelleneinheit zugeführt. Von der Brennstoffzelleneinheit wird dann aus dem zuvor erzeugten Brennstoff elektrische Energie erzeugt. Die von der Brennstoffzelleneinheit erzeugte elektrische Energie wird dann der Antriebseinheit zugeführt. Ein Nachfüllen von Brennstoff an einer Tankanlage über einen speziellen Betankungsschlauch ist somit nicht erforderlich. Damit ist das Fahrzeug auch betreibbar, wenn keine Übertragungsvorrichtung zur Übertragung von elektrischer Energie verfügbar ist.
Die Erfindung ist nicht auf die Merkmalskombination der Ansprüche beschränkt. Für den Fachmann ergeben sich weitere sinnvolle Kombinationsmöglichkeiten von Ansprüchen und/oder einzelnen Anspruchsmerkmalen und/oder Merkmalen der Beschreibung und/oder der Figuren, insbesondere aus der Aufgabenstellung und/oder der sich durch Vergleich mit dem Stand der T echnik stellenden Aufgabe.
Die Erfindung wird nun anhand von Abbildungen näher erläutert. Die Erfindung ist nicht auf die in den Abbildungen dargestellten Ausführungsbeispiele beschränkt. Die Abbildungen stellen den Gegenstand der Erfindung nur schematisch dar. Es zeigen:
Figur 1 : eine schematische Darstellung eines Fahrzeugs gemäß einer ersten Ausführungsform und
Figur 2: eine schematische Darstellung eines Fahrzeugs gemäß einer zweiten Ausführungsform.
Figur 1 zeigt eine schematische Darstellung eines Fahrzeugs gemäß einer ersten Ausführungsform. Bei dem Fahrzeug handelt es sich vorliegend um ein fahrerloses Transportfahrzeug. Das Fahrzeug umfasst eine Antriebseinheit 5 zum Antrieb des Fahrzeugs und eine Steuereinrichtung zur Steuerung der Antriebseinrichtung. Die Antriebseinrichtung 5 weist insbesondere einen Elektromotor auf. Antriebsräder des Fahrzeugs sind dabei von dem Elektromotor antreibbar.
Das autonom fahrende Fahrzeug weist ferner Sensoren zur Umwelterkennung und für Sicherheitsaufgaben auf. Ebenso weist das autonom fahrende Fahrzeug Einrichtungen zur Ortung, Navigation und Positionsbestimmung auf. Das autonom fahrende Fahrzeug kommuniziert über entsprechende Kommunikationsmittel mit einem übergeordneten Leitrechner sowie mit anderen Fahrzeugen.
In einem Boden, auf welchem das Fahrzeug sich befindet, ist eine Übertragungsvorrichtung 9 zur Übertragung von elektrischer Energie angeordnet. Die Übertragungsvorrichtung 9 weist eine Primärspule oder einen Linienleiter auf. Die Übertragungsvorrichtung 9 ist über einen Frequenzumrichter 8 mit einer Energiequelle 14 verbunden. Der Frequenzumrichter 8 liefert vorliegend eine mittelfrequente Wechselspannung mit einer Frequenz von beispielsweise 25 kHz oder 50 kHz. Der Frequenzumrichter 8 speist somit die Übertragungsvorrichtung 9 mit einem mittelfrequente Primärstrom.
Das Fahrzeug umfasst eine Energieaufnahmeeinheit 10 zur Aufnahme von elektrischer Energie. Die Energieaufnahmeeinheit 10 weist Mittel zur berührungslosen Aufnahme von Energie auf. Insbesondere weist die Energieaufnahmeeinheit 10 einen Übertragerkopf, welcher eine Sekundärspule umfasst, auf. Das Fahrzeug ist vorliegend derart angeordnet, dass die Energieaufnahmeeinheit 10 induktiv mit der Übertragungsvorrichtung 9 gekoppelt ist. Somit ist Energie von der Energiequelle 14 über den Frequenzumrichter 8 und die Übertragungsvorrichtung 9 induktiv und berührungslos auf die Energieaufnahmeeinheit 10 des Fahrzeugs übertrabgar.
Es ist auch denkbar, dass die Energieaufnahmeeinheit 10 des Fahrzeugs zusätzlich oder alternativ Mittel zur kabelgebundenen Aufnahme von Energie aufweist. Dabei handelt es sich beispielsweise um einen Abnehmer, zu welchen Energie konduktiv von einer Schleifleitung, die in dem Boden oder in einer Wand verlegt ist, übertragbar ist. Ebenso ist eine Steckdose denkbar, in welche ein Stecker einsteckbar ist.
Das Fahrzeug umfasst einen Gleichrichter 11 , welcher mit der Energieaufnahmeeinheit 10 elektrisch verbunden ist. Der Gleichrichter 11 erzeugt eine Gleichspannung und speist diese in einen Zwischenkreis des Fahrzeugs. Die Antriebseinheit 5 ist ebenfalls an den Zwischenkreis angeschlossen. Die Antriebseinheit 5 ist somit von der Energieaufnahmeeinheit 10 über den Gleichrichter 11 und den Zwischenkreis mit elektrischer Energie versorgbar.
Das Fahrzeug umfasst eine Elektrolyseeinheit 1 zur Erzeugung eines Brennstoffs, insbesondere Wasserstoff. Bei der Elektrolyseeinheit 1 handelt es sich um einen elektrochemischen Energiewandler, welcher zugeführtes Wasser (H2O) mittels elektrischer Energie in Wasserstoff (H2) und Sauerstoff (O2) spaltet. Die Elektrolyseeinheit 1 ist ebenfalls an den Zwischenkreis angeschlossen. Die Elektrolyseeinheit 1 ist somit von der Energieaufnahmeeinheit 10 über den Gleichrichter 11 und den Zwischenkreis mit elektrischer Energie versorgbar.
Das Fahrzeug umfasst eine Brennstoffzelleneinheit 4 zur Erzeugung von elektrischer Energie. Die Brennstoffzelleneinheit 4 wandelt die chemische Reaktionsenergie eines zugeführten Brennstoffes, insbesondere Wasserstoff, und eines zugeführten Oxidationsmittels, insbesondere Sauerstoff, in elektrische Energie und Wasser. Die Brennstoffzelleneinheit 4 ist also ein elektrochemischer Energiewandler. Die Brennstoffzelleneinheit 4 ist ebenfalls an den Zwischenkreis angeschlossen. Die Antriebseinheit 5 ist somit von der Brennstoffzelleneinheit 4 mit elektrischer Energie versorgbar.
In der Brennstoffzelleneinheit 4 werden also Wasserstoff (H2) und Sauerstoff (O2) in Wasser (H2O), elektrische Energie und Wärme gewandelt. Der Wasserstoff wird an einer Anode der Brennstoffzelleneinheit 4 zugeführt und katalytisch unter Abgabe von Elektronen zu Protonen oxidiert. Die Protonen gelangen durch eine Membran zu einer Kathode. Die abgegebenen Elektronen werden aus der Brennstoffzelleneinheit 4 abgeleitet und fließen über den Zwischenkreis zu der Kathode. Der Sauerstoff wird an der Kathode der Brennstoffzelleneinheit 4 zugeführt und reagiert durch Aufnahme der Elektronen aus dem Zwischenkreis und mit Protonen, die durch die Membran zur Kathode gelangt sind, zu Wasser. Die Gleichung der Bruttoreaktion lautet:
O2 + 4H+ + 4e- 2H2O
Das Fahrzeug umfasst einen Druckbehälter 2 zur Speicherung des von der Elektrolyseeinheit 1 erzeugten Brennstoffs, vorliegend Wasserstoff. Der Druckbehälter 2 ist mittels Druckleitungen mit der Elektrolyseeinheit 1 und mit der Brennstoffzelleneinheit 4 verbunden. Das Fahrzeug umfasst einen hier nicht dargestellten Kompressor zur Förderung des von der Elektrolyseeinheit 1 erzeugten Brennstoffs durch eine Druckleitung zu dem Druckbehälter 2. Der Brennstoff ist von dem Druckbehälter 2 durch eine Druckleitung zu der Brennstoffzelleneinheit 4 förderbar. Mittels hier nicht dargestellter Ventile in den Druckleitungen ist ein Fluss des Brennstoffs steuerbar.
Das Fahrzeug umfasst einen hier nicht dargestellten Drucktank zur Speicherung des von der Elektrolyseeinheit 1 erzeugten Oxidationsmittels, vorliegend Sauerstoff. Der Drucktank ist mittels Druckleitungen mit der Elektrolyseeinheit 1 und mit der Brennstoffzelleneinheit 4 verbunden. Das Fahrzeug umfasst einen hier nicht dargestellten Kompressor zur Förderung des von der Elektrolyseeinheit 1 erzeugten Oxidationsmittels durch eine Druckleitung zu dem Drucktank. Das Oxidationsmittel ist von dem Drucktank durch eine Druckleitung zu der Brennstoffzelleneinheit 4 förderbar. Mittels hier nicht dargestellter Ventile in den Druckleitungen ist ein Fluss des Oxidationsmittels steuerbar.
Das Fahrzeug umfasst einen hier nicht dargestellten Flüssigkeitstank zur Speicherung des von der Brennstoffzelleneinheit 4 erzeugten Wassers. Der Flüssigkeitstank ist mittels Fluidleitungen mit der Brennstoffzelleneinheit 4 und mit der Elektrolyseeinheit 1 verbunden. Das Fahrzeug umfasst eine hier nicht dargestellte Pumpe zur Förderung des von der Brennstoffzelleneinheit 4 erzeugten Wassers durch eine Fluidleitung zu dem Flüssigkeitstank. Das Wasser ist von dem Flüssigkeitstank durch eine Fluidleitung zu der Elektrolyseeinheit 1 förderbar. Mittels hier nicht dargestellter Ventile in den Fluidleitungen ist ein Fluss des Wassers steuerbar. Das Fahrzeug umfasst einen hier nicht dargestellten Kühlkreislauf zur Kühlung des Elektromotors der Antriebseinrichtung 5. Der Kühlkreislauf weist Fluidleitungen auf, welche mit dem Flüssigkeitstank sowie mit dem Elektromotor verbunden sind. Der Kühlkreislauf weist eine hier nicht dargestellte Kühlpumpe zur Förderung des in dem Flüssigkeitstank befindlichen Wassers durch die Fluidleitungen zu dem Elektromotor und zurück in den Flüssigkeitstank auf.
Die Antriebseinrichtung 5 weist einen hier nicht dargestellten ersten elektrischen Energiespeicher auf, welcher als Lithium-Ionen-Batterie ausgebildet ist. Die Antriebseinrichtung 5 weist einen hier nicht dargestellten zweiten elektrischen Energiespeicher, welcher als elektrochemischer Kondensator ausgebildet ist. Die Antriebseinrichtung 5 weist auch eine hier nicht dargestellte Schalteinheit auf. Mittels der Schalteinheit ist der erste elektrische Energiespeicher elektrisch mit dem Zwischenkreis verbindbar sowie von dem Zwischenkreis trennbar. Mittels der Schalteinheit ist auch der zweite elektrische Energiespeicher elektrisch mit dem Zwischenkreis verbindbar sowie von dem Zwischenkreis trennbar.
Figur 2 zeigt eine schematische Darstellung eines Fahrzeugs gemäß einer zweiten Ausführungsform. Bei dem Fahrzeug handelt es sich vorliegend um ein fahrerloses Transportfahrzeug. Das Fahrzeug gemäß der zweiten Ausführungsform ist weitgehend gleichartig mit dem Fahrzeug gemäß der ersten Ausführungsform ausgebildet. Im Folgenden wird insbesondere auf die Unterschiede eingegangen.
Das Fahrzeug gemäß der zweiten Ausführungsform umfasst eine bidirektionale Energiewandlereinheit 12. Die Energiewandlereinheit 12 umfasst eine Elektrolyseeinheit 1 und eine Brennstoffzelleneinheit 4. Die Elektrolyseeinheit 1 erzeugt Wasserstoff und Sauerstoff. Die Brennstoffzelleneinheit 4 erzeugt elektrische Energie und Wasser.
Die Energiewandlereinheit 12 ist an den Zwischenkreis des Fahrzeugs angeschlossen. Somit ist die Elektrolyseeinheit 1 der Energiewandlereinheit 12 von der Energieaufnahmeeinheit 10 über den Gleichrichter 11 und den Zwischenkreis mit elektrischer Energie versorgbar. Ferner ist die Antriebseinheit 5 von der Brennstoffzelleneinheit 4 der Energiewandlereinheit 12 mit elektrischer Energie versorgbar.
Das Fahrzeug umfasst einen Druckbehälter 2 zur Speicherung des von der Energiewandlereinheit 12 erzeugten Brennstoffs, vorliegend Wasserstoff. Der Druckbehälter 2 ist mittels einer Druckleitung mit der Energiewandlereinheit 12 verbunden. Das Fahrzeug umfasst einen hier nicht dargestellten Kompressor zur Förderung des von der Energiewandlereinheit 12 erzeugten Brennstoffs durch die Druckleitung zu dem Druckbehälter 2. Der Brennstoff ist von dem Druckbehälter 2 durch die Druckleitung zu der Energiewandlereinheit 12 förderbar. Mittels hier nicht dargestellter Ventile in der Druckleitung ist ein Fluss des Brennstoffs steuerbar.
Das Fahrzeug umfasst einen hier nicht dargestellten Drucktank zur Speicherung des von der Energiewandlereinheit 12 erzeugten Oxidationsmittels, vorliegend Sauerstoff. Der Drucktank ist mittels einer Druckleitung mit der Energiewandlereinheit 12 verbunden. Das Fahrzeug umfasst einen hier nicht dargestellten Kompressor zur Förderung des von der Energiewandlereinheit 12 erzeugten Oxidationsmittels durch die Druckleitung zu dem Drucktank. Das Oxidationsmittel ist von dem Drucktank durch die Druckleitung zu der Energiewandlereinheit 12 förderbar. Mittels hier nicht dargestellter Ventile in der Druckleitung ist ein Fluss des Oxidationsmittels steuerbar.
Das Fahrzeug umfasst einen hier nicht dargestellten Flüssigkeitstank zur Speicherung des von der Energiewandlereinheit 12 erzeugten Wassers. Der Flüssigkeitstank ist mittels einer Fluidleitung mit der Energiewandlereinheit 12 verbunden. Das Fahrzeug umfasst eine hier nicht dargestellte Pumpe zur Förderung des von der Energiewandlereinheit 12 erzeugten Wassers durch die Fluidleitung zu dem Flüssigkeitstank. Das Wasser ist von dem Flüssigkeitstank durch eine Fluidleitung zu der Energiewandlereinheit 12 förderbar. Mittels hier nicht dargestellter Ventile in der Fluidleitung ist ein Fluss des Wassers steuerbar.
Bezugszeichenliste
1 Elektrolyseeinheit 2 Druckbehälter
4 Brennstoffzelleneinheit
5 Antriebseinheit
8 Frequenzumrichter
9 Übertragungsvorrichtung 10 Energieaufnahmeeinheit
11 Gleichrichter
12 Energiewandlereinheit
14 Energiequelle

Claims

Patentansprüche:
1. Fahrzeug, insbesondere fahrerloses Transportfahrzeug, umfassend eine Energieaufnahmeeinheit (10) zur Aufnahme von elektrischer Energie und eine Antriebseinheit (5) zum Antrieb des Fahrzeugs, dadurch gekennzeichnet, dass das Fahrzeug eine Elektrolyseeinheit (1) zur Erzeugung eines Brennstoffs, insbesondere Wasserstoff, und eine Brennstoffzelleneinheit (4) zur Erzeugung von elektrischer Energie umfasst, und dass die Antriebseinheit (5) sowie die Elektrolyseeinheit (1) von der Energieaufnahmeeinheit (10) mit elektrischer Energie versorgbar sind, und dass die Antriebseinheit (5) von der Brennstoffzelleneinheit (4) mit elektrischer Energie versorgbar ist.
2. Fahrzeug nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das Fahrzeug einen Druckbehälter (2) zur Speicherung des von der Elektrolyseeinheit (1) erzeugten Brennstoffs umfasst, und dass der Brennstoff von dem Druckbehälter (2) zu der Brennstoffzelleneinheit (4) förderbar ist.
3. Fahrzeug nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Fahrzeug einen Kompressor zur Förderung des von der Elektrolyseeinheit (1) erzeugten Brennstoffs zu dem Druckbehälter (2) umfasst.
4. Fahrzeug nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Fahrzeug einen Drucktank zur Speicherung eines Oxidationsmittels, insbesondere Sauerstoff umfasst, und dass das Oxidationsmittel von dem Drucktank zu der Brennstoffzelleneinheit (4) förderbar ist, und dass von der Elektrolyseeinheit (1) erzeugtes Oxidationsmittel zu dem Drucktank förderbar ist.
5. Fahrzeug nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Fahrzeug einen Kompressor zur Förderung des von der Elektrolyseeinheit (1) erzeugten Oxidationsmittels zu dem Drucktank umfasst.
6. Fahrzeug nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Fahrzeug einen Flüssigkeitstank zur Speicherung von Wasser umfasst, und dass das Wasser von dem Flüssigkeitstank zu der Elektrolyseeinheit (1) förderbar ist, und dass von der Brennstoffzelleneinheit (4) erzeugtes Wasser zu dem Flüssigkeitstank förderbar ist.
7. Fahrzeug nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Fahrzeug eine Pumpe zur Förderung des erzeugten Wassers von der Brennstoffzelleneinheit (4) zu dem Flüssigkeitstank und/oder eine Pumpe zur Förderung des erzeugten Wassers von dem Flüssigkeitstank zu der Elektrolyseeinheit (1) umfasst. - 15 -
8. Fahrzeug nach einem der Ansprüche 6 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebseinrichtung (5) einen Elektromotor aufweist, und dass das Fahrzeug einen Kühlkreislauf zur Kühlung des Elektromotors umfasst, und dass der Kühlkreislauf mit dem Flüssigkeitstank sowie mit dem Elektromotor verbundene Fluidleitungen aufweist, und dass der Kühlkreislauf eine Kühlpumpe zur Förderung des in dem Flüssigkeitstank befindlichen Wassers durch die Fluidleitungen aufweist.
9. Fahrzeug nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebseinrichtung (5) einen ersten elektrischen Energiespeicher, welcher als Lithium- lonen-Batterie ausgebildet ist, einen zweiten elektrischen Energiespeicher, welcher als elektrochemischer Kondensator ausgebildet ist, und eine Schalteinheit aufweist, wobei der erste elektrische Energiespeicher sowie der zweite elektrische Energiespeicher mittels der Schalteinheit elektrisch mit einem Zwischenkreis verbindbar sowie von dem Zwischenkreis trennbar sind.
10. Fahrzeug nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Energieaufnahmeeinheit (10) Mittel zur berührungslosen Aufnahme von Energie aufweist.
11. Fahrzeug nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Energieaufnahmeeinheit (10) Mittel zur kabelgebundenen Aufnahme von Energie aufweist.
12. Fahrzeug nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Fahrzeug eine bidirektionale Energiewandlereinheit (12) umfasst, welche die Elektrolyseeinheit (1) und die Brennstoffzelleneinheit (4) umfasst.
- 16 -
13. Verfahren zum Betrieb eines Fahrzeugs, insbesondere eines fahrerlosen Transportfahrzeugs, nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei von der Energieaufnahmeeinheit (10) elektrische Energie aufgenommen und der Elektrolyseeinheit (1) zugeführt wird; von der Elektrolyseeinheit (1) ein Brennstoff erzeugt und der Brennstoffzelleneinheit (4) zugeführt wird; von der Brennstoffzelleneinheit (4) elektrische Energie erzeugt und der Antriebseinheit (5) zugeführt wird.
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Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102023001430B3 (de) 2023-04-12 2024-03-28 Sew-Eurodrive Gmbh & Co Kg Transportsystem

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001155749A (ja) * 1999-11-30 2001-06-08 Yamaha Motor Co Ltd 燃料電池駆動システムを搭載した車両
DE10151303A1 (de) 2001-10-17 2003-05-08 Jens A Peters Mobiler Antrieb für den Verkehr (PKW, LKW, Busse) mit Solarzellen und Wasser
EP0755088B1 (de) * 1995-07-21 2004-06-30 Railway Technical Research Institute Regenerierbares Leistungssystem
US20050008904A1 (en) * 2003-07-11 2005-01-13 Suppes Galen J. Regenerative fuel cell technology
US8245801B2 (en) * 2009-11-05 2012-08-21 Bluways Usa, Inc. Expandable energy storage control system architecture
DE102016221064A1 (de) 2016-10-26 2018-04-26 Robert Bosch Gmbh Verfahren zum Bereitstellen elektrischer Energie an ein Fahrzeug, Steuergerät zur Durchführung eines Verfahrens sowie Fahrzeugkolonnensystem
DE102018007911A1 (de) 2017-10-18 2019-04-18 Sew-Eurodrive Gmbh & Co Kg Ladegerät und System zur Energieübertragung an ein Mobilteil mit Energiespeicher und Sekundärwicklung
US20200225665A1 (en) 2018-12-11 2020-07-16 Autonomous Shelf, Inc. Mobile inventory transport unit and autonomous operation of mobile inventory transportation unit networks

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0755088B1 (de) * 1995-07-21 2004-06-30 Railway Technical Research Institute Regenerierbares Leistungssystem
JP2001155749A (ja) * 1999-11-30 2001-06-08 Yamaha Motor Co Ltd 燃料電池駆動システムを搭載した車両
DE10151303A1 (de) 2001-10-17 2003-05-08 Jens A Peters Mobiler Antrieb für den Verkehr (PKW, LKW, Busse) mit Solarzellen und Wasser
US20050008904A1 (en) * 2003-07-11 2005-01-13 Suppes Galen J. Regenerative fuel cell technology
US8245801B2 (en) * 2009-11-05 2012-08-21 Bluways Usa, Inc. Expandable energy storage control system architecture
DE102016221064A1 (de) 2016-10-26 2018-04-26 Robert Bosch Gmbh Verfahren zum Bereitstellen elektrischer Energie an ein Fahrzeug, Steuergerät zur Durchführung eines Verfahrens sowie Fahrzeugkolonnensystem
DE102018007911A1 (de) 2017-10-18 2019-04-18 Sew-Eurodrive Gmbh & Co Kg Ladegerät und System zur Energieübertragung an ein Mobilteil mit Energiespeicher und Sekundärwicklung
US20200225665A1 (en) 2018-12-11 2020-07-16 Autonomous Shelf, Inc. Mobile inventory transport unit and autonomous operation of mobile inventory transportation unit networks

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