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Die
Erfindung betrifft ein Steuergerät
zur Identifikation einer Kombination aus einer Aufnahmevorrichtung
und zumindest einem in einem Kraftfahrzeug anzuordnenden zugehörigen Modul,
wobei die Aufnahmevorrichtung Einrichtungen zum Zu- und/oder Abführen von
Versorgungs- und/oder Entsorgungsmedien und/oder elektrischer Energie
sowie eine Schnittstelle für
den Anschluss des zumindest einen Moduls umfasst.
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Weiterhin
betrifft die Erfindung ein System zur Identifikation einer Kombination
aus einer Aufnahmevorrichtung und zumindest einem in einem Kraftfahrzeug
anzuordnenden zugehörigen
Modul, wobei das System ein Steuergerät, zumindest ein Modul, eine
Aufnahmevorrichtung mit Einrichtungen zum Zu- und/oder Abführen von
Versorgungs- und/oder Entsorgungsmedien und/oder elektrischer Energie
sowie eine Schnittstelle für
den Anschluss des zumindest einen Moduls und Identifikationsmittel zur
Kennzeichnung des zumindest einen Moduls und/oder der Aufnahmevorrichtung
umfasst.
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Die
Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zur Identifikation einer
Kombination aus einer Aufnahmevorrichtung und zumindest einem zugehörigen Modul für ein in
einem Kraftfahrzeug anzuordnenden Brennstoffzellensystem, wobei
das System ein Steuergerät,
zumindest ein Modul und eine Aufnahmevorrichtung mit Einrichtungen
zum Zu- und/oder Abführen von
Versorgungs- und/oder Entsorgungsmedien und/oder elektrischer Energie
sowie eine Schnittstelle für
den Anschluss des zumindest einen Moduls umfasst.
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Brennstoffzellensysteme
gewinnen im Zusammenhang mit zahlreichen Anwendung zunehmend an
Bedeutung. Insbesondere im mobilen Bereich kommen sie als APU ("auxiliary power unit") zum Einsatz, um
unabhängig
vom Betrieb des Verbrennungsmotors und dem Ladezustand der Fahrzeugbatterie
elektrische Energie zu liefern. Ebenfalls wurde bereits vorgeschlagen,
die von einem Brennstoffzellenmodul abgegebene Wärme zum Beheizen eines Kraftfahrzeugs
einzusetzen. Weitere Klimatisierungsaufgaben des Kraftfahrzeugs
können
unter Verwendung von Brennstoffzellen dadurch gelöst werden,
dass eine Klimaanlage mit elektrisch betreibbarem Kompressor zur
Kühlung
des Fahrzeuginnenraums vorgesehen ist.
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Brennstoffzellensysteme,
die beispielsweise in der Form von Modulen realisiert sein können, die alle
wesentlichen Kom ponenten für
deren Betrieb aufweisen, enthalten eine Vielzahl von einzelnen Brennstoffzellen,
die zur Erzeugung einer praktikablen Spannung in Reihe geschaltet
sind und häufig
in Form eines Stapels, eines sogenannten Brennstoffzellenstacks,
angeordnet sind. Man unterscheidet Brennstoffzellensysteme insbesondere
nach ihren Betriebstemperaturen sowie nach ihrem Aufbau, wobei als
verbreitete Vertreter die Hochtemperaturbrennstoffzellensysteme
und die Niedrigtemperaturbrennstoffzellensysteme zu nennen sind.
Ein typischer Vertreter der Hochtemperaturbrennstoffzellensysteme
ist die SOFC-Brennstoffzelle (SOFC = "solid Oxide fuel cell") zu nennen. Ein
typischer Vertreter der Niedrigtemperaturbrennstoffzellen ist die PEM-Brennstoffzelle
(PEM = Polymerelektrolytmembran). Weiterhin enthalten die Brennstoffzellensysteme
einen Reformer zum Erzeugen eines wasserstoffreichen Reformats aus
Kraftstoff und Luftsauerstoff sowie vielfach einen Nachbrenner,
der verbleibende Energie des Anodenabgases nutzt und ein umweltverträgliches
Abgas zur Verfügung
stellt. Zur Zuführung
der für
den Betrieb erforderlichen Medien sind mindestens ein Gebläse und mindestens
eine Kraftstoffpumpe vorgesehen. Der Betrieb des Brennstoffzellensystems
wird nützlicherweise
durch eine elektronische Steuereinheit gesteuert, geregelt und überwacht.
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Als
Klimaanlagen, die ihre Energie von dem Brennstoffzellensystem beziehen,
kommen insbesondere Klimatisierungsmodule in Frage, die einen elektrisch
betreibbaren Kompressor in einem herkömmlichen Kältekreis mit Kondensator, Expansionsventil
und Verdampfer aufweisen. Ebenfalls können aber auch zahlreiche andere
Konzepte zur Erzeugung von kalter Luft verwendet werden, wie beispielsweise über die
Nutzung der von dem Brennstoffzellenmodul abgegebenen Wärme mittels
einer Wärme-Kraft-Kopplung.
Weitere Klimaanlagen beruhen auf dem Betrieb der Absorption beziehungsweise
der Adsorption und können
grundsätzlich
auch ihre Energie aus dem Brennstoffzellenmodul beziehen.
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Da
das Brennstoffzellenmodul und das Klimatisierungsmodul als transportable
Einheiten ausgelegt sein können
und sowohl das Klimatisierungsmodul als auch das Brennstoffzellenmodul
einen erheblichen Wert darstellen, ist ein effektiver Diebstahlschutz
für die
Module notwendig.
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Aufgabe
der Erfindung ist es, eine Möglichkeit
zum effektiven Schutz vor Diebstahl der Module bereitzustellen,
ohne jedoch den Komfort der mobilen Verwendbarkeit der Module einzuschränken.
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Diese
Aufgabe wird mit den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche gelöst.
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Vorteilhafte
Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus
den abhängigen
Ansprüchen.
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Die
Erfindung baut auf dem gattungsgemäßen Steuergerät
dadurch auf, dass das Steuergerät geeignet
ist, Information, die der Aufnahmevorrichtung und/oder dem zumindest
einem Modul aufgeprägt
ist, zu interpretieren. Durch die Interpretation der aufgeprägten Information
kann zuverlässig
bestimmt werden, welche Kombination aus einer Aufnahmevor richtung
und zumindest einem zugehörigen
Modul betrieben werden soll.
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Dabei
kann vorgesehen sein, dass das Steuergerät in den zumindest einem Modul
integriert ist. Durch die Integration des Steuergeräts in das
zumindest eine Modul wird sichergestellt, dass eine Identifikation
der zu betreibenden Kombination aus Aufnahmevorrichtung und dem
zumindest einen Modul durchführbar
ist.
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Alternativ
kann vorgesehen sein, dass das Steuergerät in der Aufnahmevorrichtung
integriert ist. Auch durch die Integration in die Aufnahmevorrichtung
wird sichergestellt, dass eine Identifikation der zu betreibenden
Kombination aus Aufnahmevorrichtung und dem zumindest einen Modul
durchführbar ist.
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Vorteilhafterweise
kann vorgesehen sein, dass das zumindest eine Modul ein Brennstoffzellenmodul
ist. Ein Brennstoffzellenmodul kann Strom und Wärme zum Betreiben weiterer
Module bereitstellen.
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Nützlicherweise
kann weiterhin vorgesehen sein, dass das zumindest eine Modul ein
Klimatisierungsmodul ist. Wird das Kraftfahrzeug in Gebieten eingesetzt,
in denen extreme Umweltbedingungen herrschen, so kann die standardmäßig in dem
Fahrzeug vorhandene Klimatisierungseinrichtung nicht ausreichend
dimensioniert sein. In diesem Fall kann ein transportables Klimatisierungsmodul
zusätzlich
in den Kraftfahrzeug angeordnet werden, wodurch erst eine ausreichende
Klimatisierung des Fahrzeugs ermöglicht
wird.
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Es
kann vorgesehen sein, dass das zumindest eine Modul und die Aufnahmevorrichtung
eine elektrische Schnittstelle zur Übertragung der Information
an das Steuergerät
umfasst. Über
eine elektrische Schnittstelle ist die zur Identifikation der Kombination
aus Aufnahmevorrichtung und Modul notwendige Information an das
Steuergerät übertragbar. Eine
elektrische Schnittstelle ist einfach aufgebaut, wartungsarm und
unempfindlich gegenüber Fremdeinflüssen.
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Nützlicherweise
kann vorgesehen sein, dass das zumindest eine Modul und die Aufnahmevorrichtung
oder das Kraftfahrzeug eine Funkschnittstelle zur Übertragung
der Information an das Steuergerät umfasst.
Eine Funkschnittstelle ermöglicht
die Identifikation einer Kombination aus Aufnahmevorrichtung und
Modul durch Übertragung
von Information, wobei das Modul und die Aufnahmevorrichtung nicht
im direkten räumlichen
Kontakt zueinander stehen müssen.
Auf diese Weise ist insbesondere eine mobile Verwendung des Moduls
außerhalb
der Aufnahmevorrichtung möglich.
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Vorteilhafterweise
kann vorgesehen sein, dass das zumindest eine Modul und die Aufnahmevorrichtung
eine optische Schnittstelle zur Übertragung
der Information an das Steuergerät
umfasst. Eine optische Schnittstelle kann beispielsweise eine an
der Aufnahmevorrichtung angebrachte optische Erfassungseinrichtung
sein, die einen an dem zugehörigen
Modul angebrachten Barcode erfasst. Die Verwendung eines optischen
Barcodes zusammen mit einer optischen Erfassungseinrichtung ist
ein robustes weitverbreitetes Verfahren zur Teilidentifikation.
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Das
gattungsgemäße System
ist dadurch weitergebildet, dass das Steuergerät Information, die der Aufnahmevorrichtung
und/oder dem zumindest einem Modul aufgeprägt sind, interpretieren kann.
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Insbesondere
kann vorgesehen sein, dass das Steuergerät in dem zumindest einem Modul
integriert ist.
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Vorteilhafterweise
kann vorgesehen sein, dass das Steuergerät in der Aufnahmevorrichtung
integriert ist.
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Weiterhin
kann vorgesehen sein, dass das zumindest eine Modul ein Brennstoffzellenmodul
ist.
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Alternativ
kann vorgesehen sein, dass das zumindest eine Modul ein Klimatisierungsmodul
ist.
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Es
kann auch vorgesehen sein, dass das zumindest eine Modul und die
Aufnahmevorrichtung eine elektrische Schnittstelle zur Übertragung
der Information an das Steuergerät
umfasst.
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Vorteilhafterweise
kann vorgesehen sein, dass das zumindest eine Modul und die Aufnahmevorrichtung
oder das Kraftfahrzeug eine Funkschnittstelle zur Übertragung
der Information an das Steuergerät
umfasst.
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Nützlicherweise
kann vorgesehen sein, dass das zumindest eine Modul und die Aufnahmevorrichtung
eine optische Schnittstelle zur Übertragung
der Information an das Steuergerät
umfasst.
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Weiterhin
kann vorgesehen sein, dass die Identifikationsmittel einen Barcode
umfassen. Ein Barcode ist eine einfache Möglichkeit eine passive Kennzeichnung
des Moduls und/oder der Aufnahmevorrichtung zu realisieren.
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Vorteilhafterweise
kann vorgesehen sein, dass die Identifikationsmittel einen Transponder
umfassen. Ein Transponder ist ein gängiges Identifikationsmittel,
welches eine berührungslose
Identifikation ermöglicht.
Je nach Bedarf kann ein passiver Transponder ohne eigene Energieversorgung
oder ein aktiver Transponder mit eigener Energieversorgung, der
dafür jedoch
eine höhere
Reichweite besitzt, verwendet werden.
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Insbesondere
kann vorgesehen sein, dass die Identifikationsmittel einen elektronischen
Speicher umfassen. Ein elektronischer Speicher ermöglicht die
Verwendung einer digitalen Information, die beispielsweise über Funk
zur Kennzeichnung der Bestandteile des Systems an das Steuergerät übertragen
werden kann.
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Insbesondere
kann vorgesehen sein, dass die Identifikationsmittel das zumindest
eine Modul und/oder die Aufnahmevorrichtung individuell kennzeichnen.
Eine individuelle Kennzeichnung des zumindest einen Moduls und der
Aufnahmevorrichtung ermöglicht
gerade die Bestimmung zulässiger,
zusammen betreibbarer Kombinationen von Aufnahmevorrichtung und
dem zumindest einem Modul. Insbesondere ist auf diese Weise ein
Diebstahlschutz realisierbar, indem sichergestellt wird, dass das
transportable Modul nur mit der zugehörigen Aufnahmevorrichtung arbeitet.
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Weiterhin
kann vorgesehen sein, dass die Identifikationsmittel nicht zerstörungsfrei
von dem zumindest einem Modul und/oder der Aufnahmevorrichtung getrennt
werden kann. Dies ermöglicht
eine Erhöhung
des Diebstahlschutzes, da Manipulationen erschwert werden.
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Die
Erfindung baut auf dem gattungsgemäßen Verfahren dadurch auf,
dass Information, die der Aufnahmevorrichtung und/oder dem zumindest
einem Modul aufgeprägt
sind, interpretiert wird. Auf dieser Grundlage werden die Vorteile
und Besonderheiten des erfindungsgemäßen Steuergerätes und des
Systems auch im Rahmen eines Verfahrens umgesetzt.
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Insbesondere
kann vorgesehen sein, dass die in den Identifikationsmitteln enthaltene
Information erfasst wird und dass die erfasste Information an das
Steuergerät übertragen
wird. Das Steuergerät kann
somit in einfacher Weise auf die zur Identifikation notwendige Information
zugreifen.
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Nützlicherweise
kann vorgesehen sein, dass falls die interpretierte Information
nicht mit einer zulässigen
Information übereinstimmt,
der Betrieb der Kombination aus Aufnahmevorrichtung und dem zumindest
einem Modul unterbunden wird. Somit wird die Grundfunktion eines
Diebstahlschutzes des transportablen Moduls realisiert.
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Weiterhin
kann vorgesehen sein, dass falls die interpretierte Information
nicht mit einer zulässigen
Information übereinstimmt,
ein Warnsignal ausgegeben wird. Die Ausgabe eines Warnsignals ermöglicht dem
Benutzer zu erkennen, dass die vorliegenden Kombination aus Aufnahmevorrichtung
und den zumindest einem Modul nicht zusammengehört.
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Nützlicherweise
kann vorgesehen sein, dass Information verschlüsselt übertragen wird. Das verschlüsselte Übertragen
von Information dient der Sicherung des Systems vor Manipulation.
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Weiterhin
kann vorgesehen sein, dass eine nicht zulässige Information durch ein
Funksignal als eine zulässige
Information gekennzeichnet wird. Auf diese Weise kann eine bisher
nicht betriebsfähige Kombination
aus Aufnahmevorrichtung und Modul in Betrieb genommen werden.
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Die
Erfindung wird nun mit Bezug auf die begleitenden Zeichnungen anhand
bevorzugter Ausführungsformen
beispielhaft erläutert.
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Es
zeigen:
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1 eine
schematische Darstellung eines Kraftfahrzeugs mit einem Laderaum
und darin angeordneten Modulen;
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2 eine
schematische Darstellung eines Kraftfahrzeugs mit einem Laderaum,
der für
die Aufnahme von Modulen vorbereitet ist;
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3 eine
Schnittansicht eines Brennstoffzellenmoduls;
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4 eine
weitere Schnittansicht eines Brennstoffzellenmoduls;
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5 eine
Draufsicht auf eine Aufnahmevorrichtung für ein Brennstoffzellenmodul
und ein Klimatisierungsmodul;
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6 eine
perspektivische Darstellung eines Brennstoffzellenmoduls in einem
ersten Zustand;
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7 eine
perspektivische Darstellung eines Brennstoffzellenmoduls in einem
zweiten Zustand;
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8 einen
Kraftstofftank mit daran angeordneten Brennstoffzellenmodulen;
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9 ein
Modulgehäuse
mit darin angeordneten Brennstoffzellenmodulen und einem Klimatisierungsmodul;
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10 eine
perspektivische Darstellung eines Transportwagens für Module;
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11 eine
weitere perspektivische Darstellung eines Transportwagens für Module
und
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12 eine
schematische Darstellung eines Kraftfahrzeugs mit einer Aufnahmevorrichtung
und zwei Modulen.
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Bei
der nachfolgenden Beschreibung der Zeichnungen bezeichnen gleiche
Bezugszeichen gleiche oder vergleichbare Komponenten.
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1 zeigt
eine schematische Darstellung eines Kraftfahrzeugs 12 mit
einem Laderaum 16 und darin angeordneten Modulen 14, 30. 2 zeigt
eine schematische Darstellung eines Kraftfahrzeugs 12 mit
einem Laderaum 16, der für die Aufnahme von Modulen 14, 30 vorbereitet
ist. Das Kraftfahrzeug 12 ist von hinten mit einem Blick
in den Laderaum 16 dargestellt. Bei dem Kraftfahrzeug 12 kann
es sich beispielsweise um einen Kombi oder ein SUV-Fahrzeug handeln,
bei denen der Laderaum 16 bequem zugänglich ist. Eine Vielzahl der
vorliegend beschriebenen technischen Merkmale sind jedoch auch im Zusammenhang
mit jeglichen anderen Fahrzeugtypen sinnvoll. In dem Laderaum 16 des
Kraftfahrzeugs 12 ist eine den Laderaumboden bildende Aufnahmevorrichtung 10 vorgesehen.
Diese Aufnahmevorrichtung 10 nimmt ein Brennstoffzellenmodul 14 und
ein Klimatisierungsmodul 30 auf, und sie stellt Schnittstellen
für ihre
Kopplung mit den Modulen 14, 30 zur Verfügung. Beispielsweise
ist für
die Kopplung der Aufnahmevorrichtung 10 mit dem Brennstoffzellenmodul 14 die
Schnittstelle 26 innerhalb einer Ausnehmung 38 vorgesehen.
In 2 ist diese Ausnehmung erkennbar, da eine Abdeckung 76 für die Schnittstelle 26 in
ihrem abgehobenen Zustand dargestellt ist. Ebenfalls ist eine Ausnehmung 36 für das Klimatisierungsmodul 30 vorgesehen,
wobei die drin liegende Schnittstelle aufgrund der aufliegenden
Abdeckung 78 nicht erkennbar ist. Die Aufnahmevorrichtung
kann Medienführungen 20, 22, 24 (siehe 3)
sowie Führungen
für elektrische
Leitungen 18 in ihrem Inneren vorsehen, beispielsweise
zum Versorgen des Brennstoffzellensystems 14 mit Kraftstoff und
Luft, zum Abführen
von Abgas aus dem Brennstoffzellensystem, zum Versorgen des Klimatisierungssystems 30 mit
von dem Brennstoffzellensystem 14 erzeugter elektrischer
Energie sowie für Frischluft
und Umluft, die von dem Klimatisierungssystem 30 gekühlt wird.
An der Aufnahmevorrichtung 10 sind weiterhin Luftführungen
angebracht, die leicht gekrümmt
in Richtung Fahrzeuginnenraum 34 geneigt sind. Aus diesen
Luftführungen 32 strömt klimatisierte
Luft aus, die zuvor durch das Klimatisierungsmodul gekühlt wurde
und in der Aufnahmevorrichtung 10 verteilt sowie den Luftführungen 32 zugeführt wurde.
Weiterhin ist in der Aufnahmevorrichtung 10 ein Kühlfach 38 vorgesehen,
in das beliebige Gegenstände,
beispielsweise Getränke,
eingelegt werden können.
Weiterhin können
in der Aufnahmevorrichtung 10 Filterelemente 40 vorgesehen
sein, wobei eine Filterung aller beteiligten Medienströme in Frage
kommt. Insbesondere kann es nützlich
sein, sämtliche
in die Aufnahmevorrichtung 10 einströmende Luft einer gemeinsamen
Filterung, beispielsweise einer Vorfilterung, zuzuführen, nämlich insbesondere
die dem Klimatisierungssystem 30 zuzuführende Klimatisierungsluft
sowie dem Brennstoffzellensystem 14 zuzuführende Prozessluft
und die zur Kühlung
des Brennstoffzellensystems 14 verwendete Luft. Die Module 14, 30 sind
mit Griffen 44, 46 ausgestattet, so dass deren
Entnahme und deren Einsetzen in den Laderaum 16 erleichtert
wird. Eine weitere Erleichterung kann dadurch erreicht werden, dass der
die Aufnahmevorrichtung 10 bildende Ladeboden des Kraftfahrzeugs
nach hinten herausziehbar ist.
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3 zeigt
eine Schnittansicht eines Brennstoffzellenmoduls 14. Das
Brennstoffzellenmodul 14 ist in einer auf die Aufnahmevorrichtung 10 aufgesetzten
sowie an dieser fixierten Anordnung dargestellt. Das Brennstoffzellenmodul 14 enthält einen
Innenbereich 80 höherer
Temperatur sowie einen Außenbereich 82 niedrigerer
Temperatur. In dem Innenbereich 80 sind die stark Wärme erzeugenden
Komponenten angeordnet, beispielsweise der Reformer, der Brennstoffzellenstapel
und der Nachbrenner. Im Betrieb dieser Vorrichtungen wird den in
den Innenbereich 80 angeordneten Komponenten über eine Luftführung 20 Luft
zugeführt.
Ebenfalls wird den Komponenten über
eine Kraftstoffzuführung 22 Kraftstoff
zugeführt.
Die Luftführung 20 wird
von einem Gebläse 84 beschickt,
während
die Kraftstoffführung 22 mit
einer Kraftstoffpumpe 86 verbunden ist. Eine Abgasabführung 24 verbindet
den inneren Bereich 80 mit der Umgebung des Brennstoffzellenmoduls 14.
Ein weiteres Gebläse 88 beliefert
den Außenbereich 82 des
Brennstoffzellenmoduls 14 zum Zwecke der thermischen Isolierung.
Weiterhin ist eine elektronische Steuereinheit 90 vorgesehen,
die verschiedene Sensorsignale auswerten und Aktorensignale ausgeben
kann, beispielsweise zum Zwecke der Ansteuerung eines oder mehrerer
Gebläse 84, 88 sowie der
Kraftstoffpumpe 86. Das Brennstoffzellenmodul 14 ist
weiterhin mit einem Griff 44 ausgestattet, welcher schwenkbar
ist und mechanisch mit einem Verriegelungsmechanismus 48 in
Verbindung steht. Über
diesen Verriegelungsmechanismus 48 ist das Brennstoffzellenmodul 14 mit
der Aufnahmevorrichtung 10 verbunden. Wird der Griff 44 geschwenkt,
so gibt der Verriegelungsmechanismus 48 die Verbindung
zwischen dem Brennstoffzellenmodul 14 und der Aufnahmevorrichtung 10 frei.
Unterstützt
wird dies durch die Kraft einer Feder, welche zwischen der Aufnahmevorrichtung 10 und
dem Brennstoffzellenmodul 14 wirkt.
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4 zeigt
eine weitere Schnittansicht eines Brennstoffzellenmoduls 14. 5 zeigt
eine Draufsicht auf eine Aufnahmevorrichtung 10 für ein Brennstoffzellenmodul
und ein Klimatisierungsmodul. Der Aufnahmevorrichtungsabschnitt 92 dient
der Aufnahme des Brennstoffzellenmoduls 14. In diesem Bereich
sind Brennluftöffnungen 98, 100 sowie
eine Abgasöffnung 102 vorgesehen.
Weiterhin enthält
der Aufnahmevorrichtungsabschnitt 92 Brennstoffkupplungen 104.
Ferner ist eine elektrische Steckverbindung 106 vorgesehen.
Im vorliegenden Ausführungsbeispiel
enthält
der Aufnahmevorrichtungsabschnitt 94 keine besonderen Einrichtungen.
Der Aufnahmevorrichtungsabschnitt 96 dient der Aufnahme
eines Klimatisierungsmoduls, wobei zu diesem Zweck eine Frischluftansaugöffnung 108,
eine Abluftöffnung 110, eine
Kühlluftausgangsöffnung 112 sowie
eine elektrische Steckverbindung 114 vorgesehen sind.
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6 zeigt
eine perspektivische Darstellung eines Brennstoffzellenmoduls in
einem ersten Zustand. Das Klimatisierungsmodul 14 hat einen
geteilten Griff 44, so dass die die erwähnte Verriegelung ermöglichende
Schwenkbarkeit der beiden Griffteile 44a und 44b ermöglicht wird.
Weiterhin ist eine Luftströmungsöffnung 116 zu
erkennen, welche teilweise durch eine Klappe 118 abgedeckt
ist.
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7 zeigt
eine perspektivische Darstellung eines Brennstoffzellenmoduls in
einem zweiten Zustand. In diesem Zustand sind die beiden Griffabschnitte 44a, 44b verschwenkt, wodurch
der Verriegelungsmechanismus im Vergleich zu 6 in einen anderen
Zustand gebracht ist. Weiterhin ermöglicht das Verschwenken der
Griffabschnitte 44a, 44b das öffnen beziehungsweise das teilweise öffnen der Klappe 118.
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8 zeigt
einen Kraftstofftank mit daran angeordneten Brennstoffzellenmodulen.
Der Kraftstofftank 52 umfasst ein Gehäuse 56. Dieses Gehäuse 56 weist
mehrere in Ausnehmungen angeordnete Schnittstellen 54 auf,
welche ähnlich
den Schnittstellen der Aufnahmevorrichtung 10 (siehe 5)
ausgebildet sein können.
Diese Schnittstellen dienen zur Aufnahme von Brennstoffzellenmodulen 14,
welche mit durch den Kraftstofftank 52 zur Verfügung gestelltem
Kraftstoff betrieben werden. Die Brennstoffzellenmodule 14,
die insbesondere für
den Einsatz in einem Kraftfahrzeug vorgesehen sind, können somit auch
extern betrieben werden und die elektrische Energie kann den Brennstoffzellenmodulen 14 über eine
von außen
zugängliche
elektrische Schnittstelle entnommen werden, entweder in der Form
von Gleichspannung oder bei Einbeziehung eines DC/AC-Wandlers als
Wechselspannung. Es ist möglich,
die elektrische Spannung den einzelnen Brennstoffzellenmodulen separat
zu entnehmen. Ebenfalls kann vorgesehen sein, dass der Brennstoffzellentank 52 eine
elektrische Schnittstelle zu den Brennstoffzellenmodulen aufweist,
wodurch es ermöglicht
wird, dass die von den Brennstoffzellenmodulen 14 gelieferte
Spannung zentral am Kraftstofftank 52 zur Verfügung gestellt
wird. Die Brennstoffzellenmodule 14 benötigen insbesondere im Zusammenhang
mit dem Starvorgang der Systeme eine externe Energiequelle, die
beim Einsatz der Brennstoffzellenmodule 14 im Kraftfahrzeug
durch die herkömmliche
Fahrzeugbatterie oder durch eine zusätzliche im Fahrzeug angeordnete
Batterie zur Verfügung
gestellt wird. Eine solche externe Energiequelle ist in Form eines
Akkumulators 58 auch in dem Gehäuse 56 des Brennstoffzellentanks 52 vorgesehen,
wobei auch zu diesem Zweck die elektrischen Schnittstellen zwischen
dem Kraftstofftank 52 und den Brennstoffzellenmodulen 14 genutzt
werden. Die Brennstoffzellenmodule 14 können mit einem Kraftstoffpufferspeicher 60 ausgestattet
sein, so dass der Betrieb der Brennstoffzellenmodule 14 zumindest
kurzzeitig aufrechterhalten werden kann, wenn die Module von dem
Kraftstofftank 52 abgenommen werden. Beim nachfolgenden Einsatz
der Module in einem Kraftfahrzeug ist somit kein erneuter Systemstart
erforderlich. Umgekehrt kann auch ein im Betrieb befindliches Brennstoffzellenmodul 14 ohne
Betriebsabbruch aus einem Kraftfahrzeug entnommen werden und auf
den Kraftstofftank 52 zum weiteren Betrieb aufgesetzt werden.
Der Kraftstofftank 52 kann somit mehreren Zwecken dienen.
Zum einen können
Brennstoffzellenmodule 14 aus einem oder mehreren Fahrzeugen
extern zusammengeführt
werden, um auf diese Weise eine erhöhte Leistung und/oder Spannung
zur Verfügung
zu stellen. Weiterhin kann der Betrieb eines Brennstoffzellenmoduls 14 aus
einem Kraftfahrzeug aufrechterhalten werden, ohne dabei den Kraftstoffvorrat
des Fahrzeugs zu verringern. Ebenfalls können in ein oder mehrere Brennstoffzellenmodule 14 in
betriebsbereitem beziehungsweise im Betrieb befindlichem Zustand
gehalten werden. Die einzelnen Mitglieder einer Kraftfahrzeugflotte
können
sich der so bereitgehaltenen Brennstoffzellenmodule 14 ohne
weiteres bedienen, indem sie diese vom Kraftstofftank 52 abheben
und in ihr Kraftfahrzeug einsetzen. Die während der Lagerung der im Betrieb
befindlichen Brennstoffzellenmodule erzeugte Energie, sowohl die
elektrische Energie als auch die Wärmeenergie, kann genutzt werden,
so dass der Kraftstofftank 52 mit den Brennstoffzellenmodulen
nicht nur die Bereithaltung dieser Brennstoffzellenmodule 14 sichert,
sondern auch eine Energiestation für ein Gebäude, beispielsweise ein Wohnhaus,
ein Bürogebäude oder
eine Garage zur Verfügung
stellt.
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9 zeigt
ein Modulgehäuse
mit darin angeordneten Brennstoffzellenmodulen und einem Klimatisierungsmodul.
Das hier dargestellte Modulgehäuse 62,
welches als Schrank mit verschließbarer Tür 120 ausgebildet
ist, dient der Aufnahme mehrerer Brennstoffzellenmodule 14 sowie
Klimatisierungsmodule 30. Diese Module 14, 30 sind
beispielsweise übereinander
in dem Modulgehäuse 42 angeordnet, wobei
das Modulgehäuse 62 zur
deutlichen Darstellung seitlich aufgeschnitten gezeigt ist. In der
Praxis kann das Modulgehäuse
an den Seiten vollständig geschlossen
oder auch tatsächlich
mit Öffnungen, beispielsweise
für den
Wärmeaustausch,
ausgestattet sein. Die Module 14, 30 sind an verschiedenen Montageplätzen 64, 66, 68, 70 angeordnet.
Im vorliegenden Beispiel sind an den Montageplätzen 64, 68, 66 Brennstoffzellenmodule 14 angeordnet,
während an
dem Montageplatz 70 ein Klimatisierungsmodul 30 vorgesehen
ist. Die Montageplätze 64, 68, 66, 70 weisen
Schnittstellen auf, über
die die Medienführung
für die
Module 14, 30 sowie die Führung elektrischer Energie
erfolgen kann. Mindestens einer der Montageplätze 64, 68, 66, 70,
beispielsweise der Montageplatz 66, ist als Kombimontageplatz 66 realisiert.
Dies bedeutet, dass dieser Montageplatz sowohl eine Schnittstelle
für ein
Brennstoffzellenmodul 66 als auch eine Schnittstelle für ein Klimatisierungsmodul 70 zur
Verfügung
stellt. Das in der vorliegenden Darstellung an dem Kombimontageplatz 66 angeordnete
Brennstoffzellenmodul 14 kann also dem Modulgehäuse 62 entnommen
und durch ein Klimatisierungsmodul 30 ersetzt werden. Das
Modulgehäuse 62 dient
insofern als Aufbewahrungsvorrichtung für Brennstoffzellenmodule 14 sowie
Klimatisierungsmodule 30, gleichzeitig aber auch als funktionelle Vorrichtung,
nämlich
im Hinblick auf die Bereitstellung von elektrischer Energie und
Klimatisierungsleistung für
externe Bereiche, wobei die Klimatisierungsleistung aber auch zur
Kühlung
des Modulgehäuseinneren
verwendet werden kann. In diesem Zusammenhang kann beispielsweise
vorgesehen sein, dass in dem Modulgehäuse 62 ein Temperatursensor 72 angeordnet
ist, wobei die von dem Temperatursensor 72 erfasste Temperatur
optional von einer von außen
sichtbaren Anzeigevorrichtung 74 angezeigt wird. Steigt
die Temperatur im Modulgehäuseinneren über eine
zulässigen
Schwellenwert an, so ist dies an der Anzeigevorrichtung 74 erkennbar.
Zusätzlich oder
alternativ kann ein optisches oder akustisches Signal, das von einem
Steuergerät
des Modulgehäuses
oder einer oder mehreren Steuergeräten der Module 14, 30 veranlasst
wird, auf den übermäßigen Temperaturanstieg
hinweisen. Ebenfalls kann auf einen übermäßig raschen Temperaturanstieg
hingewiesen werden. Dem Nutzer des Modulgehäuses 62 wird hierdurch
ermöglicht,
ein Brennstoffzellenmodul 14 in dem Modulgehäuse 62 abzuschalten
oder ein Brennstoffzellenmodul 14 dem Modulgehäuse 62 zu entnehmen,
um so innerhalb des Modulgehäuses weniger
Wärme zu
erzeugen. Ist die Klimatisierungsschnittstelle so ausgestattet,
dass durch den Betrieb des Klimatisierungsmoduls 30 erzeugte
Wärmeleistung
maßgeblich
in den Außenbereich des
Modulgehäuses 62 abgeführt wird,
so dass insgesamt eine Kühlung
des Modulgehäuseinneren
durch ein Klimatisierungsmodul erfolgen kann, kann der Nutzer nach der
Entnahme eines Brennstoffzellenmoduls von einem Kombimontageplatz 66 zusätzlich ein
Klimatisierungsmodul 30 an diesem Kombimontageplatz anordnen,
wodurch eine verbesserte Abkühlung
des Modulgehäuseinneren
erzielt werden kann. Das Modulgehäuse 62 gemäß 9 kann
als Energiestation und/oder als Aufbewahrungsort für Brennstoffzellenmodule 14 und
Klimatisierungsmodule 30 eingesetzt werden, also im Hinblick
auf die Brennstoffzellenmodule 14 prinzipiell dieselben
Aufgaben erfüllen,
wie der in Zusammenhang mit 8 beschriebne
Kraftstofftank 52. Zusätzlich
wird die Lagerung und Bereitstellung von Klimatisierungsmodulen 30 sowie
eine innere Kühlung
des Modulgehäuses 62 durch
Klimatisierungsmodule 30 in variabler Weise ermöglicht. Ein
Kraftstofftank zum Betrieb der Module 14, 30 kann
innerhalb oder außerhalb
des Modulgehäuses 62 vorgesehen
sein.
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10 zeigt
eine perspektivische Darstellung eines Transportwagens für Module. 11 zeigt eine
weitere perspektivische Darstellung eines Transportwagens für Module.
Mit dem hier dargestellten Transportwagen 122 können Brennstoffzellenmodule 14 und
Klimatisierungsmodule 30 transportiert werden, wobei der
Transportwagen 122 nach Art eines Trolleys aufgebaut ist.
Zu diesem Zweck hat der zwei Räder 124, 126 oder
Rollen sowie einen Griff 128. Neben der Transportfunktion
kann der Transportwagen 122 auch eine Schnittstellenfunktion für Brennstoffzellenmodule 14 und/oder
Klimatisierungsmodule 30 zur Verfügung stellen. Zu diesem Zweck
können
beispielsweise elektrische Anschlüsse 130, 132 an
dem Transportwagen 122 vorgesehen sein, über die
den Modulen elektrische Energie zuführbar ist, und/oder vom Brennstoffzellenmodul 14 erzeugte
elektrische Energie entnehmbar ist.
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Die
vorliegend beschriebenen Brennstoffzellenmodule und/oder Klimatisierungsmodule
können sowohl
im mobilen als auch im stationären
Einsatz nützlich
sein. Ein besonderes Augenmerk fällt
dabei auf die Bereitstellung von Energie durch ein Brennstoffzellenmodul,
welche von einem Klimatisierungsmodul genutzt wird, beispielsweise
zum Zwecke der Standklimatisierung eines Kraftfahrzeugs. Aber auch im
häuslichen
Bereich kann dieses Konzept genutzt werden. Beispielsweise können in
ein Brennstoffzellenmodul und ein Klimatisierungsmodul in einem
Gehäuse
vereinigt sein, wobei dieses Gehäuse
einen oder mehrere Luftauslässe
zum Bereitstellen von Klimatisierungsluft aufweist. Das Gehäuse kann
eine externe elektrische Schnittstelle haben, mit der das System
aus Brennstoffzellenmodul und Klimatisierungsmodul mit einem externen
elektrischen Energienetz verbunden werden kann. Auf diese Weise steht
die insbesondere für
den Start des Brennstoffzellenmoduls oder auch für den alleinigen Betrieb des
Klimatisierungsmoduls erforderliche elektrische Energie zur Verfügung. Befindet
sich das Brennstoffzellenmodul hingegen im Betrieb, so wird die
Energie für
das Klimatisierungsmodul vorzugsweise von dem Brennstoffzellenmodul
zur Verfügung
gestellt, und von dem Klimatisierungsmodul nicht benötigte elektrische
Energie kann in das externe elektrische Netz eingespeist werden.
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12 zeigt
eine schematische Darstellung eines Kraftfahrzeugs mit einer Aufnahmevorrichtung und
zwei Modulen. Zur Beschreibung werden beispielhaft Brennstoffzellenmodule
verwendet, wobei grundsätzlich
auch andere Module, etwa Klimatisierungsmodule, in der beschriebenen
Weise ausgestaltet sein können.
Das durch die Kombination aus mindestens einem Modul 14, 14' und einer Aufnahmevorrichtung 10 gebildete
System ist als mobiles System ausgeführt, wobei insbesondere das
Modul 14, 14' transportabel
ist. Durch die einfache Transportierbarkeit des Moduls 14, 14' ist dieses
besonders diebstahlgefährdet,
dass es sehr leicht aus dem Kraftfahrzeug entfernt werden kann.
Das im Folgenden dargestellte System realisiert einen komfortablen
Diebstahlschutz durch die Identifizierung zulässiger Paare bestehend aus
zumindest einem Modul 14, 14' und einer Aufnahmeeinrichtung 10.
An dem Kraftfahrzeug 12 ist eine Fahrzeugantenne 136 angeordnet, die über eine
elektrische Leitung mit einer in dem Kraftfahrzeug 12 angeordneten
Aufnahmevorrichtung 10 gekoppelt ist. Ein erstes Modul 14 mit
einem ersten Steuergerät 90,
einer ersten Antenne 138, einem ersten Barcode 140 und
einem ersten Transponder 142 ist an die Aufnahmevorrichtung 10 gekoppelt,
während
ein zweites Modul 14' mit
einem zweiten Steuergerät 90', einer zweiten
Antenne 138', einem
zweiten Barcode 140' und
einem zweiten Transponder 142' außerhalb des Kraftfahrzeugs 12 dargestellt
ist. Weiterhin umfasst die Aufnahmevorrichtung 10 eine
Barcodeerfassungseinrichtung 144, eine Transpondererfassungseinrichtung 146 und
ein drittes Steuergerät 90'' mit einem elektronischen Speicher 148.
Während
das erste Modul 14 mit der Aufnahmevorrichtung 10 gekoppelt
ist, ist das erste Steuergerät 90 mit
dem dritten Steuergerät 90'' über eine elektrische Schnittstelle 150,
beispielsweise eine elektrische Leitung, verbunden. Der erste Barcode 140 und
die Barcodeerfassungseinrichtung 144 bilden zusammen eine
optische Schnittstelle 152. Der erste Transponder 142 und
die Transpondererfassungseinrichtung 146 bilden zusammen
eine Funkschnittstelle 154. Alternativ kann auch die Fahrzeugantenne 136 zusammen
mit der ersten Antennen 138 oder der zweiten Antenne 138' als Funkschnittstelle
betrachtet werden, da zwischen beiden Antennen 136, 138 bzw. 136, 138' ebenfalls elektromagnetische
Wellen zur Informationsübermittlung verwendet
werden.
-
Das
dritte Steuergerät 90'' verfügt in dem elektronischen Speicher 148 über die
Aufnahmevorrichtung 10 eindeutig kennzeichnende Information. Diese
Information kann über
die elektrische Schnittstelle 150 oder über die Antennen 136, 138 an
das erste Steuergerät 90 übermittelt
werden. Das erste Steuergerät 90 kann,
beispielsweise durch Vergleich mit einer Liste erlaubter Informationswerte, überprüfen, ob
ein Betrieb des ersten Moduls 14 mit der Aufnahmevorrichtung 10 zulässig ist.
Das dritte Steuergerät 90'' könnte dann als einfacher elektronischer Schaltkreis
zur Übermittlung
der Information, die in dem elektronischen Speicher 148 gespeichert
ist, ausgeführt
sein. Umgekehrt ist auch denkbar, dass das erste Steuergerät 90 beziehungsweise
das zweite Steuergerät 90' einen elektronischen
Speicher 158 bzw. 160 umfasst, der das erste Modul 14 bzw.
das zweite Modul 14' eindeutig
kennzeichnet, wobei diese Information über eine Schnittstelle an das
dritte Steuergerät 90'' übermittelt wird, welches dann
die Interpretation der Information durchführt.
-
Das
dritte Steuergerät 90'' kann die das erste Modul 14 eindeutig
kennzeichnende Information auch über
die Barcodeerfassungseinrichtung 144 von einem ersten Barcode 140 auslesen.
Alternativ kann die das erste Modul 14 eindeutig kennzeichnende
Information auch durch die Transpondererfassungseinrichtung 146 von
einem ersten Transponder 142 erfasst werden. Ist die Identifikation
der Kombination aus dem ersten Modul 14 und der Aufnahmevorrichtung 10 fehlgeschlagen,
beziehungsweise die Kombination nicht zulässig, so wird der Betrieb des ersten
Moduls 14 unterbunden.
-
Gleiches
gilt für
das zweite Modul 14',
welches außerhalb
des Kraffahrzeugs 12 dargestellt ist. Die Kombination der
Aufnahmevorrichtung 10 mit dem zweiten Modul 14' ist über die
Fahrzeugantenne 136 zusammen mit der zweiten Antenne 138' auch außerhalb
des Kraftfahrzeugs 12 identifizierbar. Solange eine Funkverbindung
zwischen der Fahrzeugantenne 136 und der zweiten Antenne 138' besteht, kann
das zweite Modul 14' deshalb
auch außerhalb des
Kraftfahrzeugs 12 in Betrieb genommen werden.
-
Die
in der vorstehenden Beschreibung, in den Zeichnungen sowie in den
Ansprüchen
offenbarten Merkmale der Erfindung können sowohl einzeln als auch
in beliebiger Kombination für
die Verwirklichung der Erfindung wesentlich sein.
-
- 10
- Aufnahmevorrichtung
- 12
- Kraftfahrzeug
- 14
- Brennstoffzellenmodul
- 16
- Laderaum
- 18
- elektrische
Leitung
- 20
- Luftzuführung
- 22
- Kraftstoffzuführung
- 24
- Abgasabführung
- 26
- Schnittstelle
- 28
- Ausnehmung
- 30
- Klimatisierungsmodul
- 32
- Luftführung
- 34
- Kraftfahrzeuginnenraum
- 36
- Ausnehmung
- 38
- Kühlfach
- 40
- Filterelement
- 42
- Schnittstelle
- 44
- Griff
- 46
- Griff
- 48
- Verriegelungsmechanismus
- 50
- Feder
- 52
- Kraftstofftank
- 54
- Schnittstelle
- 56
- Gehäuse
- 58
- Akkumulator
- 60
- Kraftstoffpufferspeicher
- 62
- Modulgehäuse
- 64
- Montageplatz
- 66
- Montageplatz
- 68
- Montageplatz
- 70
- Montageplatz
- 72
- Sensor
- 74
- Anzeigevorrichtung
- 76
- Abdeckung
- 78
- Abdeckung
- 80
- Innenbereich
- 82
- Außenbereich
- 84
- Gebläse
- 86
- Kraftstoffpumpe
- 88
- Gebläse
- 90
- Steuereinheit
- 92
- Aufnahmevorrichtungsabschnitt
- 94
- Aufnahmevorrichtungsabschnitt
- 96
- Aufnahmevorrichtungsabschnitt
- 98
- Brennluftöffnung
- 100
- Brennluftöffnung
- 102
- Brennluftöffnung
- 104
- Brennstoffkupplungen
- 106
- elektrische
Steckverbindung
- 108
- Frischluftausgangsöffnungen
- 110
- Abluftöffnung
- 112
- Kühlluftausgangsöffnung
- 114
- elektrische
Steckverbindung
- 116
- Luftströmungsöffnung
- 118
- Klappe
- 120
- Tür
- 122
- Transportwagen
- 124
- Rad
- 126
- Rad
- 128
- Griff
- 130
- elektrischer
Anschluss
- 132
- elektrischer
Anschluss
- 136
- Fahrzeugantenne
- 138
- erste
Antenne
- 138'
- zweite
Antenne
- 140
- erster
Barcode
- 140'
- zweiter
Barcode
- 142
- erster
Transponder
- 142'
- zweiter
Transponder
- 144
- Barcodeerfassungseinrichtung
- 146
- Transpondererfassungseinrichtung
- 148
- elektronischer
Speicher
- 150
- elektrische
Schnittstelle
- 152
- optische
Schnittstelle
- 154
- Funkschnittstelle
- 158
- elektronischer
Speicher
- 160
- elektronischer
Speicher