WO2009140951A2 - Energieverwaltungsvorrichtung für mobilräume - Google Patents
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Definitions
- the invention relates to an energy management device for managing an energy balance in a mobile space containing a fuel cell system.
- mobile space here is, for example, a land vehicle (such as passenger cars, buses, trucks, caravans, motorhomes, or trailers), an aircraft, a buoyant device (such as a ship, motorboat, sailboat, submarine, inland vessel, coastal ship, ocean-going vessel, ferry, buoy , Seaplane), a rail vehicle, a cable car cabin or any other type of vehicle understood or a mobile or semi-mobile accommodation (such as living containers, tent, shelter or toilet house) understood.
- a land vehicle such as passenger cars, buses, trucks, caravans, motorhomes, or trailers
- a buoyant device such as a ship, motorboat, sailboat, submarine, inland vessel, coastal ship, ocean-going vessel, ferry, buoy , Seaplane
- a rail vehicle such as a cable car cabin or any other type of vehicle understood or a mobile or semi-mobile accommodation (such as living containers, tent, shelter or toilet house
- the invention relates to a transmission line for the transmission of fuel and for the transmission of electrical and / or optical energy.
- a transmission line for the transmission of fuel and for the transmission of electrical and / or optical energy.
- electrical and / or optical energy may be a transfer of electrical energy, which serves to provide an energy consumer at the other end of the transmission line with electrical energy.
- it also means such that takes place with only low power in order to transmit data, in particular control or measurement data (telemetry signals), between the ends of the transmission line. transfer.
- the invention relates to a rope for connecting a mobile space with an attachment point.
- the invention also relates to a rope of the same kind.
- Each of the two ropes can be a rope, a hawser or a cable.
- the threads or wires of the strands of the rope may consist of a natural product, of plastic, of metal or of a mixed product.
- the invention also relates to a hose coupling component consisting of a first and a second hose coupling component.
- the invention also relates to a further hose coupling component of the same type.
- the invention relates to a method for maintaining a needs-based maintenance of an operability of a mobile space with a fuel cell system.
- the invention has for its object to provide an object that enables the gapless or almost complete readiness of the mobile space from the perspective of the mobile user, while avoiding unnecessary fuel consumption, increased mobile space weight or increased mobility costs.
- the invention is based on a generic energy management device in that the energy management device is not firmly inserted in the mobile space. - A -
- the mobile user can be provided with efficient power management for his mobile space, without having to incur considerable acquisition or retrofitting costs on the mobile space side. Also, the weight of the vehicle and its performance characteristics remain unchanged. For example, it is also possible to rent the energy management device according to the invention to the mobile user or to grant him a pro rata usage right in return for a user fee.
- the energy management device is intended to be arranged at a stand or at a berth of the mobile space. At these locations, the energy management device according to the invention is particularly advantageous because mobile rooms often remain unattended for such periods at such locations for a long time.
- the power management device may also have a function that protects the mobile room and / or the power management device against theft.
- At least part of the energy management device is part of an attachment point, in particular a jib, a bollard, a cleat or another mobile space.
- an attachment point in particular a jib, a bollard, a cleat or another mobile space.
- the energy management device can be reliably - and on request even inconspicuously - attached to a pier, on a bear or on a deck, without forming an obstacle that is not already present or an additional stumbling block.
- connecting points or interfaces can thus be provided at the stand or berth at a common location, which serve to supply the mobile space with other services such as telemetry, communication, power supply and fuel supply. Due to the local combination of the various connection options, the stand or berth becomes clearer, safer and aesthetically pleasing due to its tidiness.
- the power management device is provided for power management of a plurality of mobile rooms. Considering the cost of a single mobile space, it can be seen that this embodiment results in a significant cost savings in the purchase and operation of the energy management facility.
- an embodiment is advantageous in which the energy management device is intended to manage an energy budget of the fuel cell system, which is arranged in the mobile space.
- a fuel cell system usually has complex characteristics that should be considered in the operation when efficient use of the fuel cell system is desired. The energy management device can thus contribute to optimally exploiting the possibilities of the fuel cell system in the mobile space.
- the energy management device has a fuel storage and / or a rechargeable battery.
- An energy management device own fuel storage may serve to operate in the power management device own power generator such as a fuel cell system.
- the energy management device's own fuel storage can serve as a fuel replenishment source for the fuel cell system of the mobile space.
- an energy management device-specific battery it is also possible to operate the energy management device at a low-infrastructure stand or berth at which there is no power supply connection.
- the energy management device is provided to perform the power management depending on at least one environmental parameter and / or at least one mobile space parameter. Since the energy demand of a mobile space depends on environmental parameters such as outside temperature and on mobile parameters such as heat insulation capability, inclusion of such parameters makes it possible to improve the quality of power management.
- the energy management device is intended to be supplied with electrical energy and / or fuel by the fuel cell system of the mobile space.
- one of the environmental parameters includes a measured outside air temperature, a water temperature, a weather forecast date, a time parameter, and / or a calendar-specific parameter.
- the energy management device detects one of the environmental parameters with a sensor that has an energy management device.
- a sensor that has an energy management device.
- one of the mobile space parameters comprises an internal temperature, an engine temperature, a charge state of an energy store and / or a power converted in the mobile space, in particular an electric power converted in the mobile space.
- a radio connection or a cable connection is provided to transmit an environmental parameter and / or a mobile space parameter to the energy management device.
- a radio link or a cable connection is provided to transmit a control signal from the power management device via a radio link or via a cable connection to the mobile space.
- the variant with the radio link offers the advantage that energy management is possible even with a power management device (for example in a boathouse or at a pier), even if the mobile space rests in a place that is not directly accessible (for example, because it anchored in the outer area of a harbor).
- the invention is based on a generic transmission line in that the fuel and signal transmission line comprises a fuel hose and a signal transmission cable, wherein the signal transmission cable is mechanically connected to the fuel hose over a predominant length of the fuel hose. that is. This makes it possible to reduce the number of connecting elements between the mobile space and energy management device to a minimum, whereby clarity, security and aesthetics of the stand or berth is improved.
- the invention builds on a generic rope for securing a mobile space at an attachment point characterized in that at least one strand of the rope comprises a fuel hose helically.
- the helically encompassing strand has a protective function for the fuel hose against damage to the hose jacket.
- the invention builds on a generic rope for securing a mobile space at an attachment point in that a fuel hose comprises at least one strand of the rope helically.
- the two above-mentioned types of ropes according to the invention have an improved rigidity compared to conventional fuel hoses, which is why loops and kinks are less easily formed and a risk of injury to persons and objects is reduced.
- the invention is based on a generic hose coupling component for a hose coupling characterized in that when a predetermined tensile force on the hose coupling is exceeded, first the fuel valve is automatically closed and then the locking member releases the hose coupling automatically. Since the fuel hose is usually used to guide a fuel that should not get into free waters for environmental compatibility reasons, a hose coupling technology is required, which - even with clumsy handling by laymen - prevents accidental spillage of fuel.
- the invention is based on a generic hose coupling component for a hose coupling, characterized in that the hose coupling component comprises both connecting elements for transmitting a fuel and connecting elements for transmitting optical and / or electrical energy. This makes it possible in a comfortable way, both types of connection in a single operation and at the same time to produce. This also prevents that only one of the two types of connection is made if the user is interrupted during this work.
- the invention is based on the generic method for maintaining the serviceability of a mobile space on demand, in that the method comprises the following steps: acquisition of data; Determining a weather forecast; Determining a prediction of use of the mobile space; Calculating a planned course of operation of the fuel cell system over one or more temporal scheduling sections from the course of weather predicted in the second step and from the course of the mobile space usage predicted in the third step; Checking whether a time difference between a start time of the one time planning section and the current time is below a threshold value for one of the time planning sections of the planned course of operation of the fuel cell system determined in the fourth step; and if so, performing an operation of the fuel cell system according to this one of the scheduling sections.
- this method according to the invention it is possible to produce a complete or almost complete operational readiness of the mobile space, while at the same time avoiding unnecessary fuel consumption, increased mobile weight or increased mobile space costs.
- Figure 1 is a perspective sketch with a boat as a mobile space, which is fastened by means of a rope to a bollard in an operating condition in which the fuel line and signal line of the rope to the
- Transfer device are connected in Polder and in which a part of the power management device located in the bollard can be operated from a remote phone;
- Figure 2 is a block diagram of an arrangement with a watercraft as a mobile space, a power management device according to the invention and a remote mobile phone;
- FIG 3 is a perspective sketch with a boat as a mobile space, which is fastened by means of a rope to a bollard in an operating condition in which the fuel line and signal line of the rope to the Transfer device are connected in Polder and in which a power management device, which is located on an Internet server, can be operated from a remote personal computer;
- Figure 4 is a perspective sketch of a partially cut-rope according to the invention with a cable cross-section, wherein a fuel hose surrounds an inner strand of the rope helically and at the same time the fuel hose is in turn surrounded helically by outer strands of the rope; and
- Figure 5 is a perspective sketch of a ship as a mobile space, which is far from a pier at anchor and in which a portable power management device located in a suitcase can be operated from a remote phone.
- FIG. 1 shows a perspective sketch with a boat 10, in whose fuselage a fuel cell system 12 is arranged.
- the boat 10 is moored to a pier 14 by means of a rope 16 on a bollard 18 by means of a catwalk or otherwise.
- a fuel line 29 and a signal line 31 of the cable 16 are connected to a part of the power management device 28 located in the bollard 18.
- the portion of the power management device 28 located in the bollard 18 may be operated from a remote cell phone 20.
- the part of the energy management device 28, which is located in the bollard 18, includes its own mobile station 62 which can exchange data with the mobile phone 20 via a mobile radio network 22 with base stations 24, 26.
- the entire power management device 28 is housed in a cavity of a particular bollard 18 or boom or barge.
- the bollard housing may for example consist essentially of metal or of a fiber-reinforced plastic and may also be constructed of a multilayer material, for example a vulcanized perforated or slotted aluminum tube.
- the bollard 18 has on the top an opening from which a fuel hose 29 with attached data cable 31 is pulled out with a data connector and can also be returned.
- the rope 16 has the following three functions. On the one hand, it serves the usual mooring of the ship 10 by means of a prepared loop or by means of a node 35 on the special bollard 18.
- the third function is to provide a transmission medium for data exchange between the ship 10 and the bollard 18.
- the flange connection 59 has an integrated electrical contact device.
- the data cable 31 embedded in the cable 16 may be a fiber optic cable for transmitting optical data signals or an electrical cable such as an ethernet cable. An alternative or additional deposit of a power supply cable, not shown, is possible.
- one or more fuel pumps and / or (check) valves can be integrated into the cable.
- fuel and other liquids as well
- the integrated fuel pumps can be supplied with electrical energy by a power cable embedded in the cable.
- a hose can also be provided in the cable which is used in the reverse direction of flow, for example for driving the integrated pumps for the upward direction or for returning liquids from the ship deck or from the top station. It is also possible to provide a cable 16 as described above, but without a data cable 31 or a cable 16 as described above, but without a fuel hose 29.
- both coupling components 56, 58 are each attached to a movable part 50, 51.
- the power management device side coupling component 56 is the termination part at the loose end 54 of the power management device side movable part 50
- the mobile side coupling component 58 is the termination part at the loose end of the mobile side moving part 51.
- a coupling component 56 or 58 on both sides of the cable 16.
- complementary coupling components 56, 58 are to be arranged on the power management device 28, on the mobile space 10, or on both.
- a cable drum for rolling up and stowing the cable 16 may be provided at this location.
- the vessel 10 comprises an internal combustion engine 30, the fuel cell system 12, a fuel tank 32, a rechargeable mobile battery 34 and a battery charge controller 36.
- the battery charge controller 36 monitors by means of a Battery charge sensor 38 a state of charge of the mobile battery 34.
- the battery charge controller 36 includes a two-step controller, not shown. As soon as the amount of energy stored in the mobility chamber 34, which is referred to as charge, falls below a lower threshold value set in the battery charge controller 36, it switches on the fuel cell system 12 via an electrical control line 40.
- the fuel cell system 12 then removes fuel 42 from the fuel tank 32 and generates electrical energy by means of the chemical energy contained in the fuel 42.
- An electrical charging line pair 44, 46 together with the fuel cell system 12 and the mobile battery 34 forms a circuit.
- the electrical charging line pair 44, 46 supplies the mobile battery 34 with electrical energy generated by the fuel cell system 12, wherein the mobile battery 34 is charged with electrical energy.
- the battery charge controller 36 continues to monitor the state of charge of the mobile battery 34 by means of the sensor 38. As soon as the amount of energy stored in the mobile battery 34 exceeds an upper threshold set in the battery charge controller 36, it shuts off the fuel cell system 12 via the electric control line 40.
- the power management device 28 includes a power management controller 48 and an interface cable 50 that has a first end 52 that is connected to the power management device 28 is mechanically fastened, and has a loose second end 54.
- the first end 52 is electrically connected to the power management controller 48.
- the interface cable 50 has an energy management device-side coupling component 56.
- the battery charge controller 36 includes a complementary mover-side clutch component 58 mating with the power manager-side clutch component 56.
- the mover-side clutch component 58 is mechanically fixed to the battery charge controller 36 or other portion of the vehicle compartment 10.
- the power management device 28 serves to influence the battery charge controller 36 so that, when using the mobile space 10, the mobile battery 34 is sufficiently charged, and otherwise unnecessary charging is avoided to avoid unnecessary fuel consumption becomes.
- the energy management device 28 has to various interfaces 62 and sensors 60, via which it receives data from which it uses a computing means, not shown in the power management controller 48 derives a decision in which of at least two operating conditions, the fuel cell system 12 with which power currently in operation, so that the mobile battery 34 is charged further or not.
- the computing means comprises a program on a computer.
- the procedure is preferably as follows:
- measured values and data are acquired by the various sensors 60, 62.
- the word sensor is also understood in a broad sense. This also means, for example, access to a website containing data useful for the present task. Such an internet site may, for example, contain weather forecast data.
- a mobile user can enter specific time of use in a calendar provided for this purpose to the exact time or even by the hour or quarter of an hour.
- a calendar can be provided on a dedicated website.
- an individual usage behavior of a plurality of mobile users of a mobile space 10 can be detected via the means mentioned for the energy management device 28. If multiple mobile rooms 10 are shared by multiple mobile users, the association between mobile 10 and mobile user is not one-to-one but flexible. From a data model point of view, this is then similar to the situation in which several people share a common meeting room and this is recorded in a scheduling program in order to avoid temporal overlaps. If, for example, in a vehicle fleet or in a boat club, such occupancy planning is already provided anyway for organizational reasons, these data can be used in an ideal manner as usage prediction data for the energy management device 28.
- an outside temperature sensor 60 As a further sensors, in particular a radio clock for the detection of date and time, an outside temperature sensor 60, an anemometer and a humidity meter come into consideration.
- sensors 60, 62, 64 may be mounted both at the location of the power management device 28 and on the mobile space 10. Measurements from the sensors 60, 62, 64 for the current in the mobile space 10 converted electrical power, for the filling state of the fuel cell fuel tank 32, for a temperature of the internal combustion engine 30 and the fuel cell system 12, the power management controller 48 via the battery charge controller 48 and line 50 or directly via Line 50 received.
- the computing means derive a prediction of the course of the weather.
- the computing means derives a prediction of the course of the use of the mobile space.
- a prediction of the course of the use of the mobile space Preferably, not only are groove but also a course of a time-dependent degree of utilization and / or a course of a time-dependent probability of use predicts.
- the likelihood of mobile space usage typically depends on the nature of the day of the week as well as the weather. For recreational vehicles of professionals is a holiday on public holidays and weekends with nice weather much higher than other days. In contrast, for purely business-used mobile spaces, the use is rather weather-independent and on public holidays and weekends unlikely. For energy management, it would therefore be advantageous if the mobile user had a possibility with which he - such as on a website of the discussed Internet service - could enter such an indication of his consumption behavior.
- a planned course of the operation of the fuel cell system for one or more time planning sections is calculated from the course of the weather forecast in the second step and from the course of mobile space utilization predicted in the third step.
- the planned course consists of only a single planning section.
- a time planning section contains, for example, a specification that the fuel cell system is operated in a specific operating mode in an assigned period, for example on a specific calendar day, for example at half maximum power.
- a single planning section may itself also comprise a fixed predetermined or parameterizable "run" over a plurality of operating modes, for example for starting up or shutting down the fuel cell system
- a particularly preferred embodiment provides that an optimization program is carried out in terms of mobile space availability, fuel consumption
- specific properties of the fuel cell system 12 such as dependence of the efficiency of the fuel cell system 12 and low efficiency of the fuel cell system 12 in the start-up phase compared to a real operation in steady state
- the energy requirement for the optionally required preheating of the internal combustion engine 30, the Brenn material cell system 12 and / or the fuel cell fuel 42 are taken into account.
- the power management device 28 preferably takes into account only those consumers 30 in the mobile space 10 that receive energy-in particular electrical energy-from the fuel cell system 12.
- a weighting factor is calculated which represents a measure of a quality of the compromise determined in the iteration step.
- the iteration is aborted as soon as a difference of the weighting factors of two consecutive iteration steps lies below a predetermined threshold value.
- a fifth method step it is checked whether a time difference between a start time of the one of the time planning sections and the current time is below a threshold value for one of the time planning sections of the planned course of operation of the fuel cell system determined in the fourth step.
- this time planning section of the planned course of the operation of the fuel cell system is carried out in a sixth method step.
- the energy management device 28 transmits a control signal via a control line 66 to the battery charge controller 36.
- a control line 66 to the battery charge controller 36.
- the power management device 28 calculates a new time when it can be woken up again from a sleep mode by an internal clock. Typically, the power management device 28 may be woken up once a day or once an hour. The power management device 28 sets the wake-up time and enters the sleep mode.
- the sleep mode is characterized in that in this case only absolutely necessary consumers of the energy management device 28 are switched on, for example, to the energy manager. wake up wake-up time from the sleep mode or to respond to an incoming via a communication interface control signal, if desired.
- the power management device 28 may include a transceiver 62, such as a mobile station, configured to receive and supply some or all of the previously discussed sensor data to the power management controller 48.
- a transceiver 62 such as a mobile station
- the transmitter receiver 62 can also be provided to receive further control or configuration commands for the energy management controller 48 or for the battery charge controller 36 and to supply it to the energy management controller 48.
- the transceiver 62 may also be configured to report maintenance and diagnostic data of the fuel cell system 12, the battery charge controller 36, and / or the power management device 28, or environmental measurements, such as temperature readings, to a central display and / or evaluation device.
- the central evaluation device is in the simplest case, the mobile phone 20 of the mobile user, on the display 68 a short message (SMS), such as a message is displayed that a fuel tank 32 is to be refilled.
- SMS short message
- a Bluetooth or WLAN connection may be sufficient for this.
- a Bluetooth or WLAN connection may be sufficient for this.
- the antenna 70 of the radio station 62 is arranged at a suitable radio location.
- the transceiver 62 is normally not used directly by the mobile user, but by means of a central Internet service 72, which is preferably arranged at the manufacturer of the fuel cell system 12 or at the energy management device 28.
- the Internet service 72 runs on a server 76 connected to the Internet 74.
- the mobile user can carry out all important control and interrogation functions for him, by logging into the Internet service 72 on the server 76 by means of a personal computer 78 or a mobile phone 20.
- Such an arrangement has the advantage that the operator of the Internet service 72 can filter and process all data in such a way that operating errors and misinterpretations by the mobile users are largely precluded.
- the Internet service provider may collect and consolidate the data from a plurality of geographically different positioned power management devices 28 to compute a weather history tailored for the Internet service 72.
- the Internet service provider can advantageously establish overarching operating strategies for the temporal and / or quantitative distribution of the available resources. For example, it may control battery charge controllers 36 of a plurality of mobile rooms 10 such that only a total of fuel 42 is taken from a plurality of mobile rooms 10 that receive fuel 42 from a common fuel source such that the common fuel source capacity is not exceeded.
- a time sharing method it can be achieved that all mobiles 10 are supplied with fuel, but not all at the same time, so that during the supply of a single mobile space 10 a predetermined minimum flow rate of fuel per unit time is maintained, which may be more advantageous for fuel-hydraulic reasons to serve all mobile spaces 10 simultaneously with a lower flow rate of fuel per unit time. It can also be used to promote economic optimization of fuel distribution logistics.
- the Internet service 72 can detect when which stall 14 is to be supplied with fresh fuel or refilled fuel return containers.
- the Internet service 72 can, if necessary, throttle the fuel consumption of the fuel cell even further than the calculation results of the fourth method step dictate.
- the throttling of the fuel consumption can take place by changing the consumption behavior of the fuel cell systems 12 in the managed mobile spaces 10.
- the functional partitioning in this scenario is as follows:
- the on-vehicle systems include all the functions required for autonomous operation of the fuel cell system 12.
- a part of the energy management device which is not permanently installed in the mobile space and contains all functions which, like the outdoor temperature transmitter 60, are needed for power management according to the inventive method in the vicinity of the mobile space, but not for self-sufficient operation of the fuel cell system 12.
- a non-mobile-related part (Internet service on Internet server) of the non-mobile-mounted power management device contains all other functions of the power management device according to the method of the present invention.
- FIG. 4 outlines a cross section 80 shown in perspective and a side view 82, shown in perspective, of a partially cut-open cable 16 according to the invention, which preferably has at least one seale-type strand.
- the fuel hose 29, together with parallel-guided strands 84 surrounds an inner strand of the cable 16 in a helical manner.
- the structure thus formed constitutes an inner carding 86.
- the inner carding 86 in turn is helically surrounded by an outer layer of strands 88. This therefore also applies to the fuel hose 29.
- all strands 84, 88 are wound in the same direction.
- this can be equipped at regular intervals with a spacer 90, in particular with a metal or plastic ring 90.
- a spacer 90 in particular with a metal or plastic ring 90.
- a cage-like structure results, whereby the outer layer of strands 88 is more strongly supported on the inner strands 84, since they are less compliant than the fuel hose 29.
- a similar effect can also be achieved in that the outer strands layer 88 with another Lay length is executed as the outer.
- Some rope constructions have in cross-section considerable gaps 92, which are preferably filled with plastic by, for example, applied to the circumference of the inner Kardeel 86 a tubular plastic intermediate layer or is raised.
- gaps 92 are preferably filled with plastic by, for example, applied to the circumference of the inner Kardeel 86 a tubular plastic intermediate layer or is raised.
- the durability of the cable 16 can be improved.
- the fuel hose 29 which consists of a plastic suitable for fuel, be sheathed with a hose or grid-like protective sheath, not shown, of another plastic, which has better mechanical properties for this purpose.
- Some cable constructions have in cross-section 80 very large filled with plastic spaces 92.
- FIG. 5 shows a perspective sketch of a ship 10 that lies far away from a pier 14 in front of anchor 96 and in which a portable power management device 28 can be operated from a remote mobile phone 20.
- the energy management device 28 is arranged in a suitcase or handheld device which the mobile user obtains, for example, from a harbor master, parking garage management, fleet management, airport management or campsite management and then set up in his mobile space 10, in a boathouse or at another location.
- the power management device 28 it is also possible to realize almost all parts of the power management device 28 as a software program for a personal computer (PC) 78 or for a mobile phone 20 or for a personal digital assistant (PDA) 78 or as part of an internet service 72 in which the mobile user can log in with a standard browser and password.
- a commercially available communication component such as a mobile station 62 and message networks 22, 74 may be used, to which the mobile station used 62 provides access.
- a mobile station 62 on the mobile space 10 is even able to directly interrogate the charge state from the battery charge sensor 38 and report it to the power management device 28 and directly control the operation of the fuel cell system 12 in accordance with instructions from the power management device 28.
- the power management device 28 would take over the tasks of the battery charge controller 36.
- This embodiment is particularly suitable if all components on the mobile space side are to remain permanently on the mobile space 10, since in this case the equipment and cost on the mobile space side and the equipment weight on the mobile space side are the smallest.
- the fuel cell system 12 and / or the electrical system 36 in the mobile space 10 are designed such that they can always be operated without the energy management device 28 according to the invention, at least if necessary.
- Fuel tank of the fuel cell system in the mobile space 34 Rechargeable mobile battery (vehicle battery) 36 Battery charge control
- Mobile station 72 Internet service
- PC Personal Computer
- PDA Personal Digital Assistant
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Abstract
Die Erfindung betrifft eine Energieverwaltungsvorrichtung (28) zur Verwaltung eines Energiehaushalts in einem Mobilraum (10), das ein Brennstoffzellensystem (12) enthält. Die Energieverwaltungsvorrichtung (28) ist nicht fest in den Mobilraum (10) eingebaut. Die Erfindung betrifft auch eine Übertragungsleitung (16) zur Übertragung von Kraftstoff (42) und von elektrischer oder optischer Energie, wobei die Übertragungsleitung (16) einen Kraftstoffschlauch (29) und ein Signalübertragungskabel (31) umfasst. Das Signalübertragungskabel (31) ist über eine überwiegende Länge des Kraftstoffschlauchs (29) mit dem Kraftstoffschlauch (29) mechanisch verbunden. Außerdem betrifft die Erfindung zwei Seile (16) zum Verbinden eines Mobilraums (10) mit einem Befestigungspunkt (18). Das eine Seil weist einen Kraftstoffschlauch (29) auf, der von mindestens einer Litze (88) des Seils (16) helixförmig umfasst wird. Das andere Seil (16) weist einen Kraftstoffschlauch (29) auf, der eine Litze (94) des Seils (16) helixförmig umfasst. Die Erfindung stellt auch eine Schlauchkupplungskomponente (56, 58) für eine Schlauchkupplung (59) bereit, die aus einer energieverwaltungsseitigen (56) und aus einer mobilraumseitigen (58) Schlauchkupplungskomponente besteht, wobei die Schlauchkupplungskomponente (56, 58) ein Kraftstoffventil und ein Verriegelungsteil aufweist. Bei Überschreiten einer vorbestimmten Zugkraft auf die Schlauchkupplung (59) wird zunächst das Kraftstoffventil selbsttätig geschlossen. Danach löst das Verriegelungsteil die Schlauchkupplung (59) selbsttätig. Außerdem wird eine Schlauchkupplungskomponente (56) definiert, die sowohl Verbindungselemente zur Übertragung eines Kraftstoffs (42) aufweist als auch Verbindungselemente zur Übertragung von elektrischer oder optischer Energie. Zur bedarfsgerechten Aufrechterhaltung einer Betriebsfähigkeit eines Mobilraums (10) mit einem Brennstoffzellensystem (12) umfasst ein Verfahren einen Erfassungsschritt, einen Wetterverlaufermittlungsschritt, einen Mobilraumnutzungsvorhersageschritt, einen Planungsschritt, einen Zeitüberprüfungsschritt und einen Durchführungsschritt.
Description
Energieverwaltungsvorrichtung für Mobilräume
Die Erfindung betrifft eine Energieverwaltungsvorrichtung zur Verwaltung eines Energiehaushalts in einem Mobilraum, das ein Brennstoffzellensystem enthält. Unter Mobilraum wird hier beispielsweise ein Landfahrzeug (wie Personenkraftwagen, Bus, Lastkraftwagen, Wohnwagen, Wohnmobil, oder Anhänger), ein Luftfahrzeug, eine schwimmfähige Vorrichtung (wie Schiff, Motorboot, Segelboot, Unterseeboot, Binnen- schiff, Küstenschiff, Hochseeschiff, Fähre, Boje, Wasserflugzeug), ein Schienenfahrzeug, eine Seilbahnkabine oder eine andere Art von Fahrzeug verstanden oder eine mobile oder halbmobile Unterkunft (wie Wohncontainer, Zelt, Wartehäuschen oder Toilettenhäuschen) verstanden.
Weiterhin betrifft die Erfindung eine Übertragungsleitung zur Übertragung von Kraftstoff und zur Übertragung von elektrischer und/oder optischer Energie. Bei der Übertragung der elektrischen und/oder optischen Energie kann es sich um eine Übertragung von elektrischer Energie handeln, die dazu dient, einen Energieverbraucher am anderen Ende der Übertragungsleitung mit elektrischer Energie zu versorgen. Zusätzlich oder alternativ wird hier neben dieser Art von Energieübertragung im engeren Sinne auch eine solche verstanden, die mit nur geringer Leistung stattfindet, um zwischen den Enden der Übertragungsleitung Daten, insbesondere Steuerungs- oder Messdaten (Te- lemetriesignale) zu. übertragen.
Außerdem betrifft die Erfindung ein Seil zum Verbinden eines Mobilraums mit einem Befestigungspunkt.
Des Weiteren betrifft die Erfindung noch ein Seil derselben Gattung. Jedes der beiden Seile kann ein Tau, eine Trosse oder ein Kabel sein. Die Fäden oder Drähte der Litzen des Seils können aus einem Naturprodukt, aus Kunststoff, aus Metall oder aus einem Mischprodukt bestehen.
Die Erfindung betrifft auch eine Schlauchkupplungskomponente, die aus einer ersten und einer zweiten Schlauchkupplungskomponente besteht.
Auch betrifft die Erfindung eine weitere Schlauchkupplungskomponente derselben Gattung.
Schließlich betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Aufrechterhaltung einer bedarfsgerechten Erhaltung einer Betriebsfähigkeit eines Mobilraums mit einem Brennstoffzellensystem.
Im Folgenden wird die Erfindung insbesondere am Beispiel von Mobilräumen erläutert, die Fahrzeuge sind. Für die genannten anderen Arten von Mobilräumen hat die Erfindung ähnliche Vorteile, und es gelten entsprechende Überlegungen. Heutige Fahrzeuge mit Brennstoffzellensystem haben eine bordeigene, im Fahrzeug fest verbaute, E- nergieverwaltungsvorrichtung, die im eingeschalteten Zustand dafür sorgt, dass eine Fahrzeugbatterie (Mobilraumbatterie) möglichst immer so weit aufgeladen ist, dass eine vollständige Inbetriebnahme des Fahrzeugs innerhalb weniger Minuten möglich ist. In Jahreszeiten mit gar keiner oder mit nur geringer Nutzung kommt es daher vor, dass das Brennstoffzellensystem von der bordeigenen Energieverwaltungsvorrichtung andauernd oder öfters in Betrieb genommen wird, um die Fahrzeugbatterie auf einem Mindestladezustand zu halten. Dies bringt Kraftstoffverbrauch und Verschleiß der Brennstoffzellenvorrichtungen mit sich, obwohl in diesen Zeiträumen keine wirkliche Fahrzeugnutzung gegeben ist. Der in Zeiten der Nichtnutzung des Fahrzeugs auftretende Kraftstoffverbrauch und Verschleiß ist mit Kosten und Umweltbelastungen ver- bunden. Insbesondere ökologisch eingestellte Fahrzeugnutzer nehmen deshalb zu Anfang einer Winterpause alle Energieverbraucher des ruhenden Fahrzeugs außer Betrieb. Eine solche Vorgehensweise kann allerdings - insbesondere zu Beginn einer neuen Nutzungsperiode - erhebliche Komforteinbußen mit sich bringen, weil sich die Fahrzeugbatterie bis zum Beginn der neuen Nutzungsperiode nahezu vollständig ent- laden haben kann. Dann ist das Fahrzeug nicht sofort startklar. Der Fahrzeugnutzer muss dann bei der ersten Wiederinbetriebnahme - also ausgerechnet nach einer langen Nutzungspause - besonders viel Geduld aufbringen, bis sein Fahrzeug endlich startfähig ist. Je nach Fahrzeugtyp kann es sogar sein, dass die Wiederherstellung der Startfähigkeit dann nur noch mittels einer herangekarrten, aufgeladenen Hilfsbatterie möglich ist. Es wurde auch schon daran gedacht, die bordeigene Energieverwaltung mittels einer kalendergesteuerten Uhr zu einem bestimmten Datum wieder in Betrieb zu nehmen, also quasi aus einem Tief- oder Winterschlaf aufzuwecken. Aber auch dieses Verfahren hat Nachteile. Denn auch dafür ist elektrische Energie erforderlich. Außerdem lässt sich aufgrund von Wetterabhängigkeiten und aufgrund flexibler Zeit- planung des Fahrzeugnutzers der erste Tag der Inbetriebnahme in der Regel nicht für mehrere Monate im Voraus bestimmen. So kommt es dann doch vor, dass der Fahr-
zeugnutzer - beispielsweise bei einem besonders frühen Beginn der Sommerperiode - ein noch nicht startklares Fahrzeug vorfindet, oder dass das Brennstoffzellensystem schon tagelang vor der erneuten Erstinbetriebnahme nutzlos in Betrieb war, obwohl eine Fahrzeugnutzung - beispielsweise aufgrund schlechten Wetters - ohnehin nicht zu erwarten gewesen wäre. Auch erscheint es im Prinzip möglich, die bordeigene Energieverwaltung eines Brennstoffzellenfahrzeugs wie bei einer handelsüblichen fernbedienbaren Standheizung mit einem tragbaren Handsender ein- und auszuschalten. Hierbei ist aber die Reichweite des Handsenders in der Regel so begrenzt, dass ein Fahrzeugnutzer, der sich an einem entfernten Ort, beispielsweise zuhause oder im Büro oder auf Dienstreise, befindet, das Brennstoffzellensystem im Fahrzeug mit dem mitgeführten Handsender doch nicht in Betrieb nehmen oder ausschalten kann. Dies wäre dann allenfalls über einen Umweg möglich, nämlich, wenn er dazu eine vor Ort befindliche Person - beispielsweise einen Hafenmeister oder ein Bootsclubmitglied - bemüht, dem er den Handsender überlässt und die er zwecks Inbetriebnahme oder Außerbetriebnahme des Brennstoffzellensystems telefonisch oder per Internet dazu anweist. Schließlich erscheint es zur Fernbedienung des Brennstoffzellensystems auch möglich, den bordeigenen Empfänger für den Handsender durch eine Empfangsanlage mit größerer Reichweite - beispielsweise durch eine Mobilstation gemäß GSM- oder UMTS-Standard oder durch eine Satellitenempfangsanlage mit entsprechender TeIe- metrieschnittstelle - zu ersetzen oder zu ergänzen. Eine Ergänzung mit solchen Gerätschaften hat jedoch den Nachteil, dass sich damit das Fahrzeuggewicht und auch die Gesamtkosten des Fahrzeugs erhöhen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Gegenstand bereitzustellen, der aus Sicht des Mobilraumnutzers eine lückenlose oder nahezu lückenlose Einsatzbereitschaft des Mobilraums ermöglicht, und zwar unter gleichzeitiger Vermeidung eines unnötigen Kraftstoffverbrauchs, eines erhöhten Mobilraumgewichts oder erhöhter Mobilraumkosten.
Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche gelöst.
Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
Die Erfindung baut auf einer gattungsgemäßen Energieverwaltungsvorrichtung dadurch auf, dass die Energieverwaltungsvorrichtung nicht fest in den Mobilraum einge-
- A -
baut ist. Dadurch kann dem Mobilraumnutzer eine leistungsfähige Energieverwaltung für seinen Mobilraum bereitgestellt werden, ohne dass deshalb mobilraumseitig nicht ganz unerhebliche Anschaffungs- oder Nachrüstkosten in Kauf genommen werden müssen. Auch das Mobilraumgewicht und dessen Gebrauchseigenschaften bleiben dann unverändert. Beispielsweise ist es auch möglich, die erfindungsgemäße Energieverwaltungsvorrichtung an den Mobilraumnutzer zu vermieten oder ihm gegen eine Nutzungsgebühr ein anteiliges Nutzungsrecht daran zu gewähren.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Energieverwaltungsvorrichtung dazu vor- gesehen, an einem Standplatz oder an einem Liegeplatz des Mobilraums angeordnet zu werden. An diesen Orten ist die erfindungsgemäße Energieverwaltungsvorrichtung besonders vorteilhaft, weil Mobilräume häufig gerade an solchen Orten für längere Zeit unbeaufsichtigt bleiben. Die Energieverwaltungsvorrichtung kann auch eine Funktion aufweisen, die den Mobilraum und/oder die Energieverwaltungsvorrichtung gegen Diebstahl schützt.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist zumindest ein Teil der Energieverwaltungsvorrichtung Teil eines Befestigungspunkts, insbesondere eines Auslegers, eines Pollers, eines Klampens oder eines weiteren Mobilraums. Dies hat folgende Vor- teile: Die Energieverwaltungseinrichtung kann zuverlässig - und auf Wunsch auch unauffällig - an einem Pier, auf einer Bärge oder auf einem Deck befestigt werden, und zwar ohne ein nicht ohnehin vorhandenes Hindernis oder eine zusätzliche Stolperstelle zu bilden. Außerdem können so am Stand- beziehungsweise Liegeplatz an einem gemeinsamen Ort Anschlusspunkte oder Schnittstellen bereitgestellt werden, die der Ver- sorgung des Mobilraums mit weiteren Diensten wie Telemetrie, Kommunikation, Stromversorgung und Kraftstoffversorgung dienen. Durch die örtliche Zusammenführung der diversen Anschlussmöglichkeiten wird der Standplatz beziehungsweise die Liegeplatz übersichtlicher, sicherer und wirkt infolge Aufgeräumtheit ästhetisch ansprechender.
In einer auch bevorzugten Ausführungsform ist die Energieverwaltungsvorrichtung zur Energieverwaltung mehrerer Mobilräume vorgesehen. Wenn man den Aufwand für einen einzelnen Mobilraum betrachtet, so kann man erkennen, dass diese Ausführungsform zu einer erheblichen Kosteneinsparung in Anschaffung und Betrieb der E- nergieverwaltungseinrichtung führt.
Außerdem ist eine Ausführungsform vorteilhaft, in der die Energieverwaltungsvorrichtung dazu vorgesehen ist, einen Energiehaushalt des Brennstoffzellensystems zu verwalten, das im Mobilraum angeordnet ist. Ein Brennstoffzellensystem weist in der Regel komplexe Eigenschaften auf, die beim Betrieb berücksichtigt werden sollten, wenn eine effiziente Nutzung des Brennstoffzellensystems angestrebt wird. Die Energieverwaltungsvorrichtung kann so dazu beitragen, dass die Möglichkeiten des Brennstoffzellensystems im Mobilraum in optimaler Weise genutzt werden.
In einer ebenfalls bevorzugten Ausführungsform weist die Energieverwaltungsvorrich- tung einen Kraftstoffspeicher und/oder eine wiederaufladbare Batterie auf. Ein energie- verwaltungsvorrichtungseigener Kraftstoffspeicher kann dazu dienen, in der Energieverwaltungsvorrichtung ein eigenes Stromaggregat wie ein Brennstoffzellensystem zu betreiben. Außerdem kann der energieverwaltungsvorrichtungseigene Kraftstoffspeicher als Kraftstoffnachfüllquelle für das Brennstoffzellensystem des Mobilraums die- nen. Mit einer energieverwaltungsvorrichtungseigenen Batterie ist es möglich, die E- nergieverwaltungsvorrichtung auch an einem infrastrukturarmen Stand- beziehungsweise Liegeplatz zu betreiben, an dem beziehungsweise der sich kein Stromversor- gungsanschluss befindet.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Energieverwaltungsvorrichtung dazu vorgesehen, die Energieverwaltung in Abhängigkeit von mindestens einem Umgebungsparameter und/oder von mindestens einem Mobilraumparameter durchzuführen. Da der Energiebedarf eines Mobilraums von Umgebungsparametern wie Außentemperatur und von Mobilraumparametern wie Wärmeisolationsfähigkeit abhängt, ermöglicht eine Einbeziehung solcher Parameter eine Verbesserung der Qualität der Energieverwaltung.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist die Energieverwaltungsvorrichtung dazu vorgesehen, von dem Brennstoffzellensystem des Mobilraums mit elektrischer Energie und/oder einem Kraftstoff versorgt zu werden.
In einer bevorzugten Ausführungsform umfasst einer der Umgebungsparameter eine gemessene Außenlufttemperatur, eine Wassertemperatur, ein Wetterprognosedatum, einen Zeitparameter und/oder einen kalenderspezifischen Parameter. Ein Szenario, aus dem die Zweckmäßigkeit einer Einbeziehung von Zeitparametern und/oder kalen-
derspezifischen Parametern unmittelbar ersichtlich ist, wird in der Figurenbeschreibung beschrieben.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform erfasst die Energieverwaltungsvorrich- tung einen der Umgebungsparameter mit einem energieverwaltungsvorrichtungseige- nen Sensor. Mittels eines eigenen auf die Erfordernisse der Energieverwaltungseinrichtung zugeschnittenen eigenen Sensors, beispielsweise eines wind- und sonnengeschützten Außenlufttemperaturfühlers, werden die Berechnungen der Energieverwaltungseinrichtung auf eine zuverlässige Ausgangsdatengrundlage gestellt.
In einer ebenfalls bevorzugten Ausführungsform umfasst einer der Mobilraumparameter eine Innentemperatur, eine Motortemperatur, einen Ladezustand eines Energiespeichers und/oder eine im Mobilraum umgesetzte Leistung, insbesondere eine im Mobilraum umgesetzte elektrische Leistung. Um die Energieverwaltung auf eine zuver- lässige Berechnungs- und Entscheidungsgrundlage zu stellen, ist es aus Sicht der E- nergieverwaltungsvorrichtung sehr vorteilhaft, wenn der thermische und elektrische Ist- Zustand des zu verwaltenden Mobilraums bekannt ist. Deshalb ist es zweckmäßig, einen oder mehrere dieser Mobilraumparameter zu erfassen.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist eine Funkverbindung oder eine Kabelverbindung dazu vorgesehen, einen Umgebungsparameter und/oder einen Mobilraumparameter zur Energieverwaltungsvorrichtung zu übermitteln.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist eine Funkverbindung oder eine Kabelverbindung dazu vorgesehen, ein Steuerungssignal von der Energieverwaltungseinrichtung über eine Funkverbindung oder über eine Kabelverbindung zu dem Mobilraum zu übermitteln. In beiden vorgenannten Ausführungsformen bietet die Variante mit der Funkverbindung den Vorteil, dass mit einer (beispielsweise in einem Bootshaus oder an einem Pier) ortsfest angeordneten Energieverwaltungsvorrichtung sogar dann eine Energieverwaltung möglich ist, wenn der Mobilraum an einem nicht direkt zugänglichen Platz ruht (beispielsweise weil er im Außenbereich eines Hafens vor Anker liegt).
Die Erfindung baut auf einer gattungsgemäßen Übertragungsleitung dadurch auf, dass die Kraftstoff- und Signalübertragungsleitung einen Kraftstoffschlauch und ein Signal- Übertragungskabel umfasst, wobei das Signalübertragungskabel über eine überwiegende Länge des Kraftstoffschlauchs mit dem Kraftstoffschlauch mechanisch verbun-
den ist. Hierdurch ist es möglich, die Anzahl der Verbindungselemente zwischen Mobilraum und Energieverwaltungseinrichtung auf ein Mindestmaß zurückzuführen, wodurch Übersichtlichkeit, Sicherheit und Ästhetik des Stand- beziehungsweise Liegeplatzes verbessert wird.
Die Erfindung baut auf einem gattungsgemäßen Seil zum Festmachen eines Mobilraums an einem Befestigungspunkt dadurch auf, dass mindestens eine Litze des Seils einen Kraftstoffschlauch helixförmig umfasst. Die helixförmig umgreifende Litze hat für den Kraftstoffschlauch eine Schutzfunktion gegen Beschädigungen des Schlauchman- tels.
Unter einem weiteren Aspekt baut die Erfindung auf einem gattungsgemäßen Seil zum Festmachen eines Mobilraums an einem Befestigungspunkt dadurch auf, dass ein Kraftstoffschlauch mindestens eine Litze des Seils helixförmig umfasst. Die beiden vorgenannten Arten von erfindungsgemäßen Seilen haben im Vergleich zu herkömmlichen Kraftstoffschläuchen eine verbesserte Steifigkeit, weshalb sich weniger leicht Schlaufen und Kinken bilden und ein Verletzungsrisiko für Personen und Gegenstände verringert.
Die Erfindung baut auf einer gattungsgemäßen Schlauchkupplungskomponente für eine Schlauchkupplung dadurch auf, dass bei Überschreiten einer vorbestimmten Zugkraft auf die Schlauchkupplung zunächst das Kraftstoffventil selbsttätig geschlossen wird und danach das Verriegelungsteil die Schlauchkupplung selbsttätig löst. Da der Kraftstoffschlauch in der Regel dazu dient, einen Kraftstoff zu führen, der aus Umwelt- Verträglichkeitsgründen nicht in freie Gewässer gelangen soll, wird eine Schlauchkupplungstechnologie benötigt, die - auch bei ungeschickter Handhabung durch Laien - ein versehentliches Verschütten von Kraftstoff verhindert.
Die Erfindung baut auf einer gattungsgemäßen Schlauchkupplungskomponente für eine Schlauchkupplung, dadurch auf, dass die Schlauchkupplungskomponente sowohl Verbindungselemente zur Übertragung eines Kraftstoffs aufweist als auch Verbindungselemente zur Übertragung von optischer und/oder elektrischer Energie. Damit ist es in komfortabler Weise möglich, beide Verbindungsarten in einem Arbeitsgang und zeitgleich herzustellen. So wird auch verhindert, dass nur eine der beiden Verbin- dungsarten hergestellt wird, wenn der Nutzer bei diesen Arbeiten unterbrochen wird.
Die Erfindung baut auf dem gattungsgemäßen Verfahren zur bedarfsgerechten Aufrechterhaltung einer Betriebsfähigkeit eines Mobilraums dadurch auf, dass das Verfahren folgende Schritte umfasst: Erfassung von Daten; Ermitteln einer Vorhersage über einen Wetterverlauf; Ermitteln einer Vorhersage über eine Nutzung des Mobilraums; Berechnen eines geplanten Verlaufs eines Betriebs des Brennstoffzellensystems über einen oder mehrere zeitliche Planungsabschnitte aus dem im zweiten Schritt prognostizierten Verlauf des Wetters und aus dem im dritten Schritt prognostizierten Verlauf der Mobilraumnutzung; Überprüfen, ob für einen der zeitlichen Planungsabschnitte des im vierten Schritt ermittelten geplanten Verlaufs des Betriebs des Brennstoffzellensys- tems eine Zeitdifferenz zwischen einer Beginnzeit des einen zeitlichen Planungsabschnitts und der aktuellen Zeit unterhalb eines Schwellenwerts liegt; und falls dies zutrifft: Durchführen eines Betriebs des Brennstoffzellensystems gemäß dieses einen der zeitlichen Planungsabschnitte. Mit diesem erfindungsgemäßen Verfahren ist es möglich, eine lückenlose oder nahezu lückenlose Einsatzbereitschaft des Mobilraums her- zustellen, und zwar unter gleichzeitiger Vermeidung eines unnötigen Kraftstoffverbrauchs, eines erhöhten Mobilraumgewichts oder erhöhter Mobilraumkosten.
Die Erfindung wird nun mit Bezug auf die begleitenden Zeichnungen anhand besonders bevorzugter Ausführungsformen beispielhaft erläutert.
Es zeigen:
Figur 1 eine perspektivische Skizze mit einem Boot als Mobilraum, das mittels eines Seils an einem Poller festgemacht ist und zwar in einem Betriebs- zustand, in dem die Kraftstoff leitung und Signalleitung des Seils an die
Übertragungsvorrichtung im Polder angeschlossen sind und in dem ein Teil der Energieverwaltungseinrichtung, der sich im Poller befindet, von einem entfernten Handy aus bedient werden kann;
Figur 2 ein Blockschaltbild einer Anordnung mit einem Wasserfahrzeug als Mobilraum, einer erfindungsgemäßen Energieverwaltungsvorrichtung und einem entfernten Handy;
Figur 3 eine perspektivische Skizze mit einem Boot als Mobilraum, das mittels eines Seils an einem Poller festgemacht ist und zwar in einem Betriebszustand, in dem die Kraftstoffleitung und Signalleitung des Seils an die
Übertragungsvorrichtung im Polder angeschlossen sind und in dem eine Energieverwaltungseinrichtung, welche sich auf einem Internetserver befindet, von einem entfernten Personal Computer aus bedient werden kann;
Figur 4 eine perspektivische Skizze eines teilweise aufgeschnittenen erfindungsgemäßen Seils mit einem Seilquerschnitt, wobei ein Kraftstoffschlauch eine innere Litze des Seils helixförmig umgibt und wobei zugleich der Kraftstoffschlauch seinerseits von äußeren Litzen des Seils helixförmig umgeben ist; und
Figur 5 eine perspektivische Skizze eines Schiffs als Mobilraum, das weitab von einem Pier vor Anker liegt und in dem eine portable Energieverwaltungseinrichtung, die sich in einem Koffer befindet, von einem entfernten Handy aus bedient werden kann.
Im Folgenden werden Merkmale der in den Figuren dargestellten Anordnungen beschrieben, welche in einer gemeinsamen Ausführungsform verwirklicht sein können.
Figur 1 zeigt eine perspektivische Skizze mit einem Boot 10, in dessen Rumpf ein Brennstoffzellensystem 12 angeordnet ist. Das Boot 10 ist an einem Pier 14 mittels eines Seils 16 an einem Poller 18 mittels eines Palstegs oder auf andere Weise festgemacht. In dem gezeigten Betriebszustand sind eine Kraftstoffleitung 29 und eine Signalleitung 31 des Seils 16 an einen Teil der Energieverwaltungsvorrichtung 28, der sich im Poller 18 befindet, angeschlossen. Der Teil der Energieverwaltungsvorrichtung 28, der sich im Poller 18 befindet, kann von einem entfernt angeordneten Handy 20 aus bedient werden. Dazu beinhaltet der Teil der Energieverwaltungsvorrichtung 28, der sich im Poller 18 befindet, eine eigene Mobilstation 62 die mit dem Handy 20 Daten über ein Mobilfunknetz 22 mit Basisstationen 24, 26 austauschen kann. Vorzugsweise ist die gesamte Energieverwaltungsvorrichtung 28 in einem Hohlraum eines speziellen Pollers 18 oder Auslegers oder einer Bärge untergebracht. Das Pollergehäuse kann beispielsweise im Wesentlichen aus Metall oder aus einem faserverstärkten Kunststoff bestehen und kann auch aus einem mehrschichtigen Material aufgebaut sein, beispielsweise aus einem einvulkanisierten gelochten oder geschlitzten Aluminiumrohr. Der Poller 18 hat auf der Oberseite eine Öffnung, aus dem ein Kraftstoffschlauch 29 mit darauf befestigtem Datenkabel 31 mit einem Datenstecker herausgezogen und
auch wieder zurückgeführt werden kann. Das Seil 16 hat folgende drei Funktionen. Zum einen dient es dem üblichen Festmachen des Schiffes 10 mittels einer vorbereiteten Schlaufe oder mittels eines Knotens 35 an dem speziellen Poller 18. Außerdem dient es dazu, aus einem Kraftstofftank 37 im Poller 18, im Ausleger beziehungsweise in der Bärge über eine flüssigkeits- und gasdichte Flanschverbindung 59 Kraftstoff 42 zu dem Schiff 10 zu leiten. Die dritte Funktion besteht in der Bereitstellung eines Übertragungsmediums für einen Datenaustausch zwischen dem Schiff 10 und dem Poller 18. Vorzugsweise weist die Flanschverbindung 59 eine integrierte elektrische Kontaktvorrichtung auf. Das in das Seil 16 eingelagerte Datenkabel 31 kann ein Glasfaserka- bei zur Übertragung von optischen Datensignalen sein oder ein elektrisches Kabel, wie beispielsweise ein Ethemet-Kabel. Auch eine alternative oder zusätzliche Einlage eines nicht dargestellten Stromversorgungskabels ist möglich. Ferner können in das Seil eine oder mehrere Kraftstoffpumpen und/oder (Rückschlag-)ventile integriert werden. So kann Kraftstoff (und auch andere Flüssigkeiten) auf besonders zuverlässige Weise abschnittsweise zu einem höheren Ort befördert werden, beispielsweise hinauf zu einem Schiffsdeck, das höher liegt als der Pier oder in dem Tragseil einer Seilbahn hinauf zu einer Bergstation. Dazu können die integrierten Kraftstoffpumpen von einem ins Seil eingelagerten Stromversorgungskabel mit elektrischer Energie versorgt werden. In dem Seil kann auch ein Schlauch vorgesehen werden, der in umgekehrter Fließrich- tung genutzt wird, beispielsweise zum Antrieb der integrierten Pumpen für die Aufwärtsrichtung oder zur Rückführung von Flüssigkeiten von dem Schiffsdeck beziehungsweise aus der Bergstation. Es ist auch möglich, ein wie zuvor beschriebenes Seil 16, aber ohne Datenkabel 31 oder ein wie zuvor beschriebenes Seil 16, aber ohne Kraftstoffschlauch 29 vorzusehen.
Um die Gefahr eines Auslaufens von Kraftstoff 42 durch Abreißen des Kraftstoff- schlauchs 29 zu minimieren, sind beide Kupplungskomponenten 56, 58 jeweils an einem beweglichen Teil 50, 51 angebracht. Die energieverwaltungsvorrichtungsseitige Kupplungskomponente 56 ist das Abschlussteil an dem losen Ende 54 des energie- verwaltungsvorrichtungsseitigen beweglichen Teils 50, während die mobilraumseitige Kupplungskomponente 58 das Abschlussteil an dem losen Ende des mobilraumseiti- gen beweglichen Teils 51 ist. Wenn nun von der Mobilraumseite oder Energieverwaltungsseite aus an dem Schlauch 29 gezogen wird, dann richtet sich aufgrund der beidseitig losen Enden die Hauptachse der Kupplung 59 axial in Richtung der Zugkraft aus. Bei Überschreiten einer vorbestimmten Zugkraft auf die Schlauchkupplung 59 schließt sich - aufgrund eines kraftmessenden Mechanismus - in der Kupplung 59 selbsttätig
ein Kraftstoffventil, das in der energieverwaltungsvorrichtungsseitigen Kupplungskomponente 56 angeordnet ist, und erst danach löst ein Verriegelungsteil aufgrund des kraftmessenden Mechanismus selbsttätig die mechanische Verbindung der Schlauchkupplung 59.
Grundsätzlich ist es möglich, an beiden Seiten des Seils 16 eine Kupplungskomponente 56 oder 58 anzuordnen. Je nach gewählter Konfiguration sind komplementäre Kupplungskomponenten 56, 58 an der Energieverwaltungsvorrichtung 28, an dem Mobilraum 10 oder an beidem anzuordnen. Wenn eine Seite des Seils 16 an der Energie- Verwaltungsvorrichtung 28 oder an dem Mobilraum 10 fest befestigt ist, kann an diesem Ort eine Seiltrommel zum Aufrollen und Verstauen des Seils 16 vorgesehen sein.
Figur 2 zeigt ein Blockschaltbild einer Anordnung mit dem Wasserfahrzeug 10 und der erfindungsgemäßen Energieverwaltungsvorrichtung 28. Das Wasserfahrzeug 10 um- fasst eine Verbrennungskraftmaschine 30, das Brennstoffzellensystem 12, einen Kraftstofftank 32, eine wiederaufladbare Mobilraumbatterie 34 und eine Batterieladungssteuerung 36. Die Batterieladungssteuerung 36 überwacht mittels eines Batterieladungssensors 38 einen Ladezustand der Mobilraumbatterie 34. Die Batterieladungssteuerung 36 umfasst einen nicht dargestellten Zweipunktregler. Sobald die in der Mo- bilraumbatterie 34 gespeicherte Energiemenge, welche als Ladung bezeichnet wird, einen in der Batterieladungssteuerung 36 eingestellten unteren Schwellenwert unterschreitet, schaltet sie über eine elektrische Steuerleitung 40 das Brennstoffzellensystem 12 ein. Das Brennstoffzellensystem 12 entnimmt dann dem Kraftstofftank 32 Kraftstoff 42 und erzeugt mittels der in dem Kraftstoff 42 enthaltenen chemischen Energie elektrische Energie. Ein elektrisches Ladeleitungspaar 44, 46 bildet zusammen mit dem Brennstoffzellensystem 12 und der Mobilraumbatterie 34 einen Stromkreis. Das elektrische Ladeleitungspaar 44, 46 führt der Mobilraumbatterie 34 vom Brennstoffzellensystem 12 erzeugte elektrische Energie zu, wobei die Mobilraumbatterie 34 mit e- lektrischer Energie aufgeladen wird. Dabei überwacht die Batterieladungssteuerung 36 den Ladezustand der Mobilraumbatterie 34 weiterhin mittels des Sensors 38. Sobald die in Mobilraumbatterie 34 gespeicherte Energiemenge einen in der Batterieladungssteuerung 36 eingestellten oberen Schwellenwert überschreitet, schaltet sie über die elektrische Steuerleitung 40 das Brennstoffzellensystem 12 wieder aus.
Die Energieverwaltungsvorrichtung 28 umfasst eine Energieverwaltungssteuerung 48 und ein Schnittstellenkabel 50, das ein erstes Ende 52 aufweist, das an der Energie-
verwaltungsvorrichtung 28 mechanisch befestigt ist, sowie ein loses zweites Ende 54 aufweist. Das erste Ende 52 ist mit der Energieverwaltungssteuerung 48 elektrisch verbunden. An dem losen Ende 54 weist das Schnittstellenkabel 50 eine energiever- waltungsvorrichtungsseitige Kupplungskomponente 56 auf. Die Batterieladungsteue- rung 36 umfasst eine zu der energieverwaltungsvorrichtungsseitigen Kupplungskomponente 56 passende komplementäre mobilraumseitige Kupplungskomponente 58. Vorzugsweise ist die mobilraumseitige Kupplungskomponente 58 mit der Batterieladungssteuerung 36 oder einem anderen Teil des Mobilraums 10 mechanisch fest verbunden.
Die Energieverwaltungsvorrichtung 28 dient dazu, die Batterieladungssteuerung 36 so zu beeinflussen, dass - wenn mit einer Benutzung des Mobilraums 10 zu rechnen ist - die Mobilraumbatterie 34 ausreichend aufgeladen ist, und dass andererseits ansonsten eine unnötige Aufladung vermieden wird, damit ein unnötiger Kraftstoffverbrauch ver- mieden wird.
Je nach Ausführungsform weist die Energieverwaltungsvorrichtung 28 dazu diverse Schnittstellen 62 und Sensoren 60 auf, über die sie Daten erhält, aus denen sie mittels eines nicht dargestellten Rechenmittels in der Energieverwaltungssteuerung 48 eine Entscheidung ableitet, in welchem von mindestens zwei Betriebszuständen das Brennstoffzellensystem 12 mit welcher Leistung aktuell in Betrieb sein soll, damit die Mobilraumbatterie 34 weiter aufgeladen wird oder nicht. Typischerweise umfasst das Rechenmittel ein Programm auf einem Rechner.
Der Ablauf ist vorzugsweise wie folgt:
In einem ersten Verfahrensschritt werden von den diversen Sensoren 60, 62 Messwerte und Daten erfasst. Dabei wird hier das Wort Sensor auch in einem weiten Sinne verstanden. Hiermit ist beispielsweise auch ein Zugang zu einer Internetseite, die für die vorliegende Aufgabe nützliche Daten enthält, gemeint. Eine solche Internetseite kann beispielsweise Wetterprognosedaten enthalten.
Auch können in einem nichtflüchtigen Speicher des Rechenmittels fest einprogrammierte oder manuell eingegebene Prognosedaten über ein Nutzungsverhalten des Mo- bilraumnutzers hinterlegt sein. In einem einfach gestalteten Fall enthalten diese Nutzungsprognosedaten nur ein Beginn- und ein Enddatum einer Ruheperiode, beispiels-
weise die einer Winterpause. Es sind aber auch flexiblere Ausführungsformen möglich, in denen ein Mobilraumnutzer tagesgenau oder sogar stunden-, oder viertelstundengenau konkrete Nutzungszeiten in einen dafür vorgesehenen Kalender eingeben kann. Beispielsweise kann ein solcher Kalender auf einer dafür vorgesehenen Internetseite bereitgestellt werden. Auch ist eine Anbindung an eine Schnittstelle eines der handelsüblichen PC-, Organizer-, PDA-Programme oder Handyfunktionen zur Terminorganisation, wie MS-Outlook, vorstellbar. Insbesondere kann über die angesprochenen Mittel für die Energieverwaltungsvorrichtung 28 ein individuelles Nutzungsverhalten mehrerer Mobilraumnutzer eines Mobilraums 10 erfasst werden. Wenn von mehreren Mobil- raumnutzern mehrere Mobilräume 10 gemeinsam genutzt werden, ist die Zuordnung zwischen Mobilraum 10 und Mobilraumnutzer nicht eineindeutig, sondern flexibel. Aus Datenmodellsicht ist dies dann vergleichbar mit der Situation, in der sich mehrere Personen einen gemeinsamen Besprechungsraum teilen und dies in einem Terminplanungsprogramm erfasst wird, um zeitliche Überschneidungen zu vermeiden. Wird also, beispielsweise in einem Fuhrpark oder in einem Bootsclub, eine solche Belegungsplanung aus organisatorischen Gründen ohnehin schon vorgehalten, können diese Daten in idealer Weise als Nutzungsprognosedaten für die Energieverwaltungsvorrichtung 28 genutzt werden.
Als weitere Sensoren kommen insbesondere eine Funkuhr zur Erfassung von Datum und Uhrzeit, ein Außentemperatursensor 60, ein Windmesser und ein Luftfeuchtigkeitsmessgerät in Betracht.
Diese Sensoren 60, 62, 64 können sowohl am Ort der Energieverwaltungsvorrichtung 28, als auch auf dem Mobilraum 10 befestigt sein. Messwerte aus den Sensoren 60, 62, 64 für die aktuelle im Mobilraum 10 umgesetzte elektrische Leistung, für den Füllzustand des Brennstoffzellenkraftstofftanks 32, für eine Temperatur der Verbrennungskraftmaschine 30 und des Brennstoffzellensystems 12 kann die Energieverwaltungssteuerung 48 über die Batterieladungssteuerung 48 und Leitung 50 oder direkt über Leitung 50 erhalten.
In einem zweiten Verfahrensschritt wird von dem Rechenmittel eine Vorhersage über den Verlauf des Wetters abgeleitet.
In einem dritten Verfahrensschritt wird von dem Rechenmittel eine Vorhersage über den Verlauf der Mobilraumnutzung abgeleitet. Vorzugsweise werden nicht nur Nut-
zungszeiträume prognostiziert sondern auch ein Verlauf eines zeitabhängigen Nutzungsgrads und/oder ein Verlauf einer zeitabhängigen Nutzungswahrscheinlichkeit. Der Verlauf einer Wahrscheinlichkeit der Mobilraumnutzung ist typischerweise von der Art des Wochentags als auch vom Wetter abhängig. So ist bei Freizeitfahrzeugen von Berufstätigen eine Nutzung an Feiertagen und Wochenenden mit schönem Wetter viel höher als an anderen Tagen. Demgegenüber ist bei rein geschäftlich genutzten Mobilräumen die Nutzung eher wetterunabhängig und an Feiertagen und Wochenenden unwahrscheinlich. Für die Energieverwaltung wäre es also von Vorteil, wenn der Mobilraumnutzer eine Möglichkeit hätte, mit der er - beispielsweise auf einer Internetseite des erörterten Internetdienstes - einen derartigen Hinweis auf sein Verbrauchsverhalten eingeben könnte.
In einem vierten Verfahrensschritt wird aus dem im zweiten Schritt prognostizierten Verlauf des Wetters und aus dem im dritten Schritt prognostizierten Verlauf der Mobil- raumnutzung ein geplanter Verlauf des Betriebs des Brennstoffzellensystems für einen oder mehrere zeitliche Planungsabschnitte berechnet. Im entarteten Fall besteht der geplante Verlauf also nur aus einem einzigen Planungsabschnitt. Ein zeitlicher Planungsabschnitt enthält beispielsweise eine Vorgabe, dass in einem ihm zugeordneten Zeitraum, beispielsweise an einem bestimmten Kalendertag, das Brennstoffzellensys- tem in einem bestimmten Betriebsmodus betrieben wird, beispielsweise mit halber Maximalleistung. Ein einzelner Planungsabschnitt kann aber auch selbst einen fest vorgegebenen oder parametrisierbaren "Unter'Verlauf über mehrere Betriebsmodi umfassen, beispielsweise zum Hochfahren oder Herunterfahren des Brennstoffzellensystems. Eine besonders bevorzugte Ausführungsform sieht vor, dass bei der Berechnung ein Optimierungsprogramm durchgeführt wird, das hinsichtlich Mobilraumverfügbarkeit, Kraftstoffverbrauch und Umweltverträglichkeit einen gut vertretbaren Kompromiss für den Verlauf des Betriebs des Brennstoffzellensystems ermittelt. Insbesondere können dabei spezifische Eigenschaften des Brennstoffzellensystems 12, wie Abhängigkeit des Wirkungsgrads von der Auslastung des Brennstoffzellensystems 12 und geringer Wirkungsgrad des Brennstoffzellensystems 12 in der Anlaufphase im Vergleich zu einem Wirkbetrieb im eingeschwungenen Zustand, berücksichtigt werden. Auch sollte der Energiebedarf zum gegebenenfalls erforderlichen Vorwärmen der Verbrennungskraftmaschine 30, des Brennstoffzellensystems 12 und/oder des Brennstoffzellenkraftstoffs 42 berücksichtigt werden. Vorzugsweise werden von der Energieverwaltungsvor- richtung 28 nur solche Verbraucher 30 im Mobilraum 10 berücksichtigt, die Energie - insbesondere elektrische Energie - aus dem Brennstoffzellensystem 12 beziehen.
Vorzugweise werden auch Zusammenhänge berücksichtigt, die eine Lebensdauer der Mobilraumbatterie 34 und/oder des Brennstoffzellensystems 12 betreffen. Beispielsweise ist bei Batterien 34 bestimmter Batterietechnologien eine Häufigkeit der Entla- düng oder eine einmalige Tiefentladung für die Lebensdauer der Batterie mitentscheidend. Es wäre hinsichtlich Komfort, Ökologie und Wirtschaftlichkeit letztlich nicht sinnvoll, zwecks Kraftstoffersparnis Batterieschäden in Kauf zu nehmen, die ohne Komforteinbussen vermeidbar sind.
Typischerweise werden bei der Durchführung des Optimierungsprogramms mehrere Iterationsschritte durchlaufen. In jedem Iterationsschritt wird ein Bewertungsfaktor berechnet, der ein Maß für eine Güte des im Iterationsschritt ermittelten Kompromisses darstellt. Die Iteration wird abgebrochen, sobald eine Differenz der Bewertungsfaktoren zweier aufeinanderfolgender Iterationsschritte unterhalb eines vorgegebenen Schwel- lenwertes liegt.
In einem fünften Verfahrensschritt wird überprüft, ob für einen der zeitlichen Planungsabschnitte des im vierten Schritt ermittelten geplanten Verlaufs des Betriebs des Brennstoffzellensystems eine Zeitdifferenz zwischen einer Beginnzeit des einen der zeitlichen Planungsabschnitte und der aktuellen Zeit unterhalb eines Schwellenwerts liegt.
Falls dies zutrifft, wird dieser zeitliche Planungsabschnitt des geplanten Verlaufs des Betriebs des Brennstoffzellensystems in einem sechsten Verfahrensschritt durchge- führt. Dazu übermittelt die Energieverwaltungsvorrichtung 28 ein Steuerungssignal über eine Steuerungsleitung 66 an die Batterieladungssteuerung 36. So wird eine Anpassung des Betriebszustands des Brennstoffzellensystems 12 an den geplanten Verlauf des Betriebs des Brennstoffzellensystems veranlasst.
In einem siebten Verfahrensschritt berechnet die Energieverwaltungsvorrichtung 28 einen neuen Zeitpunkt, zu dem sie sich von einer internen Uhr wieder aus einem Schlafmodus wecken lässt. Typischerweise lässt sich die Energieverwaltungsvorrichtung 28 einmal täglich oder einmal stündlich wecken. Die Energieverwaltungsvorrichtung 28 setzt die Weckzeit und begibt sich in den Schlafmodus. Der Schlafmodus ist dadurch gekennzeichnet, dass hierbei nur absolut notwendige Verbraucher der Energieverwaltungsvorrichtung 28 eingeschaltet sind, beispielsweise um die Energieverwal-
tung zur Weckzeit aus dem Schlafmodus wieder aufzuwecken oder um auf ein über eine Kommunikationsschnittstelle eingehendes Steuerungssignal zu reagieren, soweit dies gewünscht ist.
Beispielsweise kann die Energieverwaltungsvorrichtung 28 einen Sendeempfänger 62, wie beispielsweise eine Mobilstation aufweisen, die dazu vorgesehen ist, einen Teil oder sogar alle der zuvor erörterten Sensordaten zu empfangen und der Energieverwaltungssteuerung 48 zuzuführen. Für solche telemetrienahen Aufgaben sind Vorrichtungen wie das M20 von Siemens geeignet. Alternativ oder zusätzlich kann der Sen- deempfänger 62 auch dazu vorgesehen sein, weitere Steuerungs- oder Konfigurationsbefehle für die Energieverwaltungssteuerung 48 oder für die Batterieladungssteuerung 36 zu empfangen und der Energieverwaltungssteuerung 48 zuzuführen. Außerdem kann der Sendeempfänger 62 auch dazu vorgesehen sein, Wartungs- und Diagnosedaten des Brennstoffzellensystems 12, der Batterieladungssteuerung 36 und/oder der Energieverwaltungsvorrichtung 28 oder Umgebungsmesswerte, wie Temperaturmesswerte, an eine zentrale Anzeige- und/oder Auswertevorrichtung zu melden. Die zentrale Auswertevorrichtung ist im einfachsten Fall das Handy 20 des Mobilraumnutzers, auf dessen Display 68 eine Short Message (SMS), wie beispielsweise eine Meldung angezeigt wird, dass ein Kraftstofftank 32 wiederaufzufüllen ist. Beispielsweise wäre es auch möglich, in die eingangs beschriebene Anordnung eine Diebstahlwarnfunktion zu integrieren, so dass über den Sendeempfänger 62 eine Nachricht an den Mobilraumnutzer versendet wird, sobald die Diebstahlwarnfunktion einen stillen oder einen lauten Alarm auslöst. Wenn nur eine geringe Entfernung zwischen dem Mobilraum 10 und der Energieverwaltungsvorrichtung 28 zu überbrücken ist, dann kann hierfür auch eine Bluetooth- oder WLAN-Verbindung ausreichen. Beispielsweise könnte in einem Poller 18 oder in einem Bootshaus ein WLAN-Router untergebracht werden. Bei allen Ausführungsvarianten mit Funkverbindung ist darauf zu achten, dass die Antenne 70 der Funkstation 62 an einem funktechnisch geeigneten Ort angeordnet wird.
Ein anderes Szenario ist in Figur 3 dargestellt. Hierbei wird der Sendeempfänger 62 von dem Mobilraumnutzer normalerweise nicht- direkt genutzt, sondern mittels eines zentralen Internetdienstes 72, der vorzugsweise beim Hersteller des Brennstoffzellensystems 12 oder bei der Energieverwaltungsvorrichtung 28 angeordnet ist. Der Inter- netdienst 72 läuft auf einem am Internet 74 angeschlossenen Server 76. Der Mobilraumnutzer kann alle für ihn wichtigen Bedien- und Abfragefunktionen durchführen,
indem er sich mittels eines Personal Computer 78 oder eines Handy 20 in den Internetdienst 72 auf dem Server 76 einloggt. Eine solche Anordnung hat den Vorteil, dass der Betreiber des Internetdienstes 72 alle Daten so filtern und aufbereiten kann, dass Fehlbedienungen und Fehlinterpretationen durch die Mobilraumnutzer weitgehend ausgeschlossen sind. Außerdem kann der Internetdienstbetreiber die Daten von einer Vielzahl von geographisch unterschiedlich positionierten Energieverwaltungsvorrichtungen 28 sammeln und konsolidieren und so einen für den Internetdienst 72 zugeschnittenen Wetterverlauf berechnen. Außerdem kann der Internetdienstbetreiber in vorteilhafter Weise übergreifende Betriebsstrategien zur zeitlichen und/oder mengen- mäßigen Verteilung der verfügbaren Ressourcen etablieren. Beispielsweise kann er Batterieladungssteuerungen 36 von mehreren Mobilräumen 10 so steuern, dass von mehreren Mobilräumen 10, die Kraftstoff 42 aus einer gemeinsamen Kraftstoffquelle beziehen, insgesamt nur soviel Kraftstoff 42 entnommen wird, dass die Leistungsfähigkeit der gemeinsamen Kraftstoffquelle nicht überschritten wird. Mit einem Zeitteilungs- verfahren kann erreicht werden, dass alle Mobilräume 10 mit Kraftstoff versorgt werden, allerdings nicht alle gleichzeitig, so dass während der Versorgung eines einzelnen Mobilraums 10 eine vorgegebene Mindestdurchflussmenge von Kraftstoff pro Zeiteinheit aufrechterhalten wird, was aus kraftstoffhydraulischen Gründen vorteilhafter sein kann als alle Mobilräume 10 gleichzeitig mit einer geringeren Durchflussmenge von Kraftstoff pro Zeiteinheit zu bedienen. Auch kann damit eine wirtschaftliche Optimierung einer Kraftstoffverteillogistik gefördert werden. Anhand der Meldungen aus der Energieverwaltungsvorrichtung 28 kann der Internetdienst 72 erkennen, wann welcher Stand- beziehungsweise Liegeplatz 14 mit frischem Kraftstoff oder wiederaufgefüllten Kraftstoffrücklaufbehältern zu beliefern ist. Wenn ein Stand- beziehungsweise Liege- platz 14 - beispielsweise aus organisatorischen Gründen - nicht schnell genug mit neuem Kraftstoff angefahren werden kann, kann der Internetdienst 72 den Kraftstoffverbrauch der Brennstoffzellen notfalls noch weiter drosseln als es die Berechnungsergebnisse des vierten Verfahrensschritts vorgeben. Die Drosselung des Kraftstoffverbrauchs kann durch Änderung des Verbrauchsverhaltens der Brennstoffzellensys- teme 12 in den betreuten Mobilräumen 10 erfolgen. Vorzugsweise ist die Funktionsaufteilung bei diesem Szenario wie folgt: Die mobilraumeigenen Systeme beinhalten alle Funktionen, die für einen autarken Betrieb des Brennstoffzellensystems 12 erforderlich sind. Ein in Mobilraumnähe befindlicher Teil der nicht in den Mobilraum fest eingebauten Energieverwaltungsvorrichtung beinhaltet alle Funktionen, die - wie der Außentem- peratursender 60 - zwar für eine Energieverwaltung nach dem erfindungsgemäßen Verfahren in Mobilraumnähe benötigt werden, jedoch nicht für den autarken Betrieb
des Brennstoffzellensystems 12. Abgesehen von den für die Gesamtanordnung an allen Stellen erforderlichen Kommunikationsfunktionen enthält ein nicht in Mobilraumnähe befindlicher Teil (Internetdienst auf Internetserver) der nicht in den Mobilraum fest eingebauten Energieverwaltungsvorrichtung alle übrigen Funktionen der Energiever- waltungsvorrichtung nach dem erfindungsgemäßen Verfahren.
Figur 4 skizziert einen perspektivisch dargestellten Querschnitt 80 und eine perspektivisch dargestellte Seitenansicht 82 eines teilweise aufgeschnittenen erfindungsgemäßen Seils 16, das vorzugsweise mindestens eine Litze in Seale-Bauart aufweist. Hier- bei umgibt der Kraftstoffschlauch 29 zusammen mit parallelgeführten Litzen 84 eine innere Litze des Seils 16 helixförmig. Das so geformte Gebilde stellt eine innere Kar- deel 86 dar. Die innere Kardeel 86 ist ihrerseits von einer äußeren Lage von Litzen 88 helixförmig umgeben. Dies gilt somit auch für den Kraftstoffschlauch 29. In einer bevorzugten Ausführungsform sind alle Litzen 84, 88 im Gleichschlag gewickelt. Um ein Zusammenquetschen des Kraftstoffschlauchs 29 zu verhindern, kann dieser in regelmäßigen Abständen mit einem Abstandshalter 90, insbesondere mit einem Metall- oder Kunststoffring 90 bestückt sein. Wie in Figur 4 dargestellt, ist es ist es unabhängig davon aber auch möglich, die äußere Lage von Litzen 88 in einer im Verhältnis zur inneren Lage von Litzen 84 entgegengesetzten Schlagrichtung auszuführen. Bei dieser Bauweise entsteht eine käfigartige Struktur, wodurch sich die Außenlage von Litzen 88 stärker auf den inneren Litzen 84 abstützt, da diese weniger nachgiebig sind als der Kraftstoffschlauch 29. Eine ähnliche Wirkung kann auch dadurch erreicht werden, dass die äußere Litzenlage 88 mit einer anderen Schlaglänge ausgeführt wird, als die äußere. Manche Seilkonstruktionen weisen im Querschnitt erhebliche Zwischenräume 92 auf, die vorzugsweise mit Kunststoff aufgefüllt werden, indem beispielsweise auf den Umfang der inneren Kardeel 86 eine schlauchartige Kunststoffzwischenschicht aufgetragen oder aufgezogen wird. Dadurch, dass sich Metalloberflächen der Litzenlagen 84, 88 dann nicht mehr direkt berühren und nicht mehr durch direktes Aneinander- scheuern von Metall gegen Metall beschädigen können, kann die Haltbarkeit des Seils 16 verbessert werden. Um eine Beschädigung des Kraftstoffschlauchs 29 durch solche Vorgänge zu verhindern, kann der Kraftstoffschlauch 29, welcher aus einem für Kraftstoff geeigneten Kunststoff besteht, mit einer nicht dargestellten schlauch- oder gitterartigen Schutzhülle aus einem anderen Kunststoff ummantelt sein, der hierfür bessere mechanische Eigenschaften aufweist. Manche Seilkonstruktionen weisen im Quer- schnitt 80 sehr große mit Kunststoff aufgefüllte Zwischenräume 92 auf. Es erscheint durchaus möglich, in einen oder mehrere solcher Zwischenräume 92 statt des Kunst-
stoffs jeweils ein Kabel 31 oder einen Kraftstoffschlauch 29 einzubetten. Bei geeigneter Auslegung kann auch daran gedacht werden, den Kraftstoffschlauch 29 als zentrale Seele 94 anzuordnen und ihn mit einer oder zwei Lagen von Litzen 84, 88 helixartig zu umwickeln. Die gesamte Seilkonstruktion kann mit einer Schutzhülle 98 oder einem Schutzgeflecht 98 ummantelt sein, die bzw. das dann ebenfalls ein Teil des Seils 16 bildet.
Figur 5 zeigt eine perspektivische Skizze eines Schiffs 10, das weitab von einem Pier 14 vor Anker 96 liegt und in dem eine portable Energieverwaltungseinrichtung 28 von einem entfernten Handy 20 aus bedient werden kann. Hierbei ist die Energieverwaltungsvorrichtung 28 in einem Koffer oder Handgerät angeordnet, welchen bzw. welches der Mobilraumnutzer beispielsweise von einer Hafenmeisterei, Parkgaragenverwaltung, Fuhrparkverwaltung, Flugplatzverwaltung oder Campingplatzverwaltung leihweise erhält und dann in seinem Mobilraum 10, in einem Bootshaus oder an einem anderen Ort aufstellen kann.
Auch ist es im Prinzip möglich, fast alle Teile der Energieverwaltungsvorrichtung 28 als Softwareprogramm für einen Personal Computer (PC) 78 oder für ein Handy 20 oder für einen Personal Digital Assistent (PDA) 78 oder im Rahmen eines Internetdienstes 72 zu realisieren, in den sich der Mobilraumnutzer mit einem handelsüblichen Browser und einem Kennwort einloggen kann. Für die Kommunikation/Datenverbindung zwischen der Batterieladungssteuerung 36 auf dem Mobilraum 10 und einer Energieverwaltungsvorrichtung 28 auf dem PC, dem PDA oder im Internetserver 76 kann eine handelsübliche Kommunikationskomponente wie eine Mobilstation 62 sowie Nachrich- tennetze 22, 74 verwendet werden, zu denen die verwendete Mobilstation 62 einen Zugang bietet. Im Extremfall ist eine Mobilstation 62 auf dem Mobilraum 10 sogar in der Lage, den Ladungszustand vom Batterieladungssensor 38 direkt abzufragen und an die Energieverwaltungsvorrichtung 28 zu melden und die Betriebsweise des Brennstoffzellensystems 12 - entsprechend den Anweisungen von der Energieverwaltungs- Vorrichtung 28 - direkt zu steuern. Bei einer solchen Anordnung würde die Energieverwaltungsvorrichtung 28 die Aufgaben der Batterieladungssteuerung 36 mitübernehmen. Diese Ausführungsform bietet sich insbesondere dann an, wenn alle mobilraum- seitigen Komponenten dauerhaft auf dem Mobilraum 10 verbleiben sollen, da hierbei der mobilraumseitige Geräte- und Kostenaufwand und das mobilraumseitige Geräte- gewicht am kleinsten sind.
Vorzugsweise sind das Brennstoffzellensystem 12 und/oder das elektrische System 36 im Mobilraum 10 so ausgestaltet, dass sie zumindest notfalls immer auch ohne die erfindungsgemäße Energieverwaltungsvorrichtung 28 betrieben werden können.
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.
Bezugszeichenliste:
10 Wasserfahrzeug (Mobilraum)
12 Brennstoffzellensystem
14 Pier, Kai, Steg, Anlegestelle, Stand- oder Liegeplatz
16 Seil
18 Befestigungspunkt, Poller 20 Handy
22 Mobilfunknetz
24 erste Basisstation
26 zweite Basisstation
28 Energieverwaltungsvorrichtung 29 Kraftstoffschlauch
30 Verbrennungskraftmaschine
31 Kabel, Datenkabel, Signalübertragungskabel
32 Kraftstofftank des Brennstoffzellensystem im Mobilraum 34 wiederaufladbare Mobilraumbatterie (Fahrzeugbatterie) 36 Batterieladungssteuerung
37 Kraftstofftank der Energieverwaltungsvorrichtung
38 Batterieladungssensor
40 elektrische Steuerungsleitung
42 Kraftstoff 44 erste elektrische Ladeleitung
46 zweite elektrische Ladeleitung
48 Energieverwaltungssteuerung
50 Schnittstellenkabel
51 mobilraumseitiges Seil 52 erstes Ende des Schnittstellenkabels 50
54 loses Ende des Schnittstellenkabels 50
56 energieverwaltungsseitige Kupplungskomponente
58 mobilraumseitige Kupplungskomponente
59 Kupplung, Schlauchkupplung 60 Außentemperatursensor
62 energieverwaltungsvorrichtungseigene Mobilstation
64 Kraftstoffsensor
66 Steuerungsleitung
68 Display
70 Antenne der energieverwaltungsvorrichtungseig. Mobilstation 72 Internetdienst
74 Internet
76 am Internet angeschlossener Server
78 Personal Computer (PC), Personal Digital Assistent (PDA)
80 Querschnitt 82 Seitenansicht
84 innere Litze
86 innere Kardeel
88 äußere Litze
90 Abstandshalter, Metall- oder Kunststoffring 92 Zwischenraum
94 zentrale Seele
96 Anker
Claims
1. Energieverwaltungsvorrichtung (28) zur Verwaltung eines Energiehaushalts in einem Mobilraum (10), das ein Brennstoffzellensystem (12) enthält, dadurch gekennzeichnet, dass die Energieverwaltungsvorrichtung (28) nicht fest in den Mobilraum (10) eingebaut ist.
2. Energieverwaltungsvorrichtung (28) gemäß Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass ein Teil der Energieverwaltungsvorrichtung (28) dazu vorgesehen ist, an einem Standplatz (14) oder Liegeplatz (14) des Mobilraums (10) angeordnet zu werden.
3. Energieverwaltungsvorrichtung (28) gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Energieverwaltungsvorrichtung (28) Teil eines Befestigungspunkts (18), insbesondere eines Auslegers, eines Pollers, eines Klampens oder eines weiteren Mobilraums, ist.
4. Energieverwaltungsvorrichtung (28) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Energieverwaltungsvorrichtung (28) zur Energieverwaltung mehrerer Mobilräume (10) vorgesehen ist.
5. Energieverwaltungsvorrichtung (28) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, da- durch gekennzeichnet, dass die Energieverwaltungsvorrichtung (28) dazu vorgesehen ist, einen Energiehaushalt eines Brennstoffzellensystems (12) zu verwalten, das in dem Mobilraum (10) angeordnet ist.
6. Energieverwaltungsvorrichtung (28) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, da- durch gekennzeichnet, dass die Energieverwaltungsvorrichtung einen Kraftstofftank
(37) und/oder eine Batterie (34), insbesondere eine aufladbare Batterie (34), aufweist.
7. Energieverwaltungsvorrichtung (28) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Energieverwaltungsvorrichtung (28) von dem Brenn- stoffzellensystem (12) des Mobilraums (10) mit elektrischer und/oder einem Kraftstoff (42) versorgt wird.
8. Energieverwaltungsvorrichtung (28) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Energieverwaltungsvorrichtung (28) dazu vorgesehen ist, die Energieverwaltung in Abhängigkeit von mindestens einem Umgebungspa- rametern und/oder von mindestens einem Mobilraumparameter durchzuführen.
9. Energieverwaltungsvorrichtung (28) gemäß Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass einer der Umgebungsparameter eine Außenlufttemperatur, eine Wassertemperatur, ein Wetterprognosedatum, einen Zeitparameter und/oder einen kalen- derspezifischen Parameter umfasst.
10. Energieverwaltungsvorrichtung (28) gemäß Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Energieverwaltungsvorrichtung (28) einen der Umgebungsparameter mit einem energieverwaltungsvorrichtungseigenen Sensor (60) erfasst.
11. Energieverwaltungsvorrichtung (28) gemäß einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass einer der Mobilraumparameter eine Innentemperatur, eine Motortemperatur, einen Ladezustand eines Energiespeichers (32, 34) und/oder eine im Mobilraum (10) umgesetzte Leistung, insbesondere eine im Mobilraum (10) umgesetzte elektrische Leistung, umfasst.
12. Energieverwaltungsvorrichtung (28) gemäß einem der Ansprüche 8 bis 11 , dadurch gekennzeichnet, dass ein Umgebungsparameter und/oder ein Mobilraumparameter über eine Funkverbindung oder über eine Kabelverbindung (31) zur Energie- Verwaltungsvorrichtung (28) übermittelt wird.
13. Energieverwaltungsvorrichtung (28) gemäß einem der Ansprüche 8 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass ein Steuerungssignal von der Energieverwaltungseinrichtung (28) zu dem Mobilraum (10) über eine Funkverbindung oder über eine Kabel- Verbindung (31) übermittelt wird.
14. Übertragungsleitung (16) zur Übertragung von Kraftstoff (42) und von elektrischer oder optischer Energie, wobei die Übertragungsleitung (16) einen Kraftstoffschlauch (29) und ein Signalübertragungskabel (31) umfasst, dadurch gekennzeich- net, dass das Signalübertragungskabel (31) über eine überwiegende Länge des Kraft- stoffschlauchs (29) mit dem Kraftstoffschlauch (29) mechanisch verbunden ist.
15. Seil (16) zum Verbinden eines Mobilraums (10) mit einem Befestigungspunkt (18), gekennzeichnet durch einen Kraftstoffschlauch (29), der von mindestens einer Litze (88) des Seils (16) helixförmig umfasst wird.
16. Seil (16) zum Verbinden eines Mobilraums (10) mit einem Befestigungspunkt (18), gekennzeichnet durch einen Kraftstoffschlauch (29), der eine Litze (94) des Seils (16) helixförmig umfasst.
17. Schlauchkupplungskomponente (56, 58) für eine Schlauchkupplung (59), die aus einer energieverwaltungsseitigen (56) und aus einer mobilraumseitigen (58) Schlauchkupplungskomponente besteht, wobei die Schlauchkupplungskomponente (56, 58) ein Kraftstoffventil und ein Verriegelungsteil aufweist, wobei die Schlauchkupplungskomponente (56, 58) dadurch gekennzeichnet ist, dass bei Überschreiten einer vorbestimmten Zugkraft auf die Schlauchkupplung (59) zunächst das Kraftstoffventil selbsttätig geschlossen wird und danach das Verriegelungsteil die Schlauchkupplung (59) selbsttätig löst.
18. Schlauchkupplungskomponente (56), dadurch gekennzeichnet, dass die Schlauchkupplungskomponente (56) sowohl Verbindungselemente zur Übertragung eines Kraftstoffs (42) aufweist als auch Verbindungselemente zur Übertragung von elektrischer oder optischer Energie.
19. Verfahren zur bedarfsgerechten Aufrechterhaltung einer Betriebsfähigkeit eines Mobilraums (10) mit einem Brennstoffzellensystem (12), dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren folgende Schritte umfasst:
Erfassen von Daten;
- Ermitteln einer Vorhersage über einen Wetterverlauf;
Ermitteln einer Vorhersage über eine Nutzung des Mobilraums (10);
Berechnen eines geplanten Verlaufs eines Betriebs des Brennstoffzellensys- tems über einen oder mehrere zeitliche Planungsabschnitte aus dem im zwei- ten Schritt prognostizierten Verlauf des Wetters und aus dem im dritten Schritt prognostizierten Verlauf der Mobilraumnutzung;
Überprüfen, ob für einen der zeitlichen Planungsabschnitte des im vierten Schritt ermittelten geplanten Verlaufs des Betriebs des Brennstoffzellensystems eine Zeitdifferenz zwischen einer Beginnzeit des einen zeitlichen Planungsabschnitts und der aktuellen Zeit unterhalb eines Schwellenwerts liegt; und
falls dies zutrifft: Durchführen eines Betriebs des Brennstoffzellensystems ge- maß dieses einen der zeitlichen Planungsabschnitte.
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