AT510806B1 - Elektrofahrzeug und reichweitenvergrösserungseinrichtung sowie verfahren zum betreiben des elektrofahrzeuges - Google Patents

Abstract

Bei einem Elektrofahrzeug (1) mit Reichweitenvergrößerungseinrichtung (4) ist das Elektrofahrzeug (1) mit wenigstens einem elektrischen Antriebsmotor (2) und einem elektrischen Energiespeicher (3) ausgerüstet. Die Reichweitenvergrößerungseinrichtung (4) ist zur Erzeugung von elektrischer Energie aus einem Brennstoff ausgebildet. Eine Steuervorrichtung (11a, 11b) ist vorgesehen. Das Elektrofahrzeug (1) und die Reichweitenvergrößerungseinrichtung (4) weisen jeweils zueinander komplementäre Kopplungsvorrichtungen (5a, 5b) zum vorübergehenden Befestigen der Reichweitenvergrößerungseinrichtung (4) an dem Elektrofahrzeug (1) auf, die deren stromübertragungsmäßige und steuerungsmäßige Ankopplung erlauben. Die Steuervorrichtung (11a, 11b) ist zum Steuern wenigstens zweier verschiedener Betriebsmodi, nämlich eines Elektrofahrbetriebsmodus (16) und eines Hybridfahrbetriebsmodus (17) eingerichtet ist. Sie erkennt den angekoppelten Zustand der Reichweitenvergrößerungseinrichtung (4) automatisch.

Description

österreichisches Patentamt AT510 806 B1 2012-09-15

Beschreibung

ELEKTROFAHRZEUG UND REICHWEITENVERGRÖSSERUNGSEINRICHTUNG

[0001] Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Kombination eines Elektrofahrzeugs und einer Reichweitenvergrößerungseinrichtung, auf ein hierfür geeignetes Elektrofahrzeug und eine hierfür geeignete Steuervorrichtung sowie auf ein Verfahren zum Betreiben eines Elektrofahrzeugs und einer Reichweitenvergrößerungseinrichtung. Die Reichweitenvergrößerungseinrichtung wird nachfolgend auch als „Range Extender" bezeichnet.

[0002] Elektrofahrzeuge sind üblicherweise mit einem elektrischen Antriebsmotor sowie einer Batterie, mit der der Antriebmotor mit elektrischer Energie versorgt wird, ausgestattet. Dabei ist die Reichweite des Elektrofahrzeugs durch die Kapazität der Batterie begrenzt.

[0003] Hingegen haben Hybridfahrzeuge keine derartige Reichweitenbegrenzung, da sie mit ihrem Verbrennungsmotor - je nach Bauart - das Fahrzeug alternativ zum elektrischen Antriebsmotor direkt antreiben (sog. „paralleler Hybridantrieb") oder mittels eines zwischengeschalteten elektrischen Generators den elektrischen Antriebsmotor speisen und/oder die Batterie nachladen können (sog. „serieller Hybridantrieb"). Daneben gibt es Mischformen von parallelen und seriellen Hybridantrieben. Für den Verbrennungsmotor kann Brennstoff mit relativ großer Energiemenge bei verhältnismäßig geringem Gewicht und Volumen mitgeführt werden; außerdem ist eine Betankung schnell und ohne besondere Elektroanschlüsse möglich.

[0004] Es gibt aber auch Vorschläge, ein Elektrofahrzeug fallweise - z.B. wenn eine längere Fahrstrecke bewältigt werden soll - mit einem sog. Range Extender auszurüsten, der das Elektrofahrzeug gewissermaßen vorübergehend zu einem Hybridfahrzeug macht. So beschreibt beispielsweise die Druckschrift US 7,224,131 B2 ein von einem Elektromotor angetriebenes Fahrzeug mit Batterien, das durch einen Range Extender ergänzt werden kann. Der Range Extender weist einen Verbrennungsmotor und einen von diesem angetriebenen elektrischen Generator auf und macht damit aus dem Elektrofahrzeug gewissermaßen ein Fahrzeug mit (seriellem) Hybridantrieb. Dabei ist der Range Extender mit einer Steuervorrichtung für einen gegenüber dem Elektrofahrzeug autonomen Betrieb ausgerüstet, welche die Batteriespannung des Elektrofahrzeugs erfasst und abhängig davon den Range Extender automatisch ein- bzw. ausschaltet.

[0005] Es gibt verschiedene Vorschläge, einen Range Extender bedarfsweise mit einem Elektrofahrzeug zu koppeln. Beispielsweise zeigt die Druckschrift US 4,199,037 A, dass sich ein Range Extender in einem Anhänger an einem Elektrofahrzeug mitführen lässt. Hingegen zeigt die Druckschrift DE 41 40 508 A1 einen Stromerzeugungsaggregat in einem schubladenförmigen Einschub eines Elektrofahrzeugs. Die Druckschrift US 2005/0279542 A1 zeigt einen portablen Range Extender mit geschlossenem Gehäuse, der unabhängig von einem Fahrzeug istymit dem er sich verwenden lässt. Hierbei beschreibt die US 2005/0279542 A1, dass sich der Range Extender in einem Anhänger montieren lässt oder sich durch einen Anwender in dem Elektrofahrzeug platzieren lässt.

[0006] Ein weiterer Vorschlag, ein Elektro- oder auch Hybridfahrzeug mit einem Range Exten-der auszurüsten, ist in der Druckschrift US 7,475,747 B2 genannt. Gemäß dieser wird der Range Extender manuell durch den Fahrer vor Fahrtbeginn gestartet, um bei Bedarf zusätzlich elektrische Leistung zu liefern oder bei einer Störung der fahrzeugeigenen Energiequelle die Energieversorgung des Fahrzeugs zu sichern.

[0007] Die vorliegende Erfindung stellt eine andere Lösung hinsichtlich der steuerungsmäßigen Ankopplung eines Range Extenders am Elektrofahrzeug bereit.

[0008] Die Erfindung ist auf das Gesamtsystem mit Elektrofahrzeug und Reichweitenvergrößerungseinrichtung gerichtet. Das Elektrofahrzeug ist mit wenigstens einem elektrischen Antriebsmotor, einem elektrischen Energiespeicher, der elektrische Energie zum Antrieb des Elektrofahrzeugs speichern und bei Bedarf liefern kann, und einer Steuervorrichtung, die dafür 1 /14 österreichisches Patentamt AT510 806B1 2012-09-15 eingerichtet ist, gemäß einem Elektrofahrbetriebsmodus dem Antriebsmotor elektrische Energie aus dem Energiespeicher zuzuführen, ausgerüstet. Die Reichweitenvergrößerungseinrichtung ist zur Erzeugung von elektrischer Energie aus einem Brennstoff ausgebildet. Das Elektrofahrzeug und die Reichweitenvergrößerungseinrichtung weisen jeweils zueinander komplementäre Kopplungsvorrichtungen zum vorübergehenden Befestigen der Reichweitenvergrößerungseinrichtung an dem Elektrofahrzeug auf, die deren stromübertragungsmäßige und steuerungsmäßige Ankopplung erlauben, wobei das Elektrofahrzeug und die Reichweitenvergrößerungseinrichtung im Zustand mit angekoppelter Reichweitenvergrößerungseinrichtung so Zusammenwirken, dass von der Reichweitenvergrößerungseinrichtung erzeugte elektrische Energie über die Kopplungsvorrichtungen dem Elektrofahrzeug zum Zwecke des Antriebs und/oder Aufladung des Energiespeichers zur Verfügung gestellt wird und so die Reichweite des Elektrofahrzeugs vergrößert wird. Die Steuervorrichtung ist für einen Elektrofahrbetriebsmodus und einen Hybridfahrbetriebsmodus eingerichtet. Sie ist auch dafür eingerichtet, den angekoppelten Zustand der Reichweitenvergrößerungseinrichtung automatisch zu erkennen.

[0009] Es ist also nicht mehr nötig, dass ein Monteur oder Benutzer nach Anbau des Range Extenders die Steuerung des Elektrofahrzeugs auf Hybridfahrzeugbetrieb umstellt; dies kann aufgrund der automatischen Erkennung der Ankopplung des Range-Extenders vielmehr automatisch (ggf. nach einer bloßen Bestätigung des Monteurs bzw. Benutzers) erfolgen.

[0010] Bevor die automatische Erkennung der Ankopplung des Range-Extenders und damit verknüpfbare Steuerfunktionen näher beschrieben werden, folgen zunächst einige Anmerkungen zu Ausgestaltungen anderer Aspekte und Ausgestaltungen des Range Extenders.

[0011] Durch den Range Extender lässt sich die batteriebedingte Reichweitenbegrenzung des Elektrofahrzeugs überwinden. Bei Ausgestaltungen, bei denen der Range Extender mit einem Verbrennungsmotor und einem von diesem angetriebenen Generator ausgerüstet ist, wird der Elektroantrieb des Elektrofahrzeugs zum seriellen Hybridantrieb mit dem Energiespeicher als Pufferspeicher.

[0012] Bei dem oder den elektrischen Antriebsmotoren des Elektrofahrzeugs handelt es sich beispielsweise um Synchron- oder Asynchronmaschinen, und zwar vorzugsweise einer schleiferlosen Bauart. Zu deren Versorgung ist das Elektrofahrzeug beispielsweise mit einem Wechselrichter ausgerüstet, der z.B. durch sinusbewertete Pulsweitenmodulation den von dem elektrischen Energiespeicher gelieferten Gleichstrom in mehrphasigen (z.B. dreiphasigen) Wechselstrom mit der je nach Fahrsituation benötigten Frequenz und Amplitude umsetzt. Da die elektrischen Antriebsmotoren zum Zwecke der Bremsenergierückspeisung in den Energiespeicher i.a. auch in der Lage sind, generatorisch zu arbeiten, und zudem das Elektrofahrzeug auch rückwärts fahren können soll, ist der Wechselrichter für Drei- oder Vier-Quadrantenbetrieb ausgebildet.

[0013] Hinsichtlich der Art und Weise der Stromerzeugung aus Brennstoff sind verschiedene Varianten möglich. Bei manchen Ausgestaltungen wird der Brennstoff thermisch in mechanische Energie umgesetzt, z.B. mit einem Verbrennungsmotor; durch anschließende mechano-elektrische Energiewandlung, z.B. mit einem vom Verbrennungsmotor antreibbaren elektrischen Generator, wird diese in die benötigte elektrische Energie umgesetzt.

[0014] Bei solchen Ausgestaltungen, bei denen der Range Extender mit einem Verbrennungsmotor und einem von diesem angetriebenen Generator ausgerüstet ist, wird der Elektroantrieb des Elektrofahrzeugs durch Ankopplung des Range Extenders zum seriellen Hybridantrieb mit Pufferspeicher.

[0015] Der Verbrennungsmotor ist i.a. als Hubkolbenmotor ausgebildet, bei alternativen Ausgestaltungen hingegen als Drehkolbenmotor, z.B. als Wankel-Motor. Bei dem elektrischen Generator handelt es sich bei manchen Ausgestaltungen um eine Synchron- oder Asynchronmaschine, und zwar gleichfalls vorzugsweise einer schleiferlosen Bauart. Der vom Generator erzeugte (z.B. mehrphasige bzw. dreiphasige) Wechselstrom wird von einem Wandler in Gleichstrom umgesetzt und so dem Elektrofahrzeug zugeführt. Bei Verwendung eines Synchrongenerators 2/14 österreichisches Patentamt AT510 806 B1 2012-09-15 kann hierfür ein spannungsgesteuerter Gleichrichter ausreichen. Bei einem Asynchrongenerator ist der Wandler hingegen als aktiv gesteuerter Umrichter ausgeführt, der die zur Felderzeugung nötige Spannung mit der je nach Betriebssituation benötigten Frequenz und Amplitude liefert.

[0016] Bei manchen dieser Ausgestaltungen fungiert der Generator der Reichweitenvergrößerung auch als Starter für den mit dem Generator gekoppelten Verbrennungsmotor. Hierfür kann der Generator auch motorisch betrieben werden. Der generatorseitige Wandler ist in diesem Fall zumindest für Zwei-Quadrantenbetrieb eingerichtet.

[0017] Bei einer anderen Variante erfolgt die Umsetzung der im Brennstoff enthaltenen Energie in elektrische Energie hingegen direkt mit einer Brennstoffzelle. Auch bei diesen Ausgestaltungen kann die erzeugte elektrische Energie über einen Wandler dem Elektrofahrzeug zugeführt werden, etwa über einen Gleichspannungs-Gleichspannungs-Wandler als Gleichstrom oder alternativ über einen Wechselrichter als Wechselstrom.

[0018] Insgesamt bilden der motorseitige Wandler (Wechselrichter) und der generatorseitige Wandler (z.B. Gleichrichter) bei manchen Ausgestaltungen einen verteilten Gleichspannungs-zwischenkreis-Umrichter. Die beiden Teilwandler sind vorzugsweise verteilt angeordnet, einer befindet sich im Elektrofahrzeug, der andere in der Reichweitenvergrößerungseinrichtung. Der Gleichspannungszwischenkreis erstreckt sich dann über die Kopplungsvorrichtungen zur stromübertragungsmäßigen Kopplung von Elektrofahrzeug und Reichweitenvergrößerungseinrichtung. Der elektrische Energiespeicher des Elektrofahrzeugs kann an den Gleichspannungszwischenkreis angekoppelt sein, z.B. liegt er entweder direkt im Gleichspannungszwischenkreis, oder ist er mit diesem über einen Gleichspannungs-Gleichspannungs-Wandler gekoppelt.

[0019] Nun zurückkehrend zu der automatischen Ankopplung des Range-Extenders, beruhen manche Ausgestaltungen darauf, dass bereits das bloße mechanische Ankoppeln zu einer solchen Erkennung führt, z.B. anhand eines Schalters, der beim mechanischen Anbau des Range Extenders zwangsweise betätigt wird. Bei anderen Ausgestaltungen beruht die Erkennung hingegen auf Signalaustausch zwischen Elektrofahrzeug und Range Extender. Bei manchen Ausgestaltungen sind mechanische und signalmäßige Detektion gekoppelt.

[0020] Bei manchen Ausgestaltungen ist die Steuervorrichtung dafür eingerichtet, bei Erkennen der Ankopplung für den Benutzer automatisch eine Freigabeaufforderung zur Änderung des Elektrofahrbetriebsmodus in den Hybridfahrbetriebsmodus zu erzeugen, sodass der Benutzer auf die Verfügbarkeit des Range Extenders hingewiesen wird, jedoch die Kontrolle über dessen Einsatz behält. Auf die Freigabe hin wird automatisch vom Elektro- in den Hybridfahrbetriebsmodus gewechselt. Daneben wird bei anderen Ausgestaltungen bei Erkennen der Ankopplung der Elektrofahrbetriebsmodus automatisch in den Hybridfahrbetriebsmodus geändert.

[0021] Dabei ist bei manchen Ausführungen vorgesehen, dass die Freigabe bzw. die automatische Änderung des Fahrbetriebsmodus auch bei angekoppeltem Range Extender zu einem späteren Zeitpunkt durch den Benutzer aufgehoben werden kann, um den Elektrofahrbetriebsmodus trotz angekoppeltem Range Extender zu erzwingen.

[0022] Im Elektrofahrbetriebsmodus wird das Elektrofahrzeug beispielsweise so betrieben, dass das Elektrofahrzeug einerseits allein aus dem Energiespeicher mit elektrischer Leistung versorgt wird, und andererseits generatorisch gebremst wird, wobei die gewonnene Bremsleistung dem Energiespeicher zugeführt wird. Der Hybridfahrbetriebsmodus, in den nach der Range-Extender-Erkennung ein automatischer Wechsel erfolgt (ggf. nach Betätigung durch die Bedienperson), hat demgegenüber eine oder mehrere Betriebsarten, die nach dem Moduswechsel -ggf. je nach Fahrsituation - zur Verfügung stehen. Es handelt sich z.B. um eine oder mehrere der folgenden Betriebsarten: [0023] das Elektrofahrzeug wird allein aus dem Range Extender mit elektrischer Leistung versorgt, [0024] das Elektrofahrzeug wird gemeinsam aus dem Range Extender und dem Energiespeicher mit elektrischer Leistung versorgt, 3/14 österreichisches Patentamt AT510 806B1 2012-09-15 [0025] die vom Range Extender gelieferte Leistung wird zur Speisung des Antriebsmotors und zur Aufladung des Energiespeichers aufgeteilt, [0026] der Range Extender wird konstant bei einer bestimmten Leistung betrieben, wobei bei einer demgegenüber geringeren Leistungsaufnahme des Antriebsmotors der Energiespeicher geladen wird und/oder ein höherer Leistungsbedarf des Antriebsmotors aus dem Energiespeicher (3) gedeckt wird, [0027] während einer Anlaufphase des Range Extenders wird der Energiebedarf des Elektrofahrzeugs aus dem Energiespeicher überbrückt, bis der Range Extender die angeforderte Energie liefert, und [0028] der Range Extender wird aus abgestelltem Zustand unter Energieentnahme aus dem Energiespeicher gestartet.

[0029] Bei manchen Ausgestaltungen ist die Steuervorrichtung einem ersten Steuervorrichtungsteil, der in dem Elektrofahrzeug angeordnet ist, und einem davon baulich getrennten zweiten Steuervorrichtungsteil, der in der Reichweitenvergrößerungseinrichtung angeordnet ist, realisiert (beispielsweise in Form zweier Steuergeräte). Das Elektrofahrzeug braucht also nichts davon zu „wissen", auf welche technische Weise die Reichweitenvergrößerungseinrichtung Strom erzeugt. Das Elektrofahrzeug und die Reichweitenvergrößerungseinrichtung sind somit steuerungsmäßig weitgehend entkoppelt.

[0030] Vorzugsweise sind bei einigen dieser Ausgestaltungen jeweils der erste Steuervorrichtungsteil und der zweite Steuervorrichtungsteil mit einer Schnittstelle ausgerüstet, die dafür eingerichtet sind, ein Steuersignal von dem ersten zu dem zweiten Steuervorrichtungsteil zu übertragen. Die Reichweitenvergrößerungseinrichtung ist dann steuerungsmäßig nahezu autark und benötigt nur wenige Steuersignale vom Elektrofahrzeug.

[0031] Insgesamt ist hiermit zwar ein gewisser Aufwand verbunden, da zwei selbstständige Steuergeräte vorzusehen sind. Andererseits erleichtert dies die freie Tauschbarkeit von Reichweitenvergrößerungseinrichtungen verschiedener Typen, da durch die Aufteilung der Gesamtsteuerung in zwei Untereinheiten, von denen auf einer maschinennahen Ebene die eine für die Steuerung des Elektrofahrzeugs und die andere für diejenige des Range Extenders zuständig ist, sich die Kommunikation zwischen Elektrofahrzeug und Range Extender auf einer gegenüber der Maschinenebene funktionell-abstrahierten Schicht ansiedeln lässt, so dass funktionsbezogene Kommunikation über die Schnittstelle geführt werden kann, ohne dass es hierfür beim Elektrofahrzeug und dem Range Extender „Kenntnis" über die maschinennahe Steuerungsschicht geben bräuchte. Hierdurch ist es z.B. möglich, ein Elektrofahrzeug eines bestimmten Typs mit Reichweitenvergrößerungsvorrichtungen unterschiedlicher Typen zu vereinigen, ohne dass die zum Elektrofahrzeug gehörige Steuerung besonders für alle diese unterschiedlichen Typen eingerichtet sein und deren typ-individuellen maschinennahen Steuerfunktionen beherrschen müsste.

[0032] Die automatische Erkennung des angekoppelten Zustands der Reichweitenvergrößerungseinrichtung erfolgt bei manchen Ausgestaltungen mit einer elektrischen Kontakteinrichtung, die z.B. beim Ankoppeln automatisch mechanisch betätigt oder gelöst wird. Im Fall der zuvor beschriebenen, zumindest zweiteiligen Bauweise der Steuervorrichtung kann zusätzlich oder auch alternativ der erste Steuervorrichtungsteil ein Anforderungssignal für eine Identifikation des Range Extenders erzeugen und so der angekoppelte Zustand mittels eines Antwortsignals seitens des zweiten, range-extender-seitigen Steuervorrichtungsteils festgestellt werden. Auch kann der zweite Steuervorrichtungsteil (z.B. das Steuergerät des Range Extenders) selbstständig ein Signal erzeugen und an das Elektrofahrzeug übertragen, sofern der Range Extender angekoppelt ist.

[0033] Im Rahmen der automatischen Erkennung ist bei manchen Ausgestaltungen der erste Steuervorrichtungsteil dafür eingerichtet, zumindest eine die Reichweitenvergrößerungseinrichtung spezifizierende Information als Signal von dem zweiten Steuervorrichtungsteil, also dem Range Extender, zu erfassen oder abzufragen. Eine solche Information kann z.B. eine elektri- 4/14 österreichisches Patentamt AT510 806 B1 2012-09-15 sehe Maximalleistung, eine pro Kraftstoffbehälterfüllung maximal erzeugbare elektrische Energiemenge, eine Typbezeichnung, eine Seriennummer sein. Die Information kann auch eine Auflistung der von dem zweiten Steuervorrichtungsteil unterstützen, d.h. abarbeitbaren Anforderungssignale. Ferner lässt sich z.B. anhand der Typbezeichnung oder der Seriennummer durch die Steuervorrichtung feststellen, ob ein bestimmter angekoppelter Range Extender grundsätzlich für das jeweilige Elektrofahrzeug geeignet ist.

[0034] Die steuerungsmäßige Kopplung zwischen Range Extender und Elektrofahrzeug dient bei manchen Ausgestaltungen nicht nur der automatischen Erkennung, dass ein Range Extender ankoppelt wurde, sondern es werden über die Schnittstelle auch im laufenden Betrieb Steuersignale zwischen den beiden Steuervorrichtungsteilen übertragen. Beispielsweise kann ein analoges Steuersignal, z.B. eine Zwischenkreisspannung oder ein Signal über einen Ladezustand des Energiespeichers, eine Drehzahl oder Leistungsaufnahme des Antriebmotors oder eine Gaspedalstellung, übertragen werden und in Abhängigkeit davon der Range Extender, insbesondere die von ihm erzeugte elektrische Leistung, durch den zweiten Steuervorrichtungsteil (z.B. autark durch das zweite Steuergerät) gesteuert werden.

[0035] Alternativ ist die Schnittstelle dafür eingerichtet, digitale Steuersignale zu übertragen. Dementsprechend können die Kopplungsvorrichtungen mit einer Datenbus-Schnittstelle zum Übertragen der digitalen Steuersignale ausgebildet sein, und zwar zusätzlich zu oder integriert in einer Kraftstrom leitu ng zur Übertragung der elektrischen Energie zwischen Elektrofahrzeug und Range Extender. Der Datenbus kann als üblicher Feldbus, z.B. als CAN-Bus, realisiert sein.

[0036] Die Steuersignale können funktionelle, von der konkreten Maschinen- oder Umrichter-Steuerung abstrahierte Vorgaben repräsentieren, z.B. in Form von Funktionsaufrufen, gegebenenfalls mit zusätzlicher Parameterübergabe, oder auch Parameterabfragen.

[0037] Bei manchen Ausgestaltungen kann der erste Steuervorrichtungsteil ein Anforderungssignal (z.B. ein Ein- oder Ausschaltsignal oder ein Signal zum Betrieb des Range Extenders mit einer bestimmten Leistung oder einer bestimmten Leistungsstufe) als Steuersignal erzeugen, welches an den zweiten Steuervorrichtungsteil übertragen wird, sodass dieser den Range Extender lokal gemäß der Anforderung ansteuert, also z.B. ein- bzw. ausschaltet oder den generatorseitigen Wandler und den Verbrennungsmotor bzw. die Brennstoffzelle entsprechend der angeforderten Leistung steuert. Diese funktionellen Anforderungssignale sind z.B. typüber-greifend definiert, erlauben also die Steuerung verschiedener Typen von Range Extendern durch das erste Steuervorrichtungsteil, ohne dass dieses hierfür typspezifische Steuersignale (z.B. für Ein- oder Ausschalten, Volllastbetrieb oder eine bestimmte Teillaststufe, vorgegebene Leistungs-, Spannungs- und/oder Stromwerte des Range Extenders) erzeugen müsste. Das zweite Steuervorrichtungsteil setzt die funktionell-abstrakten Anforderungssignale lokal in seine entsprechenden typspezifischen maschinennahen Steuersignale um.

[0038] Um die Trägheit des Range Extenders (die z.B. bei Ausgestaltungen mit einem Verbrennungsmotor aus der Dauer für einem Startvorgang desselben oder für eine Drehzahländerung resultiert) auszugleichen, wird bei manchen Ausgestaltungen der Range Extender von dem fahrzeugseitigen Steuervorrichtungsteil, insbesondere mittels eines Anforderungssignals, zeitlich vorgesteuert. Ohne Vorsteuerung kann eine einfache steuerungsmäßige Kopplung von Elektrofahrzeug und Range Extender z.B. darin bestehen, dass das Steuergerät des Range Extenders z.B. die Speicherbatteriespannung oder die Zwischenkreisspannung erfasst und Abweichungen von einer Sollspannung entgegen wirkt, womit sich dieser unabhängig vom Steuergerät des Fahrzeugs selbst steuert. Diese Art der Steuerung hat den Charakter einer rückgekoppelten Regelung, reagiert also mit einer gewissen Zeitverzögerung auf solche Spannungsabweichungen. Mit der zeitlichen Vorsteuerung lassen sich z.B. Spannungsschwankungen oder Leistungseinbrüche verringern, indem von dem ersten Steuervorrichtungsteil bereits zeitlich vor einem Leistungsbedarf der Range Extender eingeschaltet oder sein Betrieb auf höhere Leistungsabgabe umgestellt wird, sodass dann zum Zeitpunkt des tatsächlichen Bedarfs die Leistung bereits erbracht wird.

[0039] Der erste Steuervorrichtungsteil kann bei manchen Ausgestaltungen auch dafür einge- 5/14 österreichisches Patentamt AT510 806B1 2012-09-15 richtet sein, ein Betriebszustandssignal der Reichweitenvergrößerungseinrichtung zu erfassen oder abzufragen. Mittels des Betriebszustandssignals kann die Steuervorrichtung auf sich während des Betriebs des Range Extenders ändernde Betriebszustände, beispielsweise den Füllstand eines Kraftstoffbehälters, Wartungsanforderungen, Betriebsstörungen, eine momentanen Betriebsleistung und/oder eine momentanen Betriebstemperatur, reagieren.

[0040] Bei manchen Ausgestaltungen ist der Range Extender, insbesondere der Verbrennungsmotor, auf eine mittlere Leistung, z.B. ca. 30%, 50% oder 80% der maximalen Antriebsleistung ausgelegt, sodass er einerseits gewichtsreduziert und kostengünstiger ist und andererseits verstärkt mit hohem Wirkungsgrad unter Vermeidung eines weniger effizienten Niedriglastbetriebs betrieben werden kann. Beispielsweise kann der Range Extender entsprechend einer mittleren Leistungsaufnahme des Elektrofahrzeugs bei einem typischen Fahrzyklus ausgelegt sein. Leistungsspitzen können hierbei durch den Energiespeicher gedeckt werden, der dann wieder durch den Range Extender geladen wird, sobald das Elektrofahrzeug nur eine geringe oder keine Antriebsleistung, z.B. beim Bremsen oder bei Bergabfahrt, benötigt.

[0041] Die angefügte Zeichnung veranschaulicht nun beispielhafte Ausführungsformen. In der

Zeichnung zeigen: [0042] Fig. 1 eine schematische Darstellung eines Elektrofahrzeugs mit angekoppeltem Range

Extender; [0043] Fig. 2 ein Funktionsblock-Diagramm des Elektrofahrzeugs mit Range Extender von

Fig. 1, und [0044] Fig. 3 eine Flussdiagramm eines Verfahrens zum Betreiben des Elektrofahrzeugs und

Range Extenders gemäß Fig. 1.

[0045] Das Elektrofahrzeug 1 gemäß Fig. 1 und 2 mit einem elektrischen Antriebsmotor 2 und einem elektrischen Energiespeicher 3, z.B. in Form einer Anordnung elektrochemischer und/oder elektrostatischer Speicherzellen, ist mit einem Range Extender 4 gekoppelt. Der Range Extender 4 ist vorübergehend am Elektrofahrzeug 1 montierbar, und ist bei Wegfall des Bedarfs wieder von diesem abnehmbar. Die stromübertragungsmäßige und steuerungsmäßige Kopplung des Elektrofahrzeugs 1 mit dem Range Extender 4 wird durch zwei zueinander komplementäre Kopplungsvorrichtungen 5 a, 5b am Elektrofahrzeug 1 bzw. am Range Extender 4 vermittelt, wobei die Kopplungsvorrichtungen 5a, 5b - abgesehen von einer mechanischen Kupplung 5a', 5b' - eine Schnittstelle für eine elektrische Energieübertragungsleitung 6 sowie einen Datenbus 7, beispielsweise ein CAN-Bus, zur Signalübertragung bilden.

[0046] Während eines Elektrofahrbetriebsmodus 16, also bei abgekoppeltem oder bei durch den Benutzer deaktiviertem Range Extender 4, speichert der Energiespeicher 3 die für den elektrischen Betrieb des Elektrofahrzeugs 1 erforderliche Energie. Ohne Range Extender 4 ist die Reichweite des Elektrofahrzeugs 1 durch die Kapazität des Energiespeichers 3 begrenzt -abgesehen von Bremsenergierückspeisung, die die Reichweite vergrößern kann. Der Energiespeicher 3 ist nach Entladung (und in Abwesenheit von rückspeisbarer Bremsenergie) nur durch Anschluss an eine externen Stromquelle wieder aufladbar. Er ist leistungsmäßig so dimensioniert, dass sie die zum Antrieb des Antriebsmotor 2 nötige Leistung liefern und die bei Bremsbetrieb anfallende elektrische Bremsleistung aufnehmen kann. Hierzu ist die Batterie 3 direkt oder über einen bidirektionalen Gleichspannungs-Gleichspannungs-Wandler 8 mit einem Gleichspannungszwischenkreis 9 gekoppelt. Auch der Antriebsmotor 2 ist mit diesem gekoppelt, und zwar über einen Wechselrichter 10, der z.B. für einen 4-Quadranten-Betrieb ausgelegt ist. Dieser wandelt bei Motorbetrieb den dem Energiespeicher 3 entnommenen Gleichstrom aus dem Gleichspannungszwischenkreis 9 z.B. in dreiphasigen Wechselstrom mit der für den Betrieb des Antriebsmotors 3 jeweils benötigten Amplitude und Frequenz um. Bei Generatorbetrieb (z.B. bei Rekuperation während des Bremsens) wandelt er - umgekehrt - den dann vom Antriebsmotor 2 gelieferten dreiphasigen Wechselstrom in Gleichstrom um, und zwar insbesondere zur Einspeicherung in den Energiespeicher 3.

[0047] Das System aus Elektrofahrzeug 1 und Range Extender 4 weist eine Steuervorrichtung 6/14 österreichisches Patentamt AT510 806B1 2012-09-15 auf, die sich aus zwei Steuervorrichtungsteilen, nämlich einem fahrzeugseitigen Steuergerät 11a und einem range-extender-seitigen Steuergerät 11b zusammen setzt. Das fahrzeugseitige Steuergerät 11 a steuert das Elektrofahrzeug 1, also im Wesentlichen den Antriebsmotor 2, den Wechselrichter 10, den Wandler 8 und damit den Energiespeicher 3, und zwar sowohl mit als auch ohne angekoppeltem Range Extender 4. Es erkennt automatisch, wenn ein Range Extender 4 ankoppelt bzw. abgekoppelt wird, und stellt entsprechend den Elektrofahrbetriebsmodus (16) oder den Hybridfahrzeugmodus (17) (s. Fig. 3) ein, ggf. nach einer Bestätigung durch den Fahrer. Bei angekoppeltem Range Extender 4 gibt das fahrzeugseitige Steuergerät 11 a Vorgaben an das Steuergerät 11 b des Range Extender 4. Dieses steuert den Range Extender 4 entsprechend der Vorgaben.

[0048] Der Range Extender 4 ist mit einem Verbrennungsmotor 12 ausgerüstet, der einen elektrischen Generator 13 zur Erzeugung elektrischer Energie antreibt. Der Range Extender 4 hat bei der dargestellten Ausführungsform seinen eigenen Kraftstofftank 14, so dass er hinsichtlich der Kraftstoffmitführung gegenüber dem Elektrofahrzeug 1 autark ist - das Elektrofahrzeug 1 bedarf also keiner Kraftstoffausrüstung, und auch die Kopplungsvorrichtungen 5a, 5b brauchen nicht etwa für die Kopplung einer Kraftstoffleitung sorgen. Bei anderen Ausführungsformen kann der Kraftstofftank hingegen im Elektrofahrzeug untergebracht sein, und die Kopplungsvorrichtung umfasst dann auch eine (lösbar verbundene) Kraftstoffleitung.

[0049] Der Verbrennungsmotor 12 ist ein Hubkolbenmotor (z.B. Diesel- oder Ottomotor), der sich aus dem Kraftstofftank 14 versorgt. Alternativ kann es sich z.B. um einen Wankelmotor handeln.

[0050] Der Generator 13 ist eine Asynchronmaschine schleiferloser Bauart, kann jedoch auch bei anderen Ausführungsformen eine Synchronmaschine und/oder mit Schleifern ausgerüstet sein. Der von dem Generator 13 erzeugte (ggf. mehrphasige) Wechselstrom wird durch einen Umrichter 15 in Gleichstrom umgewandelt und in den Gleichspannungszwischenkreis 9 (dessen Teil die Energieübertragungsleitung 6 bildet) eingespeist. Auf diese Weise lädt der Range Extender 4 den Energiespeicher 3 und/oder speist den Antriebsmotor 2.

[0051] Bei manchen Ausführungsformen ist der Umrichter 15 als passiver (spannungsgesteuerter) Gleichrichter ausgeführt. Bei der gezeigten Ausführungsform, bei der der Generator 13 eine Asynchronmaschine ist, die zur Erregerfelderzeugung Wechselstrom benötigt, ist der Umrichter 15 dazu eingerichtet, die für die Felderregung nötigen Wechselströme zu erzeugen. Da der Generator 13 immer in die gleiche Richtung dreht, genügt bei manchen Ausführungsformen hierfür ein Ein-Quadrant-Umrichter. Bei der gezeigten Ausführungsformen, bei der der Generator 13 auch als Starter des Verbrennungsmotors 12 dient und dafür auch motorisch betreibbar ist, ist der Umrichter 15 - der dann zumindest ein Zwei-Quadranten-Umrichter ist - dazu eingerichtet, auch die für den motorischen Berieb nötigen (z.B. mehrphasigen) Wechselströme zu erzeugen. Er entnimmt dazu dem Zwischenkreis 9, und damit dem Energiespeicher 3 Gleichstrom und wandelt diesen z.B. mit sinusbewerteter Pulsweitenmodulation in Wechselstrom mit der zum Starten geeigneten Frequenz und Amplitude um.

[0052] Bei der in der Fig. 2 gezeigten Ausführungsform bilden der Wechselrichter 10 des Elektrofahrzeugs 1 und der Umrichter 15 des Range Extenders 4 zusammen mit der sie verbindenden Energieübertragungsleitung 6 einen Gleichspannungszwischenkreis-Umrichter. Sie bilden die Endpunkte des Zwischenkreises 9, der sich über die von den Kopplungsvorrichtungen 5 a, 5b gebildete Schnittstelle erstreckt, Der Energiespeicher 3 ist, wie oben beschrieben, über den Gleichspannungs-Gleichspannungs-Wandler 8 vom Zwischenkreis 9 spannungsmäßig entkoppelt, kann also eine niedrigere oder höhere Spannung als dieser haben. Ein gesonderter Energiespeicher (z. B ein Kondensator) kann dann direkt im Gleichspannungszwischenkreis 9 liegen. Bei anderen Ausführungsformen liegt der Energiespeicher 3 unmittelbar im Gleichspannungszwischenkreis und hat damit die gleiche Spannung wie jener, und wirkt als Speicher im Zwischenkreis 9.

[0053] Die Steuergeräte 11a, 11b tauschen Funktions- und Überwachungsdaten über die Schnittstelle bei 5a, 5b n auf dem Datenbus 7 aus. Beispielsweise weist das fahrzeugseitige 7/14 österreichisches Patentamt AT510 806B1 2012-09-15

Steuergerät 11 a das Steuergerät 11 b des Range Extenders 4 an, bestimmte Funktionen zu erfüllen (d.h. Betriebszustände einzunehmen) vor. Beispielsweise kann es das das Steuergerät 11b des Range Extenders 4 anweisen, das Starten oder Stoppen des Verbrennungsmotors 12 des Range Extenders 4 zu veranlassen, eine bestimmte elektrische Leistung bereitzustellen oder einen Betriebspunkt zu wählen, bei dem der Verbrennungsmotors 12 einen bestimmten Mindest-Wirkungsgrad erzielt (wobei dabei ggf. erzeugte elektrische Überschussleistung im Energiespeicher 3 gespeichert wird) oder bestimmte Lärm- oder Abgasemissionswerte nicht überschreitet. Diese funktionsbezogenen Anforderungssignale werden von dem Steuergerät 11b des Range Extenders 4 empfangen und in solche maschinennahen Steuersignale umgesetzt, dass der Range Extender 4 (soweit möglich) die durch die Signale repräsentierten Anforderungen erfüllt. Somit übernimmt das Steuergerät 11b die maschinennahe Kontrolle über die Komponenten des Range Extenders 4 und nicht etwa das fahrzeugseitige Steuergerät 11 a. Letzteres muss also über die konkrete bauliche Realisierung des verwendeten speziellen Ran-ge-Extender-Typs „nichts wissen", sondern kann allein typübergreifend standardisierbare Funktionsaufrufe verwenden.

[0054] Umgekehrt empfängt das fahrzeugseitige Steuergerät 11 a auch funktionsbezogene Informationssignale vom Range-Extender-Steuergerät 11b. Diese tragen z.B. Informationen über den Betriebszustand und/oder die Betriebsfähigkeit des Range Extenders 4. Hierunter sind sog. synchrone Signale, die vom Range-Extender-Steuergerät 11b in Antwort auf ein diesbezügliches Anforderungssignal seitens des fahrzeugseitigen Steuergeräts 11 a geliefert werden, als auch sog. asynchrone Signale, die ohne Aufforderung seitens des fahrzeugseitigen Steuergeräts 11a von Range-Extender-Steuergerät 11b an jenes abgegeben werden. Bei ersteren handelt es sich z.B. um Meldungen über Betriebstemperatur, momentanen Kraftstoffverbrauch, Wirkungsgrad, oder Beschreibungen von typbezogenen dauerhaften Eigenschaften, etwa eine Typidentifizierung, die Seriennummer des Range Extenders 4, eine Auflistung aller von dem Steuergerät 11b unterstützter (funktionsbezogener) Anforderungssignale, etc. Bei letzteren Signalen handelt es sich z.B. um Störungsmeldungen, Warnungen über kritische Betriebssituationen (wie geringe Brennstoffreserve).

[0055] Diese (synchronen und/oder asynchronen) Informationssignale dienen nicht nur der Kommunikation zwischen den beiden Steuergeräten 11a, 11b während des laufenden Betriebs im Hybridfahrbetriebsmodus, sondern auch der automatischen Erkennung der Ankopplung des Range Extenders 4. Mit deren Hilfe erkennt das fahrzeugseitige Steuergeräten 11a nicht nur, dass ein Range Extender 4 angekoppelt wurde, sondern kann dessen Typ und/oder dessen bestimmte technische Kenngrößen (z.B. Maximalleistung, Reichweite, etc.) ermitteln, und so einen auf den ermittelten Typ bzw. auf die ermittelten technischen Kenngrößen spezifisch abgestimmten Hybridfahrbetriebsmodus einrichten und automatisch oder nach Fahrerbestätigung aktivieren. Entsprechend erfolgt bei manchen Ausführungsformen auch ein Informationsfluss in der anderen Richtung, so dass sich das Range-Extender-Steuergerät 11b bei Ankopplung des Range Extenders 4 hinsichtlich seiner Steuerfunktionen automatisch auf den Typ des Elektrofahrzeugs einstellen kann.

[0056] Eine im laufenden Betrieb steuerungsmäßig relativ einfache Kopplung des Range-Extender-Steuergeräts 11b mit dem Elektrofahrzeug beruht, dass die momentane Spannung im Zwischenkreis 9 über die Schnittstelle 5a, 5b vom Range-Extender-Steuergerät 11b abgegriffen wird. Eine Regelung im Range-Extender-Steuergeräts 11b versucht, die Zwischenkreisspannung konstant zu halten, indem - wenn sie unter einen Grenzwert fällt - den Range Extender veranlasst, elektrische Leistung in den Zwischenkreis 9 zu speisen oder ggf. bereits eingespeiste Leistung zu erhöhen. Bei anderen Ausführungsformen erzeugt das fahrzeugseitige Steuergerät 11a abhängig von der Zwischenkreisspannung und/oder dem Ladezustand des Energiespeichers 3 entsprechende Anforderungssignale an den Range Extender 4.

[0057] Fig. 3 veranschaulicht die automatische Erkennung der Ankopplung des Range Exten-ders 4 und die hierdurch gesteuerte Wahl des Betriebsmodus. Bei einer Variante sendet das Steuergerät 11b des Range Extenders 4 unaufgefordert (d.h. asynchron) ein Anwesenheitssignal an das fahrzeugseitige Steuergerät 11a, sobald die Ankopplung über die Kopplungsvorrich- 8/14 österreichisches Patentamt AT510 806B1 2012-09-15 tungen 5a, 5b hergestellt ist. Letzteres „lauscht" laufend auf dem Bus 7, ob ein derartiges Anwesenheitssignal kommt, und detektiert so die Ankopplung des Range Extenders 4. Bei einer anderen Variante sendet das fahrzeugseitige Steuergerät 11 a laufend in kurzen Abständen ein Anforderungssignal an ein möglichenweise vorhandenes Steuergerät 11b eines Range Extenders 4 über den Datenbus 7. Bei dieser Variante „lauscht" das Range-Extender-Steuergerät 11b, ob eine derartiges Aufforderungssignal kommt, und meldet sich bei dessen Empfang synchron mit einem Anwesenheitssignal zurück. Hierdurch detektiert das fahrzeugseitige Steuergerät 11a die Ankopplung des Range Extenders 4. Bei einer noch anderen Variante wird beim mechanischen Koppeln der Kopplungsvorrichtungen 5a, 5b automatisch ein Schaltkontakt betätigt, was vom fahrzeugseitigen Steuergerät 11a detektiert und im Sinne einer Ankopplung des Range Extenders 4 verstanden wird. Die asynchrone oder synchrone Meldung ist bei manchen Ausführungsformen mit der mechanischen Detektion kombiniert.

[0058] Zunächst prüft das fahrzeugseitige Steuergerät 11a im obigen Sinne bei 18, of der Range Extender 4 angekoppelt ist. Bei negativem Ergebnis wird das Fahrzeug 1 weiter im Elektro-fahrbetriebsmodus 16 betrieben bzw. in diesen Modus überführt. Darunter fällt eine Betriebsart, bei der der Antriebsmotor 2 mit elektrischer Leistung aus dem Energiespeicher 3 gespeist wird, und eine weitere Betriebsart (Rekuperationsmodus), bei dem vom generatorisch betriebenen Antriebsmotors 2 erzeugte Energie im Energiespeicher 3 gespeichert wird, beispielsweise beim Bremsen oder bei Bergabfahrt.

[0059] Bei positivem Ausgang prüft das Steuergerät 11a hingegen bei 19, ob der Hybridfahrbetriebsmodus freigegeben wird bzw. wurde. Hierzu veranlasst es beim erstmaligen Durchlauf von 19 nach Erkennung der Ankopplung, dass dem Benutzer des Elektrofahrzeugs 1 die Ankopplung des Range Extenders4 signalisiert und er zur Freigabe des Hybridfahrbetriebsmodus aufgefordert wird. Gibt der Benutzer frei (z.B. mit Hilfe eines entsprechenden Betätigungselements im Führerstand), so überführt das Steuergerät 11 a den Betriebsmodus in den Hybridfahrbetriebsmodus 17 oder belässt ihn ggf. im Hybridfahrbetriebsmodus 17. Eine bereits bei einem früheren Durchlauf gegebene Freigabe wirkt solange weiter, solange bei 18 das positive Ergebnis bleibt; es ist dann also keine wiederholte Freigabe durch den Fahrer erforderlich (und es erfolgt dann auch keine wiederholte Freigabeaufforderung). Lehnt der Fahrer die Freigabe ab, erfolgt Überführung in den bzw. Weiterbetrieb im Elektrofahrbetriebsmodus 16. Bei anderen Ausführungsformen erfolgt der Übergang in den Hybridfahrbetriebsmodus 17 ohne dass hierfür eine Freigabe erforderlich wäre (Schritt 19 entfällt also).

[0060] Im Hybridfahrbetriebsmodus 17 stehen neben den beiden im Elektrofahrbetriebsmodus 16 verfügbaren Betriebsarten eine Reihe weiterer Betriebsarten bereit.

[0061] Beispielsweise wird bei einer Betriebsart das Elektrofahrzeug 1, also der Antriebmotor 2 sowie weitere Bordnetzverbraucher, allein von dem Range Extender 4 mit elektrischer Leistung versorgt.

[0062] Bei einer weiteren Betriebsart (Boostmodus) tragen Range Extender 4 und Energiespeicher 3 gemeinsam zur Antriebsleistung bei.

[0063] Bei einer weiteren Betriebsart speist der Range Extender 4 den Antriebsmotor 2, und lädt außerdem den Energiespeicher 3.

[0064] Bei einer noch weiteren Betriebsart wird der Range Extender 4 konstant bei einer bestimmten Leistung und/oder Drehzahl betrieben, um z.B. den Wirkungsgrad zu optimieren oder Lärm- oder Abgasemission zu reduzieren. Der Energiespeicher 3 dient dann als Pufferspeicher für die i.a. variierende Leistungsaufnahme des Elektrofahrzeugs 1, kann also je nach aktuellem Leistungsbedarf geladen oder entladen werden.

[0065] Auch gibt es eine Start-Betriebsart, bei der der Verbrennungsmotor 12 aus abgestelltem Zustand mit Hilfe des Generators 13 oder eines gesonderten Starters gestartet wird, und zwar unter Energieentnahme aus dem Energiespeicher 3 oder einer hiervon unabhängigen Batterie.

[0066] Schließlich gibt es eine Betriebsart, bei der während der Anlaufphase des Range Exten-ders 4 der Leistungsbedarf des Elektrofahrzeugs 1 aus der Batterie 3 überbrückt bis der Range 9/14

Claims (13)

1. österreichisches Patentamt AT510 806 B1 2012-09-15 Extender 4 die angeforderte Leistung liefert. So kann beispielsweise bei einem kurzzeitigen Stopp des Fahrzeugs 1 der Range Extender 4 nach Art einer Start-/Stopp-Automatik gestoppt und für Weiterfahrt wieder gestartet werden, wobei das Fahrzeug bereits vor dem oder während des Startvorgangs losfahren kann, also das Losfahren nicht durch die Inbetriebnahme des Range Extenders 4 verzögert wird. Patentansprüche 1. Elektrofahrzeug (1) und Reichweitenvergrößerungseinrichtung (4), wobei das Elektrofahrzeug (1) mit wenigstens einem elektrischen Antriebsmotor (2) und einem elektrischen Energiespeicher (3) ausgerüstet ist, die Reichweitenvergrößerungseinrichtung (4) zur Erzeugung von elektrischer Energie aus einem Brennstoff ausgebildet ist, eine Steuervorrichtung (11a, 11b) vorgesehen ist, und das Elektrofahrzeug (1) und die Reichweitenvergrößerungseinrichtung (4) jeweils zueinander komplementäre Kopplungsvorrichtungen (5a, 5b) zum vorübergehenden Befestigen der Reichweitenvergrößerungseinrichtung (4) an dem Elektrofahrzeug (1) aufweisen, die deren stromübertragungsmäßige und steuerungsmäßige Ankopplung erlauben, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuervorrichtung (11a, 11b) zum Steuern wenigstens zweier verschiedener Betriebsmodi, nämlich eines Elektrofahrbetriebsmodus (16) und eines Hybridfahrbetriebsmodus (17) eingerichtet ist, und die Steuervorrichtung (11a, 11b) auch dafür eingerichtet ist, den angekoppelten Zustand der Reichweitenvergrößerungseinrichtung (4) automatisch zu erkennen.
2. 2. Elektrofahrzeug (1) und Reichweitenvergrößerungseinrichtung (4) nach Anspruch 1, wobei die Steuervorrichtung (11a) dafür eingerichtet ist, bei Erkennen der Ankopplung eine Freigabeaufforderung für den Benutzer zur Änderung des Elektrofahrbetriebsmodus (16) in den Hybridfahrbetriebsmodus (17) automatisch zu erzeugen oder vom Elektrofahrbetriebsmodus (16) automatisch in den Hybridfahrbetriebsmodus (17) zu wechseln.
3. 3. Elektrofahrzeug (1) und Reichweitenvergrößerungseinrichtung (4) nach Anspruch 1 oder 2, wobei das Elektrofahrzeug (1) und die Reichweitenvergrößerungseinrichtung (4) stromübertragungsmäßig durch einen Gleichspannungszwischenkreis (9) gekoppelt sind.
4. 4. Elektrofahrzeug (1) und Reichweitenvergrößerungseinrichtung (4) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Steuervorrichtung (11a, 11b) einen ersten Steuervorrichtungsteil (lla) , der in dem Elektrofahrzeug (1) angeordnet ist, und einen zweiten Steuervorrichtungsteil (11b), der in der Reichweitenvergrößerungseinrichtung (4) angeordnet ist, umfasst, wobei der erste Steuervorrichtungsteil (11a) und der zweite Steuervorrichtungsteil (llb) eine Schnittstelle aufweisen und dafür eingerichtet sind, Steuersignale zwischen dem ersten Steuervorrichtungsteil (11a) und dem zweiten Steuervorrichtungsteil (11b) zu übertragen.
5. 5. Elektrofahrzeug (1) und Reichweitenvergrößerungseinrichtung (4) nach Anspruch 4, wobei zur automatischen Erkennung des angekoppelten Zustands der Reichweitenvergrößerungseinrichtung (4) ein Anforderungssignal des ersten Steuervorrichtungsteils (11a) und ein entsprechendes Antwortsignal des zweiten Steuervorrichtungsteils (11b) und/oder ein von dem zweiten Steuervorrichtungsteil (11b) selbsttätig an den ersten Steuervorrichtungsteil (11a) übertragenes Signal vorgesehen ist.
6. 6. Elektrofahrzeug (1) und Reichweitenvergrößerungseinrichtung (4) nach Anspruch 4 oder 5, wobei der erste Steuervorrichtungsteil (11a) dafür eingerichtet ist, zumindest eine die Reichweitenvergrößerungseinrichtung (4) spezifizierende Information zu erfassen, insbesondere ein Signal über eine Maximalleistung, eine pro Kraftstoffbehälterfüllung maximal erzeugbare elektrische Energiemenge, eine Typbezeichnung, eine Seriennummer und/oder von dem zweiten Steuervorrichtungsteil (11b) unterstütze Anforderungssignale. 10/14 österreichisches Patentamt AT510 806 B1 2012-09-15
7. 7. Elektrofahrzeug (1) und Reichweitenvergrößerungseinrichtung (4) nach einem der Ansprüche 2 bis 6, wobei fahrzeugseitig der Antriebsmotor (2) und der Energiespeicher (3) mit dem Gleichspannungszwischenkreis (9) gekoppelt sind, der Gleichspannungszwischen-kreis (9) sich über die Kopplungsvorrichtungen (5a, 5b) erstreckt und der Stromerzeuger der Reichweitenvergrößerungseinrichtung (4) über einen in der Reichweitenvergrößerungseinrichtung (4) integrierten Wandler (15) an den Gleichspannungszwischenkreis (9) angekoppelt ist.
8. 8. Elektrofahrzeug (1) und Reichweitenvergrößerungseinrichtung (4) nach einem der Ansprüche 4 bis 6, wobei die Schnittstelle dafür eingerichtet ist, digitale Steuersignale zu übertragen, und die Kopplungsvorrichtungen (5a, 5b) einen Datenbus (7) zum Übertragen der digitalen Steuersignale über die Schnittstelle aufweisen.
9. 9. Elektrofahrzeug (1) und Reichweitenvergrößerungseinrichtung (4) nach einem der Ansprüche 4 bis 7, wobei der erste Steuervorrichtungsteil (11a) dafür eingerichtet ist, ein Anforderungssignal, insbesondere zum Ein- oder Ausschalten, für Volllast- oder Teillastbetrieb und/oder für eine bestimmte Leistung, Spannung oder Stromstärke, als Steuersignal zu erzeugen, und der zweite Steuervorrichtungsteil (11b) dafür eingerichtet ist, auf das Anforderungssignals hin die Reichweitenvergrößerungseinrichtung (4) autark gemäß der Anforderung zu steuern.
10. 10. Elektrofahrzeug (1) und Reichweitenvergrößerungseinrichtung (4) nach einem der Ansprüche 4 bis 8, wobei der erste Steuervorrichtungsteil (11a) dafür eingerichtet ist, einen Betriebszustandssignal der Reichweitenvergrößerungseinrichtung (4) zu erfassen, insbesondere ein Signal über einen Füllstand eines Kraftstoffbehälters (14), eine Wartungsanforderung, eine Betriebsstörung, eine momentanen Betriebsleistung und/oder eine momentanen Betriebstemperatur.
11. 11. Verfahren zum Betreiben eines Elektrofahrzeugs (1) und einer Reichweitenvergrößerungseinrichtung (4) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der angekoppelte Zustand der Reichweitenvergrößerungseinrichtung (4) automatisch von der Steuervorrichtung (11a) erkannt wird.
12. 12. Verfahren nach Anspruch 10, bei dem bei Erkennen der Ankopplung eine Freigabeaufforderung für den Benutzer zur Änderung des Elektrofahrbetriebsmodus (16) in den Hybridfahrbetriebsmodus (17) automatisch erzeugt wird, oder ein automatischer Wechsel vom Elektrofahrbetriebsmodus (16) in den Hybridfahrbetriebsmodus (17) erfolgt.
13. 13. Verfahren nach Anspruch 11, wobei im Elektrofahrbetriebsmodus (16) das Elektrofahrzeug (1) so betrieben wird, dass das Elektrofahrzeug (1) allein aus dem Energiespeicher (3) mit elektrischer Leistung versorgt wird, und das Elektrofahrzeug (1) generatorisch gebremst und die gewonnene Bremsleistung dem Energiespeicher (3) zugeführt wird, während im Hybridfahrbetriebsmodus (17) das Elektrofahrzeug (1) und die Reichweitenvergrößerungseinrichtung (4) so betrieben werden, dass zusätzlich noch wenigstens eine der folgenden Betriebsarten realisiert wird: das Elektrofahrzeug (1) allein aus der Reichweitenvergrößerungseinrichtung (4) mit elektrischer Leistung versorgt wird, das Elektrofahrzeug (1) gemeinsam aus der Reichweitenvergrößerungseinrichtung (4) und dem Energiespeicher (3) mit elektrischer Leistung versorgt wird, die von der Reichweitenvergrößerungseinrichtung (4) gelieferte Leistung zur Speisung des Antriebsmotors (2) und zur Aufladung des Energiespeichers (3) aufgeteilt wird, die Reichweitenvergrößerungseinrichtung (4) konstant bei einer bestimmten Leistung betrieben wird, wobei bei einer demgegenüber geringeren Leistungsaufnahme des Antriebsmotors (2) der Energiespeicher (3) geladen wird und/oder ein höherer Leistungsbedarf des Antriebsmotors (2) aus dem Energiespeicher (3) gedeckt wird, während einer Anlaufphase der Reichweitenvergrößerungseinrichtung (4) der Energiebe- 11 /14 österreichisches Patentamt AT510 806 B1 2012-09-15 darf des Elektrofahrzeugs (1) aus dem Energiespeicher (3) überbrückt wird, bis die Reichweitenvergrößerungseinrichtung (4) die angeforderte Energie liefert und die Reichweitenvergrößerungseinrichtung (4) aus abgestelltem Zustand unter Energieentnahme aus dem Energiespeicher (3) gestartet wird. Hierzu 2 Blatt Zeichnungen 12/14