AT511921B1 - Reichweitenverlängerer für Elektrofahrzeuge - Google Patents

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Abstract

Ein Reichweitenverlängerer (1) für Elektrofahrzeuge hat eine Brennkraftmaschine (2), einen Generator (3), der an eine elektrofahrzeugseitige Batterie (7) anschließbar ist, und eine schaltbare erste Kupplung (4), die zwischen der Brennkraftmaschine (2) und dem Generator (3) angeordnet ist. Um den Betrieb eines Elektrofahrzeugs unter Vermeidung von Abgasen in bestimmten Situationen wirtschaftlich und energetisch günstiger zu gestalten, wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, dass der Reichweitenverlängerer (1) als Modul- bzw. Baueinheit einen Klimakompressor (5) aufweist, dass zwischen dem Generator (3) und dem Klimakompressor (5) eine schaltbare zweite Kupplung (6) angeordnet ist, und dass bei ausreichendem Ladezustand der elektrofahrzeugseitigen Batterie (7) und nicht geschalteter erster Kupplung (4) der Klimakompressor (5) bei geschalteter zweiter Kupplung (6) aus der elektrofahrzeugseitigen Batterie (7) über den in diesem Betriebszustand als Elektromotor fungierenden Generator (3) antreibbar ist.

Description

Beschreibung „REICHWEITENVERLÄNGERER FÜR ELEKTROFAHRZEUGE" [0001] Die Erfindung bezieht sich auf einen Reichweitenverlängerer (Range-Extender) fürElektrofahrzeuge, mit einer Brennkraftmaschine, einem Generator, der an eine elektrofahrzeug¬seitige Batterie anschließbar ist, und einer schaltbaren ersten Kupplung, die zwischen derBrennkraftmaschine und dem Generator angeordnet ist.
[0002] Derartige Reichweitenverlängerer für Elektrofahrzeuge dienen dazu, die elektrofahr¬zeugseitige Batterie aufzuladen, falls dies zum weiteren Betrieb des Elektrofahrzeugs erforder¬lich ist, bis eine reguläre Aufladung der elektrofahrzeugseitigen Batterie über das Netz möglichist.
[0003] Ausgehend von dem vorstehend geschilderten Stand der Technik liegt der Erfindung dieAufgabe zugrunde, einen Reichweitenverlängerer für Elektrofahrzeuge zur Verfügung zu stel¬len, mittels dem ein wirtschaftlich und energetisch günstiger Betrieb des Elektrofahrzeugs unterBerücksichtigung von Verhältnissen, in denen die Abgabe von Abgasen des Elektrofahrzeugsunerwünscht ist, möglich ist.
[0004] Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass der Reichweitenverlängererals Modul-Baueinheit einen integrierten Klimakompressor aufweist, dass zwischen dem Genera¬tor und dem Klimakompressor eine schaltbare zweite Kupplung angeordnet ist, und dass beiausreichendem Ladezustand der elektrofahrzeugseitigen Batterie und nicht geschalteter ersterKupplung der Klimakompressor bei geschalteter zweiter Kupplung aus der elektrofahrzeugseiti¬gen Batterie über den in diesem Betriebszustand als Elektromotor fungierenden Generatorantreibbar ist. Erfindungsgemäß ist es möglich, den in die Modul- bzw. Baueinheit des Reich¬weitenverlängerers integrierten Klimakompressor über den im Reichweitenverlängerer ohnehinerforderlichen Generator, der dann als Elektromotor wirkt, anzutreiben, ohne dass für den Be¬trieb des Klimakompressors weitere Bauteile erforderlich wären. Durch den quasi unmittelbarenAntrieb des Klimakompressors mittels der Brennkraftmaschine, der möglich ist, wenn und so¬bald die Brennkraftmaschine in Betrieb ist, wird die mittels der Batterie und des Reichweitenver¬längerers erzielbare Reichweite des Elektrofahrzeugs bei in Betrieb befindlichem Klimakom¬pressor spürbar erhöht. Darüber hinaus kann ein ansonsten üblicher zusätzlicher Elektromotorfür den Klimakompressor entfallen.
[0005] Die Brennkraftmaschine des erfindungsgemäßen Reichweitenverlängerers kann gemäßeiner vorteilhaften Ausführungsform desselben als Wankelmotor ausgebildet sein.
[0006] Wenn die Brennkraftmaschine des erfindungsgemäßen Reichweitenverlängerers soausgelegt ist, dass mittels ihr in ihrem Nennbetriebszustand bei geschalteter erster Kupplungder Generator mit seiner Nennleistung betreibbar ist, ist ein Betrieb des erfindungsgemäßenReichweitenverlängerers mit denkbar höchstem Wirkungsgrad gewährleistet.
[0007] Sofern der Generator des erfindungsgemäßen Reichweitenverlängerers so ausgelegt ist,dass seine Nennleistung das Drei- bis Vierfache der durch den Klimakompressor maximalaufnehmbaren mechanischen Leistung beträgt, ist sichergestellt, dass auch bei geschlossenerschaltbarer zweiter Kupplung und geschlossener schaltbarer erster Kupplung immer noch ca.70 bis 80 % der von der Brennkraftmaschine erzeugten und an der schaltbaren ersten Kupp¬lung zur Verfügung stehenden mechanischen Energie in elektrische Energie zum Nachlaßender elektrofahrzeugseitigen Batterie umgesetzt wird.
[0008] Bei geöffneter zweiter Kupplung steht die gesamte seitens der Brennkraftmaschineerzeugte mechanische Leistung zur Erzeugung elektrischer Energie zum Nachladen der elekt¬rofahrzeugseitigen Batterie zur Verfügung.
[0009] Wenn der Generator mittels eines Vier-Quadranten-Stellers so angesteuert werdenkann, dass die Brennkraftmaschine mittels des dann als Elektromotor fungierenden Generatorsstartbar ist, kann auf einen separaten Elektrostarter od.dgl. verzichtet werden.
[0010] Im Falle des erfindungsgemäßen Reichweitenverlängerers steht in dem Betriebszu¬stand, in dem die schaltbare erste Kupplung geschlossen und die schaltbare zweite Kupplunggeöffnet ist, die gesamte Leistung der Brennkraftmaschine für die Erzeugung elektrischer Ener¬gie zum Nachladen der elektrofahrzeugseitigen Batterie zur Verfügung. Wenn die elektrofahr¬zeugseitige Batterie einen ausreichenden Ladezustand aufweist, ist es möglich, die schaltbareerste Kupplung zu öffnen und die schaltbare zweite Kupplung zu schließen, so dass der Klima¬kompressor rein elektrisch betrieben werden kann. Dies ist bei entsprechenden Situationen vongroßem Vorteil, da in diesem Betriebszustand keine Abgase entstehen.
[0011] Bei einem erfindungsgemäßen Verfahren zum Betreiben eines Klimakompressors einerKlimaanlage eines Elektrofahrzeugs wird der Klimakompressor aus einer mittels einer Brenn¬kraftmaschine eines Reichweitenverlängerers über einen Generator aufladbaren elektrofahr¬zeugseitigen Batterie mit Antriebsenergie versorgt, wobei der Generator als Elektromotor dieihm aus der elektrofahrzeugseitigen Batterie zugeleitete elektrische Energie in mechanischeAntriebsenergie für den Klimakompressor umwandelt.
[0012] Zu der Modul- bzw. Baueinheit, durch die der Reichweitenverlängerer gebildet wird,gehört im Falle der Erfindung auch der Klimakompressor, d.h., der Klimakompressor ist quasi inden Reichweitenverlängerer integriert.
[0013] Im Folgenden wird die Erfindung anhand einer Ausführungsform unter Bezugnahme aufdie Zeichnung näher erläutert, in deren einziger Figur eine Ausführungsform eines erfindungs¬gemäßen Reichweitenverlängerers für Elektrofahrzeuge sowie eine mit dieser zusammenwir¬kende elektrofahrzeugseitige Batterie zeigt.
[0014] Eine in der einzigen Figur gezeigte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Reich¬weitenverlängerers (Range-Extender) 1 für Elektrofahrzeuge hat eine Brennkraftmaschine 2,einen Generator 3, der auch als Elektromotor betreibbar ist, und eine schaltbare erste Kupplung4, die zwischen der Brennkraftmaschine 2 und dem Generator 3 angeordnet ist.
[0015] Des Weiteren gehört zu dem als Modul- bzw. Baueinheit ausgebildeten erfindungsge¬mäßen Reichweitenverlängerer 1 ein Klimakompressor 5, der nach Montage des Reichweiten¬verlängerers 1 in das im übrigen nicht dargestellte Elektrofahrzeug ein wesentlicher Bestandteilder elektrofahrzeugseitigen Klimaanlage ist.
[0016] Zwischen dem Klimakompressor 5 einerseits und dem Generator 3 andererseits ist eineschaltbare zweite Kupplung 6 angeordnet.
[0017] An den Generator 3 des Reichweitenverlängerers 1 ist eine elektrofahrzeugseitige Batte¬rie 7 angeschlossen. Diese elektrofahrzeugseitige Batterie 7 ist mittels der Brennkraftmaschine2 des Reichweitenverlängerers 1 bei geschalteter bzw. geschlossener erster Kupplung 4 überden Generator 3 aufladbar.
[0018] Die Brennkraftmaschine 2, die z.B. als Wankelmotor ausgebildet sein kann, ist im darge¬stellten Ausführungsbeispiel so ausgelegt, dass ihre in ihrem Nennbetriebszustand über diegeschlossene bzw. geschaltete erste Kupplung 4 an den Generator 3 des Reichweitenverlänge¬rers 1 abgegebene Leistung ausreichend ist, um den Generator 3 mit seiner Nennleistung zubetreiben. Der Generator 3 wiederum ist so ausgelegt, dass seine Nennleistung ca. drei- bisviermal so groß ist wie die durch den Klimakompressor 5 des Reichweitenverlängerers 1 maxi¬mal aufnehmbare mechanische Leistung.
[0019] Bei der in der einzigen Figur gezeigten Ausführungsform sind der Generator 3 und derKlimakompressor 5 des Reichweitenverlängerers 1 an ein ihnen gemeinsames Flanschteil 8angeflanscht. In der Antriebsverbindung zwischen dem Generator 3 einerseits und dem Klima¬kompressor 5 andererseits, in der die schaltbare zweite Kupplung 6 angeordnet ist, ist desWeiteren - in der gezeigten Ausführungsform - ein Keilriementrieb 9 vorgesehen. Die schaltbarezweite Kupplung 2 ist bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel zwischen dem Keilriementrieb 9und dem Klimakompressor 5 angeordnet.
[0020] Der Generator 3 des Reichweitenverlängerers 1 ist mittels eines in der Figur nicht ge- zeigten Vier-Quadranten-Stellers so ansteuerbar, dass die Brennkraftmaschine 2 mittels des alsElektromotor einsatzfähigen Generators gestartet werden kann.
[0021] Mit dem vorstehend geschilderten Reichweitenverlängerer 1 ist es möglich, die Reich¬weite der elektrofahrzeugseitigen Batterie 7 zu erhöhen. Hierzu wird die zwischen der Brenn¬kraftmaschine 2 und dem Generator 3 angeordnete schaltbare erste Kupplung 4 geschaltetbzw. geschlossen. In diesem Betriebszustand ist die zwischen dem Generator 3 und dem Kli¬makompressor 5 angeordnete schaltbare zweite Kupplung 6 geöffnet bzw. nicht geschaltet. Indiesem Betriebszustand steht die gesamte Antriebsleistung, die seitens der Brennkraftmaschine2 des Reichweitenverlängerers 1 erzeugt wird, für die Erzeugung elektrischer Energie zumNachladen der fahrzeugseitigen Batterie 7 zur Verfügung.
[0022] Wenn in dem vorgeschalteten Betriebszustand des Reichweitenverlängerers 1 zusätz¬lich die schaltbare zweite Kupplung 6 geschaltet bzw. geschlossen wird, so wird ein Anteil deran der schaltbaren ersten Kupplung 4 zur Verfügung stehenden mechanischen Energie für denBetrieb des Klimakompressors 5 eingesetzt. Bei der vorstehend geschilderten Auslegung derBrennkraftmaschine 2 bzw. des Generators 3 ist sichergestellt, dass in diesem Betriebszustandimmer noch ca. 70 bis 80 % der an der schaltbaren ersten Kupplung 4 zur Verfügung stehen¬den mechanischen Energie zur Erzeugung von elektrischer Energie zum Nachladen der elektro¬fahrzeugseitigen Batterie 7 zur Verfügung steht.
[0023] Wenn der Ladezustand der elektrofahrzeugseitigen Batterie 7 ausreichend hoch ist,kann durch Öffnen der schaltbaren ersten Kupplung 4 und Schließen der schaltbaren zweitenKupplung 6 ein Betriebszustand erreicht werden, bei dem der Klimakompressor 5 rein elektrischbetrieben wird. Die Antriebsenergie des Klimakompressors 5 stammt dann ausschließlich ausder elektrofahrzeugseitigen, in einem ausreichenden Ladezustand befindlichen Batterie 7,wobei der zwischen der elektrofahrzeugseitigen Batterie 7 einerseits und dem Klimakompressor5 andererseits angeordnete Generator 3 als Elektromotor fungiert. In diesem Betriebszustandwerden aufgrund des Betriebs des Klimakompressors 5 keine Abgase erzeugt.

Claims (6)

  1. Patentansprüche 1. Reichweitenverlängerer für Elektrofahrzeuge, mit einer Brennkraftmaschine (2), einemGenerator (3), der an eine elektrofahrzeugseitige Batterie (7) anschließbar ist, und einerschaltbaren ersten Kupplung (4), die zwischen der Brennkraftmaschine (2) und dem Gene¬rator (3) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Reichweitenverlängerer (1)als Modul- bzw. Baueinheit einen Klimakompressor (5) aufweist, dass zwischen dem Ge¬nerator (3) und dem Klimakompressor (5) eine schaltbare zweite Kupplung (6) angeordnetist, und dass bei ausreichendem Ladezustand der elektrofahrzeugseitigen Batterie (7) undnicht geschalteter erster Kupplung (4) der Klimakompressor (5) bei geschalteter zweiterKupplung (6) aus der elektrofahrzeugseitigen Batterie (7) über den in diesem Betriebszu¬stand als Elektromotor fungierenden Generator (3) antreibbar ist.
  2. 2. Reichweitenverlängerer nach Anspruch 1, bei dem die Brennkraftmaschine (2) als Wan¬kelmotor ausgebildet ist.
  3. 3. Reichweitenverlängerer nach Anspruch 1 oder 2, dessen Brennkraftmaschine (2) so aus¬gelegt ist, dass mittels ihr in ihrem Nennbetriebszustand bei geschalteter erster Kupplung (4) der Generator (3) mit seiner Nennleistung betreibbar ist.
  4. 4. Reichweitenverlängerer nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dessen Generator (3) so aus¬gelegt ist, dass seine Nennleistung das Drei- bis Vierfache der durch den Klimakompressor (5) maximal aufnehmbaren mechanischen Leistung beträgt.
  5. 5. Reichweitenverlängerer nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei dem der Generator (3)mittels eines Vier-Quadranten- Stellers so ansteuerbar ist, dass die Brennkraftmaschine (2)mittels des als Elektromotor fungierenden Generators (3) startbar ist.
  6. 6. Verfahren zum Betreiben eines Klimakompressors (5) einer Klimaanlage eines Elektrofahr¬zeugs, bei dem der Klimakompressor (5) aus einer mittels einer Brennkraftmaschine (2) ei¬nes Reichweitenverlängerers (1) über einen Generator (3) aufladbaren elektrofahrzeugsei¬tigen Batterie (7) mit Antriebsenergie versorgt wird, wobei der Generator als Elektromotordie ihm aus der elektrofahrzeugseitigen Batterie zugeleitete elektrische Energie in mecha¬nische Antriebsenergie für den Klimakompressor (5) umwandelt. Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
ATA816/2012A 2011-09-07 2012-07-23 Reichweitenverlängerer für Elektrofahrzeuge AT511921B1 (de)

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