DE102007023465A1 - Bremsenergie-Rückgewinnung bei KFZ mittels Druckluft - Google Patents

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    • B60K6/00—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00
    • B60K6/08—Prime-movers comprising combustion engines and mechanical or fluid energy storing means
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60T—VEHICLE BRAKE CONTROL SYSTEMS OR PARTS THEREOF; BRAKE CONTROL SYSTEMS OR PARTS THEREOF, IN GENERAL; ARRANGEMENT OF BRAKING ELEMENTS ON VEHICLES IN GENERAL; PORTABLE DEVICES FOR PREVENTING UNWANTED MOVEMENT OF VEHICLES; VEHICLE MODIFICATIONS TO FACILITATE COOLING OF BRAKES
    • B60T1/00—Arrangements of braking elements, i.e. of those parts where braking effect occurs specially for vehicles
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    • Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
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Abstract

Im Gegensatz zu bisherigen Hybridansätzen, welche Elektromotoren und Akkumulatoren verwenden, habe ich mich aus Gründen des Umweltschutzes (Akku-Entsorgung, zusätzliches Fahrzeuggewicht) für ein pneumatisches Kurzzeit-Speichersystem entschieden. Das System besteht aus einem isolierten Hochtemperatur-Hochdruckspeicher, einer pneumatischen Pumpe und mehreren Ventilen. Beim Betätigen der Bremse wird die Pumpe in den Antriebsstrang eingekuppelt und pumpt Luft in den Druckbehälter. Die dabei verrichtete Arbeit bremst das Fahrzeug ab. Je stärker der Luftdruck im Behälter ansteigt, desto größer wird die Bremswirkung. Wird der Bremsvorgang beendet und das Fahrzeug wieder beschleunigt, werden die Ein- und Auslassventile der Pumpe umgeschaltet, so dass die aus dem Druckbehälter ausströmende Luft die jetzt als Motor wirkende Pumpe antreibt und das Fahrzeug beschleunigt. Sobald der Druck im Druckbehälter auf einen eingestellten Wert abgefallen ist, wird die Pumpe ausgekuppelt und Ein- und Ausgänge für den nächsten Bremsvorgang wieder umgeschaltet. Jetzt übernimmt der Verbrennungsmotor allein den Vortrieb. Vorteile dieses Systems sind das geringe zusätzliche Gewicht, der Verzicht auf zusätzliche Akkumulatoren und Elektromotoren sowie deutlich niedrigere Kosten. Nachteilig die entstehenden hohen Temperaturen im Druckspeicher, die aber durch entsprechende Materialien bewältigt werden können.

Description

  • Der Vorteil der Rückgewinnung von Bremsenergie beim Hybridantrieb wird in den auf dem Markt befindlichen Modellen durch hohes zusätzliches Gewicht und höhere Anschaffungspreise wieder aufgezehrt. Das vorliegende Konzept, entwickelt für den stufenlosen hydraulischen Allradantrieb Multigear ( DE 10 2004 047 596 A1 ), kann für alle Antriebe mit Verbrennungsmotor eingesetzt werden.
  • Das System besteht aus einer 8-Zylinder Taumelscheiben-Kolbenpumpe nach dem Prinzip des Circular-Dieselmotors ( DE 10 2004 008 535 A1 ). Diese Pumpe kann mittels einer Kupplung mit dem Antriebsstrang des Fahrzeugs verbunden werden. Durch Betätigen des Bremspedals wird die Pumpe eingekuppelt und von den Rädern angetrieben. Die von der Pumpe geförderte Luft wird in einen kleinen isolierten Hochdrucktank gepresst (max. Betriebsdruck mehrere hundert bar, Temperatur bis ca. 1.000°C bei Vollbremsung). Je höher der Druck im Tank wird, desto stärker wird die Bremswirkung, da die Pumpe entsprechend mehr Arbeit verrichten muss.
  • Nach Beendigung des Bremsvorgangs, wenn das Fahrzeug wieder beschleunigt werden soll, werden Pumpeneinlass und -auslass umgeschaltet. Jetzt wirkt die Pumpe als Druckluftmotor zum Antrieb des Fahrzeugs, bis der Druck im Tank auf einen eingestellten Wert abgefallen ist. Der Pneumatikmotor wird ausgekuppelt und die Ein- und Auslassventile wieder auf Pumpenbetrieb umgeschaltet. Nun übernimmt der Verbrennungsmotor wieder den alleinigen Antrieb, bis zur nächsten Bremsung.
  • Wird das Fahrzeug komplett abgebremst, wenn die Fahrt beendet ist, wird die Druckluft bis zur nächsten Fahrt gespeichert und dann zum Anfahren verwendet.
  • Durch dieses System wird der Verscheiß der Bremsbeläge drastisch reduziert, da die Bremsanlage praktisch nur noch als Feststellbremse benötigt wird.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • - DE 102004047596 A1 [0001]
    • - DE 102004008535 A1 [0002]

Claims (10)

  1. Einkupplung einer pneumatischen Pumpe in den Antriebsstrang bei Betätigung des Bremspedals.
  2. Füllung eines Hochdrucktanks mit komprimierter Luft durch die von der kinetischen Energie der Fahrzeugräder angetriebene Pneumatikpumpe.
  3. Umschaltung der Ein- und Ausgangsventile der Pumpe zur Nutzung derselben als Pneumatikmotor zum Antrieb des Fahrzeugs.
  4. Auskoppeln des Pneumatikmotors aus dem Antriebsstrang bei Erreichen eines eingestellten Druckniveaus des Hochdrucktanks.
  5. Umschaltung der Ventile auf Pumpenbetrieb und Nutzung des Hauptantriebs bis zum nächsten Bremsvorgang.
  6. Nutzung der gespeicherten Bremsenergie nach Beendigung der Fahrt für den Neustart des Fahrzeugs.
  7. Verwendung einer 8-Zylinder Taumelscheiben-Kolbenpumpe nach dem Prinzip des Circular-Dieselmotors ( DE 10 2004 008 535 A1 ) zur Füllung des Hochdrucktanks.
  8. Verwendung einer mechanischen Kupplung bei herkömmlichen Antriebssträngen zum Antrieb der Kolbenpumpe.
  9. Einkupplung in einen hydraulischen Antrieb mittels einer in Serie in den Kreislauf geschalteten hydraulischen Lochscheibenpumpe, welche die Taumelscheibenpumpe antreibt.
  10. Hochdrucktank mit hochtemperaturfester Auskleidung und Isolation.
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