DE102007028775A1 - Energierückgewinnung mit abgesetzter Speichereinheit bei KFZ - Google Patents

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Wolfgang Seemann
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    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60K—ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PROPULSION UNITS OR OF TRANSMISSIONS IN VEHICLES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PLURAL DIVERSE PRIME-MOVERS IN VEHICLES; AUXILIARY DRIVES FOR VEHICLES; INSTRUMENTATION OR DASHBOARDS FOR VEHICLES; ARRANGEMENTS IN CONNECTION WITH COOLING, AIR INTAKE, GAS EXHAUST OR FUEL SUPPLY OF PROPULSION UNITS IN VEHICLES
    • 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
    • B60K6/12—Prime-movers comprising combustion engines and mechanical or fluid energy storing means by means of a chargeable fluidic accumulator
    • 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
    • B60T1/02—Arrangements of braking elements, i.e. of those parts where braking effect occurs specially for vehicles acting by retarding wheels
    • B60T1/10—Arrangements of braking elements, i.e. of those parts where braking effect occurs specially for vehicles acting by retarding wheels by utilising wheel movement for accumulating energy, e.g. driving air compressors
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
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Abstract

Unter der Nummer 102007023465.3 habe ich eine Bremsenergie-Rückgewinnung bei KFZ mittels Druckluft zum Patent angemeldet. Zur leichteren Integration in bestehende oder geplante Fahrzeuge ist es sinnvoll, die Anlage in Split-Ausführung zu bauen. Dazu werden zwei Hydraulikpumpen/-turbinen verwendet. Eine dieser Pumpen/Turbinen wird zwischen Kupplung und Getriebe in den Antriebsstrang eingebaut, während die zweite Pumpe/Turbine in die Pneumatikpumpe der Speichereinheit integriert wird (Lochscheibenpumpe Patentanmeldung Nr. 102006049164.1 und Zusatzanmeldung). Die hier beschriebene Erfindung ist eine Kombination dieser vorherigen Anmeldungen. Sie zeichnet sich dadurch aus, dass bei der Lochscheibenpumpe von Pumpenbetrieb auf Turbinenbetrieb umgeschaltet werden kann und eine Leerlauffunktion und eine Kupplung integriert sind. Beim normalen Fahrbetrieb läuft der Pumpenmotor im Leerlauf und das Fahrzeug wird vom (Verbrennungs)motor angetrieben. Beim Betätigen der Bremse wird durch Einrücken der Steuerkurve auf die Pumpenfunktion umgeschaltet. Das Verschieben der Steuerkurve wirkt wie eine hydraulische Kupplung, bei der ein Hydraulikkreislauf in den Antriebsstrang geschaltet wird. Dieser Hydraulikkreislauf treibt die Hydraulikturbine an, welche die auf der gleichen Achse angebrachte Pneumatikpumpe antreibt. Die Pneumatikpumpe füllt den Speichertank, solange der Bremsvorgang dauert. Wird nach dem Bremsen wieder beschleunigt, wird die Pneumatikpumpe umgeschaltet und treibt ...

Description

  • Die Erfindung besteht aus zwei Hydraulikpumpen, welche beide auch zu Hydraulikturbinen umgeschaltet werden können. Diese beiden HPT-Einheiten (Hydraulik-Pumpe-Turbine) sind mittels zweier Hydraulikleitungen für Hin- und Rücklauf verbunden. Sie dienen als Kraftübertragung für die Bremsenergie zwischen Antriebsstrang und Speichereinheit und zwar in beide Richtungen. Ist eine HPT-Einheit im Pumpenbetrieb, ist die andere im Turbinenbetrieb und umgekehrt. Eine HPT-Einheit ist im Antriebsstrang des Fahrzeugs zwischen Kupplung und Getriebe eingefügt, während die andere in die Taumelscheibe der Pneumatikpumpe der Speichereinheit integriert ist. Durch den geringen Platzbedarf der HPT-Einheit im Antriebsstrang (ca. 160 mm Durchmesser, 60 mm lang) lässt sie sich in die meisten Fahrzeuge problemlos integrieren.
  • Im normalen Fahrbetrieb läuft der Rotor der HPT-Einheit im Antriebsstrang – angetrieben vom Fahzeugmotor – im Leerlauf mit. Durch Betätigen des Bremspedals wird die Steuerkurve der HPT-Einheit eingerückt und schaltet damit vom Turbinenbetrieb im Leerlauf auf Pumpenbetrieb um. Gleichzeitig wird die Fahrzeugkupplung betätigt und damit der Fahrzeugmotor ausgekuppelt. Die Pumpe treibt die 2. HPT-Einheit an, welche im Turbinenmodus ist und ihrerseits die mit ihr verbundene Pneumatikpumpe PPM (Pneumatik-Pumpe-Motor) antreibt. Die PPM fördert Luft in den Hochdruck-Hochtemperaturtank und komprimiert diese. Die dabei verrichtete Arbeit bremst das Fahrzeug ab und speichert die Energie in Form von Druckluft.
  • Wird das Fahrzeug – nach Beendigung des Bremsvorgangs – wieder beschleunigt, wird die Steuerkurve der HPT-Einheit 1 wieder ausgerückt, dadurch die Pumpe auf Turbinenfunktion umgeschaltet. Gleichzeitig wird bei der HPT-Einheit 2 die Steuerkurve eingerückt und damit auf Pumpenbetrieb umgeschaltet. Über ein Steuerventil wird die zum Motor umgeschaltete PPM mit der Druckluft aus dem Speichertank angetrieben und über die beiden HPT-Einheiten die Energie wieder dem Antriebsstrang zugeführt. Sobald der Druck im Speichertank abgebaut ist, läuft die HPT-Einheit 1 im Leerlauf und der Fahrzeugmotor treibt das KFZ allein an. Dadurch, dass Fahrzeugmotor und HPT-Turbine gleichzeitig für Antrieb sorgen, verbessert sich das Beschleunigungsverhalten des Fahrzeugs. Die Einkupplung der HPT bei voller Drehzahl verbessert das Ansprechverhalten des progressiv wirkenden Bremssystems.

Claims (5)

  1. Hydraulische Zweiweg-Kraftübertragung mittels umschaltbarer Hydraulikpumpen/-turbinen.
  2. Vom Antriebsstrang abgesetzte pneumatische Komprimierungs- und Speichereinheit.
  3. Kraftabnahme vom und Kraftzuführung zum Antriebsstrang über sehr kompakte Pumpe-Turbine mit geringem Platzbedarf.
  4. Verbindung zwischen Antriebsstrang und Speichereinheit über zwei Hydraulikleitungen.
  5. Gleichzeitges Auskuppeln des Fahrzeugmotors beim Bremsen, zur Erhöhung der Energierückgewinnung, da der Fahrzeugmotor nicht als Motorbremse genutzt wird.
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