DE102007050224A1

DE102007050224A1 - Hybridantrieb

Info

Publication number: DE102007050224A1
Application number: DE102007050224A
Authority: DE
Inventors: Robert Schuele
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2007-10-20
Filing date: 2007-10-20
Publication date: 2009-04-23

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Hybridantrieb, welcher zwei Kompressormotoren mit einem Generatormotor kombiniert. Zur Speicherung der Energie dient ein Druckgastank, welcher mit einem strömungsfähigen Medium durch Druck befüllt oder durch Unterdruck entleert wird. Zur Erzeugung der Energie dient ein Solarpanel. Bei fehlendem Tageslicht bezieht der Controller seine Energie aus dem Druckgastank. Zur Steuerung des Antriebes dient ein Controller mit Empfänger. Zur Bedienung des Antriebes dient ein Sender.

Description

Die vorliegende Erfindung beschreibt einen Hybridantrieb 11, wie er zum Beispiel in einer Baureihe von Sonnenschutzantrieben zum Einsatz kommen könnte.
Der Hybridantrieb 11 besteht aus einer Kombination von zwei Kompressormotoren 2, 7 und einem Generatormotor 1.
Das Antriebssystem ist aber nicht auf Sonnenschutzantriebe beschränkt sondern könnte auch zum Beispiel in Fahrzeugen aller Art verwendet werden.
Bei Antrieben wie sie zum Beispiel aus DE 100 15 881 , DE 42 41 781 , DE 198 25 617 , DE 199 14 677 , EP1092820 , US5221363 , US 5413161 , JP2001082058 , JP2003172077 , JP2004027661 oder JP2006322300 bekannt sind, tritt oftmals das Problem auf, dass zur Speicherung der Energie Akkumulatoren zur Speicherung der elektrischen Energie notwendig sind.
Solche Akkumulatoren sind teuer und nicht umweltverträglich.
Ihre Kapazität ist sehr begrenzt.
Außerdem können Sie auslaufen und sind damit nicht so zuverlässig wie man es bei Produkten mit sehr hoher Stückzahl oder bei schwer zugänglichen Einbausituationen benötigt.
Ihre Lebensdauer ist begrenzt, nach einiger Zeit müssen sie erneuert werden.
Das ist besonders bei Sonnenschutzantrieben sehr teuer und aufwendig, da die extern am Gebäude angebrachten Antriebe in großer Höhe nur sehr schwer zugänglich sind.
Bei Antrieben die nur mit Stromnetzanschluss betrieben werden können, müssen elektrische Leitungen an jedes Fenster gelegt werden.
Das ist besonders bei Altbauten eine besonders umständliche und teure Angelegenheit.
Deshalb werden diese Bauten oft nicht mit elektrischen Sonnenschutzantrieben nachgerüstet.
Obwohl dies gerade dort sinnvoll wäre, wenn Klimaanlagen nachgerüstet wurden.
Die Sonnenschutzanlage reduziert dann die aufzuwendende Kühlleistung ganz erheblich.
Vor allem dann, wenn sie automatisiert ist.
Zur Erzeugung der elektrischen Leistung wird eine große Menge an Kupfer benötigt, was den Motor zum teuersten Teil des Antriebes macht. Es gibt dadurch auch kaum mehr Einsparpotentiale in den Herstellkosten.
Bei Antrieben welche Feuerklappen betätigen, werden oft auch Druckgaskartuschen verwendet.
Es war deshalb die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein Antriebsystem zu schaffen welches netzunabhängig ist, möglichst wenig teures Kupfer in den Antrieben benötigt, wartungsfrei ist, sowohl bei Tageslicht als auch in der Dunkelheit funktioniert, über Funk gesteuert werden kann, die zu installierenden Solarpanel nicht sehr groß sein müssen wenn der Hybridantrieb nur kurze Einschaltzeiten benötigt, sich für Sonnenschutzantriebssysteme eignet welche etwa bei der Modernisierung von Altbauten möglichst autark sein müssen. Die keine teuren und fehleranfällige und umweltbelastende elektrische Akkumulatoren benötigen.
Gelöst wurde die Aufgabe durch die Kombination zweier Kompressormotoren 2, 7 und eines Generatormotors 1 zu einem Hybridantrieb 11.
Zur Steuerung des Hybridantriebes 11 wird ein elektronischer Controller mit Empfänger 4 verwendet.
Zur Speicherung der Energie dient ein Druckgastank 3 der mit einem strömungsfähigen Medium durch Druck befüllt oder durch Unterdruck entleert wird.
Bei einem Fahrzeug würde man einen sehr großen Druckgastank 3 benötigen, deshalb ist es hier denkbar das Druckgas auch zusätzlich in einem Rohrrahmen zu speichern, welcher gleichzeitig das statische Tragwerk des Fahrzeuges bildet.
Zur Erzeugung der Energie dient zum Beispiel ein Solarpanel 5.
Denkbar wäre aber auch ein Windrad oder eine andere Energiequelle.
Die von dem Solarpanel 5 erzeugte Energie wird verwendet, um mittels des Generatormotors 1 den Kompressormotor 2 anzutreiben.
Damit wird der Druckgastank 3 langsam, aber über einen langen Zeitraum gefüllt.
Die vom Solarpanel 5 zur Verfügung gestellte Energie wird außerdem dazu genutzt den elektronischen Controller mit Empfänger 4 zu speisen. Sollte das Solarpanel 5 nicht genügend Energie liefern kann der Kompressormotor 2 den elektrischen Generatormotor 1 antreiben und damit den Controller mit Spannung versorgen.
Zur Bedienung des Antriebes dient ein Sender 10.
Um die Abtriebslast 8, zum Beispiel eine Außenjalousie, zu Heben steuert der Controller 4 ein Steuerventil 9 an. Dadurch fahrt der leistungsstarke Kompressormotor an und hebt die Last.
Drehzahl, Drehrichtung und Position des leistungsstarken Kompressormotors 7 werden dabei dem Controller 4 permanent über die Schalteinheit mit Sensoren 6 gemeldet.
Der so entstandene Regelkreis sorgt für ein gleichmäßiges Fahrverhalten der Abtriebslast 8.
Als Kompressormotoren 2, 7 sind Kolbenmotoren, Kreiskolbenmotoren, Druckgaszylinder, Drehzylinder, Zahnradpumpen, Schneckenradpumpen, Membranpumpen und so weiter denkbar.
Als Schalteinheit 6 könnte zum Beispiel die unter 10 2007 031 143.7 beschriebene Schalteinheit 6 verwendet werden.
Oder jede andere mögliche Schalteinheit mit Sensoren 6.
Die beim Senken der Last entstehende Bremsenergie kann dem Druckgastank 3 wieder zugeführt werden.
Dazu muss der Kompressormotor 7 einen höheren Druck erzeugen als der maximal erzeugbare Druck des Kompressormotors 2.
Es war für den Fachmann überaus erstaunlich, dass bei dem erfundenen Hybridantrieb alle oben genannten Nachteile nicht mehr auftreten.
Die Erfindung kann aus bereits vorhandenen und getesteten Komponenten bestehen, welche einfach und kostengünstig herzustellen sind.
Die Pneumatik ist eine besonders zuverlässige Technologie.
Es entsteht ein autarkes System, welches unabhängig vom Stromnetz betrieben werden kann.
Wird die Erfindung für Fahrzeuge genutzt entfällt das Gewicht der Akkumulatoren zur Energiespeicherung.
Damit ist eine zentrale Forderung nach einem Leichtbau erfüllt.
Der „Treibstoff" Druckgas ist immer und überall verfügbar.
Bei einem Fahrzeug ist vor allem die Größe des Druckgastankes 3 entscheidend über die mögliche Leistung und Reichweite.
Die zu installierende Solarfläche bleibt deshalb relativ klein, da die Sonnenschutzanlage nur kurzzeitig verstellt wird.
Die Zeit in der das Solarpanel 5 Sonnenenergie Energie liefert, welche in der Druckgas gespeichert wird, ist aber sehr lang.
Deshalb sind die Kosten für das Solarpanel 5 relativ gering im Vergleich zu anderen Systemen.
Der Generatormotor 1 und der Kompressormotor 2 sind Kleinmotoren.
Da Kleinmotoren einen sehr hohen Wirkungsgrad haben bleiben die Nachteile der Verlustleistung der Energiewandlung begrenzt.
Die beim Senken der Abtriebslast 8 oder anderweitig entstehende Bremsenergie kann dem Druckgastank 3 wieder zugeführt werden, wenn der Kompressormotor 7 einen höheren Druck erzeugen kann als der maximal erzeugbare Druck des Kompressormotors 2.
So entsteht ein quasi ausbalanciertes System zwischen Abtriebslast 8 und Druck im Druckgastank 3 die eine Rekuperation ermöglicht.
Der Sender 10 ermöglicht ein Steuern des Antriebes ohne an den Wandschalter gehen zu müssen.
Das autarke System funktioniert auch bei Netzausfällen, bedingt durch Feuer oder Ähnlichem.
Was besonders in Altenheimen und Krankenhäusern wichtig ist.
Der Controller mit Empfänger 4 kann gleichzeitig auch die Schalteinheit mit Sensoren 6 steuern.
Erfindungsgemäß weist der Hybridantrieb 11 zwei Kompressormotoren 2, 7 und einen elektrischen Generatormotor 1 auf.
Vorzugsweise treibt der Kompressormotor 7 die anzutreibende Abtriebslast 8 an.
Vorzugsweise erzeugt der Kompressormotor 2 das für den Antrieb erforderliche Druckgas in dem Druckgastank 3.
Weiterhin erfindungsgemäß wird der Kompressormotor 2 von einem Generatormotor 1 angetrieben.
Vorzugsweise stammt die für den Betrieb des Generatormotors 1 erforderliche Leistung von einem Solarpanel 5.
Vorzugsweise stammt die für den Betrieb des Generatormotors 1 erforderliche Leistung von einem Windrad.
Weiterhin erfindungsgemäß kann der Kompressormotor 2 auch den Generatormotor 1 antreiben. Vorzugsweise um die für den Betrieb des Controllers mit Empfänger 4 erforderliche Energie zu liefern, falls nicht genügend Energie vom Solarpanel 5 zur Verfügung steht.
Weiterhin erfindungsgemäß bildet der Kompressormotor 7 mit dem Steuerventil 9, der Schalteinheit mit Sensoren 6 und dem Controller mit Empfänger 4 einen Regelkreis zur Regelung des Bewegungsverhaltens der Abtriebslast 8.
Weiterhin erfindungsgemäß erhält der Controller mit Empfänger 4 seine Steuersignale vom Sender 10.
Weiterhin erfindungsgemäß kann der Kompressormotor 7 einen Teil der Bremsenergie der Abtriebslast 8 in Form von Druckgas in den Druckgastank 3 zurückspeichern.
Weiterhin erfindungsgemäß kann ein solcher Hybridantrieb 11 auch für Fahrzeuge aller Art und Bauart verwendet werden.
Weiterhin Erfindungsgemäß kann ein solcher Hybridantrieb 11 für eine Vielzahl von Antrieben verwendet werden, vor allem dann wenn diese nur selten und nur kurzzeitig in Betrieb sind.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand der 1 und 2 erläutert.
Diese Erläuterung ist lediglich beispielhaft und schränkt den allgemeinen Erfindungsgedanken nicht ein.
Die Erläuterungen gelten für alle Erfindungsgegenstände gleichermaßen.
1 zeigt das Blockschaltbild des Hybridantriebes 11.
2 zeigt beispielhaft einen Sonnenschutzantrieb mit der Abtriebslast
In 1 ist das Blockschaltbild des Hybridantriebes 11 dargestellt.
Der elektrische Generatormotor 1 treibt den Kompressormotor 2 an solange er genügend Energie vom Solarpanel 5 erhält.
Für den Kompressormotor 2 sind Kolbenmotoren, Kreiskolbenmotoren, Druckgaszylinder, Drehzylinder, Zahnradpumpen, Schneckenradpumpen, Membranpumpen und so weiter denkbar. Reicht die Energie des Solarpanels 5 nicht mehr aus den Controller mit Empfänger 4 zu versorgen, so treibt der Kompressormotor 2 den Generatormotor 1 an und liefert so die erforderliche Energie für den Controller mit Empfänger 4.
Der Sender 10 dient dazu, dem Controller mit Empfänger 4 die entsprechenden Steuersignale zu übermitteln, die notwendig sind um den Hybridantrieb 11 zu steuern.
Der Kompressormotor 7, das Steuerventil 9, die Schalteinheit mit Sensoren 6 und der Controller mit Empfänger 4 bilden einen Regelkreis zur Regelung des Bewegungsverhaltens der Abtriebslast 8.
In 2 ist beispielhaft der erfundene Hybridantrieb 11 als Sonnenschutzantrieb mit Abtriebslast 8 und Solarpanel 5 dargestellt.
Diese Darstellung ist lediglich beispielhaft und schränkt den allgemeinen Erfindungsgedanken nicht ein. Bei einem Fahrzeug wäre die Abtriebslast 8 dann das Antriebsrad in Verbindung mit dem Antriebsmoment für das Fahrzeug.

1: Generatormotor
2: Kompressormotor
3: Druckgastank
4: Controller mit Empfänger
5: Solarpanel
6: Schalteinheit mit Sensoren
7: Kompressormotor
8: Abtriebslast
9: Steuerventil
10: Sender
11: Hybridantrieb

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- DE 10015881 [0004]
- DE 4241781 [0004]
- DE 19825617 [0004]
- DE 19914677 [0004]
- EP 1092820 [0004]
- US 5221363 [0004]
- US 5413161 [0004]
- JP 2001082058 [0004]
- JP 2003172077 [0004]
- JP 2004027661 [0004]
- JP 2006322300 [0004]

Claims

Hybridantrieb (11) dadurch gekennzeichnet, dass ein Generatormotor (1) einen Kompressormotor (2) antreibt welcher einen Druckgastank (3) mit einem kompressiblen Strömungsmedium durch Druck befüllt oder Unterdruck entleert und so Energie speichert, mit der ein zweiter Kompressormotor (7) betrieben wird.
Hybridantrieb (11) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet dass der Controller mit Empfänger (4) seine Energie nicht nur vom Solarpanel (5) sondern auch vom Druckgastank (3) beziehen kann, indem der Kompressormotor (2) den Generatormotor (1) antreibt.
Hybridantrieb (11) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Bremsenergie der Abtriebslast (8) über den Kompressormotor (7) zumindest teilweise wieder in den Druckgastank (3) zurückgespeist werden kann.
Hybridantrieb (11) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Controller mit Empfänger (4) Steuersignale vom Sender (10) empfängt und damit den Hybridantrieb (11) steuert.
Hybridantrieb (11) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass er zum Betrieb von Fahrzeugen aller Art und Bauweise verwendet wird.
Hybridantrieb (11) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Kompressormotor (7) mit dem Steuerventil (9), der Schalteinheit mit Sensoren (6) und dem Controller mit Empfänger (4) einen Regelkreis zur Regelung des Bewegungsverhaltens der Abtriebslast (8) bildet.
Hybridantrieb (11) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die für den Betrieb des Generatormotors (1) erforderliche Leistung von einem Solarpanel (5) stammt.
Hybridantrieb (11) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die für den Betrieb des Generatormotors (1) erforderliche Energie aus dem öffentlichen Stromnetz kommt.
Hybridantrieb (11) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die für den Betrieb des Generatormotors (1) erforderliche Energie von einem Windrad oder einer anderen Energiequelle stammt.
Hybridantrieb (11) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Antrieb für ein Fahrzeug beliebiger Art und Bauart verwendet wird.
Hybridantrieb (11) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Druckgastank ein Rohrrahmen ist welcher zusätzliche Funktionen in einem Fahrzeug erfüllt.
Hybridantrieb (11) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Druckgastank aus einem biegeschlaffen Material besteht welches sich bei Druckänderung deformiert und dadurch Stellbewegungen ausführt.