DE102008039907A1 - Fahrzeug - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Fahrzeug (8) mit einem elektrischen Energiespeicher (6), einer Energiequelle (4) mit einem Generator (5) zum Aufladen des elektrischen Energiespeichers (6) und einer Aktivierungsvorrichtung (3) der Energiequelle (4), wobei (1) ausgebildet ist. Die Startvorrichtung (2) ist dazu ausgebildet die Aktivierungsvorrichtung (3) zu initiieren, insbesondere ist die Startvorrichtung (2) dazu ausgebildet die Aktivierungsvorrichtung (3) kabellos zu initiieren.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Fahrzeug gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
  • Aus der WO 00/74964 ist ein Anhänger zum Versorgen eines Elektrofahrzeuges während der Fahrt mit Energie bekannt, welcher dazu ausgebildet ist, das Elektrofahrzeug sowohl während der Fahrt als auch im Stand mit Energie zu versorgen. Auf diese Weise kann die Reichweite des Elektrofahrzeuges verlängert werden. Der Anhänger weist eine Energiequelle, einen Generator sowie einen Umrichter auf und ist mit dem Fahrzeug über eine Kupplung zur Kraftübertragung und über ein Kabel zur Übertragung von elektrischer Energie verbunden. Nachteilig an der Verwendung des in der oben genannten Schrift offenbarten Fahrzeuganhängers ist, dass er um die benötigte Dauerleistung des Fahrzeuges aufzubringen sehr groß dimensioniert sein muss.
  • Aufgabe der Erfindung ist es ein Fahrzeug zur Verfügung zu stellen, welches eine kleine zusätzliche Energiequelle aufweist und welches trotzdem dazu ausgebildet ist große Distanzen zu bewältigen.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Fahrzeug mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
  • Gemäß der Erfindung wird ein Fahrzeug mit einer Energiequelle, einem elektrischen Energiespeicher, einem zum Erzeugen von elektrischer Energie und zum Aufladen des elektrischen Energiespeichers ausgebildeten Generator, einem elektrischen Traktionsmotor, einer zum Einschalten und/oder zum Ausschalten der Energiequelle ausgebildeten Aktivierungsvorrichtung und einer Startvorrichtung mit einem Steuerelement, das das Einschalten und/oder das Ausschalten der Energiequelle durch die Aktivierungsvorrichtung initiiert, wobei das Steuerelement derart ausgebildet ist, dass es die Initiierung ermöglicht, ohne dass sich der Fahrer zum Zeitpunkt der Initiierung im Fahrzeug befinden muss, beansprucht. Durch diese erfindungsgemäße Anordnung kann die Energiequelle in Kombination mit dem Generator besonders vorteilhaft dazu benutzt werden, um den elektrischen Energiespeicher des Fahrzeuges im Stand nachzuladen, ohne dass der Fahrer im Fahrzeug verbleiben muss. Erfahrungsgemäß machen Fahrer von Kraftfahrzeugen ungefähr nach drei bis vier Stunden Fahrt eine Pause, um sich von der Fahrt zu erholen. Diese Zeit kann genutzt werden, um unbeaufsichtigt, nach initiiertem Ladevorgang, das Fahrzeug mittels der Energiequelle nachzuladen. Der Fahrer kann anschließend mit einem mindestens teilweise geladenen elektrischen Energiespeicher weiterfahren. Bei anschließender Weiterfahrt kann mit einer kombinierten Leistung aus dem elektrischen Energiespeicher und der aus der mechanischen Kopplung von Energiequelle und Generator entnehmbaren Leistung weitergefahren werden. So kann eine kleine Energiequelle im Mittel für eine annähernd gleiche Dauerleistung wie eine größer dimensionierte Energiequelle sorgen.
  • Gemäß einer weiteren besonders bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung weist das Steuerelement eine einstellbare Zeitschaltuhr auf, wobei die Zeitschaltuhr dazu ausgebildet ist, die Energiequelle durch die Aktivierungsvorrichtung zeitverzögert einzuschalten und/oder auszuschalten. Auf diese Weise ist es besonders vorteilhaft möglich den Ladevorgang des Fahrzeuges zu einem bestimmten zukünftigen Zeitpunkt zu starten. So kann, wenn es nötig ist das Fahrzeug über einen längeren Zeitraum zu parken, die Startvorrichtung über die einstellbare Zeitschaltuhr so eingestellt werden, dass das Fahrzeug erst unmittelbar vor der Weiterfahrt wieder aufgeladen wird. Auf diese Weise kann der stetigen Entladung des elektrischen Energiespeichers entgegengewirkt werden und der elektrische Energiespeicher wird erst dann geladen, wenn die Energie kurz darauf benötigt wird. Ferner kann bei geringen Außentemperaturen die Abwärme der Energiequelle dazu benutzt werden, um den Innenraum des Fahrzeuges aufzuheizen.
  • Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung weist das Steuerelement eine Kommunikationseinheit auf, durch die die Startvorrichtung kabellos mit der Aktivierungsvorrichtung kommunizieren kann. Auf diese Weise ist es besonders vorteilhaft möglich die Aktivierungsvorrichtung durch die Startvorrichtung zu initiieren, ohne dass man dazu in der Nähe des Fahrzeuges sein muss. Die Übermittlung der Benutzereingabe durch die Startvorrichtung erfolgt dabei kabellos. Die kabellose Kommunikation erfolgt insbesondere über Funkwellen. Alternativ kann ein Infrarotsignalsender verwendet werden. So ist es dem Fahrer besonders vorteilhaft möglich den elektrischen Energiespeicher wieder aufzuladen, z. B. wenn nach der Arbeit noch eine zusätzliche, ungeplante Fahrt gemacht werden muss. Insbesondere kann die kabellose Übertragung mittels eines geeigneten Mobiltelefons an die Aktivierungsvorrichtung erfolgen. In diesem Fall sind die Elemente des Steuerelements in das Mobiltelefon integriert und in der Aktivierungsvorrichtung sind ebenfalls Möglichkeiten zur mobilfunkgestützten Kommunikation mit der Startvorrichtung ausgebildet.
  • Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist die Startvorrichtung in den Fahrzeugschlüssel integriert.
  • Auf diese Weise ist eine besonders vorteilhafte Integration der Startvorrichtung in den bestehenden Fahrzeugschlüssel möglich. Der Fahrer führt so die Startvorrichtung immer mit sich und kann so jederzeit das Wiederaufladen des elektrischen Energiespeichers durch die Aktivierungsvorrichtung initiieren.
  • Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung weist die Startvorrichtung ein Anzeigeelement zum Anzeigen der momentan im elektrischen Energiespeicher verfügbaren Energie auf. Besonders vorteilhaft dabei ist, dass der Fahrer so den Ladezustand und/oder die theoretisch mit der sich im elektrischen Energiespeicher befindliche Energie noch fahrbaren Kilometer und/oder die Zeit, bis zu der der Energiespeicher vollständig geladen ist, angezeigt bekommt und aufgrund dieser Informationen entscheiden kann, ob der momentane Ladezustand des elektrischen Energiespeichers für seine Anforderungen ausreicht oder nicht.
  • Gemäß einer weiteren besonders bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung bestätigt die Aktivierungsvorrichtung der Startvorrichtung das erfolgreiche Einschalten und/oder Ausschalten der Energiequelle, insbesondere kabellos, und die Startvorrichtung weist ein Anzeigeelement zum Anzeigen des erfolgreichen Einschaltens und/oder des erfolgreichen Ausschaltens der Energiequelle durch die Aktivierungsvorrichtung auf. Dadurch wird dem Fahrer besonders vorteilhaft mitgeteilt, dass die Energiequelle eingeschaltet und/oder ausgeschaltet wurde und er weiß mit Sicherheit, dass der Ladevorgang des elektrischen Energiespeichers begonnen und/oder beendet wurde.
  • Gemäß einer weiteren besonders bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung sind der Generator und der Traktionsmotor in einer einzigen elektrischen Maschine ausgeführt, wobei diese Maschine sowohl für den Betrieb als Motor als auch als Generator ausgebildet ist. Dabei werden in einer einzigen elektrischen Maschine die Funktionen des Traktionsmotors und des Generators kombiniert, dadurch können besonders vorteilhaft sowohl Bauraum als auch Gewicht im Fahrzeug gespart werden. Eine Trennvorrichtung, welche den Leistungsfluss zwischen dem Traktionsmotor und Fahrzeugrädern trennt, ist in diesem Fall vorzusehen, um ein Nachladen des elektrischen Energiespeichers im Stand zu ermöglichen.
  • Gemäß einer weiteren besonders bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist die Energiequelle als Verbrennungskraftmaschine ausgeführt. Die Verbrennungskraftmaschine in Kombination mit einem Generator kann besonders vorteilhaft aus Kraftstoff, welcher eine hohe Energiedichte aufweist, elektrische Energie erzeugen.
  • Gemäß einer weiteren besonders bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung kann durch die Startvorrichtung ein Sollladezustand des elektrischen Energiespeichers festgelegt werden, so dass die Energiequelle bei Erreichen dieses Sollladezustandes automatisch abschaltet. Ein vorher festgelegter Sollladezustand ist besonders vorteilhaft, wenn der elektrische Energiespeicher nur bis zu einem bestimmten Grad aufgeladen werden soll, da nur noch eine geringe Distanz zu bewältigen ist.
  • Gemäß einer weiteren besonders bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung legt die Startvorrichtung eine Aufladeleistungsstufe zum Aufladen des elektrischen Energiespeichers fest, so dass die Energiequelle den elektrischen Energiespeicher mit unterschiedlichen Ladekurven lädt. Da sich die Lebensdauer der elektrischen Energiespeicher bei hoher Aufladeleistungsstufe verringert, wird so eine besonders vorteilhafte Möglichkeit geschaffen den elektrischen Energiespeicher unterschiedlich schnell zu laden. So kann der Fahrer, in Abhängigkeit der verfügbaren Zeit zum Aufladen des elektrischen Energiespeichers, die Aufladeleistungsstufe wählen. Der Ladestrom wird dabei gemäß einer vorgegebenen Ladestromkurve eingestellt. Ferner ist es möglich eine Aufladeleistungsstufe zu wählen, die auch einen optimalen Betriebspunkt der Energiequelle darstellt. Ferner kann durch die Aufladeleistungsstufe besonders vorteilhaft die Leistungsanforderung an die Energiequelle und damit die Geräuschentwicklung durch die Energiequelle festgelegt werden.
  • Gemäß einer weiteren besonders bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist ein Fahrzeugschlüssel derart ausgeführt, dass sich der Fahrzeugschlüssel beim Initiieren der Aktivierungsvorrichtung durch die Startvorrichtung nicht im Fahrzeug befinden muss. Ferner kann das Fahrzeug, während die Energiequelle den elektrischen Energiespeicher durch den Generator lädt, abgeschlossen sein. Vorteil dieser Ausgestaltung ist, dass der Fahrer während des Wiederaufladens des elektrischen Energiespeichers nicht im Fahrzeug verbleiben muss, da die Energiequelle ohne den Fahrzeugschlüssel betrieben werden kann. Ferner ist das Sicherheitskonzept des Fahrzeuges jedoch so ausgelegt, dass sich das Fahrzeug erst mit einem sich im Fahrzeug befindlichen oder einem im Fahrzeug gesteckten Fahrzeugschlüssel bewegen lässt.
  • Gemäß einer weiteren besonders bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung weist das Fahrzeug einen Luftsensor auf, wobei der Luftsensor die Umgebungsluft prüft und bei verschmutzter Umgebungsluft die Energiequelle durch die Aktivierungsvorrichtung abschaltet und akustisch und/oder durch Lichtsignale warnt. Dadurch wird besonders vorteilhaft sichergestellt, dass beim Wiederaufladen des elektrischen Energiespeichers in geschlossenen Räumen oder in Räumen mit unzureichender Belüftung der Schadstoffgehalt in der Luft vorher festgelegte Grenzwerte nicht überschreitet. Beim Überschreiten dieser Grenzwerte wird die Energiequelle abgeschaltet.
  • Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen sowie aus der Beschreibung im Zusammenhang mit den Figuren.
  • Dabei zeigen:
  • 1 eine schematische Seitenansicht des Fahrzeuges,
  • 2 eine schematische Draufsicht auf die Startvorrichtung.
  • Das in 1 gezeigte Fahrzeug 8 ist als Elektrofahrzeug mit einem Range-Extender ausgebildet.
  • Das Fahrzeug 8 weist einen elektrischen Traktionsmotor 7 zum Antreiben der Fahrzeugräder auf. Der elektrische Traktionsmotor 7 ist als permanenterregte Synchronmaschine ausgeführt. Alternativ kann der Traktionsmotor 7 als Asynchronmaschine oder als Reluktanzantrieb ausgeführt sein. Der elektrische Traktionsmotor 7 wird über ein Ansteuerelement 9, welches eine Leistungselektronik und einen Umrichter aufweist, angesteuert. Das Ansteuerelement 9 entnimmt einem im Fahrzeug 8 ausgebildeten Energiespeicher 6 Energie und gibt diese an den elektrischen Traktionsmotor 7 weiter.
  • Bei längeren Strecken wird, um die Reichweite des Fahrzeuges zu erhöhen, eine zusätzliche Energiequelle 4, ein Generator 5, eine Aktivierungsvorrichtung 3 der Energiequelle 4 und ein Luftsensor 10 mitgeführt, wobei diese dem Fahrzeug 8 entnehmbar ausgeführt sind. Alternativ werden die zusätzliche Energiequelle 4, der Generator 5, die Aktivierungsvorrichtung 3 der Energiequelle 4 und der Luftsensor 10 in einem Anhänger ausgebildet und an das Fahrzeug 8 angehängt. Die Energiequelle 4 versorgt den Generator 5 mit kinetischer Energie. Der Generator 5 wandelt die kinetische Energie in elektrische Energie um und lädt den elektrischen Energiespeicher 6 wieder auf. Auf diese Weise lässt sich bedarfsgerecht und unabhängig von vorhandenen Stromnetzen der elektrische Energiespeicher 6 des Fahrzeuges 8 wiederaufladen.
  • Die Energiequelle 4 wird über die Aktivierungsvorrichtung 3 aus- und eingeschaltet. Der Luftsensor 10 ist so an der Fahrzeugaußenhaut ausgebildet, dass er während des Betriebes der Energiequelle 4 die Außenluft überwacht und die Energiequelle 4 bei verunreinigter Außenluft abschaltet, insbesondere wenn der Kohlenmonoxidgehalt der Außenluft zu hoch bzw. wenn der Sauerstoffgehalt der Außenluft zu gering wird. So kann beim Betrieb in geschlossenen Räumen vermieden werden, dass eine Gesundheitsgefahr für den Menschen besteht.
  • 2 zeigt eine zum Initiieren der Aktivierungsvorrichtung 3 ausgebildete Startvorrichtung 2. Die Startvorrichtung 2 weist ein Steuerelement 1 auf. Über das Steuerelement 1, wird der Startvorrichtung 2 mitgeteilt, dass vom Fahrer eine Energieversorgung des elektrischen Energiespeichers 6 durch die Energiequelle 4 gewünscht wird. Die Startvorrichtung 2 ist im Fahrzeug 8, insbesondere in der Mittelkonsole und/oder in das Bedienkonzept der bildschirmbasierenden Benutzeroberfläche integriert. Alternativ kommuniziert die Startvorrichtung 2 kabellos mit der Aktivierungsvorrichtung 3. Die kabellose Startvorrichtung 2 ist im Fahrzeugschlüssel und/oder als zusätzliches Funkmodul ausgeführt. Alternativ ist die Startvorrichtung 2 im Benutzermenü eines Mobiltelefons integriert und die Aktivierungsvorrichtung 3 ist ebenfalls zur Kommunikation mittels Mobilfunk ausgebildet. Vorteil dieser Ausführungsform ist, dass eine Kommunikation zwischen Startvorrichtung 2 und Aktivierungsvorrichtung 3 auch über sehr große Distanzen bei bestehender Mobilfunkanbindung sowohl der Startvorrichtung 2 als auch der Aktivierungsvorrichtung 3 möglich ist.
  • Die Startvorrichtung 2 übermittelt die Energieanforderung an die Aktivierungsvorrichtung 3. Die Aktivierungsvorrichtung 3 schaltet die Energiequelle 4 ein. Die Energiequelle 4 versorgt den Generator 5 mit kinetischer Energie und der Generator 5 lädt den elektrischen Energiespeicher 6 auf.
  • Die Startvorrichtung 3 weist ein Anzeigeelement 11 auf, wobei das Anzeigeelement 11 dazu ausgebildet ist, das erfolgreiche Ein- und/oder Ausschalten der Energiequelle 4 durch die Aktivierungsvorrichtung 3 anzuzeigen. Ferner ist das Anzeigeelement 11 dazu ausgebildet, den Ladezustand des elektrischen Energiespeichers 6 sowie die mit diesem Ladezustand theoretisch noch fahrbaren Kilometer anzuzeigen.
  • Zusätzlich ist es über das Steuerelement 1 möglich, die Initiierung der Energiequelle 4 durch die Aktivierungsvorrichtung 3 zeitlich versetzt auszuführen. Somit ist es möglich den elektrischen Energiespeicher 6 zu einem festgelegten Zeitpunkt in der Zukunft zu laden.
  • Zusätzlich ist eine Kombination aus dem in einer Fernbedienung ausgeführtem Steuerelement 1 und dem ebenfalls in der Fernbedienung ausgeführtem Anzeigeelement 11 möglich. So kann das zeitverzögerte Initiieren der Aktivierungsvorrichtung 3 kabellos mit der Fernbedienung erfolgen.
  • Zusätzlich kann über die Startvorrichtung 2 der Sollladezustand des Energiespeichers 6 festgelegt werden. Wenn dieser Sollladezustand erreicht ist, schaltet die Aktivierungsvorrichtung 3 die Energiequelle 4 ab.
  • Die Energiequelle 4 ist ferner dazu ausgebildet, eine veränderbare Leistung zur Verfügung zu stellen. In Abhängigkeit der gewünschten Aufladeleistungsstufe kann über die Startvorrichtung 2 die Aufladeintensität eingestellt werden. Diese Aufladeleistungsstufe wird von der Startvorrichtung 2 an die Aktivierungsvorrichtung 3 kommuniziert und die Energiequelle 4 anschließend in einer entsprechenden Aufladeleistungsstufe eingestellt, so ist es möglich verschiedene Ladekurven einzustellen.
  • 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
    • - WO 00/74964 [0002]

Claims (12)

  1. Fahrzeug mit einer Energiequelle (4), einem elektrischen Energiespeicher (6), einem zum Erzeugen von elektrischer Energie und zum Aufladen des elektrischen Energiespeicher (6) ausgebildeten Generator (5), einem elektrischen Traktionsmotor (7) und einer zum Einschalten und/oder zum Ausschalten der Energiequelle (4) ausgebildeten Aktivierungsvorrichtung (3), gekennzeichnet durch eine Startvorrichtung (2) mit einem Steuerelement (1), das das Einschalten und/oder das Ausschalten der Energiequelle (4) durch die Aktivierungsvorrichtung (3) initiiert, wobei das Steuerelement (1) derart ausgebildet ist, dass es die Initiierung ermöglicht, ohne dass sich der Fahrer zum Zeitpunkt der Initiierung im Fahrzeug (8) befinden muss.
  2. Fahrzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuerelement (1) eine einstellbare Zeitschaltuhr aufweist, wobei die Zeitschaltuhr dazu ausgebildet ist, die Energiequelle (4) durch die Aktivierungsvorrichtung (3) zeitverzögert einzuschalten und/oder auszuschalten.
  3. Fahrzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuerelement (1) eine Kommunikationseinheit aufweist, durch die die Startvorrichtung (2) kabellos mit der Aktivierungsvorrichtung (3) kommunizieren kann.
  4. Fahrzeug nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Startvorrichtung (2) im Fahrzeugschlüssel integriert ist.
  5. Fahrzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Startvorrichtung (2) ein Anzeigeelement (11) zum Anzeigen der momentan im elektrischen Energiespeicher (6) verfügbaren Energie aufweist.
  6. Fahrzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Aktivierungsvorrichtung (3) der Startvorrichtung (2) das erfolgreiche Einschalten und/oder Ausschalten der Energiequelle (4) kabellos bestätigt und die Startvorrichtung (2) ein Anzeigeelement (11) zum Anzeigen des erfolgreichen Einschaltens und/oder des erfolgreichen Ausschaltens der Energiequelle (4) durch die Aktivierungsvorrichtung (3) aufweist.
  7. Fahrzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Generator (5) und der Traktionsmotor (7) in einer einzigen elektrischen Maschine ausgeführt sind, wobei diese Maschine sowohl für den Betrieb als Motor als auch als Generator ausgebildet ist.
  8. Fahrzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Energiequelle (4) als Verbrennungskraftmaschine ausgeführt ist.
  9. Fahrzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass durch die Startvorrichtung (2) ein Sollladezustand des elektrischen Energiespeichers (6) festgelegt werden kann, so dass die Energiequelle (4) bei Erreichen dieses Sollladezustandes automatisch abschaltet.
  10. Fahrzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Startvorrichtung (2) eine Aufladeleistungsstufe zum Aufladen des elektrischen Energiespeichers (6) festlegt, so dass die Energiequelle (4) den elektrischen Energiespeicher (6) mit unterschiedlichen Ladekurven lädt.
  11. Fahrzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Fahrzeugschlüssel derart ausgeführt ist, dass sich der Fahrzeugschlüssel beim Initiieren der Aktivierungsvorrichtung (3) durch die Startvorrichtung (2) nicht im Fahrzeug (8) befinden muss und dass das Fahrzeug (8), während die Energiequelle (4) den elektrischen Energiespeicher (6) durch den Generator (5) lädt, abgeschlossen sein kann.
  12. Fahrzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Fahrzeug (8) einen Luftsensor (10) aufweist, wobei der Luftsensor (10) die Umgebungsluft prüft und bei verschmutzter Umgebungsluft die Energiequelle (4) durch die Aktivierungsvorrichtung (3) abschaltet und akustisch und/oder durch Lichtsignale warnt.
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