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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein motorisch antreibbares Fahrzeug
mit einem Verbrennungsmotor und mit wenigstens einem Elektromotor sowie
ein Verkehrssystem mit wenigstens einer Fahrtrasse.
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Fahrzeuge
der eingangs genannten Art sind allgemein als Fahrzeuge mit Hybridantrieb
bekannt, kurz als Hybridfahrzeuge bezeichnet. Im Rahmen der in jüngerer Zeit
explosionsartig angestiegenen Preise für Erdöl ist diese Art von Fahrzeugen
zunehmend ins Bewußtsein
der Öffentlichkeit
gerückt,
da die Energieart „Elektrizität” auch aus
anderen Energiearten als Erdöl
gewonnen werden kann, insbesondere aus Wind, Wasserkraft, Wasserstoff,
Sonnenenergie. Bei diesen Energiearten ist man unabhängig vom Ölpreis.
Bisher bekannte Anwendungen von Hybridantrieben sind jedoch auf
Personenkraftwagen beschränkt.
Dies hat seinen Grund darin, dass die elektrische Energie, die zum
Antrieb dieser Hybridfahrzeuge verwendet wird, in an Bord des Fahrzeugs
befindlichen Akkumulatorzellen gespeichert wird. Trotz allen Fortschritts,
der bei Entwicklung und Fertigung solcher Akkumulatorzellen in den
jüngsten
Jahren erzielt worden ist, sind diese jedoch nach wie vor relativ groß, relativ
schwer und relativ teuer. Insbesondere aus Gründen der Größe und des Gewichts ist deshalb
die Reichweite von Hybridfahrzeugen im elektrischen Betrieb deutlich
geringer als im Betrieb mit herkömmlichem
Antrieb. Dies ist zumindest bei solchen Hybridfahrzeugen der Fall,
bei denen der Kraftstofftank nicht deutlich kleiner ist (z. B. nur
noch 10 l beträgt)
im Vergleich zu leistungsmäßig vergleichbaren Fahrzeugen
mit ausschließlichem
Antrieb durch einen Verbrennungsmotor (z. B. Benzin, Diesel). Ein weiterer
Nachteil liegt darin, dass ein Nachladen leerer Akkumulatorzellen
oder Austauschen solcher gegen frisch geladene Akkumulatorzellen
nur stationär an
vorgegebenen Orten erfolgen kann, wobei die dazu notwendige Infrastruktur
im Lande sehr dünn gesät ist, soweit überhaupt
vorhanden.
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Aufgabe
der vorliegenden Erfindung ist es, ein motorisch antreibbares Fahrzeug
der eingangs genannten Art zu schaffen, dem die elektrische Energie
auf einfachere Art zuführbar
ist.
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Diese
Aufgabe wird bei einem gattungsgemäßen motorisch antreibbaren
Fahrzeug mit den kennzeichnenden Merkmalen von Patentanspruch 1 gelöst.
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Weiterhin
ist es auch Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verkehrssystem
anzugeben, im Rahmen dessen ein erfindungsgemässes motorisch antreibbares
Fahrzeug betreibbar ist.
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Diese
Aufgabe wird mittels eines Verkehrssystems mit wenigstens einer
Fahrtrasse gelöst,
welches die kennzeichnenden Merkmale von Patentanspruch 10 aufweist.
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Vorteilhafte
Aus- und Weiterbildungen sind in Unteransprüchen gekennzeichnet.
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Die
vorliegende Erfindung hat insbesondere den Vorteil, dass sie auch
und vor allen Dingen bei Lastkraftwagen und Kraftomnibussen anwendbar
ist, insbesondere im Fernverkehr, und auch bei Fahrzeugen mit dem
höchsten
zulässigen
Gesamtgewicht. Vor Allem im Fernverkehr konnten diese Fahrzeuge bislang
nicht mittels Elektromotor(en) betrieben werden, da zum Einen beim
bislang bekannten Hybridprinzip die benötigten Akkumulatorzellen zu
groß und zu
schwer wären
und da zum Anderen eine öffentlich zugängliche
Infrastruktur zum Nachladen oder Austauschen der Akkumulatorzellen
fehlt, insbesondere unter dem Aspekt, dass eine solche Infrastruktur
sehr engmaschig zu gestalten wäre
wegen der begrenzten Kapazität
der Akkumulatorzellen und somit der begrenzten Reichweite entsprechender
Fahrzeuge. Mit der vorliegenden Erfindung hingegen lassen sich beispielsweise
auch lange Strecken von schweren Fahrzeu gen ohne Rückgriff
auf das teure Dieselöl
im Kraftstofftank zurücklegen.
Mit der vorliegenden Erfindung sind also die Betriebskosten deutlich
senkbar. Da die erfindungsgemässen
Fahrzeuge über lange
Strecken hinweg elektrisch betreibbar sind, sind auch die bei solchen
Fahrten entstehenden Abgasemissionen (z. B. der sog. CO2-Ausstoß) entsprechend
gering.
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Die
Erfindung wird nachstehend anhand einer Zeichnung näher erläutert. Dabei
zeigen:
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die 1 ein
erfindungsgemässes
Fahrzeug mit einer Vielzahl von möglichen Ausgestaltungen, schematisch
dargestellt,
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die 2 einen Querschnitt durch ein herkömmliches
Verkehrssystem, ebenfalls schematisch dargestellt, und
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die 3 und 4 ausschnittsweise
schematische Draufsichten auf verschiedene Ausführungsformen erfindungsgemässer Verkehrssysteme.
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Das
in 1 schematisch dargestellte Fahrzeug weist einen
Verbrennungsmotor M und einen Elektromotor E zum Antrieb des Fahrzeugs
auf. Anstelle des einen dargestellten Elektromotors E, der eine
Mehrzahl von Rädern
wenigstens einer Achse antreiben kann, kann das Fahrzeug auch (nicht
dargestellt) eine Mehrzahl von Elektromotoren E aufweisen, die beispielsweise
je ein Rad des Fahrzeugs antreiben können. Diese Motoren können in
Form von sog. Radnabenmotoren ausgeführt sein. Erfindungsgemäß weist
das Fahrzeug auch ein Kopplungsmittel K auf, das zum Einen einer
Aufnahme von dem Fahrzeug von extern zuführbarer elektrischer Energie dient,
und das zum Anderen solcherart zugeführte elektrische Energie während der
Fahrt des Fahrzeugs in Abhängigkeit
vom jeweiligen Fahrerwunsch so aufbereitet, dass dem Elektromotor
E bzw. dass den Elektromotoren E gerade soviel elektrische Antriebsenergie
zugeführt
wird, wie es dem Wunsch des Fahrers entspricht. In einem Betriebsfall
wie diesem erfolgt der Antrieb des Fahrzeugs also rein elektrisch, d.
h., ohne Unterstützung
durch den Verbrennungsmotor M.
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Um
dem Fahrzeug die elektrische Energie von außen her, z. B. von einer elektrischen
Oberleitung L her, zuführen
zu können,
weist das Kopplungsmittel K vorzugsweise einen als Stromabnehmer
wirkenden Ausleger K1 auf, der anhebbar und absenkbar ist. Bei Vorhandensein
einer Oberleitung L kann der Ausleger K1 angehoben werden und an die
Oberleitung L angelegt werden, so dass die elektrische Energie der
Oberleitung L auf das Fahrzeug übertragbar
ist.
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In
einem Fall jedoch, in dem entweder keine Oberleitung L zur Verfügung steht
oder in dem der Fahrer entscheidet, keine elektrische Energie von der
(an sich vorhandenen) Oberleitung L beziehen zu wollen, kann der
Ausleger K1 abgesenkt werden bzw. bleiben. Das Fahrzeug ist dann
nicht mit von außen zugeführter elektrischer
Energie betreibbar, sondern nur noch mittels des Verbrennungsmotors
M und/oder mittels in den Akkumulatorzellen A gespeicherter elektrischer
Energie.
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Erfindungsgemäß ist das
Fahrzeug so auslegbar, dass das Kopplungsmittel K bei Stillstand
des Fahrzeugs koppelbar ist, insbesondere dass der Ausleger K1 bei
Stillstand des Fahrzeugs anhebbar und/oder absenkbar ist.
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Das
Fahrzeug ist erfindungsgemäß jedoch auch
so auslegbar, dass das Kopplungsmittel K während des Fahrbetriebs des
Fahrzeugs koppelbar ist, ggf. auch zusätzlich zu der Möglichkeit,
während
des Stillstands des Fahrzeugs koppelbar zu sein. Entsprechendes
gilt natürlich
auch für
die Ausgestaltung in Form des Auslegers K1.
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In
einer besonderen Ausführungsform
ist das erfindungsgemäße Fahrzeug
so ausgelegt, dass sowohl die vom Verbrennungsmotor M bereitgestellte (mechanische)
Antriebsenergie wie auch die von außen dem Fahrzeug zugeführte elektrische
Energie, die durch das Kopplungsmittel K in elektrische Antriebsenergie
umgewandelt wird, den Fahrzeugrädern
als Antriebsenergie zur Verfügung
stehen (Mischbetrieb). Dabei ist es auch vorteilhaft, die mechanische
Antriebsenergie beispielsweise einem im Kopplungsmittel K enthaltenen
elektrischen Generator zuzuführen,
so dass dieser die mechanische Antriebsenergie in elektrische Antriebsenergie
umwandeln kann und dann dem/den Elektromotor(en) zuführen kann.
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In
einer weiteren, ebenfalls in 1 dargestellten
Ausführungsform
weist das Fahrzeug noch zusätzlich
eine Mehrzahl von Akkumulatorzellen A auf. Diese sind über das
Kopplungsmittel K entweder mit von extern dem Fahrzeug zugeführter elektrischer
Energie aufladbar und/oder mittels vom Verbrennungsmotor M dem Kopplungselement
K zugeführter
Energie aufladbar. Mit der in den Akkumulatorzellen A gespeicherten
elektrischen Energie lässt sich
das Fahrzeug auch dann elektrisch betreiben, wenn gerade keine dem
Fahrzeug von extern zuführbare
elektrische Energie zur Verfügung
steht, z. B. bei einem nicht elektrifizierten Abschnitt einer Straße zwischen
zwei elektrifizierten Abschnitten.
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In
einer weiteren, ebenfalls vorteilhaften Ausführungsform des Fahrzeugs dienen
die Akkumulatorzellen A auch einem Speichern von elektrischer Energie,
die beispielsweise bei Bremsvorgängen
aus der dabei zu vernichtenden kinematischen Energie des Fahrzeugs
zurückgewonnen
wird.
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Die
elektrischen bzw. elektronischen Schaltungen und Einrichtungen,
die Bestandteil des Kopplungsmittels K sind sowie diejenigen, die
zum Speichern von Energie oder auch zum Rückgewinnen von Energie notwendig
sind, sind von bisher bereits bekannten Hybridfahrzeugen bzw. auch
von rein elektrisch betriebenen Fahrzeugen her bekannt und bei dem
erfindungsgemäßen Fahrzeug
verwendbar. Soweit zu deren Anwendung noch Dimensionierungsarbeiten
notwendig sein sollten, so kann der Fachmann anhand seines Fachwissens
solche Anpassungen leicht ausführen.
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Zum Übertragen
der elektrischen Energie von außerhalb
des Fahrzeugs auf dessen Kopplungsmittel K weist dieses vorteilhafterweise
den bereits genannten Ausleger K1 auf, der anhebbar und absenkbar
ist. Dabei ist es gerade auch im Hinblick auf Kurvenfahrten des
Fahrzeugs und im Hinblick auf Abbiege- und ggf. auch Einparkmanöver vorteilhaft, wenn
der Ausleger K1 auch um eine Hochachse H schwenkbar ist, die im
wesentlichen senkrecht zu einer Aufstandsfläche des Fahrzeugs auf einem
Untergrund verläuft.
Weiterhin ist es auch vorteilhaft, wenn der Ausleger K1 weiterhin
während
des Stillstands des Fahrzeugs und/oder während dessen Fahrt anhebbar
und/oder absenkbar ist.
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Von
besonderem Vorteil ist es auch, wenn das Fahrzeug so konzipiert
ist, dass der wenigstens eine Elektromotor E entweder mittels ausschließlich dem
Kopplungsmittel K zugeführter
elektrischer Energie betreibbar ist oder mittels ausschließlich von den
Akkumulatorzellen A zugeführter
Energie betreibbar ist, zugeführt
ggf. mittels des Kopplungsmittels K, oder mittels elektrischer Energie,
die zum einen Teil von außerhalb
des Fahrzeugs über
das Kopplungsmittel K zugeführt
wird und zum anderen Teil von den Akkumulatorzellen A her, ggf.
ebenfalls über
das Kopplungsmittel K.
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Wie
leicht einsehbar ist, sind erfindungsgemäße Fahrzeuge in einem solchen
Verkehrssystem einsetzbar (insbesondere bei einer Autobahn oder
einer sonstigen Fernverkehrsstrasse, wobei allerdings auch, rein
technisch betrachtet, bereits ein entsprechend ausgestalteter Feld-
oder Waldweg geeignet wäre),
welches wenigstens eine Fahrtrasse T aufweist, die mit einer elektrischen
Oberleitung L versehen ist. Solche Verkehrssysteme sind z. B. aus
Städten
mit O-Bus-Betrieb bekannt, wobei ein O-Bus ein Omnibus ist, der
ausschließlich
elektrisch mit Elektrizität
aus einer Oberleitung L betrieben wird. 2 zeigt
ein solches traditionelles Verkehrssystem schematisch im Querschnitt.
Erfindungsgemäß ist bei
einem solchen Verkehrssystem nun vorgesehen, dass es einen besonderen
Bereich B aufweist, der ebenfalls, wenigstens teilweise, mit einer
elektrischen Oberleitung L ausgerüstet ist und der so ausgestaltet ist,
dass ein erfindungsgemäßes Fahrzeug über sein Kopplungsmittel
K, und hier vorzugsweise über
dessen Ausleger K1, an die elektrische Oberleitung L elektrisch
ankoppelbar und/oder abkoppelbar ist.
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In
einer ersten Ausführungsform
eines solchen erfindungsgemäßen Verkehrssystems,
dargestellt in 3 (3 zeigt
u. a. drei Richtungsfahrbahnen mit linksseitig angedeutetem Mittelstreifen, die
voneinander durch unterbrochene Linien abgegrenzt sind, und von
denen die rechte Fahrbahn eine Fahrtrasse T im Sine der vorliegenden
Erfindung ist, welche, unmaßstäblich breit
dargestellt, die Oberleitung L aufweist), ist der besondere Bereich
B ein Parkplatz P, der seitlich zur Fahrtrasse T angeordnet ist
(auf die Darstellung eines sog. Pannenstreifens, wie er auf Autobahnen
allgemein üblich
ist, wurde verzichtet, da ein Pannenstreifen als solches nichts mit
der vorliegenden Erfindung zu tun hat). Auf diesem Parkplatz P beginnt,
in Fahrtrichtung der Fahrzeuge betrachtet, eine Oberleitung L, die
dann hinter dem Parkplatz P, schon im Bereich der durchgehenden
Fahrtrasse T, mit der dort vorhandenen Oberleitung L zusammengeführt ist.
Auf dem Parkplatz P hat somit der Fahrer eines erfindungsgemäßen Fahrzeugs
die Möglichkeit,
ungestört
vom Durchgangsverkehr auf der Fahrtrasse T sein Fahrzeug an die Oberleitung
L ankoppeln zu können.
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Hierbei
ist auch vorstellbar, dass die Fahrtrasse T, in Fahrtrichtung betrachtet
(s. entsprechende Pfeile in 3) vor Einmünden der
Fahrbahn aus dem Parkplatz P in die Fahrtrasse T noch gar keine Oberleitung
L aufweist (in der Zeichnung nicht dargestellt). In einem solchen
Falle beginnt die Oberleitung L allgemein erst auf dem Parkplatz
P und setzt sich dann auf der Fahrtrasse T fort.
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Auch
wenn ebenfalls nicht explizit in der Zeichnung dargestellt, ist
es doch auch vorteilhaft, einen Parkplatz P so auszugestalten, dass
auf ihm eine Oberleitung L endet. Entsprechend zu dem vorhergehenden
Beispiel besteht hier für
den Fahrer eines erfindungsgemäßen Fahrzeugs
die Möglichkeit,
sein Fahrzeug von der Oberleitung L abzukoppeln. In diesem Zusammenhang
ist es auch möglich,
dass eine von der Fahrtrasse T herführende Oberleitung L auf dem
Parkplatz P endet, ohne auf der Fahrtrasse T weiter geführt zu werden.
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Des
weiteren ist es auch möglich
(ebenfalls zeichnerisch nicht dargestellt), einen solchen Parkplatz
P durchgängig
mit einer Oberleitung L zu versehen, die dann an ihren beiden Enden
mit der Oberleitung L der Fahrtrasse T verbunden ist. Hierbei ist
sowohl ein Ankoppeln wie auch ein Abkoppeln des erfindungsgemäßen Fahrzeugs
an die bzw. von der Oberleitung L im Bereich des Parkplatzes P möglich.
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Sollte
jedoch, wie erfindungsgemäß möglich und
vorstehend bereits ausgeführt,
der Ausleger K1 des Kopplungsmittels K so ausgestaltet sein, dass
er während
der Fahrt des Fahrzeugs an die Oberleitung L ankoppelbar und/oder
von dieser abkoppelbar ist, so entfällt natürlich die Notwendigkeit, einen
besonderen Bereich B vorzusehen, d. h., in einem solchen Fall wird
das gesamte erfindungsgemäße Verkehrssystem
nicht benötigt.
Es ist aber trotzdem bei Straßen
vorsehbar.
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In 4 sind
gleichzeitig zwei weitere vorteilhafte Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verkehrssystems
dargestellt:
In der einen der beiden Ausführungsformen weist das erfindungsgemäße Verkehrssystem
zunächst
einen als solchen bereits bekannten Auffahrtbereich auf, über den
Fahrzeuge Zugang zur wenigstens einen Fahrtrasse T des Verkehrssystems
finden. Solche Auffahrtbereiche sind z. B. als Auffahrten zu Bundesautobahnen
und anderen Fernverkehrsstraßen
bekannt. Erfindungsgemäß weist
nun ein solcher Auffahrtsbereich zusätzlich besagten besonderen
Bereich B auf, der hier als speziell aus gestalteter Bereich P1 in
Form einer zusätzlichen
Anhalte- und Fahrspur
ausgestaltet ist. In diesem speziell ausgestalteten Bereich P1 sei
nun angenommen, dass es strassenverkehrsrechtlich zulässig ist,
anzuhalten. Vorteil dieser Ausführungsform
ist, dass es dem Fahrer eines erfindungsgemäßen Fahrzeugs möglich ist, in
einem so ausgestalteten speziellen Bereich P1 des erfindungsgemäßen Verkehrssystems
sein Fahrzeug über
das Kopplungsmittel K, insbesondere über dessen Ausleger K1, an
die Oberleitung L des erfindungsgemäßen Verkehrssystems ankoppeln
zu können.
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In
der zweiten dieser beiden Ausführungsformen
weist das erfindungsgemäße Verkehrssystem einen
als solchen ebenfalls bereits bekannten Abfahrtbereich auf, über den
Fahrzeuge die wenigstens eine Fahrtrasse T des Verkehrssystems verlassen können. Solche
Abfahrtbereiche sind z. B. als Abfahrten von Bundesautobahnen und
anderen Fernverkehrsstraßen
bekannt. Erfindungsgemäß weist
nun ein solcher Abfahrtsbereich besagten besonderen Bereich B auf,
der hier ebenfalls als speziell ausgestalteter Bereich P2 in Form
einer zusätzlichen
Anhalte- und Fahrspur
ausgestaltet ist. In diesem speziell ausgestalteten Bereich P2 sei
nun angenommen, dass es strassenverkehrsrechtlich zulässig ist,
anzuhalten. Vorteil dieser Ausführungsform
ist, dass es dem Fahrer eines erfindungsgemäßen Fahrzeugs möglich ist,
in einem so ausgestalteten speziellen Bereich P2 des erfindungsgemäßen Verkehrssystems sein
Fahrzeug von der Oberleitung L des erfindungsgemäßen Verkehrssystems abkoppeln
zu können.