DE102009008327B4 - Energieversorgungseinrichtung für ein Fahrzeug - Google Patents

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Abstract

System für ein Fahrzeug (1), umfassend
eine Regeleinrichtung, welche nur in einem von einem Bediener eingeschalteten ersten Zustand einen Antrieb des Fahrzeugs (1) in Reaktion auf Bedienersignale ermöglicht, und eine Energieversorgungseinrichtung mit zumindest einem Speicher (5) für elektrische Energie und zum Laden des Speichers zumindest einem Elektromotor (9) wobei von dem zumindest einen Elektromotor (9) auch in einem anderen als dem ersten Zustand der Regeleinrichtung elektrische Energie zum Laden des Speichers (5) erzeugbar ist, wobei
wenigstens eine Wärmekraftmaschine (8) mit dem zumindest einen Elektromotor (9) in Wirkverbindung steht und Drehmomente für einen Generatorbetrieb des Elektromotors (9) bereitstellt, wobei
die wenigstens eine Wärmekraftmaschine (8) in Abhängigkeit von Informationen einer Sensorgruppe (10), umfassend wenigstens einen Sensor zur Erfassung einer geodätischen Höhe, abschaltbar ist.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein System zur autonomen Versorgung eines Fahrzeugs mit elektrischer Energie umfassend eine Regeleinrichtung, welche nur in einem von einem Bediener eingeschalteten ersten Zustand einen Antrieb des Fahrzeugs in Reaktion auf Bedienersignale ermöglicht, und eine Energieversorgungseinrichtung mit zumindest einem Speicher für elektrische Energie und zum Laden des Speichers zumindest einem Elektromotor.
  • Im Stand der Technik sind Verfahren und Systeme zur Erzeugung elektrischer Energie in Fahrzeugen bekannt. Die DE 20 2005 002 472 U1 beschreibt ein System zur Erzeugung elektrischer Energie für ein Landfahrzeug mit einem Luftströmungsenergie in kinetische Energie umwandelnden Energiewandler, einer die vom Energiewandler gelieferte kinetische Energie umwandelnden elektrischen Maschine und einem die von der elektrischen Maschine gelieferte Energie speichernden Energiespeicher, wobei der Energiewandler zumindest teilweise der im Landfahrzeug während der Fahrt vorbei strömenden Luft ausgesetzt ist.
  • Aus der DE 10 2008 017 478 A1 ist ein Verfahren zum Betrieb einer Fahrzeugbremsanlage für Kraftfahrzeuge mit Hybridantrieb oder Elektroantrieb beschrieben, wobei die einer Hinterachse zugeordneten Fahrzeugräder zumindest teilweise von einem Elektromotor angetrieben werden, der zur Energierückgewinnung von Bremsenergie als Generator betreibbar ist und im Generatorbetrieb eine Bremskraft auf die der jeweiligen Achse zugeordneten Fahrzeugrädern ausübt. Eine Bremskraft wird dabei durch den als Generator wirkenden Elektromotor gemeinsam mit einer mechanisch betätigbaren Bremse erzeugt.
  • Die DE 10 2006 040 478 A1 offenbart ein Fahrzeug mit vier Rädern, wobei die vorderen Räder von einem Elektromotor angetrieben werden, der mittels eines Akkus mit Energie versorgt wird. Weiterhin wirken die vorderen und die hinteren Räder auf Generatoren, um ein Laden des Akkus während der ganzen Fahrt unter jeder möglichen Fahrbetriebssituation zu ermöglichen.
  • Die DE 198 32 873 C2 beschreibt ein Elektrofahrzeug mit einer oder mehreren separaten Energieversorgungseinheiten zur Bereitstellung von elektrischer Energie für die Energieversorgung. Auf einem Dach des Fahrzeugs ist eine zusätzliche Energieversorgungseinheit in kompakter, geschlossene Bauweise für eine Reichweitenerhöhung angeordnet. Dabei umfasst
    eine Stromquelle beispielsweise eine Brennstoffzelle für eine Energieerzeugung, eine Batterie und einen Generator. Die Energieversorgungseinheit ist auf dem Fahrzeugdach abnehmbar angeordnet und kann bei Bedarf vollständig ausgetauscht werden, beispielsweise wenn ein Energievorrat erschöpft ist.
  • Aus der DE 10 2006 035 759 A1 ist ein Verfahren für eine Energieversorgung von Fahrzeugen durch Nutzung von Umwelt- und Umgebungseinflüssen bekannt. Als Umwelteinflüsse werden dabei eine Strahlung der Sonne, eine Wärmeentwicklung der Sonnenstrahlen, Temperaturänderungen der Luft im Tagesverlauf, Druckunterschiede, Strömungen, Fahrtwind und Reaktionen von Fahrzeugmassen angesehen und diese für eine Energieversorgung genutzt werden, um sowohl elektrische Energie als auch Wärmeenergie in bekannter Form in dem Fahrzeug zu speichern und als Antriebsenergie für das Fahrzeug zu nutzen, wobei die beiden Energieformen auch in Antriebsenergie für das Fahrzeug umgewandelt werden können.
  • Aus der EP 0 744 314 A1 ist ein hybrides Fahrzeug bekannt. Es weist ein Drehmomentverteilungsmechanismus um den Ausgangsmoment eines Verbrennungsmotors zwischen einem Generator und einem Motor zu verteilen. Ein Bremsmechanismus und eine Kupplung sind in dieser Reihenfolge zwischen dem Drehmomentsverteilungsmechanismus und dem Motor vorgesehen. Ein Akku kann auch wenn das Fahrzeug sich nicht bewegt aufgeladen werden, indem die Verbindung zwischen dem Drehmomentverteilungsmechanismus und dem Motor über die Kupplung gelöst wird.
  • Die DE 102 16 353 A1 beschreibt eine Vorrichtung zum Laden einer Fahrzeugbatterie. Dabei ist ein Brennstoffzellensystem vorgesehen, welches ein Nachladen der Batterie ermöglicht. Die DE 100 12 221 A1 offenbart eine Hybridantriebseinrichtung für Kraftfahrzeuge. Diese umfasst einen Hauptantriebsmotor, welcher als Verbrennungsmotor ausgebildet ist. Ferner ist eine elektrische Maschine vorgesehen, welche an den Verbrennungsmotor gekoppelt werden kann. Eine zweite elektrische Maschine ist ferner vorgesehen, welche ebenfalls zum Antrieb des Fahrzeugs verwendet werden kann. Ferner ist vorgesehen, dass ein elektrischer Energiespeicher durch Antrieb der ersten elektrischen Maschine von dem Hauptmotor elektrisch aufladbar ist.
  • Die DE 10 2005 024 403 A1 offenbart ein Fahrzeug mit einem Verbrennungsmotor und vier Elektromotoren. Das Fahrzeug umfasst ferner Akkumulatoren. Als Generator zum Aufladen der Akkumulatoren dient eine Lichtmaschine sowie die elektrischen Motoren, wenn sie so geschaltet werden können, dass sie im Bremsbetrieb generatorisch arbeiten.
  • Die DE 103 00 880 A1 offenbart ein Kraftfahrzeug, welches mit einer elektrischen Speichereinrichtung ausgestattet ist. Die Speichereinrichtung kann sowohl von einem mit einem Verbrennungsmotor verbundenen Generator als auch von einer Erzeugungseinrichtung aufgeladen werden. Die Erzeugungseinrichtung weist dabei insbesondere zumindest eine Brennstoffzelle auf.
  • Aus der DE 10 2006 046 983 A1 ist ferner ein Verfahren zum Betreiben einer Verbrennungsmaschine bekannt. Der Betrieb der Verbrennungsmaschine wird dabei nach Maßgabe einer erfassten Konzentration eines Schadstoffs so eingestellt, dass der Ausstoß des Schadstoffs vermindert wird. Die Verbrennungsmaschine kann dabei insbesondere in Form eines Mikrobrenners ausgestaltet sein, der beispielsweise dazu verwendet wird, um über einen angeschlossenen Thermogenerator die vom Mikrobrenner erzeugte thermische Energie in elektrische Energie umzuwandeln.
  • Ferner offenbart die DE 10 2007 004 172 A1 ein Kraftfahrzeug. Dabei kann im abgestellten Zustand durch den im Fahrzeug vorhandenen verbrennungsmotorisch angetriebenen Generator die Traktionsbatterieaufladung vorgenommen werden.
  • Nachteilig an dem beschriebenen Verfahren ist, dass eine Energieerzeugung in dem Fahrzeug, nur während der Fahrt erfolgt. Ein Aufladen von Akkumulatoren nur während eines Fahrens ist insbesondere für Fahrzeuge, die hauptsächlich innerhalb eines Stadtverkehrs mit einem hohem Anteil von „Stop-and-Go“ Verkehr betrieben werden, nachteilig. Die relativ kurzen innerstädtischen Fahrten sind energieintensiv und ungenügend für einen äquivalentes Bereitstellen der verbrauchten elektrischen Energie durch im Fahrzeug integrierte Energieerzeugungseinrichtungen.
  • Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, die Nachteile des Stands der Technik zu überwinden. Insbesondere sollen ein System, Verfahren, Computerprogramm und Fahrzeug der Eingangs erwähnten Art geliefert werden, die eine Versorgung eines Fahrzeuges mit elektrischer Energie unabhängig von externen elektrischen Energiequellen sicherzustellen.
  • Die Aufgabe wird durch das System gemäß Anspruch 1 und das Verfahren gemäß Anspruch 7 gelöst.
  • Die Aufgabe wird dadurch gelöst, dass von dem zumindest einen Elektromotor auch in einem anderen als dem ersten Zustand der Regeleinrichtung elektrische Energie zum Laden des Speichers erzeugbar ist.
  • Dabei kann vorgesehen sein, dass das System konfiguriert ist, um den zumindest einen Elektromotor bis zum Erreichen wenigstens eines Referenzwerts elektrische Energie bereitstellen zu lassen.
  • Weiterhin ist bevorzugt, dass das System darauf eingerichtet ist, um den Referenzwert in Abhängigkeit von Informationen einer zu fahrenden Strecke, insbesondere mittels Informationen eines Navigationssystems, zu bestimmen.
  • Ferner ist vorgesehen, dass der Speicher mindestens einen Akkumulator umfasst.
  • Auch wird vorgeschlagen, dass der Referenzwert nicht größer als die Vollladungskapazität des Akkumulators ist.
  • Bevorzugt ist dabei, dass wenigstens eine Wärmekraftmaschine mit dem zumindest einem Elektromotor in Wirkverbindung steht und Drehmomente für einen Generatorbetrieb des Elektromotors bereitstellt.
  • Dabei kann vorgesehen sein, dass die Wärmekraftmaschine einen Benzinmotor, Dieselmotor, Stirlingmotor, eine Dampfturbine und/oder eine Dampfmaschine umfasst.
  • Weiterhin wird vorgeschlagen, dass die wenigstens eine Wärmekraftmaschine in Abhängigkeit von Informationen einer Sensorgruppe, insbesondere umfassend wenigstens einen Lichtsensor, einen CO2-Sensor, einen Abstandssensor und/oder Sensoren zur Erfassung einer geodätischen Höhe, abschaltbar ist.
  • Ferner liefert die Erfindung ein Verfahren zum Regeln Verfahren zum Regeln einer Energieversorgungseinrichtung für ein Fahrzeug, wobei in dem Fahrzeug mittels einer Regeleinrichtung nur in einem von einem Bediener eingeschalteten ersten Zustand der Regeleinrichtung einen Antrieb des Fahrzeugs in Reaktion auf Bedienersignale ermöglicht wird, und wobei die Energieversorgungseinrichtung zumindest einen Speicher für elektrische Energie und zum Laden des Speichers zumindest einen Elektromotor und/oder zumindest eine Brennstoffzelle umfasst, und ein den zumindest einen Elektromotor und/oder die zumindest eine Brennstoffzelle in einem anderen als dem ersten Zustand der Regeleinrichtung erzeugen lassen von elektrischer Energie zum Laden des Speichers.
  • Auch wird ein Computerprogrammprodukt vorgeschlagen, wobei eine Vielzahl von Instruktionen die dazu geeignet sind, dass wenn sie in maschinenlesbares Medium eingebunden sind, ein erfindungsgemäßes Verfahren durchzuführen.
  • Auch wird ein Fahrzeug, umfassend ein erfindungsgemäßes System vorgeschlagen.
  • Der Erfindung liegt somit die überraschende Erkenntnis zu Grunde, dass ein Entkoppeln einer Energieversorgung eines Fahrzeugs, vorzugsweise ein Laden eines Akkumulators, unabhängig von den Fahrbetriebszuständen, insbesondere, auch bei einer abgeschalteten Antriebseinrichtung, einen benötigten Bedarf an elektrischer Energie für den Fahrbetrieb sicherstellen kann Dabei kann eine bedarfsdeckende Energieversorgung eines elektrisch betriebenen Fahrzeugs und/oder eines Hybridfahrzeugs unabhängig von stationären Ladestationen, wie beispielsweise eine Steckdose in einer heimischen Garage, oder unter Verzicht eines Austausches von Akkumulatoren erfolgen.
  • Für eine Energieversorgung eines Fahrzeugs mit zumindest einem Elektromotor, welcher mit wenigstens einer Fahrantriebseinrichtung in Wirkverbindung steht, kann zum Einen vorgesehen sein, dass ein Laden eines Akkumulators in dem zumindest teilweise elektrisch betriebenen Fahrzeug über eine Energierückgewinnung während des Fahrbetriebs erfolgt, beispielsweise unter Nutzung von Drehmomenten bei einem Bremsen. Zum anderen kann ein Ausnutzen äußerer Einflüsse, wie beispielsweise einer Sonneneinstrahlung über im Fahrzeug integrierte Solarzellen oder eine Windenergie über integrierte Windgeneratoren, elektrische Energie zum Laden des Akkumulators bereitstellen. Dies deckt einen Teil des Energiebedarfs des Fahrzeugs.
  • Eine erfindungsgemäße Energieversorgungseinrichtung für ein Fahrzeug kann zumindest einen Elektromotor umfassen, welcher als Generator zur Erzeugung von elektrischer Energie betrieben werden kann. Die für den Betrieb des Generators benötigten Drehmomente für eine Erzeugung von elektrischer Energie werden bevorzugt mittels einer Verbrennungs-Kraftmaschine zur Verfügung gestellt. Bei der Verbrennungs-Kraftmaschine kann es sich dabei um einen konventionellen, mit fossilen Brennstoffen betriebenen Motor handeln und/oder um einen Stirling-Motor. Bevorzugt wird zusätzlich oder ausschließlich zudem eine Brennstoffzelle zur Erzeugung von elektrischer Energie eingesetzt, welche chemische Reaktionsenergie eines zugeführten Brennstoffs und eines Oxidationsmittels in elektrische Energie wandelt.
  • Alternativ zu den chemischen Energieträgern sind fossile Brennstoffe zur Erzeugung einer thermischen Energie vorgesehen. Diese thermische Energie wird von einer Wärmekraftmaschine in mechanische Arbeit umgewandelt und erzeugt die Drehmomente zum Betrieb des Elektromotors, der als Generator elektrische Energie erzeugen kann. Eine Wärmekraftmaschine ist im allgemeinen eine Maschine, die thermische Energie, insbesondere Wärmeenergie, in mechanische Energie in einem Kreisprozess umwandelt. Insbesondere sind als Wärmekraftmaschinen Verbrennungs-Kraftmaschinen, also thermische Fluidenergiemaschinen mit innerer Verbrennung, sowie thermische Fluidenergiemaschinen mit äußerer Verbrennung, wobei diese, insbesondere Dampfmaschinen, Dampfturbinen und/oder Stirling-Motoren umfassen, für einen Einsatz in der erfindungsgemäßen Energieerzeugungsvorrichtung vorgesehen.
  • Der Einsatz eines Stirling-Motors zusätzlicher und/oder ausschließlicher zu konventionellen Diesel- oder Benzin-Motoren als Kraftwärmemaschine ist erfindungsgemäß vorgesehen. Ein Stirling-Motor ist eine Wärmekraftmaschine, in der ein abgeschlossenes Arbeitsgas von Außen an zumindest zwei unterschiedlichen Bereichen abwechselnd erhitzt und/oder gekühlt werden kann, um mechanische Energie zu erzeugen. Ein Einsatz eines Stirling-Motors ist insbesondere vorteilhaft, da ein Betrieb dieses Motors auf einer Wärmeerzeugung basiert und daher beliebige Brennstoffe eingesetzt werden können. Auch kann die Verbrennung kontinuierlich von Außen erfolgen und Abgaswerte mit niedrigen Emissionen ermöglichen. Insbesondere ist bei einem Stirling-Motor vorteilhaft, dass er aufgrund fehlender Explosions- und/oder Abgasgeräusche nur eine geringe Geräuschentwicklung verursacht. Auch ist es möglich, Stirling-Motoren in einer sehr kompakten Bauform zurealisieren.
  • Auch kann vorgesehen sein, dass zur Erzeugung von elektrischer Energie eine Energierückgewinnung während des Fahrbetriebs unter Ausnutzung von Drehmomenten beim Bremsen genutzt wird und/oder die Energieversorgungseinrichtung auch Einrichtungen zur Ausnutzung von Umgebungseinflüssen, wie beispielsweise eine Sonneneinstrahlung, umfassen kann. Für eine Speicherung der erzeugten elektrischen Energie ist bevorzugt ein Akkumulator vorgesehen.
  • Dabei ist vorgesehen, dass eine im Fahrzeug integrierte Verbrennungs-Kraftmaschine und/oder Brennstoffzelle in jedem Betriebszustand, also insbesondere auch während des Parkens bei ausgeschalteter Antriebseinrichtung des Fahrzeugs betrieben wird, so lange Ladeströme für ein Laden des Akkumulators benötigt werden. Dabei kann vorgesehen sein, dass der Akkumulator bis zu seiner Vollladekapazität geladen wird oder dass ein variabler Referenzwert, bis zu welchem der Akkumulator geladen werden soll, gesetzt wird. Ein variabler Referenzwert eines Ladezustands des Akkumulators kann sinnvoll sein, um einen Weg zur nächsten externen Ladestation und/oder nach Hause mit der zur Verfügung stehenden Energiemenge des Akkumulators zu ermöglichen. Dafür kann beispielsweise vorgesehen sein, den variablen Referenzwertes mittels Informationen eines Navigationssystems derart festzulegen, dass eine Distanz zur nächsten externen Ladestation direkt errechnet wird, beispielsweise eine Heimatadresse und/oder das eine benötigte Fahrtzeit zur nächsten externen Ladestation auf Basis der vergangenen Fahrtzeit vom letztmaligen externen Laden bis zum Parken zu schätzen.
  • Insbesondere ist ein Einsatz einer Brennstoffzelle anstelle oder zusätzlich zu einer konventionellen Verbrennungs-Kraftmaschine vorgesehen. Die Brennstoffzelle wird dabei bevorzugt in Form einer Wasserstoff-Sauerstoff-Brennstoffzelle ausgeführt und wandelt chemische Energieträger in elektrische Energie um. Ein Einsatz einer Brennstoffzelle kann dabei ein emissionsarmes Laden der Akkumulatoren ermöglichen und somit auch ein emissionsfreies Nachladen in der heimischen Garage in Parkhäusern bereitstellen. Wird an Stelle oder zusätzlich zu einer Brennstoffzelle ein herkömmlicher Motor oder ein Stirling-Motor als Wärmekraftmaschine in ein Fahrzeug integriert, so wird eine Sensorgruppe, umfassend wenigstens einen Lichtsensor, einen CO2-Sensor, einen Abstandssensor und/oder Sensor zur Erfassung einer geodätischen Höhe, eingesetzt, um zu bestimmen, ob ein Fahrzeug im Freien oder im einer geschlossenen Örtlichkeit abgestellt ist. Dabei kann beispielsweise ein bestimmter Co2-Grenzwert festgelegt sein, ab welchen die Wärmekraftmaschine nicht weiterbetrieben werden darf. Dies soll eine Gefährdung durch Abgase bei einem Laden des Akkumulators im Fahrzeug innerhalb geschlossener Örtlichkeiten reduzieren.
  • Weiterhin kann vorgesehen sein, dass Messeinrichtungen in das Fahrzeug integriert sind, welche eine Menge an zur Verfügung stehenden chemischen Energieträgern und/oder fossilen Brennstoffen erfassen. Basierend auf diesen festgestellten Mengen kann eine Berechnung erfolgen, in welchem Umfang elektrische Energie von einer Brennstoffzelle und/oder einer Wärmekraftmaschine erzeugt werden kann. Auch kann vorgesehen sein, die die in dem zumindest einem in dem Fahrzeug integrierten Akkumulator gespeicherte Energiemenge über eine zweite Messeinrichtung zu erfassen, so dass eine zufahrende Reichweite berechnet werden kann.
  • Eine Bestimmung der Reichweite kann dabei direkt aus der im Akkumulator gespeicherten Energie errechnet werden. Es kann jedoch auch vorgesehen sein, dass mittels Informationen eines Navigationssystems eine Fahrzeit geschätzt wird, und die in dieser Zeit zusätzlich über die Energieversorgungseinrichtung bereitgestellte elektrische Energie direkt in die Reichweitenermittlung einbezogen wird. Auch ist es offensichtlich, dass geplante Standzeiten des Fahrzeugs, insbesondere Parkzeiten, von einem Fahrzeugführer eingegeben werden können und für eine Reichweitenberechnung ebenfalls berücksichtigt werden.
  • Der Betrieb der Verbrennungs-Kraftmaschine unabhängig von dem Fahrbetriebszustand ermöglicht es, die elektrische Energieerzeugung in einem Fahrzeug von einem Fahrbetrieb zu entkoppeln. Ein Laden von Akkumulatoren auch während eines Parkens mit abgeschalteter Antriebseinrichtung des Fahrzeuges und in Abwesenheit des Fahrers kann dabei zu einer erheblich verbesserten Einsatzmöglichkeit des Fahrzeugs führen. Beispielsweise kann bei einer geplanten längeren Fahrt mit einem Zwischenaufenthalt vor der Rückfahrt die Standzeit zu einem Aufladen der Akkumulatoren genutzt werden. Dies kann zu einer erheblichen Vergrößerung der zu fahrenden Reichweite des Fahrzeugs führen und/oder einen geringeren Bedarf an Akkumulator-Kapazitäten, mit entsprechend geringeren Kosten und niedrigeren Gewicht und somit wiederum niedrigeren Bedarf an elektrischer Energie während der Fahrt, führen.
  • Es kann dabei selbstverständlich vorgesehen sein, dass neben einem Generator, der sowohl während der Fahrt als auch in jedem anderen Fahrbetriebszustand, insbesondere während eines Haltens oder Parkens des Fahrzeuges, elektrische Energie für ein Aufladen des Akkumulators erzeugt auch weitere Energiequellen eingesetzt werden. Insbesondere ist es dabei denkbar, dass Solarmodule auf oder in dem Fahrzeug integriert sind, oder dass der Akkumulator, zumindest teilweise, ausgewechselt werden kann.
  • Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand von einer schematischen Zeichnung beispielhaft erläutert sind.
  • In der Figur ist ein Fahrzeug 1 mit vier Rädern 2 dargestellt, welche paarweise mittels Achsen 3,3' miteinander in Wirkverbindung stehen. Das Fahrzeug 1 kann mit einer parallelen oder seriellen Hybridantriebseinrichtung versehen sein, oder es kann rein elektrisch angetrieben werden. In allen diesen Fällen umfasst es ein (nicht dargestelltes) Steuergerät zur Regelung des Antriebs. Insbesondere werden von dem Steuergerät Bedienersignale (repräsentativ für die Stellung eines Gaspedals usw.) umgewandelt in Signale zur Regelung der Antriebseinrichtung. Dies geschieht nur bei eingeschalteter Zündung, also wenn der Fahrer das Steuergerät mittels eines Schlüssels in einen ersten Zustand, in dem das Fahrzeug 1 fahrbereit ist, versetzt hat.
  • Weiterhin umfasst das Fahrzeug 1 einen Akkumulator 4 zur Speicherung von elektrischer Energie, sowie zwei Speicher 5,6. Der Speicher 5 ist dabei für eine Speicherung fossiler Brennstoffe, vorzugsweise Benzin oder Diesel, vorgesehen und der Speicher 6 für eine Speicherung chemischer Energieträger für eine Brennstoffzelle 7. Die Brennstoffzelle 7 ist vorzugsweise in Form einer Wasserstoff-Sauerstoff-Brennstoffzelle ausgeführt und kann elektrische Energie zum Laden des Akkumulators 4 erzeugen. Eine Wärmekraftmaschine 8 steht in Wirkverbindung mit einem im Generatorbetrieb arbeitenden Elektromotor 9, welcher elektrische Energie zum Laden des Akkumulators 4 bereitstellen kann. Bei der Wärmekraftmaschine 8 kann es sich um einen konventionellen Benzin und/oder Dieselmotor handeln und/oder um einen Stirling-Motor.
  • Insbesondere ein Einsatz eines Stirlingmotors als Wärmekraftmaschine 8 ermöglicht eine kompakte Bauform, welche mit geringer Geräusch und Emissionsentwicklung Drehmomente für den Betrieb des Generators 9 liefern kann.
  • Dabei ist vorgesehen, dass die Brennstoffzelle 7 und/oder die Wärmekraftmaschine 8 in Wirkverbindung mit dem Elektromotor 9 entsprechend einem Bedarf an elektrischer Energie unabhängig von den Fahrbertriebszuständen, also insbesondere auch während eines Parkens, wenn das Steuergerät sich nicht in dem ersten, fahrbereiten Zustand befindet, elektrische Energie erzeugen. Der Bedarf an elektrische Energie wird dabei durch eine Vollladekapazität oder durch einen Referenzwert des Akkumulators 4 bestimmt. Der Referenzwert des Akkumulators kann dabei anhand einer geplanten Fahrtroute auf Basis, beispielsweise anhand von Daten eines nicht gezeigten Navigationssystems, automatisch errechnet werden.
  • Dabei ist vorgesehen, dass bei einem Betrieb der Wärmekraftmaschine 8 während eines Parkens mit abgeschalteter Antriebseinrichtung, eine Sensorgruppe 10 bestimmt, ob ein Fahrzeug innerhalb einer geschlossen Örtlichkeit abgestellt ist. Die Sensorgruppe 10 kann dabei wenigstens einen Lichtsensor, einen CO2-Sensor, einen Abstandssensor und/oder Sensor zur Erfassung einer geodätischen Höhe umfassen. Dabei können selbstverständlich weitere Sensoren vorgesehen sein, welche einer solchen Bestimmung dienlich sind.
  • Der Ort des Parkens ist entscheidend, um eine möglicherweise gesundheitsgefährdende Belastung mit Schadstoffen zu vermeiden. Es kann daher vorgesehen sein, das zumindest nach erreichen eines festgelegten Grenzwertes an Schadstoffen, beispielsweise von Kohlenmonoxid und/oder Kohlendioxyd, ein Betrieb der Wärmekraftmaschine 8 automatisch gestoppt wird. Dies ist insbesondere vorgesehen, wenn das Fahrzeug 1 in einer Garage oder einem Parkhaus abgestellt ist.
  • Eine Bestimmung des Orts des Parkens kann auch mit einem Navigationssystem (nicht gezeigt) gekoppelt werden, um einen ausschließlichen Betrieb einer Brennstoffzelle 7 innerhalb von Ortschaften oder in Kombination mit der Sensorgruppe 10 zu ermöglichen, um Schadstoffbelastungen ausschließlich an gewünschten Orten oder während eines Fahrens zu ermöglichen.
  • Es ist offensichtlich, dass auch einen Vielzahl von Brennstoffzellen, Wärmekraftmaschinen und/oder Elektromotoren vorgesehen sein können und das der beschrieben Aufbau beispielhaft zu verstehen ist. Es kann auch vorgesehen sein, dass weitere Elektromotoren, beispielsweise in Wirkverbindung mit den Rädern 2, eine elektrische Energie zum Laden des Akkumulators 4 durch ein Ausnutzen von beispielsweise Bremsmomenten erzeugen können. Auch können selbstverständlich andere Energieerzeugungseinrichtung, wie beispielsweise in das Fahrzeug integrierte Solarzellen, eine elektrische Energie zum Laden des Akkumulators 4 bereitstellen.
  • Die in der voranstehenden Beschreibung, in den Ansprüchen sowie in den Zeichnungen offenbarten Merkmale der Erfindung können sowohl einzeln als auch in jeder beliebigen Kombination für die Verwirklichung der Erfindung in ihren verschiedenen Ausführungsformen wesentlich sein.
  • Bezugszeichenliste
  • 1
    Fahrzeug
    2
    Rad
    3,3'
    Achse
    4
    Akkumulator
    5
    Speicher
    6
    Speicher
    7
    Brennstoffzelle
    8
    Wärmekraftmaschine
    9
    Elektromotor/Generator
    10
    Sensoreinheit

Claims (9)

  1. System für ein Fahrzeug (1), umfassend eine Regeleinrichtung, welche nur in einem von einem Bediener eingeschalteten ersten Zustand einen Antrieb des Fahrzeugs (1) in Reaktion auf Bedienersignale ermöglicht, und eine Energieversorgungseinrichtung mit zumindest einem Speicher (5) für elektrische Energie und zum Laden des Speichers zumindest einem Elektromotor (9) wobei von dem zumindest einen Elektromotor (9) auch in einem anderen als dem ersten Zustand der Regeleinrichtung elektrische Energie zum Laden des Speichers (5) erzeugbar ist, wobei wenigstens eine Wärmekraftmaschine (8) mit dem zumindest einen Elektromotor (9) in Wirkverbindung steht und Drehmomente für einen Generatorbetrieb des Elektromotors (9) bereitstellt, wobei die wenigstens eine Wärmekraftmaschine (8) in Abhängigkeit von Informationen einer Sensorgruppe (10), umfassend wenigstens einen Sensor zur Erfassung einer geodätischen Höhe, abschaltbar ist.
  2. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das System konfiguriert ist, um den zumindest einen Elektromotor (9) und/oder die wenigstens eine Brennstoffzelle (7) bis zum Erreichen wenigstens eines Referenzwerts elektrische Energie bereitstellen zu lassen.
  3. System nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das System darauf eingerichtet ist, um den Referenzwert in Abhängigkeit von Informationen einer zu fahrenden Strecke, insbesondere mittels Informationen eines Navigationssystems, zu bestimmen.
  4. System nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Speicher (5) mindestens einen Akkumulator umfasst.
  5. System nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Referenzwert nicht größer als die Vollladungskapazität des Akkumulators (5) ist.
  6. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmekraftmaschine (8) einen Benzinmotor, Dieselmotor, Stirlingmotor, eine Dampfturbine und/oder eine Dampfmaschine umfasst.
  7. Verfahren zum Regeln einer Energieversorgungseinrichtung für ein Fahrzeug (1), wobei in dem Fahrzeug (1) mittels einer Regeleinrichtung nur in einem von einem Bediener eingeschalteten ersten Zustand der Regeleinrichtung einen Antrieb des Fahrzeugs (1) in Reaktion auf Bedienersignale ermöglicht wird, und wobei die Energieversorgungseinrichtung zumindest einen Speicher für elektrische Energie und zum Laden des Speichers (5) zumindest einen Elektromotor (9) umfasst, wobei das Verfahren ferner Folgendes aufweist: ein den zumindest einen Elektromotor (9) in einem anderen als dem ersten Zustand der Regeleinrichtung erzeugen lassen von elektrischer Energie zum Laden des Speichers (5), wobei wenigstens eine Wärmekraftmaschine (8) mit dem zumindest einen Elektromotor (9) in Wirkverbindung steht und Drehmomente für einen Generatorbetrieb des Elektromotors (9) bereitstellt und das Verfahren ein Abschalten der wenigstens einen Wärmekraftmaschine in Abhängigkeit von Informationen einer Sensorgruppe (10), umfassend wenigstens einen Sensor zur Erfassung einer geodätischen Höhe, umfasst.
  8. Maschinenlesbares Medium, auf dem eine Vielzahl von Instruktionen gespeichert sind, die, wenn sie von einer Maschine ausgeführt werden, die Maschine dazu veranlassen, ein Verfahren nach Anspruch 7 durchzuführen.
  9. Fahrzeug, umfassend ein System nach einem der Anspruche 1 bis 6.
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