DE102009021455A1

DE102009021455A1 - Verfahren zum Betreiben von Kraftfahrzeugen und Energieübertragungssystem

Info

Publication number: DE102009021455A1
Application number: DE102009021455A
Authority: DE
Inventors: Roland Dipl.-Ing. Dold; Hermann Dr. Walter
Original assignee: Daimler AG
Current assignee: Mercedes Benz Group AG
Priority date: 2009-05-15
Filing date: 2009-05-15
Publication date: 2010-11-25

Abstract

Der Kraftstoffverbrauch von Kraftfahrzeugen soll weiter gesenkt werden. Hierzu wird ein Verfahren zum Betreiben von Kraftfahrzeugen (1, 7) vorgeschlagen, bei dem Energie, die bei einer Bergabfahrt von einem Kraftfahrzeug (1) gewonnen wird, in ein fahrzeugexternes Energieübertragungssystem (4) eingespeist wird (3). Energie aus diesem Energieübertragungssystem (4) kann in das oder ein anderes Kraftfahrzeug (7) bei Bergauffahrt oder bei Fahrt in einer Ebene rückgespeist werden (8).

Description

Die folgende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben von Kraftfahrzeugen sowie ein Energieübertragungssystem zur Übertragung von Energie von einem Fahrzeug an ein anderes Fahrzeug.
Auf Grund der Geschwindigkeitslimitierung muss bei einer Bergabfahrt gebremst werden. Die frei werdende potenzielle Energie wird dabei direkt in Wärme umgewandelt, und bleibt für eine Traktion ungenutzt. Dagegen benötigt das bergauffahrende Fahrzeug zusätzlich Energie.
Aus der Druckschrift DE 27 32 974 A1 ist eine Antriebsgruppe für Nutzfahrzeuge bekannt. Diese Antriebsgruppe umfasst zwei Antriebsmaschinen, nämlich einen Elektromotor und einen Verbrennungsmotor. Der Verbrennungsmotor weist nur etwa ein Drittel bis ein Fünftel der Leistung des Elektromotors auf und bildet mit einem seiner Leistung angepassten Automatikgetriebe eine Antriebseinheit, die mit dem Hauptantriebsstrang des Fahrzeugs über eine Schaltkupplung verbindbar ist. Auf diese Weise wird einer elektrischen Hauptantriebsmaschine für das Fahrzeug eine Hilfsantriebseinheit mit relativ geringer Leistung zugeordnet, wobei diese Hilfsantriebseinheit unmittelbar auf die gleiche Welle arbeitet wie die Hauptantriebsmaschine.
Ferner beschreibt die Druckschrift EP 0 649 769 A1 eine Antriebseinrichtung für ein Verkehrsmittel. Es ist eine an eine elektrische Stromversorgung anschließbare Anschlusseinrichtung, die mit einem Stromrichter verbunden ist und ein erstes Antriebsaggregat eines Elektro-Antriebsmotors aufweist, der an den Stromrichter angeschlossen ist, vorgesehen. Weiterhin ist ein zweites Antriebsaggregat in Form eines Verbrennungsmotors und ein Generator, der mit dem Verbrennungsmotor und über den Stromrichter mit dem Elektro-Antriebsmotor verbunden ist, vorgesehen. Bei Betrieb des Elektro-Antriebsmotors über die externe elektrische Stromversorgung ist der Generator vom Verbrennungsmotor getrennt und der von der Stromversorgung versorgte Generator wird als Elektromotor betrieben. Der Generator und der Elektro-Antriebsmotor können über den Stromrichter an eine Oberleitung oder eine Stromschiene als elektrische Stromversorgung angeschlossen werden.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung liegt darin, den Kraftstoffverbrauch beim Betrieb von Fahrzeugen zu senken.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe gelöst durch ein Verfahren nach Anspruch 1 und ein Energieübertragungssystem nach Anspruch 5. Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Demnach wird erfindungsgemäß bereitgestellt ein Verfahren zum Betreiben von Kraftfahrzeugen durch Einspeisen von Energie, die bei einer Bergabfahrt von einem Kraftfahrzeug gewonnen wird, in ein fahrzeugexternes Energieübertragungssystem und Rückspeisen von Energie aus dem Energieübertragungssystem in das oder ein anderes Kraftfahrzeug bei Bergauffahrt oder bei Fahrt in einer Ebene.
Ebenso wird bereitgestellt ein Energieübertragungssystem mit einer Einspeiseinrichtung an einer Gefällestrecke zum Aufnehmen von Energie, die bei einer Bergabfahrt an der Gefällestrecke von einem Kraftfahrzeug gewonnen wird, und einer Rückspeiseinrichtung an einer anderen Strecke zum Rückspeisen von Energie aus dem Energieübertragungssystem in das oder ein anderes Kraftfahrzeug bei Bergauffahrt oder bei Fahrt in einer Ebene an der anderen Strecke.
Insbesondere handelt es sich bei der eingespeisten und rückgespeisten Energie um elektrische Energie. Die rückgespeiste Energie kann für einen Hybridantrieb des Fahrzeugs genutzt werden. Weiterhin kann Energie in das Kraftfahrzeug an einer Kontaktiereinrichtung des Kraftfahrzeugs eingespeist werden, die auch zum Laden einer Batterie des Kraftfahrzeugs nutzbar ist. Insbesondere kann die Einspeiseinrichtung und die Rückspeiseinrichtung des Energieübertragungssystems jeweils eine Oberleitung umfassen. Ferner ist es günstig, wenn zwischen der Einspeiseinrichtung und der Rückspeiseinrichtung ein Energiespeicher vorgesehen ist.
Die vorliegende Erfindung wird anhand der beigefügten Zeichnung näher erläutert, die eine Prinzipskizze zu dem erfindungsgemäßen Verfahren bzw. erfindungsgemäßen Energieübertragungssystem zeigt.
Die nachfolgenden näher geschilderten Ausführungsbeispiele stellen bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung dar.
Es soll beispielsweise ein direkter Energietransfer der gewonnen potenziellen Energie eines bergabfahrenden Fahrzeugs auf ein bergauffahrendes Fahrzeug ermöglicht werden. Hierzu ist eine Anbindung der Fahrzeuge an eine externe Energieversorgung Voraussetzung.
Die beigefügte Figur zeigt symbolhaft ein konkretes Beispiel für ein erfindungsgemäßes Betreiben von Kraftfahrzeugen. Darin ist auch prinzipiell das erfindungsgemäße Energieübertragungssystem in einem konkreten Beispiel zu erkennen. Gemäß diesem Beispiel wird eine externe Stromversorgung zur energieoptimierten Befahrung von Steigungs- und Gefällestrecken vorgesehen. In der Figur fährt ein erstes Kraftfahrzeug 1 an einer Gefällestrecke 2 bergab. Die potenzielle Energie des Kraftfahrzeugs 1 wird zumindest teilweise mit Hilfe eines Generators in elektrische Energie gewandelt. Diese elektrische Energie wird gemäß Pfeil 3 in ein fahrzeugexternes Energieübertragungssystem 4 eingespeist. Im vorliegenden Beispiel umfasst das Energieübertragungssystem 4 eine Energieversorgungsleitung, die sich entlang einer Gefällestrecke 2 und einer Steigungsstrecke 5 erstreckt. An diese Energieversorgungsleitung kann auch ein Energiespeicher angeschlossen sein, der die vom Kraftfahrzeug 1 erzeugte elektrische Energie zwischenspeichert.
Die Energie, die von dem bergabfahrenden Kraftfahrzeug 1 bereit gestellt wird, wird nun über das Energieübertragungssystem 4 zu der Steigungsstrecke 5 weitergeleitet und dort für bergauffahrende Fahrzeuge verfügbar gehalten. Dieser Energietransfer ist in der Figur durch Pfeil 6 gekennzeichnet. An der Steigungsstrecke 5 entnimmt nun ein zweites Kraftfahrzeug 7 Energie aus dem Energieübertragungssystem 4, was durch den Pfeil 8 in der Figur symbolisiert ist. Es kann sich dabei um das gleiche Kraftfahrzeug handeln, das die Energie in das Energieübertragungssystem eingespeist hat, wenn ein entsprechender Energiespeicher vorgesehen ist. Im anderen Fall wird Energie von einem bergabfahrenden Fahrzeug auf ein anderes bergauffahrendes Fahrzeug übertragen, wobei beide Fahrzeuge durch eine externe Energieversorgungsleitung miteinander verbunden sind.
Nachfolgend wird das erfindungsgemäße Verfahren bzw. das erfindungsgemäße Energieübertragungssystem weiter konkretisiert. Beispielsweise ist für die gemeinsame externe Energieversorgung eine Oberleitung entlang einer Berg- und Talstraße vorgesehen. Die Fahrzeuge 1, 7 sind mit dieser Oberleitung durch eine Vorrichtung zum Energieaustausch beispielsweise mittels Stromabnehmer an der Oberleitung verbunden. Vom bergabfahrenden Fahrzeug 1 wird nun elektrische Energie in die Oberleitung eingespeist und an ein bergauffahrendes Fahrzeug 7 übertragen. Die Fahrzeuge 1, 7 besitzen jeweils eine elektrische Maschine im Antriebsstrang, die bei der Bergabfahrt als Generator und bei der Bergauffahrt als Motor dient.
Idealerweise sind die Fahrzeuge mit einem Hybridantrieb ausgestattet. Mit der Batterie kann das Fahrzeug über eine längere Strecke rein elektrisch betrieben werden. Die Kontaktierung der Fahrzeuge mit einer externen Energieversorgung kann dazu genutzt werden, die jeweilige Batterie aufzuladen und über eine längere Strecke direkt im Anschluss oder zeitlich versetzt rein elektrisch und emmisionsfrei zu fahren. Straßenabschnitte mit einer externen Energieversorgung können nutzbringend in das Energiemanagement eines Hybridfahrzeugs einbezogen werden, um beispielsweise möglichst lang emmisionsfrei zu fahren.
In vorteilhafter Weise ist es durch das erfindungsgemäße Energieübertragungssystem ermöglicht, die Energie eines bergabfahrenden Fahrzeugs auf ein anderes Fahrzeug zu übertragen, um sie dort für die Traktion zu nutzen. Damit kann die Motorleistung eines Verbrennungsmotors in der Ebene oder an einer Bergstrecke reduziert werden, so dass insgesamt der Kraftstoffverbrauch sinkt.

1: Kraftfahrzeug
2: Gefällestrecke
3: Pfeil
4: Energieübertragungssystem
5: Steigungsstrecke
6: Pfeil
7: Kraftfahrzeug
8: Pfeil

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

- DE 2732974 A1 [0003]
- EP 0649769 A1 [0004]

Claims

Verfahren zum Betreiben von Kraftfahrzeugen (1, 7) gekennzeichnet durch – Einspeisen von Energie (3), die bei einer Bergabfahrt von einem Kraftfahrzeug (1) gewonnen wird, in ein fahrzeugexternes Energieübertragungssystem (4) und – Rückspeisen von Energie (8) aus dem Energieübertragungssystem (4) in das oder ein anderes Kraftfahrzeug (7) bei Bergauffahrt oder bei Fahrt in einer Ebene.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die eingespeiste und die rückgespeiste Energie elektrische Energie ist.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die rückgespeiste Energie für einen Hybridantrieb des Kraftfahrzeugs (1, 7) genutzt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Energie in das Kraftfahrzeug (1, 7) an einer Kontaktiereinrichtung des Kraftfahrzeugs (1, 7) eingespeist wird, die auch zum Laden einer Batterie des Kraftfahrzeugs (1, 7) nutzbar ist.
Energieübertragungssystem (4) zur fahrzeugexternen Energieübertragung gekennzeichnet durch – eine Einspeiseinrichtung an einer Gefällestrecke (2) zum Einspeisen von Energie, die bei einer Bergabfahrt an der Gefällestrecke (2) von einem Kraftfahrzeug (1, 7) gewonnen wird, und – eine Rückspeiseinrichtung an einer anderen Strecke zum Rückspeisen von Energie aus dem Energieübertragungssystem (4) in das oder ein anderes Kraftfahrzeug (1, 7) bei Bergauffahrt oder bei Fahrt in einer Ebene an der anderen Strecke.
Energieübertragungssystem (4) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Einspeiseinrichtung und die Rückspeiseinrichtung jeweils eine Oberleitung umfassen.
Energieübertragungssystem (4) nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Einspeiseinrichtung und der Rückspeiseinrichtung ein Energiespeicher angeordnet ist.