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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Fahrzeug mit einer Antriebsvorrichtung
und wird insbesondere im Zusammenhang mit Lithium-Ionen-Batterien
zur Versorgung der Antriebsvorrichtung beschrieben. Ferner betrifft
die Erfindung ein Verfahren zum Betrieb eines erfindungsgemäßen
Fahrzeug mit Antriebsvorrichtung. Es wird darauf hingewiesen, dass
die Erfindung aber auch unabhängig von der Bauart der Batterie
oder unabhängig von der Art des versorgten Antriebs Verwendung
finden kann.
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Aus
dem Stand der Technik sind Fahrzeuge mit Antriebsvorrichtungen bekannt.
Einige Bauarten weisen eher mäßige Wirkungsgrade
auf.
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Die
WO 99/097804 beschreibt
ein Verfahren für Hochtemperatur-Akkumulatoren zur stationären Energiespeicherung
und zum Antriebsstromnetz unabhängiger Land-, Wasser-,
Luft- und Raumfahrzeuge. Aufgabe ist es auch, netzunabhängige
Fahrzeuge aller Art genauso wie oder komfortabler als durch Verbrennungsmotoren
anzutreiben. Die Aufgabe wird gelöst, in dem brennstofffrei
eine möglichst große Wärmemenge pro Gewichts-
oder Raumeinheit im erfindungsgemäßen Hochtemperatur-Akkumulator gespeichert
wird, über eine möglichst lange Zeit konserviert
und bei Bedarf wieder mit möglichst großem Wirkungsgrad
als Antriebsenergie abgegeben wird. Basismaterial zur Lösung
dieser Aufgabe ist Graphit, der auch als Speichermaterial dient,
aber gleichzeitig auch zur Wärme- und Stromleitung und
als Widerstandsheizung genutzt wird. Das Verfahren nutzt außer
Graphit als Speichermaterial in dieser Hinsicht noch leis tungsfähigere
andere Elemente oder Verbindungen von Elementen mit hoher Schmelz-
und Verdampfungsenthalpie. Weiter ist dargelegt, dass das sog. „Sero-Emission-Car” nur
noch eine elektronische Steuerung, für Radantriebsmotoren,
die beim Bremsen als Generator wirken und die Bremsenergie in Form
von Wärmeenergie in den Akkumulator wieder einspeisen,
benötigt.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den Wirkungsgrad derartiger
Fahrzeuge mit Antriebsvorrichtung zu verbessern.
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Das
wird erfindungsgemäß durch die Lehre der unabhängigen
Ansprüche erreicht. Zu bevorzugende Weiterbildungen der
Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
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Das
erfindungsgemäße Fahrzeug ist mit einer Antriebsvorrichtung
ausgestattet, welche wenigstens eine Vortriebseinrichtung aufweist,
eine Antriebseinrichtung, eine Energiewandlungseinrichtung und eine
erste Energiespeichereinrichtung. Die Antriebseinrichtung ist vorgesehen,
die Vortriebseinrichtung mit einer Kraft und/oder einem Drehmoment
zu beaufschlagen. Die Energiewandlungseinrichtung ist vorgesehen,
von der Antriebseinrichtung mit Energie versorgt zu werden. Die
erste Energiespeichereinrichtung ist vorgesehen, Energie abzuspeichern.
Die Antriebsvorrichtung ist weiter vorgesehen, zeitweise einen ersten
Betriebszustand anzunehmen, in welchem die Vortriebseinrichtung
von der Antriebseinrichtung mit einer Kraft und/oder einem Drehmoment beaufschlagt
ist, oder zeitweise einen zweiten Betriebszustand anzunehmen, in
welchem die Antriebseinrichtung von der Vortriebseinrichtung mit
einer Kraft und/oder einem Drehmoment beaufschlagt ist. In dem zweiten
Betriebszustand sind die Antriebseinrichtung und die Energiewandlungseinrichtung
vorgesehen, der Energiewandlungseinrichtung bzw. der ersten Energiespeichereinrichtung
Energie zuzuführen. Die Energiewandlungseinrichtung ist
vorgesehen, elektrische Energie in Wärmeenergie zu wandeln.
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Unter
einem Fahrzeug im Sinne der Erfindung ist insbesondere ein Landfahrzeug,
ein Wasserfahrzeug oder auch ein Luftfahrzeug zu verstehen. Vorzugsweise
ist das Fahrzeug zur Beförderung wenigstens einer Person
ausgebildet. Vorzugsweise weist das Landfahrzeug wenigstens ein
Rad oder eine Antriebskette auf.
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Unter
einer Antriebsvorrichtung im Sinne der Erfindung ist eine Vorrichtung
zu verstehen, welche insbesondere dem Antrieb eines Fahrzeugs dient. Die
erfindungsgemäße Antriebsvorrichtung weist wenigstens
eine Vortriebseinrichtung, eine Antriebseinrichtung, eine Energiewandlungseinrichtung
und eine erste Energiespeichereinrichtung auf. Erfindungsgemäß dient
die Antriebsvorrichtung auch der Verzögerung eines Fahrzeugs.
Insbesondere während einer Verzögerung eines Fahrzeugs
wandelt die Antriebsvorrichtung kinetische Energie in eine andere
Erscheinungsform und speichert die gewandelte Energie ab. Vorliegend
ist unter einer Verzögerung auch zu verstehen, dass die
kinetische Energie der Vortriebseinrichtung unverändert
bleibt, wenn eine äußere Last dem Fahrzeug Energie
zuführt, insbesondere während einer Talfahrt und/oder
während eines Schiebebetriebs. Die durch die äußere
Last zugeführte Energie wird insbesondere der ersten Energiespeichereinrichtung
zugeführt.
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Unter
einer Vortriebseinrichtung im Sinne der Erfindung ist eine Einrichtung
zu verstehen, welches insbesondere zur Kraftübertragung
an einen zu bewegenden Körper, ein Fluid oder die Umgebung dient.
Insbesondere überträgt die Vortriebseinrichtung
eine Reibkraft, eine Antriebskraft, ein Drehmoment oder auch einen
Impuls. Vorzugsweise ist die Vortriebseinrichtung insbesondere als
Zahnrad, Reibrad, Ritzel, Kettenrad, Riemenscheibe, Pumpe, Schiffsschraube,
Propeller oder Turbinenstufe bzw. Expansionsstufe auch einer Gasturbine
ausgebildet.
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Unter
einer Antriebseinrichtung im Sinne der Erfindung ist eine Einrichtung
zu verstehen, welche insbesondere vorgesehen ist, der Vortriebseinrichtung,
Kraft und/oder Drehmoment zuzuführen. Die Antriebseinrichtung
ist insbesondere auch vorgesehen, von der Vortriebseinrichtung mit
einer Kraft und/oder einem Drehmoment versorgt zu werden. Vorzugsweise
ist die Antriebseinrichtung mit der Vortriebseinrichtung kraftschlüssig
und/oder formschlüssig verbunden, insbesondere mittels
einer Welle, Riemen oder Kette. Vorzugsweise ist die Antriebseinrichtung
als Elektromotor, besonders bevorzugt als Gleichstrommotor ausgebildet.
Vorzugsweise führt die Antriebseinrichtung der Energiewandlungseinrichtung
Energie zu, wenn die Antriebseinrichtung durch die Vortriebseinrichtung
mit einer Kraft und/oder einem Drehmoment beaufschlagt ist.
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Unter
einer Energiewandlungseinrichtung im Sinne der Erfindung ist eine
Einrichtung zu verstehen, welche insbesondere der Wandlung der Erscheinungsform
von Energie dient. Die Energiewandlungseinrichtung wird zeitweise
von der Antriebseinrichtung mit Energie versorgt. Wenn der Energiewandlungseinrichtung
von der Antriebseinrichtung Energie zugeführt wird, dann
wandelt die Energiewandlungseinrichtung die Erscheinungsform der zugeführten
Energie. Auch führt die Energiewandlungseinrichtung einer
ersten Energiespeichereinrichtung zeitweise gewandelte Energie zu.
Vorzugsweise ist die Energiewandlungseinrichtung in Abhängigkeit
von den Bauarten der Antriebseinrichtung und der ersten Energiespeichereinrichtung
gewählt. Vorzugsweise wandelt die Energiewandlungseinrichtung Energie
in thermische Energie. Dazu stellt eine Antriebseinrichtung der
Energiewandlungseinrichtung bevorzugt elektrische Energie zur Verfügung.
Weiter stellt die Energiewandlungseinrichtung einer ersten Energiespeichereinrichtung
bevorzugt Wärmeenergie zur Verfügung. Vorzugsweise
wird eine Energiewandlungseinrichtung von mehreren Antriebseinrichtungen
mit Energie versorgt. Vorzugsweise wirkt die Energiewandlungseinrichtung
als ohmscher Widerstand. Besonders bevorzugt ist die Energiewandlungseinrichtung
als elektrischer Widerstand ausgebildet. Vorzugsweise weist die
Energiewandlungseinrichtung mehrere Energiewandler insbesondere
unterschiedlicher Leistungsfähigkeit und/oder Bauart auf.
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Unter
einer ersten Energiespeichereinrichtung im Sinne der Erfindung ist
eine Einrichtung zu verstehen, welche insbesondere die von der Energiewandlungseinrichtung
zugeführte Energie abspeichert. Dabei ist die Bauart der
ersten Energiespeichereinrichtung in Abhängigkeit von der
Erscheinungsform der zugeführten Energie gewählt.
Vorzugsweise ist die erste Energiespeichereinrichtung vorgesehen,
einem Verbraucher des Fahrzeugs Energie zur Verfügung zu
stellen. Vorzugsweise ist die erste Energiespeichereinrichtung als
Speicher für thermische Energie ausgebildet. Vorzugsweise
weist die erste Energiespeichereinrichtung wenigstens eine umgebende
Wandung auf. Besonders bevorzugt weist die erste Energiespeichereinrichtung
wenigstens bereichsweise eine insbesondere thermische Isolierung
auf. Vorzugsweise ist der ersten Energiespeichereinrichtung wenigstens
eine Messeinrichtung insbesondere zur Erfassung der Temperatur zugeordnet.
Vorzugsweise ist die erste Energiespeichereinrichtung mehrteilig
ausgebildet und an mehreren Orten innerhalb des Fahrzeugs angeordnet. Vorzugsweise
führt die erste Energiespeichereinrichtung der Fahrgastzelle
des Fahrzeugs zeitweise und auf Wunsch Wärmeenergie zu.
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Unter
einem ersten Betriebszustand im Sinne der Erfindung ist ein Zustand
zu verstehen, in dem die Antriebseinrichtung der Vortriebseinrichtung
eine Kraft und/oder ein Drehmoment zuführt. Vorzugsweise
wird ein Fahrzeug in einem ersten Betriebszustand beschleunigt.
Vorzugsweise wird die kinetische Energie eines Fahrzeugs bei aufgeprägter
Last konstant gehalten, wobei die aufgeprägte Last im Wesentlichen
entgegen dem größten Geschwindigkeitsvektor des
Fahrzeugs wirkt.
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Unter
einem zweiten Betriebszustand im Sinne der Erfindung ist ein Zustand
zu verstehen, in dem der Antriebseinrichtung durch die Vortriebseinrichtung
eine Kraft und/oder ein Drehmoment zugeführt wird. Vorzugsweise
wird der zweite Betriebszustand von einem Bediener des Fahrzeugs
eingeleitet. Vorzugsweise wird ein Fahrzeug in einem zweiten Betriebszustand
verzögert. Vorzugsweise wird die kinetische Energie eines
Fahrzeugs bei aufgeprägter Last konstant gehalten, wobei
die aufgeprägte Last im Wesentlichen in Richtung des größten
Geschwindigkeitsvektor des Fahrzeugs wirkt.
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Mit
der erfindungsgemäßen Ausbildung der Antriebsvorrichtung
kann der Vortriebseinrichtung in einem zweiten Betriebszustand Energie
entzogen und nach Wandlung der Erscheinungsform der ersten Energiespeichereinrichtung
zum Abspeichern zugeführt werden. Die in der ersten Energiespeichereinrichtung
abgespeicherte Energie steht zur Versorgung eines Verbrauchers des
Fahrzeugs zur Verfügung. Vorteilhaft kann kinetische Energie
in einem zweiten Betriebszustand zurückgewonnen werden. Vorteilhaft
können vorhandene Verzögerungseinrichtungen des
Fahrzeugs entlastet und deren Betriebsdauer erhöht werden.
So wird die zugrunde liegende Aufgabe gelöst.
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Nachfolgend
werden zu bevorzugende Weiterbildungen der Erfindung beschrieben.
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Vorteilhaft
ist die Energiewandlungseinrichtung wenigstens teilweise von der
ersten Energiespeichereinrichtung umgeben. Vorzugsweise sind mehrere
Energiewandlungseinrichtungen wenigstens teilweise von der ersten
Energiespeichereinrichtung umgeben. Vorzugsweise steht die Energiewandlungseinrichtung
mit einer Mantelfläche der ersten Energiespeichereinrichtung
in insbesondere wärmeleitender Berührung. Vorzugsweise
ist die Energiewandlungseinrichtung im Wesentlichen vollständig
von der ersten Energiespeichereinrichtung umgeben. Vorteilhaft ermöglicht
die Anordnung der Energiewandlungseinrichtung innerhalb der ersten
Energiespeichereinrichtung einen guten Wärmeaustausch.
Vorzugsweise weist die Energiewandlungseinrichtung eine Wandung
mit einem wärmeleitfähigen Werkstoff auf. Vorzugsweise
weist die Wandung insbesondere Rippen und/oder Stifte auf, welche
zur Vergrößerung der wärmeleitenden Oberfläche
der Energiewandlungseinrichtung dienen.
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Vorteilhaft
weist die erste Energiespeichereinrichtung wenigstens eine erste
Substanz auf, welche in der Lage ist, einen Phasenübergang
zu durchlaufen. Vorzugsweise ist die erste Substanz im Wesentlichen
vollständig von einer Wandung der ersten Energiespeichereinrichtung
umgeben. Vorzugsweise umgibt die erste Substanz die Energiewandlungseinrichtung
im Wesentlichen vollständig und steht in wärmeleitender
Berührung mit der Energiewandlungseinrichtung. Vorzugsweise
ist die erste Substanz so gewählt, dass die Temperatur
eines Phasenübergangs merklich geringer als die Betriebstemperatur
der Energiewandlungseinrichtung ist. Vorzugsweise wird die erste
Substanz so gewählt, dass die Temperatur eines Phasenübergangs
zeitweise wenigstens 10 Kelvin unterhalb der Betriebstemperaturen
der Energiewandlungseinrichtung liegt. Vorzugsweise weist die erste
Energiespeichereinrichtung wenigstens zwei erste Substanzen mit
unterschiedlichen Phasenübergangstemperaturen auf.
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Vorteilhaft
ist die erste Substanz der ersten Energiespeichereinrichtung so
gewählt, dass sie bei einer vorgegebenen Temperatur einen
Phasenübergang von fest nach flüssig, vorzugsweise
unmittelbar von fest nach gasförmig durchläuft.
Dabei ist die Temperatur des Phasenübergangs vorzugsweise
in Abhängigkeit von den Betriebstemperaturen der Energiewandlungseinrichtung
ausgewählt. Vorzugsweise liegt die Temperatur eines Phasenübergang
der ersten Substanz zeitweise wenigstens 10 Kelvin unterhalb der
Betriebstemperaturen der Energiewandlungseinrichtung. Vorzugsweise
ist die erste Substanz als metallische Legierung ausgebildet. Vorzugsweise
ist die erste Substanz im Hinblick auf eine möglichst große
Phasenänderungsenthalpie ausgewählt.
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Vorteilhaft
ist der Antriebsvorrichtung eine zweite Energiespeichereinrichtung
zugeordnet. Diese ist vorgesehen, die Antriebseinrichtung mit Energie
zu versorgen. Vorzugsweise handelt es sich bei dieser zweiten Energiespeichereinrichtung
um eine wiederaufladbare Batterie, besonders bevorzugt um eine Batterie
von hoher Energiedichte. Bevorzugt weist der Elektrolyt der zweiten
Energiespeichereinrichtung Lithium-Ionen auf. Vorzugsweise weist
die zweite Energie speichereinrichtung wenigstens einen keramischen
Separator auf. Vorzugsweise ist der zweiten Energiespeichereinrichtung
wenigstens eine Messeinrichtung insbesondere zur Erfassung der Temperatur
zugeordnet. Vorzugsweise ist die zweite Energiespeichereinrichtung
mehrteilig ausgebildet und an mehreren Orten innerhalb des Fahrzeugs
angeordnet. Vorzugsweise ist die zweite Energiespeichereinrichtung
wechselbar ausgebildet. Vorzugsweise ist der zweiten Energiespeichereinrichtung eine
Steuereinrichtung zugeordnet.
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Vorteilhaft
führt die erste Energiespeichereinrichtung der zweiten
Energiespeichereinrichtung bei vorbestimmten Bedingungen Energie
zu. Vorzugsweise führt die erste Energiespeichereinrichtung der
zweiten Energiespeichereinrichtung Wärmeenergie zu. Vorbestimmte
Bedingungen liegen insbesondere vor, wenn die tatsächliche
Temperatur der zweiten Energiespeichereinrichtung deren mindeste
Betriebstemperatur unterschreitet. Vorteilhaft wird bei niedrigen
Umgebungstemperaturen und/oder temperaturbedingt trägem
Elektrolyt die Temperatur der als Batterie ausgebildeten zweiten
Energiespeichereinrichtung mit Hilfe der ersten Energiespeichereinrichtung
erhöht. Vorzugsweise weist die zweite Energiespeichereinrichtung
wenigstens eine Messeinrichtung auf, insbesondere zur Erfassung
der Temperatur der zweiten Energiespeichereinrichtung. Vorzugsweise
ist der Antriebsvorrichtung einer Steuereinrichtung zugeordnet.
Die Steuereinrichtung leistet insbesondere die Verarbeitung der
erfassten Temperatur der zweiten Energiespeichereinrichtung, den
Vergleich der erfassten Temperatur mit einer vorgegebenen Mindesttemperatur
der zweiten Energiespeichereinrichtung und die Einleitung einer
Energiezufuhr von der ersten Energiespeichereinrichtung an die zweite
Energiespeichereinrichtung.
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Vorteilhaft
ist der Antriebsvorrichtung eine Absorptionskältemaschine
zugeordnet. Vorzugsweise führt die erste Energiespeichereinrichtung
der Absorptionskältemaschine bei vorbestimmten Bedingungen,
insbesondere Wärmeenergie zu. Vorzugsweise führt
die zweite Energiespeichereinrichtung der Absorptionskältemaschine
bei vorbestimmten Bedingungen, insbesondere Wärmeenergie zu.
Vorbestimmte Bedingungen liegen insbesondere vor, wenn die Temperatur
der ersten Energiespeichereinrichtung, der zweiten Energiespeichereinrichtung und/oder
der Energiewandlungseinrichtung eine maximal zulässige
Betriebstemperatur überschreitet oder zu überschreiten
droht. Eine weitere vorbestimmte Bedingung ist erfüllt,
wenn der Absorptionskältemaschine für deren Funktion
Energie zugeführt werden muss. Vorzugsweise ist der ersten
Energiespeichereinrichtung, der zweiten Energiespeichereinrichtung
und/oder der Energiewandlungseinrichtung je wenigstens eine Messeinrichtung
insbesondere zur Erfassung der jeweiligen Temperatur zugeordnet.
Vorzugsweise erfolgt die Zufuhr von Energie an die Absorptionskältemaschine
aus der ersten und/oder zweiten Energiespeichereinrichtung mittels eines
strömenden Fluids.
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Vorteilhaft
weist ein erfindungsgemäßes Fahrzeug eine Antriebsvorrichtung
mit Absorptionskältemaschine und eine Fahrgastzelle auf.
Vorzugsweise weist die Fahrgastzelle wenigstens eine Messeinrichtung
insbesondere zur Erfassung der Temperatur der Fahrgastzelle auf.
Erfindungsgemäß führt die Absorptionskältemaschine
aus der Fahrgastzelle bei vorbestimmten Bedingungen insbesondere
Wärmeenergie ab. Vorzugsweise weist die Fahrgastzelle eine
Einrichtung zur Vorgabe einer maximal gewünschten Temperatur
in der Fahrgastzelle auf. Vorbestimmte Bedingungen zur Abfuhr von
insbesondere Wärmeenergie aus der Fahrgastzelle liegen
insbesondere vor, wenn die tatsächliche Temperatur in der Fahrgastzelle
die maximal gewünschte Temperatur überschreitet.
Vorzugsweise wird die Absorptionskältemaschine der Antriebsvorrichtung
von der ersten und oder zweiten Energiespeichereinrichtung mit Energie
versorgt, insbesondere mit Wärmeenergie. Vorzugsweise erfolgt
die Abfuhr von Wärmeenergie aus der Fahrgastzelle mittels
eines strömenden Fluids.
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Vorteilhaft
weist die Antriebsvorrichtung wenigstens zwei Vortriebseinrichtungen
auf. Bevorzugt weist die Antriebsvorrichtung wenigstens zwei Antriebseinrichtungen
auf. Vorzugsweise ist eine Vortriebseinrichtung einer Antriebseinrichtung
zugeordnet. Vorzugsweise ist die zweite Energiespeichereinrichtung
als wieder aufladbare Batterie, besonders bevorzugt als auswechselbare
wiederaufladbare Batterie ausgebildet. Vorzugsweise weist das Fahrzeug wenigstens
drei oder vier Vortriebseinrichtungen auf. Vorzugsweise ist wenigstens
eine Antriebseinrichtung als Elektromotor ausgebildet. Vorzugsweise sind
sämtliche Antriebseinrichtungen als Elektromotoren ausgebildet.
Vorzugsweise sind wenigstens zwei Antriebseinrichtungen derart synchronisiert, dass
eine Antriebseinrichtungen ein Drehmoment in Abhängigkeit
von den Drehmomenten der übrigen Antriebseinrichtungen
abgibt.
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Vorteilhaft
wird ein erfindungsgemäßes Fahrzeug mit einer
Antriebsvorrichtung zeitweise in einem zweiten Betriebszustand betrieben.
Dieser zweite Betriebszustand zeichnet sich dadurch aus, dass die
Antriebseinrichtung von der Vortriebseinrichtung mit einer Kraft
und/oder einem Drehmoment beaufschlagt wird. Die Antriebsvorrichtung
weist wenigstens eine Vortriebseinrichtung, eine Antriebseinrichtung,
eine Energiewandlungseinrichtung und eine erste Energiespeichereinrichtung
auf. Das Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebseinrichtung
die Energiewandlungseinrichtung in dem zweiten Betriebszustand mit
elektrischer Energie versorgt. Weiter wandelt die Energiewandlungseinrichtung
elektrische Energie in Wärmeenergie, die Energiewandlungseinrichtung
führt der ersten Energiespeichereinrichtung Wärmeenergie
zu und die erste Energiespeichereinrichtung speichert Wärmeenergie ab.
Die Eigenschaften der einzelnen Vorrichtungen und Einrichtungen
wurden zuvor bereits beschrieben. Vorzugsweise wird der zweite Betriebszustand von
einem Bediener des Fahrzeugs eingeleitet.
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Vorteilhaft
ist dem Fahrzeug weiter eine zweite Energiespeichereinrichtung zur
Versorgung der Antriebseinrichtung und eine Absorptionskältemaschine
zugeordnet. Ein derartiges Fahrzeug wird vorzugsweise derart betrieben,
dass die zweite Energiespeichereinrichtung bei vorbestimmten Bedingungen
mit der ersten Energiespeichereinrichtung Wärmeenergie
austauscht. Vorzugsweise führt die erste Energiespeichereinrichtung
der zweiten Energiespeichereinrichtung bei vorbestimmten Bedingungen Wärmeenergie
zu. Vorzugsweise fließt Wärmeenergie bei vorbestimmten
Bedingungen in umgekehrter Richtung. Vorzugsweise führt
die zweite Energiespeichereinrichtung der Absorptionskältemaschine
bei vorbestimmten Bedingungen Wärmeenergie zu. Vorzugsweise
fließt Wärmeenergie bei vorbestimmten Bedingungen
in umgekehrter Richtung. Vorbestimmte Bedingungen liegen insbesondere
vor, wenn die tatsächliche Temperatur der ersten Energiespeichereinrichtung
und/oder der zweiten Energiespeichereinrichtung eine jeweils zulässige
Maximaltemperatur überschreitet oder zu überschreiten
droht. In diesem Fall überträgt die heißere
Energiespeichereinrichtung Wärmeenergie an die kältere
Energiespeichereinrichtung und/oder Absorptionskältemaschine. Vorbestimmte
Bedingungen liegen auch vor, wenn die tatsächliche Temperatur
der zweiten Energiespeichereinrichtung eine minimal zulässige
Betriebstemperatur unterschreitet oder zu unterschreiten droht. In
diesem Fall wird der zweiten Energiespeichereinrichtung von der
ersten Energiespeichereinrichtung Wärmeenergie zugeführt.
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Weitere
Vorteile, Merkmale und Anwendungsmöglichkeiten der vorliegenden
Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung in Zusammenhang
mit den Figuren. Es zeigt:
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1 schematisch
ein erfindungsgemäßes Fahrzeug mit Antriebsvorrichtung,
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2 schematisch
eine weitere Ausführungsform der Antriebsvorrichtung mit
Temperierung einer Wechselbatterie, und
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3 schematisch
eine weitere Ausführungsform der Antriebsvorrichtung mit
Temperierung der Fahrgastzelle des Fahrzeugs.
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1 zeigt
ein Fahrzeug mit einer erfindungsgemäßes Antriebsvorrichtung 10.
Das Fahrzeug ist als gestrichelte Umrandung der Antriebsvorrichtung 10 dargestellt.
Die Antriebsvorrichtung weist ein angetriebenes Rad 1 auf,
einen Elekt romotor 2, einen Heizwiderstand 3 und
einen Wärmespeicher 4. Weiter ist der Antriebsvorrichtung 10 eine
Wechselbatterie 6 insbesondere zur Versorgung des Elektromotors 2 zugeordnet.
Das angetriebene Rad 1 und der Elektromotor 2 sind über
eine Antriebswelle 21 verbunden. Die der Antriebsvorrichtung 10 zugeordnete
Steuerung 22 ist vereinfacht als Schalter dargestellt.
Vorzugsweise erfüllt die Steuerung 22 auch weitere
Aufgaben. Der Elektromotor 2 wird insbesondere in einem
ersten Betriebszustand von der zweiten Energiespeichereinrichtung 6 mit
elektrischer Energie versorgt. Sofern in einem zweiten Betriebszustand
eine Beaufschlagung des Elektromotors 2 durch das angetriebene
Rad 1 mit einer Kraft und/oder einem Drehmoment erfolgt,
trennt die Steuerungseinrichtung 22 die elektrische Verbindung
zwischen Elektromotor 2 und Wechselbatterie 6 und schließt
einen Stromkreis unter Einbeziehung des Elektromotors 2 und
des Heizwiderstands 3. In dem zweiten Betriebszustand wird
der Elektromotor 2 generatorisch betrieben und versorgt
den Heizwiderstand 3 mit elektrischer Energie. Die elektrische
Energie wird vom Heizwiderstand 3 in Wärme gewandelt
und dem Wärmespeicher 4 zugeführt. Die
Wärmeenergie steht nun auch anderen Verbrauchern zur Verfügung.
Der Heizwiderstand 3 ist vollständig von dem Wärmespeicher 4 umgeben.
Es ist nicht dargestellt, dass der Heizwiderstand 3 Rippen,
insbesondere zur Vergrößerung von dessen wärmeleitender Oberfläche
aufweist.
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2 zeigt
schematisch eine weitere Ausführungsform der erfindungsgemäßen
Antriebsvorrichtung
10 mit einer Absorptionskältemaschine
7. Diese
Ausführungsform leistet insbesondere die Temperierung der
Wechselbatterie
6. Das Fahrzeug ist als gestrichelte Umrandung
der Antriebsvorrichtung
10 dargestellt. In Ergänzung
zu der unter
1 dargestellten Antriebsvorrichtung
10 weist
der Wärmespeicher
4 ein Wärmespeichermittel
5 auf,
das zum Phasenübergang vorgesehen ist. Der Wärmespeicher
4 ist
vorgesehen, der Wechselbatterie
6 eine Wärmeleistung Q . zuführen.
Weiter können der Wärmespeicher
4 und/oder
die Wechselbatterie
6 der Absorptionskältemaschine
7 eine
Wärmeleistung
zuführen.
Diese Wärmeströme werden vorzugsweise von einer
der Antriebsvor richtung
10 zugeordneten Steuereinrichtung
22 gesteuert.
Vorteilhaft weisen der Wärmespeicher
4 und die
Wechselbatterie
6 je wenigstens ein Thermoelement
23,
23a auf.
Deren Signale werden von der zugeordneten Steuerung
22 erfasst
und verarbeitet. Das Wärmespeichermittel
5 ist
so gewählt, dass es bei einer vorbestimmten Temperatur
einen Phasendurchgang von fest nach flüssig durchläuft.
Das Wärmespeichermittel
5 ist so gewählt,
dass dessen Phasenübergangstemperatur die Betriebstemperatur
des Heizwiderstands
3 zeitweise um mindestens 10 Kelvin
unterschreitet. Das Wärmespeichermittel
5 ist
vorzugsweise als metallische Legierung und/oder mit einer Substanz
ausgebildet, welche einen Phasenübergang direkt von fest
nach gasförmig durchläuft.
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3 zeigt
schematisch eine weitere Ausführungsform der erfindungsgemäßen
Antriebsvorrichtung 10 mit Temperierung der Fahrgastzelle 9 des als
gestrichelte Umrandung dargestellten Fahrzeugs. Diese Ausführungsform
leistet insbesondere die Temperierung der Fahrgastzelle 9.
In Erweiterung der unter 1 und 2 dargestellten
Ausführungsformen weist die Antriebsvorrichtung 10 weiter zwei
angetriebene Räder 1, 1a und zwei Elektromotoren 2, 2a auf.
Weiter ist der Antriebsvorrichtung 10 eine Steuerungseinrichtung 22 zugeordnet.
Darüber hinaus weist die Antriebsvorrichtung 10 mehrere Messeinrichtungen
auf, darunter Thermoelemente 23, 23a, sowie nicht
dargestellte Drehzahl- und Drehmomentsensoren, welche den Antriebswellen 21, 21a zugeordnet
sind. Auch weist die Fahrgastzelle 9 ein Thermoelement 23b auf.
Die Signale der Messeinrichtungen werden von der Steuereinrichtung 22 erfasst
und ausgewertet. In Abhängigkeit von diesen Messwerten
und der gewünschten Temperatur der Fahrgastzelle leitet
die Steuereinrichtung 22 Wärmeströme Q . zwischen
dem Wärmespeicher 4, der Absorptionskältemaschine 7 und
der Fahrgastzelle 9 ein. So kann die Fahrgastzelle 9 beheizt
und/oder gekühlt werden. Die Steuereinrichtung 22 steuert
vorzugsweise auch die Drehzahlen der Antriebswellen 21, 21a sowie
die von den Elektromotoren 2, 2a übertragenen
Drehmomente. Es ist nicht dargestellt, dass der Heizwiderstand 3 vorzugsweise
aus der Wechselbatterie 6 versorgt wird.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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