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Technisches Gebiet
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Die
Ausführungsformen
des hierin beschriebenen Gegenstandes beziehen sich allgemein auf Kühlsysteme
in Fahrzeugen. Im Spezielleren beziehen sich die Ausführungsformen
des hierin beschriebenen Gegenstandes auf das Erzeugen von Leistung von
einem Kühlventilator
eines Fahrzeuges.
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Hintergrund
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Die
Verbesserung der Kraftstoffeffizienz eines Fahrzeuges ist ein weithin
angestrebtes Ziel in der Automobilindustrie. Zusätzlich zu den unmittelbaren
Auswirkungen reduzierter Betriebskosten belasten Fahrzeuge, die
weniger Brennstoff benötigen, jegliche
Ressourcen, auf die sie für
die Leistung angewiesen sind, in einem geringeren Ausmaß. Demzufolge
finden Verbesserungen an Fahrzeugen, die den für den Betrieb notwendigen Kraftstoff
reduzieren, unmittelbare Anwendung.
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Eine
Quelle von Kraftstoffaufwand in Fahrzeugen ist die Leistung zum
Betreiben einer oder mehrerer Kühlventilatoren.
Kühlventilatoren
werden verwendet, um Luft über
einen Radiator oder anderen Wärmetauscher
hinweg zu saugen, der verwendet wird, um die Innentemperatur des
Fahrzeugmotors herabzusetzen. Das Drehen der Kühlventilatoren erfordert Leistung,
die typischerweise von der gleichen Leistungsquelle beschafft wird,
welche die Leistung für
den Antrieb des Fahrzeuges bereitstellt.
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Kühlventilatoren
tragen daher oft zu Leistungskosten von Fahrzeugen bei. Wenn sie
nicht im Gebrauch sind, befinden sie sich üblicherweise im Leerlauf, um
ihre Leistungskosten zu reduziere.
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Kurzzusammenfassung
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Es
ist ein System zum Erzeugen von Leistung für ein Fahrzeug vorgesehen.
Das System umfasst einen Ventilator, der positioniert ist, um eine Strömung von
Luft aufzunehmen, eine Turbine, die mit dem Ventilator gekoppelt
ist, wobei die Turbine ausgebildet ist, den Ventilator zu rotieren,
wenn sie in einem ersten Modus arbeitet, und Leistung von dem Ventilator
aufzunehmen, wenn sie in einem zweiten Modus arbeitet, wobei die
Turbine ausgebildet ist, elektrische Leistung aus der von dem Ventilator
aufgenommenen Leistung zu erzeugen, und eine elektronische Steuereinheit,
die ausgebildet ist, selektiv den ersten und den zweiten Modus der
Turbine einzuschalten.
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Es
ist auch ein Verfahren zum Erzeugen von Leistung für ein Fahrzeug
vorgesehen. Das Fahrzeug umfasst einen Ventilator, ein Leistungsrelais und
einen Wärmetauscher.
Das Verfahren umfasst, dass detektiert wird, dass der Wärmetauscher
eine Temperatur unter einer ersten vorbestimmten Temperatur aufweist,
eine Turbine zu dem Ventilator zugeschaltet wird, wobei der Ventilator
positioniert ist, um eine Strömung
von Luft aufzunehmen, elektrische Leistung mit der Turbine aus einer
Rotation des Ventilators erzeugt wird und die elektrische Leistung an
das Leistungsrelais bereitgestellt wird.
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Es
ist ein weiteres Verfahren zum Erzeugen von Leistung für ein Fahrzeug
vorgesehen. Das Verfahren umfasst einen Kühlventilator, einen Wärmetauscher
und ein Leistungsrelais. Das Verfahren umfasst, dass eine Tur bine
zu dem Kühlventilator
zugeschaltet wird, wobei der Kühlventilator
positioniert ist, um eine Strömung
von Luft von außerhalb
des Fahrzeuges aufzunehmen, elektrische Leistung mit der Turbine
aus einer Rotation des Kühlventilators
erzeugt wird, und die elektrische Leistung an das Leistungsrelais
bereitgestellt wird.
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Diese
Zusammenfassung ist vorgesehen, um eine Auswahl von Konzepten in
einer vereinfachten Form vorzustellen, die unten stehend in der
detaillierten Beschreibung weiter beschrieben sind. Diese Zusammenfassung
ist nicht vorgesehen, um Schlüsselmerkmale
oder wesentliche Merkmale des beanspruchten Gegenstandes zu kennzeichnen, noch
besteht die Absicht, sie als Hilfe zur Festlegung des Schutzumfanges
des beanspruchten Gegenstandes zu verwenden.
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Kurzbeschreibung der Zeichnungen
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Ein
umfassenderes Verständnis
des Gegenstandes kann durch Bezugnahme auf die detaillierte Beschreibung
und Ansprüche
bei Betrachtung in Verbindung mit den nachfolgenden Fig. erlangt
werden, wobei gleiche Bezugsziffern in den Fig. durchweg ähnliche
Elemente bezeichnen.
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1 ist
eine schematische Ausführungsform
eines Fahrzeuges, das ein System zum Erzeugen elektrischer Leistung
umfasst;
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2 ist
eine graphische Darstellung eines Fahrzeuges in einer ruhenden Position;
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3 ist
eine graphische Darstellung eines sich bewegenden Fahrzeuges;
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4 ist
ein Flussdiagramm, welches ein Verfahren zum Erzeugen elektrischer
Leistung mit einem Ventilator eines Fahrzeuges veranschaulicht; und
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5 ist
ein Flussdiagramm, welches ein weiteres Verfahren zum Erzeugen elektrischer
Leistung mit einem Ventilator eines Fahrzeuges veranschaulicht.
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Detaillierte Beschreibung
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Die
nachfolgende detaillierte Beschreibung ist rein beispielhaft und
soll die Ausführungsformen des
Gegenstandes oder die Anwendung und Verwendungen solcher Ausführungsformen
nicht einschränken.
Wie hierin verwendet, bedeutet das Wort „beispielhaft”, dass
etwas als „ein/e
Beispiel, Fall oder Veranschaulichung dient”. Jede hierin beschriebene
Implementierung ist beispielhaft und ist nicht zwangsweise als bevorzugt
oder vorteilhaft gegenüber
anderen Implementierungen auszulegen. Des Weiteren besteht nicht
die Absicht einer Eingrenzung durch irgendeine zum Ausdruck gebrachte
oder implizierte Theorie, die in dem/der oben angeführten technischen
Gebiet, Hintergrund, Kurzzusammenfassung oder der nachfolgenden
detaillierten Beschreibung präsentiert
wird.
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Techniken
und Technologien können
hierin im Hinblick auf funktionelle und/oder Logikblockkomponenten
und mit Bezug auf Operationen, Aufgaben und Verarbeitungsfunktionen
beschrieben sein, die durch verschiedene Rechenkomponenten oder
-vorrichtungen ausgeführt
werden können.
Es sollte einzusehen sein, dass die verschiedenen Blockkomponenten,
die in den Fig. gezeigt sind, durch jede beliebige Anzahl von Hardware-,
Software- und/oder Firmwarekomponenten realisiert sein können, die derart
ausgebildet sind, um die angegebenen Funktionen auszuführen.
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Zum
Beispiel kann eine Ausführungsform
eines Systems oder einer Komponente wie z. B. einer Anzeigevorrichtung
oder eines elektronischen Steuersystems verschiedene integrierte
Schaltkreiskomponenten, z. B. Speicherelemente, Digitalsignalverarbeitungselemente,
Schaltelemente, Nachschlagetabellen oder dergleichen verwenden,
die eine Vielfalt von Funktionen unter der Steuerung eines oder
mehrerer Mikroprozessoren oder anderen Steuervorrichtungen ausführen können.
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„Gekoppelt” – Die folgende
Beschreibung bezieht sich auf Elemente oder Knoten oder Merkmale,
die miteinander gekoppelt” sind.
Wie hierin verwendet, bedeutet „gekoppelt”, wenn nicht ausdrücklich anders
angegeben, dass ein Element/Knoten/Merkmal direkt oder indirekt,
und nicht unbedingt mechanisch, mit einem anderen Element/Knoten/Merkmal
zusammengeschlossen ist (oder direkt oder indirekt damit kommuniziert).
Somit können, wenngleich
die schematische Ausführungsform
von 1 eine beispielhafte Anordnung von Elementen zeigt,
zusätzliche
eingreifende Elemente, Vorrichtungen, Merkmale oder Komponenten
in einer Ausführungsform
des abgebildeten Gegenstandes vorhanden sein.
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„Verstellen” – Einige
Elemente, Komponenten und/oder Merkmale sind als verstellbar oder
verstellt beschrieben. Wie hierin verwendet, bedeutet „verstellen”, wenn
nicht ausdrücklich
anders angegeben, ein Element oder eine Komponente oder einen Abschnitt
davon als für
den Umstand und die Ausführungsform
geeignet zu positionieren, modifizieren, verändern oder anzuordnen. In bestimmten
Fällen kann
das/die Element oder Komponente oder ein Abschnitt davon in einer/m
unveränderten
Position, Status und/oder Zustand als ein Ergebnis einer Verstellung
verbleiben, wenn dies für
die Ausführungsform unter
den Umständen
geeignet oder wünschenswert ist.
In einigen Fällen
kann das Element oder die Komponente in eine/n neue/n Position,
Status oder Zustand als ein Ergebnis einer Verstellung verändert, geändert oder
modifiziert werden, falls es zweckdienlich oder erwünscht ist.
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Außerdem kann
in der folgenden Beschreibung auch eine bestimmte Terminologie rein
zu Referenzzwecken verwendet werden und soll daher nicht einschränkend sein.
Zum Beispiel beziehen sich Ausdrücke
wie „obere/s/r”, „untere/s/r”, „oberhalb” und „unterhalb” auf Richtungen
in den Zeichnungen, auf die Bezug genommen wird. Solch eine Terminologie
kann die Worte, die oben spezifisch angeführt sind, Abwandlungen davon
und Worte von ähnlicher
Bedeutung umfassen. Ebenso implizieren die Ausdrücke „erste/s/r”, „zweite/s/r und andere derartige
numerische Ausdrücke,
die sich auf Strukturen beziehen, keine Sequenz oder Reihenfolge,
wenn nicht deutlich durch den Kontext angegeben.
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Eine
Technik zum Betreiben von Kühlventilatoren
im Leerlauf, die unten stehend in größerem Detail beschrieben ist,
kann darin bestehen, eine Luftströmung von außerhalb des Fahrzeuges mit
dem Kühlventilator
aufzunehmen. Auf Grund der aerodynamischen Form des Ventilators
wird der Ventilator rotieren, wenn ein Luftstrom über sie
geführt
wird. Wenn er mit einer Turbine gekoppelt ist, kann die Rotation
des Ventilators verwendet werden, um elektrische Leistung zu erzeugen.
Diese elektrische Leistung kann verwendet werden, um eine Antriebskraft für das Fahrzeug
bereitzustellen, eine Last zu speisen, die dem elektrischen System
des Fahrzeuges durch Komponenten des Fahrzeuges auferlegt wird, oder
die elektrische Leistung kann für
eine zukünftige Verwendung
gespeichert werden.
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1 veranschaulicht
eine Ausführungsform
eines Fahrzeuges 100, das eine elektronische Steuereinheit
(ECU von electronic control unit) 110, einen Ventilator 120,
einen Wärmetauscher 122,
einen Temperatursensor 124, eine Turbine 126,
ein elektrisches System 128, ein Leistungsrelais modul 130 und
eine Leistungsquelle 140 umfasst. Die ECU 110 kann
funktionell mit dem Ventilator 120, dem Wärmetauscher 122,
dem Temperatursensor 124, der Turbine 126, dem
elektrischen System 128, dem Leistungsrelaismodul 130 und
der Leistungsquelle 140 gekoppelt sein. Der Ventilator 120 kann
funktionell mit dem Wärmetauscher 122,
der Turbine 126 und dem Leistungsrelaismodul 130 gekoppelt
sein. Das Leistungsrelaismodul 130 kann mit der Turbine 126,
mit dem elektrischen System 128 und mit der Leistungsquelle 140 gekoppelt
sein. Es kann jedes beliebige geeignete Fahrzeug verwendet werden, das ähnliche
Komponenten aufweist und einen ähnlichen
Prozess verwendet, der Ventilatoren beinhaltet, einschließlich, jedoch
nicht beschränkt
auf Hybrid-, elektrisch und gasbetriebene Kraftfahrzeuge, Wasserfahrzeuge
oder Motorräder.
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Die
ECU 110 kann mit einer oder mehreren Verarbeitungskomponenten
wie z. B. einem Universalprozessor, einem Assoziativspeicher, einem
digitalen Signalprozessor, einem anwendungsspezifischen integrierten
Schaltkreis, einem vor Ort programmierbaren Elektronikbaustein,
einer beliebigen programmierbaren logischen Vorrichtung, einer Logik mit
einem diskreten Gate oder einer Transistorlogik, diskreten Hardwarekomponenten
oder jeder beliebigen Kombination implementiert oder ausgeführt sein, die
entworfen ist, um die hierin beschriebenen Funktionen auszuführen. Ein
Prozessor kann als ein Mikroprozessor, ein Controller, ein Mikrocontroller
oder als eine Zustandsmaschine realisiert sein. Darüber hinaus
kann ein Prozessor als eine Kombination von Rechenvorrichtungen,
z. B. einer Kombination aus einem digitalen Signalprozessor und
einem Mikroprozessor, einer Vielzahl von Mikroprozessoren, einem
oder mehreren Mikroprozessoren in Verbindung mit einem digitalen
Signalprozessorkern oder eine beliebige andere derartige Konfiguration
implementiert sein.
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Die
ECU 110 betreibt vorzugsweise verschiedene Komponenten
und Merkmale des Fahrzeuges 100, einschließlich des
Ventilators 120, der Turbine 126 und des Leistungsrelaismoduls 130.
Die ECU 110 kann auch Information von einer Vielfalt von Sensoren
empfangen, die über
das gesamte Fahrzeug 100 verteilt sind und den Temperatursensor 124 umfassen.
Die ECU 110 kann Funktionen in Ansprechen auf die verschiedenen
Sensoren ausführen, welche
die Herstellung verschiedener Betriebszustände, das funktionelle Anweisen
von Komponenten, Aufgaben durchzuführen, und das Verstellen des Betriebes
von Komponenten in Ansprechen auf durch die Sensoren detektierte
Information umfassen. Ein Merkmal der ECU 110 kann darin
bestehen, selektiv verschiedene Betriebsmodi des Ventilators 120,
der Turbine 126, des Leistungsrelaismoduls 130 und
weiterer Komponenten zuzuschalten, wie unten stehend beschrieben.
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Als
ein Beispiel einer durch die ECU 110 ausgeübten funktionellen
Steuerung kann die ECU 110, entweder unabhängig oder
zusammen mit dem Leistungsrelaismodul 130, den Wärmetauscher 122 durch
die Verwendung des Temperatursensors 124 zum Bestimmen
der Temperatur des Wärmetauschers 122 überwachen.
Sobald diese Temperatur bestimmt wurde, kann/können die ECU 110 und/oder das
Leistungsrelaismodul 130 die Temperatur mit einem Satz
von vorbestimmten Temperaturen vergleichen, um einen gewünschten
Betriebsmodus des Ventilators 120 zu bestimmen, wie unten
stehend in größerem Detail
beschrieben. Ein Beispiel eines gewünschten Betriebsmodus kann
darin bestehen, die Turbine 126 zu betreiben, um den Ventilator 120 zu verwenden,
um Leistung zu erzeugen und in der Leistungsquelle 140 zu
speichern, wie in den Verfahren 400 und 500 beschrieben
wird.
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Die
ECU 110 kann mit der Leistungsquelle 140 gekoppelt
sein und kann den Leistungspegel der Leistungsquelle 140 bestimmen.
Die ECU 110 kann auch Merkmale der Leistungsquelle 140 betreiben, um
die gespeicherte Leistung zu verwenden. Als ein Beispiel kann die
gespeicherte Leistung verwendet werden, um das Fahrzeug 100 zu
betreiben, oder um Leistung für
andere Systeme, einschließlich
des elektrischen Systems 128, bereitzustellen, während das
Fahrzeug 100 in Betrieb ist. Es sollte einzusehen sein,
dass die ECU 110 eine Vielzahl von Funktionen ausführen kann,
von denen einige oben stehend beschrieben sind und andere in dieser
Beschreibung nicht aufgeführt
sind.
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Der
Ventilator 120 kann von jeder beliebigen Art sein, die
für das
Fahrzeug 100, den Wärmetauscher 122,
die Turbine 126, das Leistungsrelaismodul 130 und
die ECU 110 geeignet ist. Er kann betrieben, elektrisch
betrieben, solar oder mit einem beliebigen anderen Mittel betrieben
sein, das für
seinen Betrieb geeignet ist. Der Ventilator 120 kann aus
einem beliebigen aus einer Vielfalt von Materialien hergestellt
sein, die für
den ordnungsgemäßen Betrieb des
Fahrzeuges 100 geeignet sind, und kann von jeder beliebigen
Art sein, die für
seine Funktion hinreichend ist, was Variationen der Größe, Flügelform
und -konstruktion usw. umfasst. In der vorliegenden Ausführungsform
ist der Ventilator 120 ein Kühlventilator, wohingegen der
Ventilator 120 in anderen Ausführungsformen andere Zwecke
und Verwendungen innerhalb des Fahrzeuges besitzen kann. Es können mehr
als ein Ventilator 120 in dem Fahrzeug 100 in jeder
beliebigen Konfiguration verwendet werden, wie gewünscht oder
erforderlich. Wenn er hierin beschrieben ist, sollte der Ventilator 120 so
zu verstehen sein, dass er verschiedene Merkmale zusätzlich zu
dem/den Ventilatorflügel/n
umfassen kann. Zum Beispiel werden eine Achse, die die Ventilatorflügel lagert,
wie auch eine Lageranordnung, die die Achse lagert, kollektiv als
der Ventilator 120 bezeichnet. In bestimmten Ausführungsformen
kann die Turbine 126 als ein integraler Abschnitt des Ventilators 120 um fasst
sein, wohingegen in anderen Ausführungsformen
die Turbine 126 eine separate Komponente sein kann.
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In
einem Betriebsmodus oder -zustand kann der Ventilator 120 Luft über den
Wärmetauscher 122 hinweg
saugen, um den Prozess zum Kühlen
des Motors des Fahrzeuges 100 zu unterstützen. In
einem anderen Betriebszustand kann die Luftströmung von dem Ventilator 120 verwendet
werden, um die Turbine 126 oder einen anderen Generator
zu drehen, um Leistung zu erzeugen. Die Turbine 126 kann integral
mit dem Ventilator 120 sein oder kann eine separate Komponente
sein, wie nachfolgend in größerem Detail
beschrieben. In einer Ausführungsform kann
ein elektrischer Ventilator verwendet werden, da er sowohl als ein
Ventilator 120 im Kühlbetriebszustand
dienen kann, als auch als die gekoppelte Turbine 126 dienen
kann, um Leistung zu erzeugen. Es sollte einzusehen sein, dass ein
elektrischer Ventilator nur eine Ausführungsform des Ventilators 120 ist
und eine beliebige Anzahl und Arten von Ventilatoren verwendet werden
kann.
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Der
Wärmetauscher 122 ist
mit dem Ventilator 120, dem Temperatursensor 124 und
der ECU 110 gekoppelt, um Luft von dem Ventilator 120 anzusaugen.
Der Wärmetauscher 122 kann
verwendet werden, um verschiedene innen liegende Merkmale des Fahrzeuges 100 zu
kühlen.
Zum Beispiel kann der Wärmetauscher 122 erwärmtes Kühlmittel
aufnehmen, das aus einem Verbrennungsmotor oder aus Batterien austritt.
Das erwärmte
Kühlmittel
sollte gekühlt
werden, bevor es zurück
zu den heißen
Abschnitten des Fahrzeuges 100 rezirkuliert wird. Der Wärmetauscher 122 kann
verwendet werden, um Wärme
von dem erwärmten
Kühlmittel
vor der Rezirkulation an die Umgebung zu übertragen. Demzufolge kann
der Wärmetauscher 122 eine
Vielfalt von Oberflächenmerkmalen
einschließlich
Rippen und Falten umfassen, die den Austausch von Wärme von dem erwärmten Kühlmittel
an die Umgebung unterstützen.
Der Wärmetauscher 122 kann
ein Radiator eines Fahrzeuges sein, und die Verwendung eines solchen
ist gut bekannt. Der Wärmetauscher 122 kann
von jeder Art sein, die für
das Fahrzeug 100 einschließlich des zusammenwirkenden
Betriebes mit dem Ventilator 120 und der ECU 110 geeignet
ist.
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Der
Temperatursensor 124 ist vorzugsweise mit dem Wärmetauscher 122 gekoppelt.
Der Temperatursensor 124 kann jede beliebige geeignete
Art von Sensor für
eine besondere Ausführungsform sein.
Einige Ausführungsformen
von Temperatursensoren 124 können Thermoelemente, Thermistoren usw.
umfassen. Vorzugsweise kann der Temperatursensor 124 die
Temperatur des Wärmetauschers 122 an
einer gewünschten
Position bestimmen. Zum Beispiel kann die Temperatur des erwärmten Kühlmittels innerhalb
des Wärmetauschers 122 erfasst
werden. In einigen Ausführungsformen
kann das erwärmte Kühlmittel
erfasst werden, wenn es in den Wärmetauscher 122 eintritt,
wenn es aus ihm austritt, an einer Stelle dazwischen, oder einer
beliebigen Kombination daraus. Der Temperatursensor 124 ist
vorzugsweise ausgebildet, um Information in Bezug auf die erfasste
Temperatur für
die ECU 110 bereitzustellen. Der Temperatursensor 124 kann
interne Funktionen ausführen,
um einen Wert für
eine Temperatur (oder Temperaturen) zur Bereitstellung an die ECU 110 bestimmen,
oder er kann eine Spannung oder Spannungen bereitstellen, aus denen
die ECU 110 selbst Funktionen ausführen kann, um die Temperatur
des Wärmetauschers 122 zu
bestimmen.
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Die
Turbine 126 ist vorzugsweise mit dem Ventilator 120 und
mit der ECU 110 gekoppelt. Die Turbine 126 kann
eine elektrische Turbine und geeignet sein, die beschriebenen Funktionen
auszuführen, und
die beschriebenen Merkmale aufzuweisen. Die Turbine 126 ist
vorzugsweise in der Lage, elektrische Leistung aus mechanischer
Arbeit zu produzieren. In bestimm ten Ausführungsformen ist die Turbine 126 umkehrbar
und kann mechanische Arbeit wie z. B. das Drehen des Ventilators 120 aus
elektrischer Leistung produzieren. Die Turbine 126 kann
elektrische Leistung an das Leistungsrelaismodul 130 bereitstellen
und von diesem empfangen, wie unten stehend in größerem Detail
beschrieben. Die Turbine 126 kann integral in dem Ventilator 120 gebildet
sein oder kann eine separate Komponente sein. Die Turbine 126 ist vorzugsweise
durch die ECU 110 gesteuert, wenngleich in bestimmten Ausführungsformen
die Turbine 126 mit Sensoren gekoppelt sein kann, um zuzulassen,
dass sie unabhängige
Funktionen ausführt.
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Das
elektrische System 128 des Fahrzeuges 100 umfasst
eine Vielfalt an Vorrichtungen und Komponenten, die auf der Basis
von Elektrizität
arbeiten. Diese Vorrichtungen und Komponenten können solche Merkmale des Fahrzeuges 100 wie
ein Radio, elektrische Fensterheber und Türschlösser, Scheinwerfer des Fahrzeuges 100,
Armaturenbrettanzeigevorrichtungen usw. umfassen. Das elektrische
System 128 kann bei einer bestimmten Last arbeiten, die Leistung
von der Leistungsquelle 140 nimmt.
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Das
Leistungsrelaismodul 130 kann mit dem Ventilator 120,
der Turbine 126, dem elektrischen System 128 und
der Leistungsquelle 140 gekoppelt sein. Das Leistungsrelaismodul 130 kann
eine Vielfalt von Leistungsübertragungsfunktionen
ausführen. Zum
Beispiel kann das Leistungsrelaismodul 130 Leistung von
der Leistungsquelle 140 an den Ventilator 120 bereitstellen,
um zu bewirken, dass der Ventilator 120 rotiert, um in
einem ersten Modus Luft über den
Wärmetauscher 122 hinweg
zu saugen. Das Leistungsrelaismodul 130 kann auch Leistung
von der Turbine 126 empfangen und kann die Leistung modulieren,
regeln, umwandeln oder sonst wie verstellen, um sie dadurch für das elektrische
System 128 oder die Leistungsquelle 140 bereitzustellen. Das
Leistungsrelaismodul 130 kann, gekoppelt mit der ECU 110,
bestimmen, wie die gespeicherte Leistung, die aus den Verfahren 400 und 500 resultiert,
zu verwenden ist, wie später
beschrieben.
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Die
Leistungsquelle 140 kann von jeder beliebigen Art sein,
die für
das Fahrzeug, das Leistungsrelaismodul und die Steuereinheit geeignet
ist. Als ein Beispiel kann die Leistungsquelle 140 eine Batterie
wie z. B. eine Lithiumionen-Batterie, eine alkalische Batterie,
eine Nass- oder Trockenzellenbatterie, Brennstoffzellen oder eine
beliebige andere Quelle von Leistung sein, die für den ordnungsgemäßen Betrieb
des Fahrzeuges 100 geeignet ist. Neben anderen Funktionen
kann die Leistungsquelle 140 Leistung an den Ventilator 120 einschließlich über die Turbine 126 und
an das elektrische System 128 bereitstellen und in einigen
Ausführungsformen
Information oder ein Signal an die ECU 110 bereitstellen, die/das
ihren aktuellen Leistungspegel angibt. Demzufolge kann die Leistungsquelle 140 von
einer beliebigen Art sein, die für
die Ausführungsform
geeignet oder erwünscht,
z. B. geeignet ist, Leistung zu speichern oder zu übertragen,
wie durch die ECU 110 bestimmt.
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2 zeigt
eine Ausführungsform
des Fahrzeuges 100 mit einer Umgebung, die aus einem Kühlgrill 150 und
Wind 200 besteht. In dieser Ausführungsform steht das Fahrzeug 100.
Wenn ein Wind 200 gegen das Fahrzeug 100 strömt, kann
er über den
Kühlgrill 150 in
das Fahrzeug 100 eintreten. Der Kühlgrill 150 kann eine Öffnung oder
eine Lüftung sein,
die verwendet wird, um Luft von außerhalb oder innerhalb des
Fahrzeuges 100 aufzunehmen oder abzugeben. Dieser Kühlgrill 150 kann
aus einem beliebigen aus einer Vielfalt von Materialien hergestellt sein,
die für
einen ordnungsgemäßen Betrieb
des Fahrzeuges 100 geeignet sind, und behindert vorzugsweise
den Eintritt von großen
Objekten, während
er dennoch zulässt,
dass Luft in das Fahrzeug und über
den Wärmetauscher 122 strömt. Demzufolge
ist der Wärmetauscher 122 vorzugsweise
in der Nähe
des Kühlgrills 150 positioniert,
wobei sich der Ventilator 120 hinter dem Wärmetauscher 122 befindet.
Der Kühlgrill 150 kann
auch eine beliebige gewünschte
Form oder Größe aufweisen,
die für
das Fahrzeug 100 und seine Funktionen geeignet ist. In einigen
Ausführungsformen
kann der Kühlgrill 150 gehandhabt
werden, um sich ähnlich
wie eine Schließvorrichtung
zu schließen.
In dieser Ausführungsform
wird der Kühlgrill 150 verwendet,
um eine Außenluftströmung einzufangen.
In 2 ist diese Außenluftströmung ein Wind 200.
Es sollte einzusehen sein, dass jede beliebige Kombination aus Wind, vorbeiströmender Luft,
künstlich
erzeugter oder geleiteter Luftströmung oder natürlicher
Luftströmung verwendet
werden kann, um die in diesem Prozess verwendete Luftströmung bereitzustellen.
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Als
ein Beispiel kann ein Wind 200 über den Kühlgrill 150 in das
Fahrzeug 100 hinein angenommen werden, sodass er verwendet
werden kann, um den Radiator und andere Komponenten des Fahrzeuges 100 zu
kühlen.
Darüber
hinaus kann der Wind 200 an dem Wärmetauscher 122 vorbei
gelangen und auf den Ventilator 120 treffen. Der Wind 200 kann
den Ventilator 120 rotieren, indem er über die Ventilatorflügel strömt. Wie
unten stehend in größerem Detail
beschrieben, kann die Rotation des Ventilators 120 mechanische
Arbeit an die Turbine 126 bereitstellen. Die Turbine 126 wiederum
kann die mechanische Arbeit in elektrische Leistung umwandeln. Somit
kann das Fahrzeug 100 elektrische Leistung aus dem vorbeiströmenden Wind 200 erzeugen.
Der Einlass der Luftströmung
durch den Kühlgrill 150 kann
durch die Geschwindigkeit des Windes, die Temperatur der Umgebung,
die Feuchtigkeit, den Luftdruck oder irgendeinen anderen Faktor
oder Kombination von Faktoren beeinflusst werden.
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3 zeigt
eine Ausführungsform
des Fahrzeuges 100 in einer Umgebung, wobei das Fahrzeug 100 den
Kühlgrill 150 und
vorbeiströmende
Luft 300 umfasst. In dieser Ausführungsform fährt das
Fahrzeug 100 und die vorbeiströmende Luft 300 stellt
die Strömung
von Luft um das Fahrzeug 100 herum dar. Die Geschwindigkeit,
mit der das Fahrzeug 100 fährt, ist variabel, und von
irgendeiner Anzahl von Faktoren, die sich auf den Betrieb des Fahrzeuges 100 beziehen,
und irgendwelchen anderen Faktoren abhängig. Wenn das Fahrzeug 100 fährt, strömt vorbeiströmende Luft 300 gegen
das Fahrzeug 100 und ihre Luftströmung kann durch den Kühlgrill 150 hindurch gelangen.
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Die
vorbeiströmende
Luft 300, die über
den Kühlgrill 150 in
das Fahrzeug 100 hinein angenommen wird, kann verwendet
werden, um den Radiator und andere Komponenten des Fahrzeuges 100 zu kühlen. Alternativ
kann die vorbeiströmende
Luft verwendet werden, um den Ventilator 120 und wiederum die
Turbine 126 zu drehen, um dadurch elektrische Leistung
auf eine ähnliche
Weise zu erzeugen, wie oben stehend mit Bezug auf die ruhende Ausführungsform
des Fahrzeuges 100 beschrieben ist.
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4 veranschaulicht
ein Verfahren 400 zum Erzeugen von Leistung mithilfe eines
Ventilators 120 des Fahrzeuges 100. Zur Illustration
kann die folgende Beschreibung des Verfahrens 400 Bezug
auf Elemente nehmen, die oben in Verbindung mit den 1–3 erwähnt sind.
In der Praxis können
Abschnitte des Verfahrens 400 durch verschiedene Elemente
des beschriebenen Systems, z. B. die ECU 110, das Leistungsrelaismodul 130 oder
den Wärmetauscher 122 durchgeführt werden.
Es sollte einzusehen sein, dass das Verfahren 400 eine
beliebige Anzahl von zusätzlichen
oder alternativen Aufgaben umfassen kann, wobei die in 4 gezeigten
Aufgaben nicht in der veranschaulichten Reihenfolge durchgeführt werden
müssen,
und das Verfahren 400 kann in einer/m umfangreicheren Proze dur
oder Prozess enthalten sein, die/der eine zusätzliche Funktionalität besitzt,
die hierin nicht im Detail beschrieben ist.
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Um
Leistung mithilfe eines Kühlventilators wie
z. B. des Ventilators 120 zu erzeugen, während das
Fahrzeug 100 steht, wird der Ventilator 120 in dem
Fahrzeug 100 mithilfe einer Luftströmung von außerhalb des Fahrzeuges rotiert
(Aufgabe 402), wie in 2 veranschaulicht.
Als ein Beispiel kann die Luftströmung, die auf den Ventilator 120 trifft,
der Wind 200 sein. Die ECU 110 und das Leistungsrelaismodul 130 können auf
Signale von den Sensoren in dem Fahrzeug 100 für Information
betreffend die Betriebsbedingungen des Fahrzeuges 100 angewiesen sein.
Aus diesen Signalen kann/können
die ECU 110 und/oder das Leistungsrelaismodul 130 bestimmen, dass
sich das Fahrzeug 100 in einer ruhenden Position befindet,
und dass der Ventilator durch den Wind 200 rotiert wird.
Sobald bestimmt wurde, dass sich das Fahrzeug 100 in einer
ruhenden Position befindet, und dass der Ventilator 120 rotiert
wird, kann die Turbine 126 zugeschaltet und bewegt werden
(Aufgabe 404).
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In
alternativen Ausführungsformen
kann die Turbine 126 zu dem Ventilator 120 zugeschaltet
werden, um jedes Mal wenn das Fahrzeug steht, Arbeit zur Leistungserzeugung
aufzunehmen. In bestimmten Ausführungsformen
kann die ECU 110 zusätzliche
Schritte ausführen,
um zu bestimmen, dass die Zündung
ausgeschaltet ist, bevor sie die Turbine 126 zuschaltet.
In einigen Ausführungsformen
kann die ECU 110 den Ventilator 120 betreiben,
um den Wärmetauscher 122 zu
kühlen,
nachdem die Zündung ausgeschaltet
ist und das Fahrzeug 100 steht, bis die Temperatur des
Wärmetauschers 122 unter
eine vorbestimmte Temperatur fällt.
Unabhängig
von der Ausführungsform
kann die ECU 110 einen Satz von Bedingungen bestimmen,
während
der der Ventilator 120 nicht verwendet wird, um Luft über den
Wärmetauscher 122 hinweg
zu saugen, das Fahr zeug 100 steht und der Ventilator 120 durch
den Wind 200 rotiert wird. Die Turbine 126 kann
mit dem Ventilator 120 zugeschaltet werden, wie beschrieben.
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Die
Rotation des Ventilators 120 bewirkt, dass die zugeschaltete
Turbine 126 elektrische Leistung erzeugt. Diese Leistung
kann dann von der Turbine an die Leistungsquelle 140 übertragen
werden (Aufgabe 406). In einer Ausführungsform kann die Leistung
mithilfe der Verwendung des Leistungsrelaismoduls 130 übertragen
werden. Das Leistungsrelaismodul 130 kann je nach Bedarf
als ein Leistungsregler oder -transformator fungieren. Eine Ausführungsform
des Leistungsreglers könnte
darin bestehen, die Menge von Leistung zu regeln, die an die Leistungsquelle übertragen
oder durch diese gespeichert wird, und mit den Komponenten des Systems zu
arbeiten, um diese Leistung an die Leistungsquelle 140 zu übertragen.
In weiteren Ausführungsformen stellt
das Leistungsrelaismodul 130 Leistung an zusätzliche
oder alternative Komponenten wie z. B. das elektrische System 128 bereit.
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Sobald
die Leistung durch die Leistungsquelle 140 empfangen wurde,
kann diese Leistung durch die Leistungsquelle 140 für eine spätere Verwendung gespeichert
werden (Aufgabe 408). Als ein Beispiel könnte die
gespeicherte Leistung verwendet werden, um die Batterie des Fahrzeuges 100 zu
laden, oder andere Leistungssysteme zu unterstützen, während das Fahrzeug 100 in
Betrieb ist. Es sollte einzusehen sein, dass je nach Wunsch eine
beliebige Anzahl von weiteren möglichen
Verwendungen für
diese Leistung für
die Ausführungsform
realisiert werden kann.
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5 veranschaulicht
ein Verfahren 500 zum Beschaffen von Leistung für das Fahrzeug 100, während es
fährt.
Um Leistung zu erzeugen, während
das Fahrzeug 100 fährt,
dreht Luft, die über
den Wärmetauscher 122 hinweg
strömt,
den Ventilator 120, der Leistung mithilfe der Turbine 126 erzeugt.
Zu Beginn kann der Ventilator 120 verwendet werden, um
Luft über
den Wärmetauscher 122 hinweg
zu saugen (Aufgabe 502). Als ein Beispiel kann die angesaugte
Luftströmung
die vorbeiströmende
Luft 300 sein. Die über
den Wärmetauscher 122 hinweg
gesaugte Luft kann die Temperatur des erwärmten Kühlmittels darin reduzieren.
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Die
ECU 110 und das Leistungsrelaismodul 130 können auf
Signale von Sensoren in dem Fahrzeug 100 für Information
in Bezug auf die Betriebsbedingungen des Fahrzeuges 100 einschließlich des Temperatursensors 124 angewiesen
sein. Aus diesen Signalen kann/können
die ECU 110 und/oder das Leistungsrelaismodul 130 bestimmen,
dass der Wärmetauscher 122 eine
Temperatur unter einer ersten vorbestimmten Temperatur aufweist
(Aufgabe 504). Es sollte einzusehen sein, dass die erste
vorbestimmte Temperatur variabel ist und für jede Ausführungsform des Fahrzeuges 100 verschieden
ausgebildet sein kann. Die erste vorbestimmte Temperatur gibt vorzugsweise
eine Temperatur an, unterhalb der es möglich ist, den Wärmetauscher 122 nur
durch passive Mittel wie z. B. eine normale Luftströmung zu kühlen, und
ohne dass es notwendig ist, dass der Betrieb des Ventilators 120 Luft über den
Wärmetauscher 122 hinweg
saugt. Sobald festgestellt wurde, dass der Wärmetauscher 122 eine
Temperatur unter dieser ersten vorbestimmten Temperatur aufweist, kann
der Wärmetauscher
aufhören,
Luft von dem Ventilator anzusaugen (Aufgabe 506).
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Da
der Ventilator 120 positioniert ist, um Luft von dem Kühlgrill 150 aufzunehmen,
nimmt er weiterhin Luft von außerhalb
des Fahrzeuges 100 auf, um dadurch den Ventilator 120 zu
rotieren (Aufgabe 508). Die Rotation des Ventilators 120 kann
verwendet werden, um die Turbine 126 zu drehen, z. B.,
indem die Turbine 126 an den Ventilator 120 zugeschaltet wird,
und Leistung kann erzeugt werden, wenn die Turbine 126 gedreht
wird (Aufgabe 510). Diese Leistung kann dann von der Turbine 126 an
die Leistungsquelle 140 übertragen werden, woraufhin sie
gespeichert wird (Aufgabe 512). In weiteren Ausführungsformen
kann das Leistungsrelaismodul 130 die erzeugte Leistung
an das elektrische System 128 bereitstellen, wo sie verwendet
werden kann, um die anderen Leistung erzeugenden oder speichernden Komponenten
durch elektrisch betriebene Merkmale des Fahrzeuges 100 auferlegte
Last zu reduzieren. In einigen Ausführungsformen kann die Leistung
an ein Antriebssystem zur Verwendung bei der Unterstützung der
Fahrt des Fahrzeuges bereitgestellt werden. Vorzugsweise wird die
Leistung über
das Leistungsrelaismodul 130 übertragen. Es sollte daher einzusehen
sein, dass eine beliebige Anzahl von anderen möglichen Verwendungen für diese
Leistung je nach Wunsch für
die Ausführungsform
realisiert werden kann.
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Darüber hinaus
kann/können
die ECU 110 und/oder das Leistungsrelaismodul 130 die
verschiedenen Sensoren, die über
das gesamte Fahrzeug 100 verteilt sind, einschließlich des
Temperatursensors 124, kontinuierlich überwachen. Somit kann/können unter
bestimmten Umständen
die ECU 110 und/oder das Leistungsrelaismodul 130 Information
empfangen, die angibt, dass der Wärmetauscher 122 eine
Temperatur über
einer zweiten vorbestimmten Temperatur aufweist (Aufgabe 514).
Es sollte einzusehen sein, dass die zweite vorbestimmte Temperatur
für verschiedene
Ausführungsformen
individuell definiert und ausgebildet werden kann. Sobald die ECU 110 bestimmt
hat, dass der Wärmetauscher 122 eine
Temperatur über
der zweiten vorbestimmten Temperatur aufweist, kann die Turbine 126 von
dem Ventilator weggeschaltet werden (Aufgabe 516). In bestimmten
Ausführungsformen,
in denen der Ventilator 120 und die Turbine 126 integral
gebildet sind, kann die Turbine 126 weiterhin mit dem Ventilator 120 gekoppelt
sein, kann jedoch durch die ECU 110 be trieben sein, um
den Ventilator 120 zu rotieren, anstatt mechanische Arbeit
von ihm aufzunehmen. Somit kann die ECU 110, nachdem die
Temperatur des Wärmetauschers 122 über die
zweite vorbestimmte Temperatur ansteigt, den Ventilator 120 und
die Turbine 126 betreiben, um in den ersten Betriebsmodus zurückzukehren,
nämlich
Luft über
den Wärmetauscher 122 hinweg
zu saugen (Aufgabe 516).
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Während zumindest
eine beispielhafte Ausführungsform
in der vorhergehenden detaillierten Beschreibung präsentiert
wurde, sollte einzusehen sein, dass es eine große Anzahl von Varianten gibt.
Es sollte einzusehen sein, dass die beispielhafte Ausführungsform
oder beispielhaften Ausführungsformen,
die hierin beschrieben ist/sind, den Schutzumfang, die Anwendbarkeit
oder die Ausgestaltung des beanspruchten Gegenstandes in keiner
Weise einschränken
sollen. Vielmehr wird die vorhergehende Beschreibung dem Fachmann
eine einfache Anleitung zum Ausführen
der beschriebenen Ausführungsform
oder Ausführungsformen
bieten. Es sollte einzusehen ist, dass verschiedene Änderungen
in der Funktion und Anordnung von Elementen vorgenommen werden können, ohne
von dem durch die Ansprüche
definierten Schutzumfang abzuweichen, der bekannte Äquivalente
und vorhersehbare Äquivalente
zum Zeitpunkt der Einreichung dieser Patentanmeldung umfasst.