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Die Erfindung betrifft ein Schwungradspeichersystem zum Speichern von mechanischer Energie mit einem Rotationskörper, wobei das Schwungradspeichersystem zum Betrieb in einem Fahrzeug geeignet ist.
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Stand der Technik
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Die Verknappung fossiler Ressourcen für den Individualverkehr, die Umweltbelastung durch Staub und Abgase und der Wunsch nach einer über den Tagesverlauf gleichmäßigeren Energieausnutzung führen derzeit zu einer verstärkten Förderung von Elektro- und Brennstoffzellenfahrzeugen. Bei den aktuell vorhandenen, rein elektrisch angetriebenen Fahrzeugen ist deren Reichweite aufgrund zu geringer Batteriekapazitäten allerdings noch begrenzt. Außerdem sind die Zeiten zum batterieschonenden Wiederaufladen eines Elektrofahrzeugs mit derzeit ca. 3–8 Stunden für viele Bereiche zu lange. Zwar existieren neue Batterietechnologien, diese beruhen jedoch zumeist auf begrenzt vorkommenden oder schwer zu gewinnenden Materialien. Eine mögliche Abhilfe sehen einige Automobilhersteller in der Entwicklung sogenannter Range Extender, wobei mit Hilfe klassischer Verbrennungsmotoren die Reichweite von Elektrofahrzeugen verlängert wird. Dies hat allerdings unter anderem die Nachtteile des durch das zusätzliche Gewicht für den Verbrennungsmotor erhöhten Fahrzeuggewichts und die Entstehung der bei dessen Einsatz auftretenden Emissionen.
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Alternativ zum Verbrennungsmotor als Range Extender werden Hochleistungskondensatoren (sogenannte Super Caps) oder auch Brennstoffzellen genannt. Jedoch werden selbst in aktuellen Forschungsberichten, die im Zusammenhang mit den Konjunkturpaketen der Bundesregierung zur Elektromobilität veröffentlicht wurden, Schwungradspeicher als mögliche Technologie zum Range Extending nicht erwähnt.
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Schwungradspeicher zum Speichern von Energie in Form von Rotationsenergie mittels eines Schwungrades sind jedoch seit langem bekannt. Einsatzgebiete sind beispielsweise das Speichern von elektrischer Energie, wobei die elektrische Energie mittels eines auf das Schwungrad wirkenden Elektromotors in Rotationsenergie umgewandelt und durch die Drehbewegung des Schwungrades gespeichert wird. Wird das Schwungrad mit einem Generator gekoppelt, so kann die gespeicherte Rotationsenergie wieder in elektrische Energie umgewandelt und genutzt werden. Ein Schwungradspeicher kann also als eine Art mechanische Batterie eingesetzt werden.
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Eine aus den 1950er Jahren bekannte Anwendung eines Schwungradspeichers zur Speicherung von Energie für das Betreiben eines Fahrzeugs ist der sogenannte Gyrobus, bei welchem ein Schwungradspeicher als alleiniger Energiespeicher verwendet wurde. Die Begrenzung der Reichweite dieses als Gyroantrieb bezeichneten Fahrzeugantriebs war aufgrund der damaligen technologischen Restriktionen ein Grund, dass dieses Fahrzeugkonzept nicht weiterverfolgt wurde.
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Der Entwicklungssprung in der Materialwissenschaft mit der Verfügbarkeit von Kohlefaser-Verbundwerkstoffen hoher Zugfestigkeit, insbesondere für die Herstellung des Schwungrades, sowie die Verfügbarkeit entsprechender Leistungselektronik machen die Schwungradspeichertechnologie in heutiger Zeit wieder interessant.
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In den meisten aktuellen Ausführungen und Vorschlägen von Schwungradspeichern rotiert ein Rotationskörper, ein in der Regel zylindrischer Körper, mit hoher Drehzahl. Die dadurch erhaltene kinetische Energie der Rotation wird zur Erzeugung von Leistung umgesetzt. Aus technologischen Gründen, die beispielsweise die Festigkeit des Schwungradwerkstoffes, die Haltbarkeit, die Reibungsverluste und die Zuverlässigkeit der Lagerung, das Berstverhalten und die dadurch bestehende Begrenzung der Energiespeicherung betreffen, haben sich Schwungradspeichersysteme bisher nicht als alleinige Energiespeicher für Fahrzeuge durchgesetzt. Heute werden Schwungradspeicher überwiegend stationär zur Notstromversorgung eingesetzt. In Fahrzeugen dienen Schwungradspeicher lediglich zur Rückgewinnung von Bremsenergie. Bei einem bekannten System, das im Rennsport eingesetzt wird, unterstützt der im Fahrzeug installierte Schwungradspeicher mit kurzzeitig bis zu 120 kW den Hybridantrieb des Fahrzeugs. Aus der
DE 197 00 893 C1 ist ein serieller Elektro-Hybrid-Antrieb bekannt bei dem ein Schwungrad mit der Welle des Synchron-Generators gekoppelt ist. Aus der
DE 10 2010 009 405 A1 ist ein Schwungrad-Energiespeicher bekannt. Er umfasst einen elektrischen Läufer, der mit einer Welle eines Kraftfahrzeugs mechanisch gekoppelt ist. Dieser Läufer und das Schwungrad können bei Bedarf direkt magnetisch gekoppelt werden. Aus der
WO 2006/122241A2 ist ein Schwungrad-Energiespeicher bekannt. Die Kopplung zwischen einer Welle eines und dem Schwungrad erfolgt über zwei hydraulische Maschinen.
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Ein weiterer Grund für den verzögerten Einsatz von Schwungradspeichersystemen in mobilen Systemen ist dessen Lagerung, die möglichst reibungsarm ausgeführt sein muss, um die Reibungsverluste und damit die Selbstentladung gering zu halten. Derart empfindliche Lagerungen hochdrehender Schwungradspeichersysteme können jedoch durch von der Fahrbahn verursachte Stöße beschädigt werden. Außerdem können die durch den Schwungradspeicher aufgebauten Kreiselkräfte Rückwirkungen auf die mobile Plattform haben und auf ein unerwünschtes Fahrverhalten führen. Dies ist selbst dann technisch nicht vollständig auszuschliessen, wenn zwei vollständig oder nahezu identische Schwungradspeicher eingesetzt werden, die mit derselben Drehzahl aber entgegengesetzten Drehsinn auf einer gemeinsamen Achse symmetrisch angeordnet rotieren.
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Aufgabe der Erfindung ist es, eine betriebssichere Lagerung für ein Schwungradspeichersystem zur Verfügung zu stellen, das einen wirtschaftlich sinnvollen Einsatz von Schwungradspeichern in Fahrzeugen ermöglicht, so dass durch die Verwendung von Schwungradspeichern in Fahrzeugen eine verbesserte Energienutzung sowie eine verbesserte Verfügbarkeit eines elektrisch angetriebenen Fahrzeugs möglich ist.
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Die Aufgabe wird durch ein Schwungradspeichersystem zum Speichern von mechanischer Energie dadurch gelöst, dass eine Lagerung des Schwungradspeichersystems eine Mehrzahl von Absorptionsstufen aufweist und zumindest einige der Absorptionsstufen eine Mehrzahl von Absorptionselementen umfassen.
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Erfindungsgemäß ist eine mehrstufige Lagerung des Schwungradspeichers mittels einer Mehrzahl von Absorptionsstufen, die beispielsweise als Federstufen ausgebildet sein können, vorgesehen. Mindestens eine dieser Absorptionsstufen umfasst jeweils horizontale sowie vertikale Absorptionselemente. Es ist von Vorteil, wenn die Lagerung nicht nur federnde, sondern auch dämpfende Eigenschaften hat. Deshalb ist es zweckmäßig,
- – einige oder alle der Absorptionselemente als Feder-Dämpferelemente oder
- – zumindest einige der Absorptionselemente als Dämpferelemente auszubilden oder
- – zusätzliche Dämpferelemente vorzusehen.
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Vorzugsweise umfasst mindestens eine Absorptionsstufe mindestens zwei horizontal wirkende Absorptionselemente und mindestens zwei vertikal wirkende Absorptionselemente. Die horizontal wirkenden Absorptionselemente sind vorteilhafterweise derart angeordnet, dass sie zur Aufnahme von in der horizontalen Ebene senkrecht zueinander stehenden Kräften angeordnet sind.
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Durch die erfindungsgemäße mehrstufige räumliche Lagerung werden durch die Fahrbahn über das Fahrzeug eingeleitete Stöße durch Feder- und/oder Dämpferelemente in vertikaler, lateraler und longitudinaler Richtung abgebaut und so die Lagerung weitgehend entlastet. Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung umfassen die Absorptionsstufen alternativ oder ergänzend auch passive und/oder aktive Dämpfungselemente mit Anschlägen.
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Durch die erfindungsgemäße Lagerung werden außerdem die in dem Schwungradspeicher entstehenden Kreiselkräfte abgemildert und/oder verzögert an die jeweils nächste Absorptionsstufe und insbesondere an das Fahrzeug übertragen, so dass keine störenden Einflüsse des Schwungradspeichers auf das Fahrverhalten mehr auftreten.
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Zur Abstimmung der Feder- und/oder Dämpfungswirkung des Systems ist es häufig von Vorteil, wenn das Gewicht und damit die träge Masse einer oder mehrerer der Absorptionsstufen erhöht wird. Dies wird vorzugsweise dadurch erreicht, dass zur Abstimmung der Masse dieser Absorptionsstufe mindestens eine Fahrzeugkomponente an diese Absorptionsstufe angeordnet wird. Derartige Fahrzeugkomponenten bezeichnen hierbei Komponenten, die zum Betrieb des Schwungradspeichers vorgesehen sind, wie beispielsweise eine Vakuumpumpe für das Erzeugen eines Vakuums innerhalb des Rotationskörpers, um dessen Luftwiderstand zu verringern, oder eine Ölschmierung. Insbesondere können als Fahrzeugkomponenten aber auch unabhängig von dem Schwungradspeichersystem bereits in dem Fahrzeug vorhandene Komponenten herangezogen werden. Dadurch wird ein Abstimmen der Absorptionsstufen durch das Hinzufügen von Masseelementen ermöglicht, ohne dass eine zusätzliche Masse notwendig ist, die das Gesamtgewicht des Fahrzeugs erhöhen würde. Bei einem Fahrzeug mit elektrischem Antrieb, bei welchem die elektrische Energie zumindest zum Teil in Batterien gespeichert wird, können beispielsweise einzelne Batterien an einer Absorptionsstufe angeordnet werden.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist mindestens eine Absorptionsstufe mittels eines Gehäuses gekapselt, wodurch die Anordnung der Absorptionselemente erleichtert und eine akustische Entkopplung der Motor-Generator-Einheit und des Rotationskörpers vom Fahrzeug erreicht wird. Ist dieses Gehäuse flüssigkeitsdicht ausgeführt, so kann darin eine Flüssigkeit eingebracht werden. Durch geeignete Zusatzmaßnahmen kann diese Flüssigkeit zur Kühlung des Schwungradspeichersystems eingesetzt werden und zusätzlich kann die Flüssigkeit zur Absorption der Stöße bzw. Schwingungen oder auch Geräuschen beitragen. Zweckmäßigerweise wird die Flüssigkeit bezüglich deren Menge, Masse und Viskosität einerseits und den zu erzielenden Wirkungen andererseits ausgewählt.
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Anhand der folgenden Zeichnungen wird die Erfindung an Ausführungsbeispielen näher erläutert. Hierbei zeigen:
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1a eine schematische Darstellung eines Schwungradspeichers und einer gemäß einer möglichen Ausführungsform der Erfindung über eine mechanische Wirkverbindung damit verbundenen elektrischen Maschine;
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1b eine perspektivische Darstellung des in 1a gezeigten Schwungradspeichers mit elektrischer Maschine;
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2 eine schematische Darstellung eines Fahrzeug, in welchem ein Schwungradspeichersystem angeordnet ist;
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3 eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Schwungradspeichersystems gemäß einem möglichen Ausführungsbeispiel; und
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4 eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Schwungradspeichersystems gemäß einem weiteren möglichen Ausführungsbeispiel.
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In den 1a und 1b ist ein schematischer Aufbau eines Schwungradspeichers 1 gezeigt. Der Schwungradspeicher 1 umfasst ein Gehäuse 2, eine Motor-Generator-Einheit 3 und einen Rotationskörper 4. Die Motor-Generator-Einheit 3 und der Rotationskörper 4 sind auf einer Plattform 5 innerhalb des Gehäuses 2 befestigt.
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Zum Laden des Schwungradspeichers 1 wird die Motor-Generatoreinheit 3 durch das Zuführen von elektrischer Energie in eine Rotationsbewegung versetzt. Vermittels einer Wirkverbindung zwischen der Motor-Generator-Einheit 3 und dem Rotationskörper 4 wird der Rotationskörper 4 in Rotation versetzt bzw. beschleunigt. Dadurch wird Energie von der Motor-Generator-Einheit 3 auf den Rotationskörper 4 übertragen. Auch nach Abschalten der Motor-Generator-Einheit 3 bleibt der Rotationskörper in Rotation und speichert so die Energie. Ein Abrufen der Energie erfolgt dadurch, dass der Rotationskörper nun seinerseits auf die Motor-Generator-Einheit 3 einwirkt, wodurch die Rotationsenergie wieder in elektrische Energie umgewandelt und durch in den 1a und 1b nicht dargestellte elektrische Anschlüsse wieder zur Verfügung gestellt wird.
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In 2 ist ein Fahrzeug 10, beispielsweise ein PKW, dargestellt, für dessen Vortrieb mindestens ein Elektromotor 11 vorgesehen ist, dessen Antriebskraft auf mindestens eines der Räder 12 wirkt. In der in 2 gezeigten Ausführungsform sind zwei Elektromotoren 11 gezeigt, die als Radnabenmotoren ausgebildet sind. Die Elektromotoren 11 sind über elektrische Leitungen 13 mit einer Leistungselektronik 14 verbunden. Ein beispielsweise als elektrische Batterie ausgebildeter Energiespeicher 15 für das Speichern elektrischer Energie ist über eine elektrische Leitung 16 ebenfalls mit der Leistungselektronik 14 verbunden. In Ergänzung oder alternativ zu der Batterie 15 könnte auch eine Brennstoffzelle die für den elektrischen Antrieb notwendige Energie zur Verfügung stellen.
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In dem Fahrzeug 10 ist ein Schwungradspeichersystem 17 vorgesehen, das einen Schwungradspeicher mit elektrischer Maschine 1 umfasst und dem eine Leistungselektronik 18 zugeordnet ist. Das Schwungradspeichersystem 17 ist über eine elektrische Leitung 19 mit der Leistungselektronik 14 verbunden. Das Schwungradspeichersystem 17 ist beispielsweise im Heck des Fahrzeugs 10 angeordnet. Die elektrischen Leitungen zum Zuführen elektrischer Energie während des Aufladens der Energiespeicher des Fahrzeugs sind in Bild 2 nicht dargestellt.
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Die in 2 gezeigte Ausführungsform ist als Ausführungsbeispiel zu verstehen. Selbstverständlich können die Komponenten des in 1 gezeigten Fahrzeugs in einer Vielzahl unterschiedlicher Weisen angeordnet werden. Beispielsweise kann der Elektromotor 11 über Antriebswellen auf die Räder 12 wirken oder es könnte ein Allradantrieb auf verschiedene bekannte Weisen realisiert werden. Auch die örtliche sowie schaltungstechnische Anordnung der Leistungselektronik 14 und/oder der Leistungselektronik 18 kann in einer Vielzahl bekannter Arten realisiert werden. Die Leistungselektronik 14 und die Leistungselektronik 18 können auf vielerlei verschiedene Arten realisiert sein bzw. weitere Komponenten und Steuergeräte umfassen und können insbesondere auch durch nur eine einzelne Baugruppe realisiert sein. Das Schwungradspeichersystem 17 muss selbstverständlich nicht im Heck des Fahrzeugs 10 installiert sein, sondern kann je nach Raumkonzept des jeweiligen Personen- oder Lastkraftwagens an jedem anderen Ort, beispielsweise in der Fahrzeugmitte oder im vorderen Teil des Fahrzeugs installiert sein.
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Die in 2 als elektrische Datenleitung 19 gezeigte Schnittstelle des Schwungradspeichersystems 17 zu dem Elektroantrieb des Fahrzeugs 10 umfasst gemäß einer bevorzugten Ausführungsform eine Datenleitung zur Kommunikation mit der Fahrzeugsteuerung sowie Hochvoltleitungen zur Übertragung der elektrischen Energie zum Aufladen bzw. zur Energieentnahme des Schwungradspeichersystems 17. Vorzugsweise ermittelt während des Betriebs des Fahrzeugs 10 ein Fahrzeugenergiemanagementsystem, das beispielsweise als Steuergerät oder als Computerprogramm, welches in einem Steuergerät installiert ist, ausgebildet ist, ob die Energie des Schwungradspeichersystems an den Elektromotor oder an die Batterien des Fahrzeugs übertragen wird.
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Es kann vorgesehen sein, mehrere Schwungradspeichersysteme 17 in dem Fahrzeug mit jeweils unterschiedlicher Orientierung der jeweiligen Schwungraddrehachse anzuordnen. Durch eine solche Anordnung können die negativen Auswirkungen der Kreiselkräfte reduziert werden.
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Vorteilhafterweise kann vorgesehen sein, das Schwungradspeichersystem 17 bzw. die Schwungradspeichersysteme 17 derart in dem Fahrzeug anzuordnen, dass ein rascher Ein- bzw. Ausbau möglich ist. Dies wird dadurch begünstigt, dass die Leistungskopplung des Schwungradspeichersystems 17 mit dem Fahrzeug 10 keine Antriebswellen, sondern lediglich den Anschluss von Datenleitungen für die Kommunikation und Hochvoltleitungen für die Energieübertragung beinhaltet. Dies erleichtert ferner die Koordination mehrerer verbauter Schwungradspeichersysteme untereinander sowie einen nachträglichen Einbau eines solchen Schwungradspeichersystems, beispielsweise in Form eines Nachrüstsatzes.
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In 3 ist ein Schwungradspeichersystem 17 schematisch dargestellt, das eine erfindungsgemäße Lagerung gemäß einer ersten möglichen Ausführungsform aufweist. Das Schwungradspeichersystem 17 umfasst eine erste Kapselung bzw. ein erstes Gehäuse 20 und eine zweite Kapselung bzw. ein zweites Gehäuse 21. In dem ersten Gehäuse 20 sind die Motor-Generator-Einheit 3 und der Rotationskörper 4 sowie die Plattform 5, auf welcher die Motor-Generator-Einheit 3 und der Rotationskörper 4 befestigt sind, angeordnet.
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In dem in 3 gezeigten Ausführungsbeispiel ist eine mehrstufige Lagerung des Schwungradspeichers vorgesehen, die zwei als Federstufen ausgeführte Absorptionsstufen aufweist. Jeder dieser Federstufen umfasst jeweils horizontale sowie vertikale Federelemente. Die erste Federstufe wird durch horizontal wirkende Absorptionselemente 22 und 23 sowie die vertikal wirkenden Absorptionselemente 24, 25, 26 und 27 realisiert. Die zweite Federstufe wird durch die horizontal wirkenden Absorptionselemente 28 und 29 sowie die vertikal wirkenden Absorptionselemente 30, 31, 32 und 33 realisiert. Bei der in 3 gezeigten Ausführungsform sind die Absorptionselemente aufgrund der Übersichtlichkeit als Federelemente dargestellt. Es ist jedoch von Vorteil, wenn die Lagerung nicht nur federnde, sondern auch dämpfende Eigenschaften hat. Deshalb ist es zweckmäßig,
- – einige oder alle der Absorptionselemente als Feder-Dämpferelemente oder
- – zumindest einige der Absorptionselemente als Dämpferelemente auszubilden oder
- – zusätzliche Dämpferelemente vorzusehen.
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Durch die erfindungsgemäße mehrstufige räumliche Lagerung werden durch die Fahrbahn über das Fahrzeug eingeleitete Stöße durch Feder- und/oder Dämpferelemente in vertikaler, lateraler und longitudinaler Richtung abgebaut und so die Lagerung weitgehend entlastet. Die in 3 dargestellten Absorptionselemente 22 bis 27 und 28 bis 33 realisieren jeweils Absorptionsstufen, die alternativ oder ergänzend auch passive und/oder aktive Dämpfungselemente mit Anschlägen enthalten können. Eine Absorptionsstufe ist also nicht auf eine Realisierung durch Federelemente beschränkt.
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Durch die erfindungsgemäße Lagerung werden auch die in dem Schwungradspeicher entstehenden Kreiselkräfte abgemildert und/oder verzögert an das jeweilige Gehäuse 20 und 21 und insbesondere an das Fahrzeug übertragen. Vorzugsweise begrenzen in 3 nicht gezeigte Anschläge die maximalen Auslenkungen der Schwungradspeichereinheiten.
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Die erfindungsgemäße Mehrstufigkeit der räumlichen Lagerung wirkt ähnlich der vertikalen Primär- und Sekundärfederung, wie man sie bei den Drehgestellen von Schienenfahrzeugen oder der Fahrerhauslagerung einer Sattelzugmaschine findet. In Abhängigkeit von dem Fahrzeug, in welchem das Schwungradspeichersystem betrieben werden soll und in Abhängigkeit von dem Schwungradspeicher und insbesondere der Bauart (Masse, Drehgeschwindigkeit, Material) des Rotationskörpers kann vorgesehen sein, eine oder mehrere weitere Federungsstufen vorzusehen.
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In 4 ist eine mögliche Ausführungsform eines erfindungsgemäß gelagerten Schwungradspeichersystems 17 gezeigt, bei welchem an dem Gehäuse 20 Fahrzeugkomponenten 40 angeordnet sind. Die Anordnung erfolgt vorzugsweise symmetrisch bezüglich des Gewichts der Fahrzeugkomponenten 40. Die Fahrzeugkomponenten 40 können beispielsweise Teile eines Batteriesatzes und damit Teil des elektrischen Energiespeichers 15 sein. Dieser Ausführungsform liegt die Beobachtung zugrunde, dass zur Abstimmung der Feder- und Dämpferraten von mehrstufigen Federungen entsprechende Massebelegungen vorteilhaft eingesetzt werden können. Reicht beispielsweise die Masse der Kapselung der Stufe 1, also des Gehäuses 20 in 3 alleine nicht aus, so kann die Masse durch eine Anordnung von mit der Kapselung verbundenen Fahrzeugkomponenten 40 erhöht bzw. konstruktiv gestaltet werden. Insbesondere Hilfskomponenten für den Schwungradspeicher wie beispielsweise eine Vakuumpumpe und/oder Komponenten einer Ölschmierung können als derartige Fahrzeugkomponenten 40 eingesetzt werden. Wird mehr Gewicht benötigt, so können Teile des Batteriesatzes oder der gesamte elektrische Energiespeicher 15 des Fahrzeugs 10 oder Teile der Leistungselektronik 14 oder 15, beispielsweise ein Umrichter, an der Kapselung der ersten und/oder einer oder mehrer weiterer Absorptionsstufen, also dem Gehäuse 1 und/oder dem Gehäuse 2 verbunden werden.
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Weiterhin von Vorteil kann es sein, in einer Kapselung bzw. in einem Gehäuse zwei oder mehrere Schwungradspeicher, vorzugsweise mit gegensinniger Drehzahl, anzuordnen. Jeder dieser Schwungradspeicher umfasst jeweils einen Rotationskörper 4 zum Speichern der Rotationsenergie. Es ist jedoch nicht zwingend notwendig, dass jeder dieser Schwungradspeicher ein separates Motor-Generator-Einheit aufweist. Es kann sich vielmehr als vorteilhaft bezüglich der Herstellungskosten und dem Gewicht des Gesamtsystems erweisen, wenn mehrere Rotationskörper mit demselben Motor-Generator-Einheit – vorzugsweise über Getriebe, Umlenkwellen und dergleichen – verbunden sind.
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Die in 4 gezeigten Fahrzeugkomponenten 40 sind an dem Gehäuse 1, also innerhalb der zweiten Federstufe angeordnet. Selbstverständlich sind andere Anordnungen denkbar. Insbesondere sind die Kapselungen innerhalb des Schwungradspeichersystems 17 auch für weitere Zwecke, beispielsweise zur zumindest teilweisen Realisierung eines Thermomanagements nutzbar. Hierzu kann vorgesehen sein, eines oder mehrere der Gehäuse flüssigkeitsdicht auszuführen und mit einer Flüssigkeit, beispielsweise einem Öl, zu füllen. In Abhängigkeit von der Größe des befüllten Gehäuses bzw. der Menge der Flüssigkeit, der Dichte und deren Viskosität kann das Schwingungs- und Geräuschverhalten des gesamten Systems durch Dämpfung gezielt beeinflusst werden. Außerdem kann die Flüssigkeit dazu verwendet werden, um in dem Schwungradspeichersystem 17 entstehende Wärme abzuführen. Die abgeführte Wärme kann wiederum verwendet werden, um andere Fahrzeugkomponenten oder den Innenraum schneller zu erwärmen.
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Die vorliegend beschriebene Erfindung stellt eine neue innovative und ressourcenschonende Systemtechnologie zur Reichenweitenverlängerung in Elektrofahrzeugen dar. Auf der einen Seite werden Emissionen, die beim verbrennungsmotorischen Range Extender auftreten, vermieden. Auf der anderen Seite wird die vorzeitige Alterung von Batterien, wie sie beim häufigen und vor allem schnellen Laden von Batterien eintritt, reduziert bzw. vermieden. Erfindungsgemäß steht ein Energiespeicher zur schnellen Entnahme hoher Leistungen zur Verfügung, wobei durch die vorgeschlagene räumliche elastische Bettung einer Beschädigung der Lagerung des schnelllaufenden Schwungradspeichers vorgebeugt wird.
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Neben dem Einsatz eines Schwungradspeichers zum Speichern von rückgewonnener Bremsenergie und dem Einsatz als alleiniger Energiespeicher eines Elektrofahrzeugs kann ein Schwungradspeichersystem aber auch als Range Extender in einem Elektrofahrzeug eingesetzt werden. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist dieses System als Kern einen Schwungradspeicher und eine mechanisch direkt damit verbundene elektrische Maschine auf, die als Generator und als Motor betrieben werden kann. Die Leistungs- und Informationsübertragung an die Elektromotoren und Steuerung des Fahrzeugs erfolgt über elastische Kabel. Ein derartiges System kann im Gegensatz zur Batterie entweder vor der Fahrt oder unterwegs kurzfristig geladen werden, so dass eine längere Reichweite möglich ist oder nach nur kurzer Fahrtunterbrechung eine Weiterfahrt möglich ist. In diesem Fall wirkt die elektrische Maschine im Schwungradspeichersystem als Motor. Aufgrund der dann in der Regel sofort einsetzenden Energieentnahme im Generatorbetrieb fallen die beim Schwungradspeichersystem vorhandenen Reibungsverluste durch die Lagerreibung und den Luftwiderstand des rotierenden Schwungrades weniger ins Gewicht. Da bei Fahrzeugen mit Elektro- und Brennstoffzellenantrieb Leistungsspitzen in Bezug auf das Betriebsverhalten und die Lebensdauer dieser Energiespeicher problematisch sind, kann hier ein Schwungradspeichersystem eingesetzt werden, das kurzfristig Leistungsspitzen erzeugen und den Elektro- oder Brennstoffzellenantrieb unterstützen kann.
