DE102012015961A1 - Device for driving a machine with transient power requirement - Google Patents
Device for driving a machine with transient power requirement Download PDFInfo
- Publication number
- DE102012015961A1 DE102012015961A1 DE102012015961.7A DE102012015961A DE102012015961A1 DE 102012015961 A1 DE102012015961 A1 DE 102012015961A1 DE 102012015961 A DE102012015961 A DE 102012015961A DE 102012015961 A1 DE102012015961 A1 DE 102012015961A1
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- power
- battery
- drive
- vehicle
- flywheel
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Withdrawn
Links
- 230000001052 transient effect Effects 0.000 title claims description 3
- 239000000446 fuel Substances 0.000 claims description 107
- 238000004146 energy storage Methods 0.000 claims description 48
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 claims description 30
- 230000008901 benefit Effects 0.000 claims description 22
- 230000002441 reversible effect Effects 0.000 claims description 14
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims description 13
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 claims description 10
- 239000002828 fuel tank Substances 0.000 claims description 7
- 230000036961 partial effect Effects 0.000 claims description 4
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 claims description 3
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 abstract description 148
- 238000013461 design Methods 0.000 description 49
- 230000032683 aging Effects 0.000 description 21
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 21
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 21
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 21
- 230000006870 function Effects 0.000 description 12
- 230000002829 reductive effect Effects 0.000 description 12
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 11
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 description 11
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 description 9
- 238000007599 discharging Methods 0.000 description 9
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 9
- 229910001416 lithium ion Inorganic materials 0.000 description 8
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 7
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 7
- HBBGRARXTFLTSG-UHFFFAOYSA-N Lithium ion Chemical compound [Li+] HBBGRARXTFLTSG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 6
- 208000027418 Wounds and injury Diseases 0.000 description 5
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 5
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 5
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 5
- 239000007858 starting material Substances 0.000 description 5
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 description 5
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 4
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 4
- 238000000034 method Methods 0.000 description 4
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000004378 air conditioning Methods 0.000 description 3
- 230000006399 behavior Effects 0.000 description 3
- 238000011161 development Methods 0.000 description 3
- 230000018109 developmental process Effects 0.000 description 3
- 238000012983 electrochemical energy storage Methods 0.000 description 3
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 3
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 3
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 3
- 230000008569 process Effects 0.000 description 3
- 230000002457 bidirectional effect Effects 0.000 description 2
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 2
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 description 2
- 230000008859 change Effects 0.000 description 2
- 230000006378 damage Effects 0.000 description 2
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 2
- 230000002950 deficient Effects 0.000 description 2
- 230000001934 delay Effects 0.000 description 2
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 2
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 2
- 239000003344 environmental pollutant Substances 0.000 description 2
- 230000002349 favourable effect Effects 0.000 description 2
- 239000003502 gasoline Substances 0.000 description 2
- XDDAORKBJWWYJS-UHFFFAOYSA-N glyphosate Chemical compound OC(=O)CNCP(O)(O)=O XDDAORKBJWWYJS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 2
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 2
- 208000014674 injury Diseases 0.000 description 2
- 230000010354 integration Effects 0.000 description 2
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 2
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000010705 motor oil Substances 0.000 description 2
- 238000005457 optimization Methods 0.000 description 2
- 231100000719 pollutant Toxicity 0.000 description 2
- 238000005096 rolling process Methods 0.000 description 2
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 2
- BUHVIAUBTBOHAG-FOYDDCNASA-N (2r,3r,4s,5r)-2-[6-[[2-(3,5-dimethoxyphenyl)-2-(2-methylphenyl)ethyl]amino]purin-9-yl]-5-(hydroxymethyl)oxolane-3,4-diol Chemical compound COC1=CC(OC)=CC(C(CNC=2C=3N=CN(C=3N=CN=2)[C@H]2[C@@H]([C@H](O)[C@@H](CO)O2)O)C=2C(=CC=CC=2)C)=C1 BUHVIAUBTBOHAG-FOYDDCNASA-N 0.000 description 1
- 241001236093 Bulbophyllum maximum Species 0.000 description 1
- 241001248537 Eurema daira Species 0.000 description 1
- 241001295925 Gegenes Species 0.000 description 1
- 230000004913 activation Effects 0.000 description 1
- 230000002411 adverse Effects 0.000 description 1
- 238000003915 air pollution Methods 0.000 description 1
- 239000010426 asphalt Substances 0.000 description 1
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 230000033228 biological regulation Effects 0.000 description 1
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 1
- 239000003086 colorant Substances 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 1
- 239000000498 cooling water Substances 0.000 description 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- 238000006731 degradation reaction Methods 0.000 description 1
- 230000003111 delayed effect Effects 0.000 description 1
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 1
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 230000036541 health Effects 0.000 description 1
- 230000020169 heat generation Effects 0.000 description 1
- 239000001307 helium Substances 0.000 description 1
- 229910052734 helium Inorganic materials 0.000 description 1
- SWQJXJOGLNCZEY-UHFFFAOYSA-N helium atom Chemical compound [He] SWQJXJOGLNCZEY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000000670 limiting effect Effects 0.000 description 1
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 1
- 238000007726 management method Methods 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 230000009347 mechanical transmission Effects 0.000 description 1
- 230000003340 mental effect Effects 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 1
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 1
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 1
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 1
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000013439 planning Methods 0.000 description 1
- 230000008092 positive effect Effects 0.000 description 1
- 230000036632 reaction speed Effects 0.000 description 1
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 1
- 230000001172 regenerating effect Effects 0.000 description 1
- 230000008929 regeneration Effects 0.000 description 1
- 238000011069 regeneration method Methods 0.000 description 1
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 1
- 231100000817 safety factor Toxicity 0.000 description 1
- 244000037459 secondary consumers Species 0.000 description 1
- 238000004513 sizing Methods 0.000 description 1
- 230000003068 static effect Effects 0.000 description 1
- 239000013589 supplement Substances 0.000 description 1
- 230000002459 sustained effect Effects 0.000 description 1
- 230000002123 temporal effect Effects 0.000 description 1
- 230000009466 transformation Effects 0.000 description 1
- 238000013519 translation Methods 0.000 description 1
- 238000012384 transportation and delivery Methods 0.000 description 1
- 230000001960 triggered effect Effects 0.000 description 1
- 230000000007 visual effect Effects 0.000 description 1
- 239000002918 waste heat Substances 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B60—VEHICLES IN GENERAL
- B60W—CONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
- B60W10/00—Conjoint control of vehicle sub-units of different type or different function
- B60W10/24—Conjoint control of vehicle sub-units of different type or different function including control of energy storage means
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B60—VEHICLES IN GENERAL
- B60K—ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PROPULSION UNITS OR OF TRANSMISSIONS IN VEHICLES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PLURAL DIVERSE PRIME-MOVERS IN VEHICLES; AUXILIARY DRIVES FOR VEHICLES; INSTRUMENTATION OR DASHBOARDS FOR VEHICLES; ARRANGEMENTS IN CONNECTION WITH COOLING, AIR INTAKE, GAS EXHAUST OR FUEL SUPPLY OF PROPULSION UNITS IN VEHICLES
- B60K31/00—Vehicle fittings, acting on a single sub-unit only, for automatically controlling vehicle speed, i.e. preventing speed from exceeding an arbitrarily established velocity or maintaining speed at a particular velocity, as selected by the vehicle operator
- B60K31/18—Vehicle fittings, acting on a single sub-unit only, for automatically controlling vehicle speed, i.e. preventing speed from exceeding an arbitrarily established velocity or maintaining speed at a particular velocity, as selected by the vehicle operator including a device to audibly, visibly, or otherwise signal the existence of unusual or unintended speed to the driver of the vehicle
- B60K31/185—Vehicle fittings, acting on a single sub-unit only, for automatically controlling vehicle speed, i.e. preventing speed from exceeding an arbitrarily established velocity or maintaining speed at a particular velocity, as selected by the vehicle operator including a device to audibly, visibly, or otherwise signal the existence of unusual or unintended speed to the driver of the vehicle connected to the speedometer display, e.g. by sensors or switches responsive to the position of the indicator needle
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B60—VEHICLES IN GENERAL
- B60K—ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PROPULSION UNITS OR OF TRANSMISSIONS IN VEHICLES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PLURAL DIVERSE PRIME-MOVERS IN VEHICLES; AUXILIARY DRIVES FOR VEHICLES; INSTRUMENTATION OR DASHBOARDS FOR VEHICLES; ARRANGEMENTS IN CONNECTION WITH COOLING, AIR INTAKE, GAS EXHAUST OR FUEL SUPPLY OF PROPULSION UNITS IN VEHICLES
- B60K6/00—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00
- B60K6/08—Prime-movers comprising combustion engines and mechanical or fluid energy storing means
- B60K6/10—Prime-movers comprising combustion engines and mechanical or fluid energy storing means by means of a chargeable mechanical accumulator, e.g. flywheel
- B60K6/105—Prime-movers comprising combustion engines and mechanical or fluid energy storing means by means of a chargeable mechanical accumulator, e.g. flywheel the accumulator being a flywheel
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B60—VEHICLES IN GENERAL
- B60K—ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PROPULSION UNITS OR OF TRANSMISSIONS IN VEHICLES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PLURAL DIVERSE PRIME-MOVERS IN VEHICLES; AUXILIARY DRIVES FOR VEHICLES; INSTRUMENTATION OR DASHBOARDS FOR VEHICLES; ARRANGEMENTS IN CONNECTION WITH COOLING, AIR INTAKE, GAS EXHAUST OR FUEL SUPPLY OF PROPULSION UNITS IN VEHICLES
- B60K6/00—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00
- B60K6/20—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00 the prime-movers consisting of electric motors and internal combustion engines, e.g. HEVs
- B60K6/22—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00 the prime-movers consisting of electric motors and internal combustion engines, e.g. HEVs characterised by apparatus, components or means specially adapted for HEVs
- B60K6/28—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00 the prime-movers consisting of electric motors and internal combustion engines, e.g. HEVs characterised by apparatus, components or means specially adapted for HEVs characterised by the electric energy storing means, e.g. batteries or capacitors
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B60—VEHICLES IN GENERAL
- B60K—ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PROPULSION UNITS OR OF TRANSMISSIONS IN VEHICLES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PLURAL DIVERSE PRIME-MOVERS IN VEHICLES; AUXILIARY DRIVES FOR VEHICLES; INSTRUMENTATION OR DASHBOARDS FOR VEHICLES; ARRANGEMENTS IN CONNECTION WITH COOLING, AIR INTAKE, GAS EXHAUST OR FUEL SUPPLY OF PROPULSION UNITS IN VEHICLES
- B60K6/00—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00
- B60K6/20—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00 the prime-movers consisting of electric motors and internal combustion engines, e.g. HEVs
- B60K6/22—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00 the prime-movers consisting of electric motors and internal combustion engines, e.g. HEVs characterised by apparatus, components or means specially adapted for HEVs
- B60K6/30—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00 the prime-movers consisting of electric motors and internal combustion engines, e.g. HEVs characterised by apparatus, components or means specially adapted for HEVs characterised by chargeable mechanical accumulators, e.g. flywheels
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B60—VEHICLES IN GENERAL
- B60K—ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PROPULSION UNITS OR OF TRANSMISSIONS IN VEHICLES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PLURAL DIVERSE PRIME-MOVERS IN VEHICLES; AUXILIARY DRIVES FOR VEHICLES; INSTRUMENTATION OR DASHBOARDS FOR VEHICLES; ARRANGEMENTS IN CONNECTION WITH COOLING, AIR INTAKE, GAS EXHAUST OR FUEL SUPPLY OF PROPULSION UNITS IN VEHICLES
- B60K6/00—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00
- B60K6/20—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00 the prime-movers consisting of electric motors and internal combustion engines, e.g. HEVs
- B60K6/22—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00 the prime-movers consisting of electric motors and internal combustion engines, e.g. HEVs characterised by apparatus, components or means specially adapted for HEVs
- B60K6/32—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00 the prime-movers consisting of electric motors and internal combustion engines, e.g. HEVs characterised by apparatus, components or means specially adapted for HEVs characterised by the fuel cells
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B60—VEHICLES IN GENERAL
- B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
- B60L50/00—Electric propulsion with power supplied within the vehicle
- B60L50/10—Electric propulsion with power supplied within the vehicle using propulsion power supplied by engine-driven generators, e.g. generators driven by combustion engines
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B60—VEHICLES IN GENERAL
- B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
- B60L50/00—Electric propulsion with power supplied within the vehicle
- B60L50/40—Electric propulsion with power supplied within the vehicle using propulsion power supplied by capacitors
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B60—VEHICLES IN GENERAL
- B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
- B60L50/00—Electric propulsion with power supplied within the vehicle
- B60L50/50—Electric propulsion with power supplied within the vehicle using propulsion power supplied by batteries or fuel cells
- B60L50/60—Electric propulsion with power supplied within the vehicle using propulsion power supplied by batteries or fuel cells using power supplied by batteries
- B60L50/61—Electric propulsion with power supplied within the vehicle using propulsion power supplied by batteries or fuel cells using power supplied by batteries by batteries charged by engine-driven generators, e.g. series hybrid electric vehicles
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B60—VEHICLES IN GENERAL
- B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
- B60L58/00—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles
- B60L58/40—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for controlling a combination of batteries and fuel cells
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B60—VEHICLES IN GENERAL
- B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
- B60L7/00—Electrodynamic brake systems for vehicles in general
- B60L7/10—Dynamic electric regenerative braking
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B60—VEHICLES IN GENERAL
- B60W—CONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
- B60W10/00—Conjoint control of vehicle sub-units of different type or different function
- B60W10/04—Conjoint control of vehicle sub-units of different type or different function including control of propulsion units
- B60W10/06—Conjoint control of vehicle sub-units of different type or different function including control of propulsion units including control of combustion engines
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B60—VEHICLES IN GENERAL
- B60W—CONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
- B60W10/00—Conjoint control of vehicle sub-units of different type or different function
- B60W10/04—Conjoint control of vehicle sub-units of different type or different function including control of propulsion units
- B60W10/08—Conjoint control of vehicle sub-units of different type or different function including control of propulsion units including control of electric propulsion units, e.g. motors or generators
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B60—VEHICLES IN GENERAL
- B60W—CONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
- B60W10/00—Conjoint control of vehicle sub-units of different type or different function
- B60W10/24—Conjoint control of vehicle sub-units of different type or different function including control of energy storage means
- B60W10/26—Conjoint control of vehicle sub-units of different type or different function including control of energy storage means for electrical energy, e.g. batteries or capacitors
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B60—VEHICLES IN GENERAL
- B60W—CONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
- B60W20/00—Control systems specially adapted for hybrid vehicles
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B60—VEHICLES IN GENERAL
- B60W—CONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
- B60W20/00—Control systems specially adapted for hybrid vehicles
- B60W20/10—Controlling the power contribution of each of the prime movers to meet required power demand
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B60—VEHICLES IN GENERAL
- B60W—CONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
- B60W20/00—Control systems specially adapted for hybrid vehicles
- B60W20/10—Controlling the power contribution of each of the prime movers to meet required power demand
- B60W20/15—Control strategies specially adapted for achieving a particular effect
- B60W20/19—Control strategies specially adapted for achieving a particular effect for achieving enhanced acceleration
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B60—VEHICLES IN GENERAL
- B60W—CONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
- B60W30/00—Purposes of road vehicle drive control systems not related to the control of a particular sub-unit, e.g. of systems using conjoint control of vehicle sub-units
- B60W30/18—Propelling the vehicle
- B60W30/188—Controlling power parameters of the driveline, e.g. determining the required power
- B60W30/1882—Controlling power parameters of the driveline, e.g. determining the required power characterised by the working point of the engine, e.g. by using engine output chart
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B60—VEHICLES IN GENERAL
- B60W—CONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
- B60W50/00—Details of control systems for road vehicle drive control not related to the control of a particular sub-unit, e.g. process diagnostic or vehicle driver interfaces
- B60W50/08—Interaction between the driver and the control system
- B60W50/14—Means for informing the driver, warning the driver or prompting a driver intervention
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B60—VEHICLES IN GENERAL
- B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
- B60L2200/00—Type of vehicles
- B60L2200/26—Rail vehicles
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B60—VEHICLES IN GENERAL
- B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
- B60L2220/00—Electrical machine types; Structures or applications thereof
- B60L2220/40—Electrical machine applications
- B60L2220/42—Electrical machine applications with use of more than one motor
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B60—VEHICLES IN GENERAL
- B60Y—INDEXING SCHEME RELATING TO ASPECTS CROSS-CUTTING VEHICLE TECHNOLOGY
- B60Y2400/00—Special features of vehicle units
- B60Y2400/11—Electric energy storages
- B60Y2400/114—Super-capacities
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
- Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
- Y02T10/62—Hybrid vehicles
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
- Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
- Y02T10/64—Electric machine technologies in electromobility
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
- Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
- Y02T10/70—Energy storage systems for electromobility, e.g. batteries
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
- Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
- Y02T10/7072—Electromobility specific charging systems or methods for batteries, ultracapacitors, supercapacitors or double-layer capacitors
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T90/00—Enabling technologies or technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02T90/40—Application of hydrogen technology to transportation, e.g. using fuel cells
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Transportation (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Automation & Control Theory (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Sustainable Development (AREA)
- Sustainable Energy (AREA)
- Human Computer Interaction (AREA)
- Electric Propulsion And Braking For Vehicles (AREA)
- Arrangement Or Mounting Of Propulsion Units For Vehicles (AREA)
- Hybrid Electric Vehicles (AREA)
Abstract
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Antriebsvorrichtung für eine Maschine mit stark instationärem Leistungsbedarf, wie insbesondere für ein Kraftfahrzeug. Bei dem erfindungsgemäßen Fahrzeug wird ein Hochleistungsenergiespeicher, insbesondere eine Schwungradanordnung für die Bereitstellung der dynamischen Fahrtleistungen verwendet, der durch eine sehr schonend belastete Batterie und bei Bedarf durch einen Verbrennungsmotor sowie durch rekuperative Bremsenergie aufgeladen werden kann. Die Batterie kann bei Bedarf durch externe Netzenergie oder den Verbrennungsmotor aufgeladen werden, der auch eine Leistung zur Abdeckung der Energieverluste bei einer Dauerhöchstgeschwindigkeit des Fahrzeugs liefern kann. Durch die erfindungsgemäße Dimensionierung der Komponenten ergibt sich ein hoch-effizientes, langstreckentaugliches Hybridfahrzeug mit großer emissionsfreier Reichweite und geringem spezifischem Energiebedarf bei guten dynamischen Fahrleistungen. Weiter werden vorteilhafte Ausgestaltungen unter Nutzung äquivalenter Komponenten und eine für die Antriebsvorrichtung vorteilhafte Anzeigevorrichtung offenbart.The present invention relates to a drive device for a machine with a highly unsteady power requirement, such as in particular for a motor vehicle. In the vehicle according to the invention, a high-performance energy store, in particular a flywheel arrangement, is used for the provision of dynamic travel performance, which can be charged by a very gently loaded battery and, if necessary, by an internal combustion engine and by recuperative braking energy. If necessary, the battery can be charged by external network energy or the internal combustion engine, which can also provide power to cover the energy losses at a constant top speed of the vehicle. The dimensioning of the components according to the invention results in a highly efficient, long-distance hybrid vehicle with a large emission-free range and low specific energy requirements with good dynamic driving performance. Furthermore, advantageous configurations using equivalent components and a display device advantageous for the drive device are disclosed.
Description
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Antrieb einer Maschine mit instationärem Leistungsbedarf, wie insbesondere eines Fahrzeugs mit einem Verbrennungsmotor, einem elektrischen Energiespeicher sowie zugehöriger Antriebe.The present invention relates to a device for driving a machine with unsteady power requirements, such as in particular a vehicle with an internal combustion engine, an electrical energy storage and associated drives.
Fahrzeuge mit Verbrennungsmotor zeichnen sich dadurch aus, dass der Energievorrat in Form eines oxidierbaren chemischen Energieträgers innerhalb von kurzer Zeit aufgefüllt werden kann und damit mit nur kurzen Unterbrechungen ein Betrieb des Fahrzeugs über weite Strecken und lange Zeiträume möglich ist. Allerdings weisen Verbrennungsmotoren als alleinige Fahrzeugantriebe einen geringen Wirkungsgrad auf, der zu einem großen Teil daraus resultiert, dass der Verbrennungsmotor eines Fahrzeugs und insbesondere eines Straßenfahrzeugs auf eine erheblich größere als die im Normalbetrieb im zeitlichen Mittel benötigte Leistung ausgelegt werden muss. Der Verbrennungsmotor wird daher überwiegend im unteren Teillastbereich und damit in einem Bereich mit hohem spezifischen Verbrauch und geringem Wirkungsgrad betrieben. Die Nutzung von Fahrzeugen mit verbrennungsmotorischem Antrieb unterliegt insbesondere in Ballungsräumen zunehmend strengeren Auflagen.Vehicles with internal combustion engines are characterized by the fact that the energy supply can be replenished in the form of an oxidizable chemical energy carrier within a short time and thus with only short interruptions operation of the vehicle over long distances and long periods is possible. However, internal combustion engines as sole vehicle drives have a low efficiency, which results to a large extent from the fact that the internal combustion engine of a vehicle and in particular of a road vehicle must be designed for a much greater than the average power required during normal operation. The internal combustion engine is therefore operated predominantly in the lower part load range and thus in an area with high specific consumption and low efficiency. The use of vehicles powered by internal combustion engines is subject to increasingly stringent requirements, particularly in urban areas.
Elektromaschinen können sowohl als elektrischer Motor als auch als Generator betrieben werden. Damit können sie sowohl zum Antrieb eines Fahrzeugs verwendet werden als auch ein rekuperatives Bremsen des Fahrzeugs ermöglichen. Elektromaschinen weisen eine für den Antrieb von Fahrzeugen vorteilhafte Drehzahl-Drehmomentkennlinie bei gutem Wirkungsgrad und insbesondere ein hohes mögliches Drehmoment im unteren Drehzahlbereich und einen großen Drehzahlbereich mit verhältnismäßig konstantem Drehmoment oder Leistung auf. Beim Betrieb entstehen lokal keine schädlichen Abgasemissionen und der Betrieb ist geräuscharm.Electric machines can be operated both as an electric motor and as a generator. Thus they can be used both to drive a vehicle as well as allow a recuperative braking of the vehicle. Electric machines have an advantageous for the drive of vehicles speed-torque characteristic with good efficiency and in particular a high possible torque in the lower speed range and a large speed range with relatively constant torque or power. During operation, no harmful exhaust emissions occur locally and the operation is quiet.
Allerdings bereitet die Energieversorgung eines Elektromotors zum Fahrzeugantrieb erhebliche Probleme. Zugehörige Traktionsbatterien weisen relativ hohe Kosten bei relativ hohem Gewicht pro speicherbare Energiemenge und nur eine begrenzte Lebensdauer auf. Die Alterung der Traktionsbatterie ist wesentlich von den relativ zu der Kapazität ein- und ausgespeicherten Leistungen und dem relativen Ladegrad der Batterie, angegeben als Prozentsatz des maximal speicherbaren Energieinhaltes – auch als „State of Charge” (SOC) bezeichnet – abhängig. Die Lade- bzw. Entladeleistung wird allgemein als Quotient der nominellen Kapazität in Amperestunden und des fließenden Stroms in Ampere angegeben und als spezifische Ladeleistung bzw. spezifischer Ladestrom „C” bezeichnet. Mit steigendem spezifischem Ladestrom C steigen im Allgemeinen auch die Alterung der Batterie sowie deren Verlustleistung und damit auch deren Erwärmung. Zurzeit wird zur Erreichung einer langen Lebensdauer der nutzbare SOC-Bereich von Traktionsbatterien auf ca. 50–60% der nominellen Kapazität begrenzt. Die für den Antrieb benötigten hohen elektrischen Leistungen bedingen hohe spezifische Entladeströme und die im Fahrbetrieb auftretenden schnellen und großen Lastwechsel wirken sich zusätzlich negativ auf die Alterung der Batterie aus. Durch hohe Be- und Entladeleistungen entstehende Verlustwärme und der relativ geringe Arbeitstemperaturbereich von üblichen Traktionsbatterien erfordern eine aufwändige Temperierung.However, the power supply of an electric motor for vehicle drive causes considerable problems. Associated traction batteries have relatively high costs with a relatively high weight per storable amount of energy and only a limited life. The aging of the traction battery is significantly dependent on the relative to the capacity and stored capacity and the relative charge of the battery, expressed as a percentage of the maximum storable energy content - also known as "State of charge" (SOC) dependent. The charging or discharging power is generally expressed as the quotient of the nominal capacity in amp hours and the current flowing in amperes and referred to as the specific charging power or charging current "C". As the specific charging current C increases, the aging of the battery and its power dissipation and thus its heating also generally increase. Currently, the usable SOC range of traction batteries is limited to approximately 50-60% of the nominal capacity to achieve a long life. The high electrical power required for the drive cause high specific discharge currents and the fast and large load changes occurring during driving also have an adverse effect on the aging of the battery. Due to high loading and unloading resulting heat loss and the relatively low operating temperature range of conventional traction batteries require a complex temperature control.
Fahrzeuge mit ausschließlichem Elektroantrieb, auch Elektrofahrzeuge genannt, weisen in der Praxis zumeist nur eine relativ geringe Reichweite auf, nach der die im Fahrzeug vorhandene Traktionsbatterie entweder durch eine externe Energieversorgung aufgeladen werden oder durch eine aufgeladene Traktionsbatterie ausgetauscht werden muss. Ein Aufladen der Traktionsbatterie an Ladestationen erfordert unerwünscht lange Fahrtunterbrechungen, wobei eine Aufladung mit hohen Ladeleistungen neben hohen Anforderungen an die Ladeinfrastruktur wiederum Probleme in Bezug auf die Temperierung und Alterung der Batterien aufwirft. Elektrofahrzeuge sind damit für Langstreckenfahrten, beispielsweise für eine Urlaubsfahrt von 1000 km oder mehr, höchstens eingeschränkt verwendbar, was zu erheblichen Akzeptanzproblemen führt.Vehicles with exclusive electric drive, also called electric vehicles, in practice usually have only a relatively short range, according to which the traction battery present in the vehicle must either be charged by an external power supply or replaced by a supercharged traction battery. Charging the traction battery at charging stations requires undesirably long drive interruptions, with charging with high charging power in addition to high demands on the charging infrastructure in turn poses problems with respect to the temperature and aging of the batteries. Electric vehicles are thus used for long-distance trips, for example, for a trip of 1000 km or more, at most limited, resulting in significant acceptance problems.
Elektrofahrzeuge fahren zwar lokal emissionslos, verlagern die Emission von Schadstoffen beim derzeitigen Strommix jedoch lediglich auf Kraftwerke. Obwohl deren Wirkungsgrad höher ist als der durchschnittliche Wirkungsgrad von Verbrennungsmotoren in Kraftfahrzeugen, ergibt sich aufgrund der Verluste durch Transport, mehrfache Umwandlung und Speicherung insgesamt ein spezifischer Schadstoffausstoß, der dem von Kraftfahrzeugen mit Verbrennungsmotor vergleichbar ist.Although electric vehicles drive emissions locally, they only shift the emission of pollutants in the current electricity mix to power plants. Although their efficiency is higher than the average efficiency of internal combustion engines in automobiles, due to the losses due to transport, multiple conversion and storage results in a total specific pollutant emissions, which is comparable to that of motor vehicles with internal combustion engine.
Es ist bekannt, an Stelle einer Traktionsbatterie zur Energieversorgung der Elektromaschine eine Brennstoffzelle zu verwenden. Diese ist jedoch ebenfalls teuer und relativ anfällig. Außerdem ermöglicht sie nur in speziellen Ausgestaltungen eine Synthese von Kraftstoff durch eingeleitete elektrische Rekuperationsenergie.It is known to use a fuel cell instead of a traction battery for supplying power to the electric machine. However, this is also expensive and relatively vulnerable. In addition, it allows a synthesis of fuel by introduced electrical Rekuperationsenergie only in special embodiments.
Schließlich sind die Möglichkeiten zur Rekuperation bei Elektrofahrzeugen bisher durch die Auslegung der Elektromaschine und des elektrischen Antriebsstranges begrenzt, die wirtschaftlich sinnvoll lediglich auf die maximale Antriebsleistung ausgelegt sind. Wenn die Verzögerungsleistung bei einem scharfen Bremsen über der maximalen Antriebsleistung liegt, kann nur ein Teil der Bremsleistung rekuperiert werden, der zudem oft zusätzlich durch den Betriebszustand der Traktionsbatterie, insbesondere deren Ladezustand und Temperatur, begrenzt wird.Finally, the possibilities for recuperation in electric vehicles have so far been limited by the design of the electric machine and the electric drive train, which are economically reasonable designed only for the maximum drive power. If the deceleration power is above the maximum drive power during a sharp braking, only a part of the braking power be recuperated, which is also often additionally limited by the operating condition of the traction battery, in particular their state of charge and temperature.
Der Antrieb von Fahrzeugen mit Schwungradmotoren erlaubt bei geeigneter Auslegung nahezu unbegrenzte Leistungen, die sowohl abgegeben als auch eingespeichert werden können. Zudem lässt sich der Energieinhalt eines Schwungrades nahezu vollständig für den Fahrbetrieb nutzen. Probleme in Bezug auf eine Alterung des Schwungrades und einen Arbeitstemperaturbereich sind gering. Auch die in der Vergangenheit bestehenden Probleme in Bezug auf die Sicherheit sind durch neue Werkstoffe und Herstellungsverfahren weitgehend gelöst.The drive of vehicles with flywheel motors, with a suitable design, allows almost unlimited performance, which can be both delivered and stored. In addition, the energy content of a flywheel can be almost completely used for driving. Problems related to aging of the flywheel and a working temperature range are low. Past safety issues have also been largely addressed by new materials and manufacturing processes.
Schwungräder weisen jedoch den entscheidenden Nachteil eines in Bezug auf Masse, Volumen und Kosten geringen spezifischen Energiegehaltes auf. Die Kapazität des Schwungrades kann aufgrund des benötigten Bauraums und der für Straßenfahrzeuge nachteiligen Kreiselkräfte nicht so groß gewählt werden, dass sich mit einem üblichen Kraftfahrzeug mit Verbrennungsmotor vergleichbare Reichweiten erzielen lassen.Flywheels, however, have the decisive disadvantage of a low energy content in terms of mass, volume and cost. The capacity of the flywheel can not be so large due to the required installation space and the disadvantageous for road vehicles centrifugal forces that can be achieved with a conventional motor vehicle with combustion engine comparable ranges.
Hybridantriebe wurden entwickelt, um die spezifischen Vorteile der genannten Antriebsarten zu kombinieren und nach Möglichkeit deren spezifische Nachteile zu verringern. Das derzeit am meisten genutzte Hybridkonzept besteht aus einer Kombination eines Verbrennungsmotors mit einem – oder mehreren – Elektromotor und einer Traktionsbatterie. Sofern ein lokal emissionsloser Antrieb mit einer für den Betrieb in sogenannten „Zero-Emissions-Zonen” ausreichenden Reichweite ermöglicht werden soll, ist der elektrische Antriebsstrang jedoch vergleichbar mit einem reinen Elektrofahrzeug auszulegen, womit die oben genannten Probleme reiner Elektrofahrzeuge weitgehend bestehen bleiben. Lediglich das Problem der für Langstreckenfahrten nicht ausreichenden Reichweite entfällt durch das zusätzliche Vorsehen eines Verbrennungsmotors.Hybrid drives have been developed to combine the specific advantages of these drive types and, if possible, to reduce their specific disadvantages. Currently the most widely used hybrid concept is a combination of an internal combustion engine with one or more electric motors and a traction battery. However, if a locally emission-free drive with a range sufficient for operation in so-called "zero-emission zones" is to be made possible, the electric drive train should be designed to be comparable to a pure electric vehicle, whereby the above-mentioned problems of pure electric vehicles largely remain. Only the problem of not sufficient for long distance driving range deleted by the additional provision of an internal combustion engine.
Bereits in Serie gebaute Hybridfahrzeuge weisen zumeist nur eine für eine geringe Reichweite von wenigen Kilometern ausreichende Batteriekapazität auf, wobei im Betrieb der Einsatz des Verbrennungsmotors und des Elektromotors kombiniert wird. Dies hat den Vorteil, dass sowohl die Leistung des verbrennungsmotorischen als auch des elektrischen Antriebsstranges geringer als bei einem Fahrzeug mit nur einer Antriebsart ausgelegt werden können und insbesondere auch die Kapazität der Traktionsbatterie relativ gering sein kann, diese allerdings stark beansprucht wird. In Phasen mit geringem Leistungsbedarf kann wahlweise nur eine der beiden Antriebsarten verwendet werden. Dennoch muss der verbrennungsmotorische Antriebsstrang relativ groß dimensioniert werden und ein Betrieb in größeren Zero-Emissions-Zonen ist nicht sinnvoll möglich. Um bei Hybridfahrzeugen eine Rekuperation zu ermöglichen, sind zugehörige elektrische Antriebsmotoren üblicherweise als Elektromaschinen realisiert.Already mass-produced hybrid vehicles usually have only sufficient for a small range of a few kilometers battery capacity, the operation of the use of the internal combustion engine and the electric motor is combined. This has the advantage that both the performance of the internal combustion engine and the electric drive train can be designed lower than in a vehicle with only one drive and in particular, the capacity of the traction battery can be relatively low, but this is heavily used. In phases with low power requirements, either only one of the two drive types can be used. Nevertheless, the internal combustion engine drivetrain must be relatively large dimensions and operation in larger zero-emission zones is not meaningful. In order to enable recuperation in hybrid vehicles, associated electric drive motors are usually realized as electric machines.
Es wurden bereits einige Antriebskonzepte vorgeschlagen, die ein Schwungrad, eine elektrische Antriebsmaschine, eine Traktionsbatterie und einen Verbrennungsmotor in einem Fahrzeugantrieb kombinieren.Some drive concepts have already been proposed which combine a flywheel, an electric drive machine, a traction battery and an internal combustion engine in a vehicle drive.
Aus dem deutschen Gebrauchsmuster
Das in
Aus der deutschen Offenlegungsschrift
Das dortige Fahrzeugantriebssystem weist keine Traktionsbatterie auf, die in der Lage wäre, das Fahrzeug ohne lokale Emissionen über eine nennenswerte Strecke zu bewegen. Die Elektromaschine ist so klein dimensioniert, dass sie eine ausreichende Nachladung des Schwungrades aus der Batterie nicht möglich ist. Zudem erscheint eine Gesamt-Schwungradmasse von über 500 kg verteilt auf 12 Schwungräder für eine Nutzung in einem PKW nicht praktikabel und die Anbindung der Schwungräder über eine getriebelose Rutschkupplung an den Verbrennungsmotor wenig energieeffizient.The local vehicle drive system does not have a traction battery capable of moving the vehicle over a significant distance without local emissions. The electric machine is so small that it is not possible to sufficiently recharge the flywheel from the battery. In addition, a total flywheel mass of over 500 kg distributed on 12 flywheels for use in a car seems impractical and the connection of the flywheels via a gearless slip clutch to the engine little energy efficient.
Die deutsche Offenlegungsschrift
Ein Dimensionierungsvorschlag für erheblich leichtere Fahrzeuge wird dort nicht gemacht. Bei einer linearen Skalierung auf ein Fahrzeug mit 1000 kg Gesamtgewicht würde sich ein nutzbarer Energieinhalt des Schwungrades von nur 0,083 kWh und nur 11,6 kW Leistung und eine nutzbare Batteriekapazität von nur 1,66 kWh ergeben.A sizing proposal for significantly lighter vehicles is not made there. A linear scaling to a vehicle with a total weight of 1000 kg would result in a usable energy content of the flywheel of only 0.083 kWh and only 11.6 kW of power and a usable battery capacity of only 1.66 kWh.
Obwohl unterschiedliche Hybridantriebe unter Einbeziehung von Schwungrädern, Verbrennungsmotoren, Elektromotoren, Batterien und Brennstoffzellen bekannt sind, fehlt es an einer vorteilhaften Dimensionierung und Abstimmung der genannten Komponenten, die eine Erreichung der in der Aufgabenstellung benannten Ziele erlaubt.Although different hybrid drives with the involvement of flywheels, internal combustion engines, electric motors, batteries and fuel cells are known, there is a lack of advantageous dimensioning and tuning of the above components, which allows achieving the objectives specified in the task.
Um im Folgenden eine einheitliche Terminologie und ein einfaches Verständnis der Erfindung zu ermöglichen, werden zunächst einige zentrale Begriffe definiert:In order to enable a consistent terminology and a simple understanding of the invention in the following, a few key terms are first defined:
Eine Maschine mit instationärem Leistungsbedarf ist eine Maschine oder ein Aggregat, dessen Leistungsabgabe bei üblichem, bestimmungsgemäßem Betrieb starken Schwankungen von wenigstens einem Faktor 3 der im kurzfristigen zeitlichen Mittel abgegebenen Leistung unterliegt, insbesondere ein radgetriebenes Straßenfahrzeug.A machine with unsteady power requirement is a machine or an aggregate, the power output in normal, normal operation subject to strong fluctuations of at least a factor of 3 in the short-term time output power, in particular a wheel-driven road vehicle.
Der Begriff Hybridfahrzeug bezeichnet zunächst und vor allem ein radgetriebenes Straßenfahrzeug mit einer Kombination aus zumindest zwei unterschiedlichen motorischen Antrieben. Der Begriff soll im Rahmen dieser Schrift jedoch weder auf radgetriebene Fahrzeuge noch auf Straßenfahrzeuge eingeschränkt sein, sodass beispielsweise Ketten- und schraubengetriebene Fahrzeuge ebenso mit umfasst sind wie Landfahrzeuge, die abseits befestigter Straßen bewegt werden sowie Wasser- und Luftfahrzeuge. Weiter soll der Begriff weder durch den Zweck des Fahrzeugs noch durch seine typische Größe beschränkt sein, sodass z. B. auch Spielzeug- oder Modellfahrzeuge, fahrerlose Transportsysteme, und selbstfahrende Arbeitsmaschinen vollständig mit umfasst sind. Zur besseren Verständlichkeit wird im Folgenden stets auf ein Hybrid-Straßenfahrzeug abgestellt, ohne dass damit eine Einschränkung in Bezug auf die Art der Maschine oder des Fahrzeugs beabsichtigt ist.The term hybrid vehicle initially and above all refers to a wheel-driven road vehicle with a combination of at least two different engine drives. However, the term should not be limited to wheeled vehicles or road vehicles in the context of this document, so that, for example, chain and screw driven vehicles are included as well as land vehicles that are moved off paved roads and water and air vehicles. Next, the term should not be limited by the purpose of the vehicle nor by its typical size, so z. B. also toy or model vehicles, driverless transport systems, and self-propelled machines are completely covered. For the sake of clarity, the following always refers to a hybrid road vehicle, without it being intended to restrict the type of machine or vehicle.
Der Begriff Antriebsmittel umfasst neben einem antreibbaren Rad (Antriebsrad) eines Fahrzeugs auch äquivalente Elemente wie Fahrketten, Schrauben oder Propeller. Der Begriff umfasst auch eine Mehrzahl antreibbarer Räder oder deren Äquivalente, die zum Vortrieb eines Fahrzeugs oder zum Antrieb weiterer Einrichtungen vorgesehen sind.The term drive means includes not only a drivable wheel (drive wheel) of a vehicle but also equivalent elements such as chains, screws or propellers. The term also includes a plurality of drivable wheels or their equivalents provided for propelling a vehicle or for propelling other devices.
Ein chemisch-mechanischer Energiewandler wandelt chemische Energie in mechanische Energie bzw. Arbeit um. Dazu gehören beispielsweise ein Verbrennungsmotor sowie auch die Kombination aus einer Brennstoffzelle und einer Elektromaschine und dergleichen.A chemical-mechanical energy converter converts chemical energy into mechanical energy or work. These include, for example, an internal combustion engine as well as the combination of a fuel cell and an electric machine and the like.
Unter einem Verbrennungsmotor wird im allgemeinen Sprachgebrauch ein Motor mit innerer Verbrennung verstanden, insbesondere nach Art eines mit Gas oder flüssigem Kraftstoff wie Diesel oder Benzin betriebenen Kolbenmotors. Im Rahmen dieser Schrift soll der Begriff des Verbrennungsmotors weiter sämtliche Motoren umfassen, bei denen ein chemischer Energieträger durch Oxidation mechanische Energie „erzeugt”. Damit sind neben Wankelmotoren und Vielstoffmotoren beispielsweise auch Freikolbenmotoren und Turbinenmotoren mit umfasst.Under an internal combustion engine is generally understood a motor with internal combustion, in particular in the manner of a with gas or liquid fuel such as diesel or gasoline powered piston engine. In the context of this document, the term "internal combustion engine" shall further include all engines in which a chemical energy source "generates" mechanical energy through oxidation. Thus, in addition to Wankel engines and multi-fuel engines, for example, free-piston engines and turbine engines are also included.
Der optimale Arbeitsbereich des Verbrennungsmotors bezieht sich auf einen Leistungsbereich, in dem der Verbrennungsmotor unter Beachtung von Randbedingungen im Bereich maximalen Wirkungsgrades betrieben werden kann. Die Größe des optimalen Arbeitsbereiches kann beispielsweise durch Vorgabe eines akzeptablen Mehrverbrauchs pro abgegebener Leistung festgelegt werden, der beispielsweise maximal +10%, bevorzugt jedoch nicht mehr als +5% betragen kann. Die zu beachtenden Randbedingungen beziehen sich in erster Linie auf den Verschleiß und den Schadstoffausstoß des Verbrennungsmotors, beispielsweise die Temperaturen des Motors, Motoröls und Kühlwassers und die Temperatur und den Beladungsgrad von Katalysatoren und/oder Partikelfiltern sowie die Kraftstoffqualität, kann jedoch auch weiter Grüßen wie beispielsweise den Luftdruck berücksichtigen. Der optimale Arbeitsbereich kann zudem unter Einbeziehung der Wirkungsgrade von Nebenaggregaten bestimmt und/oder in Bezug auf das Gesamtfahrzeug definiert werden. So kann es beispielsweise bei geringer Betriebstemperatur des Verbrennungsmotors oder hohem Heizenergiebedarf der Batterie und/oder des Fahrzeuginnenraums energetisch sinnvoll sein, vorübergehend gezielt einen geringeren mechanischen Wirkungsgrad des Verbrennungsmotors einzustellen, wenn die Nutzung der durch den Verbrennungsmotor erzeugten Abwärme in Bezug auf das gesamte Fahrzeug energetisch effektiver als alternative Arten der Wärmeerzeugung sind.The optimum operating range of the internal combustion engine relates to a power range in which the internal combustion engine can be operated under consideration of boundary conditions in the region of maximum efficiency. The size of the optimum working range can be determined, for example, by specifying an acceptable additional consumption per delivered power, which may be, for example, a maximum of + 10%, but preferably not more than + 5%. The boundary conditions to be considered relate primarily to the wear and emissions of the internal combustion engine, such as the temperatures of the engine, engine oil and cooling water and the temperature and the degree of loading of catalysts and / or particulate filters and the fuel quality, but can also continue to greet such as take the air pressure into account. The optimal working range can also be determined by including the efficiencies of ancillaries and / or defined in relation to the overall vehicle. So it may be energetically useful, for example, at low operating temperature of the engine or high heating energy demand of the battery and / or the vehicle interior, temporarily targeted to set a lower mechanical efficiency of the engine when the use of waste heat generated by the engine with respect to the entire vehicle energetically effective as alternative types of heat generation are.
Unter einer Brennstoffzelle wird eine Vorrichtung verstanden, in der aus einem chemischen Energieträger direkt, also ohne Umwandlung in mechanische Energie bzw. Arbeit, elektrische Energie gewonnen wird. Die meisten Brennstoffzellen arbeiten mit Wasserstoffgas und Luftsauerstoff und sollen im Rahmen dieser Schrift in Kombination mit einem Elektromotor als lokal emissionslose Antriebe oder wie vorstehend erwähnt als Äquivalent eines Verbrennungsmotors verstanden werden. Sofern der Wasserstoff jedoch zunächst an Bord des Fahrzeugs aus einem kohlenstoffhaltigen Energieträger, insbesondere Methan oder Benzin unter Emission von CO2 erfolgt, kann das System aus Reformer, Brennstoffzelle und elektrischem Motor als chemisch-mechanischer Energiewandler betrieben werden Einige Brennstoffzellen erlauben eine Umkehrung des Prozesses oder sind mit Systemen gekoppelt, die eine Gewinnung eines chemischen Energieträgers durch Einsatz von elektrischer Energie erlauben. Eine derartige reversible Umwandlung stellt ein funktionales Äquivalent zu einer Batterie dar. Dabei umfasst der Begriff der reversiblen Brennstoffzelle auch eine Kombination aus einer nicht-reversibel arbeitenden Brennstoffzelle und einer Vorrichtung zur Erzeugung eines chemischen Energieträgers aus elektrischer Energie.A fuel cell is understood to be a device in which electrical energy is obtained directly from a chemical energy source, ie without conversion into mechanical energy or work. Most fuel cells work with hydrogen gas and atmospheric oxygen and are to be understood in the context of this document in combination with an electric motor locally as emissionless drives or as mentioned above as the equivalent of an internal combustion engine. However, if the hydrogen is initially carried on board the vehicle from a carbonaceous energy source, in particular methane or gasoline with the emission of CO2, the system of reformer, fuel cell and electric motor can be operated as a chemical-mechanical energy converter Some fuel cells allow a reversal of the process or are coupled with systems that allow recovery of a chemical energy carrier by using electrical energy. Such a reversible transformation represents a functional equivalent to a battery. The term reversible fuel cell also includes a combination of a non-reversible fuel cell and a device for generating a chemical energy source from electrical energy.
Ein Hochleitungsenergiespeicher ist ein Energiespeicher, der eine im Verhältnis zu herkömmlichen, elektrochemischen Energiespeichern wie Lithium-Ionen-Zellen eine in Bezug auf die Energiekapazität sehr hohe Be- und Entladeleistung bei geringer Alterung ermöglicht und dabei bevorzugt nur eine geringe, als Wärme anfallende Verlustleistung aufweist und zudem bevorzugt einen im Vergleich zu herkömmlichen, elektrochemischen Energiespeichern großen nutzbaren Anteil der nominellen Kapazität aufweist. Dies sind in erster Linie mechanische Energiespeicher und besonders Schwungräder können aber auch bestimmte Kondensatorbatterien, die die entsprechenden Eigenschaften aufweisen, insbesondere bestimmte Doppelschicht-Kondensatoren wie sogenannte Super- oder Ultracaps.A Hochleitungsenergiespeicher is an energy storage, which allows in relation to conventional electrochemical energy storage such as lithium-ion cells with respect to the energy capacity very high loading and unloading performance with low aging and preferably has only a small amount of heat dissipated power loss and moreover, it preferably has a large usable fraction of the nominal capacity in comparison with conventional electrochemical energy stores. These are primarily mechanical energy storage and especially flywheels but can also certain capacitor batteries that have the appropriate properties, in particular certain double-layer capacitors such as so-called super or ultracaps.
Ein mechanischer Energiespeicher kann insbesondere eine Schwungradanordnung, ein mechanischer Federspeicher, ein pneumatischer bzw. hydro-pneumatischer Druckspeicher oder dergleichen sein.A mechanical energy store may in particular be a flywheel arrangement, a mechanical spring store, a pneumatic or hydro-pneumatic pressure store or the like.
Eine Schwungradanordnung, die ein oder mehrere Schwungräder enthalten kann, kann mittels einer rotierenden Masse Energie aufnehmen und abgeben. Der Energieinhalt des Schwungrades (bzw. mehrerer Schwungräder) wird als Prozentsatz der maximal speicherbaren, tatsächlich nutzbaren Energie des Schwungrades angegeben und als State of Charge (SOC) bezeichnet.A flywheel assembly, which may include one or more flywheels, can receive and deliver energy by means of a rotating mass. The energy content of the flywheel (or more flywheels) is given as a percentage of the maximum storable, actually usable energy of the flywheel and called State of charge (SOC).
Ein elektrischer Energiespeicher ist insbesondere ein Elektroschwungrad, ein elektrischer Kondensator, eine Batterie, ein reversibel arbeitendes Brennstoffzellen-System oder dergleichen.An electrical energy store is in particular an electric flywheel, an electrical capacitor, a battery, a reversibly operating fuel cell system or the like.
Ein Elektroschwungrad ist üblicherweise eine funktionale Kombination aus einem Schwungrad und einer Elektromaschine, wobei die Elektromaschine physikalisch einen Teil des Elektroschwungrades bilden und bevorzugt in das Gehäuse des Schwungrades integriert sein kann. Ein elektrischer Kondensator kann insbesondere auch ausgebildet sein als ein kapazitiver Hochleistungsspeicher auf Basis von Doppelschichtkondensatoren, wie sogenannte Super- oder Ultracaps, mit entsprechender Ansteuerungselektronik. Derartige Super- oder Ultracaps sind insofern mit einem Elektroschwungrad vergleichbar, da sich beide Komponenten bei ähnlichem maximalem Energieinhalt im Rahmen des vorgestellten Antriebskonzeptes aufgrund der relevanten Eigenschaften (geringe Alterung und Erwärmung bei großen ein- und ausgespeicherten Leistungen bei gutem Wirkungsgrad, nahezu vollständig nutzbare nominelle Kapazität, großer Arbeitstemperaturbereich, Selbstentladungsverhalten) gegen einander austauschen lassen.An electric flywheel is usually a functional combination of a flywheel and an electric machine, wherein the electric machine physically form part of the flywheel and may preferably be integrated into the housing of the flywheel. In particular, an electrical capacitor can also be designed as a capacitive high-performance memory based on double-layer capacitors, such as so-called supercaps or ultracaps, with corresponding control electronics. Such super or ultracaps are comparable with an electric flywheel insofar as both components are similar Maximum energy content in the context of the proposed drive concept due to the relevant characteristics (low aging and heating at high input and output stored power with good efficiency, almost fully usable nominal capacity, large working temperature range, self-discharge behavior) can be exchanged against each other.
Im Rahmen dieser Schrift umfasst der Begriff der Batterie einen Speicher für elektrische Energie auf Basis einer reversiblen elektrochemischen Umwandlung und darüber hinaus auch äquivalent wirksame Speicher für elektrische Energie, insbesondere auf Basis von elektrischen oder magnetischen Feldern. Bei elektrochemischen Batterien ist zu beachten, dass der nutzbare Ladungsbereich üblicher Weise nur ca. 50% der nominellen Kapazität der Batterie beträgt, da die Batterie zur Verringerung der Alterung in einem Ladungsbereich von ca. 40–90% der maximal möglichen Ladungsmenge gehalten werden soll.In the context of this document, the term of the battery includes a memory for electrical energy based on a reversible electrochemical conversion and moreover also equivalent effective storage for electrical energy, in particular based on electrical or magnetic fields. For electrochemical batteries, it should be noted that the usable charge range is usually only about 50% of the nominal capacity of the battery, since the battery is to be kept in a charge range of about 40-90% of the maximum possible charge amount to reduce aging.
Im Folgenden wird, soweit nichts anderes angegeben ist, bei Angaben über den als State of Charge (SOC) bezeichneten, nutzbaren Energieinhalt einer Batterie nicht auf die nominelle Kapazität der Batterie Bezug genommen, sondern auf die tatsächlich in der Praxis nutzbare Kapazität einer nicht gealterten Batterie unter üblichen Betriebsbedingungen. Eine nominelle Batteriekapazität von z. B. 15 kWh entspricht daher bei einem angenommenen nutzbaren Ladungsbereich von 50% einer tatsächlich nutzbaren Kapazität von 7,5 kWh. Ein SOC von 33% entspricht daher einer entnehmbaren Energie von 2,5 kW. In besonderen Betriebszuständen kann der nutzbare Anteil der nominellen Batteriekapazität temporär erweitert werden, weshalb in diesen Fällen auch ein SOC von unter 0% oder über 100% grundsätzlich möglich ist, beispielsweise um bei einem Ausfall des verbrennungsmotorischen Antriebsstranges das Fahrziel bzw. eine Werkstatt erreichen zu können (sogen. Limb home), oder bei sehr hohen Fahrleistungsanforderungen (Kick down) trotz Erreichen der Entladegrenze der Batterie erhöhte Fahrleistungen zu ermöglichen.Unless otherwise indicated, the following is the reference to what is known as the state of charge (SOC), usable energy content of a battery not to the nominal capacity of the battery, but on the actually usable in practice capacity of an unaltered battery under normal operating conditions. A nominal battery capacity of z. B. 15 kWh therefore corresponds to an assumed usable charge range of 50% of a usable actual capacity of 7.5 kWh. An SOC of 33% therefore corresponds to a removable energy of 2.5 kW. In special operating conditions, the usable portion of the nominal battery capacity can be temporarily extended, which is why in these cases, a SOC of less than 0% or over 100% is basically possible, for example, to reach the destination or a workshop in case of failure of the internal combustion engine powertrain (so-called limb home), or to allow increased driving performance despite very high driving performance requirements (kick down) despite reaching the discharge limit of the battery.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Antriebsvorrichtung zum Antrieb von Maschinen mit instationärem Leistungsbedarf, wie insbesondere von Kraftfahrzeugen, vorzustellen, wobei eine derart angetriebene Maschine
- – eine ausgezeichnete Energieeffizienz aufweist,
- – hohe dynamische Fahrleistungen bereitstellen kann,
- – sich für den lokal emissionslosen Betrieb in größeren Zero-Emissions-Zonen eignet,
- – sich für den Langstreckenbetrieb mit unterbrechungsfreier Fahrt von zumindest einigen hundert Kilometern eignet,
- – eine geringe und relativ langzyklische Belastung der Batterie durch geringe spezifische Be- und Entladeströme erlaubt, sowie
- – eine hohe Ausfallsicherheit gegen sogenannte Liegenbleiber bietet.
- - has excellent energy efficiency,
- - can provide high dynamic performance,
- - is suitable for locally emission-free operation in larger zero emission zones,
- - is suitable for long-distance operation with uninterrupted travel of at least several hundred kilometers,
- - A low and relatively long-cycle load on the battery by low specific loading and unloading allowed, as well
- - Offers a high level of reliability against so-called Lying.
Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Antriebsvorrichtung gemäß Anspruch 1 bzw. durch ein Fahrzeug mit einer entsprechenden Antriebsvorrichtung. Durch den letzten unabhängigen Anspruch wird außerdem eine Anzeigevorrichtung vorgestellt, die für die Verwendung der erfindungsgemäßen Antriebsvorrichtung von großem Vorteil ist. Durch die abhängigen Ansprüche werden vorteilhafte Weiterentwicklungen unter Schutz gestellt.This object is achieved by a drive device according to
Die erfindungsgemäße Antriebsvorrichtung gemäß Anspruch 1 dient zum Antrieb einer Maschine mit instationärem Leistungsbedarf, wie beispielsweise von einem Kraftfahrzeug. Dabei ist zunächst ein erster chemisch-mechanischer Energiewandler, der beispielsweise und bevorzugt als Kolben-Verbrennungsmotor, aber z. B. auch als Turbinenmotor oder Motor sonstiger Bauart zur Erzeugung mechanischer Arbeit aus einem chemischen Energieträger ausgestaltet sein kann, und/oder eine erste Brennstoffzelle enthalten, die ggf. auch reversibel arbeiten kann oder durch Zuordnung eines Reformers eine reversibel betreibbare Brennstoffzellen-Systemkomponente bilden kann. Weiterhin ist ein erster elektrischer Energiespeicher enthalten, der bevorzugt als elektrochemische, reversible Batterie, insbesondere auf Lithium-Ionen-Basis oder als ähnlich wirkender, reversibler elektrischer Speicher gestaltet sein kann und/oder eine zweite Brennstoffzelle bzw. eine zweite Brennstoffzellen-Systemkomponente enthalten.The drive device according to the invention according to
Weiter ist als für die Erfindung zentrale Komponente ein Hochleistungsenergiespeicher vorgesehen, der sich wie vorstehend definiert dadurch auszeichnet, dass er im Vergleich zu derzeit bekannten elektrochemischen Energiespeichern bezogen auf den maximalen Energieinhalt sehr hohe Leistungen bei geringer Alterung und mit gutem Wirkungsgrad einspeichern und abgeben kann. Zudem erlaubt der Hochleistungsenergiespeicher bevorzugt im Vergleich zu bekannten elektrochemischen Batterien auf Lithium-Ionen Basis die Nutzung eines sehr großen SOC-Bereichs bei geringer Alterung. In konkreten Ausgestaltungen besteht dieser Hochleistungsenergiespeicher bevorzugt aus einem mechanischen Energiespeicher und besonders einer Schwungradanordnung. Alternativ oder ergänzend können für diesen mechanischen Energiespeicher auch ein Federspeicher, ein pneumatischer bzw. hydro-pneumatischer Druckspeicher oder dergleichen enthalten sein. Den mechanischen Energiespeichern ist dabei eine zweite Elektromaschine zugeordnet, die bevorzugt auf die vorgesehene Leistung des mechanischen Energiespeichers ausgelegt ist und vorteilhaft als Elektromaschine eines Elektroschwungrads ausgebildet sein kann. Bei der Verwendung einer Schwungradanordnung kann genau ein oder alternativ mehrere Schwungräder vorgesehen werden, die in diesem Fall zur Auslöschung fahrdynamischer Einflüsse der Schwungräder durch Kreiselkräfte bevorzugt geradzahlig und hälftig gegenläufig ausgebildet sind. Daneben sind jedoch auch andere Ausgestaltungen, insbesondere auf Basis von die vorgenannten Kriterien erfüllenden Hochleistungskondensatoren, insbesondere Doppelschichtkondensatoren und hier besonders sogenannten Super- oder Ultracaps und Hybridkondensatoren möglich,Next is provided as a central component for the invention, a high-performance energy storage, as defined above, characterized in that it can store and deliver compared to currently known electrochemical energy storage based on the maximum energy content very high performance with low aging and good efficiency. In addition, the high-performance energy storage preferably allows the use of a very large SOC range with low aging in comparison to known lithium-ion based electrochemical batteries. In specific embodiments, this high-performance energy storage device preferably consists of a mechanical energy store and in particular a flywheel arrangement. Alternatively or additionally, a spring accumulator, a pneumatic or hydro-pneumatic accumulator or the like may be included for this mechanical energy storage. The mechanical energy storage is associated with a second electric machine, which is preferably designed for the intended performance of the mechanical energy storage and advantageous as Electric machine of an electric flywheel may be formed. When using a flywheel assembly, exactly one or alternatively a plurality of flywheels may be provided, which are preferably formed evenly and in half in opposite directions in this case to extinguish dynamic driving influences of the flywheels by centrifugal forces. In addition, however, other embodiments, in particular on the basis of the aforementioned criteria fulfilling high-performance capacitors, in particular double-layer capacitors and especially so-called super or ultracaps and hybrid capacitors are possible here,
Da diese Hochleistungsenergiespeicher im Vergleich zu üblichen elektrochemischen Energiespeichern pro Energiespeicherkapazität sehr teuer sind, ist ihr Einsatz als erster elektrischer Energiespeicher, zum Beispiel an Stelle einer Lithium-Ionenbatterie, nicht wirtschaftlich möglich und würde bei Ausgestaltung als mechanischer Energiespeicher zudem erhebliche Probleme in Bezug auf Gewicht, benötigten Bauraum und im Fall eines Schwungrad-Moduls ggf. in Bezug auf große, für die Fahrdynamik nachteilige Kreiselkräfte aufwerten.Since these high-performance energy storage devices are very expensive per energy storage capacity compared to conventional electrochemical energy storage devices, their use as the first electrical energy storage device, for example instead of a lithium-ion battery, is not economically feasible and, in the case of a design as a mechanical energy storage device, would also result in considerable problems in terms of weight, increase space required and in the case of a flywheel module, if necessary, in relation to large, for the driving dynamics disadvantageous centrifugal forces.
Schließlich umfasst die erfindungsgemäße Antriebsvorrichtung zumindest ein Antriebsmittel, insbesondere ein oder mehrere Antriebsräder und die erfindungsgemäße Antriebsvorrichtung ist so gestaltet und deren vorgenannte Komponenten sind so angeordnet, dass sie – soweit in einer konkreten Ausgestaltung vorhanden – das oder die Antriebsmittel mechanisch und/oder elektrisch antreiben können.Finally, the drive device according to the invention comprises at least one drive means, in particular one or more drive wheels and the drive device according to the invention is designed and their aforementioned components are arranged so that they - if present in a specific embodiment - the drive or the drive means can mechanically and / or electrically drive ,
Für die Lösung der gestellten Aufgabe hat sich herausgestellt, dass es besonders vorteilhaft ist, wenn der Hochleistungsenergiespeicher eine Leistung für den Antrieb der Maschine abgeben kann, die um den Faktor 1,5 bis 8 höher ist als die Summe der Leistungen des ersten chemisch-mechanischen Energiewandlers im verbrauchsoptimalen Betriebsbereich und/oder der ersten Brennstoffzelle. Es hat sich weiterhin herausgestellt, dass ein Faktor innerhalb des Bereiches von 2 bis 6 besonders gut ist und ein Optimum um den Wert 4 liegt, wobei Werte innerhalb einer Spanne von 3 bis 5 auch sehr gut geeignet sind. Dabei versteht es sich von selbst, dass unter der Leistung der ersten Brennstoffzelle hier deren auslegungsgemäße maximale bzw. maximale Dauerleistung unter Berücksichtigung üblicher Randbedingungen wie der Alterung verstanden werden soll, da eine Dimensionierung bezogen auf eine beliebig einstellbare Teilleistung oder eine nur kurzzeitig realisierbare Überlast-Leistung keinen Sinn ergeben würde.To achieve the object has been found that it is particularly advantageous if the high-performance energy storage can deliver a power for driving the machine, which is higher by a factor of 1.5 to 8 than the sum of the benefits of the first chemical-mechanical Energy converter in the consumption-optimal operating range and / or the first fuel cell. It has also been found that a factor within the range of 2 to 6 is particularly good and an optimum around the value 4, whereby values within a range of 3 to 5 are also very well suited. It goes without saying that under the performance of the first fuel cell here their design maximum or maximum continuous power is to be understood taking into account usual conditions such as aging, as a dimensioning based on an arbitrarily adjustable partial power or only briefly realizable overload power would make no sense.
Die vorgenannte Dimensionierung ist deshalb besonders vorteilhaft, weil sie bei einer als auslegungsgemäß als gegeben angesehenen, maximalen Gesamtleistung der Maschine bzw. des Kraftfahrzeugs eine vorteilhaft kleine Dimensionierung des chemisch-mechanischen Energiewandlers bzw. der ersten Brennstoffzelle, bei gleichzeitig hoher Gesamtleistung erlaubt, ohne den ersten elektrischen Energiespeicher unerwünscht groß auslegen oder unerwünscht stark beanspruchen zu müssen. Dies wird insbesondere mit Bezug auf das zweite Ausführungsbeispiel weiter unten detailliert ausgeführt.The above-mentioned dimensioning is therefore particularly advantageous because, given a maximum overall output of the machine or of the motor vehicle considered as designed, it allows an advantageously small dimensioning of the chemical-mechanical energy converter or the first fuel cell, at the same time as high overall power, without the first electrical energy storage undesirable large or unwanted heavy load. This will be detailed below with particular reference to the second embodiment.
Im Folgenden werden die vorliegende Erfindung und deren Vorteile näher erläutert. Dabei wird sie an vielen Stellen so beschrieben, dass anstelle von allgemeinen Begriffen, wie „chemisch-mechanischer Wandler” und „Hochleistungsenergiespeicher” konkrete Ausführungen genannt werden, wie „Verbrennungsmotor” bzw. „Schwungrad-Modul” oder „Schwungradanordnung”. Es sei darauf hingewiesen, dass dies lediglich der einfacheren Beschreibung dienen und keinesfalls eine Beschränkung der Erfindung darstellen soll.In the following, the present invention and its advantages are explained in more detail. It is described in many places so that instead of general terms, such as "chemical-mechanical converter" and "high-performance energy storage" concrete versions are called, such as "internal combustion engine" or "flywheel module" or "flywheel assembly". It should be noted that this is for convenience of description only and is not intended to be a limitation on the invention.
Durch die erfindungsgemäße vorteilhafte Dimensionierung wird ein extrem verbrauchs- und emissionsarmer Antrieb für Maschinen mit stark instationärem Leistungsbedarf und insbesondere für Kraftfahrzeuge ermöglicht, da sie bei kleiner Dimensionierung des Verbrennungsmotors die Bereitstellung einer hohen Antriebsleistung ermöglicht, ohne dabei erhebliche Probleme in Bezug auf den für das Schwungrad-Modul benötigten Bauraum und dessen Kosten aufzuwerfen und gleichzeitig die fahrdynamischen Einflüsse des Schwungrad-Moduls durch Kreiselkräfte noch ausreichend gering sind.The advantageous dimensioning according to the invention enables an extremely low-consumption and low-emission drive for machines with highly transient power requirements and in particular for motor vehicles, since it enables the provision of a high drive power with small dimensions of the internal combustion engine without significant problems in relation to that for the flywheel Module required space and raise its costs and at the same time the driving dynamics influences of the flywheel module by centrifugal forces are still sufficiently low.
Da die Gesamtleistung der Maschine bzw. des Kraftfahrzeugs ein wesentliches Auslegungskriterium darstellt, kann sie für eine bestimmte Maschine oder Kraftfahrzeug als weitgehend gegeben angesehen werden. Damit führt die erfindungsgemäße Dimensionierung der Leistung der Schwungradanordnung und des Verbrennungsmotors bzw. ihrer äquivalenten Ausgestaltungen dazu, dass der Verbrennungsmotor (gerundet) nur für 11,1–40%, bevorzugt 14,3–33,3% besonders bevorzugt 16,7–25% und am meisten bevorzugt ca. 20% der Gesamtleistung aus Schwungrad-Modul und Verbrennungsmotor im verbrauchsoptimalen Bereich auszulegen ist. Diese Aufteilung der Leistungen der Hauptantriebsquellen ist geeignet, um den Verbrennungsmotor so klein auszulegen, dass er vollständig oder zumindest weit überwiegend in einem verbrauchsoptimalen Betriebsbereich betrieben werden kann bzw. im Fall einer Brennstoffzelle eine in Bezug auf deren hohe leistungsbezogene Kosten wirtschaftlich sinnvolle Auslegung zu akzeptablen Gesamtkosten überhaupt erst ermöglicht wird.Since the overall performance of the engine or motor vehicle is an essential design criterion, it can be considered as largely given for a particular engine or motor vehicle. Thus, the inventive dimensioning of the performance of the flywheel assembly and the internal combustion engine or their equivalent configurations to the fact that the engine (rounded) only for 11.1-40%, preferably 14.3-33.3%, particularly preferably 16.7-25 % and most preferably about 20% of the total output of flywheel module and internal combustion engine is to be interpreted in the consumption-optimal range. This division of the performance of the main drive sources is suitable to make the internal combustion engine so small that it can be operated completely or at least predominantly in a consumption-optimal operating range or in the case of a fuel cell in terms of their high performance-related costs economically meaningful design at an acceptable total cost is made possible in the first place.
Bei einem bekannten Einsatz einer elektrochemischen Batterie zur Speicherung überschüssiger Leistung des Verbrennungsmotors und als Haupt-Antriebsquelle des Fahrzeugs würden sich erhebliche Probleme in Bezug auf große Be- und Entladungsströme ergeben, die entweder das Vorsehen einer sehr groß dimensionierten Batterie mit entsprechenden Nachteilen in Bezug auf benötigten Bauraum, Gewicht und Kosten erfordern oder eine sehr große Belastung der Batterie durch hohe spezifische Be- und Entladeströme C und damit erhebliche Probleme in Bezug auf deren Temperierung und Alterung bedingen würden.In a known use of an electrochemical battery for storing excess power of the internal combustion engine and as The main drive source of the vehicle would result in significant problems in terms of large discharge and discharge currents, which either require the provision of a very large battery with corresponding disadvantages in terms of required space, weight and cost or a very high load on the battery by high specific loading and unloading C and thus would cause significant problems in terms of their temperature and aging.
Würde die Leistung der Schwungradanordnung im Verhältnis zur Leistung des Verbrennungsmotors kleiner gewählt, würde dessen Leistung so groß, dass der Betrieb im verbrauchsoptimalen Betriebsbereich in vielen Betriebsphasen, insbesondere im Stadtverkehr nur durch nachteilig hohe Ladeströme in die Batterie möglich wäre. Sofern die Batterie nicht sehr groß und damit unerwünscht schwer und teuer ausgelegt würde, könnte der Verbrennungsmotor (bzw. eine Brennstoffzelle, usw.) aufgrund der begrenzten Aufnahmefähigkeit der Batterie und der Schwungradanordnung nur für kurze Zeiträume betrieben werden. Damit würde der Anteil der Betriebszeit des Verbrennungsmotors und einer zugeordneten Abgasreinigungsanlage in einem nicht ausreichenden Temperaturbereich unerwünscht hoch, oder der Verbrennungsmotor müsste im in Bezug auf den Verbrauch und die Abgasemissionen sehr nachteiligen Teillastbereich betrieben werden. Zudem wären der Verbrennungsmotor (bzw. eine Brennstoffzelle, usw.) im Vergleich zu einer erfindungsgemäßen Dimensionierung durch ein unvorteilhaft großes Gewicht und einen unvorteilhaft großen Bauraumbedarf und unnötig hohe Kosten gekennzeichnet.If the power of the flywheel assembly chosen smaller in relation to the performance of the engine, its power would be so large that the operation in the consumption-optimal operating range in many phases of operation, especially in city traffic would be possible only by disadvantageously high charging currents in the battery. Unless the battery were made very large and therefore undesirably heavy and expensive, the internal combustion engine (or fuel cell, etc.) could only be operated for short periods due to the limited capacity of the battery and the flywheel assembly. Thus, the proportion of the operating time of the internal combustion engine and an associated emission control system in an insufficient temperature range undesirably high, or the internal combustion engine would have to be operated in terms of consumption and exhaust emissions very disadvantageous partial load range. In addition, the internal combustion engine (or a fuel cell, etc.) in comparison to a dimensioning according to the invention would be characterized by an unfavorably large weight and a disadvantageously large space requirement and unnecessarily high costs.
Würde die Leistung der Schwungradanordnung im Verhältnis zur Leistung des Verbrennungsmotors größer gewählt, könnte der Verbrennungsmotor bei einer Auslegung auf eine sinnvolle Gesamt-Antriebsleistung in vielen Situationen keinen ausreichenden Beitrag zum Antrieb des Fahrzeugs, etwa auf Langstrecken-Autobahnfahrten oder zur Nachladung der Batterie leisten, da seine Leistung bereits bei moderaten Fahrleistungsanforderungen vollständig für den Antrieb des Fahrzeugs benötigt würde. Um dies zu verhindern, und den Verbrennungsmotor (bzw. eine Brennstoffzelle, usw.) dennoch ausreichend groß zu dimensionieren, um auch bei entladener Batterie ausreichende Fahrleistungen und ein Nachladen der Batterie zu ermöglichen, müsste die Schwungradanordnung so groß dimensioniert werden, dass sich daraus für den Betrieb des Fahrzeugs keine oder nahezu keine Vorteile mehr ergeben. Eine solche Dimensionierung würde demnach einen in Bezug auf Kosten und Bauraumbedarf unnützen Aufwand darstellen.If the performance of the flywheel assembly chosen to be greater in relation to the performance of the engine, the internal combustion engine in many situations could not make a sufficient contribution to the drive of the vehicle, such as on long-distance highway driving or recharging the battery in a design for a meaningful overall drive power since its performance would be required completely for the drive of the vehicle even at moderate driving requirements. To prevent this, and the internal combustion engine (or a fuel cell, etc.) nevertheless dimensioned sufficiently large to allow sufficient performance and recharging the battery even when the battery is discharged, the flywheel assembly would have to be sized so that it the operation of the vehicle no or almost no benefits. Such dimensioning would therefore represent a cost unnecessary in terms of cost and space requirements.
Wenn der Hochleistungsenergiespeicher einen mechanischen Energiespeicher insbesondere in Form einer Schwungradanordnung enthält, kann ein besonders leistungsstarker und langlebiger Hochleistungsenergiespeicher mit sehr gutem Wirkungsgrad und sehr großem nutzbarem SOC-Bereich realisiert werden, der zudem in hohem Maße temperaturunabhängig ist und sich im Betrieb durch geringe Verlustwärme auszeichnet und zudem auf einer ausgereiften, in der Praxis erprobten Technik beruht.If the high-performance energy storage contains a mechanical energy storage, in particular in the form of a flywheel assembly, a particularly powerful and durable high-performance energy storage can be realized with very high efficiency and very large usable SOC range, which is also highly independent of temperature and characterized by low heat loss during operation and It is also based on a well-engineered, field-proven technology.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn hierfür mindestens ein schnelldrehendes, gewickeltes Schwungrad verwendet wird, das weiter bevorzugt in einem weitgehenden Vakuum oder einer druckreduzierten Atmosphäre und/oder in einem leichten Gas läuft, da gewickelte Schwungräder im Vergleich zu anderen Ausführungen erhebliche Sicherheitsvorteile im Versagensfall besitzen und eine hohe Auslegungsdrehzahl einen sehr erheblichen Einfluss auf die Masse und das Volumen des Schwungrades hat und damit die Integration in beengte Bauraumverhältnisse erleichtert bzw. erst sinnvoll ermöglicht. Unter einem schnelldrehenden Schwungrad sollen hier Schwungräder mit maximal wenigstens 20.000, bevorzugt wenigstens 35.000 Umdrehungen pro Minute verstanden werden. Eine Anordnung des oder der Schwungräder in einem Teilvakuum bzw. einer druckreduzierten Atmosphäre und/oder einem leichten Gas verringert die Reibung und damit die Energieverluste des bzw. der Schwungräder erheblich.It is particularly advantageous if at least one fast-rotating, wound flywheel is used which more preferably runs in an extensive vacuum or a reduced-pressure atmosphere and / or in a light gas, since wound flywheels have considerable safety advantages in the event of a failure compared to other embodiments a high design speed has a very significant influence on the mass and volume of the flywheel and thus facilitates the integration in confined space conditions or makes sense only. Under a high-speed flywheel here flywheels are to be understood with a maximum of at least 20,000, preferably at least 35,000 revolutions per minute. An arrangement of the flywheel or wheels in a partial vacuum or a reduced-pressure atmosphere and / or a light gas reduces the friction and thus the energy losses of the flywheel or the flywheel considerably.
Wenn dieser mechanische Energiespeicher bzw. diese Schwungradanordnung – wobei wie beschrieben auch eine Aufteilung auf mehrere Schwungräder möglich ist – mit einer zweiten Elektromaschine bzw. Elektromaschinen mechanisch gekoppelt ist, kann auf eine mechanische Übertragung von Leistung zu oder aus dem Schwungrad-Modul ganz oder wahlweise teilweise verzichtet und damit der bauliche Aufwand reduziert werden und insbesondere auf einfache Weise Energie zwischen der Batterie und dem Schwungrad bzw. Schwungrad-Modul übertragen werden.If this mechanical energy storage or this flywheel arrangement - whereby a division into several flywheels is possible as described - is mechanically coupled to a second electric machine or electric machines, may be on a mechanical transmission of power to or from the flywheel module entirely or optionally partially dispensed with and thus the structural complexity can be reduced and in particular easily transferred energy between the battery and the flywheel or flywheel module.
Alternativ und genauso bevorzugt kann der Hochleistungsenergiespeicher ein Speicher auf Basis von Kondensatoren, insbesondere Doppelschichtkondensatoren und besonders bevorzugt Superkondensatoren oder Hybridkondensatoren sein. Diese drei Kondensatorengruppen werden auch gemeinsam als elektrochemische Doppelschichtkondensatoren bezeichnet. Doppelschichtkondensatoren sind Kondensatoren, deren im Vergleich zu Elektrolytkondensatoren sehr hohe spezifische Kapazität zumindest großteils auf dem physikalischen Phänomen der Helmholtz-Doppelschichten beruht. Die besonders hohen spezifischen Kapazitäten von Superkondensatoren, auch Ultrakondensatoren oder kurz Super- bzw. Ultracaps genannt, nutzen im Vergleich zu herkömmlichen Doppelschichtkondensatoren in höherem Maße die Effekte einer elektrochemischen bzw. faradayschen Pseudokapazität. Hybridkondensatoren, beispielsweise Lithium-Ionen-Kondensatoren, weisen zudem asymmetrische, d. h. unterschiedlich aufgebaute Elektroden auf.Alternatively and just as preferably, the high-performance energy store may be a memory based on capacitors, in particular double-layer capacitors and particularly preferably supercapacitors or hybrid capacitors. These three groups of capacitors are also collectively referred to as electrochemical double layer capacitors. Double-layer capacitors are capacitors whose very high specific capacitance, in comparison to electrolytic capacitors, is based at least largely on the physical phenomenon of the Helmholtz double layers. The particularly high specific capacities of supercapacitors, also called ultracapacitors or super or ultracaps in short, use to a greater extent the effects of an electrochemical compared to conventional double-layer capacitors or Faraday pseudocapacity. Hybrid capacitors, for example lithium-ion capacitors, also have asymmetrical, ie differently constructed electrodes.
Den elektrochemischen Doppelschichtkondensatoren ist gemein, dass sie im Vergleich zu Batteriezellen auf Lithium-Ionenbasis eine erheblich höhere Lebensdauer, sowohl in Jahren als auch und besonders in Bezug auf die Anzahl der Be- und Entladezyklen und zudem eine überlegene Leistungsdichte aufweisen, wodurch sie sich in Kombination mit großen möglichen Kapazitäten pro Kondensator als Hochleistungsenergiespeicher im Sinne dieser Schrift besonders gut eignen. Die Verwendung von Super- oder Hybridkondensatoren ist aufgrund ihrer im Vergleich zu Doppelschichtkondensatoren höheren Energiedichte bevorzugt, wobei Hybridkondensatoren die höchsten Leistungsdichten aufweisen, was In Bezug auf benötigten Bauraum und Gewicht vorteilhaft ist. Dagegen weisen Superkondensatoren Vorteile in Bezug auf den Wirkungsgrad auf, was in Bezug auf eine möglichst energieeffiziente Antriebsvorrichtung aufgrund der hohen und häufigen Be- und Entladeleistungen des Hochleistungsenergiespeichers von besonderem Vorteil ist.Common to the electrochemical double-layer capacitors is that they have a significantly longer life compared to lithium-ion battery cells, both in years and, especially, in number of charge and discharge cycles, and also have superior power density, thus combining them with large possible capacities per capacitor as a high performance energy storage in the sense of this document are particularly well suited. The use of super or hybrid capacitors is preferred due to their higher energy density compared to double layer capacitors, with hybrid capacitors having the highest power densities, which is advantageous in terms of required space and weight. In contrast, supercapacitors have advantages in terms of efficiency, which is particularly advantageous in terms of an energy-efficient drive device due to the high and frequent loading and unloading the high-performance energy storage.
Im Vergleich zu Schwungrädern weisen Kondensatoren den Vorteil auf, dass keine rotierenden Massen und daher auch keine fahrdynamischen Auswirkungen durch Kreiselkräfte auftreten, die bei Schwungrädern vorgesehene Elektromaschine entfallen, bzw. durch eine Leistungselektronik ersetzt werden kann und ihre Selbstentladung bei den bevorzugten elektrochemischen Doppelschichtkondensatoren geringer ist. Allerdings sind sie zur Zeit im Vergleich zu Schwungrädern bezogen auf den Energieinhalt noch teurer und erfordern für die hier benötigten Energieinhalte und Leistungen eine Zusammenschaltung einer Vielzahl von Einzelkondensatoren und damit eine aufwändige Steuerungs- und Überwachungselektronik.Compared to flywheels, capacitors have the advantage that no rotating masses and therefore no driving dynamics effects by centrifugal forces occur, which accounts for flywheels provided electric machine, or can be replaced by power electronics and their self-discharge is lower in the preferred electrochemical double-layer capacitors. However, compared to flywheels, they are currently even more expensive compared to flywheels and require an interconnection of a large number of individual capacitors for the energy contents and outputs required here, and thus an elaborate control and monitoring electronics.
Es hat sich weiter gezeigt, dass es besonders vorteilhaft ist, wenn der chemisch-mechanische Energiewandler mechanisch mit einer ersten Elektromaschine gekoppelt ist, weil dies eine Umwandlung der mechanischen Energie in elektrische Energie ermöglicht, die erheblich leichter auf verschiedenen Energieabnehmer wie insbesondere die Antriebsräder, die Batterie und das Schwungrad-Modul zu übertragen ist, wodurch der bauliche Aufwand erheblich reduziert werden kann.It has further been shown that it is particularly advantageous if the chemical mechanical energy converter is mechanically coupled to a first electric machine, because this allows a conversion of the mechanical energy into electrical energy, which is considerably easier on different energy consumers, in particular the drive wheels Battery and the flywheel module is to be transferred, whereby the structural complexity can be significantly reduced.
Wenn das Antriebsmittel bzw. das oder die Antriebsräder mechanisch mit mindestens einer dritten Elektromaschine verbunden ist bzw. sind, kann ebenfalls der bauliche Aufwand zur Übertragung mechanischer Leistung reduziert werden, und insbesondere bei Bedarf auch elektrische Leistung aus oder in die Batterie ohne weitere, besonders dafür vorzusehende Umwandlungseinheiten an die und von den Antriebsrädern übertragen werden. Die Kombination aus Antriebsmittel, mechanischer Verbindung und dritter Elektromaschine kann insbesondere auch in Form von Radnabenmotoren realisiert sein, die den in der Felge ohnehin vorhandene Bauraum vorteilhaft nutzen und die Leistungsübertragung insbesondere bei gelenkten Rädern erheblich vereinfachen und damit ebenfalls den baulichen Aufwand verringern.If the drive means or the drive wheels or is mechanically connected to at least one third electric machine or, the structural complexity for the transmission of mechanical power can also be reduced, and especially if required, electric power from or into the battery without further, especially for it to be provided to the conversion units to and from the drive wheels. The combination of drive means, mechanical connection and third electric machine can also be realized in particular in the form of wheel hub motors, which make advantageous use of the available space in the rim anyway and greatly simplify the power transmission, especially in steered wheels and thus also reduce the structural complexity.
Wenn weiter der erste elektrischer Energiespeicher bzw. die Batterie mit der ersten und/oder der zweiten Elektromaschine des Verbrennungsmotor-Moduls bzw. des Schwungrad-Moduls elektrisch verbunden ist, so dass der erste elektrische Energiespeicher bzw. die Batterie von dort elektrische Energie aufnehmen und dorthin abgeben kann, ergibt sich ein besonders flexibles System mit vielfältigen Möglichkeiten der Leitung und Speicherung von Leistung, ebenfalls bei im Vergleich zu mechanischer Leitungsübertragungen stark vermindertem baulichem Aufwand.Furthermore, if the first electrical energy store or the battery is electrically connected to the first and / or the second electric machine of the internal combustion engine module or the flywheel module, then the first electrical energy store or the battery absorb electrical energy from there and there can give off, results in a particularly flexible system with many opportunities for the management and storage of power, also in comparison to mechanical line transmissions greatly reduced structural complexity.
Weitere Vorteile ergeben sich, wenn die erste Brennstoffzelle und/oder die zweite Brennstoffzelle als reversible Brennstoffzellen ausgebildet sind, die zusammen mit einem zugehörigen Kraftstofftank ein als elektrischer Energiespeicher fungierendes erstes und/oder zweites Brennstoffzellen-Modul bilden. Dieses bildet ein funktionales Äquivalent zu einer Batterie und ermöglicht somit bei Bedarf den Wegfall der elektrochemischen Batterie, wobei zusätzlich bei Bedarf durch Betankung des Kraftstofftanks sehr schnell ein Energievorrat aufgenommen werden kann. Wenn die zweite Brennstoffzelle reversibel ausgebildet ist und für eine der abgeforderten Batterieleistung entsprechende Leistung ausgelegt ist, kann die Batterie daher entfallen oder kleiner ausgebildet werden. Wenn die erste Brennstoffzelle reversibel ausgebildet ist, kann sie bei entsprechend leistungsstarker Auslegung nicht nur den Verbrennungsmotor und die diesem zugeordnete erste Elektromaschine ersetzen, sondern zusätzlich die Funktion der Batterie ganz oder teilweise mit übernehmen. Allerdings sind Brennstoffzellen zur Zeit noch in Bezug auf die spezifischen Kosten und die Lebensdauer sowie die Notwendigkeit der sorgfältigen Kontrolle der Umgebungsbedingungen Verbrennungsmotoren und auch elektrochemischen Batterien weit unterlegen, weshalb diese Optionen hauptsächlich bei zukünftigen, weiterentwickelten Brennstoffzellen attraktiv erscheinen.Further advantages result if the first fuel cell and / or the second fuel cell are designed as reversible fuel cells which, together with an associated fuel tank, form a first and / or second fuel cell module functioning as an electrical energy store. This forms a functional equivalent to a battery and thus makes it possible, if necessary, to omit the electrochemical battery, and if necessary by refueling of the fuel tank, an energy reserve can be absorbed very quickly. If the second fuel cell is formed reversible and designed for a requested battery power corresponding performance, the battery can therefore be omitted or made smaller. If the first fuel cell is formed reversible, it can not only replace the internal combustion engine and associated with this first electric machine with a correspondingly powerful design, but also take over the function of the battery in whole or in part. However, fuel cells are still far inferior to internal combustion engines and also to electrochemical batteries in terms of specific cost and durability, as well as the need for careful environmental control, which makes these options attractive primarily for future advanced fuel cells.
Zusätzlich ist es besonders vorteilhaft, wenn der Verbrennungsmotor (bzw. eine Brennstoffzelle, usw.) im verbrauchsoptimalen Betriebsbereich (bzw. maximaler bzw. optimaler Dauerleistung) dazu ausgelegt sind, in Summe eine Leistung abzugeben, die der Summe des Leistungsbedarfs üblicher im Betrieb aktiver Nebenverbraucher und des Leistungsbedarfs zur Aufrechterhaltung einer konstanten Fahrgeschwindigkeit des Kraftfahrzeugs in der Ebene bei einer gewünschten Dauerhöchstgeschwindigkeit entspricht, die bevorzugt im Bereich zwischen 90 km/h und 150 km/h besonders bevorzugt zwischen 110 km/h und 140 km/h und am meisten bevorzugt bei ca. 120 km/h bis 130 km/h liegt.In addition, it is particularly advantageous if the internal combustion engine (or a fuel cell, etc.) in the consumption-optimal operating range (or maximum or optimal continuous power) are designed to deliver in total a power that is the sum of the power consumption more usual Operation of active auxiliary consumers and the power requirement for maintaining a constant driving speed of the motor vehicle in the plane at a desired maximum maximum speed corresponds, preferably in the range between 90 km / h and 150 km / h, more preferably between 110 km / h and 140 km / h and am most preferably at about 120 km / h to 130 km / h.
Durch diese Auslegung ist das Kraftfahrzeug in der Lage, unabhängig vom Ladezustand der Batterie weite, nur durch die Kapazität eines Kraftstofftanks begrenzte Strecken mit einer gewünschten, hohen Geschwindigkeit zurückzulegen. Damit werden auch lange Urlaubsfahrten auf Autobahnen ermöglicht, ohne die Fahrt zum Laden der Batterie oder deren Austausch gegen eine geladene Batterie unterbrechen zu müssen und auf eine entsprechende Infrastruktur angewiesen zu sein. Außerdem hat sich gezeigt, dass eine solche Auslegung in Verbindung mit der vorstehend beschriebenen Dimensionierung der Leistung der Schwungradanordnung und des Verbrennungsmotors (bzw. einer Brennstoffzelle, usw.) einerseits eine erwünscht hohe Gesamtantriebsleistung des Kraftfahrzeugs bereitstellen kann und zudem auch bei Autobahnfahrten unter Praxisbedingungen eine ausreichende Nachladung der Batterie und/oder der Schwungradanordnung durch den Verbrennungsmotor (bzw. Brennstoffzelle, usw.) ermöglicht, um das Schwungrad unter normalen Bedingungen stets in einem ausreichenden Ladezustand zu halten, um die erwünschte, hohe maximale Antriebsleistung sicher zur Verfügung stellen zu können.By this design, the motor vehicle is able, regardless of the state of charge of the battery wide, covered only by the capacity of a fuel tank limited distances with a desired high speed. This allows long holiday trips on highways, without having to interrupt the journey to charge the battery or their replacement for a charged battery and to rely on an appropriate infrastructure. In addition, it has been found that such a design in conjunction with the above-described dimensioning of the performance of the flywheel assembly and the internal combustion engine (or a fuel cell, etc.) on the one hand can provide a desirably high total drive power of the motor vehicle and also sufficient for highway driving under field conditions Recharging of the battery and / or the flywheel assembly by the internal combustion engine (or fuel cell, etc.) allows to keep the flywheel under normal conditions always in a sufficient state of charge in order to provide the desired, high maximum drive power safely available.
Die Wahl der Dauerhöchstgeschwindigkeit kann dabei von der auslegungsgemäßen oder vermuteten Nutzung des Kraftfahrzeugs und zulässigen oder in der Praxis möglichen Höchstgeschwindigkeiten auf Autobahnen abhängig gemacht werden. Handelt es sich beispielsweise um ein für den Stadtverkehr konzipiertes Fahrzeug, das nur für den gelegentlichen Betrieb auf Autobahnen konzipiert ist, kann die Dauerhöchstgeschwindigkeit niedriger angesetzt werden, als bei einem Fahrzeug, das gerade für Langstreckenfahrten auf Autobahnen konzipiert ist. Eine Dimensionierung auf eine Dauerhöchstgeschwindigkeit von weniger als ca. 90 km/h würde jedoch bereits bei längeren Steigungen zu einem Einbruch der verfügbaren Antriebsleistung führen und ist daher für Kraftfahrzeuge mit universeller Nutzbarkeit nicht bevorzugt.The choice of the maximum continuous speed can be made dependent on the design or assumed use of the motor vehicle and permissible or in practice possible maximum speeds on highways. For example, if the vehicle is designed for city traffic and designed for occasional use on motorways, the maximum permissible speed can be set lower than for a vehicle that has just been designed for long-distance driving on motorways. However, dimensioning to a maximum steady-state speed of less than about 90 km / h would already lead to a collapse of the available drive power on longer inclines and is therefore not preferred for motor vehicles with universal usability.
Ein Kraftfahrzeug für Länder mit einer generellen Höchstgeschwindigkeit von z. B. 100 km/h kann sinnvoll auf diese Dauerhöchstgeschwindigkeit, ggf. mit einem Zuschlag von z. B. 10% ausgelegt werden. Selbst ein Kraftfahrzeug, das für Langstreckenfahrten auf deutschen Autobahnen ohne generelle Geschwindigkeitsbegrenzung ausgelegt ist, kann sinnvoll auf eine Dauerhöchstgeschwindigkeit von 130 km/h, für sehr sportlich ausgelegte Fahrzeuge maximal 150 km/h ausgelegt werden, da höhere Geschwindigkeiten für begrenzte Strecken durch aus der Batterie entnommene und bevorzugt in der Schwungradanordnung zwischengespeicherte Leistungen möglich sind und eine noch höhere Durchschnittsgeschwindigkeit über lange Fahrstrecken aufgrund von streckenbezogenen Höchstgeschwindigkeiten und realen Verkehrsverhältnissen nicht realistisch erscheint. Einzig für Hochgeschwindigkeits-Rennbetrieb ausgelegte Fahrzeuge oder Fahrzeuge, die für einen regelmäßigen Anhängerbetrieb ausgelegt sind, kann eine noch höhere auslegungsbestimmende Dauerhöchstgeschwindigkeit im Einzelfall sinnvoll sein.A motor vehicle for countries with a general maximum speed of z. B. 100 km / h can be useful to this maximum maximum speed, possibly with a surcharge of z. B. 10% are designed. Even a motor vehicle, which is designed for long-distance driving on German motorways without general speed limit, can be meaningfully set to a maximum speed of 130 km / h, for very sporty vehicles up to 150 km / h, as higher speeds for limited distances through from the battery taken and preferably stored in the flywheel arrangement achievements are possible and even higher average speed over long distances because of distance-based maximum speeds and real traffic conditions does not seem realistic. Only vehicles designed for high-speed racing or vehicles that are designed for regular trailer operation can make an even higher design-determining permanent maximum speed sensible in individual cases.
Wenn der Hochleistungsenergiespeicher bzw. die Schwungradanordnung eine maximale nutzbare Energiemenge speichern kann, die ausreicht, um die Maschine bzw. das Kraftfahrzeug ohne Rekuperation zumindest zwei mal, bevorzugt mindestens drei mal und besonders bevorzugt zwischen 3,5 und 5 mal aus dem Stillstand auf die Dauerhöchstgeschwindigkeit zu beschleunigen, ergibt sich eine in Bezug auf Bauraum, Kosten und bei Kraftfahrzeugen mit Schwungradanordnung in Bezug auf Einflüsse auf die Fahrdynamik durch Kreiselkräfte besonders vorteilhafte Dimensionierung, da die Schwungradanordnung so groß bemessen ist, dass einerseits stets eine so erhebliche Energiemenge aus der Schwungradanordnung für den Antrieb zur Verfügung gestellt werden kann, dass deren tatsächliche Begrenztheit durch einen Fahrer unter normalen Betriebsbedingungen nicht wahrgenommen werden kann und gleichzeitig der SOC der Schwungradanordnung stets so gewählt werden kann, dass (soweit technisch möglich) die gesamte kinetische Energie des Fahrzeugs in den Hochleistungsenergiespeicher bzw. die Schwungradanordnung rekuperiert werden kann. Die genaue Dimensionierung kann wiederum sinnvoll von den vermuteten realen Einsatzbedingungen des Kraftfahrzeugs abhängig gemacht werden. So bedingt eine Auslegung auf eine höhere Dauerhöchstgeschwindigkeit eine verhältnismäßig große Auslegung der Kapazität der Schwungradanordnung. Kann andererseits angenommen werden, dass das Fahrzeug im Normalfall mit verhältnismäßig geringen Beschleunigungs- und Verzögerungsleistungen gefahren werden wird, kann die Kapazität der Schwungradanordnung geringer gewählt werden als bei einem Fahrzeug, welches für eine sportliche Fahrweise ausgelegt ist.If the high-performance energy storage or the flywheel assembly can store a maximum usable amount of energy sufficient to bring the machine or the motor vehicle without recuperation at least twice, preferably at least three times, and more preferably between 3.5 and 5 times from standstill to the maximum continuous speed To accelerate, resulting in terms of space, cost and motor vehicles with flywheel arrangement with respect to influences on the driving dynamics by centrifugal forces particularly advantageous dimensioning, since the flywheel assembly is dimensioned so large that on the one hand always such a significant amount of energy from the flywheel assembly for the Drive can be provided that their actual limitation can not be perceived by a driver under normal operating conditions and at the same time the SOC of the flywheel assembly can always be chosen so that (as far as technically possible), the entire kineti cal energy of the vehicle in the high-performance energy storage or the flywheel assembly can be recuperated. The exact dimensioning in turn can be meaningfully made dependent on the assumed real operating conditions of the motor vehicle. Thus, a design for a higher continuous maximum speed requires a relatively large design of the capacity of the flywheel assembly. If, on the other hand, it can be assumed that the vehicle will normally be driven with relatively low acceleration and deceleration powers, the capacity of the flywheel arrangement can be selected to be lower than in the case of a vehicle designed for a sporty driving style.
Wenn die Batterie dazu ausgelegt ist, im Normalbetrieb der Maschine mit Leistungen von maximal 2 C, bevorzugt maximal 1,5 C und besonders bevorzugt maximal 1 C belastet zu werden, wobei die Be- und Entladung im Vergleich zum Leistungsbedarf der Maschine sehr gleichmäßig erfolgt, kann die Alterung der Batterie und der notwendige Aufwand für deren Temperierung sehr gering gehalten werden. Zudem ist es möglich, einen im Verhältnis mit stärker belasteten Batterien größeren Bereich der nominellen Batteriekapazität ohne Nachteile in Bezug auf das Alterungsverhalten zu nutzen. Diese vorteilhafte Dimensionierung wird dadurch ermöglicht, dass die Batterie im vorgestellten Antriebskonzept in erster Linie dazu verwendet wird, um die sich im Betrieb ergebenden Energieverluste des Schwungrades auszugleichen, was nicht nur geringe Be- und Entladeströme, sondern auch im Verhältnis zum zeitlichen Fahrleistungsprofil eines Kraftfahrzeugs im Stadt- und Überlandbetrieb sehr lange Be- und Entladezyklen ermöglicht.If the battery is designed to be loaded during normal operation of the machine with powers of not more than 2 C, preferably not more than 1.5 C and particularly preferably not more than 1 C, wherein the loading and unloading is very uniform compared to the power requirement of the machine, Can the aging of the battery and the necessary effort for their Temperature control be kept very low. In addition, it is possible to use a larger range of the nominal battery capacity in relation to more heavily loaded batteries without disadvantages with respect to the aging behavior. This advantageous dimensioning is made possible in that the battery is used in the presented drive concept primarily to compensate for the energy losses of the flywheel resulting in operation, which not only low loading and unloading, but also in relation to the temporal performance profile of a motor vehicle in City and overland operation allows very long loading and unloading cycles.
Wenn die nutzbare Kapazität der Batterie so bemessen ist, dass sie zumindest um den Faktor 4, bevorzugt um den Faktor 8 und besonders bevorzugt zumindest um den Faktor 10 größer als die nutzbare Kapazität der Schwungradanordnung ist, können einerseits erwünscht lange, lokal emissionslose Reichweiten erzielt werden und andererseits die ausreichende Nachladung von Energie aus der Batterie in die Schwungradanordnung auch bei sportlicher Fahrweise oder unter schwierigen Umgebungsbedingungen sichergestellt werden, ohne die spezifische Belastung der Batterie unerwünscht erhöhen oder den Verbrennungsmotor bzw. die erste Brennstoffzelle betreiben zu müssen.If the usable capacity of the battery is such that it is at least a factor of 4, preferably by a factor of 8 and more preferably at least by a factor of 10 greater than the usable capacity of the flywheel assembly, on the one hand desired long, locally emission-free ranges can be achieved and on the other hand, the sufficient recharging of energy from the battery in the flywheel assembly can be ensured even in sporty driving or under difficult environmental conditions without undesirable increase the specific load of the battery or operate the internal combustion engine or the first fuel cell.
Wenn die Maschine über einen externen Ladeport verfügt, über den elektrische Energie zwischen einerseits zumindest einem der internen elektrischen Energiespeicher und einem maschinenexternen Stromnetz andererseits ausgetauscht werden kann ist es möglich, die Maschine bzw. das Kraftfahrzeug als Plug-In-Hybridfahrzeug und auf Wunsch in der Praxis auch entsprechend einem Plug-in-Elektrofahrzeug zu betreiben. Der Verbrennungsmotor bzw. die erste Brennstoffzelle können in diesem Fall hauptsächlich für extreme Leistungsanforderungen und sehr lange Fahrten ohne externe Nachladung der Batterie vorgehalten oder – sofern nicht mit derartigen Betriebsbedingungen gerechnet werden muss – auch zeitweise ausgebaut werden. Weiter kann das Fahrzeug bei Bedarf mit Hilfe einer entsprechend ausgelegten Ansteuerung auch Energie und insbesondere Regelenergie in das Stromnetz einspeisen oder fahrzeugexterne Verbraucher betreiben.If the machine has an external charging port, can be exchanged via the electrical energy between on the one hand at least one of the internal electrical energy storage and a machine external power network on the other hand, it is possible to use the machine or the motor vehicle as a plug-in hybrid vehicle and on request in the Practice also according to a plug-in electric vehicle. In this case, the internal combustion engine or the first fuel cell can be maintained mainly for extreme power requirements and very long journeys without external recharging of the battery or, if such operating conditions do not have to be reckoned with, extended at times. Further, the vehicle can, if necessary, with the help of a suitably designed control also feed energy and in particular control energy in the power grid or operate external consumers.
Wenn eine Laderegelungseinrichtung zum Laden zumindest einer der elektrischen Energiespeicher, bevorzugt der Batterie und der Schwungradeinrichtung, vorgesehen ist, deren Dauerleistung so bemessen ist, dass sie einen maximalen Ladestrom für die Batterie in Höhe von mindestens 1 C, bevorzugt von ca. 1.5 C liefern kann, ergeben sich für Netzladungen vorteilhaft kurze, mögliche Ladezeiten von – ausgehend von einer nutzbaren Kapazität von ca. 50% der nominellen Batteriekapazität – ca. 20 bis 30 Minuten. Diese Auslegung ermöglicht weiter im Betrieb des Kraftfahrzeugs einen Betrieb der Laderegelungseinrichtung zur Be- und Entladung der Batterie in einem Bereich mit gutem Wirkungsgrad.If a charge control device for charging at least one of the electrical energy storage, preferably the battery and the flywheel device, is provided whose continuous power is such that it can deliver a maximum charging current for the battery in the amount of at least 1 C, preferably of about 1.5 C. , resulting in network charges advantageously short, possible charging times of - starting from a usable capacity of about 50% of the nominal battery capacity - about 20 to 30 minutes. This design further allows the operation of the motor vehicle operation of the charge control device for loading and unloading of the battery in a range with good efficiency.
Wenn die elektrischen Leitungen zur Übertragung elektrischer Leistungen von und zu der Batterie (bzw. der zweiten Brennstoffzelle) und von und zu der ersten Elektromaschine (bzw. der ersten Brennstoffzelle) sowie dem Hochleistungsenergiespeicher bzw. dessen Elektromaschine, ggf. mit Ausnahme der Leitung von und zu dem externen Ladeport sowie bevorzugt von und zu zumindest einer und besonders bevorzugt allen der mit den Antriebsmitteln mechanisch gekoppelten Elektromaschinen für berührsichere Spannungen ausgelegt sind, wobei Spannungsumsetzer den jeweiligen Komponenten zugerechnet werden und örtlich zugeordnet sind, kann der bei Elektro- und Hybridfahrzeugen bislang notwendige Aufwand zum Schutz von Personen vor elektrischen Schlägen erheblich verringert werden, da lediglich räumlich eng begrenzte Bereiche eine gefährliche Spannung aufweisen.If the electrical lines for transmitting electrical power to and from the battery (or the second fuel cell) and to the first electric machine (or the first fuel cell) and the high-performance energy storage or its electric machine, with the exception of the line of and to the external charging port and preferably from and to at least one and more preferably all of the mechanically coupled to the drive means electric machines are designed for safe voltages, voltage converters are attributed to the respective components and are assigned locally, the hitherto necessary in electric and hybrid vehicles overhead To protect persons from electric shocks are significantly reduced, since only spatially narrow areas have a dangerous voltage.
Dies verringert, insbesondere wenn diese elektrischen Leitungen mit Gleichspannung beaufschlagt werden, auch den erforderlichen Aufwand für eine elektromagnetischen Abschirmung erheblich. Da die Batterie bei Auslegung auf eine berührsichere Spannung bei abgestelltem Fahrzeug nicht aus Sicherheitsgründen vollständig vom Fahrzeugnetz getrennt zu werden braucht, erlaubt diese Auslegung auch die Aufrechterhaltung einer gewünschten Drehzahl der Schwungradanordnung bei geparktem Fahrzeug. Eine separate Niedervolt-Bordnetzbatterie zum Betrieb von Komponenten, die auch bei abgestelltem Fahrzeug versorgbar sein sollen, kann damit vorteilhaft entfallen. Es versteht sich dabei von selbst, dass nicht alle der genannten elektrischen Leitungen vorhanden sein müssen und weitere elektrische Leitungen bei Bedarf vorgesehen werden können. Das vorstehend vorgestellte Antriebskonzepte ermöglicht jedoch, die Leistungsflüsse zwischen der ersten Elektromaschine und/oder der ersten Brennstoffzelle, der Batterie und/oder der zweiten Brennstoffzelle, sowie dem Hochleistungsenergiespeicher und bevorzugt zumindest teilweise den Antriebs-Elektromaschinen auf Leistungen von weniger als 30 kW zu begrenzen, was bei einer Spannung von 100 Volt bzw. 120 Volt Gleichspannung zwar hohe, aber noch vertretbare Dauerstromstärken von maximal 300 Ampere bedingt. Die dafür benötigten Leitungsquerschnitte und Leitungsverluste sind zwar nicht vernachlässigbar, jedoch durch die genannten Vorteile gerechtfertigt.This reduces, especially when these electrical lines are subjected to DC voltage, the required effort for an electromagnetic shield considerably. Since the battery does not need to be completely disconnected from the vehicle network for safety reasons when it is designed for contact-safe voltage when the vehicle is parked, this design also allows maintaining a desired speed of the flywheel assembly when the vehicle is parked. A separate low-voltage electrical system battery for operating components that should be able to be supplied even when the vehicle is turned off, can thus advantageously be dispensed with. It goes without saying that not all of the electrical lines mentioned must be present and other electrical lines can be provided if necessary. However, the drive concept presented above makes it possible to limit the power flows between the first electric machine and / or the first fuel cell, the battery and / or the second fuel cell, and the high-performance energy storage and preferably at least partially the drive electric machines to powers of less than 30 kW, Although at a voltage of 100 volts or 120 volts DC high, but still reasonable continuous currents of up to 300 amps conditional. The required cable cross-sections and line losses are not negligible, but justified by the advantages mentioned.
Wenn das Kraftfahrzeug zumindest zwei Achsen mit Antriebsmitteln, wie insbesondere Antriebsrädern, aufweist, welche von den dritten Elektromaschinen (hier auch Antriebselektromaschinen genannt) antreibbar und unter Erzeugung von Rekuperationsenergie bremsbar sind, ist es vorteilhaft, diese Antriebselektromaschinen besonders auszulegen. Es ist dabei besonders günstig, wenn die Summe der Leistungen der Antriebselektromaschinen der vorderen Achse und die der hinteren Achse ein Verhältnis zwischen 80:20 und 60:40, bevorzugt ca. 70:30 aufweist. Dabei ergibt sich eine insbesondere für eine Rekuperation bei hohen Bremsverzögerungen vorteilhafte Aufteilung der Antriebsleistungen auf die Achsen des Kraftfahrzeugs und bei einer bevorzugten Anordnung des Hochleistungsenergiespeichers bzw. der Schwungradanordnung und der mit ihr mechanisch gekoppelten zweiten Elektromaschine im Vorderwagen eine vorteilhaft kurze Länge der besonders hoch belasteten elektrischen Leitungen zwischen der zweiten Elektromaschine und den Antriebs-Elektromaschinen der Vorderachse. Insbesondere im Fall einer vorstehend erläuterten Auslegung der elektrischen Leitungen zwischen der zweiten Elektromaschine und der Antriebselektromaschine auf eine berührsichere Spannung von beispielsweise 100 Volt Gleichspannung können das Gewicht der Leitungen und die elektrischen Verluste zudem vorteilhaft begrenzt werden.If the motor vehicle has at least two axles with drive means, such as in particular drive wheels, which can be driven by the third electric machines (here also called drive electric motors) and produced Recuperation energy are braked, it is advantageous to design these drive electrical machines particularly. It is particularly favorable if the sum of the powers of the drive electronics of the front axle and that of the rear axle has a ratio of between 80:20 and 60:40, preferably approximately 70:30. This results in a particularly advantageous for recuperation at high braking delays distribution of drive power to the axles of the motor vehicle and a preferred arrangement of the high-performance energy storage or the flywheel assembly and mechanically coupled with her second electric machine in the front of an advantageously short length of the particularly highly loaded electrical Lines between the second electric machine and the drive electric machines of the front axle. In particular, in the case of an above-described design of the electrical lines between the second electric machine and the drive electric machine to a contact-safe voltage, for example, 100 volts DC, the weight of the lines and the electrical losses can also be advantageously limited.
Dabei sollte die Summe der Leistungen der Antriebselektromaschinen vorteilhaft weiter so bemessen sein, dass diese zumindest über einen Zeitraum von 10 Sekunden, bevorzugt über eine Zeitraum von 20 Sekunden und besonders bevorzugt zeitlich unbegrenzt eine elektrische Leistung aufnehmen und abgeben können, die zumindest der maximalen Leistung des Hochleistungsenergiespeichers bzw. der zweiten Elektromaschine entspricht. Es ist allerdings von weiterem Vorteil, wenn die Summe der Leistungen der Antriebselektromaschinen deutlich höher ist als die maximale Leistung der zweiten Elektromaschine, nämlich wenigstens um den Wert der maximalen elektrischen Leistung, die von dem Verbrennungsmotor – zusammen mit der ersten Elektromaschine – und der gegebenenfalls vorhandenen ersten Brennstoffzelle erzeugt wird. Es ist außerdem ein besonderer Vorteil, wenn die Leistungssumme der Antriebselektromaschinen noch höher ist, nämlich etwa um den Wert derjenigen Leistung, die dem Entladestrom der Batterie bei 1 C entspricht.In this case, the sum of the powers of the drive electric machines should advantageously be further dimensioned such that they can absorb and deliver at least over a period of 10 seconds, preferably over a period of 20 seconds and particularly preferably indefinitely, an electrical power which is at least the maximum power of the High-performance energy storage and the second electric machine corresponds. However, it is of further advantage if the sum of the powers of the drive electric machines is significantly higher than the maximum power of the second electric machine, namely at least the value of the maximum electric power of the internal combustion engine - together with the first electric machine - and possibly existing first fuel cell is generated. It is also a particular advantage if the power sum of the drive electric machines is even higher, namely about the value of that power that corresponds to the discharge current of the battery at 1 C.
Die Summe der Leistungen der Antriebselektromaschinen soll von diesen für zumindest 10 Sekunden, bevorzugt mindestens 20 Sekunden und besonders bevorzugt zeitlich unbegrenzt aufgebracht werden können. Durch diese Auslegung kann selbst bei einer verhältnismäßig schwachen Auslegung der (Dauer-)Leistungen der Antriebselektromaschinen eine Antriebsleistung bereitgestellt werden, die der Antriebsleistung heutiger Kraftfahrzeuge vergleichbar ist. Eine Auslegung der Antriebs-Elektromotoren auf eine Leistung, die in Summe nicht einmal kurzfristig, beispielsweise für Überholmanöver wenigstens der maximalen Leistung der zweiten Elektromaschine der Schwungradanordnung entspricht, würde eine nicht sinnvolle Überdimensionierung der Leistung dieser zweiten Elektromaschine bzw. des Hochleistungsenergiespeichers bedeuten. Für diese kurzzeitige Spitzenleistung wird eine Zeitspanne von 10 Sekunden für die kürzeste vertretbare Zeitspanne gehalten, wobei wenigstens 20 Sekunden für sinnvoll gehalten werden, um eine Überlastung von Komponenten oder einen für den Fahrer unvorhergesehenen Leistungseinbruch zu vermeiden. Besonders bevorzugt wird jedoch, dass zumindest diese Leistung der zweiten Elektromaschine zeitlich unbegrenzt von der Summe der Antriebs-Elektromaschinen aufgenommen und abgegeben werden kann. Da der verbrennungsmotorische Antriebsstrang gemäß dem hier vorgestellten Antriebskonzept insbesondere bei Langstreckenfahrten mit hohen Fahrgeschwindigkeiten zugeschaltet wird, ist es weiter bevorzugt, wenn die von den Antriebs-Elektromaschinen in Summe aufnehmbare Leistung wenigstens um die maximale elektrische Leistung des verbrennungsmotorischen Antriebsstranges größer als diese Leistung ist, da so für Fahrsituationen mit besonders hohem Leistungsbedarf bei geringen Aufwand zusätzliche Leistungsreserven bereitgestellt werden können. Schließlich ist es sinnvoll diese maximale Leistung der Summe der Antriebs-Elektromaschinen nochmals um die elektrische Leistung zu erhöhen, die dem Entladestrom der Batterie bei 1 C entspricht, da diese Leistung aus der Batterie entnommen werden kann, ohne diese übermäßig stark zu belasten.The sum of the powers of the drive electric machines should be able to be applied by them for at least 10 seconds, preferably at least 20 seconds and particularly preferably indefinitely. By this design, even with a relatively weak interpretation of the (continuous) performance of the drive electric motors, a drive power can be provided which is comparable to the drive power of today's motor vehicles. An interpretation of the drive electric motors to a power that in sum not even short term, for example for overtaking maneuvers at least the maximum power of the second electric machine of the flywheel assembly would mean an inappropriate oversizing the performance of this second electric machine or the high-performance energy storage. For this short-term peak performance, a period of 10 seconds is considered to be the shortest acceptable period of time, with at least 20 seconds being thought to be reasonable in order to avoid overloading of components or an unforeseen loss of power to the driver. However, it is particularly preferred that at least this power of the second electric machine can be recorded and delivered indefinitely in time from the sum of the drive electric machines. Since the internal combustion engine drive train according to the drive concept presented here is switched on at high speeds especially in long-distance driving, it is further preferred if the power that can be absorbed by the drive electric machines is greater than this power at least by the maximum electric power of the internal combustion engine drive train so additional power reserves can be provided for driving situations with particularly high power requirements at low cost. Finally, it makes sense to increase this maximum power of the sum of the drive electric machines again by the electrical power corresponding to the discharge current of the battery at 1 C, as this power can be removed from the battery without burdening them excessively.
Die erfindungsgemäße Antriebsvorrichtung ermöglicht weiterhin, auf einfache Weise in einem zugehörigen Fahrzeug einen Stromgenerator zu realisieren. Dafür werden der Verbrennungsmotor und die erste Elektromaschine und/oder das erste Brennstoffzellen-Modul baulich zu einem entsprechenden Modul verbaut. Dieses kann derart gestaltet und angeordnet werden, dass es innerhalb kurzer Zeit ohne Fachkenntnisse aus dem Fahrzeug entfernt werden kann. Dabei wird das Fahrzeug entsprechend leichter und es wird ein Raum frei, der auf verschiedene Weise genutzt werden kann, wie beispielsweise als Gepäck- oder Stauraum. Es ist bei Vorhandensein entsprechender mechanischer und elektrischer Mittel auch möglich, eine zusätzliche Batterie oder eine Brennstoffzelle einzubauen und so die lokal emissionsfreie Reichweite des Fahrzeugs z. B. für einen Betrieb in sehr großen Zero-Emissionszonen weiter erhöhen. Schließlich ermöglicht ein solches, entfernbares Modul auch eine Zweitnutzung der darin enthaltenen Bauteile, etwa als stationärer Stromgenerator, der beispielsweise bei Bedarf Regelenergie für ein elektrisches Versorgungsnetz zur Verfügung stellen kann.The drive device according to the invention also makes it possible to realize a power generator in a simple manner in an associated vehicle. For the internal combustion engine and the first electric machine and / or the first fuel cell module are structurally installed to a corresponding module. This can be designed and arranged so that it can be removed within a short time without expertise from the vehicle. The vehicle is correspondingly lighter and it is a space free, which can be used in various ways, such as luggage or storage space. It is also possible in the presence of appropriate mechanical and electrical means to install an additional battery or a fuel cell and so the locally emission-free range of the vehicle z. B. for operation in very large zero-emission zones continue to increase. Finally, such a removable module also allows a secondary use of the components contained therein, such as a stationary power generator, which can provide, for example, when required control energy for an electrical supply network.
Es hat sich außerdem gezeigt, dass für die Verwendung der erfindungsgemäßen Antriebsvorrichtung eine speziell darauf abgestimmte Signalvorrichtung sinnvoll ist, die einen wesentlichen Einfluss auf die Betriebssicherheit aufweist und ein technisches Problem löst, welches sich erstmals aus dem vorgestellten Antriebskonzept ergibt.It has also been found that for the use of the drive device according to the invention a specially matched Signal device makes sense, which has a significant impact on the reliability and solves a technical problem, which results for the first time from the presented drive concept.
Gerade weil ein Nutzer im Normalbetrieb nur sehr selten an die Leistungsgrenzen des Systems stoßen wird, wird er von einer ständigen Verfügbarkeit der maximalen Antriebsleistung ausgehen. Da es jedoch insbesondere bei starken Beschleunigungen auf hohe Geschwindigkeiten vorkommen kann, dass der Energieinhalt des Hochleistungsenergiespeichers bzw. des Schwungradmoduls nicht zur Bereitstellung dieser maximalen Leistung bzw. Arbeit genügt, kann es ohne ein durch den Nutzer leicht und intuitiv wahrnehmbares Signal der kurzzeitig möglichen Leistungs- bzw. Arbeitsabgabe zu gefährlichen Situationen durch einen für den Nutzer unvorhergesehenen Leistungseinbruch kommen.Precisely because a user will seldom encounter the performance limits of the system in normal operation, he will assume constant availability of the maximum drive power. Since, however, high speeds may occur, especially in the case of strong accelerations, the energy content of the high-performance energy store or flywheel module is insufficient to provide this maximum power or work, and it can, without an easily and intuitively perceptible signal by the user, provide the short-term possible performance. or work to dangerous situations by a user unforeseen loss of power come.
Erfindungsgemäß wird zunächst die Höchstgeschwindigkeit des Fahrzeugs ermittelt, die mit Hilfe der derzeitig in dem Hochleistungsenergiespeicher bzw. dem Schwungradmodul gespeicherten Energie und deren bereitstellbaren Leistungen erreichbar ist und für eine vorbestimmte Strecke aufrechterhalten werden kann. Hierbei kann bevorzugt bei laufendem oder startbarem Verbrennungsmotor auch dessen Leistung mit berücksichtigt werden. Dabei können auch verschiedene Parameter berücksichtigt werden, wie die Beschaffenheit der Landschaft (Gefälle, Steigung, Straßenbelag, usw.), Beladung des Fahrzeugs (Anzahl der Insassen, deren Gewicht, Gepäck, Dachgepäck, usw.), Wetterverhältnisse (Temperatur, Wind, usw.) und/oder dergleichen.According to the invention, first of all the maximum speed of the vehicle is determined which can be achieved with the aid of the energy currently stored in the high-energy energy store or the flywheel module and their deliverable powers and can be maintained for a predetermined distance. In this case, its performance can also be taken into account, preferably when the internal combustion engine is running or can be started. Different parameters can be taken into account, such as the nature of the landscape (gradient, slope, pavement, etc.), vehicle load (number of occupants, their weight, luggage, roof luggage, etc.), weather conditions (temperature, wind, etc .) and / or the like.
Der erfindungsgemäßen Signalvorrichtung werden Signale zugeführt, die ein Maß sind für die oben genannte Höchstgeschwindigkeit. Abhängig von dieser Geschwindigkeit werden entsprechende optische und/oder akustische Signale ausgegeben.The signal device according to the invention signals are supplied, which are a measure of the above-mentioned maximum speed. Depending on this speed corresponding optical and / or acoustic signals are output.
Es hat sich herausgestellt, dass eine entsprechende optische Anzeige besonders gut geeignet ist. Diese weist dafür geeignete optische Mittel auf, wie beispielsweise ein Kreissegment, einen Zeiger, einen Balken oder dergleichen. Diese können mechanisch realisiert sein, als LCD, als LED oder in sonstiger geeigneter Weise. Um die Anzeige für den Nutzer so intuitiv verständlich und leicht wahrnehmbar wie möglich zu gestalten, ist es besonders günstig, die kurzfristig zur Verfügung stehenden Leistungsreserven in Form einer Darstellung im Tachometer oder räumlich dazu benachbart darzustellen und Auskunft über die derzeit erzielbare und für eine vorbestimmte Strecke aufrechterhaltbare Höchstgeschwindigkeit zu geben.It has been found that a corresponding optical display is particularly well suited. This has suitable optical means, such as a circle segment, a pointer, a beam or the like. These can be realized mechanically, as LCD, as LED or in any other suitable way. In order to make the display as intuitively understandable and easily perceived as possible for the user, it is particularly favorable to present the power reserves available in the short term in the form of a representation in the speedometer or spatially adjacent thereto and information about the currently achievable and for a predetermined distance to give a maintainable top speed.
Bevorzugt wird der erfindungsgemäßen Signalvorrichtung weiter ein Signal über die aktuell gefahren Geschwindigkeit bzw. die Position einer Tachometer-Geschwindigkeitsanzeige übermittelt und zumindest das optische Signal erst ab einer dieser Geschwindigkeit bzw. Tachometerposition entsprechenden Position aktiviert. Hierdurch wird einerseits ein Erkennen der momentanen Fahrgeschwindigkeit durch den Fahrer nochmals erleichtert und andererseits auch das Erkennen der zur Verfügung stehenden Leistungsreserven zum Erreichen der genannten Höchstgeschwindigkeit verbessert.Preferably, the signal device according to the invention is further transmitted a signal on the currently driven speed or the position of a speedometer speed display and activated at least the optical signal from a position corresponding to this speed or speedometer position. As a result, on the one hand recognition of the current driving speed by the driver is further facilitated and on the other hand also improves the recognition of the available power reserves to achieve the said maximum speed.
Weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung sind im Folgenden anhand von bevorzugten Ausführungsbeispielen beschrieben. Dabei zeigen:Further features and advantages of the present invention are described below with reference to preferred embodiments. Showing:
Aus Gründen der Übersichtlichkeit wurde auf die Darstellung von für das Verständnis nicht zentralen Komponenten und Wirkverbindungen verzichtet. So versteht es sich von selbst, dass die verschiedenen Komponenten durch eine oder mehrere nicht dargestellte Steuerungseinheiten gesteuert und/oder geregelt und/oder überwacht werden können. Ebenso sind übliche Einrichtungen zur Übertragung und Umwandlung mechanischer und elektrischer Energie wie beispielsweise Getriebe, Wellen, Kupplungen, Gleich- und Wechselrichter sowie weitere übliche Komponenten und Nebenaggregate wie beispielsweise Kraftstoffpumpen, Klimaanlagen, Komfortsysteme und ähnliches nicht gezeigt, da der Fachmann diese ohne eigene erfinderische Leistung nach den jeweiligen Erfordernissen ergänzen wird. Es sei auch darauf hingewiesen, dass bei anderen Ausführungsbeispielen nicht alle hier gezeigten Komponenten enthalten sein müssen. Außerdem ist es möglich, dass zumindest einzelne dieser Komponenten bei anderen Ausführungen integriert sind. Zur Vereinfachung der Beschreibung sind im Folgenden einzelne Komponenten zu Modulen zusammen gefasst. Es versteht sich, dass bei anderen Ausführungen die in den Modulen zusammengefassten Komponenten auch einzeln oder in anderen Kombinationen miteinander realisiert werden können.For reasons of clarity, the presentation of components and active compounds that are not central to understanding has been dispensed with. Thus, it goes without saying that the various components can be controlled and / or regulated and / or monitored by one or more control units, not shown. Likewise, conventional devices for transmission and conversion of mechanical and electrical energy such as gears, shafts, clutches, DC and inverter and other conventional components and ancillaries such as fuel pumps, air conditioners, comfort systems and the like are not shown, since the expert without their own inventive performance according to the respective requirements. It should also be noted that in other embodiments, not all components shown here must be included. Besides, it is possible that at least some of these components are integrated with other designs. To simplify the description, individual components are combined into modules in the following. It is understood that in other embodiments, the components combined in the modules can also be realized individually or in other combinations with each other.
Das in
Ein zweites Brennstoffzellen-Modul
Weiterhin ist eine Batterie
Außerdem ist ein Schwungrad-Modul
Weiterhin sind in
Der Verbrennungsmotor
Die Schwungradanordnung
Die erste Brennstoffzelle
Die hier vorhandenen mechanischen Antriebe
Zu der Realisierung des in
Der Verbrennungsmotor
Schließlich kann bei geeigneter Auslegung mechanische Energie von den Antriebsrädern
Weiter ist es möglich, dass der Verbrennungsmotor
Sofern an Stelle des Verbrennungsmotors
Die elektrische Leistung der ersten Elektromaschine
Momentan nicht für den Antrieb des Fahrzeugs benötigte Energie des verbrennungsmotorischen Antriebsstranges
Ist zumindest eine der möglichen beiden Brennstoffzellen
Die Batterie
Die zweite Brennstoffzelle
Die Summe der auslegungsrelevanten maximalen Leistungen der Batterie
Obwohl die Schwungradanordnung
Hauptfunktion der Batterie
Weiter kann der Verbrennungsmotor
Die verschiedenen Elektromaschinen
Die anhand der
Zu diesen Randbedingungen zählen insbesondere die jeweiligen Kosten der im konkreten Einzelfall verwendeten Komponenten, deren Bedarf an Bauraum, deren Gewicht und nicht zuletzt auch frei wählbare Einflussgrößen wie beispielsweise die Entscheidung für oder gegen eine Verwendung von Brennstoffzellen. Entsprechend ergeben sich die Vorteile der Erfindung nicht aus der Auswahl der Art der Komponenten oder deren konkreter Verknüpfung, sondern erst aus der relativen Auslegung der Komponenten in Bezug auf die Leistungen und die nutzbaren speicherbaren Energieinhalte.These boundary conditions include, in particular, the respective costs of the components used in the specific individual case, their requirement for installation space, their weight and, last but not least, freely selectable parameters such as, for example, the decision for or against the use of fuel cells. Accordingly, the advantages of the invention do not result from the selection of the type of components or their concrete link, but only from the relative design of the components in terms of the services and the usable storable energy contents.
In dem Ausführungsbeispiel von
Die Schwungradanordnung
Der Verbrennungsmotor
Die Antriebs-Elektromaschine
Zur Erleichterung des Verständnisses sei gedanklich von einem bereits im Jahr 2000 in Serie gebauten Audi A2 1.2 TDI ausgegangen, der bei einem Cw-Beiwert von 0,25 und einem Leergewicht von 855 kg durch einen abgasturbogeladenen Dieselmotor mit 1191 cm3 Hubraum mit einer maximalen Leistung vom 45 kW angetrieben wird. Das Fahrzeug bietet Platz für 4 Personen und ein Gepäckraumvolumen von maximal 350 Litern. Im Betrieb weist es einen Normverbrauch von 3 Litern pro 100 km und eine CO2-Emission von 81–86 g/km auf. Die Höchstgeschwindigkeit beträgt 168 km/h, wobei ein Eco-Modus vorgesehen ist, bei dem die Motorleistung auf maximal ca. 31,5 kW gedrosselt ist und die Höchstgeschwindigkeit auf 160 km/h begrenzt wird, die mit dieser Leistung sicher erreicht wird.For ease of understanding was mentally assume a built in 2000 in series Audi A2 1.2 TDI, which in a Cd coefficient of 0.25 and a curb weight of 855 kg by an exhaust turbo-charged diesel engine with 1,191 cm3 displacement with a maximum power powered by 45 kW. The vehicle can accommodate 4 people and a luggage capacity of up to 350 liters. In operation, it has a standard consumption of 3 liters per 100 km and a CO 2 emission of 81-86 g / km. The top speed is 168 km / h, with an Eco mode is provided, in which the engine power is throttled to a maximum of about 31.5 kW and the maximum speed is limited to 160 km / h, which is safely achieved with this power.
Das erfindungsgemäße Antriebskonzept sieht vor, dass das Stromaggregat
Überschlägig wird hier von einem Verbrennungsmotor
Die erste Elektromaschine
Sofern die optionale mechanischen Koppelung
Der Begriff „optimaler Arbeitsbereich” schließt ein, dass die Leistungsabgabe des Verbrennungsmotors
Nicht für den Antrieb des Fahrzeugs benötigte Leistung des Verbrennungsmotors
Weiter ist vorgesehen, dass die Kapazität der Schwungradanordnung 42 0,75 kWh und die von der Schwungradanordnung
Die Batterie
In den bevorzugten Ausführungsformen sind zwei oder vier Radnabenmotoren
Gegenüber dem gedanklichen Ausgangsfahrzeug kann überschlägig von einem Gewicht der zusätzlichen Komponenten von 130 Kg für die Batterie
Diesem zusätzlichen Gewicht von insgesamt ca. 315 kg stehen Gewichtseinsparungen durch einen deutlich verkleinerten Verbrennungsmotor
Zusammenfassend ist das Beispielfahrzeug durch folgende Eigenschaften gekennzeichnet:
- – 5-türiger Minivan für 4
oder 5 Personen mit ca. 1050 kg Gewicht - – Verbrennungsmotorischer Antriebsstrang in
Form eines Stromaggregats 15 mit einem Diesel-Verbrennungsmotor 14 mit 25 KW Leistung im optimalen Arbeitsbereich und einem zugeordneten Kraftstofftank für beispielsweise 10 Liter Kraftstoff sowie einer ersten Elektromaschine26 mit ebenfalls ca. 25 kW Leistung - – Schwungradbasierter Antriebsstrang mit einem Elektroschwungrad
43 mit 0,75 kWh nutzbarer Kapazität der Schwungradanordnung42 und 100 kW maximaler Leistung der integrierten Elektromaschine40 ,einer Batterie 34 mit 7,5 kWh nutzbarer Kapazität und einem externen Ladeport38 - –
Vier Radnabenmotoren 45 , wobei die auf dieAntriebsräder 46 der Vorderachse wirkenden Elektromaschinen44 eine Leistung von jeweils 50 kW und die auf dieAntriebsräder 46 der Hinterachse wirkenden Elektromaschinen44 eine Leistung von jeweils 20 kW aufweisen.
- - 5-door minivan for 4 or 5 people with about 1050 kg weight
- - Internal combustion engine driveline in the form of a
generator 15 with a dieselinternal combustion engine 14 with 25 KW power in the optimal working range and an associated fuel tank for example, 10 liters of fuel and a firstelectric machine 26 also with about 25 kW power - - Flywheel-based powertrain with an
electric flywheel 43 with 0.75 kWh of usableflywheel assembly capacity 42 and 100 kW maximum power of the integratedelectric machine 40 , abattery 34 with 7.5 kWh of usable capacity and anexternal charging port 38 - - Four
wheel hub motors 45 , being on thedrive wheels 46 the front axle acting electric machines44 a power of 50 kW each and on thedrive wheels 46 the rear axle actingelectric machines 44 each having a power of 20 kW.
Es sei angemerkt, dass die Leistungsangabe der ersten Elektromaschine
Durch diese erfindungsgemäße Dimensionierung der Komponenten entsteht ein Fahrzeug, welches
- –
eine Dauerhöchstgeschwindigkeit von 130 km/h unter ausschließlicher Nutzung des Verbrennungsmotors14 aufweist, - – Bei ausreichendem SOC der Batterie
34 eine erweiterte Dauerhöchstgeschwindigkeit von ca. 170 km/h aufweist, - – eine maximale dynamische
Antriebsleistung von 140 KW aufweist,wobei das Stromaggregat 15 ca. 25 kWund das Elektroschwungrad 43 ca. 100 kW Leistung bereitstellen können und die zu 140KW fehlenden 15 KW bei Bedarf aus der Batterie34 entnommen werden können, - – bei voll geladener Batterie
34 und einem angenommenen durchschnittlichen Leistungsbedarf unter Berücksichtigung weitgehend vollständigerRekuperation von 7,5 kW eine lokal emissionsfreie Fahrzeit von ca. einer Stunde aufweist, - – die
Batterie 34 aufgrund der im Normalbetrieb lediglich zur Nachladung der Schwungradanordnung42 bzw. des Elektroschwungrades43 benötigten Leistung von ca. 5bis 10 kW sehr schonend und mit zeitlich weitgehend konstantem Strom entladen werden kann, was deren Lebensdauer erheblich verlängert, Temperierungsprobleme weitgehend vermeidet und ggf. eine Erweiterung des nutzbaren SOC-Bereiches ermöglicht, - – durch die hohe maximale
Rekuperationsleistung von 140 kW durch dieRadnamenmotoren 45 in nahezu allen Betriebszuständen eine weitgehend vollständige Rekuperation ermöglicht, - – eine weitgehend freie Platzierung und Anordnung des Stromaggregates
15 ,der Batterie 34 und des Elektroschwungrades43 im Fahrzeug erlaubt, - – bei geeigneter Auslegung auf große Teile des bisher notwendigen Aufwandes für eine herkömmliche Bremsanlage verzichten kann.
- - a maximum continuous speed of 130 km / h with the exclusive use of the
internal combustion engine 14 having, - - With sufficient SOC of the
battery 34 has an extended maximum permissible speed of approx. 170 km / h, - - Has a maximum dynamic drive power of 140 KW, the
generator 15 about 25 kW and theelectric flywheel 43 can provide about 100 kW of power and the 140 KW missing 15 KW if needed from thebattery 34 can be taken - - with fully charged
battery 34 and assuming an average power requirement, taking into account largely complete recuperation of 7.5 kW, a locally emission-free travel time of approximately one hour, - - the
battery 34 due to the normal operation only for recharging theflywheel assembly 42 or theelectric flywheel 43 Required power of about 5 to 10 kW can be discharged very gently and with temporally largely constant current, which significantly prolongs their life, largely avoids Temperierungsprobleme and possibly allows an extension of the usable SOC range, - - due to the high maximum recuperation power of 140 kW through the
wheel name motors 45 Allows almost complete recuperation in almost all operating states - - A largely free placement and arrangement of the
generator 15 , thebattery 34 and theelectric flywheel 43 allowed in the vehicle, - - Can dispense with a suitable design to large parts of the hitherto necessary effort for a conventional brake system.
Diese Fahrleistungen sind im Wesentlichen darauf zurückzuführen, dass Leistung und maximaler Energieinhalt des Elektroschwungrades
Erst durch die relative Auslegung der Komponenten zueinander wird ein Fahrzeug ermöglicht, welches bei exzellenten dynamischen Fahrleistungen für kürzere, von der nutzbaren Kapazität und dem SOC der Batterie
Nachfolgend werden mit Bezug zu
Das Flussdiagramm geht in Schritt S1 von einem Kaltstart des stehenden Fahrzeugs mit abgeschaltetem Verbrennungsmotor
Ist der Batteriezustand nicht ausreichend (P1 < Pmin1), wird zunächst das Elektroschwungrad
Nicht zum Antrieb des Fahrzeugs benötigte Energie wird in Schritt S5 verwendet, um das Elektroschwungrad
Ergibt die Abfrage in S2, dass der Batteriezustand ausreichend ist, um die nötige Leistung zu liefern (P1 ≥ Pmin1), wird in Schritt S6 zunächst überprüft, ob eine explizite Anforderung für einen Betrieb des Fahrzeugs im verbrennungsmotorischen Modus vorliegt oder ob die Batterie
Falls dies der Fall ist (Ja in Schritt S6), wird zu Schritt S7 übergegangen und der Verbrennungsmotor
Im Normalfall sind der SOC der Batterie
Ist dies der Fall, wird in Schritt S9 entschieden, ob die aus der Batterie
Ist die aus der Batterie
Der SOCmin2 des Elektroschwungrades
Mit Erreichen des SOCmin2 des Elektroschwungrades
Es sei angemerkt, dass die bis zur Fahrbereitschaft des Fahrzeugs für das Aufladen des Elektroschwungrades
Wird in Schritt S9 entschieden, dass die Entnahme einer hohen Entladeleistung von wenigstens Pmin2 (bevorzugt wenigstens z. B. 20 kW) aus der Batterie für den Antrieb des Fahrzeugs möglich ist und ein verbrennungsmotorischer Modus nicht explizit gewählt wurde, wird zu Schritt S12 übergegangen. In diesem Fall kann auf das Aufladen des Elektroschwungrades
Sobald für den Antrieb des Fahrzeugs eine geringere als die aus der Batterie
Es sei darauf hingewiesen, dass die Batterie
Ausgehend von einer nominellen Batteriekapazität von 15 kWh des Beispielfahrzeugs kann bei dafür geeigneten Batteriezuständen, insbesondere Batterietemperatur und SOH beispielsweise kurzzeitig eine maximale Entladeleistung der Batterie von 1,5 C freigegeben werden. Da das Fahrzeug zu Beginn steht, ermöglicht dies auch bei anfangs vollständig entladenem Elektroschwungrad
Zusammenfassend wird aus den beschriebenen Schritten S1 bis S13 deutlich, dass das Fahrzeug auch bei anfangs entladenem Zustand des Elektroschwungrades
Solange das Elektroschwungrad
Sollte der Fahrer dies wünschen kann er zur Erhöhung der zur Verfügung stehenden Gesamtleistung, und sofern eine Einrichtung des Fahrzeugs nicht explizit den schwungradbasierten Antriebsmodus vorgibt, jederzeit den Verbrennungsmotor
Die Einrichtung zur Vorgabe des Antriebsmodus kann beispielsweise auf einer Auswertung des derzeitigen Ortes des Fahrzeugs und dessen Aufenthalt in einer Zone beruhen, in der der Betrieb im verbrennungsmotorischen Modus nicht gestattet ist, aber auch weitere Einflussgrößen berücksichtigen, die insbesondere die Zustandsdaten der verschiedenen Aggregate des Fahrzeugs aber auch weitere Parameter umfassen können. Beispielsweise kann der Verbrennungsmotor
Da das Elektroschwungrad
Bei einem Warmstart ist der SOC des Elektroschwungrades
Am Ende von Schritt
In Schritt S17 wird bestimmt, ob die Betriebszeit des Stromgenerators eine gewünschte Zeitdauer erreicht hat und gleichzeitig das Elektroschwungrad
Bei abgeschaltetem Verbrennungsmotor
Ob ein Laden der Batterie
In Schritt
Selbstverständlich ist es möglich, den Schritt S21 zur Erhöhung der Reaktionsgeschwindigkeit auch unabhängig vom Durchlaufen der Schritte S15 und S19 bei abgeschaltetem Verbrennungsmotor
Zusammengefasst wird durch die Schritte S14 bis S21 der Verbrennungsmotor
Es sei darauf hingewiesen, dass es sich bei der Nachladung des Elektroschwungrades
Nicht in der
Bei einem Defekt im Bereich des Stromaggregates
Nachfolgend werden einige durch die erfindungsgemäße Dimensionierung der Komponenten und/oder die vorstehend beschriebenen Betriebsabläufe erzielbare Vorteile beschrieben.In the following, some advantages that can be achieved by the dimensioning of the components according to the invention and / or the operating sequences described above will be described.
Erstens können die Be- und Entladeströme der Batterie
Zweites kann im schwungradbasierten Modus in Abhängigkeit von der erlaubten Entladungsleistung der Batterie
Drittens kann auf Wunsch durch Starten des Verbrennungsmotors
Viertens ist bei einem dafür ausreichender Batterie-SOC bis zu dessen Abfall auf ein vorbestimmtes Minimum eine erhöhte Dauerhöchstgeschwindigkeit möglich, indem die Leistung des Stromaggregats
In Bezug auf die Ladegrade der Batterie
Bei einem SOC der Batterie
At a SOC of the
Wird das Stromaggregat
Der Soll-SOC des Elektroschwungrades
Es ist vorteilhaft, wenn der minimale Soll-SOC des Elektroschwungrades
Der maximale Soll-SOC des Elektroschwungrades
Der anzustrebende optimale SOC kann bevorzugt im Bereich von 60% bis 100% der Spannweite zwischen dem minimalen und maximalen Soll-SOC des Elektroschwungrades
Die vorgestellte Dimensionierung der Antriebskomponenten ermöglicht weiter eine vorteilhafte Auslegung der elektrischen Komponenten zur bedarfsgerechten Umwandlung elektrischer Energie und damit einen hohen Wirkungsgrad dieser Komponenten. Bei einer Auslegung der Ladeelektronik der Batterie auf maximal 1,5 C und der Leistungselektronik des Elektroschwungrades auf 100 kW können diese Komponenten überwiegend in einem Leistungsbereich zwischen 15 und 80% und damit in einem Bereich guten Wirkungsgrades betrieben werden. Zur weiteren Verringerung von Umwandlungsverlusten ist es bevorzugt auch möglich, diese Leistungen auf mehrere, parallel betreibbare Komponenten aufzuteilen, wobei bei einer Aufteilung auf 2 bzw. 3 Teilkomponenten eine Aufteilung etwa im Verhältnis 30:70 bzw. 15:30:55 bevorzugt wird. The proposed dimensioning of the drive components further enables an advantageous design of the electrical components for demand-based conversion of electrical energy and thus high efficiency of these components. With a design of the charging electronics of the battery to a maximum of 1.5 C and the power electronics of the electric flywheel to 100 kW, these components can be operated predominantly in a power range between 15 and 80% and thus in a range of good efficiency. To further reduce conversion losses, it is preferably also possible to divide these services into a plurality of components which can be operated in parallel, with a division into 2 or 3 subcomponents being preferably divided into ratios of 30:70 and 15:30:55, respectively.
Durch die Aufteilung der Leistung der Radnabenmotoren
Weiter erlaubt die bevorzugte Begrenzung des Be- und Entladestroms der Batterie
Im Gegensatz zu üblichen Hybridfahrzeugen betragen die typischen Be- und Entladeströme der Batterie
Eine durch die vorteilhafte Dimensionierung der Batterie
Weiter können bei Bedarf auch die elektrischen Leitungen
Die Temperierung der Batterie
Ein weiterer Vorteil ergibt sich aus der Dimensionierung und Verteilung der Leistung der Radnabenmotoren
Bei einer maximalen Höchstgeschwindigkeit des Fahrzeugs von 160 bzw. 180 bzw. 200 km/h übersteigt die maximale Bremsleistung jedoch die Leistung der Radnabenmotoren
Das vorgestellte Antriebskonzept zeichnet sich durch eine sehr hohe Designfreiheit aus, da die wesentlichen Komponenten Stromaggregat
Gemäß einer Weiterbildung des Antriebskonzeptes kann vorgesehen sein, dass das Stromaggregat
Der durch die Entnahme des Stromaggregat-Moduls frei werdende Platz kann beispielsweise durch Vorsehen eines entsprechenden Einsatzes als weiterer Gepäckraum zur Verfügung gestellt werden oder es kann bei Bedarf eine weitere Batterie zur Erhöhung der lokal emissionslosen Reichweite eingebaut werden.The freed by the removal of the generator module space can be made available, for example, by providing a corresponding insert as a further luggage space or it can be installed if required, another battery to increase the local emission-free range.
Ein ausgebautes Stromaggregat-Modul kann, ggf. durch Einbau in ein Stand-alone-Modul, das nicht aus dem Fahrzeug entnommene Komponenten wie eine Steuerungseinrichtung, einen Kraftstofftank und/oder eine Abgasanlage umfasst, als mobiles Stromaggregat betrieben werden. Sofern dieses mobile Stromaggregat durch einen Netzbetreiber gesteuert werden kann, kann es beispielsweise dafür genutzt werden, um Leistungsspitzen abzudecken bzw. Regelenergie zur Verfügung zu stellen. Gerade bei Fahrzeugen, die zumindest während der Woche weit überwiegend für die Fahrt zur Arbeit und andere relativ kurze Strecken eingesetzt werden, kann das Stromaggregat
Wird das Fahrzeug mittels des externen Ladeports
Es hat sich gezeigt, dass das beschriebene Antriebskonzept in vorteilhafter weise ergänzt werden kann durch ein Anzeigekonzept, das im Folgenden näher beschrieben wird.It has been shown that the described drive concept can be advantageously supplemented by a display concept which will be described in more detail below.
Das vorgestellte Antriebskonzept vermittelt einem Fahrer den Eindruck, dass das Fahrzeug zu jeder Zeit über eine Antriebsleistung von wenigstens ca. 115 KW, bei Betrieb des Stromaggregats
Zur Abmilderung des Einbruchs der Antriebsleistung ist es sinnvoll, den Leistungsübergang bei weitgehender Entladung des Elektroschwungrades
Fährt das Fahrzeug jedoch über eine längere Strecke mit einer Geschwindigkeit; die deutlich über der Dauerhöchstgeschwindigkeit liegt oder wird aus anderen Gründen, beispielsweise bei einer Passfahrt mit langen Steigungen oder im Zugbetrieb mit einem Anhänger über einen längeren Zeitraum eine Leistung für den Antrieb des Fahrzeugs und den Betrieb der Nebenaggregate abgerufen, die über der Leistung des Stromaggregates
Aus dem Stand der Technik ist eine Vielzahl von Vorschlägen für die Anzeige eines verfügbaren Energiegehaltes in Elektro- und Hybridfahrzeugen bekannt, die sich jedoch auf den Energiegehalt einer Traktionsbatterie beziehen, die entweder als prozentualer Wert des maximalen absoluten oder nutzbaren SOCs, als absoluter Wert einer aus der Batterie abrufbaren elektrischen Energiemenge oder als mit dieser Energiemenge voraussichtlich zurücklegbare Fahrstrecke angezeigt werden. Ziel dieser Anzeigen ist eine Information über den Energiegehalt der Batterie und damit. eine verbesserte Planbarkeit von Netzladungen und ein Schutz vor sogenannten Liegenbleibern durch entladene Traktionsbatterien.From the prior art, a variety of proposals for displaying an available energy content in electric and hybrid vehicles are known, but which relate to the energy content of a traction battery, either as a percentage of the maximum absolute or usable SOCs, as the absolute value of a the battery retrievable amount of electrical energy or as expected to be covered with this amount of energy route. The aim of these displays is information about the energy content of the battery and thus. Improved planning of network charges and protection against so-called Luggages by discharged traction batteries.
Das hier vorgestellte Anzeigekonzept zielt dagegen auf eine Information des Fahrers, die es ihm erlaubt, die kurzfristig für den Fahrzeugantrieb abrufbare Leistung bzw. Arbeit auf möglichst leicht verständliche und intuitive Weise abzuschätzen, um einen plötzlichen und unvorhergesehenen, vorübergehenden Einbruch der verfügbaren Antriebsleistung vermeiden zu können.The display concept presented here, on the other hand, aims at informing the driver that allows him to assess the performance or work that can be called up for the vehicle drive in the shortest possible and intuitive manner in order to avoid a sudden and unforeseen, temporary collapse of the available drive power ,
Ohne eine derartige Anzeige könnte es zu Situationen kommen, in denen ein Fahrer im Vertrauen auf die üblicher Weise zur Verfügung stehende maximale Antriebsleistung des Fahrzeugs von z. B. 140 KW beispielsweise zu einem Überholmanöver ansetzt, das jedoch nur gefahrlos ausgeführt werden kann, wenn die Antriebsleistung nicht für den Fahrer unvorhergesehen auf die Leistung des Stromaggregates
Ein bevorzugtes Anzeigekonzept wird im Folgenden anhand von
In
Das Anzeigeelement
Diese vorgegebene Fahrstrecke kann im einfachsten Fall fest vorgegeben sein und beispielsweise 500 m betragen. Bevorzugt kann sie jedoch auch als Funktion der derzeitigen Geschwindigkeit und/oder der erreichbaren Maximalgeschwindigkeit variabel sein. An Stelle der festgelegten Fahrstrecke kann äquivalent eine Zeitspanne vorgegeben werden, über die die kurzfristige Höchstgeschwindigkeit aufrecht erhalten werden kann.This predetermined route can be fixed in the simplest case and be for example 500 m. Preferably, however, it may also be variable as a function of the current speed and / or the achievable maximum speed. Instead of the specified route, an equivalent period of time can be given, over which the short-term maximum speed can be maintained.
Hierfür wird zumindest die ermittelte oder angenommene Masse des Fahrzeugs, die derzeitige Fahrgeschwindigkeit und der derzeitige nutzbare Energiegehalt des Elektroschwungrades
Die genaue Art der Ermittlung kann durch den Fachmann bei Vorliegen der genannten Eingangsdaten leicht auf unterschiedliche Arten festgelegt werden, wobei im einfachsten Fall auf ein zuvor erstelltes mehrdimensionales Kennfeld zurückgegriffen werden kann. Alternativ ist auch eine arithmetische Berechnung, ggf. mit das gewünschten Verhältnis zwischen Aufwand und Genauigkeit berücksichtigenden Vereinfachungen, möglich.The exact nature of the determination can be easily determined by the skilled person in the presence of said input data in different ways, in the simplest case, a previously created multi-dimensional map can be used. Alternatively, it is also possible to perform an arithmetic calculation, possibly with the desired relationship between expenditure and accuracy taking into account simplifications.
Ausgehend von der vorstehend vorgestellten Grundvariante sind eine Vielzahl von Abwandlungen und Weiterbildungen zur Verbesserung der Genauigkeit möglich, deren wichtigste im Folgenden dargestellt werden sollen:
Abwandlungen bzw. Erweiterungen zur Erhöhung der Genauigkeit:
- – Berücksichtigung der möglichen Leistungsabgabe der Batterie
34 , wobei vorteilhaft beispielsweise der SOC, SOH und Temperatur der Batterie34 und ggf. der Bedarf an nicht für den Antrieb verwendeter elektrischer Leistung für z. B. Innenraumklimatisierung, Heizungen und weitere Verbraucher berücksichtigt werden können. - – Genauere Ermittlung der tatsächlichen Masse des Fahrzeugs, beispielsweise durch Beladungssensoren, aus fahrdynamischen Daten, etc.
- – Genauere Ermittlung der für die Beschleunigung auf die kurzfristige Höchstgeschwindigkeit
140 benötigten Energie und der zur Aufrechterhaltung dieser Geschwindigkeit über die vorgegebenen Strecke notwendigen Energie durch Berücksichtigung von ermittelten, übermittelten, abgeschätzten oder angenommenen Werten für den Luftwiderstand, wobei beispielsweise das Vorhandensein von Dachkoffern, Dachgepäckträgern oder Anhängern berücksichtigt werden kann, durch Berücksichtigung der Windrichtung und -Geschwindigkeit, der Berücksichtigung von relevanten Eigenschaften der derzeitigen und/oder voraus liegenden Fahrstrecke und insbesondere deren Steigung, die beispielsweise aus einem Navigationssystem bekannt sein können. - – Variable Vorgabe der festgelegten Fahrstrecke, über die die kurzfristige Höchstgeschwindigkeit
140 aufrecht erhalten werden kann. - – Variable Vorgabe eines Sicherheitspuffers, beispielsweise über eine feste oder variable, rechnerische Verringerung der zu Grunde gelegten,
im Schwungrad 42 verfügbaren Energiemenge, durch eine Verringerung der ermittelten kurzfristigen Höchstgeschwindigkeit140 um einen festen oder variablen, absoluten oder prozentualen Wert, und/oder durch entsprechende Sicherheits-Faktoren bei der Ermittlung der in die Ermittlung eingehenden Parameter. - – Berücksichtigung der Möglichkeit, zurzeit nicht für den Fahrzeugantrieb genutzte Energie zur Verfügung zu stellen, indem beispielsweise nicht zwingend erforderliche, leistungsstarke Verbraucher, insbesondere Heiz- und Klimatisierungseinrichtungen vorübergehend abgeschaltet werden.
Modifications or extensions to increase the accuracy:
- - Consideration of the possible power output of the
battery 34 , wherein, for example, advantageously the SOC, SOH and temperature of thebattery 34 and possibly the need for not used for the drive electrical power for z. As interior air conditioning, heaters and other consumers can be considered. - - More accurate determination of the actual mass of the vehicle, for example by load sensors, from driving dynamics data, etc.
- - More precise determination of the acceleration to the short-term
maximum speed 140 energy required and the energy required to maintain that speed over the given distance by taking into account detected, transmitted, estimated or assumed values for air resistance, taking into account, for example, the presence of roof boxes, roof racks or trailers, taking into account the wind direction and speed , the consideration of relevant characteristics of the current and / or preceding route and in particular their slope, which may be known for example from a navigation system. - - Variable specification of the specified route over which the short-term
maximum speed 140 can be maintained. - - Variable specification of a safety buffer, for example, via a fixed or variable, computational reduction of the underlying, in the
flywheel 42 amount of energy available, by reducing the short-term 140 by a fixed or variable, absolute or percentage value, and / or by appropriate safety factors in determining the parameters involved in the determination. - - taking into account the possibility of not providing energy currently used for vehicle propulsion, for example by temporarily switching off non-essential, high-performance consumers, in particular heating and air conditioning equipment.
Abwandlungen und Erweiterungen zur Verbesserung der Darstellung der kurzfristigen Höchstgeschwindigkeit
- – Grundsätzlich ist es sinnvoll, die mögliche maximale Anzeige der kurzfristigen Höchstgeschwindigkeit
140 auf die durch das Fahrzeug durch konstruktive Festlegung absolut erreichbare Höchstgeschwindigkeit zu begrenzen. - – Weiter ist es sinnvoll, die Wahrnehmbarkeit bzw. Auffälligkeit der Anzeige der kurzfristigen Höchstgeschwindigkeit
140 veränderbar zu gestalten, indem beispielsweise bei einer Differenz zwischen der derzeitigen Fahrgeschwindigkeit und der kurzfristigen Höchstgeschwindigkeit unterhalb eines ersten Grenzwertes die Helligkeit, die Farbe oder der Kontrast der Anzeige erhöht wird und/oder der Fahrer durch optische, akustische und/oder haptische Signale darauf aufmerksam gemacht wird, dass er sich einem Grenzbereich nähert, in dem ein plötzliches Absinken der Antriebsleistung eintreten könnte. Selbstverständlich können auch mehrere Grenzwerte mit abgestuften Graden der Wahrnehmbarkeit oder der Dringlichkeit von Warnsignalen definiert werden und diese Grenzwerte fest vorgegeben oder in Abhängigkeit weiterer Größen variabel vorgegeben werden. - – Die Anzeige der kurzfristigen Höchstgeschwindigkeit
140 könnte bei Überschreitung eines festen oder variablen Grenzwertes der Differenz zwischen derzeitiger Fahrgeschwindigkeit und der kurzfristigen Höchstgeschwindigkeit140 abgeschaltet werden, da sie für den Fahrer in diesem Fall nur einen geringen Informationswert für sein Fahrverhalten besitzt. Beispielsweise könnte die Anzeige der kurzfristig erreichbaren Höchstgeschwindigkeit140 erst dann aktiviert werden, wenn diese wenigerals 50 km/h über der derzeitigen Fahrgeschwindigkeit liegt. Sobald die Differenz zwischen derzeitiger Fahrgeschwindigkeit120 und kurzfristig erreichbarer Höchstgeschwindigkeit140 wenigerals 40 km/h beträgt, könnte die Anzeige von z. B. grün auf z. B. gelb, bei Unterschreitung einerDifferenz von 30 km/h auf rot wechseln und bei Unterschreitung einerDifferenz von 20 km/h zusätzlich blinken und/oder eine akustische Warnung ausgegeben werden. Eine Hysteresefunktion ist zur Vermeidung einer schnellen und wiederholten Umschaltung der Anzeige sinnvoll.
- - Basically, it makes sense the maximum possible indication of the short-term
maximum speed 140 to limit to the maximum achievable by the vehicle by constructive determination maximum speed. - - It also makes sense, the visibility or conspicuousness of the display of the short-term
maximum speed 140 For example, at a difference between the current vehicle speed and the short-term maximum speed below a first limit value, the brightness, the color or the contrast of the display is increased and / or the driver is alerted by optical, acoustic and / or haptic signals is approaching a boundary where a sudden drop in drive power could occur. It goes without saying that a plurality of limit values can also be defined with graded degrees of perceptibility or the urgency of warning signals and these limit values can be fixed or specified variably as a function of further variables. - - The display of the short-term
maximum speed 140 could exceed a fixed or variable limit of the difference between the current driving speed and the short-termmaximum speed 140 be switched off because it has only a small information value for the driver in this case for the driver. For example, the display of the short-term achievablemaximum speed 140 activated only if it is less than 50 km / h above the current driving speed. Once the difference betweencurrent driving speed 120 and short-termmaximum speed 140 less than 40 km / h, the display of z. B. green on z. B. yellow, when falling below a difference of 30 km / h to red and fall falls below a difference of 20 km / h additionally flashing and / or an audible warning. A hysteresis function is useful to avoid a quick and repeated switching of the display.
Schließlich ist selbstverständlich eine Personalisierung der Anzeige möglich, bei der die Art der Anzeige, die Höhen der Grenzwerte und ggf. weitere Parameter entweder durch einen Servicetechniker, durch den Fahrer, über eine Auswertung des Fahrverhaltens des Fahrers oder durch Wahl zwischen bestimmten Voreinstellungen, beispielsweise ”ökonomisch” oder „sportlich” gewählt bzw. veränderbar eingestellt bzw. vorgegeben werden können.Finally, of course, a personalization of the display is possible, in which the type of display, the heights of the limits and possibly other parameters either by a service technician, by the driver, an evaluation of the driving behavior of the driver or by choosing between certain preferences, such as " economically "or" athletically "can be selected or changed set or specified.
Der Tachometer
Im hier dargestellten Beispiel beträgt die momentane Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs
Das Anzeigeelement
In
Schließlich sei erwähnt, dass das Anzeigeelement
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 1010
- Verbrennungsmotor-ModulEngine module
- 1111
- Erstes Brennstoffzellen-ModulFirst fuel cell module
- 1212
- Zweites Brennstoffzellen-ModulSecond fuel cell module
- 1313
- Hochleistungsenergiespeicher, Schwungrad-ModulHigh performance energy storage, flywheel module
- 1414
- erster chemisch-mechanischer Energiewandler, Verbrennungsmotorfirst chemical-mechanical energy converter, combustion engine
- 1515
- Stromaggregatgenerator
- 1616
- Erste BrennstoffzelleFirst fuel cell
- 1818
- Erste KraftstoffleitungFirst fuel line
- 2020
- Erster TankFirst tank
- 2222
- Zweite KraftstoffleitungSecond fuel line
- 2424
- Zweiter TankSecond tank
- 2626
- Erste ElektromaschineFirst electric machine
- 2828
- Zweite BrennstoffzelleSecond fuel cell
- 3030
- Dritte KraftstoffleitungThird fuel line
- 3232
- Dritter TankThird tank
- 3434
- erster elektrischer Energiespeicher, Batteriefirst electrical energy storage, battery
- 3636
- Erste elektrische LeitungFirst electrical line
- 3838
- Ladeportcharging port
- 4040
- Zweite ElektromaschineSecond electric machine
- 4242
- Schwungradanordnungflywheel assembly
- 4343
- Hochleistungsenergiespeicher, ElektroschwungradHigh performance energy storage, electric flywheel
- 4444
- Dritte Elektromaschine/Antriebs-ElektromaschineThird electric machine / drive electric machine
- 4545
- Radnabenmotorhub motor
- 4646
- Antriebsmittel, Antriebsrad/AntriebsräderDrive means, drive wheel / drive wheels
- 4848
- Erster mechanischer AntriebFirst mechanical drive
- 5050
- Zweiter mechanischer AntriebSecond mechanical drive
- 5252
- Dritter mechanischer AntriebThird mechanical drive
- 5454
- Vierter mechanischer AntriebFourth mechanical drive
- 5656
- Fünfter mechanischer AntriebFifth mechanical drive
- 5757
- Zweite elektrische LeitungSecond electrical line
- 5858
- Dritte elektrische LeitungThird electrical line
- 6060
- Vierte elektrische LeitungFourth electrical line
- 6262
- Siebte elektrische LeitungSeventh electrical line
- 6464
- Fünfte elektrische LeitungFifth electrical line
- 6666
- Achte elektrische LeitungEighth electrical line
- 6868
- Neunte elektrische LeitungNinth electrical line
- 7070
- Zehnte elektrische LeitungTenth electrical line
- 7272
- Sechste elektrische LeitungSixth electrical line
- 7474
- Elfte elektrische LeitungEleventh electrical line
- 8282
- Sechster mechanischer AntriebSixth mechanical drive
- 8484
- Zwölfte elektrische LeitungTwelfth electrical line
- 100100
- Geschwindigkeitsanzeigeeinheit/TachometerSpeed display unit / Tachometer
- 110110
- TachonadelTachonadel
- 120120
- Untere Grenze von 150Lower limit of 150
- 130130
- Höchstgeschwindigkeits-AnzeigeelementSpeed Limit display element
- 140140
- Obere Grenze von 150 bzw. kurzfristige HöchstgeschwindigkeitUpper limit of 150 or short-term maximum speed
- 150150
- Aktiver Anzeigebereich von 130Active display area of 130
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.This list of the documents listed by the applicant has been generated automatically and is included solely for the better information of the reader. The list is not part of the German patent or utility model application. The DPMA assumes no liability for any errors or omissions.
Zitierte PatentliteraturCited patent literature
- DE 202007015050 U1 [0014, 0015] DE 202007015050 U1 [0014, 0015]
- DE 1812480 A1 [0016] DE 1812480 A1 [0016]
- DE 19718480 A1 [0018] DE 19718480 A1 [0018]
Claims (14)
Priority Applications (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102012015961.7A DE102012015961A1 (en) | 2012-08-11 | 2012-08-11 | Device for driving a machine with transient power requirement |
PCT/EP2013/002378 WO2014026751A2 (en) | 2012-08-11 | 2013-08-08 | Device for driving a machine with a non-steady power requirement |
EP13752825.3A EP2882623A2 (en) | 2012-08-11 | 2013-08-08 | Device for driving a machine with a non-steady power requirement |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102012015961.7A DE102012015961A1 (en) | 2012-08-11 | 2012-08-11 | Device for driving a machine with transient power requirement |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE102012015961A1 true DE102012015961A1 (en) | 2014-02-13 |
Family
ID=49034033
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE102012015961.7A Withdrawn DE102012015961A1 (en) | 2012-08-11 | 2012-08-11 | Device for driving a machine with transient power requirement |
Country Status (3)
Country | Link |
---|---|
EP (1) | EP2882623A2 (en) |
DE (1) | DE102012015961A1 (en) |
WO (1) | WO2014026751A2 (en) |
Cited By (12)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102013213951A1 (en) * | 2013-07-16 | 2015-01-22 | Magna Powertrain Ag & Co. Kg | electric vehicle |
DE102014201359A1 (en) * | 2014-01-27 | 2015-07-30 | Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft | Drive system for a hybrid vehicle |
DE102015204552A1 (en) * | 2015-03-13 | 2016-09-15 | Bayerische Motoren Werke Ag | Hybrid drive system |
EP3308990A1 (en) * | 2016-10-14 | 2018-04-18 | Continental Automotive GmbH | Energy storing and delivering device for a car |
CN110194146A (en) * | 2018-02-26 | 2019-09-03 | 奥迪股份公司 | The method and hybrid vehicle of onboard power system for operation of hybrid vehicle |
DE102018206049A1 (en) | 2018-04-20 | 2019-10-24 | Audi Ag | Method for operating a motor vehicle |
CN113479110A (en) * | 2021-08-20 | 2021-10-08 | 浙江吉利控股集团有限公司 | Power conversion type hybrid power vehicle, power conversion strategy determination method thereof and vehicle control unit |
DE102020207953A1 (en) | 2020-06-26 | 2021-12-30 | Dr. Ulrich Knapp GmbH | Power generation device and method for extending the range of an electrically operated vehicle |
US20220178711A1 (en) * | 2020-12-04 | 2022-06-09 | Here Global B.V. | Methods and systems for detecting an environmental zone in a region |
EP2933157B1 (en) * | 2014-04-17 | 2022-06-22 | Palo Alto Research Center Incorporated | Hybrid vehicle and method of controlling a hybrid vehicle |
WO2022128498A1 (en) * | 2020-12-16 | 2022-06-23 | Magna powertrain gmbh & co kg | Method for increasing the power during an acceleration process of an electrically operated motor vehicle |
EP4067152A1 (en) * | 2021-03-25 | 2022-10-05 | Cummins, Inc. | Methods and systems for managing and controlling emissions in a hybrid system |
Families Citing this family (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
FR3068666B1 (en) * | 2017-07-05 | 2021-03-12 | Psa Automobiles Sa | PROCESS FOR CHECKING THE CHARGING OF A STOPPED TRACTION BATTERY FOR A HYBRID VEHICLE |
CN108944406A (en) * | 2018-08-24 | 2018-12-07 | 李骏 | A kind of vehicle fuel battery and the compound electro-mechanic mixed driving of internal combustion engine |
KR102676240B1 (en) * | 2019-03-27 | 2024-06-20 | 현대자동차주식회사 | Hybrid vehicle and method of braking control for the same |
CN114030357A (en) * | 2021-07-14 | 2022-02-11 | 山西赛坦科技有限公司 | Control device and control method for preventing BMS (battery management system) recharging overcurrent |
CN114186522B (en) * | 2021-12-08 | 2024-06-18 | 华中科技大学 | Construction method and application of hybrid capacitor power state on-line estimation model |
Citations (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE1812480A1 (en) | 1968-02-28 | 1969-09-04 | Mcculloch Corp | Vehicle propulsion system with reduced air pollution |
DE19718480A1 (en) | 1996-05-03 | 1997-11-06 | Siemens Ag | Hybrid drive for vehicle esp. motor vehicle |
DE69314079T2 (en) * | 1992-04-03 | 1998-03-26 | Jeol Ltd | Power supply with storage capacitor |
DE19954544A1 (en) * | 1999-11-12 | 2001-08-16 | Daimler Chrysler Ag | Driving mechanism for applying to a motor vehicle drives two equal vehicle wheels with a travelling gear engine and two electrical motors separated from shaft connections connecting a balancing gear mechanism to the wheels. |
US20020039275A1 (en) * | 2000-07-04 | 2002-04-04 | Jeol Ltd., | Electric double-layer capacitor and carbon material therefor |
DE102004027433A1 (en) * | 2004-06-04 | 2005-12-29 | Daimlerchrysler Ag | Vehicle for operating with an electric motor has an electric motor as a drive unit with an electric link to a first energy store and a driven wheel |
DE202007015050U1 (en) | 2007-10-27 | 2007-12-27 | Gleissner, Gerhard, Dipl.-Ing. | Hybrid motor vehicle with flywheel arrangement |
US20080053722A1 (en) * | 2006-08-22 | 2008-03-06 | O'neill John William | Hibrid vehicle using a hydraulic drive for low speed and an electric drive for high speed. |
Family Cites Families (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4588040A (en) * | 1983-12-22 | 1986-05-13 | Albright Jr Harold D | Hybrid power system for driving a motor vehicle |
WO2007037972A2 (en) * | 2005-09-23 | 2007-04-05 | Afs Trinity Power Corporation | Method and apparatus for power electronics and control of plug-in hybrid propulsion with fast energy storage |
CN101535075A (en) * | 2006-12-08 | 2009-09-16 | 比亚迪股份有限公司 | Hybrid power output system |
CN102216131B (en) * | 2008-10-15 | 2013-10-16 | 格特拉克·福特传动系统有限公司 | Vehicle having drive train |
GB0918384D0 (en) * | 2009-10-20 | 2009-12-02 | Ricardo Uk Ltd | A dual-mode battery |
DE102010013670A1 (en) * | 2010-04-01 | 2011-10-06 | Wacker Neuson Se | Double hybrid storage system |
-
2012
- 2012-08-11 DE DE102012015961.7A patent/DE102012015961A1/en not_active Withdrawn
-
2013
- 2013-08-08 WO PCT/EP2013/002378 patent/WO2014026751A2/en active Application Filing
- 2013-08-08 EP EP13752825.3A patent/EP2882623A2/en not_active Withdrawn
Patent Citations (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE1812480A1 (en) | 1968-02-28 | 1969-09-04 | Mcculloch Corp | Vehicle propulsion system with reduced air pollution |
US3493066A (en) * | 1968-02-28 | 1970-02-03 | Mcculloch Corp | Vehicle power system intended for reduced air pollution |
DE69314079T2 (en) * | 1992-04-03 | 1998-03-26 | Jeol Ltd | Power supply with storage capacitor |
DE19718480A1 (en) | 1996-05-03 | 1997-11-06 | Siemens Ag | Hybrid drive for vehicle esp. motor vehicle |
DE19954544A1 (en) * | 1999-11-12 | 2001-08-16 | Daimler Chrysler Ag | Driving mechanism for applying to a motor vehicle drives two equal vehicle wheels with a travelling gear engine and two electrical motors separated from shaft connections connecting a balancing gear mechanism to the wheels. |
US20020039275A1 (en) * | 2000-07-04 | 2002-04-04 | Jeol Ltd., | Electric double-layer capacitor and carbon material therefor |
DE102004027433A1 (en) * | 2004-06-04 | 2005-12-29 | Daimlerchrysler Ag | Vehicle for operating with an electric motor has an electric motor as a drive unit with an electric link to a first energy store and a driven wheel |
US20080053722A1 (en) * | 2006-08-22 | 2008-03-06 | O'neill John William | Hibrid vehicle using a hydraulic drive for low speed and an electric drive for high speed. |
DE202007015050U1 (en) | 2007-10-27 | 2007-12-27 | Gleissner, Gerhard, Dipl.-Ing. | Hybrid motor vehicle with flywheel arrangement |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
Technisches Museum Wien, Mediathek; URL: http://www.technischesmuseum.at/objekt/elektrofahrzeug-lohner-porsche-1900 [abgerufen am 13.5.2013] * |
Cited By (16)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102013213951A1 (en) * | 2013-07-16 | 2015-01-22 | Magna Powertrain Ag & Co. Kg | electric vehicle |
DE102014201359A1 (en) * | 2014-01-27 | 2015-07-30 | Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft | Drive system for a hybrid vehicle |
EP2933157B1 (en) * | 2014-04-17 | 2022-06-22 | Palo Alto Research Center Incorporated | Hybrid vehicle and method of controlling a hybrid vehicle |
DE102015204552A1 (en) * | 2015-03-13 | 2016-09-15 | Bayerische Motoren Werke Ag | Hybrid drive system |
EP3308990A1 (en) * | 2016-10-14 | 2018-04-18 | Continental Automotive GmbH | Energy storing and delivering device for a car |
CN110194146A (en) * | 2018-02-26 | 2019-09-03 | 奥迪股份公司 | The method and hybrid vehicle of onboard power system for operation of hybrid vehicle |
CN110194146B (en) * | 2018-02-26 | 2022-12-09 | 奥迪股份公司 | Method for operating an onboard power supply system of a hybrid vehicle and hybrid vehicle |
DE102018206049A1 (en) | 2018-04-20 | 2019-10-24 | Audi Ag | Method for operating a motor vehicle |
DE102018206049B4 (en) * | 2018-04-20 | 2020-03-19 | Audi Ag | Method for operating a motor vehicle |
DE102020207953A1 (en) | 2020-06-26 | 2021-12-30 | Dr. Ulrich Knapp GmbH | Power generation device and method for extending the range of an electrically operated vehicle |
US20220178711A1 (en) * | 2020-12-04 | 2022-06-09 | Here Global B.V. | Methods and systems for detecting an environmental zone in a region |
WO2022128498A1 (en) * | 2020-12-16 | 2022-06-23 | Magna powertrain gmbh & co kg | Method for increasing the power during an acceleration process of an electrically operated motor vehicle |
EP4067152A1 (en) * | 2021-03-25 | 2022-10-05 | Cummins, Inc. | Methods and systems for managing and controlling emissions in a hybrid system |
US12065128B2 (en) | 2021-03-25 | 2024-08-20 | Cummins Inc. | Methods and systems for managing and controlling emissions in a hybrid system |
CN113479110A (en) * | 2021-08-20 | 2021-10-08 | 浙江吉利控股集团有限公司 | Power conversion type hybrid power vehicle, power conversion strategy determination method thereof and vehicle control unit |
CN113479110B (en) * | 2021-08-20 | 2024-01-12 | 浙江吉利控股集团有限公司 | Power-exchanging type hybrid power vehicle, power-exchanging strategy determining method thereof and whole vehicle controller |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
WO2014026751A3 (en) | 2014-05-08 |
WO2014026751A2 (en) | 2014-02-20 |
EP2882623A2 (en) | 2015-06-17 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
DE102012015961A1 (en) | Device for driving a machine with transient power requirement | |
EP2620343B1 (en) | Method for operating a hybrid drive unit for a motor vehicle and hybrid drive unit | |
DE69821750T2 (en) | Hybrid drive system for use in vehicle operation | |
EP1917171B1 (en) | Method for triggering a hybrid vehicle, and hybrid vehicle | |
DE102012210838B4 (en) | Method for operating a hybrid vehicle | |
EP1399329B1 (en) | Method and device for control of a hybrid vehicle | |
DE112017006271T5 (en) | FRONT ENGINE / GENERATOR SYSTEM AND HYBRID ELECTRIC VEHICLE OPERATING PROCEDURES | |
DE112017006289T5 (en) | FRONT ENGINE / GENERATOR SYSTEM AND HYBRID ELECTRIC VEHICLE OPERATION PROCEDURES | |
DE112017006292T5 (en) | FRONT ENGINE / GENERATOR SYSTEM AND HYBRID ELECTRIC VEHICLE OPERATING PROCEDURES | |
DE102016223555B4 (en) | Method and system for operating a vehicle with an internal combustion engine and motor vehicle and network for supplying electrically powered vehicles | |
DE112017006259T5 (en) | FRONT ENGINE / GENERATOR SYSTEM AND HYBRID ELECTRIC VEHICLE OPERATING PROCEDURES | |
AT506272B1 (en) | METHOD FOR OPERATING AN ELECTRIC VEHICLE | |
DE112017006286T5 (en) | FRONT ENGINE / GENERATOR SYSTEM AND HYBRID ELECTRIC VEHICLE OPERATING PROCEDURES | |
DE102013111440A1 (en) | Delayed purely electrical operation of a hybrid vehicle | |
DE112017006288T5 (en) | FRONT ENGINE / GENERATOR SYSTEM AND HYBRID ELECTRIC VEHICLE OPERATING PROCEDURES | |
DE112017006285T5 (en) | FRONT ENGINE / GENERATOR SYSTEM AND HYBRID ELECTRIC VEHICLE OPERATING PROCEDURES | |
DE102016121283A1 (en) | OPPORTUNISTIC LOADING SYSTEMS AND PROCESS METHODS FOR ELECTRIC VEHICLES | |
DE102010039653A1 (en) | Method for operating range extender in electric vehicle e.g. electric car, involves activating range extender of vehicle in respective route section based on power requirement of electric vehicle with respect to travel route | |
DE102012200098A1 (en) | INFORMATION DISPLAY SYSTEM AND METHOD | |
DE102012212081A1 (en) | Adaptive energy management in a hybrid vehicle | |
DE102018108623A1 (en) | Thermal management of a hybrid commercial vehicle using a dynamic heat generator | |
DE102016112707A1 (en) | Personalized coverage protection strategy for electrified vehicles | |
JP2011518705A (en) | Battery pack management strategy for hybrid electric vehicles | |
EP3038848B1 (en) | Method for driving a motor vehicle and drive system for a motor vehicle | |
DE102011118543A1 (en) | Method for controlling or regulating hybrid drive train of hybrid vehicle, involves controlling charging condition of energy storage based on lying-ahead route, recuperable electrical energy and/or energy requirement of functions |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
R012 | Request for examination validly filed | ||
R016 | Response to examination communication | ||
R081 | Change of applicant/patentee |
Owner name: SORGATZ, UDO, DIPL.-WIRTSCH. ING., DE Free format text: FORMER OWNER: SORGATZ, UDO, DIPL.-WIRTSCH.-ING., 38114 BRAUNSCHWEIG, DE |
|
R082 | Change of representative |
Representative=s name: AHRENS, THOMAS, DIPL.-PHYS., DE |
|
R084 | Declaration of willingness to licence | ||
R120 | Application withdrawn or ip right abandoned |