DE102012210967A1

DE102012210967A1 - Anpassbares Energiesystem und Fahrzeug

Info

Publication number: DE102012210967A1
Application number: DE102012210967A
Authority: DE
Inventors: Adam T. Timmons
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2011-06-30
Filing date: 2012-06-27
Publication date: 2013-01-03
Anticipated expiration: 2032-06-28
Also published as: US20130002013A1; DE102012210967B4; CN102848901B; US8779622B2; CN102848901A

Abstract

Ein anpassbares Energiesystem für ein Fahrzeug umfasst eine Mehrzahl auswechselbarer Energiemodule, wobei zumindest eines der Mehrzahl auswechselbarer Energiemodule ein Energiespeichermodul ist, das zum Speichern einer ersten Energieform konfiguriert ist. Das anpassbare Energiesystem weist auch eine Aufnahme auf, die zumindest einen Hohlraum darin definiert und zur funktionellen Kommunikation mit der Mehrzahl auswechselbarer Energiemodule konfiguriert ist, wobei der zumindest eine Hohlraum zur Aufnahme eines der Mehrzahl auswechselbarer Energiemodule konfiguriert ist. Jedes der Mehrzahl auswechselbarer Energiemodule besitzt eine im Wesentlichen gleichartige Form und ist auswechselbar in den zumindest einen Hohlraum einsetzbar und von diesem entfernbar.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Offenbarung betrifft allgemein anpassbare Energiesysteme für Fahrzeuge.
HINTERGRUND
Ein Fahrzeug-Kraftstoffwirkungsgrad ist allgemein durch Fahrzeuggewicht und Fahrzeugbetriebsbedingungen beschränkt. Beispielsweise können eine schnelle Beschleunigung, eine starke Bremsung, ein übermäßiger Leerlauf, eine Fahrt bei hoher Geschwindigkeit, kaltes Wetter, aerodynamischer Luftwiderstand, elektrische Zubehöreinrichtungen, erhöhtes Fahrzeuggewicht und Gelände jeweils den Fahrzeug-Kraftstoffwirkungsgrad verschlechtern. Zusätzlich nimmt, wenn die Fahrzeugleistungsanforderungen zunehmen, der Fahrzeug-Kraftstoffwirkungsgrad allgemein ab.
Überdies werden Fahrzeuge hergestellt, so dass sie in einem spezifischen Kraftstoffwirkungsgradbereich für einen gegebenen Kraftstofftyp arbeiten, und werden allgemein nur durch einen oder zwei Kraftstofftypen angetrieben. Oftmals kann jedoch eine Fehlanpassung der Fahrzeugleistung oder des Kraftstoffwirkungsgrades für einen gewünschten Betriebszustand vorhanden sein. Beispielsweise ist ein Fahrzeug, das zum Ziehen schwerer Lasten geeignet ist, oftmals für eine kraftstoffeffiziente Fahrt über eine lange Distanz ungeeignet. Gleichermaßen kann unter gewissen Fahrbedingungen ein durch Benzin angetriebenes Fahrzeug mehr oder weniger kraftstoffeffizienter sein, als ein durch Elektrizität angetriebenes Fahrzeug.
ZUSAMMENFASSUNG
Ein anpassbares Energiesystem für ein Fahrzeug umfasst eine Mehrzahl auswechselbarer Energiemodule, wobei zumindest eines der Mehrzahl auswechselbare Energiemodule ein Energiespeichermodul ist, das zum Speichern einer ersten Form von Energie konfiguriert ist. Das anpassbare Energiesystem weist auch eine Aufnahme auf, die zur funktionellen Kommunikation mit der Mehrzahl auswechselbarer Energiemodule konfiguriert ist. Die Aufnahme definiert zumindest einen Hohlraum darin, und der zumindest eine Hohlraum ist zur Aufnahme eines der Mehrzahl auswechselbarer Energiemodule konfiguriert. Ferner besitzt jedes der Mehrzahl auswechselbarer Energiemodule eine im Wesentlichen gleichartige Form und ist auswechselbar in den zumindest einen Hohlraum einsetzbar und von diesem entfernbar.
Bei einer Ausführungsform ist zumindest eines der Mehrzahl auswechselbarer Energiemodule ein Energieumwandlungsmodul, das zur funktionellen Kommunikation mit dem zumindest einen Energiespeichermodul und zum Umwandeln der ersten Energieform in eine zweite Energieform konfiguriert ist. Zusätzlich definiert die Aufnahme eine Mehrzahl von Hohlräumen darin und ist zur funktionellen Kommunikation mit der Mehrzahl auswechselbarer Energiemodule und mit dem Fahrzeug konfiguriert. Jeder der Mehrzahl von Hohlräumen ist zur funktionellen Aufnahme eines der Mehrzahl auswechselbarer Energiemodule konfiguriert. Ferner besitzt jedes der Mehrzahl auswechselbarer Energiemodule eine Vorrichtung, die zum funktionellen Verriegeln des auswechselbaren Energiemoduls in einem der Mehrzahl von Hohlräumen konfiguriert ist, und zumindest einen Verbinder, der zur Kopplung und funktionellen Kommunikation mit der Aufnahme und einem anderen der Mehrzahl auswechselbarer Energiemodule konfiguriert ist. Jedes der Mehrzahl auswechselbarer Energiemodule besitzt eine im Wesentlichen gleichartige Form und eine im Wesentlichen gleichartige Größe und ist auswechselbar in einem der Mehrzahl von Hohlräumen einsetzbar und von diesem entfernbar.
Ein Fahrzeug umfasst zumindest einen Elektromotor und ein anpassbares Energiesystem, das zur funktionellen Kommunikation mit dem zumindest einen Elektromotor konfiguriert ist. Das anpassbare Energiesystem umfasst eine Mehrzahl auswechselbarer Energiemodule, wobei zumindest eines der Mehrzahl auswechselbarer Energiemodule ein Energiespeichermodul ist, das zum Speichern einer ersten Energieform konfiguriert ist. Das anpassbare Energiesystem weist auch eine Aufnahme auf, die zumindest einen Hohlraum darin definiert und zur funktionellen Kommunikation mit der Mehrzahl auswechselbarer Energiemodule konfiguriert ist. Der zumindest eine Hohlraum ist zur funktionellen Aufnahme eines der Mehrzahl auswechselbarer Energiemodule konfiguriert. Ferner besitzt jedes der auswechselbaren Energiemodule eine im Wesentlichen gleichartige Form und ist auswechselbar in den zumindest einen Hohlraum einsetzbar und von diesem entfernbar.
Die obigen Merkmale und weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Offenbarung werden aus der folgenden detaillierten Beschreibung der besten Arten zur Ausführung der Offenbarung in Verbindung mit den begleitenden Zeichnungen leicht offensichtlich.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist eine schematische perspektivische bruchstückhafte Darstellung eines anpassbaren Energiesystems für ein Fahrzeug mit einer Mehrzahl auswechselbarer Energiemodule, die in einer Aufnahme platziert und in einer ersten Betriebskonfiguration angeordnet sind;
2 ist eine schematische perspektivische Darstellung eines der Mehrzahl auswechselbarer Energiemodule von 1;
3A ist eine schematische perspektivische Darstellung teilweise im Schnitt einer Variation des auswechselbaren Energiemoduls der 1 und 2 entlang der Schnittlinien 3-3;
3B ist eine schematische perspektivische Darstellung teilweise im Schnitt einer anderen Variation des auswechselbaren Energiemoduls der 1 und 2 entlang der Schnittlinien 3-3;
3C ist eine schematische perspektivische Darstellung teilweise im Schnitt einer zusätzlichen Variation des auswechselbaren Energiemoduls der 1 und 2 entlang der Schnittlinien 3-3;
4A ist eine schematische perspektivische Darstellung teilweise im Schnitt einer Variation des auswechselbaren Energiemoduls der 1 und 2 entlang der Schnittlinien 4-4;
4B ist eine schematische perspektivische Darstellung teilweise im Schnitt einer anderen Variation des auswechselbaren Energiemoduls der 1 und 2 entlang der Schnittlinien 4-4;
5 ist eine schematische perspektivische bruchstückhafte Darstellung des anpassbaren Energiesystems von 1, das in einer zweiten Betriebskonfiguration angeordnet ist; und
6 ist eine schematische perspektivische Darstellung eines Fahrzeugs mit einer anderen Variation des anpassbaren Energiesystems der 1 und 5.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
Bezug nehmend auf die Figuren, in denen gleiche Bezugszeichen gleiche Elemente betreffen, ist ein anpassbares Energiesystem 10 für ein Fahrzeug 12 allgemein in 1 gezeigt. Das anpassbare Energiesystem 10 kann zum Anpassen und/oder Konfigurieren des Fahrzeugs 12 gemäß spezifischer Fahrzeugbetriebsbedingungen nützlich sein, wie Fahrzeugbetriebsbedingungen, die einen gesteigerten Kraftstoffwirkungsgrad oder eine gesteigerte Leistung erfordern. Das anpassbare Energiesystem 10 kann für Kraftfahrzeuge 12 nützlich sein, die durch Elektrizität angetrieben werden, wie, jedoch nicht darauf beschränkt, Hybridelektrofahrzeuge, Elektrofahrzeuge mit erweiterter Reichweite, Batterie-Elektrofahrzeuge sowie Plug-In- bzw. Steckdosen-Hybridelektrofahrzeuge. Derartige Kraftfahrzeuge 12, die durch Elektrizität angetrieben werden, können Komponenten aufweisen, wie, jedoch nicht darauf beschränkt, eine Batterie 28 (3A) zur Energiespeicherung, einen oder mehrere Elektromotoren 14 (6) zum Fahrzeugvortrieb, einen Generator 42 (4A) zur Erzeugung von Elektrizität, ein mechanisches Getriebe (nicht gezeigt) und ein Leistungssteuersystem (nicht gezeigt). Dies bedeutet, dass derartige Kraftfahrzeuge 12 über Radrotation betrieben werden können, die durch Umwandlung elektrischer in mechanische Leistung unterstützt oder ergänzt wird. Jedoch kann das anpassbare Energiesystem 10 auch für Nicht-Kraftfahrzeuganwendungen nützlich sein, einschließlich, jedoch nicht darauf beschränkt, Luftfahrzeuge, Baufahrzeuge sowie Campingfahrzeuge. Ferner können gewisse Komponenten des anpassbaren Energiesystems 10 als Sekundärenergiequellen für häusliche und industrielle Anwendungen nützlich sein.
Nun Bezug nehmend auf 1 weist das anpassbare Energiesystem 10 eine Mehrzahl auswechselbarer Energiemodule 16 auf. Jedes der Mehrzahl auswechselbarer Energiemodule 16 kann derart konfiguriert sein, eine erste Energieform zu speichern und/oder umzuwandeln (allgemein dargestellt durch Symbol 18 in den 3A–3C), wie nachfolgend detaillierter dargestellt ist. Daher kann das anpassbare Energiesystem 10 Energie an das Fahrzeug 12 liefern.
Wie allgemein in den 1 und 2 gezeigt ist, besitzt jedes der Mehrzahl auswechselbarer Energiemodule 16 eine im Wesentlichen gleichartige Form. Bei einem nicht beschränkenden Beispiel, das unter Bezug auf 2 beschrieben ist, kann jedes der Mehrzahl auswechselbarer Energiemodule 16 eine Längsachse 20 und eine Sechseckform in der Querschnittsebene 22 im Wesentlichen rechtwinklig zu der Längsachse 20 besitzen. Dies bedeutet, jedes der Mehrzahl auswechselbarer Energiemodule 16 kann eine allgemein sechseckige Form besitzen. Jedoch kann jedes der Mehrzahl auswechselbarer Energiemodule 16 eine beliebige andere geeignete Form besitzen, z. B. eine rechteckige oder kreisförmige Form.
Ferner kann jedes der Mehrzahl auswechselbarer Energiemodule 16 eine im Wesentlichen gleichartige Größe besitzen. Anhand eines nicht beschränkenden Beispiels, wie unter Bezug auf 2 beschrieben ist, kann jedes der Mehrzahl auswechselbarer Energiemodule 16 sich entlang der Längsachse 20 erstrecken, eine längliche Form besitzen und eine Länge 24 von 0,25 m bis etwa 0,75 m besitzen. Gleichermaßen kann jedes der Mehrzahl auswechselbarer Energiemodule 16 eine Breite 26 zwischen etwa 20 cm und etwa 40 cm besitzen.
Daher kann, obwohl jedes der Mehrzahl auswechselbarer Energiemodule 16 verschieden funktionieren oder arbeiten kann, wie nachfolgend detaillierter beschrieben ist, jedes der Mehrzahl auswechselbarer Energiemodule 16 gegen ein anderes in Bezug auf Form und Größe auswechselbar sein. Zusätzlich kann jedes der Mehrzahl auswechselbarer Energiemodule 16 ein Gewicht von weniger als oder gleich etwa 12 kg besitzen. Daher kann jedes der Mehrzahl auswechselbarer Energiemodule 16 leicht durch einen Anwender betätigt und bewegt werden. Dies bedeutet, die Mehrzahl auswechselbarer Energiemodule 16 kann innerhalb des anpassbaren Energiesystems 10 (1) gemäß gewünschten Attributen des anpassbaren Energiesystems 10 und/oder Betriebsbedingungen des Fahrzeugs 12 (1) leicht ausgetauscht werden.
Bezug nehmend auf die 2 und 3A–3C ist zumindest eines der Mehrzahl auswechselbarer Energiemodule 16 ein Energiespeichermodul 116, das zum Speichern der ersten Energieform konfiguriert ist (allgemein dargestellt durch 18 in den 3A–3C). Die erste Energieform 18 kann beispielsweise chemische Energie, mechanische Energie, elektrische Energie, elektrochemische Energie, thermische Energie, potentielle Energie oder eine Kombination daraus sein.
Nun Bezug nehmend auf 3A kann bei einem nicht beschränkenden Beispiel das zumindest eine Energiespeichermodul 116 eine Batterie 28 aufweisen, die zum Speichern chemischer Energie konfiguriert ist. Obwohl es nicht gezeigt ist, kann das Energiespeichermodul 116 alternativ eine Mehrzahl von Batterien 28 aufweisen, d. h. einen Batteriestapel oder ein Batteriemodul. Daher kann die erste Energieform 18 chemische Energie sein.
Bezug nehmend auf 3B kann bei einem anderen Beispiel das zumindest eine Energiespeichermodul 116 einen Kondensator 30 aufweisen, der zum Speichern elektrischer Energie konfiguriert ist. Obwohl es nicht gezeigt ist, kann das Energiespeichermodul 116 alternativ eine Mehrzahl von Kondensatoren 30 oder einen Superkondensator aufweisen. Daher kann die erste Energieform 18 elektrische Energie sein.
Bezug nehmend auf 3C kann bei einem noch weiteren Beispiel das zumindest eine Energiespeichermodul 116 einen Tank 32 aufweisen, der zum Speichern eines Kraftstoffs 34 konfiguriert ist. Dies bedeutet, das Energiespeichermodul 116 kann einen Kraftstofftank aufweisen. Der Tank 32 kann zum Speichern des Kraftstoffs 34 in gasförmiger oder flüssiger Form konfiguriert sein, und der Kraftstoff 34 kann gemäß gewünschter Betriebs- und Leistungscharakteristiken des Fahrzeugs 12 (1) gewählt sein. Bei diesem Beispiel kann die erste Energieform 18 chemische Energie sein. Geeignete nicht beschränkende Beispiele des Kraftstoffs 34 umfassen Benzin, Diesel, Wasserstoff, Ethanol, Biodiesel, Druck-Erdgas, organischen und/oder brennbaren Abfall, Propan, Methanol und Kombinationen daraus. Alternativ dazu kann, obwohl es nicht gezeigt ist, das Energiespeichermodul 116 eine Mehrzahl von Tanks 32 aufweisen, die zum Speichern eines oder mehrerer Kraftstoffe 34 konfiguriert sind.
Nun Bezug nehmend auf die 2, 4A und 4B kann zumindest eines der Mehrzahl auswechselbarer Energiemodule 16 ein Energieumwandlungsmodul 216 sein, das zur funktionellen Kommunikation mit dem zumindest einen Energiespeichermodul 116 (3A–3C) und zur Umwandlung der ersten Energieform 18 (3A–3C) in eine zweite Energieform (allgemein dargestellt durch 36 in den 4A und 4B) konfiguriert ist. Dies bedeutet, das Energieumwandlungsmodul 216 kann fluidtechnisch und/oder elektrisch mit dem Energiespeichermodul 116 (3A–3C) innerhalb des anpassbaren Energiesystems 10 (1) verbunden sein, so dass Fluid-, Hochspannungs-, Niederspannungs-, Daten- und/oder mechanische Signale zwischen dem zumindest einen Energieumwandlungsmodul 216 und dem zumindest einen Energiespeichermodul 116 verlaufen können (3A–3C). Beispielsweise kann Fluid, wie, jedoch nicht darauf beschränkt, Einlass- und/oder Auslassgas, Flüssigkeit und Kombinationen daraus zwischen dem zumindest einen Energieumwandlungsmodul 216 und dem zumindest einen Energiespeichermodul 116 verlaufen. Zusätzlich können ein oder mehrere Typen von Fluid zwischen einem beliebigen des zumindest einen Energieumwandlungsmoduls 216 und dem zumindest einen Energiespeichermodul 116 verlaufen.
Mit fortgesetztem Bezug auf die 4A und 4B kann das Energieumwandlungsmodul 216 eine beliebige Vorrichtung, ein beliebiges Gerät oder System aufweisen, das zur Umwandlung der ersten Energieform 18 (3A–3C) in die zweite Energieform 16 konfiguriert ist, einschließlich, jedoch nicht darauf beschränkt, Maschinen-Generatoren; Turbinen-Generatoren; Gleichstrom-Elektromotoren; Wechselstrom-Elektromotoren; Freikolben-Lineargenerator; Brennstoffzellen; Wärmekraftmaschinen, einschließlich, jedoch nicht darauf beschränkt, Kolben-, Turbinen- und/oder Wankelmaschinen mit äußerer und/oder innerer Verbrennung, die durch Benzin, Diesel, E85, Ethanol, Methanol, Wasserstoff, Erdgas und/oder Propan angetrieben werden; und Kombinationen daraus. Ferner kann das Energieumwandlungsmodul 216 die erste Energieform 18 in thermische Energie, elektrische Energie, chemische Energie, elektrochemische Energie, mechanische Energie, potentielle Energie, kinetische Energie und/oder Kombinationen daraus umwandeln. Zusätzlich kann die zweite Energieform 36 ferner in eine andere Energieform umgewandelt werden. Beispielsweise kann die chemische Energie, d. h. die erste Energieform 18, in mechanische Energie, d. h. die zweite Energieform 36 umgewandelt werden, die ihrerseits in elektrische Energie, d. h. eine andere Energieform, durch das Energieumwandlungsmodul 216 umgewandelt werden kann. Eine Abwärmeminderung kann beispielsweise bereitgestellt werden durch Wärmetauscher (nicht gezeigt), wodurch Kraftstoff und/oder Luft vor Eintritt in eine Wärmekraftmaschine zur Verbrennung durch einen Krümmer (nicht gezeigt) getrieben werden, um so Abwärme zu erzielen; Wärmetauscher, bei denen ein Fluid umgewälzt wird, das durch eine Kältemaschine (nicht gezeigt) abgekühlt wird oder durch einen Kühler (nicht gezeigt), eine Kältemaschine und/oder ein anderes der Mehrzahl auswechselbarer Energiemodule 16, 116, 216 strahlungsbezogen gekühlt wird; und/oder Vorrichtungen zur Umwandlung von Abwärme in Energie, wie beispielsweise thermoelektrische Vorrichtungen (nicht gezeigt), die in und/oder zwischen der Mehrzahl auswechselbarer Energiemodule 16, 116, 216 angeordnet sind. Daher kann, wie nachfolgend detaillierter beschrieben ist, die Mehrzahl auswechselbarer Energiemodule 16, 116, 216 die ausschließliche Quelle zur Energiespeicherung und Leistungserzeugung für das Fahrzeug 12 sein oder kann andere Energiespeichersysteme (nicht gezeigt) und/oder Leistungserzeugungssysteme (nicht gezeigt) des Fahrzeugs 12 ergänzen.
Bezug nehmend auf 4A kann bei einem nicht beschränkenden Beispiel das zumindest eine Energieumwandlungsmodul 216 einen Maschinen-Generator 38 aufweisen, der zur Umwandlung chemischer Energie, d. h. der ersten Energieform 18 (3A–3C) in elektrische Energie, d. h. die zweite Energieform 36 konfiguriert ist. Dies bedeutet, Bezug nehmend auf die 3C und 4A kann das Energieumwandlungsmodul 216 den Kraftstoff 34 (3C), z. B. Benzin, das in dem Tank 32 (3C) desselben oder eines anderen Energiespeichermoduls 116 (3C) oder einem anderen Speichertank (nicht gezeigt) des Fahrzeugs 12 angeordnet ist, verbrauchen und die erste Energieform 18 (3C), d. h. die chemische Energie, die in dem Kraftstoff 34 gespeichert ist, in die zweite Energieform 36 (4A), d. h. elektrische Energie umwandeln. Genauer kann, wie in 4A gezeigt ist, der Maschinen-Generator 38 eine Maschine 40 aufweisen, die mit dem Generator 42 gekoppelt ist. Die Maschine 40 kann eine Brennkraftmaschine sein, die durch den Kraftstoff 34 (3C) angetrieben wird, und kann ihrerseits den Generator 42 mit Leistung beaufschlagen, wodurch Elektrizität erzeugt wird.
Bei einem anderen nicht beschränkenden Beispiel, das unter Bezugnahme auf die 4B beschrieben ist, kann das zumindest eine Energieumwandlungsmodul 216 eine Brennstoffzelle 44 aufweisen, die zum Umwandeln chemischer Energie, d. h. der ersten Energieform 18 (3C) in elektrische Energie, d. h. die zweite Energieform 36, konfiguriert ist. Dies bedeutet, Bezug nehmend auf die 3C und 4B kann das Energieumwandlungsmodul 216 den Kraftstoff 34 (3C), z. B. Wasserstoff, der in dem Tank 32 (3C) des Energiespeichermoduls 116 (3C) angeordnet ist, verbrauchen und die erste Energieform 18 (3C), d. h. die in dem Kraftstoff 34 gespeicherte chemische Energie, in die zweite Energieform 36 (4B), d. h. elektrische Energie, umwandeln. Genauer kann, wie in 4B gezeigt ist, die Brennstoffzelle 44 einen Brennstoffzellenstapel 46 und einen Anlagenrest 48, d. h. Unterstützungs-Subbaugruppen und Komponenten, wie Hydratoren, Kompressoren, chemische Behälter, Verteiler und dergleichen, aufweisen. Der Brennstoffzellenstapel 46 kann durch den Brennstoff 34 (3C) angetrieben werden und kann durch den Anlagenrest 48 wieder aufgefüllt und/oder unterstützt werden. Die Brennstoffzelle 44 kann Elektrizität durch eine chemische Reaktion erzeugen.
Zusätzlich sei, obwohl es nicht gezeigt ist, angemerkt, dass die Brennstoffzelle 44 in demselben Energieumwandlungsmodul 216 oder in einer beliebigen Anzahl von Energieumwandlungsmodulen 216 angeordnet sein kann, während der Anlagenrest 48 in einem anderen Energieumwandlungsmodul 216 angeordnet sein kann. Dies bedeutet, das anpassbare Energiesystem 10 kann zumindest zwei Energieumwandlungsmodule 216 aufweisen, die funktionell miteinander verbunden sind.
Geeignete Beispiele von Brennstoffzellen 44 umfassen, sind jedoch nicht darauf beschränkt, Polymerelektrolytmembran-Brennstoffzellen, Direktmethanol-Brennstoffzellen, alkalische Brennstoffzellen, Phosphorsäure-Brennstoffzellen, Schmelzcarbonat-Brennstoffzellen, Festoxid-Brennstoffzellen und Kombinationen daraus.
Bei einer anderen Ausführungsform kann zumindest eines der Mehrzahl auswechselbarer Energiemodule 16 ein Energiereformierungsmodul (nicht gezeigt) sein, das den Tank 32 (3C), der zum Speichern des Kraftstoffs 34 konfiguriert ist (3C), und einen zweiten Tank (nicht gezeigt) aufweist, der zum Speichern eines zweiten Kraftstoffs (nicht gezeigt) konfiguriert ist. Dies bedeutet, das Energiereformierungsmodul kann den Kraftstoff 34 in den zweiten Kraftstoff umwandeln. Beispielsweise kann der Kraftstoff 34 Pflanzenöl sein, und der zweite Kraftstoff kann Biodiesel sein. Bei diesem Beispiel kann das Energiereformierungsmodul eine Umesterungsfähigkeit aufweisen, um den Kraftstoff 34 in den zweiten Kraftstoff umzuwandeln.
Es sei angemerkt, dass, obwohl die Mehrzahl auswechselbarer Energiemodule 16 in Bezug auf Form und Größe auswechselbar sein kann, jedes der Mehrzahl auswechselbarer Energiemodule 16 durch Beschriftung, Markierung und/oder Farbe unterschieden sein kann, so dass ein Anwender manuell oder per Computer und/oder Telematikunterstützung bestimmen kann, ob jedes der Mehrzahl auswechselbarer Energiemodule 16 als ein Energiespeichermodul 116 (3A–3C), ein Energieumwandlungsmodul 216 (4A und 4B) oder ein Energiereformierungsmodul (nicht gezeigt) konfiguriert ist. Ferner kann, da die Mehrzahl auswechselbarer Energiemodule 16 die erste Energieform 18 speichern und/oder umwandeln kann, die Mehrzahl auswechselbarer Energiemodule 16 als Sekundärenregiequellen für häusliche oder industrielle Anwendungen nützlich sein. Beispielsweise kann die Mehrzahl auswechselbarer Energiemodule 16 elektrische Reserveenergie bereitstellen und/oder als ein Generator 42 (4A) wirken, um elektrische Energie zu ergänzen, die von einem örtlichen Stromnetz aufgenommen wird.
Nun Bezug nehmend auf die 1 und 5 weist das anpassbare Energiesystem 10 ferner eine Aufnahme 50 auf, die zumindest einen Hohlraum 52 (5) darin definiert und zur funktionellen Kommunikation mit der Mehrzahl auswechselbarer Energiemodule 16 konfiguriert ist. Wie in 5 gezeigt ist, ist der zumindest eine Hohlraum 52 zur Aufnahme eines der Mehrzahl auswechselbarer Energiemodule 16 konfiguriert. Der zumindest eine Hohlraum 52 kann sich in die Aufnahme 50 mit einer Tiefe von etwa 0,25 m oder größer als die Länge 24 des jeweiligen auswechselbaren Energiemoduls 16 erstrecken, und jedes der Mehrzahl auswechselbarer Energiemodule 16 kann in einem jeweiligen Hohlraum 52 angeordnet sein, so dass jedes der Mehrzahl auswechselbarer Energiemodule 16 funktionell mit der Aufnahme 50 während des Betriebs des anpassbaren Energiesystems 10 kommuniziert. Beispielsweise kann die Aufnahme 50 einen Endpunkt (nicht gezeigt) in jedem jeweiligen Hohlraum 52 besitzen, der zum Koppeln und zur funktionellen Kommunikation mit dem auswechselbaren Energiemodul 16 konfiguriert ist.
Mit fortgesetztem Bezug auf die 1 und 5 kann die Aufnahme 50 eine Mehrzahl von Hohlräumen 52 darin definieren. Beispielsweise kann die Aufnahme 50 mehr Hohlräume 52 definieren, als eine Gesamtanzahl von auswechselbaren Energiemodulen 16 des anpassbaren Energiesystems 10. Dies bedeutet, wie in 5 gezeigt ist, kann einer oder können mehrere Hohlräume 52 während des Betriebs des anpassbaren Energiesystems 10 leer oder unbefüllt bleiben, um so Kapazität für zusätzliche auswechselbare Energiemodule 16 bereitzustellen und/oder ein Gewicht des anpassbaren Energiesystems 10 während des Betriebs zu reduzieren.
Obwohl die Aufnahme 50 mit einer allgemein rechtwinkligen Form in den 1 und 5 gezeigt ist, kann sie eine beliebige Form oder Konfiguration besitzen. Bei einer Ausführungsform kann die Mehrzahl von Hohlräumen 52 in einer allgemein rechtwinkligen Gruppierung angeordnet sein, um so eine Waben- und/oder Sechseck-Konfiguration zu bilden. Ferner kann, wie am besten in 1 gezeigt ist, die Mehrzahl von Hohlräumen 52 durch zwei oder mehr Seiten 54, 56 der Aufnahme 50 definiert sein. Daher kann die Mehrzahl auswechselbarer Energiemodule 16 von den zwei oder mehr Seiten 54, 56 der Aufnahme 50 vorragen, wenn jedes der Mehrzahl auswechselbarer Energiemodule 16 in dem jeweiligen Hohlraum 52 angeordnet ist.
Die Aufnahme 50 kann funktionell mit der Mehrzahl auswechselbarer Energiemodule 16 kommunizieren und eine beliebige Anzahl der Mehrzahl auswechselbarer Energiemodule 16 aufnehmen. Beispielsweise kann die Aufnahme 50 derart konfiguriert sein, von etwa einem auswechselbaren Energiemodul 16 bis zu größer als oder gleich etwa sechzig auswechselbaren Energiemodulen 16 aufzunehmen und funktionell mit von etwa einem auswechselbaren Energiemodul 16 bis zu größer als oder gleich etwa sechzig auswechselbaren Energiemodulen 16 in Kommunikation zu treten. Bei einer Variation kann die Aufnahme 50 bis zu etwa 30 auswechselbare Energiemodule 16 aufnehmen und mit diesen funktionell kommunizieren.
Wie in den 1 und 5 gezeigt ist, kann jedes der Mehrzahl auswechselbarer Energiemodule 16 in einer ersten Position (allgemein bei 58 in 1 dargestellt) in dem zumindest einen Hohlraum 52 (5) angeordnet sein. Dies bedeutet, eines der Mehrzahl auswechselbarer Energiemodule 16 kann sich in einen jeweiligen Hohlraum 52 entlang der Längsachse 20 (2) des auswechselbaren Energiemoduls 16 erstrecken, um so von der Seite 54 der Aufnahme 50 vorzuragen.
Mit fortgesetztem Bezug auf die 1 und 2 kann, um eine genaue Ausrichtung des auswechselbaren Energiemoduls 16 in dem jeweiligen Hohlraum 52 (5) sicherzustellen, jedes der Mehrzahl auswechselbarer Energiemodule 16 eine Vorrichtung 60, 160 aufweisen, die zur funktionellen Verriegelung des auswechselbaren Energiemoduls 16 in den zumindest einen Hohlraum 52 konfiguriert ist. Bezug nehmend auf 1 kann bei einem nicht beschränkenden Beispiel die Vorrichtung 60 einen drehbaren Griff aufweisen, der zur Drehung und funktionellen Verriegelung oder Anlage des auswechselbaren Energiemoduls 16 in dem jeweiligen Hohlraum 52 konfiguriert ist, so dass beispielsweise ein Keil (nicht gezeigt), ein Vorsprung (nicht gezeigt) oder ein Einsatz (nicht gezeigt) eine aktive Verbindung zur elektrischen Hochspannungskommunikation, zur elektrischen Niederspannungskommunikation, zur Fluidkommunikation, zur Datenkommunikation und Kommunikationen daraus bereitstellen kann. Bei einem anderen Beispiel kann, wie am besten in 2 gezeigt ist, die Vorrichtung 160 einen Keil oder einen anderen Vorsprung mit einer Form aufweisen, die komplementär zu einer Aufnahmefläche (nicht gezeigt) in dem Hohlraum 52 ist. Dies bedeutet, wie in 2 gezeigt ist, kann die Vorrichtung 160 derart geformt sein, dass sie mit der komplementären Aufnahmefläche des Hohlraums 52 zusammen passt, um so das auswechselbare Energiemodul 16 in dem Hohlraum 52 richtig auszurichten.
Wieder Bezug nehmend auf 1 kann jedes der Mehrzahl auswechselbarer Energiemodule 16 eine Vorrichtung 62 aufweisen, die zur Anzeige konfiguriert ist, dass das auswechselbare Modul 16 in dem zumindest einen Hohlraum 52 (5) in der ersten Position 58 angeordnet und funktionell verriegelt ist. Dies bedeutet, die Vorrichtung 62 kann dem Anwender anzeigen, dass das auswechselbare Energiemodul 16 in der Aufnahme 50 richtig ausgerichtet, korrekt angeordnet ist und funktionell mit dieser kommuniziert. Beispielsweise kann die Vorrichtung 62 eine Reihe von Anzeigeleuchten aufweisen, die die Position und den Status der Verbindung zwischen dem auswechselbaren Energiemodul 16 und dem jeweiligen Hohlraum 52 angeben. Dies bedeutet, im Betrieb kann der Anwender ein auswechselbares Energiemodul 16 in einen offenen Hohlraum 52 einsetzen und die Vorrichtung 60 in Eingriff bringen, z. B. den Griff drehen, bis das auswechselbare Energiemodul 16 funktionell in dem Hohlraum 52 verriegelt ist. Wenn das auswechselbare Energiemodul 16 in dem Hohlraum 52 fehlausgerichtet oder nicht funktionell verriegelt ist, kann eine rote Anzeigeleuchte der Vorrichtung 62 aufleuchten. Sobald das auswechselbare Energiemodul 16 funktionell an der Stelle in dem Hohlraum 52 verriegelt ist, jedoch noch keine funktionelle Kommunikation zwischen dem auswechselbaren Energiemodul 16 und der Aufnahme 50 hergestellt worden ist, kann eine gelbe Anzeigeleuchte der Vorrichtung 62 aufleuchten. Gleichermaßen kann, sobald das auswechselbare Energiemodul 16 funktionell mit der Aufnahme 50 in Kommunikation steht, eine grüne Anzeigeleuchte der Vorrichtung 62 aufleuchten.
Bezug nehmend wieder auf die 2–4B kann jedes der Mehrzahl auswechselbarer Energiemodule 16 zumindest einen Verbinder 64 aufweisen, der zum Koppeln und zur funktionellen Kommunikation mit der Aufnahme 50 (1) und einem anderen der Mehrzahl auswechselbarer Energiemodule 16 konfiguriert ist. Der zumindest eine Verbinder 64 kann für jedes der Mehrzahl auswechselbarer Energiemodule 16 standardisiert oder üblich sein. Anhand eines nicht beschränkenden Beispiels kann der zumindest eine Verbinder 64 eine oder mehrere Leitungen 66 zur elektrischen Niederspannungskommunikation, zur elektrischen Hochspannungskommunikation, zur Fluidkommunikation, zur Gas- und/oder Abgas-Kommunikation, zur Digitaldatenkommunikation und Kombinationen daraus aufweisen. Zusätzlich können abhängig davon, ob das auswechselbare Energiemodul 16 als das Energiespeichermodul 116 (3A–3C), das Energieumwandlungsmodul 216 (4A und 4B) oder das Energiereformierungsmodul (nicht gezeigt) konfiguriert ist, eine oder mehrere der Leitungen 66 für einen bestimmten Betriebszustand inaktiv sein.
Anhand nicht beschränkender Beispiele kann der zumindest eine Verbinder 64 einen Niederspannungsstrombus aufweisen, der zum Befördern eines Datensignals an die Aufnahme 50 (1) und/oder ein anderes der Mehrzahl auswechselbarer Energiemodule 16 konfiguriert ist. Alternativ oder zusätzlich kann der zumindest eine Verbinder 64 einen Hochspannungs-Gleichstrom- oder Wechselstrom-Bus aufweisen, der zum Befördern von elektrischer Energie an die Aufnahme 50 und/oder ein anderes auswechselbares Energiemodul 16 konfiguriert ist. Gleichermaßen kann der zumindest eine Verbinder 64 eine Fluid- oder Gasleitung 66 aufweisen, die zum Fördern des flüssigen oder gasförmigen Kraftstoffs 34 (3C), eines Kühlmittels, eines Abgases oder Kombinationen daraus an die Aufnahme 50 und/oder ein anderes auswechselbares Energiemodul 16 konfiguriert ist. Daher ist die Aufnahme 50 zur funktionellen Kommunikation mit jedem der Mehrzahl auswechselbarer Energiemodule 16 konfiguriert, und jedes der Mehrzahl auswechselbarer Energiemodule 16 kann zur funktionellen Kommunikation mit einem oder mehreren anderen auswechselbaren Energiemodulen 16 konfiguriert sein.
Zusätzlich kann, obwohl es nicht gezeigt ist, jedes der Mehrzahl auswechselbarer Energiemodule 16 eine andere Funktionalität, wie, jedoch nicht darauf beschränkt, Abgasbehandlung, Telematik und/oder Bereitstellung von Infotainment, gemäß einem gewünschten Betriebszustand aufweisen.
Jedes der Mehrzahl auswechselbarer Energiemodule 16 ist auswechselbar in den zumindest einen Hohlraum 52 (5) einsetzbar und von diesem entfernbar. Dies bedeutet, da die Mehrzahl auswechselbarer Energiemodule 16 vereinheitlicht oder standardisiert ist, wie oben dargestellt ist, kann jedes der Mehrzahl auswechselbarer Energiemodule 16 auswechselbar in die Mehrzahl von Hohlräumen 52 eingesetzt und von diesen entfernt werden. Anders gesagt kann ein auswechselbares Energiemodul 16 leicht von der Aufnahme 50 entfernt und gegen ein anderes auswechselbares Energiemodul 16 ersetzt werden. Ferner kann, da jedes der Mehrzahl auswechselbarer Energiemodule 16 gegen ein anderes auswechselbar ist, ein Hohlraum 52 eines der Mehrzahl auswechselbarer Energiemodule 16 aufnehmen. Eine derartige Auswechselbarkeit erlaubt eine vereinfachte Reparatur und Wartung, Lagerung, Verwendung sowie Beschaffung einzelner auswechselbarer Energiemodule 16. Zusätzlich kann ein Anwender die Energie- und Leistungsspeicher- und Umwandlungsattribute des Fahrzeugs 12 (12) gemäß Fahrzeugbetriebsbedingungen konfigurieren. Beispielsweise kann ein Anwender den Kraftstofftyp durch Wechseln eines oder mehrerer der Mehrzahl auswechselbarer Energiemodule 16 andern. Dies bedeutet, dass für einige Betriebsbedingungen das Fahrzeug 12 mit Benzin betrieben werden kann und für andere Betriebsbedingungen das Fahrzeug 12 mit Wasserstoff betrieben werden kann. Der Anwender kann daher ein gewünschtes Gleichgewicht zwischen Gewicht, Betriebswirkungsgrad und Energiespeicherung und -umwandlung für das Fahrzeug 12 bestimmen und wählen.
Jedes auswechselbare Energiemodul 16 kann auch eine Schnittstelle (nicht gezeigt) aufweisen, die zur Kommunikation mit einer externen Kraftstoffquelle (nicht gezeigt) konfiguriert ist. Daher kann jedes auswechselbare Energiemodul 16 durch Verbindung des auswechselbaren Energiemoduls 16 mit einer Betankungsleitung (nicht gezeigt) an der Schnittstelle aufgetankt und/oder wieder aufgefüllt werden. Beispielsweise kann unter Bezugnahme auf 3C der Tank 32 mit Kraftstoff 34 anhand der Schnittstelle wieder aufgefüllt werden. Gleichermaßen kann mit Bezug auf 3A die Batterie 28 mit elektrischer Energie anhand der Schnittstelle wieder aufgefüllt werden. Insbesondere kann die Schnittstelle derart konfiguriert sein, eine Tankdüse oder einen Zinkenstecker aufzunehmen.
Wieder Bezug nehmend auf 1 ist die Aufnahme 50 auch zur funktionellen Kommunikation mit dem Fahrzeug 12 konfiguriert. Dies bedeutet, die Aufnahme 50 kann Material und/oder Energie, wie, jedoch nicht darauf beschränkt, elektrische Energie in Form von Hoch- und/oder Niederspannung, thermische Energie, mechanische Energie, chemische Energie, Kühlmittel, Abgas, den Kraftstoff 34 und Kombinationen daraus an das Fahrzeug 12 fördern. Beispielsweise kann die Aufnahme 50 elektrische Energie an das Fahrzeug 12 fördern, wie nachfolgend detaillierter erläutert ist.
Zusätzlich kann, wie in den 1 und 5 gezeigt ist, das anpassbare Energiesystem 10 ferner eine Mehrzahl von Energiespeichermodulen 116 und eine Mehrzahl von Energieumwandlungsmodulen 216 aufweisen. Bei einer Konfiguration kann eine Menge der Mehrzahl von Energiespeichermodulen 116 größer als eine Menge der Mehrzahl von Energieumwandlungsmodulen 216 sein, um eine erste Betriebskonfiguration (allgemein mit 68 in 1 gezeigt) des anpassbaren Energiesystems 10 zu definieren. Beispielsweise kann das anpassbare Energiesystem 10 mehr Energiespeichermodule 116 als Energieumwandlungsmodule 216 für einen elektrischen Vortrieb des Fahrzeugs 12 über lange Distanz aufweisen. Dies bedeutet, das anpassbare Energiesystem 10 kann eine vergleichsweise größere Menge an Energiespeichermodulen 116, die Batterien 28 (3A) und/oder Kondensatoren 30 (3B) aufweisen, im Vergleich zu einer Menge von Energieumwandlungsmodulen 216 besitzen, die Maschinen-Generatoren 38 (4A) aufweisen.
Alternativ dazu kann eine Menge der Mehrzahl von Energieumwandlungsmodulen 216 größer als die Menge der Mehrzahl von Energiespeichermodulen 116 sein, um eine zweite Betriebskonfiguration (allgemein mit 70 in 5 gezeigt) des anpassbaren Energiesystems 10 zu definieren. Beispielhaft kann das anpassbare Energiesystem 10 weniger Energiespeichermodule 116 als Energieumwandlungsmodule 216 für Fahrbedingungen aufweisen, die ein Ziehen schwerer Lasten mit hoher Leistung erfordern. Dies bedeutet, das anpassbare Energiesystem 10 kann eine vergleichsweise geringere Menge von Energiespeichermodulen 116, die Batterien 28 (3A) und/oder Kondensatoren 30 (3B) aufweisen, im Vergleich zu einer Menge von Energieumwandlungsmodulen 216 aufweisen, die Maschinen-Generatoren 38 (4A) besitzen, wodurch die Vortriebsleistung zu dem Fahrzeug 12 nach Bedarf vergleichsweise erhöht wird.
Daher kann das anpassbare Energiesystem 10 zwischen der ersten Betriebskonfiguration 68 (1) und der zweiten Betriebskonfiguration 70 (5) reversibel konfigurierbar sein. Anders gesagt kann ein Verhältnis der Anzahl von Energiespeichermodulen 116 zu der Anzahl von Energieumwandlungsmodulen 216 durch den Anwender gewählt und variiert werden. Dies bedeutet, ein Anwender kann eines der Mehrzahl auswechselbarer Energiemodule 16 wechseln, um die Energie- und Leistungslieferung und Speicherung zu und in dem Fahrzeug 12 anzupassen.
Nun Bezug nehmend auf 6 weist das Fahrzeug 12 zumindest einen Elektromotor 14 und das anpassbare Energiesystem 10 (1) auf, das zur funktionellen Kommunikation mit dem zumindest einen Elektromotor 14 konfiguriert ist, wie oben dargestellt ist. Genauer kann die Aufnahme 50 zur Übertragung der ersten Energieform 18 (3A–3C), z. B. elektrische Energie, schließlich zu dem zumindest einen Elektromotor 14 konfiguriert sein, um Vortriebsleistung zu dem Fahrzeug 12 bereitzustellen. Schließlich kann die Aufnahme 50 derart konfiguriert sein, eine funktionelle Kommunikation zwischen zwei oder mehr auswechselbaren Energiemodulen 16 bereitzustellen, um die erste und/oder zweite Energieform 18, 36 (3A–4B) zu speichern, umzuwandeln und/oder an den zumindest einen Elektromotor 14 zu übertragen. Somit kann die Mehrzahl auswechselbarer Energiemodule 16 auch zusätzliche Elektronik- und/oder Datenmanagementsysteme (nicht gezeigt) aufweisen. Ferner sei, obwohl jedes der Mehrzahl auswechselbarer Energiemodule 16 in einer allgemein vertikalen Position in einem jeweiligen Hohlraum 52 in 6 angeordnet gezeigt ist, angemerkt, dass die Aufnahme 50 so angeordnet sein kann, dass jedes der Mehrzahl auswechselbarer Energiemodule 16 in einer allgemein horizontalen Position, d. h. allgemein parallel zu einer Ebene (nicht gezeigt), entlang der das Fahrzeug 12 fährt, in den jeweiligen Hohlraum 52 einsetzbar und von diesem entfernbar ist.
Ein Elektromotor 14, der derart konfiguriert ist, elektrische Energie in mechanische Energie umzuwandeln, kann für das Fahrzeug 12 geeignet sein. Zusätzlich kann das Fahrzeug 12 eine beliebige Anzahl von Elektromotoren 14 aufweisen. Beispielsweise kann das Fahrzeug 12 einen Elektromotor 14 pro Fahrzeugrad 72 aufweisen (6). Alternativ dazu kann das Fahrzeug 12 mehr als einen Elektromotor 14 pro Fahrzeugrad 72 aufweisen.
Mit fortgesetztem Bezug auf 6 kann bei einer Ausführungsform das Fahrzeug 12 einen Fahrzeugrahmen 74 und eine Mehrzahl von Aufnahmen 50 aufweisen, die jeweils an dem Fahrzeugrahmen 74 angeordnet und voneinander an dem Fahrzeugrahmen 74 beabstandet sind. Dies bedeutet im Gegensatz zu der in 1 gezeigten Ausführungsform, dass bei dieser Ausführungsform das Fahrzeug 12 mehrere Aufnahmen 50 aufweisen kann, die in mehreren Bereichen des Fahrzeugs 12 angeordnet sind. Beispielsweise kann eine Aufnahme 50 an dem Fahrzeugrahmen 74 benachbart jedem Elektromotor 14 angeordnet sein. Gleichermaßen können eine oder mehrere Aufnahmen 50 an der Front, am Heck oder an der Seite des Fahrzeugs 12 angeordnet sein.
Obwohl es nicht gezeigt ist, kann das Fahrzeug 12 auch eine Steuereinheit oder ein Steuermodul aufweisen, die/das zur Kommunikation mit der zumindest einen Aufnahme 50 und anderen Komponenten des Fahrzeugs 12 konfiguriert ist. Beispielsweise kann die Steuereinheit oder das Steuermodul den Ladezustand, die Leistungsverteilung, die Energiedichte, die Kraftstoffniveaus, Vortriebsleistungsanforderungen und dergleichen überwachen und/oder regulieren, um einen optimalen Betriebswirkungsgrad des Fahrzeugs 12 sicherzustellen. Die Steuereinheit oder das Steuermodul kann eine einzelne Komponente des Fahrzeugs 12 sein oder kann als mehrere Gruppierungen an separaten Orten des Fahrzeugs 12 verteilt sein. Dies bedeutet, die Steuereinheit oder das Steuermodul kann als eine einzelne Komponente funktionieren oder kann Subkomponenten oder Gruppierungen aufweisen, die unabhängig und/oder gemeinsam funktionieren, um mit der zumindest einen Aufnahme 50 und anderen Komponenten des Fahrzeugs 12 zu kommunizieren. Wenn ein wieder aufgefrischtes oder neues auswechselbares Energiemodul 16 in einen jeweiligen Hohlraum 52 (5 und 6) eingesetzt wird, kann das Steuersystem das Fahrzeug 12 mit neuen Antriebsstrangfähigkeiten aktualisieren. Ferner kann das Steuersystem konsistente Leistung an jedes Fahrzeugrad 72 (6) beibehalten und sicherstellen, dass ein Übergang zwischen Kraftstofftypen und/oder Energieformen 18, 36 (3A–4B) nahtlos und für den Anwender nicht wahrnehmbar erfolgt.
Das Fahrzeug 12 kann auch ein Informationssystem (nicht gezeigt) aufweisen, das zur Beförderung von Information an den Anwender bezüglich Entleerungs- bzw. Abreicherungsniveaus von jedem der Mehrzahl von Energiespeichermodulen 116 und/oder Wirkungsgradniveaus von jedem der Mehrzahl von Energieumwandlungsmodulen 216 konfiguriert ist. Das Informationssystem kann auch Information bezüglich Reparatureinrichtungen, Einzelhändlern der auswechselbaren Energiemodule 16 und/oder vorgeschlagenen Betriebskonfigurationen 68, 70 für optimiertes Gewicht, Handhabung, Gleichgewicht, Leistung, Energie, Kraftstoffwirtschaftlichkeit und Reichweite des Fahrzeugs 12 bereitstellen. Beispielsweise kann ein Anwender einen gewünschten Betriebsmodus des Fahrzeugs 12, z. B. einen Modus mit hoher Leistung oder hoher Kraftstoffwirtschaftlichkeit und/oder eine Menge oder einen Typ an verfügbaren auswechselbaren Energiemodulen 16 in das Informationssystem eingeben, und das Informationssystem kann eine optimierte Betriebskonfiguration 68, 70 des anpassbaren Energiesystems 10 vorschlagen. Das Informationssystem kann auch eine Anordnung einzelner auswechselbarer Energiemodule 16 in dem anpassbaren Energiesystem 10 empfehlen und leiten. Ferner kann das Informationssystem eine integrierte Komponente des Fahrzeugs 12 sein oder kann durch eine persönliche Informationsvorrichtung, z. B. ein Telefon oder einen Laptopcomputer, das/der von dem Fahrzeug 12 entfernbar ist, bereitgestellt sein. Das Informationssystem kann beispielsweise mit Sprachkommunikation, Textkommunikation oder Fahrzeugtelematik arbeiten.
Daher sind das anpassbare Energiesystem 10 und das Fahrzeug 12 flexibel, konfigurierbar und anpassbar. Beispielsweise kann das Fahrzeug 12 mit einer Grundkonfiguration des anpassbaren Energiesystems 10 hergestellt werden, und der Anwender kann das anpassbare Energiesystem 10 gemäß gewünschter Betriebsbedingungen des Fahrzeugs 12 anpassen und rekonfigurieren. Insbesondere kann das Fahrzeug 12 beispielsweise mit einer elektrischen Reichweite von 40 Meilen hergestellt werden und der Anwender kann das anpassbare Energiesystem 10 ergänzen, um die elektrische Reichweite des Fahrzeugs 12 beispielsweise auf 100 Meilen oder mehr auszudehnen. Daher ist das Fahrzeug 12 an Änderungen in behördlichen und/oder wirtschaftlichen Bedingungen anpassbar. Genauer kann das anpassbare Energiesystem 10 in Ansprechen auf Variationen von Kraftstoffpreisen, Kraftstoffverfügbarkeit und Emissionsregulierungen angepasst werden. Zusätzlich sind die Konstruktion und die Ästhetik des Fahrzeugs 12 durch keine große Leistungsanlage und/oder Getriebebaugruppe beschränkt.
Ferner kann, wie oben dargestellt ist, jedes der Mehrzahl auswechselbarer Energiemodule 16, 116, 216 elektrische Energie, mechanische Energie und/oder chemische Energie speichern; kann elektrische Energie, mechanische Energie und/oder chemische Energie in eine andere Energieform 18, 36 umwandeln; kann elektrische Leistung bereitstellen; kann Subsysteme bereitstellen, die ein Speichern elektrischer Energie, mechanischer Energie und/oder chemischer Energie unterstützen; und/oder kann Energie in einer beliebigen Kombination speichern, umwandeln und/oder bereitstellen.
Während die besten Arten zur Ausführung der Offenbarung detailliert beschrieben worden sind, erkennt der Fachmann verschiedene alternative Konstruktionen und Ausführungsformen zur Ausführung der Offenbarung innerhalb des Schutzumfangs der angefügten Ansprüche.

Claims

Anpassbares Energiesystem für ein Fahrzeug, wobei das anpassbare Energiesystem umfasst: eine Mehrzahl auswechselbarer Energiemodule, wobei zumindest eines der Mehrzahl auswechselbarer Energiemodule ein Energiespeichermodul ist, das zum Speichern einer ersten Energieform konfiguriert ist; und eine Aufnahme, die zumindest einen Hohlraum darin definiert und zur funktionellen Kommunikation mit der Mehrzahl auswechselbarer Energiemodule konfiguriert ist, wobei der zumindest eine Hohlraum zur Aufnahme eines der Mehrzahl auswechselbarer Energiemodule konfiguriert ist; wobei jedes der Mehrzahl auswechselbarer Energiemodule eine im Wesentlichen gleichartige Form besitzt und auswechselbar in den zumindest einen Hohlraum einsetzbar und von diesem entfernbar ist.
Anpassbares Energiesystem nach Anspruch 1, wobei jedes der Mehrzahl auswechselbarer Energiemodule eine im Wesentlichen gleichartige Größe besitzt.
Anpassbares Energiesystem nach Anspruch 1, wobei das zumindest eine Energiespeichermodul eine Batterie aufweist, die zum Speichern chemischer Energie konfiguriert ist.
Anpassbares Energiesystem nach Anspruch 1, wobei das zumindest eine Energiespeichermodul einen Kondensator aufweist, der zum Speichern elektrischer Energie konfiguriert ist.
Anpassbares Energiesystem nach Anspruch 1, wobei das zumindest eine Energiespeichermodul einen Tank aufweist, der zum Speichern eines Kraftstoffs konfiguriert ist.
Anpassbares Energiesystem nach Anspruch 1, wobei zumindest eines der Mehrzahl auswechselbarer Energiemodule ein Energieumwandlungsmodul ist, das zur funktionellen Kommunikation mit dem zumindest einen Energiespeichermodul und zur Umwandlung der ersten Energieform in eine zweite Energieform konfiguriert ist.
Anpassbares Energiesystem nach Anspruch 6, wobei das zumindest eine Energieumwandlungsmodul eine Brennstoffzelle aufweist, die zum Umwandeln chemischer Energie in elektrische Energie konfiguriert ist.
Anpassbares Energiesystem nach Anspruch 6, wobei das zumindest eine Energieumwandlungsmodul einen Maschinen-Generator aufweist, der zum Umwandeln chemischer Energie in elektrische Energie konfiguriert ist.
Anpassbares Energiesystem nach Anspruch 1, wobei jedes der Mehrzahl auswechselbarer Energiemodule eine Vorrichtung aufweist, die zur funktionellen Verriegelung des auswechselbaren Energiemoduls in dem zumindest einen Hohlraum konfiguriert ist.
Anpassbares Energiesystem nach Anspruch 2, wobei jedes der Mehrzahl auswechselbarer Energiemodule eine Längsachse und eine sechseckige Form in einer Querschnittsebene im Wesentlichen rechtwinklig zu der Längsachse besitzt.