DE102014006269A1 - Energy conversion arrangement and vehicle - Google Patents

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Kripesh Krishnadas
Ulrich Walther
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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Energieumwandlungsanordnung für den Einsatz an einem Fahrzeug, die ein Gehäuse (12) und wenigstens ein piezoelektrisches Element (14) umfasst. Das piezoelektrische Element (14) ist innerhalb des Gehäuses (12) wenigstens teilweise an wenigstens einer Wand des Gehäuses (12) angeordnet, wobei die Energieumwandlungsanordnung eine elastische Hülle (16) umfasst, die innerhalb des Gehäuses (12) angeordnet ist, wobei eine Ausdehnung der Hülle (16) durch Zuführen eines Fluids ins Innere der Hülle (16) auf eine solche Weise bewirkt werden kann, dass eine Verformung des wenigstens einen piezoelektrischen Elementes (14) durch die Ausdehnung der Hülle (16) bewirkt werden kann.The invention relates to an energy conversion arrangement for use on a vehicle, which comprises a housing (12) and at least one piezoelectric element (14). The piezoelectric element (14) is arranged inside the housing (12) at least partially on at least one wall of the housing (12), wherein the energy conversion arrangement comprises an elastic sleeve (16) which is arranged inside the housing (12), wherein an expansion the shell (16) can be brought about by feeding a fluid into the interior of the shell (16) in such a way that a deformation of the at least one piezoelectric element (14) can be brought about by the expansion of the shell (16).

Description

Die Erfindung betrifft eine Energieumwandlungsanordnung gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1 sowie ein Fahrzeug mit einer solchen Energieumwandlungsanordnung.The invention relates to an energy conversion arrangement according to the preamble of claim 1 and to a vehicle having such an energy conversion arrangement.

Die US 2010/0219721 A1 beschreibt eine Energieerntevorrichtung für den Einsatz in einem Fahrzeug. Dabei wird ein piezoelektrisches Element in einem Stoßdämpfer, insbesondere als Teil eines Anschlagdämpfers, integriert. Eine weitere Energieerntevorrichtung ist in der US 2010/0219720 A1 beschrieben, wobei ein piezoelektrisches Element an einer Federbaugruppe zum Ein- und Ausfedern beim Fahren des Fahrzeugs angeordnet ist. Bei diesen Anordnungen kann eine Verformung des piezoelektrischen Elements durch Fahrzeugbewegungen bewirkt werden, so dass eine Spannung erzeugt wird.The US 2010/0219721 A1 describes an energy harvesting device for use in a vehicle. In this case, a piezoelectric element is integrated in a shock absorber, in particular as part of a stop damper. Another energy harvesting device is in the US 2010/0219720 A1 described, wherein a piezoelectric element is disposed on a spring assembly for compression and rebound while driving the vehicle. In these arrangements, deformation of the piezoelectric element can be caused by vehicle motions, so that a voltage is generated.

Darüber hinaus gibt es Energieumwandlungsanordnungen mit aus der Technik bekannten piezoelektrischen Elementen, bei denen piezoelektrische Elemente mit Reifen gekoppelt sind. Der Nachteil solcher Anordnungen besteht darin, dass die Gewinnung von Strom aufgrund der Dynamik der Reifen und aufgrund von ständigem Verschleiß schwierig ist.In addition, there are power conversion arrangements with piezoelectric elements known in the art in which piezoelectric elements are coupled to tires. The disadvantage of such arrangements is that the recovery of power is difficult due to the dynamics of the tires and due to constant wear.

Ein weiterer Nachteil der aus der Technik bekannten Energieumwandlungsanordnungen besteht darin, dass nur eine geringe Energiemenge gewonnen wird. Ferner sind in Anordnungen wie z. B. der Integration des piezoelektrischen Elements in Stoßdämpfern die Anzahl der Energieumwandlungsanordnungen sowie die Abmessungen des piezoelektrischen Elementes beschränkt, wodurch die Energie beschränkt wird, die gewonnen werden kann.Another disadvantage of the energy conversion arrangements known from the art is that only a small amount of energy is obtained. Furthermore, in arrangements such. B. the integration of the piezoelectric element in shock absorbers, the number of energy conversion arrangements and the dimensions of the piezoelectric element is limited, whereby the energy is limited, which can be obtained.

Das von der vorliegenden Erfindung zu lösende Problem ist die Bereitstellung einer Energieumwandlungsanordnung und eines Fahrzeugs, die weniger Beschränkungen in Bezug auf die Energiemenge unterliegen, die gewonnen werden kann.The problem to be solved by the present invention is the provision of a power conversion arrangement and a vehicle that are subject to fewer restrictions in terms of the amount of energy that can be recovered.

Dieses Problem wird durch eine Energieumwandlungsanordnung mit den Merkmalen von Anspruch 1 sowie durch ein Fahrzeug mit den Merkmalen von Anspruch 5 gelöst.This problem is solved by an energy conversion arrangement having the features of claim 1 and by a vehicle having the features of claim 5.

Die Energieumwandlungsanordnung für den Einsatz an einem Fahrzeug gemäß der Erfindung umfasst ein Gehäuse und wenigstens ein piezoelektrisches Element. Die Energieumwandlungsanordnung ist dadurch gekennzeichnet, dass das piezoelektrische Element innerhalb des Gehäuses wenigstens teilweise an wenigstens einer Wand des Gehäuses angeordnet ist, wobei die Energieumwandlungsanordnung eine elastische Hülle umfasst, die innerhalb des Gehäuses angeordnet ist. Dadurch kann ein Ausdehnen der Hülle durch Zuführen eines Fluids in die Hülle auf eine solche Weise bewirkt werden, dass eine Verformung des wenigstens einen piezoelektrischen Elements durch die Ausdehnung der Hülle bewirkt werden kann.The energy conversion assembly for use on a vehicle according to the invention comprises a housing and at least one piezoelectric element. The energy conversion assembly is characterized in that the piezoelectric element within the housing is at least partially disposed on at least one wall of the housing, the energy conversion assembly comprising an elastic sheath disposed within the housing. Thereby, expansion of the sheath can be effected by supplying a fluid into the sheath in such a manner that deformation of the at least one piezoelectric element can be effected by the expansion of the sheath.

Die Abmessungen der Energieumwandlungsanordnung, besonders die des Gehäuses, sowie Größe oder Menge von piezoelektrischen Elementen, unterliegen keinerlei Beschränkungen, zumindest sind diese Abmessungen nicht auf eine Größe in der Größenordnung eines Stoßdämpfers oder einer Federbaugruppe eines Fahrzeugs oder eines Reifens begrenzt. Der große Vorteil dieser Energieumwandlungsanordnung ergibt sich aus dem zu Grunde liegenden Prinzip, dass das piezoelektrische Element durch Zuführen eines Fluids in das Innere einer Hülle verformt werden kann, und durch die resultierende Ausdehnung dieser elastischen Hülle. Auf diese Weise braucht die Verformung des piezoelektrischen Elements nicht direkt mit einer Bewegung der Fahrzeugkarosserie gekoppelt zu werden, sondern wird durch die Zuführung des Fluids bewirkt, und es gibt vorteilhafterweise sehr viele Möglichkeiten zum Zuführen des Fluids.The dimensions of the energy conversion assembly, particularly those of the housing, as well as the size or amount of piezoelectric elements, are not limited, at least these dimensions are not limited to a size on the order of a shock absorber or a spring assembly of a vehicle or a tire. The great advantage of this energy conversion arrangement arises from the underlying principle that the piezoelectric element can be deformed by supplying a fluid into the interior of a shell, and by the resulting expansion of this elastic shell. In this way, the deformation of the piezoelectric element does not need to be coupled directly with a movement of the vehicle body, but is caused by the supply of the fluid, and there are advantageously many possibilities for supplying the fluid.

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung umfasst die Energieumwandlungsanordnung wenigstens eine Druckröhre, die mit der Hülle durch eine Öffnung im Gehäuse gekoppelt ist, so dass das Fluid der Hülle durch die wenigstens eine Druckröhre zugeführt werden kann, wobei die wenigstens eine Druckröhre mit einer Druckabsorptionsanordnung gekoppelt ist, die wenigstens einen Teil des Fluids enthält und durch die ein Druck auf den wenigstens einen Teil des Fluids aufgebracht werden kann, so dass das Fluid wenigstens teilweise durch die wenigstens eine Druckröhre in die Hülle gedrückt werden kann.According to an advantageous embodiment of the invention, the energy conversion assembly comprises at least one pressure tube which is coupled to the sheath through an opening in the housing so that the fluid can be supplied to the sheath through the at least one pressure tube, wherein the at least one pressure tube is coupled to a pressure absorption assembly containing at least a portion of the fluid and by which a pressure can be applied to the at least a portion of the fluid so that the fluid may be at least partially forced into the sleeve by the at least one pressure tube.

Diese Ausgestaltung hat den Vorteil, dass eine große Zahl von Druckrohren und eine große Zahl von Druckabsorptionsanordnungen verwendet werden kann, so dass dem Inneren der Hülle eine ausreichende Menge Druck und Fluid geführt werden kann, so dass eine deutlich größere Energiemenge als gewöhnlich bereitgestellt werden kann. Zusätzlich gibt es auch viele Möglichkeiten zum Ausgestalten der Druckabsorptionsanordnungen.This embodiment has the advantage that a large number of pressure pipes and a large number of pressure absorption arrangements can be used, so that a sufficient amount of pressure and fluid can be fed to the interior of the shell, so that a much larger amount of energy than usual can be provided. In addition, there are also many possibilities for designing the pressure absorption arrangements.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist die Druckabsorptionsanordnung so ausgelegt, dass durch Ausüben einer externen Kraft auf wenigstens einen Teil der Druckabsorptionsanordnung ein Druck auf den wenigstens einen Teil des in der Druckabsorptionsanordnung enthaltenen Fluids aufgebracht werden kann.According to a further advantageous embodiment of the invention, the pressure absorption arrangement is designed so that by exerting an external force on at least part of the pressure absorption arrangement, a pressure on the at least part of the fluid contained in the pressure absorption arrangement can be applied.

Zum Beispiel kann die Druckabsorptionsanordnung einen Zylinder und einen Kolben umfassen. Mit einer externen Kraft kann der Kolben in den Zylinder gedrückt werden und das Fluid im Zylinder kann durch die Druckhülle in die Hülle gedrückt werden. Dies ist eine sehr einfache und wettbewerbsfähige Ausgestaltung der Druckabsorptionsanordnung. Gleichzeitig gibt es vorteilhafterweise viele Möglichkeiten zum Ausüben einer externen Kraft auf wenigstens einen Teil der Druckabsorptionsanordnung. So kann beispielsweise jede Art von Bewegung von Komponenten eines Fahrzeugs relativ zueinander benutzt werden.For example, the pressure absorption assembly may include a cylinder and a piston. With an external force, the piston in the Cylinder can be pressed and the fluid in the cylinder can be pushed through the pressure shell into the shell. This is a very simple and competitive embodiment of the pressure absorption arrangement. At the same time, there are advantageously many possibilities for exerting an external force on at least one part of the pressure absorption arrangement. For example, any type of movement of components of a vehicle relative to each other can be used.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung umfasst die Energieumwandlungsanordnung ein unidirektionales Ventil, das mit der wenigstens einen Druckhülle gekoppelt ist, wobei das unidirektionale Ventil so angeordnet ist, dass das Fluid der Hülle durch das Ventil zugeführt werden kann.According to a further advantageous embodiment of the invention, the energy conversion arrangement comprises a unidirectional valve, which is coupled to the at least one pressure shell, wherein the unidirectional valve is arranged so that the fluid of the shell can be supplied through the valve.

Einerseits kann durch diese Ausgestaltung ein Mindestdruck innerhalb der Hülle gewährleistet werden, so dass nur kleine Druckinkremente nötig sind, um eine weitere Ausdehnung der Hülle zusammen mit einer Verformung des piezoelektrischen Elements zu bewirken. Andererseits hat dies den Vorteil, dass z. B. das piezoelektrische Element für wenigstens eine Weile verformt gehalten werden kann, so dass die resultierende und ablassbare Menge an Energie vollständig verbraucht werden kann. Darüber hinaus ist es auf diese Weise möglich, eine Spannung durch das piezoelektrische Element auch unter statischen Bedingungen anzulegen.On the one hand, a minimum pressure within the shell can be ensured by this configuration, so that only small pressure increments are necessary to effect a further expansion of the shell together with a deformation of the piezoelectric element. On the other hand, this has the advantage that z. B. the piezoelectric element can be kept deformed for at least a while, so that the resulting and deductible amount of energy can be completely consumed. Moreover, in this way it is possible to apply a voltage through the piezoelectric element even under static conditions.

Das Fahrzeug gemäß der Erfindung umfasst eine Energieumwandlungsanordnung gemäß der Erfindung oder einer der Ausgestaltungen der Erfindung, wobei die Energieumwandlungsanordnung mit einem Energiespeicher des Fahrzeugs gekoppelt ist.The vehicle according to the invention comprises an energy conversion arrangement according to the invention or one of the embodiments of the invention, wherein the energy conversion arrangement is coupled to an energy storage of the vehicle.

Das Fahrzeug kann beispielsweise ein Elektrofahrzeug oder ein Hybridfahrzeug sein. Besonders solche Fahrzeuge sind aufgrund der fehlenden Verfügbarkeit von kontinuierlichem Strom mit der Problematik konfrontiert, weite Entfernungen zurücklegen zu müssen. Ferner ist die Großmengenspeicherung von elektrischer Energie in einer Batterie aufgrund von Kosten und Gewicht sehr schwierig. Mit dem erfindungsgemäßen Fahrzeug und besonders mit der erfindungsgemäßen Energieumwandlungsanordnung ist es möglich, zusätzliche Energie zu erzeugen, die zum Erzielen großer Reichweiten benötigt wird, indem die vergeudete potentielle Energie von gefederter Masse unter statischen und dynamischen Bedingungen des Fahrzeugs genutzt wird. Zudem kann das Fahrzeug jede beliebige Art von Fahrzeug sein.The vehicle may be, for example, an electric vehicle or a hybrid vehicle. Especially such vehicles are faced with the problem of having to travel long distances due to the lack of availability of continuous power. Furthermore, the large-scale storage of electrical energy in a battery is very difficult due to cost and weight. With the vehicle according to the invention, and especially with the energy conversion assembly of the invention, it is possible to generate additional energy needed to achieve long ranges by utilizing the wasted potential energy of the sprung mass under static and dynamic vehicle conditions. In addition, the vehicle may be any type of vehicle.

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung des Fahrzeugs gemäß der Erfindung ist die Druckabsorptionsanordnung wenigstens mit einer Rohkarosserie des Fahrzeugs gekoppelt, so dass eine Kraft durch eine Bewegung der Rohkarosserie relativ zu wenigstens einer Radachse auf die Druckabsorptionsanordnung ausgeübt werden kann.According to an advantageous embodiment of the vehicle according to the invention, the pressure absorption arrangement is coupled at least to a body shell of the vehicle, so that a force can be exerted by a movement of the body shell relative to at least one wheel axle on the pressure absorption arrangement.

Die Druckabsorptionsanordung kann in jeder Position zwischen gefederter und ungefederter Masse des Fahrzeugs angeordnet werden und unterliegt daher vorteilhafterweise keinen Beschränkungen in Bezug auf eine vorbestimmte Positionierung wie durch Einbetten des piezoelektrischen Elements in einem Stoßdämpfer.The pressure-absorbing assembly can be placed in any position between the sprung and unsprung masses of the vehicle and, therefore, advantageously is not subject to any restrictions with respect to a predetermined positioning such as by embedding the piezoelectric element in a shock absorber.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des Fahrzeugs gemäß der Erfindung ist die Druckabsorptionsanordnung mit einer Aufhängung des Fahrzeugs gekoppelt.According to a further advantageous embodiment of the vehicle according to the invention, the pressure absorption arrangement is coupled to a suspension of the vehicle.

Die Druckabsorptionsanordnung kann entweder parallel zur Aufhängung oder in Serie montiert werden. Der große Vorteil dieser Ausgestaltung ist, dass das piezoelektrische Element selbst nicht in die Aufhängung eingebettet zu werden braucht. Daher werden die vielen Freiheitsgrade in Bezug auf die Dimensionierung und Ausgestaltung des Gehäuses zusammen mit dem integrierten piezoelektrischen Element bewahrt und gleichzeitig kann die Bewegung der Aufhängung in Kombination mit der Druckabsorptionsanordnung vorteilhafterweise zum Umwandlung von Energie benutzt werden.The pressure absorption assembly can be mounted either parallel to the suspension or in series. The big advantage of this embodiment is that the piezoelectric element itself does not need to be embedded in the suspension. Therefore, the many degrees of freedom with respect to the sizing and design of the housing are preserved along with the integrated piezoelectric element and, at the same time, the movement of the suspension in combination with the pressure absorbing assembly can be advantageously used to convert energy.

Weitere Vorteile, Merkmale und Details der Erfindung werden in den Ansprüchen, der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausgestaltungen sowie in den nachfolgenden Zeichnungen dargelegt.Further advantages, features and details of the invention are set forth in the claims, the following description of preferred embodiments and in the following drawings.

Die Figuren zeigen:The figures show:

1 eine schematische Zeichnung eines Drucktanks einer Energieumwandlungsanordnung gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung; 1 a schematic drawing of a pressure tank of an energy conversion assembly according to an embodiment of the invention;

2 eine schematische Zeichnung einer Druckabsorptionsanordnung gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung; 2 a schematic drawing of a pressure absorption assembly according to an embodiment of the invention;

3 eine schematische Zeichnung einer Druckabsorptionsanordnung, die in einer Aufhängung gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung integriert ist; und 3 a schematic drawing of a pressure absorption assembly, which is integrated in a suspension according to an embodiment of the invention; and

4 eine schematische Zeichnung eines Installationslayouts der Energieumwandlungsanordnung in einem Fahrzeug. 4 a schematic drawing of an installation layout of the energy conversion assembly in a vehicle.

1 zeigt eine schematische Zeichnung eines Drucktanks 10 einer Energieumwandlungsanordnung gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung. Insbesondere handelt es sich um einen dreischichtigen Drucktank 10, bei dem die äußere Schicht ein Gehäuse ist, das als Metallschale 12 ausgelegt ist, die mittlere Schicht ein piezoelektrisches Element 14 ist, z. B. ein piezoelektrischer Kristall, und die innere Schicht eine Hülle 16 aus einem elastischen Material ist. 1 shows a schematic drawing of a pressure tank 10 an energy conversion arrangement according to an embodiment of the invention. In particular, it is a three-layer pressure tank 10 in which the outer layer is a Case is as a metal shell 12 is designed, the middle layer is a piezoelectric element 14 is, for. A piezoelectric crystal, and the inner layer a sheath 16 made of an elastic material.

Das Konzept arbeitet nach dem Piezoelektrizitätsprinzip, d. h. dass bei jeder Belastung des piezoelektrischen Kristalls Elektrizität erzeugt wird, die dann kontinuierlich extrahiert und gespeichert wird, z. B. in einer Batterie zum Betreiben des Fahrzeugs, durch Umwandeln der potentiellen Energie des Fahrzeugs (gefederte Masse).The concept works on the principle of piezoelectricity, d. H. that electricity is generated at each load of the piezoelectric crystal, which is then continuously extracted and stored, for. In a battery for operating the vehicle, by converting the potential energy of the vehicle (sprung mass).

Daher ist das piezoelektrische Element 14 innerhalb der Metallschale 12 an den Innenwänden der Metallschale 12 angeordnet, wobei eine Ausdehnung der Hülle 16 dann durch Zuführen eines Fluids zu einer Innenseite der Hülle 16 auf eine solche Weise bewirkt werden kann, dass eine Verformung des piezoelektrischen Elements 14 durch die Ausdehnung der Hülle 16 bewirkt wird. Das Fluid kann der Hülle 16 durch Druckröhren 18 zugeführt werden, die z. B. als metallische Röhren ausgelegt sind. Diese Druckröhren 18 können an einem Ende mit der Hülle 16 gekoppelt werden, das andere Ende jeder Druckröhre 18 ist mit einer Druckabsorptionsanordnung 20 (siehe 2) gekoppelt, die an Montagepunkten der Rohkarosserie eines Fahrzeugs montiert werden kann.Therefore, the piezoelectric element 14 inside the metal shell 12 on the inner walls of the metal shell 12 arranged, with an extension of the shell 16 then by supplying a fluid to an inside of the sheath 16 can be effected in such a manner that deformation of the piezoelectric element 14 by the extent of the shell 16 is effected. The fluid may be the shell 16 through pressure tubes 18 are fed, the z. B. are designed as metallic tubes. These pressure tubes 18 can be at one end with the shell 16 be coupled, the other end of each pressure tube 18 is with a pressure absorption arrangement 20 (please refer 2 ), which can be mounted at mounting points of the body shell of a vehicle.

2 zeigt eine schematische Zeichnung einer Druckabsorptionsanordnung 20 gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung. Die gezeigte Druckabsorptionsanordnung 20 ist als Kolben-Zylinder-Anordnung gebaut, mit einem Kolben 24, der einen Stößel 26 umfasst, und einem Zylinder 28. Der Zylinder 18 enthält ein Fluid, insbesondere zwischen dem Zylinder 28 und dem Kolben 26. Durch Niederdrücken des Stößels 26 kann das Fluid aus dem Zylinder 28 gepresst werden, insbesondere durch eine Öffnung des Zylinders, und wird der Hülle 16 des Drucktanks 10 von einer Druckröhre 18 zugeführt. Die Druckabsorptionsanordnung kann entweder parallel oder in Serie an einer Aufhängung 30 (siehe 3) eines Fahrzeugs montiert werden. Um Druckverluste zu vermeiden, kann jede Druckröhre 18 mit einem unidirektionalen Ventil versehen werden, das irgendwo in der Druckröhre 18 oder an einem Ende der Druckröhre 18 angeordnet werden kann, z. B. wo die Druckröhre 18 mit der Hülle 16 gekoppelt ist. Das gesamte System arbeitet als geschlossenes System mit Hilfe des Drucktransmitters, insbesondere des Fluids. 2 shows a schematic drawing of a pressure absorption arrangement 20 according to an embodiment of the invention. The pressure-absorption arrangement shown 20 is built as a piston-cylinder arrangement, with a piston 24 who has a pestle 26 includes, and a cylinder 28 , The cylinder 18 contains a fluid, in particular between the cylinder 28 and the piston 26 , By depressing the plunger 26 Can the fluid from the cylinder 28 Pressed, in particular through an opening of the cylinder, and is the shell 16 of the pressure tank 10 from a pressure tube 18 fed. The pressure absorption arrangement can be either parallel or in series on a suspension 30 (please refer 3 ) of a vehicle. To avoid pressure losses, any pressure tube can 18 be provided with a unidirectional valve somewhere in the pressure tube 18 or at one end of the pressure tube 18 can be arranged, for. B. where the pressure tube 18 with the shell 16 is coupled. The entire system operates as a closed system with the help of the pressure transmitter, in particular the fluid.

3 zeigt eine schematische Zeichnung einer Druckabsorptionsanordnung 20, die in einer Aufhängung 30 gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung integriert ist. Die Druckabsorptionsanordnung 20 kann wiederum als Kolben-Zylinder-Anordnung ausgebildet sein. Durch die Bewegung der Aufhängung 30 kann der Kolben niedergedrückt werden und das im Zylinder 28 enthaltene Fluid kann aus dem Zylinder ausgedrückt werden und durch die Druckhülle 18 dem Gehäuse 16 zugeführt werden. 3 shows a schematic drawing of a pressure absorption arrangement 20 in a suspension 30 integrated according to one embodiment of the invention. The pressure absorption arrangement 20 may in turn be designed as a piston-cylinder arrangement. By the movement of the suspension 30 the piston can be depressed and that in the cylinder 28 contained fluid can be expressed from the cylinder and through the pressure shell 18 the housing 16 be supplied.

4 zeigt eine schematische Zeichnung eines Installationslayouts der Energieumwandlungsanordnung in einem Fahrzeug. Die Energieumwandlungsanordnung umfasst vier Druckabsorptionsanordnungen 20, die in der Nähe der Radachsen 32 eines Fahrzeugs montiert sind, insbesondere zwischen der gefederten und der ungefederten Masse des Fahrzeugs. Die Druckabsorptionsanordnungen 20 können vorzugsweise entweder parallel oder in Serie zu Aufhängungen 30 des Fahrzeugs montiert werden. Daher kann die Bewegung des Fahrzeugs zum Ausüben von Kraft auf die Druckabsorptionsanordnungen 20 verwendet werden, um das in den Druckabsorptionsanordnungen enthaltene Fluid auszupressen und um das Fluid der Hülle 16 des Drucktanks 10 durch die Druckrohre 18 zuzuführen. Dieser Drucktank 10 kann an einer beliebigen Stelle des Fahrzeugs, vorzugsweise an der Unterseite des Fahrzeugs, montiert werden. 4 shows a schematic drawing of an installation layout of the energy conversion assembly in a vehicle. The energy conversion assembly includes four pressure absorption assemblies 20 near the wheel axles 32 a vehicle are mounted, in particular between the sprung and the unsprung mass of the vehicle. The pressure absorption arrangements 20 may preferably be either parallel or in series with suspensions 30 be mounted of the vehicle. Therefore, the movement of the vehicle to apply force to the pressure absorption assemblies 20 used to squeeze the fluid contained in the pressure absorption assemblies and the fluid of the shell 16 of the pressure tank 10 through the pressure pipes 18 supply. This pressure tank 10 can be mounted anywhere on the vehicle, preferably on the underside of the vehicle.

Beim Fahren des Fahrzeugs schwingt die obere Karosserie (gefederte Masse) aufgrund von Fahrbahnwelligkeiten sowie beim Bremsen. Diese Schwingung muss von potentieller Energie in elektrische Energie umgewandelt werden. Dies kann durch Absorbieren des/der aus der Schwingung des Fahrzeugs resultierenden Drucks oder Kraft durch Druckabsorptionsanordnungen 20 erfolgen, die entweder parallel oder in Serie zu Fahrzeugaufhängungen 30 montiert sein können. Beim Schwingen des Fahrzeugs wird eine Last auf die Druckabsorptionsanordnung 20 aufgebracht und dieser Druck wird (ohne Druckabfall – Pascal-Gesetz) durch die Druckröhren 18 und die resultierende Ausdehnung der elastischen Hülle 16 auf das piezoelektrische Element 14 übertragen. Dieser Druck induziert eine Spannung an dem piezoelektrischen Element 14, die daraufhin Elektrizität erzeugt. Die Energie kann in einer Batterie gespeichert werden, z. B. durch ein Einstecksystem.When driving the vehicle swings the upper body (sprung mass) due to road ripples and braking. This vibration needs to be transformed from potential energy to electrical energy. This can be done by absorbing the pressure or force resulting from the vibration of the vehicle through pressure absorption arrangements 20 carried out either in parallel or in series with vehicle suspensions 30 can be mounted. When swinging the vehicle becomes a load on the pressure absorption assembly 20 applied and this pressure is (without pressure drop - Pascal law) through the pressure tubes 18 and the resulting expansion of the elastic sheath 16 on the piezoelectric element 14 transfer. This pressure induces a voltage on the piezoelectric element 14 which then generates electricity. The energy can be stored in a battery, eg. B. by a plug-in system.

So ermöglicht es die Energieumwandlungsanordnung, die Reichweite eines Elektrofahrzeugs ohne schädliche Emissionen zu verlängern, unter Anwendung des Konzepts der Umwandlung von potentieller Energie.Thus, the energy conversion arrangement allows the range of an electric vehicle to be extended without harmful emissions, utilizing the concept of converting potential energy.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • US 2010/0219721 A1 [0002] US 2010/0219721 A1 [0002]
  • US 2010/0219720 A1 [0002] US 2010/0219720 A1 [0002]

Claims (7)

Energieumwandlungsanordnung für den Einsatz in einem Fahrzeug, die ein Gehäuse (12) und wenigstens ein piezoelektrisches Element (14) umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass das piezoelektrische Element (14) innerhalb des Gehäuses (12) wenigstens teilweise an wenigstens einer Wand des Gehäuses (12) angeordnet ist, wobei die Energieumwandlungsanordnung eine elastische Hülle (16) umfasst, die innerhalb des Gehäuses (12) angeordnet ist, wobei eine Ausdehnung der Hülle (16) durch Zuführen eines Fluids ins Innere der Hülle (16) auf eine solche Weise bewirkt werden kann, dass eine Verformung des wenigstens einen piezoelektrischen Elements (14) durch die Ausdehnung der Hülle (16) bewirkt werden kann.Energy conversion assembly for use in a vehicle comprising a housing ( 12 ) and at least one piezoelectric element ( 14 ), characterized in that the piezoelectric element ( 14 ) within the housing ( 12 ) at least partially on at least one wall of the housing ( 12 ), wherein the energy conversion assembly comprises an elastic sheath ( 16 ) within the housing ( 12 ), wherein an expansion of the envelope ( 16 ) by supplying a fluid into the interior of the envelope ( 16 ) can be effected in such a way that a deformation of the at least one piezoelectric element ( 14 ) by the extent of the envelope ( 16 ) can be effected. Energieumwandlungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Energieumwandlungsanordnung wenigstens einer Druckröhre (18) umfasst, die mit der Hülle (16) durch eine Öffnung des Gehäuses (12) gekoppelt ist, so dass das Fluid durch die wenigstens eine Druckröhre ins Innere der Hülle (16) zugeführt werden kann, wobei die wenigstens eine Druckröhre (18) mit einer Druckabsorptionsanordnung (20) gekoppelt ist, die wenigstens einen Teil des Fluids enthält und mit der ein Druck auf den wenigstens einen Teil des Fluids aufgebracht werden kann, so dass das Fluid wenigstens teilweise durch die wenigstens eine Druckröhre (18) in die Hülle (16) gedrückt werden kann.Energy conversion arrangement according to claim 1, characterized in that the energy conversion arrangement of at least one pressure tube ( 18 ) associated with the envelope ( 16 ) through an opening of the housing ( 12 ) is coupled so that the fluid through the at least one pressure tube into the interior of the shell ( 16 ), wherein the at least one pressure tube ( 18 ) with a pressure absorption arrangement ( 20 ), which contains at least a portion of the fluid and with which a pressure can be applied to the at least one part of the fluid, so that the fluid is at least partially passed through the at least one pressure tube ( 18 ) in the shell ( 16 ) can be pressed. Energieumwandlungsanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckabsorptionsanordnung (20) so ausgelegt ist, dass durch Ausüben einer externen Kraft auf wenigstens einen Teil der Druckabsorptionsanordnung (20) ein Druck auf den wenigstens einen Teil des in der Druckabsorptionsanordnung enthaltenen Fluids ausgeübt werden kann.Energy conversion arrangement according to claim 2, characterized in that the pressure absorption arrangement ( 20 ) is designed so that by exerting an external force on at least a part of the pressure absorption arrangement ( 20 ) a pressure can be exerted on the at least part of the fluid contained in the pressure absorption arrangement. Energieumwandlungsanordnung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckumwandlungsanordnung ein mit der wenigstens einen Druckröhre (18) gekoppeltes unidirektionales Ventil umfasst, wobei das unidirektionale Ventil so angeordnet ist, dass das Fluid durch das Ventil ins Innere der Hülle geführt werden kann.Energy conversion arrangement according to claim 2 or 3, characterized in that the pressure conversion arrangement with the at least one pressure tube ( 18 ) unidirectional valve, wherein the unidirectional valve is arranged so that the fluid can be passed through the valve inside the shell. Fahrzeug, das eine Energieumwandlungsanordnung nach einem der vorherigen Ansprüche umfasst, wobei die Energieumwandlungsanordnung mit einem Energiespeicher des Fahrzeugs gekoppelt ist.A vehicle comprising an energy conversion arrangement according to any preceding claim, wherein the energy conversion arrangement is coupled to an energy storage of the vehicle. Fahrzeug nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckabsorptionsanordnung (20) wenigstens mit einer Rohkarosserie des Fahrzeugs gekoppelt ist, so dass eine Kraft auf die Druckabsorptionsanordnung (20) durch eine Bewegung der Rohkarosserie relativ zu wenigstens einer Radachse (32) aufgebracht werden kann.Vehicle according to claim 5, characterized in that the pressure absorption arrangement ( 20 ) is coupled at least to a body shell of the vehicle, so that a force on the pressure absorption arrangement ( 20 ) by a movement of the body shell relative to at least one wheel axle ( 32 ) can be applied. Fahrzeug nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckabsorptionsanordnung (20) mit einer Aufhängung des Fahrzeugs gekoppelt ist.Vehicle according to claim 5 or 6, characterized in that the pressure absorption arrangement ( 20 ) is coupled to a suspension of the vehicle.
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