DE102016213763A1

DE102016213763A1 - Kraftfahrzeug mit einem Verbrennungsmotor und einer elektrischen Bremsenergierückgewinnungseinrichtung und Verfahren zum Betrieb des Kraftfahrzeugs

Info

Publication number: DE102016213763A1
Application number: DE102016213763.8A
Authority: DE
Inventors: David van Bebber; Andreas Schmitt; Hans Günther Quix; Claudia Herudek
Original assignee: Ford Global Technologies LLC
Current assignee: Ford Global Technologies LLC
Priority date: 2016-07-27
Filing date: 2016-07-27
Publication date: 2018-02-01

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Kraftfahrzeug mit einem Verbrennungsmotor (2), einer elektrischen Bremsenergierückgewinnungseinrichtung (3) zur Umwandlung kinetischer Bremsenergie in elektrische Energie, wenn das Fahrzeug ausrollt oder bremst, und wenigstens einem Brennstofftank (4) zur Bevorratung von dem Verbrennungsmotor (2) zu seinem Betrieb benötigten, zuführbaren Brennstoff. Das Kraftfahrzeug weist eine Umwandlungseinrichtung (5) auf zur Erzeugung des von dem Verbrennungsmotor (2) zu seinem Betrieb benötigten Brennstoffs unter Verwendung der von der Bremsenergierückgewinnungseinrichtung (3) gewonnenen elektrischen Energie und zur Speicherung des auf diese Weise erzeugten Brennstoffs in dem Brennstofftank (4). Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zum Betrieb des Kraftfahrzeugs.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Kraftfahrzeug mit einem Verbrennungsmotor und einer elektrischen Bremsenergierückgewinnungseinrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 zur Umwandlung kinetischer Bremsenergie in elektrische Energie, wenn das Fahrzeug ausrollt oder bremst, und wenigstens einem Brennstofftank zur Bevorratung von dem Verbrennungsmotor zu seinem Betrieb benötigten, zuführbaren Brennstoff. Die Erfindung betrifft aber auch ein Verfahren zum Betrieb eines solchen Kraftfahrzeugs nach dem Oberbegriff des Anspruchs 8, mit einem Verbrennungsmotor, dem während seines Betriebs Brennstoff aus wenigstens einem Brennstofftank zugeführt wird, wobei kinetische Bremsenergie mittels einer elektrischen Bremsenergierückgewinnungseinrichtung in elektrische Energie umgewandelt wird, wenn das Fahrzeug ausrollt oder bremst.
Um den Kraftstoffverbrauch von Kraftfahrzeugen zu reduzieren, ist es bekannt, die Bremsenergie zu rekuperieren bzw. zurückzugewinnen. Hierzu arbeiten derartige Rekuperationssysteme zum Beispiel mit einem elektrischen Generator, der die Bremsenergie in elektrischen Strom umwandelt. Zur Speicherung der so gewonnenen elektrischen Energie werden beispielsweise Batterien bzw. Akkumulatoren verwendet. Nachteilig hierbei ist, dass einerseits die erzeugte elektrische Energie aufgrund einer begrenzten Ladekapazität der Batterie nicht vollständig gespeichert werden kann und andererseits ein effektives Batteriesystem mit einem hohen Gewicht verbunden ist, was wiederum nachteilig für den Gesamtwirkungsgrad des Kraftfahrzeugs ist.
Zur elektrischen Energierückgewinnung mittels Generator und Batterie alternative Rekuperationssysteme sind ebenfalls bekannt. So offenbart die DE 102 21 269 A1 beispielsweise eine Vorrichtung zur Widergewinnung von Sekundärenergie während des Bremsvorgangs eines Fahrzeugs, bei der die Bewegungsenergie des Fahrzeugs beim Bremsen in Druckluft umgewandelt und in einem Druckbehälter gespeichert wird.
Auch die DE 196 00 910 A1 beschreibt ein Verfahren zur Speicherung und Rückgewinnung von Bremsenergie bei Kraftfahrzeugen mit einem vom Fahrzeug angetriebenen Luftverdichter, einem Luftspeicher und einer Verbrennungskraftmaschine, wobei der Luftverdichter von der im Schubbetrieb arbeitenden Verbrennungskraftmaschine angetrieben wird und verdichtete Luft in dem Luftspeicher für eine spätere Verwendung gespeichert wird.
Eine weitere Energierückgewinnungseinrichtung für Kraftfahrzeuge zur Umwandlung von kinetischer Energie in Druckluft bei einem Verzögerungsvorgang ist aus der DE 42 19 514 A1 bekannt. Auch hier wird dem ausrollenden bzw. schiebenden Fahrzeug ein Luftverdichter zugeschaltet, mit dem Luft verdichtet und in einem Behältersystem gespeichert wird. In einer anschließenden Arbeitsphase gelangt die gespeicherte Druckluft in einen Antriebsmotor oder einen angegliederten Zusatzmotor des Kraftfahrzeugs, um sich kraftstoffsparend oder leistungserhöhend auszuwirken.
Des Weiteren offenbart die DE 10 2009 056 153 A1 ein Antriebssystem mit Energierückgewinnung, wobei das Antriebssystem eine hydrostatische Maschine und einen ersten und zweiten Hydrospeicher aufweist. Der erste und zweite Hydrospeicher sind wechselweise mit der Hochdruckseite der hydrostatischen Maschine verbindbar, um wechselweise zumindest eine erste und zumindest eine zweite Funktion des Antriebs zu erfüllen.
Die DE 35 33 242 A1 beschreibt einen Hydrobus mit einer oder mehreren Hydroeinheiten (Motor-Pumpe), mit mindestens einem Hochdruck-Gasenergiespeicher und mindestens einem Niederdruck-Gasenergiespeicher. Für eine Energierückgewinnung wird beim Bremsen Öl aus dem Niederdruckspeicher abgesaugt und über die Hydroeinheit dem Hochdruckspeicher zugeführt.
Ferner offenbart die WO 2005/088123 A1 eine Vorrichtung zur Speicherung von Wärmeenergie zur anschließenden Umwandlung in elektrische Energie. Es wird vorgeschlagen, mit der Verlustwärme eines Verbrennungsmotors ein Fluid zu erwärmen und hiermit einen Druckspeicher zu laden, der wiederum mit einem Hydromotor fluidleitend verbindbar ist, um einen Generator zur Stromerzeugung anzutreiben. Ebenfalls wird vorgeschlagen, bei einem Verzögerungsvorgang eines Kraftfahrzeugs den Hydromotor als Hydropumpe zu verwenden, um hierdurch ebenfalls unter Ausnutzung der Verzögerungsenergie des Kraftfahrzeugs den Druckspeicher zu laden.
Weiterhin ist aus der WO 91/04879 A1 ein Antriebssystem für ein Kraftfahrzeug mit einem Hydromotor bekannt, der von einer mittels eines Verbrennungsmotors und/oder eines Elektromotors angetriebenen Pumpe über einen zwischengeschalteten Druckspeicher mit Druckflüssigkeit angetrieben ist. Beim Bremsen des Fahrzeugs wird die anfallende Bremsenergie über den dabei als Pumpe wirkenden Hydromotor zum Aufladen des Druckspeichers genutzt.
Die DE 10 2006 017 095 A1 offenbart ferner eine Kraftfahrzeug-Anfahr- und Bremshilfe als Zusatzantrieb, wobei bei einem Bremsvorgang ein Teil der vorhandenen kinetischen Energie des fahrenden Kraftfahrzeugs als potentielle Energie mit Bremswirkung gespeichert und die potentielle Energie bei Bedarf als zusätzliche Energie zum Antrieb des Kraftfahrzeugs freigegeben wird. Zur Energiespeicherung wird dabei durch eine Hydraulikpumpe in einem Druckzylinder ein Federelement zusammengepresst und zur Energiefreigabe durch Entspannen des Federelements das Kraftfahrzeug über einen Hydraulikmotor angetrieben.
Die DD 294 545 A5 beschreibt des Weiteren eine Vorrichtung zur Speicherung der Bremsenergie in Spiralfedern und deren Nutzung für die Beschleunigung eines Fahrzeugs, wobei die Spiralfedern bei einem Bremsvorgang mittels eines mit einer Antriebswelle gekoppelten Kupplungsmechanismus gespannt werden können.
Eine ebenfalls mittels einer als Federspeicher dienenden Spiralfeder arbeitende Bremsenergiespeichervorrichtung ist darüber hinaus aus der WO 94/20342 A1 bekannt.
Die DE 197 31 642 C1 beschreibt ein Brennstoffzellenfahrzeug mit einem elektrischen Antriebssystem, das zur Bremsenergierückgewinnung eingerichtet ist, und einem Brennstoffzellensystem zur Bereitstellung elektrischer Energie für das Antriebssystem, wobei die rückgewonnene Bremsenergie in einer energieverbrauchenden Komponente des Brennstoffzellensystems direkt genutzt wird. Als energieverbrauchende Komponente werden ein Kompressor zur Verdichtung von sauerstoffhaltigem Gas in einen Druckspeicher, ein Reformatgas-Kompressor zur Verdichtung von Reformatgas in einen Reformatgas-Druckspeicher, Mittel zum Betrieb eines Wasser-/Methanol-Verdampfers, eine Reaktorheizung zur Aufheizung einer Reformierungsreaktoreinheit und Mittel zur Aufheizung des Wasser-/Methanol-Verdampfers genannt.
Ferner ist aus der DE 102 36 739 A1 ein regeneratives Bremssystem für ein batterieloses Brennstoffzellenfahrzeug mit einer regenerativen Bremsvorrichtung bekannt, bei dem Nebenlasten, zum Beispiel Lüfter, Gebläse, Pumpen, Kompressoren für Klimaanlagen, Innenraumheizungen, 12 Volt-Batterien und Luftkompressoren für einen Brennstoffzellenstapel, von der regenerativen Bremsvorrichtung angetrieben werden, wenn das Fahrzeug ausrollt oder bremst, und die Brennstoffzelle die Nebenlasten antreibt, wenn das Fahrzeug beschleunigt oder mit einer konstanten Geschwindigkeit fährt.
Die DE 20 2011 108 033 U1 offenbart eine Vorrichtung in einem industriellen Prozess mit einer Wirkkette, bestehend aus einer Primärenergiequelle elektrischer Energie, einer in einem Motor- oder Generatorbetrieb betreibbaren Elektromaschine, wobei zur Zwischenspeicherung einer anfallenden Bewegungsenergie ein Energierückgewinnungssystem vorgesehen ist, welches Bewegungsenergie in elektrische Energie umwandelt, und aus einer nach dem Reluktanzprinzip gesteuerten Elektromaschine mit einem als Schwungmassenkörper ausgebildeten Rotor und einem fest mit einem Gehäuse verbundenen Stator gebildet ist.
Des Weiteren beschreibt die DE 600 25 088 T2 eine Fahrzeugklimaanlage mit einem Kompressor, bei der die kinetische Energie des Fahrzeugs, wenn es rollt oder verzögert, zum Antrieb des Kompressors verwendet wird.
Aus der DE 34 03 955 A1 ist eine Kombinationskraftanlage zur Herstellung von Wasserstoff bekannt.
Vor diesem Hintergrund liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein hinsichtlich des Energienutzungsgrads verbessertes Kraftfahrzeug sowie ein in dieser Hinsicht verbessertes Verfahren zum Betrieb eines Kraftfahrzeugs bereitzustellen.
Diese Aufgabe wird durch ein Kraftfahrzeug mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie durch ein Verfahren zum Betrieb eines Kraftfahrzeugs mit den Merkmalen des Anspruchs 8 gelöst. Weitere besonders vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung offenbaren die jeweiligen Unteransprüche.
Es ist darauf hinzuweisen, dass die in der nachfolgenden Beschreibung einzeln aufgeführten Merkmale in beliebiger, technisch sinnvoller Weise miteinander kombiniert werden können und weitere Ausgestaltungen der Erfindung aufzeigen. Die Beschreibung charakterisiert und spezifiziert die Erfindung insbesondere im Zusammenhang mit den Figuren zusätzlich.
Erfindungsgemäß weist ein Kraftfahrzeug einen Verbrennungsmotor auf, eine elektrische Bremsenergierückgewinnungseinrichtung, zum Beispiel einen elektrischen Generator, zur Umwandlung kinetischer Bremsenergie in elektrische Energie, wenn das Fahrzeug ausrollt oder bremst, und wenigstens einen Brennstofftank zur Bevorratung von dem Verbrennungsmotor zu seinem Betrieb benötigten, zuführbaren Brennstoff. Ferner weist das Kraftfahrzeug gemäß der Erfindung eine Umwandlungseinrichtung zur Erzeugung des von dem Verbrennungsmotor zu seinem Betrieb benötigten Brennstoffs unter Verwendung der von der Bremsenergierückgewinnungseinrichtung gewonnenen elektrischen Energie und zur Speicherung des auf diese Weise erzeugten Brennstoffs in dem Brennstofftank auf.
Mit anderen Worten wird die durch die Bremsenergierückgewinnungseinrichtung erzeugte elektrische Energie mittels der Umwandlungseinrichtung auf einen chemischen Energieträger (Brennstoff) übertragen, der anschließend in dem Brennstofftank gespeichert wird und somit dem Verbrennungsmotor zu dessen Betrieb wieder zugeführt werden kann. Auf diese Weise lässt sich zumindest überschüssige elektrische Energie, die nicht beispielsweise in einer im Kraftfahrzeug mitgeführten Batterie gespeichert oder direkt durch elektrische Verbraucher an Bord des Kraftfahrzeugs verwendet werden kann, in vorteilhafter Weise durch die Umwandlungseinrichtung direkt im Fahrzeug in eine einfacher speicherbare Energieform (Brennstoff) umwandeln.
Die Umwandlungseinrichtung kann allgemein auch als „Power-to-X“-Einrichtung bezeichnet werden, die verschiedene, an sich bekannte Umwandlungstechnologien verwendet, um temporär verfügbare elektrische Energie (Power) in andere Energieformen (X), hier insbesondere chemische Energieträger, die als Brennstoff für den Verbrennungsmotor dienen, umzuwandeln und zu speichern.
Auf diese Weise lässt sich der Energienutzungsgrad des Kraftfahrzeugs erheblich steigern, da die ansonsten verlorene Bremsenergie nun genutzt wird und der erzeugte Brennstoff in einem bereits im Kraftfahrzeug vorhandenen Speichersystem (Brennstofftank) gespeichert werden kann.
Der Verbrennungsmotor kann beispielsweise ein Otto- oder Dieselmotor sein, wobei die Umwandlungseinrichtung in diesem Fall dazu eingerichtet ist, flüssigen Otto- oder Diesel-Brennstoff zu erzeugen. Die hierfür eingesetzte Umwandlungstechnologie wird auch als „Power-to-Fuel“ bezeichnet.
Alternative Ersatzbrennstoffe zu Otto- und Diesel-Brennstoffen, wie zum Beispiel Dimethylether (DME) oder Oxymethylenether (OME), können ebenfalls durch eine entsprechend ausgelegte Umwandlungseinrichtung erzeugt und dem Verbrennungsmotor erneut zur Verfügung gestellt werden.
Der Verbrennungsmotor kann ebenso ein Wasserstoffmotor sein, wobei die Umwandlungseinrichtung dann dazu eingerichtet ist, Wasserstoff als Brennstoff zu erzeugen. Die hierfür eingesetzte Umwandlungstechnologie wird allgemein auch als „Power-to-Gas“ bezeichnet, wobei das in diesem Fall erzeugte Brenngas Wasserstoff ist.
Der Verbrennungsmotor kann des Weiteren auch ein Erdgasmotor sein, wobei die Umwandlungseinrichtung in diesem Fall dazu eingerichtet ist, Methan als Brennstoff zu erzeugen. Auch diese Umwandlungstechnologie kann allgemein als „Power-to-Gas“ bezeichnet werden, wobei das in diesem Fall erzeugte Brenngas Methan ist.
Allgemein kann unter der „Power-to-Gas“-Technologie ein chemischer Prozess verstanden werden, bei dem mittels einer Wasserelektrolyse mit eventuell nachgeschalteter Methanisierung unter Verwendung der durch die Bremsenergierückgewinnungseinrichtung erzeugten elektrischen Energie das entsprechende Brenngas bzw. der Brennstoff für den Verbrennungsmotor erzeugt wird.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung weist das Kraftfahrzeug wenigstens einen Kohlendioxidspeicher auf, in dem Kohlendioxid (CO₂) speicherbar ist. Das Kohlendioxid wird hierbei in besonders vorteilhafter Weise der Fahrzeugumgebung, das heißt der Luft, und/oder direkt aus dem Abgas des Verbrennungsmotors entnommen. Ebenso kann Kohlendioxid aus dem Abgas eines weiteren, zweiten Fahrzeugs entnommen werden, beispielsweise eines vor dem Fahrzeug fahrenden zweiten Fahrzeugs. Hierdurch lässt sich zusätzlich zur gesteigerten Energienutzung des Kraftfahrzeugs auch die Gesamt-CO₂-Bilanz reduzieren. Das in dem Kohlendioxidspeicher gespeicherte Kohlendioxid kann der Umwandlungseinrichtung für die Erzeugung des Brennstoffs bereitgestellt bzw. zugeführt werden, wenn (überschüssige) elektrische Energie zur Verfügung steht. Hierzu ist die Umwandlungseinrichtung entsprechend fluidleitend mit dem Kohlendioxidspeicher verbunden.
Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung weist das Kraftfahrzeug wenigstens einen Wasserspeicher, zum Beispiel einen Wassertank, auf, in dem Wasser (H₂O) speicherbar ist. Bevorzugt wird das Wasser aus der Fahrzeugumgebung, zum Beispiel als Regenwasser, und/oder direkt aus dem Abgas des Verbrennungsmotors und/oder aus einer Fahrzeugklimaanlage, zum Beispiel als Kondenswasser, entnommen. Selbstverständlich kann dem Wasserspeicher auch anderweitig Wasser zugeführt werden. Das in dem Wasserspeicher gespeicherte Wasser kann der Umwandlungseinrichtung für die Erzeugung des Brennstoffs bereitgestellt bzw. zugeführt werden, wenn (überschüssige) elektrische Energie zur Verfügung steht und für den Umwandlungsprozess Wasserstoffverbindungen benötigt werden. Hierzu ist der Wasserspeicher ebenfalls fluidleitend mit der Umwandlungseinrichtung verbunden.
Eine noch weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass der Verbrennungsmotor und die Umwandlungseinrichtung wärmegekoppelt sind, so dass beim Betrieb des Verbrennungsmotors erzeugte Verbrennungswärme der Umwandlungseinrichtung zur Erzeugung des Brennstoffs zugeführt werden kann. Auf diese Weise kann zusätzlich überschüssige Abwärme des Verbrennungsmotors dem Umwandlungsprozess zugeführt werden, was den Prozess positiv beeinflusst. So kann beispielsweise die Effizienz des Prozesses gesteigert werden.
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zum Betrieb eines Kraftfahrzeugs bereitgestellt, wobei das Kraftfahrzeug einen Verbrennungsmotor aufweist, dem während seines Betriebs Brennstoff aus wenigstens einem Brennstofftank zugeführt wird, wobei kinetische Bremsenergie mittels einer elektrischen Bremsenergierückgewinnungseinrichtung in elektrische Energie umgewandelt wird, wenn das Fahrzeug ausrollt oder bremst. Erfindungsgemäß wird der von dem Verbrennungsmotor zu seinem Betrieb benötigte Brennstoff mittels einer Umwandlungseinrichtung unter Verwendung der von der Bremsenergierückgewinnungseinrichtung gewonnenen elektrischen Energie erzeugt und der auf diese Weise erzeugte Brennstoff in dem Brennstofftank gespeichert.
Bezüglich der Vorteile und Wirkungen eines solchen Verfahrens wird an dieser Stelle auf die vorhergehende Beschreibung mit Bezug auf das erfindungsgemäße Kraftfahrzeug verwiesen, die sinngemäß auch für das erfindungsgemäße Verfahren gilt.
Eine vorteilhafte Ausgestaltung des Verfahrens sieht vor, dass Kohlendioxid aus der Fahrzeugumgebung und/oder direkt aus dem Abgas des Verbrennungsmotors in wenigstens einem Kohlendioxidspeicher gespeichert wird und der Umwandlungseinrichtung für die Erzeugung des Brennstoffs zugeführt wird.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens wird Wasser aus der Fahrzeugumgebung, insbesondere Regenwasser, und/oder Wasser direkt aus dem Abgas des Verbrennungsmotors und/oder Wasser aus einer Fahrzeugklimaanlage, insbesondere Kondenswasser, in wenigstens einem Wasserspeicher gespeichert und der Umwandlungseinrichtung für die Erzeugung des Brennstoffs zugeführt.
Auch kann der Verbrennungsmotor zur Steigerung der Umwandlungseffizienz mit der Umwandlungseinrichtung wärmegekoppelt sein, so dass überschüssige Abwärme von dem Verbrennungsmotor zur Umwandlungseinrichtung übertragen werden kann.
Ebenso kann eine Batterie in dem Kraftfahrzeug vorgesehen sein, in der zunächst die durch die Bremsenergierückgewinnungseinrichtung gewonnene elektrische Energie gespeichert wird und erst wenn die Ladekapazität der Batterie erreicht ist, der Umwandlungsprozess in der Umwandlungseinrichtung angestoßen bzw. ausgeführt wird.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung eines nicht einschränkend zu verstehenden Ausführungsbeispiels der Erfindung, die im Folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert wird. In dieser Zeichnung zeigt schematisch:
1 ein Ausführungsbeispiel eines Kraftfahrzeugs gemäß der Erfindung.
Das in 1 schematisch dargestellte Kraftfahrzeug 1 weist einen Verbrennungsmotor 2 auf, der bei dem hier gezeigten Ausführungsbeispiel ein Erdgasmotor ist. Ferner weist das Kraftfahrzeug 1 eine elektrische Bremsenergierückgewinnungseinrichtung 3 auf, die bei dem hier gezeigten Ausführungsbeispiel als elektrischer Generator 3 realisiert ist. Der Generator 3 ist in der Lage, elektrische Energie aus der kinetischen Bremsenergie des Kraftfahrzeugs 1 zu erzeugen, wenn das Fahrzeug 1 ausrollt oder bremst. Des Weiteren ist 1 ein Brennstofftank 4 zu entnehmen, in dem der von dem Verbrennungsmotor bzw. dem Erdgasmotor 2 zu dessen Betrieb benötigte Brennstoff (hier: Methan, CH₄) bevorratet bzw. gespeichert wird.
Wie 1 weiter zu entnehmen ist, weist das Kraftfahrzeug 1 eine Umwandlungseinrichtung 5, hier eine Power-to-Gas-Einrichtung, zur Erzeugung des von dem Verbrennungsmotor 2 zu seinem Betrieb benötigten Brennstoffs (CH₄) unter Verwendung der von der Bremsenergierückgewinnungseinrichtung 3 bzw. dem Generator 3 gewonnenen elektrischen Energie auf. Wie in 1 zu erkennen ist, wird das von der Umwandlungseinrichtung 5 erzeugte Methan (CH₄) in dem Brennstofftank 4 gespeichert.
Der Umwandlungseinrichtung 5 wird bei dem in 1 gezeigten Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugs 1 ferner aus einem im Fahrzeug 1 mitgeführten Kohlendioxidspeicher 6 Kohlendioxid (CO₂) für den Umwandlungsprozess zur Erzeugung des Brennstoffs (CH₄) zugeführt. Bei dem in 1 dargestellten Kraftfahrzeug 1 wird der Kohlendioxidspeicher 6 mit Kohlendioxid (CO₂) aus der Fahrzeugumgebung bzw. Luft 7 sowie direkt aus dem Abgas 8 des Verbrennungsmotors 2 beladen.
Darüber hinaus weist das in 1 dargestellte Kraftfahrzeug 1 einen im Fahrzeug 1 mitgeführten Wasserspeicher 9 auf. Wie 1 zu entnehmen ist, wird der Wasserspeicher 9 bei dem dargestellten Kraftfahrzeug 1 mit Regenwasser 10 sowie mit Kondenswasser 11 aus einer Fahrzeugklimaanlage 12 beladen. Das in dem Wasserspeicher 9, zum Beispiel einem Wassertank, gespeicherte Wasser wird ebenfalls der Umwandlungseinrichtung 5 zur Erzeugung des Brennstoffs (CH₄) zugeführt.
Das vorstehend beschriebene erfindungsgemäße Kraftfahrzeug sowie das Verfahren zu dessen Betrieb sind nicht auf die hierin offenbarte Ausführungsform beschränkt, sondern umfassen auch gleich wirkende weitere Ausführungsformen. Insbesondere ist der Typ des Verbrennungsmotor keineswegs auf einen Erdgasmotor beschränkt, sondern umfasst auch alle anderen Typen von Verbrennungsmotoren, denen zum Betrieb ein Brennstoff (gasförmig oder flüssig) zugeführt wird und für die eine „Power-to-X“-Technologie zur Verfügung steht, um den Brennstoff mittels einer Umwandlungseinrichtung unter Verwendung der von einer Bremsenergierückgewinnungseinrichtung erzeugten elektrischen Energie zu erzeugen.
Weiterhin kann das erfindungsgemäße Kraftfahrzeug beispielsweise auch in Verbindung mit einem Gebäude mit einem regenerativen Energieversorgungssystem, beispielsweise unter Nutzung von Solarzellen und/oder Windkrafträdern, eingesetzt werden. Hierbei kann das Kraftfahrzeug zum Beispiel elektrisch mit dem Gebäude verbunden werden und die von dem Gebäude zur Verfügung gestellte regenerative elektrische Energie kann dann von der Umwandlungseinrichtung des Kraftfahrzeugs genutzt werden, den von dem Verbrennungsmotor des Kraftfahrzeugs zu seinem Betrieb benötigten Brennstoff zu erzeugen und in dem Brennstofftank des Kraftfahrzeugs zu speichern, solange das Kraftfahrzeug mit dem Gebäude elektrisch verbunden ist und regenerative elektrische Energie vom Gebäude zur Verfügung gestellt werden kann.
Weiterhin könnte neben der elektrischen Verbindung auch eine fluidleitende Verbindung des Kraftfahrzeugs mit dem Gebäude derart hergestellt werden, dass überschüssiger Brennstoff, der nicht mehr im Brennstofftank des Kraftfahrzeugs gespeichert werden kann, von dem Kraftfahrzeug in einen Vorratsbehälter im Gebäude geleitet und dort gespeichert wird. Dieser im Vorratsbehälter des Gebäudes gespeicherte Brennstoff könnte beispielsweise zum Betrieb einer Heizungsanlage des Gebäudes verwendet werden oder zu einem späteren Zeitpunkt, wenn das Kraftfahrzeug erneut mit dem Gebäude verbunden wird und der Brennstofftank wieder Brennstoff aufnehmen kann, in den Brennstofftank des Kraftfahrzeugs geleitet und dort gespeichert werden. Somit könnte die mobile Umwandlungseinrichtung des Kraftfahrzeugs auch dazu verwendet werden, das Gebäude mit Brennstoff zu versorgen. Auf eine stationäre, im Gebäude fest verbaute Umwandlungseinrichtung zur Herstellung von Brennstoff unter Nutzung von regenerativen Energiequellen, wie beispielsweise Solarzellen und/oder Windkrafträdern könnte demzufolge sogar verzichtet werden.
Bezugszeichenliste

1: Kraftfahrzeug
2: Verbrennungsmotor
3: Bremsenergierückgewinnungseinrichtung, Generator
4: Brennstofftank
5: Umwandlungseinrichtung
6: Kohlendioxidspeicher
7: Luft
8: Abgas
9: Wasserspeicher
10: Regenwasser
11: Kondenswasser
12: Klimaanlage

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 10221269 A1 [0003]
DE 19600910 A1 [0004]
DE 4219514 A1 [0005]
DE 102009056153 A1 [0006]
DE 3533242 A1 [0007]
WO 2005/088123 A1 [0008]
WO 91/04879 A1 [0009]
DE 102006017095 A1 [0010]
DD 294545 A5 [0011]
WO 94/20342 A1 [0012]
DE 19731642 C1 [0013]
DE 10236739 A1 [0014]
DE 202011108033 U1 [0015]
DE 60025088 T2 [0016]
DE 3403955 A1 [0017]

Claims

Kraftfahrzeug mit einem Verbrennungsmotor (2), einer elektrischen Bremsenergierückgewinnungseinrichtung (3) zur Umwandlung kinetischer Bremsenergie in elektrische Energie, wenn das Fahrzeug ausrollt oder bremst, und wenigstens einem Brennstofftank (4) zur Bevorratung von dem Verbrennungsmotor (2) zu seinem Betrieb benötigten, zuführbaren Brennstoff, gekennzeichnet durch eine Umwandlungseinrichtung (5) zur Erzeugung des von dem Verbrennungsmotor (2) zu seinem Betrieb benötigten Brennstoffs unter Verwendung der von der Bremsenergierückgewinnungseinrichtung (3) gewonnenen elektrischen Energie und zur Speicherung des auf diese Weise erzeugten Brennstoffs in dem Brennstofftank (4).
Kraftfahrzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Verbrennungsmotor (2) ein Otto- oder Dieselmotor ist und die Umwandlungseinrichtung (5) dazu eingerichtet ist, flüssigen Otto- oder Diesel-Brennstoff zu erzeugen.
Kraftfahrzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Verbrennungsmotor (2) ein Wasserstoffmotor ist und die Umwandlungseinrichtung (5) dazu eingerichtet ist, Wasserstoff als Brennstoff zu erzeugen.
Kraftfahrzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Verbrennungsmotor (2) ein Erdgasmotor ist und die Umwandlungseinrichtung (5) dazu eingerichtet ist, Methan (CH₄) als Brennstoff zu erzeugen.
Kraftfahrzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch wenigstens einen Kohlendioxidspeicher (6), in dem Kohlendioxid (CO₂) aus der Fahrzeugumgebung (7) und/oder direkt aus dem Abgas (8) des Verbrennungsmotors (2) speicherbar ist und aus dem der Umwandlungseinrichtung (5) für die Erzeugung des Brennstoffs Kohlendioxid (CO₂) zuführbar ist.
Kraftfahrzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch wenigstens einen Wasserspeicher (9), in dem Wasser (H₂O) aus der Fahrzeugumgebung, insbesondere Regenwasser (10), und/oder direkt aus dem Abgas des Verbrennungsmotors (2) und/oder aus einer Fahrzeugklimaanlage (12), insbesondere Kondenswasser (11), speicherbar ist und aus dem der Umwandlungseinrichtung (5) für die Erzeugung des Brennstoffs Wasser (H₂O) zuführbar ist.
Kraftfahrzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Verbrennungsmotor (2) und die Umwandlungseinrichtung (5) wärmegekoppelt sind, so dass beim Betrieb des Verbrennungsmotors (2) erzeugte Verbrennungswärme der Umwandlungseinrichtung (5) zur Erzeugung des Brennstoffs zuführbar ist.
Verfahren zum Betrieb eines Kraftfahrzeugs insbesondere nach einem der vorhergehenden Ansprüche mit einem Verbrennungsmotor (2), dem während seines Betriebs Brennstoff aus wenigstens einem Brennstofftank (4) zugeführt wird, wobei kinetische Bremsenergie mittels einer elektrischen Bremsenergierückgewinnungseinrichtung (3) in elektrische Energie umgewandelt wird, wenn das Fahrzeug ausrollt oder bremst, dadurch gekennzeichnet, dass der von dem Verbrennungsmotor (2) zu seinem Betrieb benötigte Brennstoff mittels einer Umwandlungseinrichtung (5) unter Verwendung der von der Bremsenergierückgewinnungseinrichtung (3) gewonnenen elektrischen Energie erzeugt wird und der auf diese Weise erzeugte Brennstoff in dem Brennstofftank (4) gespeichert wird.
Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass Kohlendioxid (CO₂) aus der Fahrzeugumgebung (7) und/oder direkt aus dem Abgas (8) des Verbrennungsmotors (2) in wenigstens einem Kohlendioxidspeicher (6) gespeichert wird und der Umwandlungseinrichtung (5) für die Erzeugung des Brennstoffs zugeführt wird.
Verfahren nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass Wasser (H₂O) aus der Fahrzeugumgebung, insbesondere Regenwasser (10), und/oder Wasser (H₂O) direkt aus dem Abgas des Verbrennungsmotors (2) und/oder Wasser (H₂O) aus einer Fahrzeugklimaanlage (12), insbesondere Kondenswasser (11), in wenigstens einem Wasserspeicher (9) gespeichert wird und der Umwandlungseinrichtung (5) für die Erzeugung des Brennstoffs zugeführt wird.