DE102016214171A1 - Vorrichtung zur Wechselspannungserzeugung in einem an ein Zugfahrzeug ankoppelbaren Anhänger - Google Patents

Vorrichtung zur Wechselspannungserzeugung in einem an ein Zugfahrzeug ankoppelbaren Anhänger Download PDF

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Wechselspannungserzeugung in einem an ein Zugfahrzeug ankoppelbaren Anhänger, welcher wenigstens an zwei Rädern jeweils eine diesen zugeordnete elektrische Maschine aufweist, welche im Bremsfall des Anhängers im Generatorbetrieb elektrische Energie erzeugt, enthaltend – einen Akkumulator zur Aufnahme der von den elektrischen Maschinen erzeugten Energie und – einen Wechselrichter mittels dessen die in dem Akkumulator gespeicherte elektrische Energie in eine Wechselspannung gewandelt wird.

Description

  • Stand der Technik
  • Aus der DE 10 2009 032 754 A1 ist eine Vorrichtung zur Fahrstabilisierung eines eine Achse mit zwei Rädern aufweisenden Anhängers bekannt, umfassend eine Antriebseinheit, einen Stabilitätssensor und eine mit der Antriebseinheit und dem Stabilitätssensor elektrisch verbundene Steuereinheit, wobei durch die Steuereinheit abhängig von Signalen des Stabilitätssensors die Antriebseinheit so ansteuerbar ist, dass durch die auf die Räder unterschiedlich ausgeübte Drehmomente auftretenden Fahrinstabilitäten entgegengewirkt wird.
  • Offenbarung der Erfindung
  • Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Wechselspannungserzeugung bzw. Bereitstellung einer Wechselspannung in einem an ein Zugfahrzeug ankoppelbaren Anhänger, welcher wenigstens an zwei Rädern jeweils eine diesen zugeordnete elektrische Maschine aufweist, welche im Bremsfall des Anhängers im Generatorbetrieb elektrische Energie erzeugt, enthaltend
    • – einen Akkumulator zur Aufnahme der von den elektrischen Maschinen erzeugten Energie und
    • – einen Wechselrichter mittels dessen die in dem Akkumulator gespeicherte elektrische Energie in eine elektrische Wechselspannung gewandelt wird.
    Dadurch wird durch die Rückgewinnung von Bremsenergie die Bordstromversorgung des Anhängers verbessert.
  • Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem Anhänger um einen Wohnwagen handelt.
  • Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass der Anhänger einen anhängerinternen Stromanschluss für einen elektrischen Verbraucher umfasst und dass an den anhängerinternen Stromanschluss eine von einem anhängerexternen Stromanschluss bereitgestellte Wechselspannung sowie die vom Wechselrichter erzeugte Wechselspannung geführt werden, wobei die vom Wechselrichter erzeugte Wechselspannung mittels einer elektronischen Schaltung mit der vom anhängerexternen Stromanschluss stammenden Wechselspannung synchronisiert wird. Dabei wird der Wechselrichter so gesteuert, dass seine erzeugte Wechselspannung in Phasenlage, Frequenz und Amplitude mit der vom anhängerexternen Stromanschluss bereitgestellten Wechselspannung übereinstimmt. Beim anhängerinternen Stromanschluss handelt es sich insbesondere um eine im Anhänger angebrachte Steckdose. Der anhängerexterne Stromanschluss ist insbesondere eine außerhalb des Anhängers bereitgestellte Steckdose, welche mittels eines Kabels mit dem anhängerinternen Stromanschluss verbunden werden kann.
  • Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass die vom Wechselrichter erzeugte, synchronisierte Wechselspannung nur dann an den anhängerinternen Stromanschluss geführt wird, wenn ein elektrischer Verbraucher an den anhängerinternen Stromanschluss angeschlossen ist und die an den Verbraucher abgegebene Stromstärke einen vorgegebenen Wert überschreitet. Dies erlaubt die prioritäre Nutzung einer externen Energiequelle soweit möglich, dies kann beispielsweise der auf einem Campingplatz von dessen Betreiber zur Verfügung gestellte elektrische Anschluss sein. Dieser Anschluss ist jedoch üblicherweise auf einen Maximalstrom begrenzt. Beim Betrieb stromintensiver Geräte wie z.B. einem Wasserkocher kann jedoch dieser Maximalstrom nicht ausreichend sein. Das zusätzliche Anschließen der mittels des Wechselrichters erzeugten Wechselspannung erlaubt auch einen Betrieb derartiger Geräte.
  • Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass die vom Wechselrichter erzeugte, synchronisierte Wechselspannung nur dann an den anhängerinternen Stromanschluss geführt wird, wenn keine Energiezufuhr über den anhängerexternen Stromanschluss an den anhängerinternen Stromanschluss erfolgt. Das ist insbesondere der Fall, wenn keine anhängerexterne Energiequelle an den anhängerexternen Stromanschluss angeschlossen ist bzw. dieser deaktiviert ist. Dies ist z.B. der Fall, wenn auf einem Campingplatz der von dessen Betreiber bereitgestellte anhängerexterne Stromanschluß deaktiviert oder außer Betrieb ist.
  • Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass der Akkumulator eine Nennspannung von 12V, 24V oder 48V aufweist.
  • Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass der anhängerinterne Stromanschluss und der anhängerexterne Stromanschluss jeweils eine Nennspannung von 220V, 230V oder 240 V aufweisen.
  • Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass die elektrischen Maschinen an den Rädern des Anhängers zusätzlich
    • – zur Gespannstabilisierung durch radindividuelle Bremseingriffe und/oder
    • – zur Durchführung einer Antiblockierfunktion und/oder
    • – zur Antriebsmomentenunterstützung beim Anfahren oder Beschleunigen und/oder
    • – zur Durchführung einer Antiauffahr- oder Antiruckelfunktion und/oder
    • – zur Durchführung eines Rangierbetriebs des Anhängers bei Fehlen bzw. Nichtvorhandensein eines Zugfahrzeugs verwendet wird. Damit ergibt sich ein wesentlicher Zusatznutzen.
  • Die Zeichnung umfasst 1.
  • 1 zeigt in Draufsicht einen Anhänger sowie darin eingezeichnete Komponenten.
  • Ein Wohnwagen oder PKW-Anhänger kann mit radindividuellen elektrischen Antriebsmotoren bzw. Maschinen ausgestattet werden, welche im Bremsfall als Generatoren zur Erzeugung bzw. Rekuperation elektrischer Energie betrieben werden. Diese Antriebsmotoren können über ein fest übersetztes Getriebe an die Räder angebunden sein. Beispielsweise können die Antriebsmotoren für 48 Volt Betriebsspannung ausgelegt sein. Die Ansteuerung der Maschinen erfolgt über ein eigenes Steuergerät, welches durch ein zusätzliches Kommunikationsmodul erweiterbar ist, um Funktionen von außen z.B. über ein Smartphone steuern zu können. Die elektrischen Maschinen sind mit einem Energiespeicher, welcher idealerweise ein 48V-Speicher ist, verbunden. Dessen Verbindung zum Fahrzeugbordnetz oder Anhängerbordnetz erfolgt insbesondere über den standardisierten 13-poligen Stecker. Das System kann durch einen 230V-Wechselrichter erweitert werden, um z.B. Haushaltsverbraucher im Wohnwagen mit Energie aus dem Niedervoltspeicher betreiben zu können.
  • Durch die Verwendung der elektrischen Maschinen bei ein- oder mehrachsigen Systemen sind die folgenden Sicherheits- oder Komfortfunktionen realisierbar:
    • – Gespannstabilisierung durch radindividuelle Brems- oder Antriebsmomenteingriffe, d.h. eine Caravan-Fahrdynamikregelung,
    • – Antiblockierfunktion für die Räder beim Bremsen auf glatter Fahrbahn,
    • – Rekuperation der Bremsenergie durch generatorischen Betrieb der elektrischen Maschinen und damit Aufladen des elektrischen Speichers,
    • – Anfahr- und Beschleunigungshilfe durch motorischen Betrieb der elektrischen Maschinen,
    • – Antiauffahr- und Antiruckelfunktion: Bei Lastwechsel zwischen Anhänger und Zugfahrzeug kann durch ein positives oder negatives Moment, d.h. Antriebs- oder Bremsmoment der Maschinen, eine gleichmäßige Fahrbewegung erreicht werden.
    • – ein Rangierbetrieb des Anhängers oder Wohnwagens ist ohne externe Zusatzsysteme möglich
  • Der Energiespeicher im Wohnwagen bzw. Anhänger ermöglicht die folgenden Funktionen:
    • – eine autarke Bordnetzversorgung bei längeren Standzeiten ohne Ladestrom,
    • – eine Erweiterung des im Zugfahrzeug enthaltenen Energiespeichers zur Ermöglichung einer höheren Rekuperations- bzw. Boostleistung,
    • – eine Bordnetzversorgung des Zugfahrzeugs mit der rekuperierten Energie,
    • – einen Rangierbetrieb durch die autarke Energieversorgung.
  • Die Verwendung einer 48V-Spannungsebene im Energiespeicher und den Maschinen im Anhänger bzw. Wohnwagen bietet folgende Vorteile:
    • – kein Berührschutz erforderlich,
    • – Speicherkapazität, Rekuperations- und Boostleistung sind deutlich höher im Vergleich zu einem 12V-System,
    • – Verwendung von Serienkomponenten aus dem Automobilbereich,
    • – Stützbetrieb eines 240V-Spannungsnetzes z.B. auf Campingplätzen, welches üblicherweise einen Maximalstrom von 6 A erlaubt.
    Das Steuergerät des Anhängers bzw. Wohnwagens ermöglicht die folgenden Funktionen:
    • – Ansteuerung der Maschinen,
    • – Erweiterung oder Skalierung der Funktionen,
    • – Kommunikation über ein WLAN-Modul z.B. im Rangierbetrieb,
    • – smart-home-Funktionen im Wohnwagen,
    • – Energiemangement für zusätzliche Energiequellen, z.B. Solaranlagen.
  • In 1 ist in Draufsicht ein Anhänger mit den Rädern 105 und der Deichsel 106 eingezeichnet. Weiter eingezeichnet sind die Elektromotoren 103, welche über Getriebe 102 mit den Rädern 105 verbunden sind und diese antreiben und abbremsen können. Beim Abbbremsvorgang laufen diese Elektromotoren im generatorischen Betrieb und erzeugen elektrische Energie, welche in einem Energiespeicher bzw. Akkumulator 101 abgespeichert wird. 100 kennzeichnet ein Steuergerät und 104 ein Kommunikationsmodul. Das Steuergerät kann den Wechselrichter beinhalten.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • DE 102009032754 A1 [0001]

Claims (8)

  1. Vorrichtung zur Wechselspannungserzeugung in einem an ein Zugfahrzeug ankoppelbaren Anhänger, welcher wenigstens an zwei Rädern (105) jeweils eine diesen zugeordnete elektrische Maschine (103) aufweist, welche im Bremsfall des Anhängers im Generatorbetrieb elektrische Energie erzeugt, enthaltend – einen Akkumulator (101) zur Aufnahme der von den elektrischen Maschinen (103) erzeugten Energie und – einen Wechselrichter (100) mittels dessen die in dem Akkumulator (103) gespeicherte elektrische Energie in eine Wechselspannung gewandelt wird.
  2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem Anhänger um einen Wohnwagen handelt.
  3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Anhänger einen anhängerinternen Stromanschluss für einen elektrischen Verbraucher umfasst und dass an den anhängerinternen Stromanschluss eine von einem anhängerexternen Stromanschluss bereitgestellte Wechselspannung sowie die vom Wechselrichter (100) erzeugte Wechselspannung geführt werden, wobei die vom Wechselrichter (100) erzeugte Wechselspannung mittels einer elektronischen Schaltung mit der vom anhängerexternen Stromanschluss stammenden Wechselspannung synchronisiert wird.
  4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die vom Wechselrichter (100) erzeugte, synchronisierte Wechselspannung nur dann an den anhängerinternen Stromanschluss geführt wird, wenn ein Verbraucher an den anhängerinternen Stromanschluss angeschlossen ist und die an den Verbraucher abgegebene Stromstärke einen vorgegebenen Wert überschreitet.
  5. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die vom Wechselrichter (100) erzeugte, synchronisierte Wechselspannung nur dann an den anhängerinternen Stromanschluss geführt wird, wenn keine Energiezufuhr über den anhängerexternen Stromanschluss erfolgt.
  6. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Akkumulator eine Nennspannung von 12V, 24V oder 48V aufweist.
  7. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, der anhängerinterne Stromanschluss und der anhängerexterne Stromanschluss jeweils eine Nennspannung von 220V, 230V oder 240 V aufweisen.
  8. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrischen Maschinen (103) an den Rädern (105) des Anhängers zusätzlich – zur Gespannstabilisierung durch radindividuelle Bremseingriffe und/oder – zur Durchführung einer Antiblockierfunktion und/oder – zur Antriebsmomentenunterstützung beim Anfahren oder Beschleunigen und/oder – zur Durchführung einer Antiauffahr- oder Antiruckelfunktion und/oder – zur Durchführung eines Rangierbetriebs des Anhängers bei Fehlen eines Zugfahrzeugs verwendet wird.
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