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Die Erfindung „HYPE“ ist prinzipiell ein variables, energetisch nachladbares Energie- Speicher- und Umwandlungssystem, das bevorzugt für mobile Energie- Verbraucher, wie Hybrid- und Elektroautos bedarfsgerecht mechanische, hydraulische, pneumatische und / oder elektrische Energie bereitstellt oder umwandelt beziehungsweise zuführt und auch die Möglichkeit bietet, sehr schnell fahrzeugexterne Energie beliebiger Art in variabler Form aufzunehmen, umzuwandeln, zu speichern und im Bedarfsfall an den Energieverbraucher (Vortriebs-Elektromotor) wieder abzugeben.
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Im Endergebnis ist das Ziel dieser Erfindung durch HYPE die Fahrtreichweite der Hybrid- und Elektroautos signifikant zu erhöhen bei gleicher Akkukapazität oder alternativ bei gleicher Fahrtreichweite durch HYPE eine Verkleinerung und damit Verringerung des Gewichtes und der Herstellungskosten des verwendeten Fahrakkus zu realisieren.
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Sowohl bei reinen Elektroautos, als auch bei Fahrzeugen mit Hybridantrieb, der teilweise rein elektrisches Fahren ermöglicht, ist nach wie vor das verkaufshemmende Problem vorhanden, daß die bisherige Fahrtreichweite beim elektrischen Betrieb den modernen Kundenanforderungen noch nicht entspricht.
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Die weltweit einzige Ausnahme ist das Elektroauto „Model S“ der Firma Tesla Motors Inc. USA, das ein vollelektrisches, batteriegespeistes Antriebssystem hat, mit einer Fahrtreichweite von circa 500 km. Nachteilig ist jedoch auch hier die relativ lange Ladezeit des Akkus, die jedoch neuerdings durch Hochvolt- Ladestationen auf circa 20 Minuten verkürzt wurde.
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Einen anderen, aber auch nicht optimalen Problemlösungsansatz hat die Firma GM/Opel gewählt mit dem „Chevrolet Volt“ (GM) und dem technisch baugleichen „Opel Ampera“. Diese sind „Elektrofahrzeuge mit Reichweitenverlängerer“.Rein elektrisch können diese Autos durch einen 111 kW Elektromotor circa 80 km weit fahren. Spitzengeschwindigkeit etwa 160 km/h. Sobald die elektrische Energie im Akku zur Neige geht, liefert ein 1,4 Liter Verbrennungsmotor mit 63 kW Leistung über einen mechanisch gekoppelten Stromgenerator zusätzlichen Strom an den Akku und verlängert damit die elektrische Fahrtreichweite um weitere circa 500 km. Dabei verbraucht der Verbrennungsmotor circa 35 Liter Benzin auf dieser Strecke.
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Der Akku kann mit einem mehrstündigen Zeitbedarf über ein Ladekabel an einer Stromsteckdose wieder vollgeladen werden. Die Ladedauer ist abhängig von der Spannung und dem Ladestrom. Als Ladedauer gibt GM an: Mit „Mennekes“-Ladekabel bei 230 Volt Spannung und 3,3 kW circa 4 Stunden. Mit „Schucostecker“ und 230 V / 2,3 kW / 10 A Ladezeit circa 6 Stunden. Und bei 230 V / 1,4 kW / 6 A Ladezeit circa 11 Stunden.
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Der Fahrzeugvortrieb ist also rein elektromotorisch,da der Verbrennungsnmotor lediglich zur fahrzeuginternen Stromproduktion während der Fahrt dient, sobald der Akku eine vorprogrammierte Grenz-Kapazität von 26% erreicht hat. Bei GM wird der Akku dann automatisch mit Hilfe des fahrzeuginternen Verbrennungsmotors durch einen gekoppelten Stromgenerator nachgeladen.
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Nur der Vollständigkeit halber sei erwähnt,daß es noch eine andere Variante gibt, nämlich sogenannte „Plug-in“- Hybridantriebe, bei denen neben einem Verbrennungsmotor, der teilweise dem Fahrzeug-Vortrieb dient, noch ein zusätzlicher elektrischer „Hilfsmotor“ vorhanden ist, der seine elektrische Energie aus dem Akku bezieht. Da die Akku-Speicherkapazität aus technischen, chemischen und finanziellen Gründen aber bislang noch unzureichend ist, wird der Akku im Bedarfsfall mit einem Ladekabel oder alternativ komfortabler durch eine berührungslose Induktionsladestation mit externem Strom wieder nachgeladen.
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Die mangelnde Fahrtreichweite wird oft mit Hilfe der bekannten Technologie einer elektrischen „Rekuperation“ der Bremsenergie beim Abbbremsen der Fahrzeuggeschwindigkeit gemildert. Hierbei wird mit einem Generator oder dem Antriebsmotor mit umschaltbarer Generatorfunktion die kinetische Fahrtenergie in elektrische Energie umgewandelt und im Akku oder Hochleistungs- Kondensatoren zwischengespeichert. Alternativ gibt es auch rein „batterieelektrisch“ betriebene Autos wie den Tesla.
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Eine weitere neuartige Technologie zur Speicherung von rekuperierter kinetischer Energie bei der Bremsverzögerung der Fahrzeugbewegung ist durch die deutsche Patentanmeldung
DE 10 2006 011 443.4 bekannt. Im Gegensatz zur elektrischen Energiespeicherung in Akkus, bei der die kinetische Bremsenergie von einem mechanisch gekoppeltem Generator in elektrische Energie umgewandelt wird, wird bei dieser Erfindung die kinetische Energie beim Bremsen durch eine von der Rotation des Fahrzeug-Rades angetriebenen hydrostatischen Hydraulikpumpe nicht in Strom sondern in hydraulische Energie (Hydraulikdruck) umgewandelt, die sodann in einem hydropneumatischem Druckspeicher aufgenommen und zwischengespeichert wird.Diese Erfindung ist also monofunktional lediglich zur Speicherung und Wiederabgabe der rekuperierten Bremsenergie ausgelegt. Dieser Druckspeicher enthält eine elastische Membrane,die das Hydraulikfluid von einem Druckenergie speichernden, weil komprimierbarem Gas, vorzugsweise Stickstoff,trennt. Die Energiegiespeicherung geschieht also durch die Kompression des Stickstoffgases im Druckspeicher.Der Arbeitsdruck bei dieser schon technisch realisierten Lösung beträgt circa 330 bar.
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Die in der Gaskompression gespeicherte Hydraulikenergie kann bei Bedarf wieder abgegeben werden, indem der Hydraulikdruck einem hydrostatischem Hydraulikmotor zugeführt wird, der die hydraulische Energie direkt in rotative kinetische Energie zurückverwandelt.Diese kann über ein geeignetes Getriebe den Antriebsrädern wieder zugeführt werden zur Vorwärtsbewegung des Fahrzeuges.Die Entwicklerfirma Bosch-Rexroth AG bezeichnet dieses System als „Mechanisch- hydraulischen Antrieb mit einem Leistungsverzweigungsgetriebe“. Das System speichert die Rekuperationsenergie also im Kompressionsdruck des Speichermediums Stickstoffgas statt wie bisher elektrochemisch im Akku nach vorheriger Umwandlung der kinetischen Energie in elektrische Energie mit einem Generator. Ersteres ist insoweit schon vorteilhaft wegen geringerer Energie-Umwandlungsverluste und weit höheren,nahezu unbegrenzten Speicherungszyklen („Lebensdauer“) sowie erheblich geringeren Herstellungskosten und keinerlei Brandgefahr.
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Alle diese oben beschriebenen Lösungen nach dem Stand der Technik sind jedoch suboptimal und verbesserungswürdig in Bezug auf Fahrtreichweite, CO2-Emissionen, Nachladezeit und Herstellungskosten. Die Aufgabe dieser Erfindung ist es, die Fahrtreichweite und Ladezeit bei Elektro- und Hybridfahrzeugen zu optimieren mit einem System, das die oben dargelegten Nachteile der bisherigen Systeme nicht oder zumindest minimiert aufweist. Hinzu kommen noch ergänzende Funktionen zur Verlängerung der Fahrtreichweite und Optimierung der Hydraulik mit dem Ziel der Wirkungsgrad- Verbesserung.
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Das Einsatzgebiet dieser Erfindung ist primär, jedoch nicht ausschließlich die Verwendung in Fahrwerken bei Fahrzeugen aller Art auf Schienen und / oder Straßen, die bevorzugt oder zeitweise einen Elektromotor zum Fahrzeug-Vortrieb verwenden.
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Die in der Beschreibung und den Zeichnungen dargestellte Erfindung ist nicht auf das beschriebene Ausführungsbeispiel beschränkt. Die Patentansprüche der Erfindungsidee beziehen sich auch auf diverse Variationen und Kombinationen der nötigen und eventuell abgewandelten Bauteile und dementsprechend modifizierter Funktionen, wobei die Merkmale der einzelnen Ausführungsbeispiele und Patentansprüche auch in abgewandelter Form gemäß der Erfindungsidee in jeder technisch sinnvollen, geeigneten Weise beliebig miteinander kombiniert oder variiert werden können.
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Die zugehörige Zeichnungen sind unmaßstäbliche Funktionsdarstellungen in einer beispielhaften Ausführung der grundsätzlichen Erfindungsidee, die je nach Anwendungsfall und technisch-physikalischen Anforderungen in vielfältiger Weise variiert werden kann mit entsprechender Modifizierung der dargestellten technischen Komponenten und zugehörigen Funktionsabläufe. Diverse selbstverständliche Komponenten, die jedem Fachmann bekannt und im technischen Zusammenhang geläufig sind,werden hier nicht dargestellt und die Funktionen in der Beschreibung nicht dezidiert ausgeführt, beispielsweise daß die gesamten beschriebenen Regelungsfunktionen und Prozessabläufe von einem zentralen elektronischen Rechner/PC und/ oder dezentralen elektronischen Logikbausteinen und Microcontrollern / Microprozessoren mit Hilfe entsprechender Algorithmen geregelt und gesteuert werden.
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Die Zeichnung
1 zeigt einen unmaßstäbliche Vertikalschnitt als bevorzugtes Ausführungsbeispiel eines „Federbeines“ bei einem Straßen- oder Schienenfahrzeug („Viertelfahrzeugmodell“) nämlich ein Fahrzeugrad (
1) mit dem mechanisch gekoppelten Hydraulikzylinder (
5.0) und dem zugehörigen Stromgenerator, bevorzugt Lineargenerator (
8) gemäß der international patentierten Erfindung „Stromgewinnungs-Federungssystem für Hybrid- und Elektroautos“ (Patente siehe
US 8,873,291 B2 EP 2445745 B1 CN 102481821 A ) („Strom aus der Federung“ SAF)
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Gleichzeitig wird zusammen mit „SAF“ als einem hydraulischen Energieverbraucher die prinzipielle technische Funktionalität mit den nötigen hydraulischen Komponenten der hier angemeldeten Erfindung als bevorzugtes Ausführungsbeispiel dargestellt.
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Die Zeichnung 1 stellt neben dem Federbein auch die bevorzugten technischen Komponenten des hydraulischen Systems in vereinfachter Systematik dar. Von den verwendeten diversen Bauteilen gibt es bekanntlich vielfältige Variationen die prinzipiell beliebig entsprechend den technischen Anforderungen und Kosten ausgewählt müssen, sodaß eine Vielfalt von technischen Varianten bei der Konstruktion und Ausführung realisiert werden können. Die Schutzrechte der Patentansprüche beziehe sich selbstverständlich nicht nur auf das beschriebene bevorzugte Ausführungsbeispiel sondern auch auf alle denkbaren Variationen der eingesetzten Bauteile und ihrer technischen und funktionalen Kombinationen und Variationen sowie daraus resultierenden variablen Funktionalitäten.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Fahrzeugrad
- 2
- Radaufhängung
- 3
- Traggelenk
- 4
- Kolbenstange
- 5.0
- Hydraulikzylinder (doppeltwirkend)
- 5.1
- Druckkolben
- 6
- Untere Druckkammer
- 7
- Obere Druckkammer
- 8
- Lineargenerator
- 9.0
- Aktuator (Magnet)
- 9.1
- Spule
- 10
- Karosserieaufhängung
- 11
- Karosserie
- 12.1
- Arbeitsspeicher 1 (ADS 1) (hyd.-pneum. Kolbenspeicher)
- 12.2
- Arbeitsspeicher 2 (ADS 2) (nicht gezeichnet)
- 12.3
- Arbeitsspeicher 3 (ADS 3) (nicht gezeichnet)
- 12.4
- Arbeitsspeicher 4 (ADS 4) (nicht gezeichnet)
- 13.1.0
- Hochdruckspeicher (hydropneumatischer Kolbenspeicher)
- 13.1.1
- Hochdruckspeicher Hydraulikkammer
- 13.1.2
- Hochdruckspeicher Stickstoffkammer
- 13.1.3
- Hydraulikkolben (alternativ elastische Membran)
- 13.1.4
- Hochdruckspeicher Anschlussventil Stickstoffzufuhr
- 13.2.1
- Niederdruckspeicher 1 (NDS 1) (Kolbenspeicher)
- 13.2.2
- Niederdruckspeicher 2 (NDS 2) (nicht gezeichnet)
- 13.2.3
- Niederdruckspeicher 3 (NDS 3) (nicht gezeichnet)
- 13.2.4
- Niederdruckspeicher 4 (NDS 3) (nicht gezeichnet)
- 13.3.0
- Niederdruck-Pumpe (elektronisch regelbar)
- 13.4.0
- Hydromotor (Hydraulikdruck und Volumenstrom regelbar)
- 14
- Hochdruckpumpe (HDP)
- 15.x
- Hydraulikventile (15.1 bis 15.12)
- 16
- Kraftsensor (Messung kinetischer Vertikalkräfte)
- 18
- Wärmetauscher (Systemkühler Sekundärfunktion Heizung von Akku und Fahrzeuginnenraum) (nicht gezeichnet)
- DS.x
- Drucksensoren (DS 1.1 bis DS x.x)
- P 1
- Hydraulik- oder Pneumatikdruck (Arbeitsdruck in DK 7)
- P 2
- Hydraulik- oder Pneumatikdruck (Arbeitsdruck in DK 6)
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Wie oben bereits erwähnt, kann dieses System „HYPE“ auch weitere hydraulische Energieverbraucher im Bedarfsfall mit Hydraulikenergie versorgen und vorteilhaft eingesetzt werden, beispielsweise bei Verwendung und Integration in das System der international patentierten Erfindung „Strom aus der Federung“ (
US 8,874,291 B2 ,
EP 2445745 B1 ,
CN 102481821 A ) wo ebenfalls hydraulische Komponenten vorgesehen sind, die bei einer Kombination mit „HYPE“ sich hervorragend ergänzen und damit den Wirkungsgrad und die Fahrtreichweite bei Hybrid- und Elektroautos optimieren und deutlich verbessern können.
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Ein weiterer und ganz entscheidender Vorteil der vorliegenden Erfindung ist die Möglichkeit, die lästige lange Ladedauer des Akkus zu vermindern, indem dieser während der Fahrt ständig mit Hilfe der gespeicherten hydraulischen Energie über einen bordeigenen Generator „nachgeladen“ wird und/oder dessen Strom direkt über den elektrischen Fahrmotor zum Vortrieb verwendet wird.
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Hierfür steht jedoch nicht nur die während der Fahrt rekuperierte kinetische Bremsenergie, die wahlweise elektrisch oder hydropneumatisch zwischengespeichert werden kann,zur Verfügung sondern es besteht auch die neuartige zusätzliche Möglichkeit, den Hochdruck-Hydraulikspeicher (HDS) (13.1.0) mit einer integrierten bordeigenen Hochdruck- Hydraulikpumpe (HDP) (13.1.0) wieder mit hydropneumatischer Speicherenergie „aufzufüllen“.
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Dies geht optimalerweise ohne großen Zeitaufwand über eine externe Stromzufuhr mit Ladekabel oder alternativ induktiv an einer beliebigen Stromtankstelle, wobei bevorzugt mit einem bordeigenen Elektromotor (nicht gezeichnet) eine Hochdruck-Hydraulikpumpe HDP (14) die Füllung des hydro- pneumatischen Druckspeichers HDS (13.1.0) mit Hydroenergie vornimmt und dazu diese externe Stromladestation die dafür nötige elektrische Energie liefert, sodaß der Fahrzeugakku („Traktionsakku“ nicht gezeichnet) seine volle Kapazität für den Vortrieb beibehält.
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Sobald der Hochdruckspeicher (HDS) (13.1.0) nach kurzer Zeit wieder den vollen hydropneumatischen Speicherdruck hat, kann auch bei fast leerem Akku sofort elektrisch weiter gefahren werden, da mit dieser durch externen Strom sehr schnell nachgeladenen hydropneumatischen Energie mittels integriertem Stromgenerator (nicht gezeichnet) während der Fahrt zusätzliche elektrische Energie bereitgestellt werden kann wenn die so neu gespeicherte hydropneumatische Energie mit einem an einen Hydromotor gekoppelten Rotations- Generator (nicht gezeichnet) wieder in elektrische Energie zurückverwandelt wird. Somit wird mit mehreren kurzzeitigen externen Stromenergie- Zufuhren die ähnlich kurz wie beim gewohnten „Benzin tanken“ sind, eine erhebliche, im Prinzip unbegrenzte Reichweitenverlängerung realisiert und somit die Hauptprobleme der batterieelektrischen Autos, nämlich „Reichweite“ und „Energie- Nachladezeit“ kundenakzeptabel beseitigt oder zumindest signifikant minimiert.
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Wenn die elektrische Speicherkapazität im Akku knapp wird, kann mit geringem Zeitaufwand an jeder beliebigen Stromsteckdose externe elektrische Energie zugeführt werden, die dann nicht chemisch im Fahrakku gespeichert wird sondern von der elektromotorisch angetriebenen fahrzeuginternen Hochdruckpumpe HDP (14) in Hydraulikenergie umgewandelt wird und dann als Hydroenergie im hydropneumatischen Energiespeicher HDS (13.1.0) zwischengespeichert wird. Damit kann im Bedarfsfall diese Hydroenergie im einem bordeigenen Stromgenerator energetisch zu Strom zurückzuverwandelt, im Akku zwischengespeichert und für den Fahrzeugvortrieb verwendet werden.
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Vorteilhaft an dieser neuen Technologie HYPE ist, daß diese externe Energienachladung im Gegensatz zur der bekannten Energieeinspeisung mit chemischer Energiespeicherung im Akku sehr schnell und mit relativ geringen Umwandlungsverlusten möglich ist. Darüber hinaus ist auch eine weit überlegene sogenannte „Zyklenfestigkeit“ und damit Gesamtlebensdauer sowie infolgedessen sehr niedrige Betriebs- und Ersatzteilkosten gegeben im Vergleich zum Stand der Technik mit üblichen Lithium- Ionen- Akkus.
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Zum Vergleich:Ein hydropneumatischer Energiespeicher bevorzugt ein „Kolbenspeicher“ kann mehr als 1 Million Speicherzyklen nahezu ohne Verschleiß oder Leistungsminderung realisieren. Demgegenüber liegen Litium- Ionen- Akkus nach dem derzeitigen Stand der Technik bei nur etwa 1.000 Ladezyklen und noch dazu ständig nachlassender Speicherungskapazität.
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Die relativ niedrigen Herstellungs- und Betriebskosten sowie die weit höhere Lebensdauer eines Kolbenspeichers gegenüber Lithium- Ionen- Akkus sind auch gute Verkaufargumente beim Kunden der auch in dieser Hinsicht preissensibel reagiert. Alternativ bestünde technisch auch die Möglichkeit, dem Hochdruckspeicher HDS (13.1.0) in der Stickstoffkammer (13.1.2) über das Ventil (13.1.4) mittels einer Gasleitung von einer externen N2- Ladestation Stickstoff beziehungsweise Gasdruck zuzuführen oder einen unter Druck stehenden und bei Bedarf auswechselbaren N2- Ergänzungsbehälter anzuschließen, (tragbarer Druckenergiebehälter) der bei Bedarf zusätzlich im Fahrzeug mitgeführt wird um das Gasvolumen zu vergrößern oder den Druck zu erhöhen und so externe N2-Druckenergie zusätzlich im Fahrzeug für HYPE bereitzustellen. Prinzipiell könnte dasselbe auch mit der Hydraulikkammer (13.1.1) gemacht werden. (Externe Energiezufuhr im Hydrauliksystem)
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Nachfolgend wird die Erfindungsidee als ein prinzipielles bevorzugtes Ausführungsbeispiel näher dargestellt, wobei je nach Priorität der technischen Anforderungen und Ausgestaltungen vielfache Variationen oder auch Vereinfachungen des Systems „HYPE“ möglich sind. Insoweit sind alle dem Fachmann naheliegenden Variationen und technische Kombinationen oder Vereinfachungen der Funktionen der diversen verwendeten Bauteile und Funktionsabläufe ebenfalls der Erfindungsidee und den daraus abgeleiteten Patentansprüchen zugehörig.
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Beispielsweise kann das System so konstruiert sein, daß als technische Vereinfachung mit Kostensenkung statt für jedes Rad einzeln, also insgesamt vier, nur eine einzige Hochdruckpumpe (HDP) (14) vorgesehen ist oder die Hochdruckkpumpe HDP (14) alternativ als umschaltbarer hydrostatischer Hydromotor einsetzbar ist. Jedoch haben mehrere baugleiche Komponenten im System den Vorteil erhöhter Ausfallsicherheit mit Notlaufeigenschaften (Redundanz) der eventuell höhere Herstellungskosten möglicherweise kompensieren könnte, also wegen eines Sicherheitsgewinns in Kauf genommen werden kann.
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1 ist eine vereinfachte prinzipielle Systemskizze eines technisch variablen, bevorzugten Ausführungsbeispiels wobei der zur technisch-physikalischen Funktion selbstverständlich notwendige elektronische Zentralrechner und die eventuell zusätzlich nötigen Microprozessoren mitsamt den ebenfalls nötigen diversen Sensoren für Hydraulik- und Pneumatikdruck oder anderen physikalischen Zuständen vom Fahrzeug und seiner Komponenten, wie Fahrgeschwindigkeit, Hubewegungen und Vertikalposition des Rades usw, sowie die zugehörigen elektrischen Verschaltungen (Schaltplan) die dem Fachmann bekannt sind bzw. dem derzitigen Stand der Technik entsprechen, nicht oder nur teilweise zeichnerisch dargestellt sind.
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Die 1 zeigt das erfindungsgemäße System „HYPE“ für ein Fahrzeugrad als Federbein mit den nötigen Hydraulikkomponenten und prinzipiellem hydraulischen Schaltplan. In der Praxis müssen mindestens 4 Räder (2 Achsen) des Fahrzeuges wie nachfolgend beschrieben ausgerüstet sei,wobei dann manche Bauteile aus Kostengründen nicht zwingend vierfach verbaut sein müssen.
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Das Rad (1) ist mechanisch,alternativ hydraulisch oder pneumatisch mit einem Hydraulikzylinder (5.0) verbunden. Dieser ist mechanisch oder alternativ hydraulisch oder pneumatisch mit mindestens einem Stromgenerator, bevorzugt einen Lineargenerator (8) verbunden. Der hydrostatische Hydromotor HM (13.4.0) ist über die Hydraulikleitung mit der in Druck und Volumenstrom hydraulisch und / oder elektronisch regelbaren Niederdruckpumpe NDP (13.3.0) und diese wiederum mit dem Arbeitsdruckspeicher ADS 1 (12.1) verbunden, wobei Hydromotor HM (13.4.0) und Niederdruckpumpe NDP (13.3.0) in gemeinsamer Funktion technisch als „hydrostatisches Getriebe“ bezeichnet werden, weil sie hydraulische Drücke elektronisch geregelt kontinuierlich vergrößern oder wahlweise verkleinern können.
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Die zugehörige Hydraulikleitung zur Kopplung mindestens eines Verbrauchers von Hydraulikenergie weist an geeigneter Stelle ein Ventil (15.10) bevorzugt ein Sitzventil sowie mindestens einen Drucksensor (DS 6.1) auf.
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Alle in dieser Beschreibung als „Druckspeicher“ bezeichneten Bauteile sind hydropneumatische Energiespeicher die als sogenannte „Blasenspeicher“ oder bevorzugt „Kolbenspeicher“ ausgeführt sind, und mindestens zwei durch eine flexible Membran oder einen beweglichen Kolben (13.1.3) getrennte Druckkammern speziell die Hydraulikkammer (13.1.1) und die Stickstoffkammer (13.1.2) aufweisen.
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Die Hydraulikkammer (13.1.1) ist mit Hydraulikfluid gefüllt. Die Stickstoffkammer (13.1.2) ist mit einem nicht brennbarem Gas, vorzugsweise Stickstoff gefüllt, das bereits bei entspanntem Hydraulikdruck einen gewissen, leicht erhöhten Grunddruck hat. Das System ist gemäß dem Stand der Technik auf einen zulässigen Maximaldruck von mindestens 330 bar, der im Bedarfsfall auch höher ausgelegt sein kann. Serienmäßig lieferbar sind derzeit Kolbenspeicher bis 1.000 bar in allen Dimensionen.
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Wenn der hydraulische Druck in der Hydraulikkammer (13.1.1) erhöht wird, wird die Membran (nicht gezeichnet) oder der alternative Hydraulikkolben (13.1.3) dadurch in Richtung der Stickstoffkammer (13.1.2) verschoben und das Gas wird komprimiert und der dortige Druck erhöht, die hydraulische also in pneumatische Druckenergie umgewandelt und damit als Kompressionsenergie gespeichert.
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Die Hochdruckpumpe HDS (14) ist über die Hydraulikleitung mit der Hydraulikkammer (13.1.1) des Hochdruckspeichers HDS (13.1.0) verbunden, wobei hier ein elektrisch schaltbares Hydraulikventil (15.7) sowie mindestens ein Drucksensor (DS 4.6) vorgesehen ist. Das Ventil ist bevorzugt als Sitzventil ausgeführt und sperrt im Normalfall die Hydraulikleitung. Zur Befüllung des Hochdruckspeichers HDS (13.1.0) durch die Hochdruckpumpe HDP (14) wird dieses bedarfsgerecht geöffnet.
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Die Hydraulikkammer (12.1.1) des Hochdruckspeichers HDS (13.1.0) ist zusätzlich über die Hydraulikleitung mit mindestens einem externen Verbraucher von hydraulischer Energie,in dem Ausführungsbeispiel der 1, dem Hydromotor HM (13.4.0) verbunden. Auch hier ist ein Hydraulikventil (15.8) mit mindestens einem Drucksensor (hier zwei gezeichnet) (DS 4.2/4.3) installiert.
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Ein Druckenergie-Verbraucher kann mindestens ein Hydraulikmotor HM (13.4.0) von geeigneter Bauart, bevorzugt ein für Druck und Volumenstrom regelbaren Axialkolbenmotor sein. Dieser kann beispielsweise seine kinetische Energie an mindestens einen separaten rotativen Stromgenerator abgeben (nicht gezeichnet). Alternativ kann er auch energetisch mit einer Hydraulikpumpe NDP (13.3.0) geeigneter Bauart, bevorzugt einer Radialkolbenpumpe gekoppelt sein, die den erforderlichen Arbeitsdruck herstellt, also den Hochdruck aus dem Hochdruckspeicher HDS (13.1.1) zu Niederdruck für den Arbeitsspeicher ADS 1 (12.1) transformiert. Diese Kopplung kann mechanisch oder hydraulisch erfolgen.
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Die gemeinsame Funktion von Hydromotor mit Hydropumpe wird als „hydraulisches Getriebe“ bezeichnet und ist in Druck und Volumenstrom mechanisch oder elektronisch regelbar um damit einen vorhandenen Hydraulikdruck und/oder den Fluid-Volumenstrom positiv oder negativ zu verändern, in diesem Fall also den Hochdruck des Hochdruckspeichers HDP (14) auf den deutlich niedrigeren Arbeitsdruck des Arbeitsspeichers ADS 1 (12.1) zu reduzieren ohne größere Energieverluste wie dies beispielsweise bei einer Druckreduzierung mittels Drosselventilen der Fall wäre.
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Die Niederdruckpumpe NDP (13.3.0) ist über eine Hydraulikleitung mit einem Arbeitspeicher ADS 1 (12.1) verbunden, der bevorzugt ein Niederdruck-Kolbenspeicher ist. Auch hier ist ein Hydraulikventil (15.10) mit mindestens einem Drucksensor (DS 6.1) vorhanden.
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Nicht nur der Hochdruckspeicher HDS (13.1.0) ist mit dem Hydromotor HM (13.4.0) über eine Hydraulikleitung verbunden, sondern auch alternativ die Hochdruckpumpe HDP (14) sodass der Hydromotor HM (13.4.0) nach Bedarf wahlweise von beiden Komponenten mit Hydroenergie versorgt werden kann.
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Die Stromversorgung der Hochdruckpumpe HDP (14) beziehungsweise des zugehörigen Pumpenmotors (nicht gezeichnet) kann auch statt durch den Fahrzeug-Stromspeicher („TraktionsAkku“) (nicht gezeichnet) alternativ über eine geeignete Steckdose und ein zugehöriges Kabel mit externer elektrischer Energie realisiert werden, also über eine fahrzeugexterne Strom-Ladestation dem Fahrzeug beziehungsweise dem Pumpen- Elektromotor (nicht gezeichnet) zugeführt werden. Dadurch wird die Kapazität des Fahrakkus „geschont“ und indirekt die Fahrtreichweite erhöht.
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Das hydropneumatische Energiespeicher- und Modulier- System „HYPE“ hat im Gegensatz zu den bekannten monofunktionalen Systemen der Energiespeicherung im Akku nach dem Stand der Technik, mehrere neuartige Funktionen und erweiterte Nutzungsmöglichkeiten, insbesondere der Zuführung und Nachladung externer Energie in elektrischer, hydraulischer oder pneumatischer Art in die vorgesehenen fahrzeuginternen Speichermodule, (hydropneumatische Druckspeicher) wobei sogar die Möglichkeit besteht, diese Speichermodule austauschbar zu machen,also leere gegen volle sehr schnell auszutauschen.
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Durch diese neuartige Funktionalität des Systems HYPE wird bei elektromotorischem Fahrzeug- Vortrieb die Energie- Nachladezeit erheblich verkürzt und die Fahrtreichweite deutlich optimiert das heißt signifikat erhöht.
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Eine weitere neuartige Funktion des hydropneumatischen Energiespeichers „HYPE“ ist die Möglichkeit, im Bedarfsfall für andere Hydraulikkomponenten des Fahrzeuges, nämliche externe Hydraulikenergie- Verbraucher beispielsweise für mindestens ein System SAF zusätzliche gespeicherte Hydraulikenergie zur Verfügung zu stellen, wie in 1 exemplarisch dargestellt.
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Eine weitere neuartige Funktion des hydropneumatischen Energiespeichers „HYPE“ ist die Möglichkeit, mit einem fahrzeuginternen Hydromotor HM (13.4.0) und einem gekoppelten Stromgenerator (nicht gezeichnet) durch den Hydraulikdruck des Hochdruckspeichers HDP (14) elektrische Energie herzustellen, die nach geeigneter Umwandlung durch den Spannungswandler und Stromregler (nicht gezeichnet) in dem fahrzeuginternen Stromspeicher (Traktionsakku) (nicht gezeichnet) zwischengespeichert oder im Bedarfsfall direkt im Fahrzeug- Vortriebsmotor (nicht gezeichnet) verwandt werden kann. (Notlauffunktion)
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Eine zusätzliche neuartige Funktion des hydropneumatischen Energiespeichers „HYPE“ ist die Möglichkeit, über ein Ladekabel oder eine induktive Ladestation („Plug-In“) externe elektrische Energie dem Fahrzeug zuzuführen, die nicht in einem langwierigen Ladeprozess in dem Fahrakku gespeichert wird, sondern statt dessen über den Spannungswandler und Stromregler einem Hydraulikpumpen-Motor (nicht gezeichnet) zugeführt wird, der die elektronisch regelbare Hochdruckpumpe HDP (14) antreibt, die ihre produzierte Hydraulikenergie in die Hydraulikkammer (13.1.1) des hydropneumatischen Energiespeichers HDS (13.1.0) einspeist.
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Mit dieser sehr schnell extern zugeführten elektrischen Energie steht dann in der umgewandelten Form Hydraulikenergie ein Reserve-Energiespeicher zur Verfügung der im Bedarfsfall sehr schnell extern nachgeladen werden kann.
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Die Hauptvorteile sind hier im Gegensatz zur rein elektrischen Ladung und Speicherung im Akku die sehr schnelle Ladezeit der Hydraulikenergie und die weit höhere, nahezu unbegrenzte Zyklenfestigkeit der hydropneumatischen Energiespeicherung und die extrem hohe Lebensdauer bei wesentlich niedrigeren Herstellungskosten gegenüber Lithium-Ionen-Akkus oder dergleichen chemisch-elektrischer Energiespeicher.
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Nachfolgend die detaillierte Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels gemäß Zeichnung 1 mit prinzipieller Funktionsdarstellung bei Einsatz des Systems HYPE mit dem hydraulischen Energieverbraucher SAF (Strom aus der Federung).
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Der Kreislauf des Hydraulikfluids im Gesamtsystem ist insgesamt geschlossen und benötigt deshalb keinen großen Vorratsbehälter für das Hydrauliköl und ist außerdem im Hinblick auf einen optimalen Wirkungsgrad so ausgelegt, daß mit möglichst geringen Druckunterschieden und damit geringen Energieverlusten gearbeitet wird.
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Je Fahrzeugrad (1) geht der Ölkreislauf vom Hochdruckspeicher HDS (13.1.0) zum hydraulischen Getriebe Hydromotor HM (13.4.0) und Niederdruck-Pumpe NDP (13.3.0) dann zum Arbeitspeicher ADS (12.1) und von dort bei der Ausfederungsbewegung des Rades (1) sowie gleichzeitiger Abwärtsbewegung des Druckkolbens (5.1) im Hydraulikzylinder (5.0) in die obere Druckkammer (7) bis die Rad-Ausfederung beendet ist.
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Da P 1 und P 2 identisch sind wird bei der Abwärtsbewegung des Druckkolbens (5.1) gleichzeitig genausoviel Ölvolumen von der unteren Druckkammer (6) in den Niederdruckspeicher (13.2.1) verdrängt, wobei der Druck P 2 nahezu konstant bleibt. Im Prinzip wird so die gleiche Menge an Hydraulik-Fluid die vom Hochdruckspeicher HDS (13.1.0) an das System abgegeben wird, vom Niederdruckspeicher NDS 1 (13.2.1) wieder aufgenommen. Wenn dieser weitgehend voll ist wird der elektrische Antriebsmotor (nicht gezeichnet) der Hochdruckpumpe HDP (14) eingeschaltet und diese pumpt das Fluidvolumen von dem Niederdruckspeicher NDS 1 (13.2.1) wieder zum Hochdruckspeicher HDS (13.1.0)
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Insgesamt ist dies also ein völlig geschlossener Hydraulikfluid- Kreislauf mit dem Vorteil,daß er in allen Komponenten ständig einen nahezu konstanten Arbeitsdruck aufweist, wodurch nur realiv geringe Energieverluste auftreten, also ein hoher Wirkungsgrad vorhanden ist, im Gegensatz zu anderen Lösungen.
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Nur der Vollständigkeit halber sei erwähnt, daß bei der Aufwärtsbewegung des Druckkolbens (5.1) (Radeinfederung) das von diesem aus der oberen Druckkammer (7) verdrängte Fluid nicht in das System HYPE zurückgespeist wird, sondern durch Öffnen des Ventils (15.3) in der Bypassleitung bei gleichem Druck P 1 und P 2 von der oberen Druckkammer (7) in die untere Druckkammer (6) verschoben wird.
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Durch diesen technischen „Trick“ wird die hydraulische Energie P 2 nur durch minimale Fließwiderstände und nicht durch eine Druckentspannung vermindert, was sehr vorteilhaft für den Gesamt-Wirkungsgrad von SAF in Kombination mit HYPE ist.
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Nachfolgend wird ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der prinzipiellen Erfindungsidee detailliert beschrieben. Die Erfindung und die Schutzrechte sind jedoch nicht nur auf das in der Beschreibung und Zeichnung 1 dargestellte Ausführungsbeispiel beschränkt sondern es können,den Erfordernissen entsprechend, beliebige technische Variationen und Modifikationen der diversen Bauteile mit deren Funktionen und Merkmale kombiniert werden, ohne vom erfindungsgemäßen Prinzip abzuweichen. Dies betrifft auch diejenigen Bauteile, die in 1 nicht gezeichnet, aber im Text genannt wurden.
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Der Hochdruckspeicher HDS (13.1.0) besteht prinzipiell aus mindestens zwei Kammern, die durch eine elastische Membran oder bevorzugt durch einen verschiebbaren Kolben (13.1.3) getrennt sind. Die eine der beiden Kammern, genannt Hydraulikkammer (13.1.1) ist mit Hydraulikfluid befüllt und die andere Kammer, genannt Stickstoffkammer (13.1.2) ist mit einem nicht brennbaren Gas, bevorzugt Stickstoff befüllt.
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Der technische Aufbau und funktionale Zweck des Hochdruckspeichers HDS (13.1.0) ist bekanntlich seine hydropneumatische Energie- Speicherungsfunktion infolge der Kompression des Stickstoffs durch hydraulische Energie das heißt Flächendruck des Kolbens (13.1.3) auf das Gaspolster in der Stickstoffkammer (13.1.2). Die dazu nötige hydraulische Kraft liefert üblicherweise eine angeschlossene Hydraulikpumpe, die in 1 dargestellt ist als Hochdruckpumpe HDP (14).
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Der in der Praxis übliche Arbeitsdruck bei hydropneumatischen Energiespeichern liegt bei etwa 300 bar. Handelsüblich lieferbar sind aber auch Kolbenspeicher bis zu 1.000 bar mit beliebigen Volumina.
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Die Energiespeicherung im Hochdruckspeicher HDS (13.1.0) mittels Befüllung der Hydraulikkammer (13.1.1) wird durch die von einem Elektromotor (nicht gezeichnet) angetriebene Hochdruckpumpe HDP (14) realisiert.
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Dieser elektrische Pumpenmotor bezieht den nötigen Strom wahlweise aus dem fahrzeuginternen „Fahrakku“ oder alternativ aus einer fahrzeugexternen Stromquelle (Ladestation) über ein mit dem Bordnetz des Fahrzeugs gekoppeltem Ladekabel. Eine modernere und kundenfreundlichere Ladealternative wäre eine „induktive“ (berührungslose) Ladestation, die das lästige Kabelschleppen obsolet machen würde.
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Bei arbeitender Hochdruckpumpe HDP (14) wird über das offene Ventil (15.1) aus dem Niederdruckspeicher NDS 1 (13.2.1) Hydraulikfluid angesaugt. Dieses fließt über das geöffnete Ventil (15.7) in die Hydraulikkammer (13.1.1) des Hochdruckspeichers HDS (13.1.0). Der Fluidvolumenstrom bewegt den Kolben (13.1.3) in Richtung Stickstoffkammer (13.1.2) und komprimiert dadurch das Stickstoffgas, wobei der zunächst minimal vorhandene Gasdruck entsprechend erhöht wird und somit die hydraulische Druckenergie in Kompressionsenergie des Stickstoffgases umgewandelt und gespeichert wird.
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Die Kompression des Stickstoffs bewirkt bekanntlich eine Wärmeabgabe an das umgebende Gehäuse des Hochdruckspeichers HDS (13.1.0). Durch einen dort installierten Wärmetauscher (nicht gezeichnet) in geeigneter Ausführung kann diese Kompressionswärme aufgenommen und sinnvoll genutzt werden, indem damit die Temperatur des Fahrzeug- Akkus (nicht gezeichnet) im optimalen Betriebsbereich konstant gehalten wird. Dadurch erleidet der Akku bei geringen Außentemperaturen keinen Leistungsabfall, der sich ansonsten negativ auf die Fahrtreichweite auswirken würde.
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Alternativ oder gleichzeitig könnte die Kompressionswärme auch zur Beheizung der Fahrgastzelle verwendet werden.
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Sobald der Hochdruckspeicher HDS (13.1.0) seinen zulässigen Maximaldruck erreicht hat, schaltet die Hochdruckpumpe HDP (14) ab und das System HYPE ist betriebsbereit.
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Ein bevorzugtes Einsatzgebiet des Systems HYPE ist die Speicherung und zusätzliche Bereitstellung von bevorzugt fahrzeugextern geladener Energie bei Hybrid- und Elektroautos zur Verbesserung des Wirkungsgrades und der Fahrtreichweite beim Einsatz des international patentierten Systems SAF „Strom aus der Federung“
US 8,874,291 B2 /
EP 2445745 B1 /
CN 102481821 A Patentinhaber: Intertronic Gresser GmbH Würzburg / Germany.
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Dieser spezielle, aber nicht alleiniger Einsatzfall von HYPE soll hier in beispielhafter Systematik als eine bevorzugte von vielfach möglichen Variationen dargestellt werden.
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Das System SAF arbeitet vollkommen ohne die üblichen Stahlfedern oder Luftbälge als Tragelemente des Karosseriegewichtes und benötigt deshalb im dafür vorgesehenen Hydraulik-Tragzylinder (5.0) beim „Ausfedern“ des Fahrzeugrades zusätzliche hydraulische Energie. Diese „Hydroenergie“ kann SAF wahlweise aus derjenigen kinetischen Energie abzweigen, die bei der Einfederungsbewegung des Rades (1) wirksam ist.
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Dazu wird beim Einfedern das Ventil 15.11 geöffnet, damit kann die Hydroenergie im Niederdruckspeicher (bevorzugt Kolbenspeicher) NDS 2 (13.2.2) zwischengespeichert werden. Beim Ausfedern des Rades wird diese Hydroenergie wieder an den Hydraulikzylinder (5.0) abgegeben, um das Karosseriegewicht zu tragen und das Rad (1) ohne Verlust des Reibkontaktes auf der Fahrbahn (17) zu halten. Dies hätte zwar den Vorteil einer „Notlauffunktion“ bei einem eventuellen Ausfall des Lineargenerators (8) der in dieser Federungs- Phase mit der elektromagnetischen „Lorentz“-Kraft das anteilige Gewicht der Karosserie (11) trägt. Andererseits wäre ein gravierender Nachteil, daß damit weniger Kräfte im Lineargenerator (8) zur Verfügung stünden, was bewirken würde, daß hiermit deutlich weniger elektrische Energie generiert werden könnte.
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Die im Wirkungsgrad erheblich bessere 2. Variante ist, die Hydroenergie zur Ausfederung des Fahrzeugrades über HYPE dem System SAF zuzuführen und nicht aus der Einfederungsenergie abzuzweigen, wodurch indirekt die Fahrtreichweite signifikant erhöht wird, weil der Lineargennerator (8) mehr Strom generieren kann. Damit wird eine Verbesserung des Gesamtwirkungsgrades von SAF bewirkt mit deutlicher Erhöhung der Fahrtreichweite, insbesondere wenn der Hochdruckspeicher HDS (13.1.0) erfindungsgemäß bevorzugt mit fahrzeugexternem Strom aufgefüllt wird. Denn damit verbleibt mehr Strom im Fahrzeugakku, wodurch logischerweise die aus dem Akku gespeiste elektrische Fahrtreichweite erhöht wird.
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Ein zweiter wichtiger Punkt für den Wirkungsgrad von SAF ist, daß im gesamten Hydrauliksystem möglichst zumindest näherungsweise immer ein konstanter Hyraulikdruck herrscht ohne große Druckminderungen, die ansonsten mit elektrischer Zusatzenergie aus dem Akku wieder ausgeglichen werden müßten mit entsprechend negativen Auswirkungen auf die Akkukapazität und letztlich der Fahrreichweite.
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Der nahezu konstante und dadurch energiesparende Hydraulikdruck in SAF wird realisiert durch die im SAF-Konzept vorgesehene „Bypassleitung“ zwischen der oberen Druckkammer (7) und der unteren Druckkammer (6) im Hydraulikzylinder (5.0) wie bereits oben näher beschrieben.
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Durch die entsprechenden Algorithmen in der Regelelektronik (nicht gezeichnet) ist bei SAF im Funktionsablauf der Druck P1 und P2 in den zugehörigen Druckkammern immer konstant. Damit wird verhindert, daß bei den vertikalen Federungsbewegungen des Rades eine Druckminderung entsteht, die sodann wieder über die Hochdruckpumpe HDP (14) erhöht das heißt, neu hergestellt werden müßte mit entsprechendem zusätzlichem Energieaufwand, was so entfällt. Der Wirkungsgrad wird also durch die Druckkonstanthaltung signifikat verbessert.
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Der Gesamt- Fluidkreislauf und die zugehörigen hydraulischen Regelungs- Funktionen sind prinzipiell, jedoch variabel anpassbar, in vereinfachter Darstellung wie folgt.
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An jedem Rad (1) ist eine SAF-Einheit bevorzugt mit der Erfindung HYPE wie in 1 dargestellt, angebaut. Aus technischen oder Kostengründen können selbstverständlich Modifizierungen vorgenommen werden.
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Beim Radeinfedern bewegt sich der Kolben (5.1) nach oben. Dies registriert die Regelelektronik (nicht gezeichnet) beispielsweise über mindestens einen Drucksensor (DS.xx) und öffnet das Ventil 15.3 in der Bypassleitung, wodurch das „Verdrängungsvolumen“ des Hydraulikfluids über die Bypassleitung von der oberen Druckkkammer (7) zu der unteren Druckkammer (8) fließen kann, wobei die Kammerdrücke P1 und P2 konstant bleiben.
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In dieser Arbeitsphase wird das anteilig lastende KarosserieGewicht nicht mehr von dem Hydraulikzylinder (5.0) getragen sondern von den elektromagnetischen Kräften („Lorentzkraft“) im mechanisch oder hydraulisch gekoppelten Lineargenerator (8) wodurch die Karosseriehöhe (Abstand zur Fahrbahnoberfläche) konstant bleibt und dabei wird durch Induktion Strom generiert.
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Im Scheitelpunkt der Fahrbahnerhöhung ist die Einfederungsbewegung des Rades (1) beendet, die „Lorentzkraft“ bricht zusammen und das Karosseriegewicht wird wieder von dem Hydraulikzylinder (8) beziehungsweise der oberen Druckkammer (7) getragen,indem das Bypassventil (15.3) geschlossen wird.
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Nun kommt die Phase der Rad-Ausfederung. Der Hydraulikkolben (5.1) bewegt sich dabei vertikal abwärts. Dies kann er aber nur dann, wenn er das Fluidvolumen in der unteren Druckkammer (6) verdrängen kann, weshalb das Ventil 15.2 geöffnet wird, wodurch das Fluid in den Niederdruckspeicher NDS 1 (13.2.1) abfließen kann.
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Um dabei die Karosserie auf dem gleichem Höhenniveau zu halten, muß in die obere Druckkammer (7) genausoviel Fluidvolumen nachfließen, wie der Kolben in der unteren Druckkammer (6) verdrängt. Hierzu könnte das Ventil 15.11 geöffnet werden und der Niederdruckspeicher NDS 2 (13.2.2) könnte dieses Fluid zur Verfügung stellen. Die bevorzugte und bessere Lösung ist jedoch, daß das Ventil 15.1 geöffnet wird und der Arbeitsspeicher ADS 1 (12.1) liefert das nötige Fluidvolumen und sorgt dafür, daß der Druck P1 und das Karosserie- Höhenniveau konstant bleiben.
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Letztlich funktioniert die elektronische Regelung der Ventile idealiter so, daß P1 und P2 immer konstant bleiben durch Zu- oder Abfluß des jeweils vom Druckkolben (5.1) verdrängten Fluid- Volumens. Durch diese Druckkonstanthaltung entstehen nur verhältnismäßig geringe Druckverluste und damit Energieverluste durch die Fließwiderstände in den Fluidleitungen und den Ventilen. Der Arbeitsspeicher ADS 1 (12.1) hat ein etwas höheren Druck als P1 / P2 im SAF-Hydraulikzylinder (5.0). Wenn ein bestimmter unterer Grenzwert erreicht ist und / oder das Speichervolumen des Arbeitsspeichers ADS 1 zur Neige geht, wird er vom Hochdruckspeicher HDS (13.1.0) wieder befüllt.
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Falls dieser nicht mehr genügend Druckenergie oder Fluidvolumen zur Verfügung hat, kann alternativ diese Befüllung auch von der elektromotorisch angetriebenen Hochdruckpumpe HDP (14) vorgenommen werden. Der Druck und Volumenstrom wird dabei von dem „hydraulischen Getriebe“ Hydromotor (13.4.0) und Niederdruckpumpe (13.3.0) vorgenommen und elektronisch geregelt. Die Hochdruckpumpe HDP (14) benutzt dabei den Niederdruckspeicher NDS 1 (13.2.1) als Vorratsbehälter aus dem er das Fluid ansaugt.
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Desgleichen bei der Nachfüllung von Druck und Fluidvolumen für den Hochdruckspeicher HDS (13.1.0) wobei hier idealiter externer Strom aus einer externen Ladesation für den Antriebsmotor der Hochdruckpumpe HDP (14) verwandt werden sollte, um die Fahrzeugakku- Kapazität zu schonen zur Optimierung der Fahrtreichweite.
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Letztlich ist der Fluidkreislauf beim Einsatz des Systems „HYPE“ in Kombination mit dem Verbraucher von Hydroenergie, dem System „SAF“ ein geschlossener Fluid- Kreislauf mit energiesparendem, nahezu konstantem Druck, der von einem hydropneumatischem Hochdruck- Energiespeicher gespeist wird und dieser wiederum wird bevorzugt von einer externen elektrischen Energiequelle mit Strom versorgt, die fahrzeugintern mit einer Hochdruckpumpe in Hydroenergie umgewandelt und im Hochdruckspeicher bevorratet wird zur erfindungsgemäßen Verwendung im Hydroenergie- Verbraucher SAF.
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Die im obigen Ausführungsbeispiel dargestellten Funktionen vom System HYPE sind eine bevorzugten Ausführung.
- 1.0.0
- Energiespeicherung im Hochdruckspeicher HDS (13.1.0)
- 1.1.0
- Hydraulikenergie
- 1.1.1
- Hydroenergie im HDP mit externem Strom produziert
- 1.1.2
- Hydroenergie im HDP mit Fahrzeug-Akkustrom produziert
- 1.1.3
- Hydroenergie im HDP mit Hydr.-Zylinder SAF produziert
- 1.1.4
- Nachladung Hydroenergie im HDS durch externe Ladestation
- 2.0.0
- Energieumwandlung in HYPE (Druck und Volumenstrom)
- 2.1.0
- Umwandlung Hochdruck zu Arbeitsdruck durch Hydrogetriebe (HM und NDP) Zwischenspeicherung im Arbeitsspeicher ADS
- 2.1.1
- Regelung / Anpassung Fluiddruck durch Hydrogetriebe
- 2.1.2
- Regelung / Anpassung Volumenstrom durch Hydrogetriebe hydraulisch und / oder elektronisch geregelt
- 3.0.0
- Energiezufuhr zu mindestens einem Energie- Verbraucher
- 3.1.1
- Energiezufuhr Hydroenergie aus HDS zum Verbraucher
- 3.1.2
- Energiezufuhr elektrische Energie zum Verbraucher
- 4.0.0
- Stromproduktion zur Ladung / Speicherung im Fahrakku
- 4.1.1
- Hydromotor gekoppelt mit Rotations- Stromgenerator
- 4.1.2
- Hochdruckpumpe HDP arbeitet als Hydromotor und treibt Rotations-Stromgenerator an, wobei der Hochdruckspeicher HDS als Energiequelle eingesetzt wird.
- 4.2.1
- Stromproduktion durch Lineargenerator im technisch gekoppelten System SAF.
- 4.2.2
- Strom vom SAF-Lineargenerator wird im Fahrakku zwischengespeichert.
- 4.2.3
- Strom vom SAF-Lineargenerator wird nach Spannungsumwandlung direkt für den Fahrmotor des Fahrzeuges verwandt.
- 4.2.4
- Strom vom SAF-Lineargenerator wird für den Elektromotor der HDP verwandt der den HDS mit Hydroenergie befüllt.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102006011443 [0010]
- US 8873291 B2 [0016]
- EP 2445745 B1 [0016, 0019, 0068]
- CN 102481821 A [0016, 0019, 0068]
- US 8874291 B2 [0019, 0068]
