DE102018006408A1 - Electric vehicle drive with integrated electric battery - charging while driving by using the wind energy generated while driving - Google Patents
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- B60L8/006—Converting flow of air into electric energy, e.g. by using wind turbines
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- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
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Abstract
Nach dem Stand der Technik sind viele Modelle von Windkraft-Generatoren für den An- oder Einbau an Fahrzeugen bekannt.Diese Erfindungen werden als zusätzliche Energiequelle, bedingt durch ihr Bauart mit oft geringen elektrischen Leistungen beschrieben.Reine Elektrofahrzeuge werden meist mit nur einem Akku ausgerüstet, welcher neben dem Antrieb auch zur geringen Wiederaufladung (Rekuperation) Anwendung findet.Bei allen bekannten Fahrzeugen wird auf einen möglichst geringen Luftwiderstand (cw-Wert) geachtet. Die Energie des Fahrt-Windes wird immer an der Karosserie vorbei geleitet, also ungenutzt verdrängt.Diese Erfindung beruht darauf, ein Fahrzeug mit möglichst geringem Luftwiderstand (cw-Wert) zu konstruieren. Der Fahrtwind soll durch das Fahrzeug hindurch - mittels Windkanal - geleitet werden. Dies zwingt auch zu grundsätzlichen Veränderungen der Karosserie.Durch den Zwischenbau eines Ring-Generator im Kanal, welcher mittels einem Windrad - und bei niedriger Fahr-Geschwindigkeit unterstützend mittels Elektromotor angetrieben wird, kann somit der Fahrtwind zur Energieerzeugung nutzbar gemacht werden.Es müssen im Fahrzeug immer mindestens zwei Akku vorhanden sein: einer für den aktuellen Fahrbetrieb und mindestens ein weiterer Akku, welcher vom Generator geladen wird.Eine Steuerung schaltet zwischen den beiden (oder mehreren Akku) und ermöglicht so eine kontinuierliche Aufladung während der gesamten Fahrzeit. Es wird immer ein Akku im Betriebsmodus entladen und einer oder weitere Akku mit teilweiser Entladung wieder aufgeladen.According to the state of the art, many models of wind power generators for attachment to or installation on vehicles are known. These inventions are described as an additional energy source, due to their design, often with low electrical outputs. Pure electric vehicles are usually equipped with only one battery, which, in addition to the drive, is also used for low recharging (recuperation) .All known vehicles ensure that the air resistance (drag coefficient) is as low as possible. The energy of the driving wind is always directed past the bodywork, so it is displaced unused. This invention is based on the design of a vehicle with the lowest possible air resistance (drag coefficient). The wind should be directed through the vehicle - using a wind tunnel. This also forces the body to undergo fundamental changes.Through the interposition of a ring generator in the channel, which is driven by a wind turbine - and at low driving speeds by means of an electric motor, the airstream can be used to generate energy There must always be at least two batteries: one for the current driving mode and at least one other battery that is charged by the generator. One battery is always discharged in operating mode and one or more batteries with partial discharge are recharged.
Description
Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass sie es ermöglicht, während der Fahrt ausreichend Energie in einen Speicher zu laden, um damit die Reichweite eines Fahrzeuges um ein Vielfaches zu erhöhen.
Dieses Ziel soll unter Ausnutzung des beim Fahren entstehenden Fahrtwindes erreicht werden.The invention is characterized in that it enables sufficient energy to be loaded into a memory during the journey in order to increase the range of a vehicle many times over.
This goal is to be achieved using the wind generated during driving.
Nach dem Stand der Technik sind viele Modelle von Windkraft-Generatoren für den Anbau oder Einbau für unterschiedlichste Fahrzeuge bekannt.
Diese Erfindungen beanspruchen immer nur eine Nutzung als zusätzliche Energiequelle zum originalen Fahrzeug-Akku - mit oft geringen elektrischen Leistungen.
Meist handelt es sich um „kleine Windräder auf dem Fahrzeugdach“, „Walzen hinter dem Kühlergrill“ oder „Mehrere Windräder im Front-Karosseriebereich“.According to the state of the art, many models of wind power generators for attachment or installation for a wide variety of vehicles are known.
These inventions only ever claim to be used as an additional energy source in addition to the original vehicle battery - often with low electrical outputs.
Most of them are “small wind turbines on the vehicle roof”, “rollers behind the grille” or “several wind turbines in the front body area”.
All diesen Erfindungen ist gemeinsam, dass sie auf dem Erscheinungsbild heutiger Kraftfahrzeuge beruhen.
Es wird immer versucht, an das heutige Kraftfahrzeug etwas anzubauen, zu „erweitern“ bzw. zu komplettieren.All of these inventions have in common that they are based on the appearance of today's motor vehicles.
There is always an attempt to add, "expand" or complete something on today's motor vehicle.
Die hier vorliegende Erfindung beruht auf einer veränderten Sichtweise im Fahrzeugbau.The present invention is based on a changed perspective in vehicle construction.
Das gesamte Erscheinungsbild eines Kraftfahrzeuges muss so verändert werden, dass es möglich ist, den Fahrtwind - nicht wie in allen bisherigen Konstruktionen - am Fahrzeug vorbei zu leiten, also „abzuweisen“, sondern die Energie aus dem Fahrtwind in größtmöglichem Umfang zu nutzen.The overall appearance of a motor vehicle has to be changed in such a way that it is possible to direct the airstream - not as in all previous constructions - past the vehicle, ie "reject" it, but to use the energy from the airflow to the greatest extent possible.
Diese Erfindung beruht darauf, ein Fahrzeug wie bisher mit möglichst geringem Luftwiderstand (cw-Wert) zu konstruieren, aber es soll ein möglichst großer Anteil des Fahrtwindes durch das Fahrzeug hindurch geleitet werden.
Durch den Wegfall von Motor-, Getriebe- und sonstigen erforderlichen Bauteilen für Otto- oder Dieselmotoren bietet der nun leere Motorraum die Möglichkeit, mittels eines nun hier eingebauten Windkanal einen großen Anteil des Fahrtwindes in einem solchen Kanal zu konzentrieren und mittels Leitvorrichtungen seine Bewegungsform zu steuern. Dies zwingt auch zu grundsätzlichen Veränderungen der Karosserie.
Durch den Zwischenbau eines Ring-Generator im Kanal kann somit der Fahrtwind zur Energieerzeugung nutzbar gemacht werden.
Dieser Generator wird nicht zur Aufladung des aktuell genutzten Fahr-Akku benutzt, es müssen im Fahrzeug immer mindestens zwei Akku vorhanden sein: einer für den aktuellen Fahrbetrieb und die Verbraucher und mindestens ein weiterer Akku, welcher vom Generator geladen wird.
Es ergibt sich daraus, dass bisher bekannte Baugrößen von Akku aus der Serienfertigung verwendet werden können.
Ring-Generatoren in erforderlicher Baugröße und Leistung werden heute in kleineren Windanlagen eingesetzt.This invention is based on designing a vehicle with the lowest possible air resistance (drag coefficient) as before, but the largest possible proportion of the airstream is to be passed through the vehicle.
Due to the elimination of engine, transmission and other necessary components for gasoline or diesel engines, the now empty engine compartment offers the opportunity to concentrate a large proportion of the wind in such a channel using a wind tunnel now installed and to control its form of movement by means of guide devices , This also forces fundamental changes to the body.
By installing a ring generator in the channel, the airstream can be used to generate energy.
This generator is not used to charge the currently used driving battery, there must always be at least two batteries in the vehicle: one for the current driving mode and the consumers and at least one additional battery that is charged by the generator.
It follows from this that previously known battery sizes from series production can be used.
Ring generators of the required size and power are used today in smaller wind turbines.
Am Beispiel eines Transporters soll die Erfindung erläutert werden:
- Heute bekannte Transporter mit reinem Elektroantrieb benötigen ca. 15-25 kWh für eine Fahrtstrecke von 100 km. Es wurde für einzelne, nur bei konkreter Konstruktion errechenbarer Widerstände eine Pauschale von 25% Energiebedarf aufgeschlagen.
- Today's known transporters with pure electric drive require approx. 15-25 kWh for a distance of 100 km. A flat rate of 25% energy requirement was added for individual resistors that can only be calculated with a specific design.
Im tatsächlichen Fahrbetrieb wird der Energie-Verbrauch bei unterschiedlichen, wechselnden Geschwindigkeiten auch unterschiedlich ausfallen.In actual driving, the energy consumption will also be different at different, changing speeds.
Funktionsweise dieser ErfindungOperation of this invention
Die Bauteile sowie deren Funktion wird in Zeichnung
- Während der Fahrt wird über eine möglichst große Jalousie (
1 ) der Fahrtwind eingefangen und durch einen konischen Luftkanal (2 ) zu einem Windrad (3 ) geleitet, welches mit einem Ring-Generator (4 ) gekoppelt ist. Hinter dem Generator wird der abströmende Luftstrom durch einen Fortluftkanal (5 ) aus dem Fahrzeug abgeleitet. Um auch bei niedrigen Fahr-Geschwindigkeiten eine Energieerzeugung im Generator(4 ) zu gewährleisten, wird hier mittels Elektro-Hilfsmotor (7 ) die erforderliche Drehzahl bereitgestellt. Bei hohen Fahr-Geschwindigkeiten muss die Generator-Drehzahl reduziert bzw. auf dem Sollwert gehalten werden. Hierzu kann die Jalousie (1 ) verstellbar sein, die Rotorblätter des Windrades (3 ) können verstellbar sein und/oder mittels elektrischer / mechanischer Bremse (6 ) wird eine optimale Generator-Drehzahl erreicht.
- During the journey, the largest possible blind (
1 ) the airstream is trapped and through a conical air duct (2 ) to a wind turbine (3 ) which is connected to a ring generator (4 ) is coupled. Behind the generator, the outflowing air flow is through an exhaust air duct (5 ) derived from the vehicle. In order to generate energy in the generator even at low driving speeds (4 ) is ensured here by means of an auxiliary electric motor (7 ) provided the required speed. At high driving speeds, the generator speed must be reduced or kept at the setpoint. For this, the blind (1 ) be adjustable, the rotor blades of the wind turbine (3 ) can be adjustable and / or by means of an electrical / mechanical brake (6 ) an optimal generator speed is reached.
Berechnungsbeispiel:Calculation example:
Das Fahrzeug ist mit mindestens zwei Akku mit einer jeweiligen Kapazität von 30 kW ausgestattet (8+9)
Der Fahrbetrieb wird mittels einem dieser Akku (
Ab einer Geschwindigkeit von ca. 30 km/h wird ein Hilfsmotor (
Der Fahrtwind fällt noch gering aus und die erforderliche Energie für den Hilfsmotor (
Erhöht sich die Fahr-Geschwindigkeit, wird der Antrieb des Windrades (
Driving is carried out using one of these batteries (
From a speed of approx. 30 km / h, an auxiliary motor (
The airstream is still low and the energy required for the auxiliary engine (
If the driving speed increases, the drive of the wind turbine (
(Um die Luftgeschwindigkeit im Generator zu erhöhen, muss der Fortluftkanal (
Ab einer Fahr-Geschwindigkeit von ca. 90 km/h wird durch den Fahrtwind über das Windrad (
Erhöht man die Fahr-Geschwindigkeit weiter, ist es möglich, auch den Hilfsmotor (
If the driving speed is increased further, it is also possible to use the auxiliary motor (
Durch das wechselseitige Schalten der vom Generator (
Die Energiebilanz ist für die Zeichnungen 2 - 5 dargestellt:The energy balance is shown for drawings 2-5:
Bezugnehmend auf den heutigen Standard im Verbrauch von rein elektrisch betriebenen Transportern in Höhe von ca. 20 kW / 100 km, werden hier für die Berechnungen 25 kW / 100 km angewendet. Dafür wurden in den Beispielen Verluste für Reibung, Druckverluste durch Querschnittsänderungen usw. vernachlässigt. Diese können erst nach konkreter Konstruktion einzelner Bauteile genau ermittelt werden.Based on the current standard in the consumption of purely electric transporters in the amount of approx. 20 kW / 100 km, 25 kW / 100 km are used for the calculations. Losses for friction, pressure losses due to changes in cross-section, etc. were neglected in the examples. These can only be determined precisely after the specific construction of individual components.
Die benötigte Antriebsenergie des Ringgenerators beträgt 7,5 kW/h
Im Standbetrieb und bei niedriger Fahr-Geschwindigkeit wird der Ring-Generator (
In stationary operation and at low driving speeds, the ring generator (
Eine weitere - zusätzliche - Möglichkeit der Energiegewinnung ist die in den meisten heute verbauten Elektro- und Hybridfahrzeugen verwendete Lademöglichkeit der Rekuperation.Another - additional - possibility of energy generation is the charging option of recuperation used in most electric and hybrid vehicles installed today.
Nach dem Betzschen Gesetz können maximal 59 % der erreichbaren Windleistung als anwendbare Energie verwendet werden.According to Betz's law, a maximum of 59% of the achievable wind power can be used as applicable energy.
Zeichnung 2. bei 50 km/h Fahr-Geschwindigkeit
Beispielrechnung:Example calculation:
Fahr-Geschwindigkeit = 50 km/h
2,0 m2 Ansaugfläche der Jalousie (1) /1,0 m2 Fläche (freier, innerer Querschnitt des Generator) (4) Windgeschwindigkeit = 13,9 m/s = 3,36 kW -41% = 1,98 kW max.nutzbare Windleistung (Betzsches Gesetz)Driving speed = 50 km / h
2.0 m 2 suction area of the blind (1) / 1.0 m 2 area (free, internal cross-section of the generator) (4) wind speed = 13.9 m / s = 3.36 kW -41% = 1.98 kW max. usable wind power (Betz law)
Verbrauch:Consumption:
20 kWh für Fahr-Antrieb aus Akku (
+5,52 kW für Hilfs-Motor (
+5.52 kW for auxiliary motor (
Aufladung durch Windgenerator:Wind generator charging:
30 kW /1 Stunde30 kW / 1 hour
Zeichnung 3. bei 80 km/h Fahr-Geschwindigkeit
Beispielrechnung:Example calculation:
Fahr-Geschwindigkeit = 80 km/h
2,0 m2 Ansaugfläche der Jalousie (1) /1,0 m2 Fläche (freier, innerer Querschnitt des Generator) (4) Windgeschwindigkeit = 22 m/s = 13,0 kW -41% = 7.61 kW max.nutzbare Windleistung (Betzsches Gesetz)Driving speed = 80 km / h
2.0 m 2 suction area of the blind (1) / 1.0 m 2 area (free, internal cross-section of the generator) (4) wind speed = 22 m / s = 13.0 kW -41% = 7.61 kW maximum usable wind power (Betz's law)
Verbrauch:Consumption:
22 kW für Fahr-Antrieb aus Akku (
0,0 kW für Hilfs-Motor (
0.0 kW for auxiliary motor (
Aufladung durch Windgenerator:Wind generator charging:
30 kW /1 Stunde30 kW / 1 hour
Zeichnung 4. bei 100 km/h Fahr-Geschwindigkeit
Beispielrechnung:Example calculation:
Fahr-Geschwindigkeit = 100 km/h
2,0 m2 Ansaugfläche der Jalousie (
2.0 m 2 suction surface of the blind (
Verbrauch:Consumption:
25 kWh für Fahr-Antrieb aus Akku (
0,0 kW für Hilfs-Motor (
= 25 kWh / 100 km25 kWh for traction drive from battery (
0.0 kW for auxiliary motor (
= 25 kWh / 100 km
Aufladung durch Windgenerator:Wind generator charging:
30 kW / 1 Stunde
+ 8,3 kW Überschuß aus Windleistung (15,8 kW - 7,5 kW für Windradantrieb)
+ 7,5 kW zusätzlicher Aufladung durch Hilfsmotor (7)30 kW / 1 hour
+ 8.3 kW excess from wind power (15.8 kW - 7.5 kW for wind turbine drive)
+ 7.5 kW additional charging by auxiliary engine (7)
Zeichnung 5. bei 120 km/h Fahr-Geschwindigkeit
Beispielrechnung:Example calculation:
Fahr-Geschwindigkeit = 120 km/h
2,0 m2 Ansaugfläche der Jalousie (
2.0 m 2 suction surface of the blind (
Verbrauch:Consumption:
30 kWh für Fahr-Antrieb aus Akku (
0,0 kW für Hilfs-Motor (
= 30 kWh / 100 km30 kWh for traction drive from battery (
0.0 kW for auxiliary motor (
= 30 kWh / 100 km
Aufladung durch Windgenerator:Wind generator charging:
30 kW /1 Stunde
+ 18,46 kW Überschuß aus Windleistung (25,96 kW - 7,5 kW für Windradantrieb)
+ 7,5 kW zusätzlicher Aufladung durch Hilfsmotor (
+ 18.46 kW excess from wind power (25.96 kW - 7.5 kW for wind turbine drive)
+ 7.5 kW additional charging by auxiliary engine (
(Betrachtet man als Beispiel einen VW Golf VII mit einer Stirnfläche von 2,19 m2 und einem cw-Wert von 0,27, ergibt sich bei 100 km/h eine Kraft von 274 N. Es ist hier eine Antriebsleistung von 7,6 kW nur für die Überwindung des Luftwiderstandes (Fahrtwind) erforderlich.)
Wenn z.B. eine Fläche von 2/3 dieser Stirnfläche in einem Luftkanal erfasst wird, sinkt die Antriebsleistung um 5, 0 kW auf 2,6 kW. Gleichzeitig kann die Windkraft im Kanal zur Energieerzeugung genutzt werden.)(If you consider a VW Golf VII with an end face of 2.19 m 2 and a drag coefficient of 0.27 as an example, a force of 274 N results at 100 km / h. It has a drive power of 7.6 kW only required for overcoming air resistance (head wind).)
If, for example, an area of 2/3 of this end face is recorded in an air duct, the drive power drops by 5.0 kW to 2.6 kW. At the same time, wind power in the canal can be used to generate energy.)
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 11
- Jalousie / LufteinlassVenetian blind / air intake
- 22
- Luftkanalair duct
- 33
- Windradwindmill
- 44
- Ringgeneratorring generator
- 55
- FortluftkanalAir duct
- 66
- Bremsebrake
- 77
- Hilfsmotor, elektrischAuxiliary motor, electric
- 88th
-
Batterie / Akku -
1 Battery / Accu -1 - 99
-
Batterie / Akku -
2 Battery / Accu -2 - 1010
- Steuerteilcontrol part
- 1111
- Fahr- / Antriebs-MotorTravel / drive motor
Claims (6)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102018006408.6A DE102018006408A1 (en) | 2018-08-14 | 2018-08-14 | Electric vehicle drive with integrated electric battery - charging while driving by using the wind energy generated while driving |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102018006408.6A DE102018006408A1 (en) | 2018-08-14 | 2018-08-14 | Electric vehicle drive with integrated electric battery - charging while driving by using the wind energy generated while driving |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE102018006408A1 true DE102018006408A1 (en) | 2020-02-20 |
Family
ID=69320201
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE102018006408.6A Withdrawn DE102018006408A1 (en) | 2018-08-14 | 2018-08-14 | Electric vehicle drive with integrated electric battery - charging while driving by using the wind energy generated while driving |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE102018006408A1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP4219208A1 (en) * | 2022-01-31 | 2023-08-02 | Prata Bruno Design | Vehicle with wind driven electric generator |
-
2018
- 2018-08-14 DE DE102018006408.6A patent/DE102018006408A1/en not_active Withdrawn
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP4219208A1 (en) * | 2022-01-31 | 2023-08-02 | Prata Bruno Design | Vehicle with wind driven electric generator |
FR3132245A1 (en) * | 2022-01-31 | 2023-08-04 | Prata Bruno Design | VEHICLE EQUIPPED WITH A WIND ELECTRIC GENERATOR |
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R119 | Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee |