DE102019129743B4 - Flow wheel device for an electric vehicle, and electric vehicle with flow wheel device - Google Patents

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Abstract

Strömungsradvorrichtung (2, 2', 3) für ein Fahrzeug, insbesondere für ein Elektrofahrzeug (1), mit einem elektrischen Energiespeicher, aufweisend ein Gehäuse (5), mindestens ein Strömungsrad (6, 6'), mindestens einen elektrischen Generator (14) und eine Lagereinheit (18),wobei das Strömungsrad (6, 6') sternförmig angeordnete Arme (9) mit Schaufelelementen (10) umfasst und um eine Drehachse (8) drehbar in der Lagereinheit (18) in dem Gehäuse (5) angeordnet ist,wobei die Strömungsradvorrichtung (2, 2', 3) eine Strömungsleiteinrichtung (15) aufweist,wobei das Strömungsrad (6) derart in dem Gehäuse (5) angeordnet ist, dass sich ein Kreissegment eines durch die Arme (9) und Schaufelelemente (10) gebildeten Kreises durch eine Längsöffnung (5a) des Gehäuses (5) in die Strömungsleiteinrichtung (15) erstreckt,dadurch gekennzeichnet, dassdie Längsöffnung (5a) des Gehäuses (5) eine Schräge (24) an einer Einlaufseite aufweist, wobei die Schräge (24) von einem Ende einer unteren Kante der Längsöffnung (5a) in einem vorher festgelegten Winkel, beispielsweise im Bereich von etwa 10° bis 40°, nach oben bis an eine obere Kante der Längsöffnung (5a) verläuft, wobei die Längsöffnung (5a) des Gehäuses (5) an einer Auslaufseite einen Pfeilabschnitt (25) aufweist, dessen Spitze zu der anderen Seite der Längsöffnung (5a) weist, undwobei an der Längsöffnung (5a) in einem Abstand zu der Längsöffnung (5a) ein Leitelement (23) in Form eines flachen Streifens mit einem zugespitzten freien Ende angebracht ist, wobei das zugespitzte Ende nach unten weist und sich parallel zu einer Drehachse (8, 8') des Strömungsrades (6, 6') erstreckt.Flow wheel device (2, 2', 3) for a vehicle, in particular for an electric vehicle (1), with an electrical energy storage device, comprising a housing (5), at least one flow wheel (6, 6'), at least one electrical generator (14) and a bearing unit (18), wherein the flow wheel (6, 6') comprises arms (9) arranged in a star shape with blade elements (10) and is arranged in the bearing unit (18) in the housing (5) so as to be rotatable about an axis of rotation (8), wherein the flow wheel device (2, 2', 3) has a flow guide device (15), wherein the flow wheel (6) is arranged in the housing (5) in such a way that a circular segment of a circle formed by the arms (9) and blade elements (10) extends through a longitudinal opening (5a) of the housing (5) into the flow guide device (15), characterized in that the longitudinal opening (5a) of the housing (5) has a slope (24) on an inlet side, wherein the slope (24) runs from one end of a lower edge of the longitudinal opening (5a) at a predetermined angle, for example in the range of approximately 10° to 40°, upwards to an upper edge of the longitudinal opening (5a), wherein the longitudinal opening (5a) of the housing (5) has an arrow section (25) on an outlet side, the tip of which points towards the other side of the longitudinal opening (5a), and wherein a guide element (23) in the form of a flat strip with a pointed free end is attached to the longitudinal opening (5a) at a distance from the longitudinal opening (5a), wherein the pointed end points downwards and extends parallel to a rotation axis (8, 8') of the flow wheel (6, 6').

Description

Die Erfindung betrifft eine Strömungsradvorrichtung für ein Elektrofahrzeug. Die Erfindung bezieht sich auch auf ein Elektrofahrzeug mit Strömungsradvorrichtung.The invention relates to a flow wheel device for an electric vehicle. The invention also relates to an electric vehicle with a flow wheel device.

Elektrofahrzeuge mit Elektromotoren, die aus elektrischen Energiespeichern ihre Energie beziehen, sind in ihren Reichweiten (noch) begrenzt. Um eine Reichweite zu erhöhen, gibt es unterschiedliche Lösungen, wie z.B. einen zusätzlichen kleinen Verbrennungsmotor, der einen Generator zur Bereitstellung von Ladeleistung für den elektrischen Energiespeicher antreibt. Weiterhin sind beispielsweise Ausführungen mit Brennstoffzellen bekannt.Electric vehicles with electric motors that draw their energy from electrical energy storage units are (still) limited in their range. There are various solutions to increase the range, such as an additional small combustion engine that drives a generator to provide charging power for the electrical energy storage unit. Versions with fuel cells are also known, for example.

DE 10 2012 014 814 A1 beschreibt eine Energierückgewinnung an Kraftfahrzeugen, insbesondere an Fahrzeugen, die mit einem von Luft durchströmten Kühler versehen sind. Aus dem Fahrtwind, welcher durch den Kühlergrill strömt, wird mittels eines Windrads Windenergie gewonnen. Als nachteilig wird dabei der benötigte Einbauraum gesehen. EN 10 2012 014 814 A1 describes energy recovery in motor vehicles, particularly in vehicles that have a radiator through which air flows. Wind energy is generated from the airflow that flows through the radiator grille using a wind turbine. The disadvantage is the space required for installation.

DE 10 2009 056 309 A1 betrifft ein Kraftfahrzeug mit zumindest einer Fahrtwindturbine, welche durch den Fahrtwind während der Fahrt des Kraftfahrzeugs angetrieben wird und einen Generator zur Erzeugung elektrischer Energie antreibt, wobei am Kraftfahrzeug zumindest ein Luftkanal vorgesehen ist, durch welchen der Fahrtwind zur Fahrtwindturbine geleitet wird, und die Fahrtwindturbine am Dach des Kraftfahrzeugs und/oder am Boden des Kraftfahrzeugs und/oder an der Motorhaube des Kraftfahrzeugs angeordnet ist und die Achse der Fahrtwindturbine in vertikaler Richtung verläuft. EN 10 2009 056 309 A1 relates to a motor vehicle with at least one airstream turbine which is driven by the airstream while the motor vehicle is traveling and drives a generator for generating electrical energy, wherein at least one air duct is provided on the motor vehicle through which the airstream is guided to the airstream turbine, and the airstream turbine is arranged on the roof of the motor vehicle and/or on the floor of the motor vehicle and/or on the hood of the motor vehicle and the axis of the airstream turbine runs in a vertical direction.

DE 20 2011 105 431 U1 gibt einen Fahrtwindgenerator für Fahrzeuge aller Art an, der eine Trichteranlage ist, die über ein Rohrsystem, ein Lüfterrad mit angeschlossenem Generator, das sich in einem Turbinengehäuse befindet, angetrieben wird. Das geschlossene System wird im Frontbereich von Fahrzeugen eingebaut. Bei Hybridfahrzeugen sowie bei Elektrofahrzeugen können zusätzlich, bei der Fahrt, die Akkus aufgeladen werden. DE 20 2011 105 431 U1 specifies a wind generator for all types of vehicles, which is a funnel system that is driven by a pipe system, a fan wheel with a connected generator that is located in a turbine housing. The closed system is installed in the front area of vehicles. In hybrid vehicles and electric vehicles, the batteries can also be charged while driving.

DE 16 30 064 A beschreibt ein mit Hilfe von Akkumulatoren elektrisch angetriebenes Fahrzeug. Eine Vielzahl Generatoren, elektrische Verbindungen zwischen den Generatoren und den das Fahrzeug mit Kraft versorgenden Akkumulatoren sind an einem vorderen Abschnitt des Fahrzeugs angeordnet. Jeder Generator weist eine Antriebswelle und an jeder Antriebswelle einen Propeller auf, der so angeordnet ist, dass er durch die Luftverdrängung gedreht wird, die durch die Vorwärtsbewegung des Fahrzeugs erzeugt wird. Die Antriebswellen sind vertikal angeordnet und die Propeller drehen sich in einer horizontalen Ebene. Jeder Propeller besteht aus einer Vielzahl von radialen Armen, wobei in der Nähe der Enden jedes Armes eine halbkugelförmige becherförmige Schaufel angeordnet ist. DE 16 30 064 A describes a vehicle electrically propelled by means of storage batteries. A plurality of generators, electrical connections between the generators and the storage batteries supplying power to the vehicle are arranged on a front portion of the vehicle. Each generator has a drive shaft and on each drive shaft a propeller arranged to be rotated by the air displacement created by the forward motion of the vehicle. The drive shafts are arranged vertically and the propellers rotate in a horizontal plane. Each propeller consists of a plurality of radial arms with a hemispherical cup-shaped blade arranged near the ends of each arm.

EP 3 027 898 B1 betrifft einen Hilfsstromgenerator, umfassend eine äußere Schale, die mit mindestens einer Einlassöffnung für ein Fluid und mindestens einer Auslassöffnung für das Fluid versehen ist; einen Rotor, der innerhalb der Schale entlang des Weges des Fluids von der Einlassöffnung zur Auslassöffnung untergebracht ist; wobei der Rotor mit einer Vielzahl an Schaufeln zum Abfangen des Fluids und einer Ausgangswelle versehen ist; einen Generator für den elektrischen Strom, der im Inneren der Schale untergebracht ist, versehen mit einer Eingangswelle, die mechanisch mit der Ausgangswelle des Rotors verbunden ist, und mit mindestens einem elektrischen Ausgangsanschluss versehen ist; und einen mindestens einzigen Akkumulator elektrischer Energie, der elektrisch mit dem elektrischen Ausgangsanschluss verbunden ist, wobei der Hilfsgenerator ferner einen Multiplikator umfasst, der im Inneren der Schale untergebracht und mechanisch zwischen der Ausgangswelle des Rotors und der Eingangswelle des Generators des elektrischen Stroms liegt. Der Rotor ist mit mindestens zwei Abschnitten versehen, wobei ein jeder mit einer entsprechenden Konfiguration der Schaufeln zum Abfangen des Fluids versehen ist, wobei sich die Konfiguration der Schaufeln eines Abschnitts von denjenigen des axial benachbarten Abschnitts unterscheidet. EP 3 027 898 B1 relates to an auxiliary power generator comprising an outer shell provided with at least one inlet opening for a fluid and at least one outlet opening for the fluid; a rotor housed inside the shell along the path of the fluid from the inlet opening to the outlet opening; the rotor being provided with a plurality of blades for intercepting the fluid and an output shaft; an electric power generator housed inside the shell, provided with an input shaft mechanically connected to the output shaft of the rotor and provided with at least one electrical output terminal; and at least one electrical energy accumulator electrically connected to the electrical output terminal, the auxiliary generator further comprising a multiplier housed inside the shell and mechanically located between the output shaft of the rotor and the input shaft of the electric power generator. The rotor is provided with at least two sections, each provided with a corresponding configuration of blades for intercepting the fluid, the configuration of the blades of one section being different from those of the axially adjacent section.

DE 20 2015 006 247 U1 gibt einen Fahrtwind-Generator an, der Energie liefert. Die Vorrichtung kann mit einem Luftkanal-Windtunnel-Gehäuse versehen sein, welches die Luft in ein engzulaufendes System leitet, wo sie zu einem Flügel-Schaufelrad geführt wird, um dieses in Rotation zu versetzen. Die von dem Fahrtwind-Generator gelieferte Energie kann gespeichert werden. Der Fahrtwind-Generator kann seitlich am oder unter, oben an einem Fahrzeug ein- oder angebaut sein. Er weist eine Elektronik zur Steuerung und Regulierung-Umspannung auf. DE 20 2015 006 247 U1 indicates a wind generator that supplies energy. The device can be provided with an air duct wind tunnel housing that directs the air into a narrow system where it is guided to a blade wheel to set it in rotation. The energy supplied by the wind generator can be stored. The wind generator can be installed or attached to the side of, under or on top of a vehicle. It has electronics for control and regulation.

Es besteht ein ständig ansteigender Bedarf, die Reichweiten von Elektrofahrzeugen zu vergrößern.There is an ever-increasing need to extend the ranges of electric vehicles.

Daher ist es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Strömungsradvorrichtung für ein Elektrofahrzeug zu verbessern, wobei eine Nutzung der Luftströmungen am bewegten Fahrzeug zur Umwandlung in elektrische Energie erhöht werden kann.Therefore, it is the object of the present invention to improve a flow wheel device for an electric vehicle, whereby the use of the air flows on the moving vehicle for conversion into electrical energy can be increased.

Die Aufgabe wird durch eine Strömungsradvorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.The object is achieved by a flow wheel device having the features of claim 1.

Die Aufgabe wird auch durch ein Elektrofahrzeug mit den Merkmalen des Anspruchs 18 gelöst.The object is also achieved by an electric vehicle having the features of claim 18.

Eine erfindungsgemäße Strömungsradvorrichtung für ein Fahrzeug, insbesondere für ein Elektrofahrzeug, mit einem elektrischen Energiespeicher weist ein Gehäuse, mindestens ein Strömungsrad, mindestens einen elektrischen Generator und eine Lagereinheit auf. Das Strömungsrad umfasst sternförmig angeordnete Arme mit Schaufelelementen und ist um eine Drehachse drehbar in der Lagereinheit in dem Gehäuse angeordnet.A flow wheel device according to the invention for a vehicle, in particular for an electric vehicle, with an electrical energy storage device has a housing, at least one flow wheel, at least one electrical generator and a bearing unit. The flow wheel comprises star-shaped arms with blade elements and is arranged in the bearing unit in the housing so as to be rotatable about an axis of rotation.

Ein besonderer Vorteil besteht darin, dass die Strömungsradvorrichtung mit dem Gehäuse eine einbaufertige Baueinheit bildet.A particular advantage is that the flow wheel device forms a ready-to-install unit with the housing.

Ein erfindungsgemäßes Elektrofahrzeug mit mindestens einem elektrischen Energiespeicher und mindestens einer Strömungsradvorrichtung ist mit der erfindungsgemäßen oben beschriebenen Strömungsradvorrichtung ausgerüstet.An electric vehicle according to the invention with at least one electrical energy storage device and at least one flow wheel device is equipped with the flow wheel device according to the invention described above.

Damit ist ein Elektrofahrzeug bereitgestellt, dessen elektrischer Energiespeicher durch die Strömungsradvorrichtung während der Fahrt des Elektrofahrzeugs nachgeladen werden kann. Eine Reichweite wird somit vorteilhaft verlängert.This provides an electric vehicle whose electrical energy storage device can be recharged by the flow wheel device while the electric vehicle is driving. The range is thus advantageously extended.

In einer Ausführung sind die Arme des Strömungsrades jeweils mit einem Ende zentral an einer Scheibe befestigt und erstrecken sich radial nach außen, wobei an dem jeweiligen anderen Ende eines jeden Arms mindestens ein Schaufelelement angebracht ist. Damit ergibt sich ein vorteilhafter modulartiger Aufbau, der an unterschiedliche Einbaupositionen in einem Fahrzeug einfach angepasst werden kann.In one embodiment, the arms of the flow wheel are each attached centrally to a disk at one end and extend radially outwards, with at least one blade element attached to the other end of each arm. This results in an advantageous modular structure that can be easily adapted to different installation positions in a vehicle.

Das Schaufelelement kann in einer Ausführung eine Rotationsgeometrie, z.B. Paraboloid, Hyperboloid, und/oder Halbkugel, mit einer Achse aufweisen. So kann das Schaufelelement auch ellipsenförmig ausgebildet sein. Das ist vorteilhaft, da sich derartige Formen z.B. aus metallischen Werkstoffen in einfacher Weise als Formteil herstellen lassen. Für nichtmetallische Werkstoffe oder Verbundwerkstoffe sich diese Teile ebenfalls einfach z.B. als Spritzgussteile herstellbar.In one embodiment, the blade element can have a rotational geometry, e.g. paraboloid, hyperboloid, and/or hemisphere, with an axis. The blade element can also be elliptical. This is advantageous because such shapes can be easily manufactured as molded parts, e.g. from metallic materials. For non-metallic materials or composite materials, these parts can also be easily manufactured, e.g. as injection molded parts.

Es ist vorteilhaft, wenn das Schaufelelement an dem anderen Ende des Arms mit einem Befestigungselement angebracht ist, da auf diese Weise nicht nur eine einfache Montage sondern auch eine Anpassung an unterschiedliche Einsatzfälle mit verschiedenen Formen und/oder Größen von Schaufelelementen ermöglicht wird.It is advantageous if the blade element is attached to the other end of the arm with a fastening element, as this not only enables easy assembly but also adaptation to different applications with different shapes and/or sizes of blade elements.

In einer weiteren Ausführung kann das Befestigungselement eine Schraube mit einem als Gewicht ausgebildeten Kopf sein. So kann eine einfache Auswuchtung des Strömungsrades vereinfacht werden.In another embodiment, the fastening element can be a screw with a head designed as a weight. This makes it easier to balance the flow wheel.

In einer alternativen Ausführung kann das Schaufelelement als Flügelprofil ausgebildet sein. Ein Flügelprofil kann für bestimmte Strömungsformen ausgebildet sein und somit nicht nur den Einsatzbereich vorteilhaft erweitern sondern auch einen Wirkungsgrad des Strömungsrades.In an alternative embodiment, the blade element can be designed as a wing profile. A wing profile can be designed for certain flow patterns and thus not only advantageously expand the application area but also increase the efficiency of the flow wheel.

In einer noch weiteren Ausführung weist die Strömungsradvorrichtung eine Strömungsleiteinrichtung auf. Ein besonderer Vorteil besteht hierbei darin, dass die durch eine Fahrbewegung des zugeordneten Fahrzeugs auftretende Luftströmung zielgerichtet auf das Strömungsrad, insbesondere auf die Schaufelelemente, geleitet wird. Die Strömungsleiteinrichtung kann so ausgebildet sein, dass Verluste an Strömungsenergie z.B. durch Verwirbelung der Luftströmung weitgehend verhindert werden können.In yet another embodiment, the flow wheel device has a flow guide device. A particular advantage here is that the air flow occurring due to a driving movement of the associated vehicle is directed in a targeted manner onto the flow wheel, in particular onto the blade elements. The flow guide device can be designed in such a way that losses of flow energy, e.g. due to turbulence in the air flow, can be largely prevented.

Eine erfindungsgemäß besonders vorteilhafte kompakte Bauweise ergibt sich, wenn das Strömungsrad derart in dem Gehäuse angeordnet ist, dass sich ein Kreissegment eines durch die Arme und Schaufelelemente gebildeten Kreises durch eine Längsöffnung des Gehäuses in die Strömungsleiteinrichtung erstreckt.A particularly advantageous compact design according to the invention results when the flow wheel is arranged in the housing in such a way that a circular segment of a circle formed by the arms and blade elements extends through a longitudinal opening of the housing into the flow guide device.

In einer noch weiteren erfindungsgemäßen Ausführung weist die Strömungsleiteinrichtung mindestens eine steuerbare Klappe auf. Dies ist vorteilhaft, wenn die Strömungsradvorrichtung mit einer Steuereinrichtung versehen ist, welche die Ausrichtung und Menge der Luftströmung beeinflussen kann, wozu eine steuerbare Klappe geeignet sein kann.In yet another embodiment of the invention, the flow guide device has at least one controllable flap. This is advantageous if the flow wheel device is provided with a control device which can influence the direction and quantity of the air flow, for which a controllable flap can be suitable.

Ein weiterer besonderer Vorteil für eine kompakte und gewichtsarme Bauform besteht darin, dass der mindestens eine elektrische Generator ein Nabengenerator ist. Another special advantage for a compact and lightweight design is that at least one electrical generator is a hub generator.

In einer alternativen Ausführung kann der mindestens eine elektrische Generator ein Scheibengenerator sein, der ebenfalls Vorteile in Montage und Bauraum bietet.In an alternative embodiment, the at least one electrical generator can be a disk generator, which also offers advantages in assembly and installation space.

Eine weitere Ausführung sieht vor, dass die Strömungsradvorrichtung eine Steuereinrichtung aufweist, welche dazu ausgebildet ist, die von dem Generator gelieferte elektrische Leistung an den elektrischen Speicher des zuzuordnenden Elektrofahrzeugs anzupassen und diesem entsprechend zur Verfügung zu stellen. Diese Steuereinrichtung kann Bestandteil der Baueinheit der Strömungsradvorrichtung oder zusätzlich angeordnet sein. Es ist auch denkbar, dass eine solche Steuereinrichtung Bestandteil eines Lademanagements/einer Ladesteuerung des elektrischen Energiespeichers des zuzuordnenden Elektrofahrzeugs ist.A further embodiment provides that the flow wheel device has a control device which is designed to adapt the electrical power supplied by the generator to the electrical storage of the associated electric vehicle and to This control device can be part of the structural unit of the flow wheel device or can be arranged additionally. It is also conceivable that such a control device is part of a charging management/charging control of the electrical energy storage device of the associated electric vehicle.

Es ist vorteilhaft, wenn die Steuereinrichtung die Strömungsradvorrichtung über einen Steuerausgang derart beeinflusst, dass ein Luftstrom in der Strömungsleiteinrichtung mittels mindestens einer Klappe verändert wird.It is advantageous if the control device influences the flow wheel device via a control output in such a way that an air flow in the flow guide device is changed by means of at least one flap.

Für eine vorteilhaft flache Bauweise kann die mindestens eine Strömungsradvorrichtung als eine horizontale Strömungsradvorrichtung ausgebildet sein, um beispielsweise in einem Dachbereich oder/und in einem Unterbodenbereiche eines zuzuordnenden Fahrzeugs platzsparend angeordnet zu werden.For an advantageously flat design, the at least one flow wheel device can be designed as a horizontal flow wheel device in order to be arranged in a space-saving manner, for example, in a roof area and/or in an underbody area of an associated vehicle.

Wenn die mindestens eine Strömungsradvorrichtung als eine vertikale Strömungsradvorrichtung ausgebildet ist, kann eine vorteilhafte Erweiterung der Möglichkeiten zum Einbau in ein Fahrzeug erreicht werden.If the at least one flow wheel device is designed as a vertical flow wheel device, an advantageous extension of the possibilities for installation in a vehicle can be achieved.

Es ist aber auch denkbar, dass andere Bauweisen und Einbaulagen außer einer horizontalen oder einer vertikalen Ausführung möglich sein können.However, it is also conceivable that other designs and installation positions besides a horizontal or vertical design may be possible.

In erfindungsgemäßer Ausführung weist die Längsöffnung des Gehäuses eine Schräge an einer Einlaufseite auf, wobei die Schräge von einem Ende einer unteren Kante der Längsöffnung in einem vorher festgelegten Winkel, beispielsweise im Bereich von etwa 10° bis 40°, nach oben bis an eine obere Kante der Längsöffnung verläuft. Dies ist vorteilhaft, da so die Anströmung auf die Schaufelelemente konzentriert werden kann, d.h. ein Wirkungsgrad kann erhöht werden.In the embodiment according to the invention, the longitudinal opening of the housing has a slope on an inlet side, wherein the slope runs from one end of a lower edge of the longitudinal opening at a predetermined angle, for example in the range of approximately 10° to 40°, upwards to an upper edge of the longitudinal opening. This is advantageous because the flow can be concentrated on the blade elements, i.e. efficiency can be increased.

Erfindungsgemäß wird eine vorteilhafte Verbesserung der Anströmung der Schaufelelemente dadurch erreicht, dass die Längsöffnung des Gehäuses an einer Auslaufseite einen Pfeilabschnitt aufweist, dessen Spitze zu der anderen Seite der Längsöffnung weist.According to the invention, an advantageous improvement in the flow of the blade elements is achieved in that the longitudinal opening of the housing has an arrow section on one outlet side, the tip of which points towards the other side of the longitudinal opening.

In weiterer erfindungsgemäßer Ausführung ist an der Längsöffnung in einem Abstand zu der Längsöffnung ein Leitelement in Form eines flachen Streifens mit einem zugespitzten freien Ende angebracht, wobei das zugespitzte Ende nach unten weist und sich parallel zu einer Drehachse des Strömungsrades erstreckt. Damit kann eine weitere vorteilhafte Verbesserung der Anströmung der Schaufelelemente erzielt werden.In a further embodiment according to the invention, a guide element in the form of a flat strip with a tapered free end is attached to the longitudinal opening at a distance from the longitudinal opening, the tapered end pointing downwards and extending parallel to an axis of rotation of the flow wheel. This allows a further advantageous improvement in the flow to the blade elements to be achieved.

Eine andere Ausführung sieht vor, dass das Gehäuse mit der Strömungsradvorrichtung um eine Schwenkachse, die parallel zu einer Mittelachse eines zugeordneten Fahrzeugs verläuft, verschwenkbar ist. Hieraus ergibt sich der Vorteil einer verbesserten Anströmung der Schaufelelemente.Another embodiment provides that the housing with the flow wheel device can be pivoted about a pivot axis that runs parallel to a center axis of an associated vehicle. This results in the advantage of improved flow to the blade elements.

Wenn die mindestens eine Strömungsradvorrichtung auf einer Schwenkplatte angeordnet ist, welche um eine Längsachse, die parallel zu einer Mittelachse eines zugeordneten Fahrzeugs verläuft, verschwenkbar ist, kann die Anströmung in Fahrtrichtung des zugeordneten Fahrzeugs vorteilhaft verbessert ausgenutzt werden. Dazu kann die Schwenkplatte von der Steuereinrichtung, z.B. in Abhängigkeit von Parametern der Anströmung, vorteilhaft verstellt werden.If the at least one flow wheel device is arranged on a swivel plate which can be swiveled about a longitudinal axis which runs parallel to a central axis of an associated vehicle, the flow in the direction of travel of the associated vehicle can be advantageously used more effectively. For this purpose, the swivel plate can be advantageously adjusted by the control device, e.g. depending on parameters of the flow.

Eine noch weitere Ausführung sieht vor, dass mindestens eine Strömungsradvorrichtung auf einer Grundplatte angeordnet ist, welche um eine vertikale Drehachse verdrehbar ist. Dies ist vorteilhaft, denn so kann die Strömungsradvorrichtung auch durch Luftströmungen betrieben werden, die nicht in Fahrtrichtung des zugeordneten Fahrzeugs verlaufen, z.B. Seitenwind bei nicht bewegtem Fahrzeug, wenn die Grundplatte von der Steuereinrichtung, z.B. in Abhängigkeit von der Richtung der Luftströmungen, verdreht wird.A further embodiment provides that at least one flow wheel device is arranged on a base plate which can be rotated about a vertical axis of rotation. This is advantageous because the flow wheel device can also be operated by air currents which do not run in the direction of travel of the associated vehicle, e.g. crosswind when the vehicle is not moving, if the base plate is rotated by the control device, e.g. depending on the direction of the air currents.

In einer anderen Ausführung ist mindestens ein Leitelement als länglicher Steg in einer Strömungsleiteinrichtung angeordnet, wobei sich das Leitelement in einer Mittelachse der Strömungsleiteinrichtung erstreckt. Damit kann eine vorteilhafte Trennung von Strömungen erfolgen, wobei eine Vermischung der Strömungen verhindert werden kann.In another embodiment, at least one guide element is arranged as an elongated web in a flow guide device, wherein the guide element extends in a central axis of the flow guide device. This allows advantageous separation of flows, whereby mixing of the flows can be prevented.

Wenn mindestens ein verschwenkbares Leitelement in einer Strömungsleiteinrichtung angeordnet, kann dieses mittels der Steuereinrichtung in Abhängigkeit von Parametern der Luftströmung und des zugehörigen Strömungsrades für eine vorteilhafte Optimierung der Anströmung der Schaufelelemente des Strömungsrades eingestellt werden.If at least one pivotable guide element is arranged in a flow guide device, this can be adjusted by means of the control device depending on parameters of the air flow and the associated flow wheel for an advantageous optimization of the flow to the blade elements of the flow wheel.

In einer Ausführung des Elektrofahrzeugs kann die Strömungsleiteinrichtung mindestens eine Auslassöffnung aufweisen. Der Vorteil hierbei ist, dass keine Stauung von Luftströmungen in den Strömungsleiteinrichtungen auftritt bzw. Stauungen verringert werden können.In one embodiment of the electric vehicle, the flow guide device can have at least one outlet opening. The advantage of this is that no congestion of air flows occurs in the flow guide devices or congestion can be reduced.

Die Erfindung wird nun anhand einer beispielhaften Ausführung mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Hierbei zeigen:

  • 1 eine schematische Seitenansicht eines Elektrofahrzeugs mit erfindungsgemäßen Strömungsradvorrichtungen;
  • 2 eine schematische Draufsicht auf ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Strömungsradvorrichtung;
  • 3 eine schematische Perspektivansicht eines beispielhaften Schaufelelementes;
  • 4-5a schematische Draufsichten von erfindungsgemäßen Strömungsradvorrichtungen nach 2;
  • 6 eine schematische Seitenansicht einer weiteren Variante des Ausführungsbeispiels nach 2;
  • 7-9 schematische Perspektivansichten einer Variante der erfindungsgemäßen Strömungsradvorrichtung mit einem Gehäuse;
  • 10-11 schematische Perspektivansichten eines weiteren Elektrofahrzeugs;
  • 12-13 schematische Perspektivansichten einer Variante der Strömungsradvorrichtung nach 5a;
  • 14-15 schematische Perspektivansichten einer Unterseite des Elektrofahrzeugs nach 10-11;
  • 16-18 weitere schematische Ansichten des Elektrofahrzeugs nach 10-11;
  • 19 eine schematische Ansicht einer Variante des Schaufelelementes nach 3; und
  • 20 eine schematische Perspektivansicht von Leitelementen.
The invention will now be explained in more detail using an exemplary embodiment with reference to the accompanying drawings, in which:
  • 1 a schematic side view of an electric vehicle with flow wheel devices according to the invention;
  • 2 a schematic plan view of an embodiment of a flow wheel device according to the invention;
  • 3 a schematic perspective view of an exemplary blade element;
  • 4-5a schematic plan views of flow wheel devices according to the invention 2 ;
  • 6 a schematic side view of a further variant of the embodiment according to 2 ;
  • 7-9 schematic perspective views of a variant of the flow wheel device according to the invention with a housing;
  • 10-11 schematic perspective views of another electric vehicle;
  • 12-13 schematic perspective views of a variant of the flow wheel device according to 5a ;
  • 14-15 schematic perspective views of a bottom of the electric vehicle according to 10-11 ;
  • 16-18 further schematic views of the electric vehicle after 10-11 ;
  • 19 a schematic view of a variant of the blade element according to 3 ; and
  • 20 a schematic perspective view of guiding elements.

In 1 ist eine schematische Seitenansicht eines Elektrofahrzeugs 1 mit erfindungsgemäßen Strömungsradvorrichtungen 2, 3 gezeigt.In 1 a schematic side view of an electric vehicle 1 with flow wheel devices 2, 3 according to the invention is shown.

Koordinaten x, y, z dienen zur Orientierung. Die x-Koordinate zeigt in Fahrtrichtung des Elektrofahrzeugs 1. Die y-Koordinate verläuft in der Breite des Fahrzeugs, und die z-Koordinate liegt in der Vertikalen.Coordinates x, y, z are used for orientation. The x-coordinate points in the direction of travel of the electric vehicle 1. The y-coordinate runs along the width of the vehicle and the z-coordinate is vertical.

Die Anordnung und auch die Anzahl der Strömungsradvorrichtungen 2, 3 ist nur beispielhaft dargestellt. So ist eine horizontale Strömungsradvorrichtung 2 im Dachbereich, eine weitere im Frontbereich und eine an der Unterseite des Elektrofahrzeugs 1 angeordnet. Vertikale Strömungsradvorrichtungen 3 sind im Bereich der Räder des Elektrofahrzeugs angedeutet.The arrangement and the number of flow wheel devices 2, 3 are shown only as examples. A horizontal flow wheel device 2 is arranged in the roof area, another in the front area and one on the underside of the electric vehicle 1. Vertical flow wheel devices 3 are indicated in the area of the wheels of the electric vehicle.

Unter dem Begriff „horizontale“ Strömungsradvorrichtung 2 ist zu verstehen, dass die Strömungsradvorrichtung 2 in einer horizontalen Ebene liegt, wohingegen die „vertikale“ Strömungsradvorrichtung 3 in einer Vertikalebene liegt. Es sind natürlich auch andere Zwischenpositionen denkbar.The term "horizontal" flow wheel device 2 means that the flow wheel device 2 lies in a horizontal plane, whereas the "vertical" flow wheel device 3 lies in a vertical plane. Of course, other intermediate positions are also conceivable.

Das Elektrofahrzeug 1 ist mit mindestens einem elektrischen Energiespeicher und mit mindestens einem elektrischen Antrieb versehen. Energiespeicher und Antrieb sind nicht gezeigt, aber leicht vorstellbar.The electric vehicle 1 is equipped with at least one electrical energy storage device and at least one electric drive. The energy storage device and drive are not shown, but are easy to imagine.

Die Strömungsradvorrichtungen 2, 3 wandeln jeweils Energie von Luftströmungen 4 während der Fahrbewegung des Elektrofahrzeugs 1 in Fahrtrichtung in Richtung der x-Achse in elektrische Energie um, die dem elektrischen Energiespeicher des Elektrofahrzeugs 1 als Ladeenergie zur Verfügung gestellt wird.The flow wheel devices 2, 3 each convert energy from air flows 4 during the travel movement of the electric vehicle 1 in the direction of travel in the direction of the x-axis into electrical energy, which is made available to the electrical energy storage device of the electric vehicle 1 as charging energy.

In 2 ist eine schematische Draufsicht auf ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Strömungsradvorrichtung 2 dargestellt.In 2 a schematic plan view of an embodiment of a flow wheel device 2 according to the invention is shown.

Die Strömungsradvorrichtung 2 umfasst ein Gehäuse 5, ein Strömungsrad 6, einen elektrischen Generator 14, eine Strömungsleiteinrichtung 15 und eine Lagereinheit 18 (siehe 6).The flow wheel device 2 comprises a housing 5, a flow wheel 6, an electric generator 14, a flow guide device 15 and a bearing unit 18 (see 6 ).

Die Luftströmung 4 bewirkt eine Drehbewegung des Strömungsrades 6 um eine Drehachse 8. Die Drehbewegung des Strömungsrades 6 wird auf den Generator 14 übertragen. Auf diese Weise wandelt der Generator 14 Strömungsenergie der Luftströmung 4 in elektrische Energie um, welche in dem elektrischen Speicher des Elektrofahrzeugs 1 gespeichert wird.The air flow 4 causes a rotational movement of the flow wheel 6 about a rotation axis 8. The rotational movement of the flow wheel 6 is transmitted to the generator 14. In this way, the generator 14 converts flow energy of the air flow 4 into electrical energy, which is stored in the electrical storage of the electric vehicle 1.

In dem gezeigten Beispiel ist die Strömungsradvorrichtung 2 in einer horizontalen x-y-Ebene angeordnet, wobei eine Drehachse 8 des Strömungsrades 6 hier in der z-Achse liegt.In the example shown, the flow wheel device 2 is arranged in a horizontal x-y plane, with a rotation axis 8 of the flow wheel 6 lying here in the z-axis.

Das Gehäuse 5 umgibt das Strömungsrad 6, das in dem Gehäuse 5 in mindestens einer Lagereinheit 18 (siehe 6) drehbar um die Drehachse 8 gelagert ist. Das Gehäuse 5 weist eine Längsöffnung 5a einer Gehäuseseite in x-Richtung in der Ebene des Strömungsrades 6 auf.The housing 5 surrounds the flow wheel 6, which is mounted in the housing 5 in at least one bearing unit 18 (see 6 ) is rotatably mounted about the rotation axis 8. The housing 5 has a longitudinal opening 5a on one side of the housing in the x-direction in the plane of the flow wheel 6.

Das Strömungsrad 6 umfasst sternförmig angeordnete Arme 9 mit Schaufelelementen 10. In dem gezeigten Ausführungsbeispiel sind die Arme 9 zentral an einer Scheibe 7 bzw. einer Nabe oder einem Nabenelement befestigt.The flow wheel 6 comprises star-shaped arms 9 with blade elements 10. In the embodiment shown, the arms 9 are centrally attached to a disk 7 or a hub or a hub element.

Die Scheibe 7 ist zentral koaxial zu der Drehachse 8 drehbar, z.B. in Verbindung mit einer nicht gezeigten Lagerwelle der Lagereinheit 18, angeordnet.The disc 7 is arranged centrally coaxially to the rotation axis 8, e.g. in connection with a bearing shaft (not shown) of the bearing unit 18.

In dem gezeigten Ausführungsbeispiel weist das Strömungsrad 6 sechzehn Arme 9 auf. Jeder Arm 9 ist mit einem ersten Ende, das auch als Innenende bezeichnet wird, zentral an der Scheibe 7 befestigt und erstreckt sich radial nach außen. An dem jeweiligen anderen Ende eines jeden Arms 9 ist ein Schaufelelement 10 angebracht. Das Schaufelelement 10 ist hier mit einem Befestigungselement 11 an dem Arm 9 fixiert.In the embodiment shown, the flow wheel 6 has sixteen arms 9. Each arm 9 is attached centrally to the disk 7 with a first end, which is also referred to as the inner end, and extends radially outward. A blade element 10 is attached to the other end of each arm 9. The blade element 10 is fixed to the arm 9 with a fastening element 11.

Das Strömungsrad 6 ist derart in dem Gehäuse 5 angeordnet, dass sich ein Kreissegment eines durch die Arme 9 und Schaufelelemente 10 gebildeten Kreises durch die Längsöffnung 5a des Gehäuses 5 in die Strömungsleiteinrichtung 15 erstreckt.The flow wheel 6 is arranged in the housing 5 such that a circular segment of a circle formed by the arms 9 and blade elements 10 extends through the longitudinal opening 5a of the housing 5 into the flow guide device 15.

Die Strömungsleiteinrichtung 15 weist einen Einlass 16, 16a, einen Mittelabschnitt 15a und einen Auslass 17, 17a auf. Teile des Einlasses 16a und des Auslasses 17a sind hier Abschnitte des Gehäuses 5. Auch ein Abschnitt der Seite des Gehäuses 5, in welcher die Längsöffnung 5a eingebracht ist, kann ein Teil bzw. Abschnitt des Mittelabschnitts 15a der Strömungsleiteinrichtung 15 sein. Es ist auch möglich, dass die Strömungsleiteinrichtung 15 und das Gehäuse 5 einstückig ausgebildet sind. Die Strömungsleiteinrichtung 15 kann an dem Gehäuse 5 anbracht sein.The flow guide device 15 has an inlet 16, 16a, a central section 15a and an outlet 17, 17a. Parts of the inlet 16a and the outlet 17a are sections of the housing 5. A section of the side of the housing 5 in which the longitudinal opening 5a is made can also be a part or section of the central section 15a of the flow guide device 15. It is also possible for the flow guide device 15 and the housing 5 to be formed in one piece. The flow guide device 15 can be attached to the housing 5.

Die bei Bewegung des Elektrofahrzeugs 1 in x-Richtung auftretende Luftströmung 4 wird durch den Einlass 16, 16a, der eine sich nach innen verengende Trichterform hat und eine Düse bildet, aufgefangen, komprimiert und in einen auf die Schaufelelemente 10 Luftströmungsabschnitt 4a ausgerichtet. Diese Strömung wird dann als weiterer ausgerichteter Luftströmungsabschnitt 4b tangential auf die Schaufelelemente 10 des Strömungsrades 6 geleitet. Die Luftströmungsabschnitte 4a, 4b sind nur vereinfacht schematisch angedeutet.The air flow 4 that occurs when the electric vehicle 1 moves in the x-direction is captured by the inlet 16, 16a, which has a funnel shape that narrows inwards and forms a nozzle, compressed and directed into an air flow section 4a that is directed onto the blade elements 10. This flow is then directed as a further directed air flow section 4b tangentially onto the blade elements 10 of the flow wheel 6. The air flow sections 4a, 4b are only shown schematically in a simplified manner.

Auf diese Weise wird das Strömungsrad 6 durch die Luftströmung 4 angetrieben und bewirkt die Drehbewegung 8a des Strömungsrades 6 um die Drehachse 8, hier im Gegenuhrzeigersinn.In this way, the flow wheel 6 is driven by the air flow 4 and causes the rotational movement 8a of the flow wheel 6 about the rotation axis 8, here in the counterclockwise direction.

Die Luftströmung 4 verlässt die Strömungsleiteinrichtung 15 als Auslassströmung 4c durch den Auslass 17, 17a der Strömungsleiteinrichtung 15. Der Auslass 17, 17a ist hier trichterförmig sich nach außen erweiternd ausgebildet.The air flow 4 leaves the flow guide device 15 as outlet flow 4c through the outlet 17, 17a of the flow guide device 15. The outlet 17, 17a is here funnel-shaped and widens outwards.

Die Drehbewegung 8a des Strömungsrades 6 wird in diesem Beispiel mittels eines Getriebes 12 auf einen Generator 14 übertragen. Das Getriebe 12 weist die Scheibe 7 mit einer Verzahnung 7a als Antriebsrad, einen Zahnriemen als erstes Zugmittel 12a, ein Zwischenrad 13 und einen weiteren Zahnriemen als zweites Zugmittel 13a auf. Die Scheibe 7 überträgt die Drehbewegung 8a über das erste Zugmittel 12a auf das Zwischenrad 13, welches seine Drehbewegung über das zweite Zugmittel 13a auf den Generator 14 überträgt. Mittels des Getriebes 12 ist eine Drehzahlanpassung des Generators 14 möglich. Zudem kann durch eine Anordnung des Zwischenrades 13 eine Positionierung des Generators 14 an beliebiger Stelle im Gehäuse 5 ermöglicht werden.In this example, the rotary motion 8a of the flow wheel 6 is transmitted to a generator 14 by means of a gear 12. The gear 12 has the disk 7 with a toothing 7a as a drive wheel, a toothed belt as the first traction means 12a, an intermediate wheel 13 and another toothed belt as the second traction means 13a. The disk 7 transmits the rotary motion 8a via the first traction means 12a to the intermediate wheel 13, which transmits its rotary motion to the generator 14 via the second traction means 13a. The speed of the generator 14 can be adjusted by means of the gear 12. In addition, the arrangement of the intermediate wheel 13 enables the generator 14 to be positioned at any point in the housing 5.

3 stellt eine schematische Perspektivansicht eines beispielhaften Schaufelelementes 10 dar. 3 represents a schematic perspective view of an exemplary blade element 10.

Das Schaufelelement 10 weist hier eine Rotationsgeometrie, z.B. Paraboloid oder Hyperboloid, mit einer Achse 10a auf und ist an dem Außenende des Arms 9 mit dem Befestigungselement 11 angebracht. Das Befestigungselement 11 ist hier eine Schraube mit einem als Gewicht ausgebildeten Kopf. Ein solches Gewicht kann auch als zusätzliches Bauteil angebracht sein. Mittels solcher Gewichte kann das Strömungsrad 6 ausgewuchtet werden.The blade element 10 here has a rotational geometry, e.g. paraboloid or hyperboloid, with an axis 10a and is attached to the outer end of the arm 9 with the fastening element 11. The fastening element 11 here is a screw with a head designed as a weight. Such a weight can also be attached as an additional component. The flow wheel 6 can be balanced using such weights.

Die Strömungsleiteinrichtung 15 ist hier so ausgebildet, dass der Strömungsabschnitt 4b parallel zu der Achse 10a der Schaufelelemente 10 verläuft.The flow guide device 15 is designed here such that the flow section 4b runs parallel to the axis 10a of the blade elements 10.

Das Schaufelelement 10 kann in einer nicht gezeigten alternativen Ausführung z.B. eine Halbkugel sein. Andere Formen sind selbstverständlich möglich. So können die Außenenden der Arme 9 beispielsweise als Flügelprofilabschnitte ausgebildet sein. Dies ist nicht gezeigt aber leicht vorstellbar.In an alternative embodiment not shown, the blade element 10 can be a hemisphere, for example. Other shapes are of course possible. For example, the outer ends of the arms 9 can be designed as wing profile sections. This is not shown but is easy to imagine.

In 4 und 5 sind schematische Draufsichten von erfindungsgemäßen Strömungsradvorrichtungen 2 nach 2 gezeigt.In 4 and 5 are schematic plan views of flow wheel devices 2 according to the invention 2 shown.

4 zeigt eine Variante des Ausführungsbeispiels nach 2, wobei anstelle der Scheibe 7 eine nicht näher gezeigte Nabe mit den Innenenden der Arme 9 verbunden ist. Diese Nabe kann z.B. als ein Nabengenerator ausgebildet sein. Ein separat angeordneter Generator 14 ist damit nicht erforderlich. 4 shows a variant of the embodiment according to 2 , whereby instead of the disk 7 a hub (not shown in detail) is connected to the inner ends of the arms 9. This hub can be designed as a hub generator, for example. A separately arranged generator 14 is therefore not necessary.

Das Gehäuse 5 ist hier mit einer zylinderförmigen Wand versehen, die in ihrem Durchmesser mit dem Strömungsrad 6 korrespondiert. Zudem ist das Gehäuse 5 mit der Strömungsleiteinrichtung 15 in geeigneter Weise verbunden.The housing 5 is provided here with a cylindrical wall, the diameter of which corresponds to the flow wheel 6. In addition, the housing 5 is connected to the flow guide device 15 in a suitable manner.

Die Variante nach 5 zeigt zwei nebeneinander angeordnete Strömungsradvorrichtungen 2 und 2', die an der x-Achse gespiegelt sind. Die Strömungsradvorrichtungen 2, 2' sind nach der in 4 gezeigten Ausführung ausgebildet. Die Strömungsräder 6, 6' weisen gegenläufige Drehbewegungen 8a, 8'a auf. Eine solche Anordnung kann an einem Elektrofahrzeug 1 wie in 1 gezeigt z.B. im Dachbereich oder/und im Bodenbereich vorgesehen sein. Hierbei wird jeweils eine seitliche Luftströmung 4 auf beiden Seiten des Elektrofahrzeugs 1 zum Antrieb der Strömungsräder 6, 6' verwendet.The variant according to 5 shows two flow wheel devices 2 and 2' arranged next to each other, which are mirrored on the x-axis. The flow wheel devices 2, 2' are arranged according to the 4 shown embodiment. The flow wheels 6, 6' have counter-rotating movements 8a, 8'a. Such an arrangement can be used on an electric vehicle 1 as in 1 shown eg in the roof area and/or in the floor area. In this case, a lateral air flow 4 is provided on both sides of the electric vehicle 1 to drive the flow wheels 6, 6'.

In 5a ist die Variante nach 5 in einer Untervariante dargestellt.In 5a is the variant according to 5 shown in a sub-variant.

Die Untervariante nach 5a unterscheidet sich von der Variante nach 5 in der Anordnung der Strömungsleiteinrichtung 15. Diese ist hier zentral zwischen den beiden Strömungsradvorrichtungen 2, 2' angeordnet und weist einen gemeinsamen Einlass 16 und einen gemeinsamen Auslass 17 für beide Strömungsradvorrichtungen 2, 2' auf. Eine gedachte Mittellinie der Strömungsleiteinrichtung 15 ist in der 5a strichpunktiert angedeutet, verläuft parallel zu einer gedachten Mittellinie des zugeordneten Elektrofahrzeugs 1 und liegt in einer x-y-Ebene.The sub-variant according to 5a differs from the variant according to 5 in the arrangement of the flow guide device 15. This is arranged centrally between the two flow wheel devices 2, 2' and has a common inlet 16 and a common outlet 17 for both flow wheel devices 2, 2'. An imaginary center line of the flow guide device 15 is in the 5a indicated by dash-dotted lines, runs parallel to an imaginary center line of the associated electric vehicle 1 and lies in an xy-plane.

Der Mittelabschnitt 15a weist Abschnitte der Seitenwände beider Gehäuse 2, 2' der beiden Strömungsradvorrichtungen 2, 2' auf.The middle section 15a comprises sections of the side walls of both housings 2, 2' of the two flow wheel devices 2, 2'.

In einer weiteren, nicht gezeigten aber leicht vorstellbaren Ausführung kann in dem Mittelabschnitt 15a im Bereich der gedachten Mittellinie der Strömungsleiteinrichtung 15 zwischen den Strömungsrädern 6 und 6' eine Trennwand angeordnet sein. Diese Trennwand verläuft in Richtung der gedachten Mittellinie und in einer x-z-Ebene. Mittels dieser Trennwand ist der Mittelabschnitt 15a in zwei Strömungskanäle, die zwar den gemeinsamen Einlass 15 und Auslass 17 aufweisen, aber nicht gegenseitig beeinflussen.In a further embodiment, not shown but easily conceivable, a partition wall can be arranged in the middle section 15a in the area of the imaginary center line of the flow guide device 15 between the flow wheels 6 and 6'. This partition wall runs in the direction of the imaginary center line and in an x-z plane. By means of this partition wall, the middle section 15a is divided into two flow channels, which have the common inlet 15 and outlet 17, but do not influence each other.

Diese Anordnung nach 5a kann an einem Elektrofahrzeug 1 wie in 1 gezeigt z.B. im Dachbereich oder/und im Bodenbereich vorgesehen sein. Hierbei wird die zentrale Luftströmung 4 des Elektrofahrzeugs 1 zum Antrieb beider Strömungsräder 6, 6' verwendet.This arrangement according to 5a can be used on an electric vehicle 1 as in 1 shown, e.g. in the roof area and/or in the floor area. The central air flow 4 of the electric vehicle 1 is used to drive both flow wheels 6, 6'.

6 zeigt eine schematische Seitenansicht einer weiteren Variante des Ausführungsbeispiels nach 2 6 shows a schematic side view of a further variant of the embodiment according to 2

In dieser Variante der Generator 14 als ein so genannter Scheibengenerator ausgebildet und koaxial zu der Drehachse 8 des Strömungsrades 6 angeordnet.In this variant, the generator 14 is designed as a so-called disk generator and is arranged coaxially to the axis of rotation 8 of the flow wheel 6.

Hierbei ist die Scheibe 7 des Strömungsrades 6 mit einem Rotor 14a des Generators 14 drehfest verbunden, wobei ein Stator 14b des Generators 14 ortsfest, z.B. mit dem (hier nicht gezeigten, aber leicht vorstellbaren) Gehäuse 5 verbunden ist.Here, the disk 7 of the flow wheel 6 is connected in a rotationally fixed manner to a rotor 14a of the generator 14, wherein a stator 14b of the generator 14 is connected in a fixed position, e.g. to the housing 5 (not shown here, but easily imaginable).

Die Länge eines Arms 9 des Strömungsrades 6 ist hier als ein Radius r bezeichnet. In Abhängigkeit von der Kraft der Luftströmung 4, die (vereinfacht angenommen) in der jeweiligen Achse 10a eines Schaufelelementes 10 einwirkt, und von dem Radius r ergibt sich ein bestimmtes Drehmoment um die Drehachse 8, welches auf den Generator 14 wirkt und dessen elektrische Leistung beeinflusst. Die von dem Generator 14 bereitgestellte elektrische Leistung ist weiterhin von der Drehzahl des Strömungsrades 6 um die Drehachse 8 abhängig.The length of an arm 9 of the flow wheel 6 is referred to here as a radius r. Depending on the force of the air flow 4, which (simplifying assumption) acts on the respective axis 10a of a blade element 10, and on the radius r, a certain torque results around the axis of rotation 8, which acts on the generator 14 and influences its electrical power. The electrical power provided by the generator 14 is also dependent on the speed of the flow wheel 6 around the axis of rotation 8.

Unterhalb des Generators 14 ist hier die Lagereinheit 18 ebenfalls koaxial zu der Drehachse 8 angebracht, welche hier den Stator 14b des Generators 14 ortsfest fixiert und eine geeignete Drehlagerung für das Strömungsrad 6 aufweist. Dies ist hier nicht weiter dargestellt.Below the generator 14, the bearing unit 18 is also mounted coaxially to the axis of rotation 8, which here fixes the stator 14b of the generator 14 in place and has a suitable rotary bearing for the flow wheel 6. This is not shown further here.

In einer nicht gezeigten aber vorstellbaren Ausführung kann der Generator 14 zusammen mit der Lagereinheit 18 eine gemeinsame Einheit bilden. Dabei kann der Generator 14 in der Lagereinheit 18 integriert sein.In an embodiment not shown but conceivable, the generator 14 can form a common unit together with the bearing unit 18. The generator 14 can be integrated in the bearing unit 18.

Der Generator 14 als Scheibengenerator ist über ein elektrisch leitendes Kabel 19 mit einer Steuereinrichtung 20 verbunden. Die Steuereinrichtung 20 ihrerseits weist einen Ladeausgang 21 und einen Steuerausgang 22 auf.The generator 14 as a disk generator is connected to a control device 20 via an electrically conductive cable 19. The control device 20 in turn has a charging output 21 and a control output 22.

Die Steuereinrichtung 20 ist dazu ausgebildet, die von dem Generator 14 gelieferte elektrische Leistung an den elektrischen Speicher des Elektrofahrzeugs 1 anzupassen und diesem entsprechend zur Verfügung zu stellen. Dazu ist der Ladeausgang 21 der Steuereinrichtung 20 mit dem elektrischen Speicher des Elektrofahrzeugs 1 oder mit einem Steuergerät dieses elektrischen Speichers verbunden.The control device 20 is designed to adapt the electrical power supplied by the generator 14 to the electrical storage device of the electric vehicle 1 and to make it available to it accordingly. For this purpose, the charging output 21 of the control device 20 is connected to the electrical storage device of the electric vehicle 1 or to a control unit of this electrical storage device.

Die Steuereinrichtung 20 kann die vom Generator 14 gelieferte elektrische Spannung in eine für den elektrischen Speicher des Elektrofahrzeugs 1 geeignete Spannung anpassen. Die Steuereinrichtung 20 kann zudem einen vom Generator 14 gelieferten Strom in einen für den elektrischen Speicher des Elektrofahrzeugs 1 geeigneten Ladestrom anpassen.The control device 20 can adapt the electrical voltage supplied by the generator 14 to a voltage suitable for the electrical storage of the electric vehicle 1. The control device 20 can also adapt a current supplied by the generator 14 to a charging current suitable for the electrical storage of the electric vehicle 1.

Auf diese Weise wird die von der Strömungsradvorrichtung 2, 2' (oder von mehreren Strömungsradvorrichtungen 2, 2', 3) und dem mit der Strömungsradvorrichtung 2, 2', 3 gekoppelten Generator 14 aus der Strömungsenergie der Luftströmung 4 in elektrische Energie umgewandelte Energie zur Ladung, Erhaltensladung und/oder Nachladung des elektrischen Speichers des Elektrofahrzeugs 1 verwendet. Damit wird eine Reichweite des Elektrofahrzeugs 1 erhöht.In this way, the energy converted from the flow energy of the air flow 4 into electrical energy by the flow wheel device 2, 2' (or by several flow wheel devices 2, 2', 3) and the generator 14 coupled to the flow wheel device 2, 2', 3 is used to charge, maintain and/or recharge the electrical storage device of the electric vehicle 1. This increases the range of the electric vehicle 1.

Die Steuereinrichtung 20 kann außerdem die Strömungsradvorrichtung 2, 2', 3 in unterschiedlicher Weise über den Steuerausgang 22 beeinflussen. So ist z.B. möglich, dass mittels des Steuerausgangs 22 der Luftstrom 4, beispielsweise in Ausrichtung und/oder Menge, in der Strömungsleiteinrichtung 15 beeinflusst werden kann. Dazu kann die Strömungsleiteinrichtung 15, beispielsweise im Einlass 16, 16a, Klappen aufweisen, welche die Richtung der Luftströmung 4 verändern. Diese Klappen können den Einlass 16, 16a vollständig verschließen, z.B. wenn kein Ladestrom vom Generator 14 benötigt wird. Anstelle eines Verschlusses des Einlasses 16, 16a können die Klappen die Luftströmung an den Schaufelelementen 10 vorbei in eine Bypass-Leitung lenken. Es ist auch möglich, dass solche Klappen dazu vorgesehen sind, die Luftströmung 4, 4a, 4b in ihrer Richtung und somit in ihrem Auftreffen auf die Schaufelelemente 10 zwecks einer Leistungsoptimierung oder/und -reduzierung entsprechend zu leiten.The control device 20 can also control the flow wheel device 2, 2', 3 in different Way via the control output 22. For example, it is possible that the air flow 4, for example in orientation and/or quantity, in the flow guide device 15 can be influenced by means of the control output 22. For this purpose, the flow guide device 15 can have flaps, for example in the inlet 16, 16a, which change the direction of the air flow 4. These flaps can close the inlet 16, 16a completely, e.g. when no charging current is required from the generator 14. Instead of closing the inlet 16, 16a, the flaps can direct the air flow past the blade elements 10 into a bypass line. It is also possible that such flaps are provided to guide the air flow 4, 4a, 4b in its direction and thus in its impact on the blade elements 10 for the purpose of optimizing and/or reducing performance.

Die Steuereinrichtung 20 kann das Strömungsrad 6 beispielsweise auch abbremsen bzw. blockieren, indem die Steuereinrichtung 20 den Generator 14 diesbezüglich beeinflusst. Dies kann z.B. durch eine elektrisch gesteuerte mechanische Verriegelung realisiert sein. Denkbar ist auch eine elektrische Beeinflussung des Ausgangs des Generators 14 durch Aufschalten verschiedener Belastungswiderstände.The control device 20 can also brake or block the flow wheel 6, for example, by influencing the generator 14 in this regard. This can be achieved, for example, by an electrically controlled mechanical lock. It is also conceivable to electrically influence the output of the generator 14 by connecting various load resistors.

Die Strömungsleiteinrichtung 15 selbst oder Teile von ihr können auch in eine Karosserie des Elektrofahrzeugs 1 integriert sein.The flow guiding device 15 itself or parts thereof can also be integrated into a body of the electric vehicle 1.

Die Strömungsradvorrichtung 2, 2', 3 kann zusammen mit dem Gehäuse 5 eine einbaufertige Einheit sein. Auch die Strömungsleiteinrichtung 15 kann Bestandteil einer solchen Einbaueinheit sein.The flow wheel device 2, 2', 3 can be a ready-to-install unit together with the housing 5. The flow guide device 15 can also be part of such an installation unit.

7-9 stellen schematische Perspektivansichten einer Variante der erfindungsgemäßen Strömungsradvorrichtung 2, 2', 3 mit einem Gehäuse 5 dar. 7 zeigt eine Einlaufseite. 8 zeigt eine Draufsicht auf die Längsöffnung 5a. In 9 ist eine Auslaufseite gezeigt. 7-9 represent schematic perspective views of a variant of the flow wheel device 2, 2', 3 according to the invention with a housing 5. 7 shows an inlet side. 8th shows a top view of the longitudinal opening 5a. In 9 a run-out page is shown.

Die hier dargestellte Variante der erfindungsgemäßen Strömungsradvorrichtung 2, 2', 3 ist eine kompakte Einheit. Das Strömungsrad 6 ist in dem kreiszylinderförmigen Gehäuse 5 in Drehrichtung 8a drehbar um die Drehachse 8, 8' gelagert. Oberhalb und unterhalb des Gehäuses 5 kann jeweils mindestens ein Scheibengenerator in Drehverbindung mit dem Strömungsrad 6 angebracht sein. Dies ist hier nicht gezeigt, aber leicht vorstellbar.The variant of the flow wheel device 2, 2', 3 according to the invention shown here is a compact unit. The flow wheel 6 is mounted in the circular-cylindrical housing 5 so that it can rotate in the direction of rotation 8a about the axis of rotation 8, 8'. Above and below the housing 5, at least one disk generator can be mounted in a rotary connection with the flow wheel 6. This is not shown here, but is easy to imagine.

Das Gehäuse 5 weist die Längsöffnung 5a auf, welche in der kreiszylinderförmigen Seitenwand eingeformt ist. Dadurch ist es möglich, dass die Luftströmung 4 tangential auf die Schaufelelemente 10 des Strömungsrades 6 trifft.The housing 5 has the longitudinal opening 5a, which is formed in the circular cylindrical side wall. This makes it possible for the air flow 4 to strike the blade elements 10 of the flow wheel 6 tangentially.

Es hat sich bei Versuchen herausgestellt, dass eine Schräge 24 an der Einlaufseite der Längsöffnung 5a die Anströmung der Schaufelelemente 10 positiv beeinflusst. Diese Schräge 24 verläuft von einem Ende einer unteren Kante der Längsöffnung 5a in einem Winkel im Bereich von etwa 10° bis 40° nach oben bis an eine obere Kante der Längsöffnung 5a.Tests have shown that a slope 24 on the inlet side of the longitudinal opening 5a has a positive effect on the flow of the blade elements 10. This slope 24 runs from one end of a lower edge of the longitudinal opening 5a at an angle in the range of approximately 10° to 40° upwards to an upper edge of the longitudinal opening 5a.

Weiterhin haben Versuche ergeben, dass die Anströmung der Schaufelelemente 10 zusätzlich verbessert ist, wenn das Ende der Längsöffnung 5a an der Auslaufseite (siehe 9) mit einem Pfeilabschnitt 25 versehen ist. Die Spitze des Pfeilabschnitts 25 weist zur Einlaufseite. Der Pfeilabschnitt 25 liegt in einer mittleren Ebene der Längsöffnung.Furthermore, tests have shown that the flow to the blade elements 10 is further improved if the end of the longitudinal opening 5a is on the outlet side (see 9 ) is provided with an arrow section 25. The tip of the arrow section 25 points towards the inlet side. The arrow section 25 is located in a middle plane of the longitudinal opening.

Eine noch weitere positive Beeinflussung der Anströmung der Schaufelelemente 10 des Strömungsrades 6 kann durch eine Leitelement 23 erreicht werden.A further positive influence on the flow of the blade elements 10 of the flow wheel 6 can be achieved by a guide element 23.

Das Leitelement 23 ist als ein flacher Streifen, z.B. aus Metall, mit einem zugespitzten freien Ende ausgebildet. Das andere Ende des Streifens ist um 90° umgebogen und an dem Gehäuse 5 befestigt. Dabei befindet sich der Abschnitt des Streifens in einem Abstand vor der Längsöffnung 5a dergestalt, dass das zugespitzte Ende nach unten weist und sich parallel zu der Drehachse 8, 8' erstreckt. Die Breite des Streifens des Leitelementes 23 entspricht etwa der Breite der Längsöffnung 5a in Richtung der Drehachse 8, 8'.The guide element 23 is designed as a flat strip, e.g. made of metal, with a tapered free end. The other end of the strip is bent by 90° and attached to the housing 5. The section of the strip is located at a distance in front of the longitudinal opening 5a such that the tapered end points downwards and extends parallel to the axis of rotation 8, 8'. The width of the strip of the guide element 23 corresponds approximately to the width of the longitudinal opening 5a in the direction of the axis of rotation 8, 8'.

In 9 ist zudem eine verschwenkbare Lagerung des Gehäuses 5 mittels einer Halterung 26 gezeigt. Das Gehäuse 5 mit der Strömungsradvorrichtung 2, 2', 3 kann auf diese Weise um eine Achse 26a, die in Richtung der Luftströmung 4 verläuft, verschwenkt werden. Hierbei hat es sich in Versuchen ergeben, dass die Anströmung der Schaufelelemente 10 durch eine Verschwenkung der Ebene des Strömungsrades 6 zur Erlangung einer maximalen Drehzahlt des Strömungsrades 6 beeinflussbar ist.In 9 a pivotable mounting of the housing 5 by means of a holder 26 is also shown. The housing 5 with the flow wheel device 2, 2', 3 can be pivoted in this way about an axis 26a which runs in the direction of the air flow 4. Tests have shown that the flow of the blade elements 10 can be influenced by pivoting the plane of the flow wheel 6 in order to achieve a maximum speed of the flow wheel 6.

10-11 zeigen schematische Perspektivansichten eines weiteren Elektrofahrzeugs 1'. 10-11 show schematic perspective views of another electric vehicle 1'.

Das Elektrofahrzeug 1' ist in seinem Dachbereich in einem Dach 28 mit zwei Strömungsradvorrichtungen 2 ausgerüstet, welche in einer Grundstellung gemäß 5a angeordnet sind.The electric vehicle 1' is equipped in its roof area in a roof 28 with two flow wheel devices 2, which in a basic position according to 5a are arranged.

Jeweils eine Strömungsradvorrichtung 2 ist unter einer Schwenkplatte 27 angeordnet. Die Schwenkplatten 27 können jeweils um eine Schwenkachse 27a verschwenkt werden, um die Anströmung der Strömungsräder 6 zu beeinflussen. 11 zeigt dazu eine aufgeschwenkte Stellung der Schwenkplatten 27. Die Schwenkachsen 27a verlaufen parallel zueinander und parallel zu einer gedachten Mittelachse des Elektrofahrzeugs 1' in der x-Richtung.Each flow wheel device 2 is arranged under a pivot plate 27. The pivot plates 27 can each be rotated by a Pivoting axis 27a can be pivoted in order to influence the flow of the flow wheels 6. 11 shows a pivoted-up position of the pivot plates 27. The pivot axes 27a run parallel to each other and parallel to an imaginary central axis of the electric vehicle 1' in the x-direction.

Die Schwenkplatten 27 sind hier halbkreisförmig ausgebildet und in zu ihrer Form korrespondierenden Öffnungen in dem Dach 28 in der Grundstellung angeordnet, wobei sie dabei mit dem Dach 28 eine gemeinsame Oberfläche bilden.The pivot plates 27 are here semicircular and are arranged in openings in the roof 28 corresponding to their shape in the basic position, whereby they form a common surface with the roof 28.

Eine Verschwenkung der Schwenkplatten 27 um die Schwenkachsen 27a kann automatisch durch die Steuereinrichtung 20 vorgenommen werden, welche die Drehzahl der Strömungsräder 6 und Anströmparameter der Luftströmung 4 ermittelt.A pivoting of the pivot plates 27 about the pivot axes 27a can be carried out automatically by the control device 20, which determines the rotational speed of the flow wheels 6 and the flow parameters of the air flow 4.

Das Elektrofahrzeug 1' weist zudem zwei Strömungsradvorrichtungen 2 unter einer Fronthaube 29 auf. Auch diese beiden Strömungsradvorrichtungen 2 sind gemäß 5a angeordnet. Die Anströmung erfolgt durch Einlassöffnungen beidseitigen Strömungsleiteinrichtungen 15 an der Front des Elektrofahrzeugs 1' statt. Ein Frontabschnitt 15b der Strömungsleiteinrichtung 15 ist so gestaltet, dass dadurch der Luftwiderstand des Elektrofahrzeugs 1' verringert ist (siehe auch 17).The electric vehicle 1' also has two flow wheel devices 2 under a front hood 29. These two flow wheel devices 2 are also 5a The flow takes place through inlet openings on both sides of the flow guide devices 15 at the front of the electric vehicle 1'. A front section 15b of the flow guide device 15 is designed in such a way that the air resistance of the electric vehicle 1' is reduced (see also 17 ).

12-13 zeigen schematische Perspektivansichten einer Variante der Strömungsradvorrichtung 2, 2' nach 5a. 12-13 show schematic perspective views of a variant of the flow wheel device 2, 2' according to 5a .

Die Strömungsräder 6 sind mit zugehörigen Strömungsleiteinrichtungen 15 auf einer kreisrunden Grundplatte 31 angeordnet. Ein Leitelement 32 verläuft zwischen den beiden Strömungsrädern 6. Es kann unterschiedliche Höhen in z-Richtung aufweisen. Das Leitelement 32 ist hier als länglicher, schmaler Steg ausgebildet, der an den Ende abgerundet ist.The flow wheels 6 are arranged with associated flow guide devices 15 on a circular base plate 31. A guide element 32 runs between the two flow wheels 6. It can have different heights in the z-direction. The guide element 32 is designed here as an elongated, narrow web that is rounded at the end.

Die Grundplatte 31 ihrerseits ist in einer Drehachse 31 a auf einer Basis 30 drehbar angebracht. Die Basis 30 weist ebenfalls Strömungsleiteinrichtungen 15 auf, die jeweils an die Strömungsleiteinrichtungen 15 der Grundplatte 31 in verschiedenen Stellungen der Grundplatte 31 angepasst sind.The base plate 31 is in turn mounted on a base 30 so as to be rotatable about an axis of rotation 31a. The base 30 also has flow guide devices 15 which are each adapted to the flow guide devices 15 of the base plate 31 in different positions of the base plate 31.

12 zeigt eine erste Stellung der Grundplatte 31 mit den Strömungsradvorrichtungen 2, in welcher das Leitelement 32 in x-Richtung, d.h. in Fahrtrichtung, verläuft. Diese Stellung wird eingenommen, wenn das Elektrofahrzeug 1' in Fahrtrichtung in x-Richtung fährt. 12 shows a first position of the base plate 31 with the flow wheel devices 2, in which the guide element 32 runs in the x-direction, ie in the direction of travel. This position is assumed when the electric vehicle 1' travels in the direction of travel in the x-direction.

In der Stellung, die 13 zeigt, ist die Grundplatte 31 um einen Winkel >90° zu der x-Richtung verdreht. Diese Stellung kann eingenommen werden, wenn das Elektrofahrzeug steht oder parkt und Seitenwind bzw. Luftströmungen ausgenutzt werden sollen, die von der Seite her einwirken. Auf diese Weise kann auch bei stehendem Fahrzeug die Strömungsradvorrichtung 2, 2' betrieben werden. Natürlich gilt dies auch in der ersten Stellung, wenn Front- oder Rückenwind herrscht und das Fahrzeug still steht.In the position that 13 shows, the base plate 31 is rotated by an angle >90° to the x-direction. This position can be adopted when the electric vehicle is stationary or parked and side wind or air currents acting from the side are to be utilized. In this way, the flow wheel device 2, 2' can also be operated when the vehicle is stationary. Of course, this also applies in the first position when there is a front or tail wind and the vehicle is stationary.

Auch die Unterseite des Elektrofahrzeugs 1' weist hier vier Strömungsradvorrichtungen 2 auf. Dazu zeigen 14-15 schematische Perspektivansichten einer Unterseite des Elektrofahrzeugs 1' nach 10-11. 16-18 zeigen weitere schematische Ansichten des Elektrofahrzeugs 1' nach 10-11. Dabei zeigt 16 eine Teilseitenansicht, 17 eine Frontansicht und 18 eine Heckansicht des Elektrofahrzeugs 1'.The underside of the electric vehicle 1' also has four flow wheel devices 2. 14-15 schematic perspective views of a bottom of the electric vehicle 1' according to 10-11 . 16-18 show further schematic views of the electric vehicle 1' after 10-11 . 16 a partial page view, 17 a front view and 18 a rear view of the electric vehicle 1'.

Jeweils auf einer Seite des Elektrofahrzeugs 1' sind zwei hintereinanderliegende Strömungsradvorrichtungen 2, 2' gemäß 5a an einem Boden 33 des Elektrofahrzeugs 1' angeordnet. Ein Leitelement 32 ist als länglicher Steg ausgebildet, erstreckt sich in der Mittelachse des Fahrzeugs in x-Richtung an dem Boden 33 und dient zur Leitung, Aufteilung und Abgrenzung der Strömungen. Seitliche Auslassöffnungen 15c, 15'c und hintere Auslassöffnungen 34, 34' (siehe 18) der Strömungsleiteinrichtung 15, 15' ermöglichen eine ungehinderte Auslass der Auslassströmung(en) 4c der Strömungsräder 6, 6', wobei ein Luftwiderstand des Elektrofahrzeugs 1' gering gehalten wird.On each side of the electric vehicle 1', two consecutive flow wheel devices 2, 2' are arranged according to 5a arranged on a floor 33 of the electric vehicle 1'. A guide element 32 is designed as an elongated web, extends in the center axis of the vehicle in the x-direction on the floor 33 and serves to guide, divide and delimit the flows. Side outlet openings 15c, 15'c and rear outlet openings 34, 34' (see 18 ) of the flow guide device 15, 15' allow an unhindered outlet of the outlet flow(s) 4c of the flow wheels 6, 6', whereby an air resistance of the electric vehicle 1' is kept low.

Die 14-15 zeigen in ihren Ansichten die Strömungsradvorrichtungen 2 unter dem Boden 33 des Elektrofahrzeugs 1'. Nicht dargestellt ist eine Abdeckung des gesamten Bodenraumes, die einen Abschluss und Schutz des in 14-15 gezeigten Bereiches zur Fahrbahn bildet.The 14-15 show in their views the flow wheel devices 2 under the floor 33 of the electric vehicle 1'. Not shown is a cover of the entire floor space, which provides closure and protection of the 14-15 shown area to the roadway.

In x-Richtung vor den Hinterrädern ist jeweils eine vertikale Strömungsradvorrichtung 3 angeordnet, die in 16 deutlich zu erkennen ist.In the x-direction in front of the rear wheels there is a vertical flow wheel device 3, which 16 is clearly visible.

Die Frontansicht gemäß 17 zeigt auch Anbauelemente 35, welche hier seitliche Rückspiegel sind. Es ist auch denkbar, dass das Elektrofahrzeug 1' nur mit Kameras anstelle von seitlichen Rückspiegeln ausgerüstet ist. In der Frontansicht ist deutlich der Bug als Frontabschnitt 15b des Elektrofahrzeugs 1' mit strömungstechnisch günstiger Form zu sehen. Die Einlassöffnungen der Strömungsleiteinrichtung 15 sind beidseitig des Frontabschnitts 15b angeordnet.The front view according to 17 also shows add-on elements 35, which here are side rear-view mirrors. It is also conceivable that the electric vehicle 1' is only equipped with cameras instead of side rear-view mirrors. In the front view, the bow can be clearly seen as the front section 15b of the electric vehicle 1' with a flow-optimized shape. The inlet openings of the flow guide device 15 are arranged on both sides of the front section 15b.

19 stellt eine schematische Ansicht einer Variante des Schaufelelementes 10 nach 3 dar. 19 shows a schematic view of a variant of the blade element 10 according to 3 represents.

In dieser Variante ist das Schaufelelement 10 ellipsenförmig ausgebildet. Diese Form hat sich aufgrund von umfangreichen Versuchen als besonders günstig herausgestellt.In this variant, the blade element 10 is elliptical. This shape has proven to be particularly advantageous due to extensive testing.

Schließlich zeigt 20 zwei Leitelemente 36 in einer schematischen Perspektivansicht. Die Leitelemente 36 weisen jeweils eine plane rechteckige Grundseite und jeweils einen halbkreisförmigen Querschnitt auf. Die Leitelemente 36 können jeweils um eine Schwenkachse 36a in bestimmten Anordnungen verschwenkt werden. So können die Leitelemente 36 z.B. auf den Anbauelementen 35 zur Luftwiderstandsverringerung eingesetzt werden. Es ist auch möglich, dass die Leitelemente 36 Bestandteile der Strömungsleiteinrichtungen 15, 15' sind. Eine Verstellung, d.h. Verschwenkung der Leitelemente 36 um ihre jeweilige Schwenkachse 36a kann durch Antriebe erfolgen, die von der Steuereinrichtung 20 anhand von vorher festgelegten und/oder aktuell erfassten Parametern (Strömungsgeschwindigkeit, Drehzahl der Strömungsräder 6, Ladestrom der Generatoren 14, Ladezustand der elektrischen Speicher usw.) verstellt werden.Finally, 20 two guide elements 36 in a schematic perspective view. The guide elements 36 each have a flat rectangular base and a semicircular cross-section. The guide elements 36 can each be pivoted about a pivot axis 36a in certain arrangements. For example, the guide elements 36 can be used on the add-on elements 35 to reduce air resistance. It is also possible for the guide elements 36 to be components of the flow guide devices 15, 15'. An adjustment, ie pivoting of the guide elements 36 about their respective pivot axis 36a can be carried out by drives that are adjusted by the control device 20 based on previously determined and/or currently recorded parameters (flow velocity, speed of the flow wheels 6, charging current of the generators 14, charge state of the electrical storage devices, etc.).

Die Strömungsradvorrichtung 2, 2', 3 kann auch bei Fahrzeugen Verwendung finden, welche einen elektrischen Energiespeicher aufweisen, der von der Strömungsradvorrichtung 2, 2', 3 zusätzlich geladen wird. Hierzu kann auch ein zusätzlicher elektrischer Energiespeicher vorgesehen sein. Dies ist besonders bei Nutzfahrzeugen vorteilhaft, wenn z.B. bei den vorgeschriebenen Ruhepausen die Strömungsradvorrichtung 2, 2', 3 auch im Stand durch Luftströmungen betrieben wird.The flow wheel device 2, 2', 3 can also be used in vehicles that have an electrical energy storage device that is additionally charged by the flow wheel device 2, 2', 3. An additional electrical energy storage device can also be provided for this purpose. This is particularly advantageous in commercial vehicles if, for example, the flow wheel device 2, 2', 3 is also operated by air currents when the vehicle is stationary during the prescribed rest periods.

Die Erfindung ist durch das oben beschriebene Ausführungsbeispiel nicht eingeschränkt, sondern im Rahmen der beigefügten Ansprüche modifizierbar.The invention is not limited by the embodiment described above, but can be modified within the scope of the appended claims.

Es ist denkbar, dass die Schaufelelemente 10 und die Arme 9 einstückig ausgebildet sind. Auch die Scheibe 7 kann ein Bestandteil dieser einstückigen Ausführung sein.It is conceivable that the blade elements 10 and the arms 9 are formed as one piece. The disk 7 can also be a component of this one-piece design.

Die Schaufelelemente 10 können jeweils auch aus zwei oder mehreren Schalenabschnitten bestehen.The blade elements 10 can each consist of two or more shell sections.

Der elektrische Speicher des Elektrofahrzeugs 1, welcher von der Strömungsradvorrichtung 2, 2', 3 geladen wird, kann auch ein zusätzlicher elektrischer Speicher sein, welcher nicht für einen Antrieb des Elektrofahrzeugs 1, sondern z.B. für Beleuchtung, Heizung etc. benutzt wird. Dadurch wird der Hauptspeicher des Elektrofahrzeugs 1 durch diese Verbraucher nicht belastet und die Reichweite des Fahrzeugs erhöht. The electrical storage of the electric vehicle 1, which is charged by the flow wheel device 2, 2', 3, can also be an additional electrical storage which is not used to drive the electric vehicle 1, but for example for lighting, heating, etc. As a result, the main storage of the electric vehicle 1 is not burdened by these consumers and the range of the vehicle is increased.

Es ist weiterhin möglich, dass die Strömungsleiteinrichtung 15 Mittel zur Verhinderung von Eisbildung aufweist. Dies können z.B. Heizelemente, beispielsweise am oder/und im Einlass 16, 16a sein.It is also possible for the flow guide device 15 to have means for preventing ice formation. These can be, for example, heating elements, for example on and/or in the inlet 16, 16a.

Die Oberseiten der Schwenkplatten 27 und/oder der Fronthaube 29 können zusätzlichen mit Sonnenzelleneinheiten versehen werden, die über die Steuereinrichtung 20, welche dazu eine passende Ladeschaltung aufweist, den elektrischen Speicher laden können.The upper sides of the swivel plates 27 and/or the front hood 29 can additionally be provided with solar cell units, which can charge the electrical storage via the control device 20, which has a suitable charging circuit for this purpose.

Es ist außerdem denkbar, dassIt is also conceivable that

BezugszeichenlisteList of reference symbols

1, 1'1, 1'
ElektrofahrzeugElectric vehicle
2, 2', 32, 2', 3
StrömungsradvorrichtungFlow wheel device
44
LuftströmungAir flow
4a, 4b4a, 4b
LuftströmungsabschnittAir flow section
4c4c
AuslassströmungOutlet flow
5, 5'5, 5'
GehäuseHousing
5a, 5'a5a, 5'a
LängsöffnungLongitudinal opening
6, 6'6, 6'
StrömungsradFlow wheel
77
Scheibedisc
7a7a
VerzahnungGearing
8, 8'8, 8'
DrehachseRotation axis
8a, 8'a8a, 8'a
DrehrichtungDirection of rotation
99
Armpoor
1010
SchaufelelementShovel element
10a10a
Achseaxis
1111
BefestigungselementFastener
1212
Getriebetransmission
12a12a
ZugmittelTraction device
1313
ZwischenradIntermediate gear
13a13a
ZugmittelTraction device
1414
Generatorgenerator
14a14a
Läuferrunner
14b14b
Statorstator
15, 15'15, 15'
StrömungsleiteinrichtungFlow control device
15a, 15'a15a, 15'a
MittelabschnittMiddle section
15b15b
FrontabschnittFront section
15c, 15'c15c, 15'c
AuslassöffnungOutlet opening
16, 16'; 16a, 16'a16, 16'; 16a, 16'a
Einlassinlet
17, 17'; 17a, 17'a17, 17'; 17a, 17'a
AuslassOutlet
1818
LagereinheitStorage unit
1919
KabelCable
2020
SteuereinrichtungControl device
2121
LadeausgangCharging output
2222
SteuerausgangControl output
2323
LeitelementGuide element
2424
SchrägeSlope
2525
PfeilabschnittArrow section
2626
Halterungbracket
26a26a
Achseaxis
2727
SchwenkplatteSwivel plate
27a27a
SchwenkachseSwivel axis
2828
DachRoof
2929
FronthaubeFront hood
3030
BasisBase
3131
GrundplatteBase plate
31a31a
DrehachseRotation axis
3232
LeitelementGuide element
3333
BodenFloor
34, 34'34, 34'
AuslassöffnungOutlet opening
3535
AnbauelementAdd-on element
3636
LeitelementGuide element
36a36a
Schwenkachse Swivel axis
rr
Radiusradius
x, y, zx, y, z
Koordinatecoordinate

Claims (21)

Strömungsradvorrichtung (2, 2', 3) für ein Fahrzeug, insbesondere für ein Elektrofahrzeug (1), mit einem elektrischen Energiespeicher, aufweisend ein Gehäuse (5), mindestens ein Strömungsrad (6, 6'), mindestens einen elektrischen Generator (14) und eine Lagereinheit (18), wobei das Strömungsrad (6, 6') sternförmig angeordnete Arme (9) mit Schaufelelementen (10) umfasst und um eine Drehachse (8) drehbar in der Lagereinheit (18) in dem Gehäuse (5) angeordnet ist, wobei die Strömungsradvorrichtung (2, 2', 3) eine Strömungsleiteinrichtung (15) aufweist, wobei das Strömungsrad (6) derart in dem Gehäuse (5) angeordnet ist, dass sich ein Kreissegment eines durch die Arme (9) und Schaufelelemente (10) gebildeten Kreises durch eine Längsöffnung (5a) des Gehäuses (5) in die Strömungsleiteinrichtung (15) erstreckt, dadurch gekennzeichnet, dass die Längsöffnung (5a) des Gehäuses (5) eine Schräge (24) an einer Einlaufseite aufweist, wobei die Schräge (24) von einem Ende einer unteren Kante der Längsöffnung (5a) in einem vorher festgelegten Winkel, beispielsweise im Bereich von etwa 10° bis 40°, nach oben bis an eine obere Kante der Längsöffnung (5a) verläuft, wobei die Längsöffnung (5a) des Gehäuses (5) an einer Auslaufseite einen Pfeilabschnitt (25) aufweist, dessen Spitze zu der anderen Seite der Längsöffnung (5a) weist, und wobei an der Längsöffnung (5a) in einem Abstand zu der Längsöffnung (5a) ein Leitelement (23) in Form eines flachen Streifens mit einem zugespitzten freien Ende angebracht ist, wobei das zugespitzte Ende nach unten weist und sich parallel zu einer Drehachse (8, 8') des Strömungsrades (6, 6') erstreckt.Flow wheel device (2, 2', 3) for a vehicle, in particular for an electric vehicle (1), with an electrical energy storage device, comprising a housing (5), at least one flow wheel (6, 6'), at least one electrical generator (14) and a bearing unit (18), wherein the flow wheel (6, 6') comprises arms (9) arranged in a star shape with blade elements (10) and is arranged in the bearing unit (18) in the housing (5) so as to be rotatable about an axis of rotation (8), wherein the flow wheel device (2, 2', 3) has a flow guide device (15), wherein the flow wheel (6) is arranged in the housing (5) in such a way that a circular segment of a circle formed by the arms (9) and blade elements (10) extends through a longitudinal opening (5a) of the housing (5) into the flow guide device (15), characterized in that the longitudinal opening (5a) of the housing (5) has a slope (24) on an inlet side, wherein the slope (24) runs from one end of a lower edge of the longitudinal opening (5a) at a predetermined angle, for example in the range of approximately 10° to 40°, upwards to an upper edge of the longitudinal opening (5a), wherein the longitudinal opening (5a) of the housing (5) has an arrow section (25) on an outlet side, the tip of which points towards the other side of the longitudinal opening (5a), and wherein a guide element (23) in the form of a flat strip with a pointed free end is attached to the longitudinal opening (5a) at a distance from the longitudinal opening (5a), wherein the pointed end points downwards and extends parallel to a rotation axis (8, 8') of the flow wheel (6, 6'). Strömungsradvorrichtung (2, 2', 3) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Arme (9) des Strömungsrades (6, 6') jeweils mit einem Ende zentral an einer Scheibe (7) befestigt sind und sich radial nach außen erstrecken, wobei an dem jeweiligen anderen Ende eines jeden Arms (9) mindestens ein Schaufelelement (10) angebracht ist.Flow wheel device (2, 2', 3) according to Claim 1 , characterized in that the arms (9) of the flow wheel (6, 6') are each fastened centrally at one end to a disc (7) and extend radially outwards, wherein at least one blade element (10) is attached to the respective other end of each arm (9). Strömungsradvorrichtung (2, 2', 3) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Schaufelelement (10) eine Rotationsgeometrie, z.B. Paraboloid, Hyperboloid, und/oder Halbkugel, mit einer Achse (10a) aufweist.Flow wheel device (2, 2', 3) according to Claim 2 , characterized in that the blade element (10) has a rotational geometry, e.g. paraboloid, hyperboloid, and/or hemisphere, with an axis (10a). Strömungsradvorrichtung (2, 2', 3) nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Schaufelelement (10) ellipsenförmig ausgebildet ist.Flow wheel device (2, 2', 3) according to Claim 2 or 3 , characterized in that the blade element (10) is elliptical. Strömungsradvorrichtung (2, 2', 3) nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Schaufelelement (10) an dem anderen Ende des Arms (9) mit einem Befestigungselement (11) angebracht ist.Flow wheel device (2, 2', 3) according to one of the Claims 2 until 4 , characterized in that the blade element (10) is attached to the other end of the arm (9) with a fastening element (11). Strömungsradvorrichtung (2, 2', 3) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Befestigungselement (11) eine Schraube mit einem als Gewicht ausgebildeten Kopf ist.Flow wheel device (2, 2', 3) according to Claim 5 , characterized in that the fastening element (11) is a screw with a head designed as a weight. Strömungsradvorrichtung (2, 2', 3) nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Schaufelelement (10) als Flügelprofil ausgebildet ist.Flow wheel device (2, 2', 3) according to one of the Claims 3 until 6 , characterized in that the blade element (10) is designed as a wing profile. Strömungsradvorrichtung (2, 2', 3) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Strömungsleiteinrichtung (15) mindestens eine steuerbare Klappe aufweist.Flow wheel device (2, 2', 3) according to one of the preceding claims, characterized in that the flow guiding device (15) has at least one controllable flap. Strömungsradvorrichtung (2, 2', 3) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine elektrische Generator (14) ein Nabengenerator ist.Flow wheel device (2, 2', 3) according to one of the preceding claims, characterized in that the at least one electrical generator (14) is a hub generator. Strömungsradvorrichtung (2, 2', 3) nach einem der Ansprüche 1 bis 8 , dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine elektrische Generator (14) ein Scheibengenerator ist.Flow wheel device (2, 2', 3) according to one of the Claims 1 until 8th , characterized in that the at least one electrical generator (14) is a disk generator. Strömungsradvorrichtung (2, 2', 3) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Strömungsradvorrichtung (2, 2', 3) eine Steuereinrichtung (20) aufweist, welche dazu ausgebildet ist, die von dem Generator (14) gelieferte elektrische Leistung an den elektrischen Speicher des zuzuordnenden Elektrofahrzeugs (1) anzupassen und diesem entsprechend zur Verfügung zu stellen.Flow wheel device (2, 2', 3) according to one of the preceding claims, characterized in that the flow wheel device (2, 2', 3) has a control device (20) which is designed to adapt the electrical power supplied by the generator (14) to the electrical storage device of the associated electric vehicle (1) and to make it available to the latter accordingly. Strömungsradvorrichtung (2, 2', 3) nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung (20) die Strömungsradvorrichtung (2, 2', 3) über einen Steuerausgang (22) derart beeinflusst, dass ein Luftstrom (4) in der Strömungsleiteinrichtung (15) mittels mindestens einer Klappe verändert wird.Flow wheel device (2, 2', 3) according to Claim 11 , characterized in that the control device (20) influences the flow wheel device (2, 2', 3) via a control output (22) such that an air flow (4) in the flow guide device (15) is changed by means of at least one flap. Strömungsradvorrichtung (2, 2', 3) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (5) mit der Strömungsradvorrichtung (2, 2') um eine Schwenkachse (26a), die parallel zu einer Mittelachse eines zugeordneten Fahrzeugs verläuft, verschwenkbar ist.Flow wheel device (2, 2', 3) according to one of the preceding claims, characterized in that the housing (5) with the flow wheel device (2, 2') is pivotable about a pivot axis (26a) which runs parallel to a central axis of an associated vehicle. Strömungsradvorrichtung (2, 2', 3) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Strömungsradvorrichtung (2, 2') auf einer Schwenkplatte (27) angeordnet ist, welche um eine Längsachse (27a), die parallel zu einer Mittelachse eines zugeordneten Fahrzeugs verläuft, verschwenkbar ist.Flow wheel device (2, 2', 3) according to one of the preceding claims, characterized in that at least one flow wheel device (2, 2') is arranged on a pivot plate (27) which is pivotable about a longitudinal axis (27a) which runs parallel to a central axis of an associated vehicle. Strömungsradvorrichtung (2, 2', 3) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Strömungsradvorrichtung (2, 2') auf einer Grundplatte (31) angeordnet ist, welche um eine vertikale Drehachse (31 a) verdrehbar ist.Flow wheel device (2, 2', 3) according to one of the preceding claims, characterized in that at least one flow wheel device (2, 2') is arranged on a base plate (31) which is rotatable about a vertical axis of rotation (31 a). Strömungsradvorrichtung (2, 2', 3) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Leitelement (32) als länglicher Steg in einer Strömungsleiteinrichtung (15, 15') angeordnet ist, wobei sich das Leitelement (32) sich in einer Mittelachse der Strömungsleiteinrichtung (15, 15') erstreckt.Flow wheel device (2, 2', 3) according to one of the preceding claims, characterized in that at least one guide element (32) is arranged as an elongated web in a flow guide device (15, 15'), wherein the guide element (32) extends in a central axis of the flow guide device (15, 15'). Strömungsradvorrichtung (2, 2', 3) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein verschwenkbares Leitelement (36) in einer Strömungsleiteinrichtung (15, 15') angeordnet ist.Flow wheel device (2, 2', 3) according to one of the preceding claims, characterized in that at least one pivotable guide element (36) is arranged in a flow guide device (15, 15'). Elektrofahrzeug (1, 1') mit mindestens einem elektrischen Energiespeicher und mindestens einer Strömungsradvorrichtung (2, 2', 3), dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Strömungsradvorrichtung (2, 2', 3) als eine Strömungsradvorrichtung (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche ausgebildet ist.Electric vehicle (1, 1') with at least one electrical energy storage device and at least one flow wheel device (2, 2', 3), characterized in that the at least one flow wheel device (2, 2', 3) is designed as a flow wheel device (2) according to one of the preceding claims. Elektrofahrzeug (1, 1') nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Strömungsradvorrichtung (2, 2') als eine horizontale Strömungsradvorrichtung (2) ausgebildet ist.Electric vehicle (1, 1') to Claim 18 , characterized in that the at least one flow wheel device (2, 2') is designed as a horizontal flow wheel device (2). Elektrofahrzeug (1) nach Anspruch 18 oder 19, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Strömungsradvorrichtung (3) als eine vertikale Strömungsradvorrichtung (3) ausgebildet ist.Electric vehicle (1) by Claim 18 or 19 , characterized in that the at least one flow wheel device (3) is designed as a vertical flow wheel device (3). Elektrofahrzeug (1) nach einem der Ansprüche 18 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass die Strömungsleiteinrichtung (15, 15') mindestens eine Auslassöffnung (15c, 15', 34, 34') aufweist.Electric vehicle (1) according to one of the Claims 18 until 20 , characterized in that the flow guiding device (15, 15') has at least one outlet opening (15c, 15', 34, 34').
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