DE102020006725A1 - Vehicle with an electric jet engine - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Fahrzeug mit einem elektrischen Strahltriebwerk, ein Verfahren zum Betreiben einer als elektrisches Strahltriebwerk ausgebildeten Antriebseinheit und ein Verfahren zum Betreiben eines Fahrzeugs.Das erfindungsgemäße Fahrzeug (1) umfassta) eine erste Antriebseinheit (2), die dazu ausgebildet ist, eine erste Antriebsleistung zum Antreiben des Fahrzeugs (1) bereitzustellen,b) eine zweite Antriebseinheit (3), die dazu ausgebildet ist, eine zweite Antriebsleistung zum Antreiben des Fahrzeugs (1) bereitzustellen, wobei die zweite Antriebseinheit (3) als elektrisches Strahltriebwerk ausgebildet ist, undc) eine Steuereinheit (4), die dazu ausgebildet und eingerichtet ist, die erste und zweite Antriebseinheit (2, 3) so zu steuern, dass eine angeforderte Gesamtantriebsleistung sich aus der ersten und zweiten Antriebsleistung zusammensetzt.The invention relates to a vehicle with an electric jet engine, a method for operating a drive unit designed as an electric jet engine and a method for operating a vehicle. The vehicle (1) according to the invention comprises Provide drive power for driving the vehicle (1), b) a second drive unit (3) which is designed to provide a second drive power for driving the vehicle (1), the second drive unit (3) being designed as an electric jet engine, andc ) a control unit (4) which is designed and set up to control the first and second drive units (2, 3) in such a way that a requested total drive power is composed of the first and second drive power.

Description

Die Erfindung betrifft ein Fahrzeug mit einem elektrischen Strahltriebwerk, ein Verfahren zum Betreiben einer als elektrisches Strahltriebwerk ausgebildeten Antriebseinheit und ein Verfahren zum Betreiben eines Fahrzeugs.The invention relates to a vehicle with an electric jet engine, a method for operating a drive unit designed as an electric jet engine, and a method for operating a vehicle.

Aus der US2016190663 ist ein Verfahren zum Betreiben eines lonenantriebs für ein Raumfahrzeug mit einem Reservoir, einer Ionisationskammer, einem Generator zur Erzeugung eines elektrostatischen, magnetostatischen und/oder elektromagnetischen Feldes im Inneren der Ionisationskammer und ein Ladungsträgerbeschleunigungssystem bekannt.From the US2016190663 a method for operating an ion drive for a spacecraft with a reservoir, an ionization chamber, a generator for generating an electrostatic, magnetostatic and / or electromagnetic field in the interior of the ionization chamber and a charge carrier acceleration system is known.

Das erfindungsgemäße Fahrzeug umfasst

  1. a) eine erste Antriebseinheit, die dazu ausgebildet ist, eine erste Antriebsleistung zum Antreiben des Fahrzeugs bereitzustellen,
  2. b) eine zweite Antriebseinheit, die dazu ausgebildet ist, eine zweite Antriebsleistung zum Antreiben des Fahrzeugs bereitzustellen, wobei die zweite Antriebseinheit als elektrisches Strahltriebwerk ausgebildet ist, und
  3. c) eine Steuereinheit, die dazu ausgebildet und eingerichtet ist, die erste und zweite Antriebseinheit so zu steuern, dass eine angeforderte Gesamtantriebsleistung sich aus der ersten und zweiten Antriebsleistung zusammensetzt.
The vehicle according to the invention includes
  1. a) a first drive unit, which is designed to provide a first drive power for driving the vehicle,
  2. b) a second drive unit which is designed to provide a second drive power for driving the vehicle, the second drive unit being designed as an electric jet engine, and
  3. c) a control unit which is designed and set up to control the first and second drive units in such a way that a requested total drive power is composed of the first and second drive power.

Vorzugsweise ist das erfindungsgemäße Fahrzeug ein in einer Atmosphäre betreibbares Land-, Luft-, oder Wasserfahrzeug.The vehicle according to the invention is preferably a land, air or water vehicle that can be operated in an atmosphere.

Bevorzugt wird die angeforderte Gesamtantriebsleistung von einem Fahrer des Fahrzeugs und/oder einem Assistenzsystem angefordert.The requested total drive power is preferably requested by a driver of the vehicle and / or an assistance system.

Dadurch, dass das Fahrzeug eine zweite Antriebseinheit umfasst, die als elektrisches Strahltriebwerk ausgebildet ist, kann ein Anteil einer Gesamtantriebsleistung beim Betreiben des Fahrtzeugs durch das elektrische Strahltriebwerk bereitgestellt werden. Da elektrische Strahlantriebe, wie beispielsweise lonenantriebe, eine im Vergleich zu konventionellen Antrieben von Land-, Luft-, oder Wasserfahrzeugen, wie beispielsweise Brennkraftmaschinen, höhere erzielbare Wirkungsgrade aufweisen, kann durch die Nutzung des elektrischen Strahltriebwerkes als Zusatzantrieb eine Gesamtwirkungsgrad beim Betreiben des Fahrzeugs erhöht werden.Because the vehicle includes a second drive unit, which is designed as an electric jet engine, a portion of a total drive power can be provided by the electric jet engine when the vehicle is operated. Since electric jet propulsion, such as ion propulsion, have a higher achievable efficiency than conventional propulsion systems for land, air or water vehicles, such as internal combustion engines, the use of the electric jet engine as an additional propulsion can increase the overall efficiency when operating the vehicle .

Vorzugsweise steuert die Steuereinheit die erste und zweite Antriebseinheit dabei so, dass ein Anteil der zweiten Antriebsleistung an der Gesamtantriebsleistung

  • - bei einer höheren Fahrzeuggeschwindigkeit größer ist als bei einer niedrigeren Fahrzeuggeschwindigkeit und/oder
  • - bei einer Fahrt des Fahrzeugs auf einer durchgängigen und/oder geradlinigen Fahrstrecke größer ist als auf einer unterbrechungsreichen und/oder kurvenreichen Fahrstecke und/oder
  • - unterhalb einer vorgegebenen Schwellgeschwindigkeit null ist.
The control unit preferably controls the first and second drive units in such a way that a proportion of the second drive power in the total drive power
  • - is greater at a higher vehicle speed than at a lower vehicle speed and / or
  • is greater when the vehicle is traveling on a continuous and / or straight route than on a route with many interruptions and / or winding roads and / or
  • - is zero below a predetermined threshold speed.

Dies ermöglicht eine Erhöhung eines von der zweiten Antriebseinheit bereitgestellten Antriebsleistungsanteils an der Gesamtantriebsleistung, bei einem erhöhten Gesamtantriebsleistungsbedarf, wie beispielsweise bei Autobahnfahrten von Landfahrzeugen.This makes it possible to increase a drive power component of the total drive power provided by the second drive unit, in the case of an increased total drive power requirement, such as, for example, when land vehicles are traveling on the motorway.

Vorzugsweise umfasst das erfindungsgemäße Fahrzeug einen Kollektor, der dazu ausgebildet ist, eine Materie aus einer Atmosphäre einzufangen. Dies ermöglicht einen Betrieb des erfindungsgemäßen Fahrzeugs, bei dem auf eine Mitführung von Stützmasse für den zweiten Antrieb verzichtet werden kann.The vehicle according to the invention preferably comprises a collector which is designed to capture matter from an atmosphere. This enables the vehicle according to the invention to be operated in which there is no need to carry support mass for the second drive.

Vorzugsweise umfasst das erfindungsgemäße Fahrzeug eine elektrische Versorgungseinheit, wie beispielsweise eine Brennstoffzelle, einen Kernreaktor oder ein Solarmodul, die dazu ausgebildet ist, eine elektrische Energie zum Betreiben der zweiten Antriebseinheit bereitzustellen. Dies ermöglicht einen von äußeren elektrischen Energiequellen weitgehend unabhängigen Betrieb der zweiten Antriebseinheit.The vehicle according to the invention preferably comprises an electrical supply unit, such as a fuel cell, a nuclear reactor or a solar module, which is designed to provide electrical energy for operating the second drive unit. This enables the second drive unit to be operated largely independently of external electrical energy sources.

Vorzugsweise umfasst die zweite Antriebseinheit des erfindungsgemäßen Fahrzeugs

  1. a) einen Ionisator, der dazu ausgebildet ist, eine Materie zu ionisieren,
  2. b) einen Beschleuniger, der dazu ausgebildet ist, die ionisierte Materie zu beschleunigen,
  3. c) einen Neutralisator, der dazu ausgebildet ist, die beschleunigte ionisierte Materie zu neutralisieren, und
  4. d) einen Strahlformer, der zwischen dem Beschleuniger und dem Neutralisator angeordnet und dazu ausgebildet ist, eine Strahlrichtung und/oder einen Strahldurchmesser der beschleunigten ionisierten Materie berührungsfrei zu verändern.
The second drive unit of the vehicle according to the invention preferably comprises
  1. a) an ionizer which is designed to ionize a material,
  2. b) an accelerator which is designed to accelerate the ionized matter,
  3. c) a neutralizer which is designed to neutralize the accelerated ionized matter, and
  4. d) a beam shaper which is arranged between the accelerator and the neutralizer and is designed to change a beam direction and / or a beam diameter of the accelerated ionized matter without contact.

Dadurch, dass der Strahlformer vor dem Neutralisator angeordnet ist, kann der Strahl durch den Einsatz elektrischer oder magnetischer Felder beeinflusst werden. Dies ermöglicht eine technisch einfache und verlustarme Schubrichtungssteuerung.Because the beam shaper is arranged in front of the neutralizer, the beam can be influenced by using electrical or magnetic fields. This enables a technically simple and low-loss thrust direction control.

Vorzugsweise ist die zweite Antriebseinheit und/oder Teile der zweiten Antriebseinheit gegenüber einem Körper des erfindungsgemäßen Fahrzeugs und/oder einer Fahrtrichtung des Fahrzeugs drehbar gelagert. Dadurch kann eine Ausrichtung der zweiten Antriebseinheit so angepasst werden, dass ein durch sie generierter Schub das erfindungsgemäße Fahrzeug stets in eine gewünschte Richtung beschleunigt.The second drive unit and / or parts of the second drive unit are preferably mounted rotatably with respect to a body of the vehicle according to the invention and / or a direction of travel of the vehicle. As a result, an alignment of the second drive unit can be adapted in such a way that a thrust generated by it always accelerates the vehicle according to the invention in a desired direction.

Vorzugsweise ist der Beschleuniger dazu ausgebildet, die ionisierte Materie auf eine relativistische Geschwindigkeit zu beschleunigen. Dabei wird unter „relativistischer Geschwindigkeit“ eine Geschwindigkeit > 90 % der Lichtgeschwindigkeit verstanden. Dadurch kann die zweite Antriebseinheit einen hohen Vorschubimpuls bei geringem Materieeinsatz erzeugen.The accelerator is preferably designed to accelerate the ionized matter to a relativistic speed. "Relativistic speed" is understood to mean a speed> 90% of the speed of light. As a result, the second drive unit can generate a high feed pulse with little use of material.

Das erfindungsgemäße Verfahren zum Betreiben einer als elektrisches Strahltriebwerk ausgebildeten zweiten Antriebseinheit eines Fahrzeugs umfasst die Schritte:

  • A1: Einfangen einer Materie aus einer ein Fahrzeug umgebenden Atmosphäre mittels eines am Fahrzeug angebrachten Kollektors;
  • A2: Ionisieren der eingefangenen Materie mittels eines Ionisators;
  • A3: Beschleunigen der ionisierten Materie mittels eines Beschleunigers;
  • A4: Berührungsfreies Verändern eines Strahldurchmessers und/oder einer Strahlrichtung der beschleunigten ionisierten Materie mittels eines Strahlformers;
  • A5: Neutralisieren der beschleunigten ionisierten Materie mittels eines Neutralisators;
  • A6: Gerichtetes Abgeben der beschleunigten neutralisierten Materie an eine Umgebung des Fahrzeugs.
The method according to the invention for operating a second drive unit of a vehicle designed as an electric jet engine comprises the steps:
  • A1: capturing matter from an atmosphere surrounding a vehicle by means of a collector attached to the vehicle;
  • A2: ionizing the captured matter by means of an ionizer;
  • A3: accelerating the ionized matter by means of an accelerator;
  • A4: Contactless changing of a beam diameter and / or a beam direction of the accelerated ionized matter by means of a beam shaper;
  • A5: neutralizing the accelerated ionized matter using a neutralizer;
  • A6: Directional release of the accelerated neutralized matter to the surroundings of the vehicle.

Das erfindungsgemäße Verfahren zum Betreiben eines Fahrzeugs mit einer ersten Antriebseinheit, die dazu ausgebildet ist, eine erste Antriebsleistung zum Antreiben des Fahrzeugs bereitzustellen, und einer zweiten Antriebseinheit, die dazu ausgebildet ist, eine zweite Antriebsleistung zum Antreiben des Fahrzeugs bereitzustellen, wobei die zweite Antriebseinheit als elektrisches Strahltriebwerk ausgebildet ist, umfasst die Schritte:

  • B1: Erfassen einer angeforderten Gesamtantriebsleistung;
  • B2: Steuern der ersten Antriebseinheit und der zweiten Antriebseinheit mittels der Steuereinheit, sodass die angeforderte Gesamtantriebsleistung von der ersten und zweiten Antriebseinheit bereitgestellt wird, wobei ein Anteil der zweiten Antriebsleistung an der Gesamtantriebsleistung
    • - bei einer höheren Fahrzeuggeschwindigkeit größer ist als bei einer niedrigeren Fahrzeuggeschwindigkeit und/oder
    • - bei einer Fahrt des Fahrzeugs auf einer durchgängigen und/oder geradlinigen Fahrstrecke größer ist als auf einer unterbrechungsreichen und/oder kurvenreichen Fahrstecke und/oder
    • - unterhalb einer vorgegebenen Schwellgeschwindigkeit null ist.
The inventive method for operating a vehicle with a first drive unit, which is designed to provide a first drive power to drive the vehicle, and a second drive unit, which is designed to provide a second drive power to drive the vehicle, wherein the second drive unit as electric jet engine is designed, comprises the steps:
  • B1: detecting a requested total drive power;
  • B2: Controlling the first drive unit and the second drive unit by means of the control unit, so that the requested total drive power is provided by the first and second drive unit, a proportion of the second drive power in the total drive power
    • - is greater at a higher vehicle speed than at a lower vehicle speed and / or
    • is greater when the vehicle is traveling on a continuous and / or straight route than on a route with many interruptions and / or winding roads and / or
    • - is zero below a predetermined threshold speed.

Die abhängigen Ansprüche beschreiben weitere vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung.The dependent claims describe further advantageous embodiments of the invention.

Bevorzugte Ausführungsbeispiele werden anhand der folgenden Figuren näher erläutert. Dabei zeigt

  • 1 ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Fahrzeugs mit einem elektrischen Strahltriebwerk,
  • 2 ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Verfahrens zum Betreiben einer als elektrisches Strahltriebwerk ausgebildeten zweiten Antriebseinheit eines Fahrzeugs und
  • 3 ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Verfahrens zum Betreiben eines erfindungsgemäßen Fahrzeugs.
Preferred exemplary embodiments are explained in more detail with reference to the following figures. It shows
  • 1 an embodiment of a vehicle according to the invention with an electric jet engine,
  • 2 an embodiment of a method according to the invention for operating a second drive unit of a vehicle designed as an electric jet engine and
  • 3 an embodiment of a method according to the invention for operating a vehicle according to the invention.

Das in 1 gezeigte Fahrzeug 1 ist ein Personenkraftwagen, umfassend eine erste Antriebseinheit 2. Die erste Antriebseinheit 2 ist eine Brennkraftmaschine, die dazu ausgebildet ist, eine erste Antriebsleistung zum Antreiben des Fahrzeugs 1 bereitzustellen. Weiterhin umfasst das Fahrzeug 1 eine zweite Antriebseinheit 3, die dazu ausgebildet ist, eine zweite Antriebsleistung zum Antreiben des Fahrzeugs 1 bereitzustellen. Im Ausführungsbeispiel ist die zweite Antriebseinheit 3 ein in das Fahrzeug 1 integriertes elektrisches Strahltriebwerk.This in 1 shown vehicle 1 is a passenger car comprising a first drive unit 2 . The first drive unit 2 is an internal combustion engine that is configured to generate a first drive power for driving the vehicle 1 to provide. The vehicle also includes 1 a second drive unit 3 , which is designed to generate a second drive power for driving the vehicle 1 to provide. In the exemplary embodiment is the second drive unit 3 one in the vehicle 1 integrated electric jet engine.

Im der beschriebenen Ausführungsform umfasst die zweite Antriebseinheit 3 einen Kollektor 5, der in eine Fahrzeugfront integriert ist. Der Kollektor 5 ist dazu ausgebildet, eine Materie aus einer das Fahrzeug 1 umgebenden Atmosphäre einzufangen. Im Ausführungsbeispiel besteht der Kollektor 5 aus einer Folge sukzessive engmaschiger werdender Filter, welche Luftmoleküle aus einer Fahrzeugumgebungsluft aufgrund ihrer Größe selektiv weiterleiten. Dies ermöglicht dem Kollektor 5 Stickstoffmoleküle einzufangen und an die zweite Antriebseinheit 3 abzugeben. Anderen Luftbestandteile werden durch den Kollektor 5 wieder an die Umgebung des Fahrzeugs 1 abgegeben.In the embodiment described, the second drive unit comprises 3 a collector 5 which is integrated in a vehicle front. The collector 5 is designed to produce a matter from a vehicle 1 to capture the surrounding atmosphere. In the exemplary embodiment there is the collector 5 from a series of gradually more closely meshed filters which selectively pass on air molecules from the air surrounding the vehicle based on their size. This enables the collector 5 Capture nitrogen molecules and transfer them to the second drive unit 3 submit. Other air components are released through the collector 5 back to the surroundings of the vehicle 1 submitted.

Weiterhin umfasst die zweite Antriebseinheit 3 einen Ionisator 7. Im Ausführungsbeispiel ionisiert der Ionisator 7 die Moleküle durch ein statisches elektrisches Feld.The second drive unit also includes 3 an ionizer 7th . In the exemplary embodiment, the ionizer ionizes 7th the molecules through a static electric field.

Weiterhin umfasst die zweite Antriebseinheit 3 einen Beschleuniger 8, der dazu ausgebildet ist, die ionisierten Moleküle zu beschleunigen. Im Ausführungsbeispiel ist der Beschleuniger 8 ein elektrischer Linearbeschleuniger mit einer Kathode 12 und einer Anode 11. Die Beschleunigungsstrecke ist ein ausgedehnter Raum, durch den die vom Ionisator 7 kommenden Moleküle laufen und dabei beschleunigt werden. In der beschriebenen Ausführung gibt der Ionisator 7 positiv geladene Stickstoffmoleküle an die Beschleunigungsstrecke ab. Diese verfügt am Eingang über eine Anode 11 und am Ausgang über ein Kathodengitter 12. Eine zwischen der Anode 11 und der Kathode 12 anliegende Beschleunigungsspannung liegt im Ausführungsbeispiel im Bereich von 10 kV bis 100 kV.The second drive unit also includes 3 an accelerator 8th , which is designed to accelerate the ionized molecules. In the exemplary embodiment is the accelerator 8th an electric linear accelerator with a cathode 12th and an anode 11 . The acceleration section is an extensive space through which the ionizer 7th Coming molecules run and are accelerated in the process. In the version described, the ionizer gives 7th positively charged nitrogen molecules to the acceleration section. This has an anode at the entrance 11 and at the exit via a cathode grid 12th . One between the anode 11 and the cathode 12th The acceleration voltage present in the exemplary embodiment is in the range from 10 kV to 100 kV.

Weiterhin umfasst die zweite Antriebseinheit 3 einen Neutralisator 9, in welchen die beschleunigten ionisierten Moleküle eintreten. Der Neutralisator 9 führt den positiv geladenen Molekülen freie Elektronen zu, wodurch diese neutralisiert werden.The second drive unit also includes 3 a neutralizer 9 in which the accelerated ionized molecules enter. The neutralizer 9 supplies the positively charged molecules with free electrons, which neutralizes them.

Im Ausführungsbeispiel ist zwischen dem Beschleuniger 8 und dem Neutralisator 9 eine Strahlformer 10 angeordnet. Dieser ist dazu ausgebildet, eine Strahlrichtung und einen Strahldurchmesser der beschleunigten ionisierten Moleküle berührungsfrei durch ein quasistatisches Magnetfeld zu verändern.In the exemplary embodiment is between the accelerator 8th and the neutralizer 9 a beamformer 10 arranged. This is designed to change a beam direction and a beam diameter of the accelerated ionized molecules without contact using a quasi-static magnetic field.

Nach passieren des Neutralisators 9 treten die neutralisierten geladenen Stickstoffmoleküle in eine von der zweiten Antriebseinheit 3 umfasste Düse 13 ein. Diese umfasst mechanisch bewegliche Klappen zur Beeinflussung der Strahlrichtung und ist dazu ausgebildet, einen definierten Vorschub des Fahrzeugs 1 durch einen gerichteten Ausstoß der beschleunigten neutralisierten Moleküle zu erzeugen.After passing the neutralizer 9 the neutralized charged nitrogen molecules enter one of the second drive units 3 included nozzle 13 a. This includes mechanically movable flaps for influencing the jet direction and is designed to provide a defined advance of the vehicle 1 by a directed ejection of the accelerated neutralized molecules.

Die elektrische Energie für einen Betrieb der zweiten Antriebseinheit 3 wird dabei von einer vom Fahrzeug 1 umfassten elektrische Versorgungseinheit 6 bereitgestellt. Im Ausführungsbeispiel ist die elektrische Versorgungseinheit 6 ein nuklear betriebener Generator. Dieser stellt über einen ausgedehnten und wartungsarmen Betriebszeitraum CO2-neutrale elektrische Energie zum Betreiben der zweiten Antriebseinheit 3 zur Verfügung.The electrical energy for operating the second drive unit 3 is done by one of the vehicle 1 included electrical supply unit 6 provided. In the exemplary embodiment is the electrical supply unit 6 a nuclear powered generator. This provides CO 2 -neutral electrical energy for operating the second drive unit over an extended and low-maintenance operating period 3 to disposal.

Im Ausführungsbeispiel ist die zweite Antriebseinheit 3 gegenüber einem Körper des Fahrzeugs 1 drehbar gelagert. Dadurch kann ihre Ausrichtung so angepasst werden, dass die beschleunigten neutralisierten Moleküle in eine definierte Richtung ausgestoßen werden, wodurch ein Vorschub des Fahrzeugs 1 in eine gewünschte Gegenrichtung erzeugt wird.In the exemplary embodiment is the second drive unit 3 to a body of the vehicle 1 rotatably mounted. This allows their alignment to be adjusted so that the accelerated neutralized molecules are ejected in a defined direction, causing the vehicle to advance 1 is generated in a desired opposite direction.

Weiterhin umfasst das Fahrzeug 1 eine Steuereinheit 4. Diese ist dazu ausgebildet und eingerichtet, die erste und zweite Antriebseinheit 2, 3 so zu steuern, dass eine von einem Fahrer angeforderte Gesamtantriebsleistung sich aus der ersten und zweiten Antriebsleistung zusammensetzt. Dazu passt die Steuereinheit 4 Betriebsparameter des Fahrzeugs 1 und der Antriebseinheiten 2, 3, wie beispielsweise die Beschleunigungsspannung, in Abhängigkeit von Umgebungsbedingungen und Betriebszielen an.The vehicle also includes 1 a control unit 4th . This is designed and set up for this purpose, the first and second drive units 2 , 3 to be controlled so that a total drive power requested by a driver is composed of the first and second drive power. The control unit fits in with this 4th Operating parameters of the vehicle 1 and the drive units 2 , 3 , such as the accelerating voltage, depending on environmental conditions and operational objectives.

Dabei steuert die Steuereinheit 4 die erste und zweite Antriebseinheit 2, 3 so, dass ein Anteil der zweiten Antriebsleistung an der Gesamtantriebsleistung bei einer höheren Fahrzeuggeschwindigkeit größer ist als bei einer niedrigeren Fahrzeuggeschwindigkeit. Dadurch wird ein von der zweiten Antriebseinheit 3 bereitgestellter Antriebsleistungsanteil an der Gesamtantriebsleistung erhöht, wenn das Fahrzeug 1 schneller fährt. Insbesondere bei Autobahnfahrten kann dadurch ein von der ersten Antriebseinheit 2 bereitgestellter Antriebsleistungsanteil an der Gesamtantriebsleistung verringert werden, was im Ausführungsbeispiel zu einer Reduzierung eines CO2-Ausstoßes führt.The control unit controls 4th the first and second drive units 2 , 3 so that a proportion of the second drive power in the total drive power is greater at a higher vehicle speed than at a lower vehicle speed. This is one of the second drive unit 3 Provided drive power share of the total drive power increases when the vehicle 1 drives faster. In particular when driving on the motorway, one of the first drive unit 2 The drive power provided can be reduced in the total drive power, which in the exemplary embodiment leads to a reduction in CO2 emissions.

Weiterhin steuert die Steuereinheit 4 die erste und zweite Antriebseinheit 2, 3 so, dass ein Anteil der zweiten Antriebsleistung an der Gesamtantriebsleistung bei einer Fahrt des Fahrzeugs 1 auf einer durchgängigen geradlinigen Fahrstrecke größer ist als auf einer unterbrechungs- und kurvenreichen Fahrstecke und unterhalb einer vorgegebenen Schwellgeschwindigkeit null ist. Dadurch wird ein Betrieb des Fahrzeugs 1 mittels der zweiten Antriebseinheit 3 in solchen Situationen vermieden, in denen ein alleiniger Antrieb des Fahrzeugs 1 mittels der ersten Antriebseinheit 2 wirtschaftlich und/oder ökologisch sinnvoll ist.The control unit also controls 4th the first and second drive units 2 , 3 so that a proportion of the second drive power in the total drive power when the vehicle is traveling 1 is greater on a continuous straight route than on a route with many interruptions and curves and is zero below a predetermined threshold speed. This causes an operation of the vehicle 1 by means of the second drive unit 3 Avoided in situations where a sole propulsion of the vehicle 1 by means of the first drive unit 2 makes economic and / or ecological sense.

Ein Betrieb der zweiten Antriebseinheit 3 erfolgt dabei mit dem in 2 dargestellten Verfahren. In einem ersten Schritt A1 des Verfahrens fängt der Kollektor 5 Stickstoffmoleküle aus einer das Fahrzeug 1 umgebenden Atmosphäre ein. In einem zweiten Schritt A2 ionisiert der Ionisator 7 die eingefangenen Moleküle. In einem dritten Schritt A3 beschleunigt der Beschleuniger 8 die ionisierten Moleküle. In einem vierten Schritt A4 verändert der Strahlformer 10 einen Strahldurchmessers und eine Strahlrichtung der beschleunigten ionisierten Materie mittels eines quasistatischen Magnetfeldes. In einem fünften Schritt A5 neutralisiert der Neutralisator 9 die beschleunigten ionisierten Moleküle. In einem sechsten Schritt A6 gibt die Düse 13 die beschleunigten neutralisierten Moleküle gerichtet an eine Umgebung des Fahrzeugs 1 ab.An operation of the second drive unit 3 takes place with the in 2 presented procedure. In a first step A1 the collector catches the process 5 Nitrogen molecules from a the vehicle 1 surrounding atmosphere. In a second step A2 the ionizer ionizes 7th the captured molecules. In a third step A3 accelerates the accelerator 8th the ionized molecules. In a fourth step A4 changed the beamformer 10 a beam diameter and a beam direction of the accelerated ionized matter by means of a quasi-static magnetic field. In a fifth step A5 neutralizes the neutralizer 9 the accelerated ionized molecules. In a sixth step A6 gives the nozzle 13 the accelerated neutralized molecules directed to the surroundings of the vehicle 1 from.

Der Betrieb des Fahrzeugs 1 erfolgt anhand des in 3 dargestellten Verfahrens. In einem ersten Schritt B1 des Verfahrens erfasst eine Erfassungseinheit eine von einem Fahrer angeforderten Gesamtantriebsleistung. Im Ausführungsbeispiel erfolgt die Erfassung mittels einer Auswertung einer Gaspedalstellung. In einem zweiten Schritt des Verfahrens B2 steuert die Steuereinheit 4 die erste Antriebseinheit 2 und die zweite Antriebseinheit 3 so, dass die angeforderte Gesamtantriebsleistung von der ersten und zweiten Antriebseinheit 2, 3 bereitgestellt wird, wobei ein Anteil der zweiten Antriebsleistung an der Gesamtantriebsleistung bei einer höheren Fahrzeuggeschwindigkeit größer ist als bei einer niedrigeren Fahrzeuggeschwindigkeit.Operation of the vehicle 1 is done using the in 3 presented procedure. In a first step B1 of the method, a detection unit detects a total drive power requested by a driver. In the exemplary embodiment, the detection is carried out by evaluating an accelerator pedal position. In a second step of the process B2 controls the control unit 4th the first drive unit 2 and the second drive unit 3 so that the requested total drive power from the first and second drive unit 2 , 3 is provided, wherein a proportion of the second drive power to the total drive power is greater at a higher vehicle speed than at a lower vehicle speed.

In einem weiteren Ausführungsbeispiel (nicht gezeigt) ist die erste Antriebseinheit ein Elektromotor. Die Zweite Antriebseinheit ist ein lonenantrieb, umfassend einen Ionisator und einen Beschleuniger. Der Ionisator ist dazu ausgebildet, eine aus einer Atmosphäre eingefangene Materie mittels einer Partikelstrahlung zu ionisieren. Im Ausführungsbeispiel besteht die Partikelstrahlung aus Elektronen. Die Strahlrichtung der Partikelstrahlung verläuft dabei längs einer gewünschten Fahrzeugbewegungsrichtung. Dadurch wird die Materie noch vor einem Eintritt in den Beschleuniger beim Ionisieren längs zur Fahrtrichtung vorbeschleunigt. Im Ausführungsbeispiel ist der Beschleuniger dazu ausgebildet, die ionisierte Materie auf eine relativistische Geschwindigkeit zu beschleunigen. Um dies zu ermöglichen ist der Beschleuniger als Synchrotron ausgebildet, in welchem die ionisierte Materie eine geschlossene ringförmige Beschleunigungsstrecke mehrfach durchläuft.In a further exemplary embodiment (not shown) the first drive unit is an electric motor. The second drive unit is an ion drive, comprising an ionizer and an accelerator. The ionizer is designed to ionize a material captured from an atmosphere by means of particle radiation. In the exemplary embodiment, the particle radiation consists of electrons. The beam direction of the particle radiation runs along a desired vehicle movement direction. As a result, the matter is pre-accelerated along with the direction of travel during ionization before it enters the accelerator. In the exemplary embodiment, the accelerator is designed to accelerate the ionized matter to a relativistic speed. To make this possible, the accelerator is designed as a synchrotron, in which the ionized matter passes through a closed ring-shaped acceleration path several times.

In weiteren Ausführungsformen (nicht gezeigt) wird für eine Ionisierung einer eingefangenen Materie ein hochfrequentes Magnetfeld oder eine photonische Strahlung eingesetzt.In further embodiments (not shown), a high-frequency magnetic field or photonic radiation is used for ionization of a captured matter.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturPatent literature cited

  • US 2016190663 [0002]US 2016190663 [0002]

Claims (9)

Fahrzeug (1), umfassend a) eine erste Antriebseinheit (2), die dazu ausgebildet ist, eine erste Antriebsleistung zum Antreiben des Fahrzeugs (1) bereitzustellen, b) eine zweite Antriebseinheit (3), die dazu ausgebildet ist, eine zweite Antriebsleistung zum Antreiben des Fahrzeugs (1) bereitzustellen, wobei die zweite Antriebseinheit (3) als elektrisches Strahltriebwerk ausgebildet ist, und c) eine Steuereinheit (4), die dazu ausgebildet und eingerichtet ist, die erste und zweite Antriebseinheit (2, 3) so zu steuern, dass eine angeforderte Gesamtantriebsleistung sich aus der ersten und zweiten Antriebsleistung zusammensetzt.Vehicle (1), comprising a) a first drive unit (2) which is designed to provide a first drive power for driving the vehicle (1), b) a second drive unit (3) which is designed to provide a second drive power for driving the vehicle (1), the second drive unit (3) being designed as an electric jet engine, and c) a control unit (4) which is designed and set up to control the first and second drive units (2, 3) such that a requested total drive power is composed of the first and second drive power. Fahrzeug (1) gemäß Anspruch 1, wobei die Steuereinheit (4) die erste und zweite Antriebseinheit (2, 3) so steuert, dass ein Anteil der zweiten Antriebsleistung an der Gesamtantriebsleistung - bei einer höheren Fahrzeuggeschwindigkeit größer ist als bei einer niedrigeren Fahrzeuggeschwindigkeit und/oder - bei einer Fahrt des Fahrzeugs (1) auf einer durchgängigen und/oder geradlinigen Fahrstrecke größer ist als auf einer unterbrechungsreichen und/oder kurvenreichen Fahrstecke und/oder - unterhalb einer vorgegebenen Schwellgeschwindigkeit null ist.Vehicle (1) according to Claim 1 , wherein the control unit (4) controls the first and second drive units (2, 3) so that a proportion of the second drive power in the total drive power is greater at a higher vehicle speed than at a lower vehicle speed and / or when the vehicle is traveling (1) is greater on a continuous and / or straight route than on a route with many interruptions and / or winding roads and / or - is zero below a predetermined threshold speed. Fahrzeug (1) gemäß Anspruch 1 oder 2, umfassend einen Kollektor (5), der dazu ausgebildet ist, eine Materie aus einer Atmosphäre einzufangen.Vehicle (1) according to Claim 1 or 2 , comprising a collector (5) which is designed to capture a matter from an atmosphere. Fahrzeug (1) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, umfassend eine elektrische Versorgungseinheit (6), die dazu ausgebildet ist, eine elektrische Energie zum Betreiben der zweiten Antriebseinheit (3) bereitzustellen.Vehicle (1) according to one of the preceding claims, comprising an electrical supply unit (6) which is designed to provide electrical energy for operating the second drive unit (3). Fahrzeug (1) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die zweite Antriebseinheit (3) a) einen Ionisator (7), der dazu ausgebildet ist, eine Materie zu ionisieren, b) einen Beschleuniger (8), der dazu ausgebildet ist, die ionisierte Materie zu beschleunigen, c) einen Neutralisator (9), der dazu ausgebildet ist, die beschleunigte ionisierte Materie zu neutralisieren, und d) einen Strahlformer (10), der zwischen dem Beschleuniger (8) und dem Neutralisator (9) angeordnet und dazu ausgebildet ist, eine Strahlrichtung und/oder einen Strahldurchmesser der beschleunigten ionisierten Materie berührungsfrei zu verändern, umfasst.Vehicle (1) according to one of the preceding claims, wherein the second drive unit (3) a) an ionizer (7) which is designed to ionize a material, b) an accelerator (8) which is designed to accelerate the ionized matter, c) a neutralizer (9) which is designed to neutralize the accelerated ionized matter, and d) a beam shaper (10) which is arranged between the accelerator (8) and the neutralizer (9) and is designed to change a beam direction and / or a beam diameter of the accelerated ionized matter without contact, includes. Fahrzeug (1) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die zweite Antriebseinheit (3) und/oder Teile der zweiten Antriebseinheit (3) gegenüber einem Körper des Fahrzeugs (1) und/oder einer Fahrtrichtung des Fahrzeugs (1) drehbar gelagert sind.Vehicle (1) according to one of the preceding claims, wherein the second drive unit (3) and / or parts of the second drive unit (3) are rotatably mounted relative to a body of the vehicle (1) and / or a direction of travel of the vehicle (1). Fahrzeug (1) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche in Kombination mit Anspruch 5, wobei der Beschleuniger (8) dazu ausgebildet ist, die ionisierte Materie auf eine relativistische Geschwindigkeit zu beschleunigen.Vehicle (1) according to one of the preceding claims in combination with Claim 5 , wherein the accelerator (8) is designed to accelerate the ionized matter to a relativistic speed. Verfahren zum Betreiben einer als elektrisches Strahltriebwerk ausgebildeten zweiten Antriebseinheit (3) eines Fahrzeugs (1), umfassend die Schritte: A1: Einfangen einer Materie aus einer ein Fahrzeug (1) umgebenden Atmosphäre mittels eines am Fahrzeug (1) angerachten Kollektors (5); A2: Ionisieren der eingefangenen Materie mittels eines Ionisators (7); A3: Beschleunigen der ionisierten Materie mittels eines Beschleunigers (8); A4: Berührungsfreies Verändern eines Strahldurchmessers und/oder einer Strahlrichtung der beschleunigten ionisierten Materie mittels eines Strahlformers (10); A5: Neutralisieren der beschleunigten ionisierten Materie mittels eines Neutralisators (9); A6: Gerichtetes Abgeben der beschleunigten neutralisierten Materie an eine Umgebung des Fahrzeugs (1).A method for operating a second drive unit (3) of a vehicle (1) designed as an electric jet engine, comprising the steps: A1: Capturing a matter from an atmosphere surrounding a vehicle (1) by means of a collector (5) attached to the vehicle (1); A2: ionizing the captured matter by means of an ionizer (7); A3: accelerating the ionized matter by means of an accelerator (8); A4: Contactless changing of a beam diameter and / or a beam direction of the accelerated ionized matter by means of a beam shaper (10); A5: neutralizing the accelerated ionized matter by means of a neutralizer (9); A6: Directed release of the accelerated neutralized matter to the surroundings of the vehicle (1). Verfahren zum Betreiben eines Fahrzeugs (1) mit einer ersten Antriebseinheit (2), die dazu ausgebildet ist, eine erste Antriebsleistung zum Antreiben des Fahrzeugs (1) bereitzustellen, und einer zweite Antriebseinheit (3), die dazu ausgebildet ist, eine zweite Antriebsleistung zum Antreiben des Fahrzeugs (1) bereitzustellen, wobei die zweite Antriebseinheit (3) als elektrisches Strahltriebwerk ausgebildet ist, umfassend die Schritte: B1: Erfassen einer angeforderten Gesamtantriebsleistung; B2: Steuern der ersten Antriebseinheit (2) und der zweiten Antriebseinheit (3) mittels einer Steuereinheit (4), sodass die angeforderte Gesamtantriebsleistung von der ersten und zweiten Antriebseinheit (2, 3) bereitgestellt wird, wobei ein Anteil der zweiten Antriebsleistung an der Gesamtantriebsleistung - bei einer höheren Fahrzeuggeschwindigkeit größer ist als bei einer niedrigeren Fahrzeuggeschwindigkeit und/oder - bei einer Fahrt des Fahrzeugs (1) auf einer durchgängigen und/oder geradlinigen Fahrstrecke größer ist als auf einer unterbrechungsreichen und/oder kurvenreichen Fahrstecke und/oder - unterhalb einer vorgegebenen Schwellgeschwindigkeit null ist.A method for operating a vehicle (1) with a first drive unit (2), which is designed to provide a first drive power for driving the vehicle (1), and a second drive unit (3), which is designed to provide a second drive power for Provide driving the vehicle (1), wherein the second drive unit (3) is designed as an electric jet engine, comprising the steps: B1: detecting a requested total drive power; B2: Controlling the first drive unit (2) and the second drive unit (3) by means of a control unit (4), so that the requested total drive power is provided by the first and second drive units (2, 3), with the second drive power contributing to the total drive power - is greater at a higher vehicle speed than at a lower vehicle speed and / or - is greater when the vehicle (1) is traveling on a continuous and / or straight route than on a route with many interruptions and / or winding roads and / or - is zero below a predetermined threshold speed.
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