DE19502960A1 - Schwungnutzvorrichtung für akkumulatorgespeiste Elektrofahrzeuge - Google Patents

Schwungnutzvorrichtung für akkumulatorgespeiste Elektrofahrzeuge

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Description

Die Erfindung betrifft eine Schwungnutzvorrichtung für akku­ mulatorgespeiste Elektrofahrzeuge.
Bekannt sind Schwungnutz- oder Gyroantriebe in Fahrzeugen, bestehend aus einem oder mehreren integrierten massiven Kör­ pern als Schwungkörper, meist Schwungscheibe. Diese spei­ chern, je nach Konstruktion, bei Schiebebetrieb oder Verzö­ gerung die kinetische Energie des Fahrzeugs, in mechanische Arbeit umgesetzt, durch Rotation der Schwungmasse und nutzen sie z. B. bei Beschleunigung oder zum Betrieb von Nebenaggre­ gaten. Dadurch kann ein Teil der kinetischen Energie des Fahrzeugs, der sonst in Form von Abwärme an der Bremsein­ richtung umgesetzt wird, wieder in den Antrieb eingebracht werden.
In akkumulatorgespeisten Elektrofahrzeugen wäre der Einsatz eines zusätzlichen Schwungnutz- oder Gyroantriebs sinnvoll, da er batteriebelastende Leistungsspitzen des Elektromotors, z. B. bei Beschleunigung des Fahrzeugs, durch unterstützenden Antrieb mindern könnte, oder zur Aufladung der Akkumulatoren einen Generator betreiben könnte.
Aus dem Einsatz von Schwungnutz- oder Gyroantrieben mit massiven Schwungmassen resultiert jedoch ein erheblich höheres Fahrzeuggewicht, das sich, insbesondere in Betriebs­ arten wie konstante Langstreckenfahrt in der Ebene, negativ auf den Gesamtwirkungsgrad des Fahrzeugs auswirkt.
Erfindungsgemäß wird dieses Problem mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst, indem die vorhandene Masse der, zum Betrieb des Elektrofahrzeugs nötigen, Akkumulatorbatte­ rie als Schwungmasse genutzt wird. Das Fahrzeuggewicht wird nur geringfügig, durch einen erforderlichen rotierfähig gelagerten Träger für die Akkumulatoren, erhöht.
Diese erfindungsgemäße Lösung steigert, besonders im Stadt­ betrieb, mit häufigem stop-and-go, den Gesamtwirkungsgrad und damit die Reichweite des Elektrofahrzeugs, während bei konstanter Langstreckenfahrt, durch den nur geringfügigen Gewichtszuwachs, kaum Nachteile zu erwarten sind.
Nachstehend ist die erfindungsgemäße Lösung anhand von Ausführungsbeispielen beschrieben. Es zeigen:
Fig. 1.1 und Fig. 1.2 ein Ausführungsbeispiel in der Drauf­ sicht (Fig. 1.1) und in der Seitenansicht mit Halbschnitt (Fig. 1.2), wobei ein Träger (3) sechs Gelakkumulatoren (7) aufnimmt und mittels Lagerung (8) um eine, senkrecht in seinem Mittelpunkt stehende, Achse (2) rotieren kann. Die Achse (2) ist kraftschlüssig mit der Fahrzeugchassis (1, angeschnitten) verbunden. Der elektrische Kontakt der Leitungen zur Aufladung und Stromabgabe der Akkumulatoren (7) erfolgt über Schleifringe (4) an der Achse (2) und Bürsten (5) am Träger (3). Die Einleitung und Abgabe der mechanischen Arbeit erfolgt über einen Rädertrieb, reduziert als Zahnrad (6) in Fig. 1.1 und 1.2 dargestellt. Eine even­ tuell vorhandene Unwucht in der rotierfähigen Masse wird durch die Positionierung eines entsprechenden Gegengewichts (9) ausgeglichen.
Fig. 2 ein Ausführungsbeispiel mit speziell für den Schwungnutzeinsatz konstruierten Akkumulatorbatterien (7′), wobei das Kunststoffgehäuse (71) eine flache, ringförmige Bauweise aufweist. Der positive (72) und der negative (73) Pol befinden sich an der Innenseite des Gehäuses. Für die formschlüssige Verbindung zum rotierfähig gelagerten Träger (3′) haben die Gehäuse Aussparungen (74), durch Trägerstre­ ben (31), die mit einer Brücke (32) verschraubt sind, wird zusätzliche Stabilität erreicht. Das Batteriegehäuse (71) enthält einzelne Akkumulatorzellen (75), bestehend aus po­ sitiven und negativen Gitterplatten (76) und einem Elektro­ lytgel. Die Brückung zwischen den einzelnen Akkumulator­ zellen erfolgt intern. Der elektrische Kontakt der Leitungen zur Stromabgabe und Aufladung der Akkumulatoren, erfolgt über Schleifringe (4′) am Träger (3′) und Bürsten (5′) an der Fahrzeugchassis (1′, angeschnitten) an der die Achse (2′) fixiert ist. Die Einleitung und Abgabe der mechanischen Ar­ beit erfolgt über einen Rädertrieb, in der Zeichnung redu­ ziert als Zahnrad (6′) dargestellt.
Fig. 3 ein Anwendungsbeispiel der Schwungnutzvorrichtung (60) in einem Elektrofahrzeug. Der Antrieb erfolgt über eine Drehstrommaschine (50), über Drehstromumrichter (53) gespeist, die auch in Generatorbetriebsart geschaltet werden kann. Über eine elektromagnetisch unterstützte Kupplung (62) wird die Verbindung zum Variomatik-Getriebe (63) hergestellt und die Antriebskraft über ein Differential (64) auf die Räder übertragen. Eine Ansteuerungslogik (54) überprüft stetig alle Fahr- und Betriebszustände anhand von Drehzahl­ sensoren (56, 57, 58) an der Schwungnutzvorrichtung, an der Drehstrommaschine und an den Antriebsrädern und vergleicht diese Werte mit den Benutzerdefinierten Vorgaben am Fahrpe­ dal (51) und am Bremspedal (52). Anhand dieser Parameter errechnet die Ansteuerungslogik (54) den Betriebszustand der Drehstrommaschine (50), ob sie als Motor oder Generator arbeiten soll. Außerdem wird errechnet, ob die Schwungnutz­ vorrichtung (60) über eine elektromagnetisch unterstützte Kupplung (61) zugeschaltet oder entkuppelt wird. So würde z. B. im Schiebebetrieb zuerst die Drehstrommaschine in Generatorbetriebsart umgeschaltet werden, zusätzlich kann ggfs. die Schwungnutzvorrichtung eingekuppelt werden. Bremst der Fahrer, würde dieses Signal die Ansteuerungslogik veran­ lassen, eine Verzögerung durch Einkuppeln der Schwungnutz­ vorrichtung zu erreichen. Bei Beschleunigung kann diese gespeicherte Energie wieder dem Fahrzeugantrieb zugeführt werden. Beim Abstellen des Fahrzeugs kann die Schwungnutz­ vorrichtung, bis zum Stillstand, die Drehstrommaschine in Generatorbetriebsart antreiben und die Akkumulatoren laden, bevor die Ansteuerungslogik das Fahrzeug abschaltet.

Claims (6)

1. Schwungnutzvorrichtung für akkumulatorgespeiste Elektro­ fahrzeuge, dadurch gekennzeichnet, daß ein, um eine mit der Fahrzeugchassis (1) verbundene Achse (2), rotierfähig ge­ lagerter Träger (3), die, den Elektromotor speisenden, Akkumulatoren aufnimmt.
2. Schwungnutzvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß Akkumulatoren, neben der Speicherung von elektrischer Energie, auch nutzbare mechanische Arbeit, durch Rotation ihrer Masse als Schwungmasse, speichern.
3. Schwungnutzvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der elektrische Kontakt zur Stromabgabe und Aufladung der Akkumulatoren (7) über Schleifringe (4) und Bürsten (5) erfolgt.
4. Schwungnutzvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß ein Rädertrieb (6) zur Einleitung und Abgabe von mechanischer Arbeit am Träger (3) vorhanden ist.
5. Schwungnutzvorrichtung nach den vorhergehenden Ansprü­ chen, dadurch gekennzeichnet, daß die Akkumulatoren (7′) eine flache, ringförmige, stapelbare Bauart aufweisen.
6. Schwungnutzvorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekenn­ zeichnet, das die Akkumulatoren mit durchgehenden, zylinderförmigen Aussparungen (74), zur formschlüssigen Verbindung mit einem Träger (3′), versehen sind.
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