DE19634930A1 - Nahverkehrselektroauto mit umweltfreundlichen Kleinstverbrennungsmotor spezieller Ausführung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Realisierung eines extrem sparsamen Nahverkehrsautos auf der Basis von Elektroantrieben mit einer zur Wieder­ aufladevorrichtung der Batterien mit einem extrem umweltfreundlichen und sparsamen Verbrennungsmotor. Bekannt sind Elektrofahrzeuge und sogenannte Hybridfahrzeuge, die sowohl mit den Batterien als auch mit einem Verbrennungsmotor betrieben werden können. Nachteilig bei diesen Systemen ist die Notwendigkeit der Wiederaufladung der Batterien beim Benutzer oder in zentralen Ladestationen. Dadurch ist die Einführung des Systems an die Erweiterung der Ladekapazität für Batterien gebunden. Die Hybridsysteme bringen zu den normalen Verhältnissen des Verbrennungsmotors noch das entsprechend Gewicht der Batterien für das Fahrzeug zu dem System, so daß dadurch die Vorteile des Hybridsystems zum Teil wieder kompensiert werden. Dieses ist der Grund für die bisherige schleppende Einführung des Elektroautos.

Bei der Untersuchung der Verbrennungsmotoren ist der durchschnittlich schlechte Wirkungsgrad zu bemängeln. Die ständig notwendige wechselnde Last bringt bei einem Dieselmotor mit beispielsweise optimal 35% Wirkungsgrad einen mittleren Wirkungsgrad bei wechselnder Last von ca. 16%. Dazu ergeben sich ebenso schwankende Temperaturen in der Auspuffleitung, die die Abgasreinigung wesentlich beeinträchtigt.

Es wurde deshalb nach einem System geforscht, daß bei laufend optimaler und völlig gleichbleibender Last des Motors arbeitet und dadurch die optimale Leistungsausbeute des in den Motors eingespeisten Kraftstoffes, der dort anfallenden Abwärme und der Arbeitsweise der Abgasreinigungs- und Schalldämmungssysteme gewährleistet. Überraschenderweise wurde in Zusammenhang mit einem Elektroauto ein solches System gefunden.

In einem Elektroauto der bekannten Marken, wie beispielsweise der Marke Hotzenblitz aus Suhl wird die Hälfte der Batterien aus der Mitte des Fahrzeuges entfernt. Der dabei entstehende Hohlraum reicht aus für einen Verbrennungsmotor, beispielsweise einem Dieselmotor der Marke Honda mit Stromerzeugungsaggregat und einer elektrischen Abgabeleistung von 2 kW. An diesen Motor sind angeschlossen ein Konstantleistungseinspritzsystem, 2 Plattenwärmetauscher zur Wärmeabfuhr des Motors und der Beheizung eines zentralen Wärmespeichers, Abgaskatalysatoren für die Verbrennungsgase und ein Superschallisolationssystem, wie es auch in den Baumaschinen, den Luftschraubenkompressoren, verwendet wird.

Das Stromerzeugungsaggregat und die Batterien des Elektroautos sind durch ein Spannungsregelsystem verbunden, so daß nach Erreichen der Maximalspannung das Motorsystem abgeschaltet und bei Verringerung der Spannung oder Betrieb des Fahrzeuges im Fahrbetrieb das Motorsystem wieder zugeschaltet wird. Die Wärmeabfuhr geschieht über die beiden Plattenwärmetauschersysteme, wobei das eine Wärmekreislaufsystem mit einem Luftkühler an der Vorderseite des Fahrzeuges verbunden ist. Der Wärmespeicher für die Beheizung des Fahrzeuges ist ein Optional ist an den Motor ein Kälteaggregat angekoppelt, daß bei laufenden Motor die Fahrerkabine dann kühlt, wenn diese zeituhrgeschaltet, im Fahrbetrieb sich befindet oder durch eine Computerelektronik nach speziellen Kundenwünschen gestaltet wird.

Die Erfindung hat nun eine Reihe von Vorteilen, die die Einführung der Elektroautofahrzeuge zum Durchbruch verhelfen kann. Diese ergeben sich aus der Unabhängigkeit des Systems von der Steckdose einer Stromzuführung, die erreicht werden kann aber nicht erreicht werden muß. Der im Dauerbetrieb bei maximalen Wirkungsgrad arbeitende Motor kann mit speziellen Billigkraftstoff auf dem Recyclingbetrieb von Abfallkunststoffen oder Alt- und Bioölen betrieben werden, ist maximal umweltgeschützt durch die Abgas- und Schallreduzierung und bringt einen Stadtverbrauch, der bei ca. 50% vergleichbarer Systeme mit Verbrennungsmotor liegt obwohl auch dieses System die zusätzlichen Massen der Batterien transportieren muß.

In einer besonderen Ausführungsform des Motors wird dieser gekoppelt mit einer Aufbereitungseinheit für biologische Öle, wie Rapsöl oder Fette, bestehend aus einem beheizten Wabenkatalysator und einer Schüttung von Metallegierungsgranulat aus zinnkupferhaltigen Granalien, die mit dem 200°C heißen Öl durchflossen werden. Dabei wird die Viskosität des Einsatzstoffes herabgesetzt und ein dünnflüssiges mineralisches Öl erzeugt welches mit einer großen Zahl von Zündkeimen versehen ist. Für das Anspringen und das Laufen des Motors bei konstanter Drehzahl ist dieser Prozeß ausreichend und erfüllt mit den getroffenen Maßnahmen der Schadstoffreduzierung und Schallreduzierung alle gegenwärtigen Auflagen der Fahrzeugtechnik. Für einen reinen Fahrzeugbetrieb mit Leerlauf und Schwachlast ist dieser Prozeß nicht ausreichend.

Ein Ausführungsbeispiel erklärt dieses näher. Ein viersitziges Elektromobil besitzt als Kofferraum die Kombination von Batterien und Dieselmotor mit einer elektrischen Dauerabgabeleistung von 2 kW. Die maximale Leistung der Antriebsmotoren an den Rädern haben eine Leistung von 40 kW. Im Stadtverkehr wird minimal 0 maximal 40 kW und im Mittel 10 kW verbraucht, wobei das Fahrzeug eine mittlere Geschwindigkeit von 50 km/h, eine maximale Geschwindigkeit von 130 km/h hat. Der mittlere Verbrauch in dem Nahverkehr liegt damit bei ca. 10 kW. Ohne den Dauerleistungsmotor müßten damit 40 Batterien mit 0,5 kWh Leistung enthalten sein, da der Motor nach einer Stunde dann die Hälfte des Gesamtstromes und damit die Grenze der Wiederaufladung fast erreicht hat.

Mit dem Dauerleistungsmotor reichen 20 Batterien, die dann zwar etwas mehr als 50% entladen sind, sich aber laufend im Ladezustand befinden. Die Entnahmen für die Heizung werden bei dem System vermieden. Durch die geringere Zuladung ergibt sich ein 10 bis 20% verringerter Verbrauch. Die Kosten je Stunde Betrieb des Fahrzeuges liegt niedriger als bei allen anderen Varianten der Kombination von Motoren und Stromantrieb. Die durch die Kombination des Systems je kWh aufgewendeter Treibstoff liegt je nach verwendeten Kraftstoff zwischen 20 Pfg. bei Diesel und 4 Pfg. bei Recyclingheizöl. Wegen der Umweltfreundlichkeit des Systems könnte die Regelung mit dem Einsatz von Recyclingdieselöl angewendet werden.

Claims (7)

1. Verfahren zur Realisierung eines extrem sparsamen Nahverkehrsautos auf der Basis von Elektroantrieben mit einer zur Wiederaufladevorrichtung der Batterien mit einem Verbrennungsmotor, dadurch gekennzeichnet, daß dieser Motor im Verhältnis zur maximalen Abgabeleistung der Elektromotoren um 80 bis 95% geringere elektrische Abgabeleistung hat und nur auf Nennlast oder nicht betrieben wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Verbrennungsmotor ein Dieselmotor ist, der mit Recyclingdiesel aus der Abfallkonversion betrieben werden kann.

3. Verfahren nach einer der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß dieser Dieselmotor mit einer katalytischen Abgasreinigung, einer Superschalldämmung mit einem Warmwassermantel und 2 Plattenwärmetauschern für das Motorkühlsystem ausgerüstet ist.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Verbrennungsmotor von der Batteriespannung und dem Fahrsignal des Fahrzeuges gesteuert wird.

5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der für den Motor eingesetzte Kraftstoff ein Bioöl oder Fett ist, daß durch die Kombination einer katalytischen Wärmebehandlung im Temperaturbereich zwischen 150 und 250°C an oberflächenaktiven Substanzen, wie LaCoO3 und Kupfer-Zinn-Legierungen zu einem mineralischen Brennstoff mit guten Verbrennungseigenschaften umgewandelt wird.

6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Verbrennungsmotor mit einem Kühlaggregat gekoppelt ist, das durch die Fahrkabineninnentemperatur und dem Fahrsignal zu- und abgeschaltet wird.

7. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Fahrzeug mit einer Garagensperre versehen ist, die den Motor in der Garage durch einen CO2-Sensor automatisch wieder abschaltet.