DE202009003140U1 - System zur Umwandlung der Bremsenergie und Nutzung dieser für die Wiederbeschleunigung in Fahrzeugen - Google Patents

System zur Umwandlung der Bremsenergie und Nutzung dieser für die Wiederbeschleunigung in Fahrzeugen Download PDF

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    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60T—VEHICLE BRAKE CONTROL SYSTEMS OR PARTS THEREOF; BRAKE CONTROL SYSTEMS OR PARTS THEREOF, IN GENERAL; ARRANGEMENT OF BRAKING ELEMENTS ON VEHICLES IN GENERAL; PORTABLE DEVICES FOR PREVENTING UNWANTED MOVEMENT OF VEHICLES; VEHICLE MODIFICATIONS TO FACILITATE COOLING OF BRAKES
    • B60T1/00—Arrangements of braking elements, i.e. of those parts where braking effect occurs specially for vehicles
    • B60T1/02—Arrangements of braking elements, i.e. of those parts where braking effect occurs specially for vehicles acting by retarding wheels
    • B60T1/10—Arrangements of braking elements, i.e. of those parts where braking effect occurs specially for vehicles acting by retarding wheels by utilising wheel movement for accumulating energy, e.g. driving air compressors

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Abstract

System zur Energierückgewinnung der Bremsenergie mit zumindest einer Turbine (7), zumindest einem Druckregler (6) und zumindest einem Druckluftspeicher (2), das von einer Steuerelektronik (1) kontrolliert wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerelektronik (1) abhängig von der Betätigungskraft am Bremspedal (9) die Energieaufnahme an den Luftturbinen (7) mittels den Druckreglern (6) und den Rückschlagventilen (11, 12) steuert.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein System zur Aufnahme, Umwandlung, Speicherung und Nutzung der Bremsenergie in Fahrzeugen.
  • Es ist so aufgebaut, dass die 4 Räder eines Fahrzeuges je einzeln mit Turbinen drehzahlgleich und kraftschlüssig verbunden sind.
  • Der Lufteinlaß dieser Turbinen ist im deaktivierten Zustand geschlossen, sodaß keine Bremswirkung auf die Räder wirkt.
  • Die 4 Turbinen sind mittels Schlauch- bzw. Rohrleitungen über Regeleinheiten, Ventile und volumenveränderliche Bauteile mit dem Druckspeicher verbunden.
  • Der Vorteil der Erfindung besteht darin, daß die Umwandlung der Bremsenergie durch Turbinen erfolgt und die dadurch gewonnene Druckluft verluftfrei gespeichert werden kann.
  • Die zur Zeit angewandten (kinetischen) Energierückgewinnungssysteme in Fahrzeugen haben erhebliche, unterschiedliche, negative Eigenschaften wie nachfolgend kategorisch aufgezeigt:
  • Energiespeicherung elektrischer Art: (z. B. Batterie)
  • Der Energiefluß geschieht über elektrische Leitungen, dabei müssen diese sehr niederohmig sein, um Leistungsübertragungsverluste möglichst gering zu halten, was bedeutet, dass Kupfer in großen Kabelquerschnitten eingesetzt werden muss, wodurch die Kosten relativ hoch sind und das hohe Gewicht dabei noch störender ist.
  • Die Speicherung dieser Energie kann nur über Akkumulatoren erfolgen, was ebenfalls den großen Nachteil des sehr hohen Gewichtes hat.
  • Energiespeicherung mechanischer Art: (z. B. Schwungrad)
  • Der Energiefluß geschieht über mechanische Antriebssysteme, dabei entstehen jedoch hohe Reibungsverluste.
  • Die Speicherung dieser Energie wird durch die Rotation einer sehr großen Masse realisiert, was als Nachteil einerseits das hohe Gewicht hat und andererseits den Tourqueeffekt hat, der bei Richtungsänderung in Längsachse auch die Querachse wesentlich beeinflusst. Ein weiterer erheblicher Nachteil dieser Art ist der Speicherverlust der rotierenden Masse durch mechanische Verluste.
  • Der im Schutzanspruch angegeben Erfindung liegt das Problem zugrunde, ein System zu schaffen, welches ermöglicht, eine Bremsenergiegewinnung mit
    minimalem Rückgewinnungsflußverlusten und
    nahezu null Energiespeicherverlusten verwirklicht werden kann.
  • Energiegewinnung
  • Im Ruhezustand, d. h. wenn keine Bremswirkung erforderlich ist, wird der Lufteinlaß der Turbinen geschlossen, sodaß keine Bremswirkung auf die gekoppelten Räder wirkt.
  • Bei Betätigung des Bremspedals [9] wird über die Steuerelektronik [1] der Turbine [7], dem Druckregler [6], der Druckleitung [14] und der Drosselklappe [3] die dadurch erzeugte Druckluft dem Druckspeicher [2] zugeführt.
  • Der Druckregler [6] ist durch ein 2-Kammersystem so gestaltet, daß er von der Steuerelektronik [1] entsprechend der Bremspedalintensität die Bremskraft regelt. Die unterschiedlichen Kammervolumen sind sehr wichtig, um die Bremskraft sehr genau dosieren zu können.
  • Durch an die 4 Einzelrädern gekoppelten Turbinen (7), welche eine exakt dosierbare Bremskraftsteuerung über den Druckregler (6) mittels Bremspedal (9) erlauben.
  • Die Drosselklappe [3] wird durch die Steuerelektronik [1] abhängig vom Drucksensor [13] so angesteuert, daß eine optimale Füllung des Druckspeichers [2] erfolgt.
  • Alle 4 Räder sind über die Turbinen [7], Druckregler [6], Druckleitung [14] und Drosselklappe [3] mit dem Druckspeicher [2] verbunden, sodass die Bremsenergie aller 4 Räder genutzt wird.
  • Energienutzung
  • Bei Betätigung des Gaspedals [8] wird mittels des von der Steuerelektronik [1] gelieferten Signals über Ansaugdruckregler [4] in Abhängigkeit des vorhandenen Luftdruckes, Drucksensor [13] die gespeicherte Druckluft aus dem Druckspeicher [2] dem Motor [5] zugeführt, bekannt als „Ladedruck", welches im Motor eine erhebliche Leistungssteigerung verursacht, vergleichbar eines Kompressors oder eines Turboladers.
  • Eine weitere Möglichkeit der Energienutzung besteht darin, daß die gespeicherte Druckluft über die Steuereinheit an die Turbinen der Räder übertragen wird, wodurch eine Beschleunigung erreicht wird.
  • Die Nutzung dieser Leistungssteigerung basiert nur aus der durch die Bremsenergie gewonnen Energie.
  • Dabei wird die Motorleistung keineswegs belastet wie Kompressorantrieb über Kurbelwelle oder Turboantrieb über Abgasdruck.
  • Zusammenfassend die Vorteile der Schutzansprüche:
    • 1 geringe Energieübertragungsverluste
    • 2 keine gefährlich hohe elektrische Spannungen
    • 3 geringes Gewicht
    • 4 keine Energiespeicherverluste
    • 5 keine Tourqueeffekte
    • 6 keine motorbelastende Antriebe wie Kompressor oder Turbolader
    • 1
    Steuerelektronik
    2
    Druckspeicher
    3
    Drosselklappe
    4
    Ansaugdruckregler Motor
    5
    Motor
    6
    Druckregler
    7
    Turbine
    8
    Gaspedal
    9
    Bremspedal
    10
    Steuerleitung
    11
    Rückschlagventil
    12
    Antriebsstrang
    13
    Drucksensor
    14
    Druckleitung
    15
    Rad

Claims (19)

  1. System zur Energierückgewinnung der Bremsenergie mit zumindest einer Turbine (7), zumindest einem Druckregler (6) und zumindest einem Druckluftspeicher (2), das von einer Steuerelektronik (1) kontrolliert wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerelektronik (1) abhängig von der Betätigungskraft am Bremspedal (9) die Energieaufnahme an den Luftturbinen (7) mittels den Druckreglern (6) und den Rückschlagventilen (11, 12) steuert.
  2. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Druckregler (6) mit mindestens 2 Druckkammern und mindestens 2 Rückschlagventilen (11) und (12) ausgestaltet ist, um die Bremskraft kontinuierlich über die Steuerelektronik (1) zu regeln.
  3. System nach Anspruch 1 bzw. 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckleitung (14) ebenfalls als Druckkammer wirkt.
  4. System nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckbefüllung des Druckspeichers (2) über die Steuerelektronik (1) vorzugsweise mittels der Drosselklappe (3) erfolgt.
  5. System nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß eine optimale Druckbefüllung am Druckspeicher (2) in Abhängigkeit des Drucksensors (13) über die Steuerelektronik (1) erfolgt.
  6. System nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Bremskraft an den Rädern (15) mittels Druckstärke am Druckregler (6) gesteuert wird.
  7. System nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Funktion der Ventile (11, 12) am Druckregler (6) kontinuierlich regeln oder ein-aus schalten.
  8. System nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß bei der Steuerart ein-aus der Ventile (11, 12) dies durch eine Frequenzansteuerung, vergleiche ABS, geregelt wird.
  9. System nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß bei Erreichen des maximal zulässigen Druck im Druckspeicher (2) die durch die Turbinen (7) erzeugte Druckluft anhand des Drucksensors (13) erkannt wird und über die Drosselklappe (3) die überschüssige Druckluft ins Freie geleitet wird.
  10. System nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß bei vollem Drucktank (2) die Bremskraftregelung des Systems erhalten bleibt.
  11. System nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß beim Schließen des Lufteinlasses an der Turbine (7) keine Bremswirkung auf die Räder (15) wirkt.
  12. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Turbine (7) kraftschlüssig und drehzahlgleich mit dem Rad (15) verbunden ist.
  13. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Druckluftzufuhr zum Motor (5) aus dem Druckspeicher (2) geschieht, welche in Abhängigkeit von der Stellung des Gaspedals (8) abhängig ist.
  14. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Motorleistung bedingt durch den Ansaugüberdruck (Lagedruck) am Lufteinlaß des Motors (5) erheblich gesteigert wird.
  15. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Ladedruck mittels dem Ansaugdruckregler (4) auf einen optimalen Druck geregelt wird.
  16. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Überdruckfluss mittels der Steuerelektronik (1) geregelt wird.
  17. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur konstanten Überdruckluftströmung das Druckluftvolumen mittels Drucksensor (13) erfaßt wird und als Regelgröße für die Steuerung (1) zum Einsatz kommt.
  18. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerelektronik (1) mit der im Fahrzeug vorhandenen Motorsteuerung kombiniert ist.
  19. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerelektronik (1) mit der im Fahrzeug vorhandenen Bremsensteuerung kombiniert ist.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108275133A (zh) * 2018-01-31 2018-07-13 东风商用车有限公司 一种车辆制动能量回收系统及其控制方法

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