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Die Erfindung bezieht sich auf ein Fahrzeug mit Elektromotor und einer diesen mit elektrischer Energie versorgenden wiederaufladbaren Batterie sowie mit einer Fahrtwindgeneratorvorrichtung, mittels deren die Batterie mit elektrischer Energie zumindest teilweise wiederaufladbar ist.
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Ein Fahrzeug dieser Art ist in der
DE 20 2011 105 431 U1 angegeben. Der Fahrtwindgenerator ist als Trichteranlage ausgestaltet, die ein Rohrsystem sowie ein Lüfterrad mit angeschlossenem Generator aufweist, das sich in einem Turbinengehäuse befindet. Das geschlossene System ist im Frontbereich eines Fahrzeuges eingebaut. Hierbei ist der angeschlossene Generator mit dem Lüfterrad relativ voluminös ausgebildet. Bei einer solchen Vorrichtung ist eine optimale elektrische Energieerzeugung in unterschiedlichen Fahrsituationen schwierig zu erreichen.
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Ein weiteres Fahrzeug mit Elektromotor und mit einem Fahrtwindgenerator ist in der
DE 20 2016 002 689 U1 vorgeschlagen, wobei der Fahrtwindgenerator Teil einer sogenannten Energiepumpe ist, die auch einen Achsgenerator umfasst. Nähere Angaben zum Aufbau des Fahrtwindgenerators sind dabei nicht gemacht.
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Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Fahrzeug mit Elektromotor der eingangs genannten Art bereitzustellen, mit dem eine verbesserte Nutzung der Fahrtwindenergie erreichbar ist.
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Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Hierbei ist vorgesehen, dass die Fahrtwindgeneratorvorrichtung so ausgebildet ist, dass sie auch bereits in innerörtlichen Geschwindigkeitsbereichen wirksam ist.
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Mit dieser Ausbildung kann das typische Geschwindigkeitsspektrum von Elektrofahrzeugen optimal genutzt werden.
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Insbesondere in Verbindung mit Elektrofahrzeugen besteht eine vorteilhafte Maßnahme darin, dass die Fahrtwindgeneratorvorrichtung zumindest teilweise innerhalb der Karosserie, insbesondere zumindest teilweise innerhalb eines vorderen Karosserieraums angeordnet ist, da dabei vorhandener Bauraum zweckmäßig ausnutzbar ist.
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Eine vorteilhafte Ausgestaltungsvariante für den Aufbau, die Anordnung und Funktion besteht ferner darin, dass die Fahrtwindgeneratorvorrichtung zumindest eine Generatorbaugruppe mit einem rohrförmigen Abschnitt aufweist, der in einem Strömungskanal angeordnet ist und eine Generatoreinheit mit einem Turbinenrad und einem Generator enthält. Die Ausnutzung des Fahrtwinds und Beeinflussung der Strömung in gegenseitiger Abstimmung auf die Generatoreinheit mit Turbine und Generator lässt sich dabei vorteilhaft in Abhängigkeit von Fahrzeugeigenschaften, Geschwindigkeitsbereich und Systemträgheit für die Wandlung in elektrische Energie nutzen.
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Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung für eine möglichst effiziente Umwandlung von Windenergie in elektrische Energie besteht darin, dass die Fahrtwindgeneratorvorrichtung einen Generatorverbund mit mehreren Generatorbaugruppen umfasst. Der Generatorverbund lässt sich beispielsweise durch eine Anzahl von Generatorbaugruppen zusammensetzen, deren Trägheitsmoment auf die bei bestimmten Geschwindigkeitsbereichen des Fahrzeugs erhaltene Strömungsgeschwindigkeit der Luft optimal abgestimmt ist.
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Weitere vorteilhafte Gestaltungsmöglichkeiten für die Auslegung der Fahrtwindgeneratorvorrichtung ergeben sich dadurch, dass der zumindest eine rohrförmige Abschnitt unmittelbar oder über eine Zwischenleitung mit einer Luft einleitenden Zuführöffnung verbunden ist.
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Verschiedene weitere vorteilhafte Ausgestaltungsvarianten bestehen darin, dass jedem rohrförmigen Abschnitt individuell eine Zuführöffnung oder mehreren oder allen rohrförmigen Abschnitten eine gemeinsame Zuführöffnung zugeordnet ist.
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Die Luftzuführung kann vorteilhaft dadurch beeinflusst werden, dass sich die Zuführöffnung von einem in Fahrtrichtung vorderen Bereich zu dem mindestens einen rohrförmigen Abschnitt bzw. einem diesem vorgeschalteten Kanalabschnitt hin trichterartig verjüngt.
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Für einen zweckmäßigen Einbau sind ferner die Maßnahmen von Vorteil, dass der die Fahrtwindgeneratorvorrichtung zumindest teilweise beinhaltende Karosserieraum und / oder ein abstromseitiger Bereich des rohrförmigen Abschnitts über einen abstromseitigen Leitungsabschnitt mit der Außenseite der Karosserie, insbesondere in deren hinterem Bereich in Strömungsverbindung gebracht ist.
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Verschiedene weitere Ausgestaltungsvarianten bestehen darin, dass die Fahrtwindgeneratorvorrichtung mindestens ein Turbinenrad aufweist, das zur axialen oder radialen Durchströmung ausgebildet ist.
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Ist vorgesehen, dass die mindestens eine Generatorbaugruppe in ein fahrzeuginternes Luftleitsystem eingebaut ist, welches in ein Temperiersystem integriert ist, können unterschiedliche Systemteile des Fahrzeugs mehrfach, bei entsprechender Ausbildung auch zur gegenseitigen Unterstützung genutzt werden, beispielsweise Luftleitkanäle zur Kühlung bzw. Temperierung des Fahrgastraums.
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Eine z. B. zur Nutzung unterschiedlicher Geschwindigkeitsbereiche des Fahrzeugs für die effektive Energiewandlung vorteilhafte weitere Maßnahme besteht darin, dass der Generatorverbund mehrere Generatorbaugruppen mit zueinander unterschiedlichem Ansprechverhalten umfasst. Dadurch können beispielsweise unterschiedlich träge, das heißt bei unterschiedlichen Geschwindigkeiten optimal ansprechende Generatorbaugruppen in den Generatorverbund eingebaut werden, womit ein vergrößertes Geschwindigkeitsspektrum des Fahrzeugs optimal genutzt werden kann.
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Eine verkehrstechnisch vorteilhafte Ausgestaltung besteht darin, dass die Fahrtwindgeneratorvorrichtung mit einer Fahrgeräuscherzeugungsvorrichtung versehen bzw. ergänzt ist.
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Eine Anpassung an unterschiedliche Gegebenheiten, insbesondere Fahrsituationen, lässt sich dadurch realisieren, dass die Fahrtwindgeneratorvorrichtung zur Steuerung oder Regelung mit einer Steuereinrichtung verbunden ist.
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Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
- 1 eine schematische Darstellung eines Fahrzeugs mit einer Fahrtwindgeneratorvorrichtung und
- 2 eine vergrößerte Darstellung einer Generatorbaugruppe der Fahrtwindgeneratorvorrichtung in schematischer Ansicht.
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1 zeigt eine in einem Fahrzeug 1 angeordnete Fahrtwindgeneratorvorrichtung 2, deren Wind einleitende Bereiche innerhalb eines von einer Karosserie 10 umschlossenen frontseitigen Karosserieraum 11 angeordnet sind. Der frontseitige Karosserieraum 11 ist insbesondere bei elektrisch angetriebenen Fahrzeugen (Elektrofahrzeugen) vorteilhaft nutzbar, da im Unterschied zu Brennkraftmaschinen voluminöse Motoren und Getriebeteile nicht vorhanden sind. In dem Karosserieraum 11 können Strömungskanalabschnitte, wie Leitungen bzw. Rohre vorteilhaft verlegt und geeignet geführt werden, beispielsweise von dem frontseitigen Bereich des Karosserieraums 11 bis zu dem heckseitigen Bereich bzw. zu dort angeordneten Ausgangsöffnungen. In dem Strömungskanal, in dem die durch den Fahrtwind erzeugte Luftströmung herrscht, ist mindestens eine Generatorbaugruppe 20 angeordnet.
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Wie aus 2 ersichtlich, umfasst die Generatorbaugruppe 20 einen rohrförmigen Abschnitt 21, der an den Strömungskanal angeschlossen ist, und in dem eine Generatoreinheit 22 mit einem Turbinenrad 220 und einem von diesem antreibbaren Generator 221 angeordnet ist. Der rohrförmige Abschnitt 21 (oder ein vorgelagerter Strömungskanalabschnitt) ist vorliegend mit einer entgegen der Lufteinströmrichtung sich trichterförmig öffnenden Zuführöffnung 23 versehen, um einen möglichst großen einströmseitigen Luftquerschnitt zu erfassen und dem rohrförmigen Abschnitt 21 und darüber dem Turbinenrad 220 zuzuleiten, welches über eine Antriebswelle den Generator 221 entsprechend der Strömungsgeschwindigkeit bzw. dem Anströmdruck in Rotation versetzt, wodurch in an sich bekannter Weise die Bewegungsenergie in elektrische Energie umgesetzt wird. Der Generator 221 ist mit einer wiederaufladbaren Batterie 3 elektrisch verbunden, um dieser elektrischen Strom zuzuführen und den Ladezustand möglichst aufrecht bzw. hoch zu halten. Zum Steuern des Ladezustandes sind die Generatorbaugruppe 20 und die Batterie 3 mit einer Steuereinrichtung 4 verbunden, die mit einer geeigneten Mess- und Regeleinrichtung ausgestattet ist. Der Steuereinrichtung 4 können noch weitere Steueraufgaben zugeordnet sein, wie z. B. Steuerung von Ventilen oder Weichen in der Strömungskanalanordnung, um Luft in gesteuerter Weise durch die rohrförmigen Abschnitte 21 zu leiten, oder allgemeine Steueraufgaben.
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Eine vorteilhafte Ausgestaltung besteht darin, dass mehrere Generatorbaugruppen 20 zu einem Generatorverbund zusammengefasst sind, die mehrere Generatoreinheiten 22 gleicher und/oder unterschiedlicher Leistung bzw. gleichen oder unterschiedlichen Aufbaus umfassen können. Die einzelnen Generatorbaugruppen 20 lassen sich vorteilhaft an bestimmte (bzw. vorbestimmbare) Strömungsbedingungen, wie Strömungsgeschwindigkeit und Anströmdruck, anpassen und damit auch für bestimmte Geschwindigkeitsbereiche des Fahrzeugs 1 optimal auslegen. Mit verschiedenen Generatorbaugruppen 20 lassen sich somit unterschiedliche Geschwindigkeitsbereiche gezielt abdecken und mit dem Generatorverbund ein entsprechend großes Geschwindigkeitsspektrum nutzen. Dabei lässt sich beispielsweise auch das Trägheitsmoment der mindestens einen Generatorbaugruppe 20 vorteilhaft auf gegebene Bedingungen abstimmen, sodass z. B. ein vorzugsweise innerorts genutztes Fahrzeug für eine optimale Energiewandlung im innerorts üblichen Geschwindigkeitsbereich von z. B. 20-70 km/h ausgelegt werden kann. Für höhere Geschwindigkeiten kann der Generatorverbund zudem mindestens eine Generatorbaugruppe 20 umfassen, die für höhere Fahrgeschwindigkeiten optimiert sind.
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Die Fahrtwindgeneratorvorrichtung 2 kann ferner so ausgelegt sein, dass mittels der Steuereinrichtung verschiedene Strömungskanäle nach Bedarf geschlossen oder freigegeben werden können, um z. B. zwischen Stadtfahrt und Überlandfahrt bzw. Fahrt auf einer Autobahn optimale Bedingungen für die Energiewandlung einzustellen.
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Eine für die Verkehrstüchtigkeit des Fahrzeugs vorteilhafte Ausgestaltung besteht darin, dass die Fahrtwindgeneratorvorrichtung 2 mit einer Fahrgeräuscherzeugungsvorrichtung 5 versehen ist. Diese ist beispielsweise einer oder mehreren Generatorbaugruppen 20 zugeordnet. Die Geräuschentwicklung mit gewünschten Geräuschparametern, wie Tonhöhe, Tonfärbung, Lautstärke (z. B. anschwellend, abschwellend) lässt sich dabei vorteilhaft in Abhängigkeit von der Drehzahl eines oder mehrerer Turbinenräder 220 beeinflussen und damit in Anhängigkeit von der Fahrgeschwindigkeit. Eine Geräuscherzeugungseinheit kann dabei z. B. direkt oder indirekt mit der Strömung in dem rohrförmigen Abschnitt 21 und / oder in einem zuführenden oder abführenden Leitungsabschnitt gekoppelt sein bzw. von dem betreffenden Turbinenrad bewirkt oder zumindest beeinflusst werden. Für die Geräuscherzeugung aus der Strömung kann beispielsweise ein Beipass vorgesehen sein. Auch die Fahrgeräuscherzeugungsvorrichtung 5 kann vorteilhaft mit der Steuereinrichtung in Wirkverbindung stehen, um auf die Geräuschentwicklung gesteuert Einfluss zu nehmen.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 202011105431 U1 [0002]
- DE 202016002689 U1 [0003]
