DE202021104499U1 - Device for generating energy from airflow on a ground-based vehicle and use - Google Patents
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Abstract
Vorrichtung (10) zum Generieren von Energie aus Fahrtwind an einem erdgebundenen Fahrzeug (1), mit wenigstens einem um eine Rotorachse (X11) gelagerten und an einen Generator (16) der Vorrichtung (10) gekoppelten Rotor (11) mit mehreren Rotorflügeln (11.1), und mit wenigstens einem stromauf vom Rotor (11) angeordnete Strömungsleitmittel (12), und mit einem den Rotor umgebenden Windfang (13), und mit wenigstens einem stromab vom Rotor angeordnete Strömungsleitmittel (17); dadurch gekennzeichnet, dass die Rotorachse (X11) zumindest annähernd in Fahrtrichtung (x) ausgerichtet ist, wobei die Vorrichtung eingerichtet und ausgestaltet ist für eine Anordnung zumindest des Rotors (11) im Bereich einer Fahrzeugfront (3) und im Bereich eines Fahrzeugbodens (5), insbesondere an der Stirnseite des Fahrzeugs und mit dem stromab angeordneten Strömungsleitmittel (17) mit ausgangsseitiger Öffnung (17a) zum Boden. Device (10) for generating energy from the airstream on a ground-based vehicle (1), with at least one rotor (11) with several rotor blades (11.1) mounted about a rotor axis (X11) and coupled to a generator (16) of the device (10) ), and with at least one flow guide means (12) arranged upstream of the rotor (11), and with a vestibule (13) surrounding the rotor, and with at least one flow guide means (17) arranged downstream of the rotor; characterized in that the rotor axis (X11) is aligned at least approximately in the direction of travel (x), the device being set up and designed for an arrangement of at least the rotor (11) in the area of a vehicle front (3) and in the area of a vehicle floor (5) , in particular on the front side of the vehicle and with the downstream flow guide means (17) with an outlet-side opening (17a) to the floor.
Description
TECHNISCHES GEBIETTECHNICAL AREA
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Generieren von Energie aus Fahrtwind an einem erd-/bodengebundenen Fahrzeug, mit wenigstens einem um eine Rotorachse gelagerten und an einen Generator der Vorrichtung gekoppelten Rotor mit mehreren Rotorflügeln, und mit wenigstens einem stromauf vom Rotor angeordnete Strömungsleitmittel, und mit einem den Rotor umgebenden Windfang, und mit wenigstens einem stromab vom Rotor angeordnete Strömungsleitmittel. Ferner betrifft die vorliegende Erfindung auch Verwendungen derartiger Komponenten im Zusammenhang mit einem Verfahren zum Generieren von Energie aus Fahrtwind in einem erdgebundenen Fahrzeug, insbesondere mittels einer solchen Vorrichtung. Nicht zuletzt betrifft die vorliegende Erfindung auch die Verwendung bzw. Bereitstellung eines Strömungspfades, welcher durch wenigstens ein stromauf von einem Rotor angeordnetes Strömungsleitmittel und durch einen den Rotor umgebenden Windfang und durch wenigstens ein stromab vom Rotor angeordnetes Strömungsleitmittel definiert wird und von einer Fahrzeugfront zu einem Unterboden des Fahrzeugs führt, zum Bereitstellen einer energieeffizienten Generatorvorrichtung. Insbesondere betrifft die Erfindung eine Vorrichtung und eine Verwendung gemäß dem Oberbegriff des jeweiligen unabhängigen Anspruchs.The present invention relates to a device for generating energy from the airstream on a ground / ground vehicle, with at least one rotor mounted around a rotor axis and coupled to a generator of the device with a plurality of rotor blades, and with at least one flow guide means arranged upstream of the rotor, and with a vestibule surrounding the rotor, and with at least one flow guide means arranged downstream of the rotor. Furthermore, the present invention also relates to uses of such components in connection with a method for generating energy from airflow in a ground-based vehicle, in particular by means of such a device. Last but not least, the present invention also relates to the use or provision of a flow path which is defined by at least one flow guide means arranged upstream of a rotor and by a vestibule surrounding the rotor and by at least one flow guide means arranged downstream of the rotor and from a vehicle front to an underbody of the vehicle leads to the provision of an energy-efficient generator device. In particular, the invention relates to a device and a use according to the preamble of the respective independent claim.
HINTERGRUND DER ERFINDUNGBACKGROUND OF THE INVENTION
Bei boden-/erdgebundenen Fahrzeugen ist eine elektrische Energieversorgung insbesondere bei den aktuellen Fahrzeugtypen von besonders großer Wichtigkeit. Auch bei Elektrofahrzeugen besteht einerseits Interesse an einer zuverlässigen Energieversorgung, andererseits aber auch an besonders guter energetischer Effizienz. Insbesondere in Fahrzeugen, in welchen kein Verbrennungsmotor mehr verbaut werden muss, ergeben sich neue Möglichkeiten, einen Bauraum im Frontbereich des Fahrzeugs zu nutzen (also im Bug, insbesondere in einem Bereich, der bei herkömmlichen Fahrzeugen der so genannten Knautschzone bzw. der Motorhaube entspricht).In the case of ground-based vehicles, an electrical energy supply is particularly important for current vehicle types. In the case of electric vehicles, too, there is interest in a reliable energy supply on the one hand, but also in particularly good energy efficiency on the other. Particularly in vehicles in which an internal combustion engine no longer has to be installed, there are new possibilities to use installation space in the front area of the vehicle (i.e. in the front, in particular in an area that corresponds to the so-called crumple zone or the bonnet in conventional vehicles) .
Die Idee, den Fahrtwind für windgetriebene Rotoren zum Erzeugen von Energie zu nutzen, ist nicht neu. Gemäß dem Stand der Technik gibt es bereits zahlreiche Ansätze, Vorrichtungen zur windgetriebenen Stromerzeugung an erdgebundenen Fahrzeugen zu installieren, jedoch erfordern diese üblicherweise eine bestimmte Einbausituation oder vergleichsweise viel Platz, beispielsweise auf dem Dach des Fahrzeugs, wie z.B. in den Veröffentlichungen
Beispielhaft kann die Veröffentlichung
Ausgehend vom Stand der Technik ist jedoch weiterhin ein Bedarf an einer vorteilhaften und energetisch wirkungsvollen Anordnung und Ausgestaltung eines Windgenerators in einem erdgebundenen Fahrzeug zu spüren, insbesondere derart, dass die übliche Bauform oder Konstruktion des Fahrzeugs durch den Windgenerator und diesbezüglich etwaiger weiterer Komponenten möglichst gar nicht oder nur minimal betroffen ist bzw. abgeändert werden muss, insbesondere auch in Hinblick auf eine Nachrüst-Option für bereits im Straßenverkehr zugelassene Fahrzeuge.Based on the state of the art, however, there is still a need for an advantageous and energetically effective arrangement and design of a wind generator in a ground-based vehicle, in particular in such a way that the usual shape or construction of the vehicle by the wind generator and any further components in this regard, if possible, not at all or is only minimally affected or has to be changed, in particular with regard to a retrofit option for vehicles already approved for use on the road.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNGSUMMARY OF THE INVENTION
Aufgabe ist, eine Vorrichtung zum Generieren von Energie aus Fahrtwind an einem erdgebundenen Fahrzeug bereitzustellen, mittels welcher auf besonders einfache und energieeffiziente Weise die Fahrtwindenergie genutzt werden kann. Auch ist es Aufgabe, eine solche Vorrichtung derart auszuführen, dass deren Implementierung im bodengebundenen Fahrzeug auf besonders elegante Weise realisierbar ist. Nicht zuletzt ist es Aufgabe, eine solche Vorrichtung derart bereitzustellen, dass mittels der Vorrichtung eine Energiegewinnung aus Fahrtwind auf besonders einfache und (energie-)effiziente Weise ermöglicht wird, selbst für den Fall dass in einem entsprechenden Fahrzeug nur vergleichsweise wenig Bauraum zur Verfügung steht.The object is to provide a device for generating energy from the headwind on a ground-based vehicle, by means of which the headwind energy can be used in a particularly simple and energy-efficient manner. It is also an object to design such a device in such a way that its implementation in the ground-based vehicle can be implemented in a particularly elegant manner. Last but not least, the object is to provide such a device in such a way that the device enables energy to be obtained from the airstream in a particularly simple and (energy) efficient manner, even in the event that in one corresponding vehicle only comparatively little space is available.
Diese Aufgabe wird durch eine Vorrichtung gemäß Anspruch 1 sowie durch eine Verwendung gemäß dem nebengeordneten Verwendungsanspruch gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung werden in den jeweiligen Unteransprüchen erläutert. Die Merkmale der im Folgenden beschriebenen Ausführungsbeispiele sind miteinander kombinierbar, sofern dies nicht explizit verneint ist.This object is achieved by a device according to claim 1 and by a use according to the independent use claim. Advantageous further developments of the invention are explained in the respective subclaims. The features of the exemplary embodiments described below can be combined with one another, unless this is explicitly denied.
Bereitgestellt wird eine Vorrichtung zum Generieren von Energie aus Fahrtwind an einem erdgebundenen Fahrzeug, mit wenigstens einem um eine Rotorachse gelagerten und an einen Generator der Vorrichtung gekoppelten Rotor mit mehreren Rotorflügeln, und mit wenigstens einem stromauf vom Rotor angeordnete Strömungsleitmittel, und mit einem den Rotor umgebenden Windfang, und mit wenigstens einem stromab vom Rotor angeordnete Strömungsleitmittel. Erfindungsgemäß wird vorgeschlagen, dass die Rotorachse zumindest annähernd in Fahrtrichtung ausgerichtet ist, wobei die Vorrichtung eingerichtet und ausgestaltet ist für eine Anordnung zumindest des Rotors im Bereich einer Fahrzeugfront und im Bereich eines Fahrzeugbodens, insbesondere an der Stirnseite des Fahrzeugs und mit dem stromab angeordneten Strömungsleitmittel mit ausgangsseitiger Öffnung zum Boden. Dies liefert unter anderem einen guten Kompromiss aus vorrichtungstechnischer Komplexität und strömungstechnische Optimierung insbesondere dank vorteilhafter relativer Anordnung im Fahrzeug. Die erfindungsgemäße Bodenkopplung des Strömungsauslasses kann dabei eine spürbare Effizienzsteigerung insbesondere auch bei größeren Fahrgeschwindigkeiten sicherstellen.A device is provided for generating energy from headwind on a ground-based vehicle, with at least one rotor mounted around a rotor axis and coupled to a generator of the device, with a plurality of rotor blades, and with at least one flow guide means arranged upstream of the rotor, and with one surrounding the rotor Windscreen, and with at least one flow guide means arranged downstream of the rotor. According to the invention, it is proposed that the rotor axis is at least approximately aligned in the direction of travel, the device being set up and designed for an arrangement of at least the rotor in the area of a vehicle front and in the area of a vehicle floor, in particular on the front side of the vehicle and with the flow guide means arranged downstream outlet opening to the floor. Among other things, this provides a good compromise between the complexity of the device and the optimization of the flow, in particular thanks to the advantageous relative arrangement in the vehicle. The floor coupling of the flow outlet according to the invention can ensure a noticeable increase in efficiency, particularly even at higher driving speeds.
Personifizierte Begriffe, soweit sie nicht im Neutrum formuliert sind, können im Rahmen der vorliegenden Offenbarung alle Geschlechter betreffen.Personified terms, insofar as they are not formulated in the neuter, can apply to all genders within the scope of the present disclosure.
Wahlweise kann die Vorrichtung auch skalierbar in der Größe und/oder Anzahl einzelner Komponenten ausgestaltet sein, insbesondere bezüglich der Anzahl der Rotoren, die beispielsweise (bevorzugt) in horizontaler Richtung redundant ausgeführt werden können (wenigstens ein Generator, mehrere Rotoren), insbesondere jeweils in derselben Höhenposition relativ zum Unterboden des Fahrzeugs angeordnet sein können (nämlich möglichst vergleichsweise weit unten). Dies ermöglicht nicht zuletzt auch eine weitere Optimierung der Energieausbeute in Hinblick auf beengte Platzverhältnisse und kann auch eine gute strömungstechnische Kopplung zwischen Fahrzeugfront und größtem Staudruck einerseits und Unterboden und dadurch je nach Ausgestaltung des Fahrzeugs auch einem spürbaren Unterdruck und damit einer den Durchsatz positiv beeinflussenden Sogwirkung andererseits sicherstellen. Insofern ermöglicht die erfindungsgemäße relative Anordnung des Strömungspfades auch eine gute strömungstechnische Kommunikation zwischen Front (Druckseite) und Ableitungsseite (insbesondere Unterdruckseite), im Sinne einer strömungsdrucktechnischen Optimierung. Beispielsweise kann die gesamte Fahrzeugfront quer zur Fahrtrichtung in horizontaler Ebene mit Rotoren ausgestattet sein, sofern die konstruktive Ausgestaltung der jeweiligen Fahrzeugfront dies gestattet (sofern also keine räumlichen Konflikte mit weiteren essentiellen oder noch wichtigeren Fahrzeugkomponenten entstehen).Optionally, the device can also be designed to be scalable in terms of size and / or number of individual components, in particular with regard to the number of rotors, which for example (preferably) can be designed redundantly in the horizontal direction (at least one generator, several rotors), in particular in each case in the same Can be arranged height position relative to the underbody of the vehicle (namely, if possible, comparatively far below). Last but not least, this also enables a further optimization of the energy yield with regard to confined spaces and can also achieve a good fluidic coupling between the front of the vehicle and the greatest dynamic pressure on the one hand and the underbody and thus, depending on the design of the vehicle, a noticeable negative pressure and thus a suction effect that has a positive effect on throughput on the other to ensure. In this respect, the relative arrangement of the flow path according to the invention also enables good fluidic communication between the front (pressure side) and discharge side (in particular negative pressure side), in terms of fluid pressure optimization. For example, the entire front of the vehicle can be equipped with rotors transversely to the direction of travel in a horizontal plane, provided that the structural design of the respective front of the vehicle allows this (provided that there are no spatial conflicts with other essential or even more important vehicle components).
Wahlweise können einzelne Komponenten der Vorrichtung auch zu-/abschaltbar sein, insbesondere in Abhängigkeit wenigstens eines Fahrparameters, insbesondere als Funktion der Fahrgeschwindigkeit. Beispielsweise sind die einzelnen Komponenten der Vorrichtung, insbesondere ein jeweiliger Rotor und der Generator, mittels einer Steuerungs-/Regelungseinheit miteinander verbunden und wahlweise auch an eine Steuerungs-/Regelungseinheit des Fahrzeugs gekoppelt. Hierdurch kann nicht zuletzt auch die Art und Weise der Energiezufuhr mittels einer Steuerungseinheit des Fahrzeugs fahrsituationsspezifisch gesteuert/geregelt werden, beispielsweise in Hinblick auf möglichst gleichbleibende Energiezufuhr.Optionally, individual components of the device can also be switched on / off, in particular as a function of at least one driving parameter, in particular as a function of the driving speed. For example, the individual components of the device, in particular a respective rotor and the generator, are connected to one another by means of a control / regulating unit and optionally also coupled to a control / regulating unit of the vehicle. In this way, not least, the way in which the energy is supplied can also be controlled / regulated in a driving situation-specific manner by means of a control unit of the vehicle, for example with regard to an energy supply that is as constant as possible.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist zwischen der Rotorachse und dem Generator wenigstens ein Getriebe vorgesehen, insbesondere umfassend wenigstens zwei interagierende Räder. Dies ermöglicht nicht zuletzt auch eine individuelle Anpassung von Größenverhältnissen, Drehzahlen und/oder Leistungskennzahlen, insbesondere in Abhängigkeit eines zu erwartenden Hauptbetriebsmodus des Fahrzeugs (z.B. bei Autobahnfahrt andere Auslegung als bei vornehmlicher Nutzung für den Stadtverkehr).According to one embodiment, at least one transmission is provided between the rotor axis and the generator, in particular comprising at least two interacting wheels. Last but not least, this also enables size ratios, rotational speeds and / or performance indicators to be individually adapted, in particular depending on an expected main operating mode of the vehicle (e.g. when driving on the motorway, it is designed differently than when primarily used for city traffic).
Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist das wenigstens eine stromauf vom Rotor angeordnete Strömungsleitmittel als Trichter ausgestaltet, insbesondere mit einem Öffnungswinkel von mehr als 30°, insbesondere von bis zu 45°, insbesondere mit einer Längserstreckung von mindestens der 1- bis 2fachen Längserstreckung des Rotors. Dies kann insbesondere im Zusammenhang mit im Durchmesser vergleichsweise kleinen Rotoren zu einer Verdichtung und Vergleichmäßigung (Homogenisieren) der zugeführten Luft führen und die Effizienz vorteilhaft beeinflussen.According to one embodiment, the at least one flow guide means arranged upstream of the rotor is designed as a funnel, in particular with an opening angle of more than 30 °, in particular up to 45 °, in particular with a longitudinal extension of at least 1 to 2 times the longitudinal extension of the rotor. In particular in connection with rotors that are comparatively small in diameter, this can lead to a compression and homogenization (homogenization) of the supplied air and advantageously influence the efficiency.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist das wenigstens eine stromab vom Rotor angeordnete Strömungsleitmittel als bodengerichtete Ableitung ausgestaltet, insbesondere mit einer in einem Neigungswinkel nach hinten zum Heck und zum Boden gerichteten ausgangsseitigen Öffnung, insbesondere mit dem Neigungswinkel im Bereich von 30° bis 45° relativ zur Horizontalebene. Dies liefert nicht zuletzt auch einen vorteilhaften Verlauf des Strömungspfades und kann die strömungstechnische Effizienz optimieren.According to one exemplary embodiment, the at least one flow guide means arranged downstream of the rotor is designed as a bottom-directed discharge line, in particular with an outlet-side opening directed at an angle of inclination rearward to the rear and to the bottom, in particular with the angle of inclination in the range from 30 ° to 45 ° relative to the horizontal plane. Last but not least, this also provides an advantageous course of the flow path and can optimize the flow efficiency.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel grenzt das wenigstens eine stromab vom Rotor angeordnete Strömungsleitmittel ausgangsseitig bündig an eine/die Unterbodenplatte des Fahrzeugs an. Dies kann insbesondere im Übergangsbereich zwischen abgeleiteter Strömung und am Unterboden vorbeiströmender Luft eine vorteilhafte Vermischung der beiden Luftmassen bewirken, insbesondere derart dass ein Abzug der Strömung aus der Vorrichtung strömungstechnisch unterstützt wird, im Sinne einer Sogwirkung.According to one exemplary embodiment, the at least one flow guide means arranged downstream of the rotor adjoins, on the outlet side, flush with a / the underbody plate of the vehicle. This can bring about an advantageous mixing of the two air masses, especially in the transition area between the diverted flow and air flowing past the underbody, in particular in such a way that a withdrawal of the flow from the device is fluidically supported, in the sense of a suction effect.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist der Strömungspfad der auf den Rotor geführten Luft (insbesondere die durch Fahrtwind begründete Luftmenge/Umgebungsluft) und der vom Rotor abgeleiteten Luft lediglich nach unten in Richtung des Bodens gekrümmt (lediglich negative Krümmung nach unten, nicht nach oben). Ein derartiger Verlauf der Strömung liefert nicht zuletzt auch den Vorteil eines nachhaltigen Umgangs mit den Energie- und Impulsinhalten der Strömung zur möglichst effizienten Nutzung der Strömungsenergie für das Generieren elektrischer Energie.According to one embodiment, the flow path of the air guided onto the rotor (in particular the amount of air / ambient air caused by the airflow) and the air diverted from the rotor is only curved downwards in the direction of the ground (only negative curvature downwards, not upwards). Last but not least, such a course of the flow also provides the advantage of a sustainable handling of the energy and momentum content of the flow for the most efficient possible use of the flow energy for generating electrical energy.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel erfährt der Strömungspfad der durch die Vorrichtung hindurchgeführten Luft lediglich eine Richtungsänderung nach unten, insbesondere indem der Strömungspfad vom Rotor zunächst axial zumindest annähernd horizontal geführt ist und daraufhin unter eine Unterbodenplatte des Fahrzeugs geführt ist. Dies ermöglicht auch, den ausgehend von der Fahrzeugfront ohnehin um das Fahrzeug herum zu leitenden Luftstrom ohne große Leistungs-/Reibungsverluste für die Energieerzeugung bereitzustellen. Insbesondere bei großen Fahrgeschwindigkeiten kann dadurch auch ein guter Kompromiss zwischen gegebenenfalls zusätzlich begründetem Fahrtwiderstand (insbesondere etwaigem größerem Widerstand im Vergleich zu einer Umströmung des Fahrzeugs ohne über Rotoren geleitet zu werden) und energetischem Vorteil erzielt werden.According to one embodiment, the flow path of the air passed through the device only experiences a downward change in direction, in particular in that the flow path from the rotor is initially guided axially at least approximately horizontally and is then guided under an underbody plate of the vehicle. This also makes it possible, starting from the front of the vehicle, to provide the air flow, which is to be guided around the vehicle anyway, without great power / friction losses for the generation of energy. Particularly at high driving speeds, a good compromise can be achieved between possibly additionally justified driving resistance (in particular any greater resistance compared to a flow around the vehicle without being passed over rotors) and energetic advantage.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist der durch die Vorrichtung für die Luft entlang des Strömungspfades vorgegebene Querschnitt rund, insbesondere kreisrund, insbesondere mit zumindest annähernd zylindrischen oder konischen Abschnitten entlang des Strömungspfades. Hierdurch kann die strömungstechnische Situation weiter optimiert werden.According to one exemplary embodiment, the cross section predetermined by the device for the air along the flow path is round, in particular circular, in particular with at least approximately cylindrical or conical sections along the flow path. This allows the flow situation to be further optimized.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel weist der Rotor vier bis 16 Flügel auf, insbesondere sechs bis zehn Flügel, bevorzugt acht Flügel. Dies liefert auch einen vorteilhaft effizienten Rotor.According to one embodiment, the rotor has four to 16 blades, in particular six to ten blades, preferably eight blades. This also provides an advantageously efficient rotor.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist die axiale Erstreckung des Rotors um ein Vielfaches kleiner als die axiale Erstreckung des Windfangs, insbesondere um den Faktor drei bis zehn, bevorzugt um den Faktor fünf bis acht. Auch dies kann zu einer vorteilhaften strömungstechnischen Situation beitragen.According to one embodiment, the axial extent of the rotor is many times smaller than the axial extent of the vestibule, in particular by a factor of three to ten, preferably by a factor of five to eight. This can also contribute to an advantageous fluidic situation.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist die Vorrichtung eingerichtet für Generieren von Energie ausschließlich mittels Umgebungsluft aus Fahrtwind, ohne Systemluft oder anderweitige technische Medien des Fahrzeugs. Dies erhöht die Systemunabhängigkeit und Eigenständigkeit der erfindungsgemäßen Vorrichtung noch weiter, insbesondere auch in Hinblick auf eine Nachrüstoption.According to one exemplary embodiment, the device is set up to generate energy exclusively by means of ambient air from the airstream, without system air or other technical media of the vehicle. This increases the system independence and autonomy of the device according to the invention even further, in particular also with regard to a retrofit option.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist die Rotorachse in Lagern gelagert, die extern von systeminternen Komponenten des Fahrzeugs angeordnet sind, insbesondere zugänglich von außen ohne Überschreiten einer Systemgrenze zu intern im Fahrzeug angeordneten Komponenten. Auch dies erleichtert nicht zuletzt auch ein Nachrüsten, und begünstigt auch eine einfache Wartung. Die Vorrichtung kann dabei auch weitgehend unabhängig von Wetter-/Witterungsbedingungen betrieben bzw. verwendet werden, insbesondere da eine Systemgrenze intern zum Fahrzeug nicht durchbrochen ist, zumindest nicht in mechanischer Hinsicht (allenfalls über eine daten-/energietechnische Kopplung).According to one exemplary embodiment, the rotor axis is mounted in bearings that are arranged externally from system-internal components of the vehicle, in particular accessible from the outside without exceeding a system limit to components arranged internally in the vehicle. Last but not least, this also facilitates retrofitting and also promotes simple maintenance. The device can also be operated or used largely independently of weather / weather conditions, in particular since a system boundary is not broken internally to the vehicle, at least not in mechanical terms (possibly via a data / energy coupling).
Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist das stromauf angeordnete Strömungsleitmittel und/oder der Rotor lediglich durch eine Strömungsinsel vom Unterboden des Fahrzeugs getrennt, wobei die Strömungsinsel in der Höhenerstreckung vergleichsweise niedrig ausgestaltet sein kann, insbesondere maximal so hoch wie der Rotor oder sogar deutlich kleiner als der Rotor. Diese relative Anordnung zum Unterboden liefert auch einen guten Kompromiss hinsichtlich der optional realisierbaren RotorDurchmesser und hinsichtlich etwaiger konkurrierender Platz-/Bauraumansprüche weiterer Komponenten wie
Die zuvor genannte Aufgabe wird auch gelöst durch ein erdgebundenes Fahrzeug mit wenigstens einer zuvor weiter oben beschriebenen Vorrichtung, insbesondere durch ein zwei-, drei- oder vierrädriges Elektrofahrzeug mit einer solchen Vorrichtung. Hierdurch ergeben sich zuvor genannte Vorteile, insbesondere in Hinblick auf gute energetische Effizienz des Gesamtsystems Fahrzeug im alltäglichen Betrieb.The aforementioned object is also achieved by a grounded vehicle with at least one previously described above Device, in particular by a two-, three- or four-wheeled electric vehicle with such a device. This results in the aforementioned advantages, in particular with regard to good energetic efficiency of the overall vehicle system in everyday operation.
Gemäß einer Ausführungsform ist der Rotor der Vorrichtung an der Stirnseite der Fahrzeugfront angeordnet, wobei das wenigstens eine stromab vom Rotor angeordnete Strömungsleitmittel als bodengerichtete Ableitung ausgestaltet ist, wobei eine/die ausgangsseitige Öffnung dieses Strömungsleitmittels bündig in eine/die Unterbodenplatte des Fahrzeugs integriert ist. Wie schon zuvor weiter oben erläutert, ermöglicht diese strömungstechnische Kopplung der durch die Vorrichtung geführten Strömung mit der unter dem Unterboden des Fahrzeugs vorbeigeleiteten Strömung eine gute Effizienz.According to one embodiment, the rotor of the device is arranged on the front side of the vehicle front, the at least one flow guide means arranged downstream of the rotor being designed as a floor-directed discharge line, with one / the outlet-side opening of this flow guide means being integrated flush into the underbody plate of the vehicle. As already explained above, this fluidic coupling of the flow passed through the device with the flow passed under the underbody of the vehicle enables good efficiency.
Gemäß einer Ausführungsform ist der Generator mit einem Energiespeicher und/oder mit einer Steuerungseinheit des Fahrzeugs verbunden. Dies ermöglicht nicht zuletzt auch das direkte Einspeisen generierter Energie, ohne dass Energie-/Leistungsverluste über andere Zwischenspeicher entstehen.According to one embodiment, the generator is connected to an energy store and / or to a control unit of the vehicle. Last but not least, this also enables the energy generated to be fed in directly without incurring energy / power losses via other intermediate storage units.
Die zuvor genannte Aufgabe wird auch gelöst durch Verwendung einzelner der hier beschriebenen Komponenten im Zusammenhang mit einem Verfahren zum Generieren von Energie aus Fahrtwind
Gemäß einer Ausführungsform ist der Generator mit einem Energiespeicher des Fahrzeugs verbunden, wobei die generierte Energie dem Energiespeicher zugeführt wird, insbesondere indem die Art und Weise der Energiezufuhr mittels einer Steuerungseinheit des Fahrzeugs gesteuert/geregelt wird. Dies kann auch ein Überladen vermeiden, oder beispielsweise kann auch eine zeitweise Passivierung (Inaktivierung) des Rotors vorgesehen sein, beispielsweise bei sehr schneller Fahrt oder bei sehr ungünstigen Witterungsverhältnissen (z.B. bei Eisregen). Wahlweise kann der Rotor dafür auch klappbar ausgestaltet sein (insbesondere klappbar nach hinten zum Heck), so dass der Strömungspfad möglichst widerstandsarm für das Durchströmen der Vorrichtung nahezu komplett freigegeben werden kann.According to one embodiment, the generator is connected to an energy store of the vehicle, the generated energy being supplied to the energy store, in particular by controlling / regulating the type of energy supply by means of a control unit of the vehicle. This can also avoid overcharging, or, for example, temporary passivation (inactivation) of the rotor can be provided, for example when driving very quickly or in very unfavorable weather conditions (e.g. freezing rain). Optionally, the rotor can also be designed to be foldable for this purpose (in particular foldable to the rear towards the stern), so that the flow path can be opened almost completely for the flow through the device with as little resistance as possible.
Die zuvor genannte Aufgabe wird auch gelöst durch eine Verwendung gemäß dem entsprechenden nebengeordneten Verwendungsanspruch, nämlich durch Verwendung eines durch wenigstens ein stromauf von einem Rotor angeordnetes Strömungsleitmittel und durch einen den Rotor umgebenden Windfang und durch wenigstens ein stromab vom Rotor angeordnetes Strömungsleitmittel definierten Strömungspfades
Zusammenfassung: Bei Fahrzeugen lässt sich der Winddruck zum Antreiben wenigstens eines Rotors nutzen. Beispielsweise umfasst eine Vorrichtung zum Generieren von Energie aus Fahrtwind an einem erdgebundenen Fahrzeug wenigstens einen um eine Rotorachse gelagerten und an einen Generator gekoppelten Rotor mit mehreren Rotorflügeln, und ein stromauf vom Rotor angeordnetes Strömungsleitmittel und einen den Rotor umgebenden Windfang und ein stromab vom Rotor angeordnetes Strömungsleitmittel. Erfindungsgemäß ist die Rotorachse zumindest annähernd in Fahrtrichtung
FigurenlisteFigure list
In den nachfolgenden Zeichnungsfiguren wird die Erfindung noch näher beschrieben, wobei für Bezugszeichen, die nicht explizit in einer jeweiligen Zeichnungsfigur beschrieben werden, auf die anderen Zeichnungsfiguren verwiesen wird. Es zeigen:
-
1A ,1B ,1C in zwei Seitenansichten und in einer Frontansicht jeweils in schematischer Darstellung Komponenten einer Vorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel; -
2 in einer perspektivischen Ansicht in schematischer Darstellung eine Vorrichtung gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel; -
3 in einer geschnittenen Seitenansicht in schematischer Darstellung Komponenten einer Vorrichtung gemäß Ausführungsbeispielen; -
4 in einer weiteren geschnittenen Seitenansicht in schematischer Darstellung Komponenten einer Vorrichtung gemäß Ausführungsbeispielen;
-
1A ,1B ,1C in two side views and in a front view, each in a schematic representation, components of a device according to an embodiment; -
2 in a perspective view in a schematic representation a device according to a further embodiment; -
3 in a sectional side view in a schematic representation components of a device according to embodiments; -
4th in a further sectional side view, in a schematic representation, components of a device according to exemplary embodiments;
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER FIGURENDETAILED DESCRIPTION OF THE FIGURES
Die Erfindung wird zunächst unter allgemeiner Bezugnahme auf alle Bezugsziffern und Figuren erläutert. Besonderheiten oder Einzelaspekte oder in der jeweiligen Figur gut sichtbare/darstellbare Aspekte der vorliegenden Erfindung werden individuell im Zusammenhang mit der jeweiligen Figur thematisiert.The invention will first be explained with general reference to all reference numerals and figures. Special features or individual aspects or aspects of the present invention that are clearly visible / representable in the respective figure are discussed individually in connection with the respective figure.
Ein erdgebundenes Fahrzeug
Im Fahrzeug
Die Rotorachse
Wenn das Fahrzeug
In den
In
In
In
In
BezugszeichenlisteList of reference symbols
- 11
- erdgebundenes Fahrzeugearthbound vehicle
- 33
- FahrzeugfrontVehicle front
- 55
- FahrzeugbodenVehicle floor
- 5.15.1
- Unterbodenplatte oder -abdeckungUnderbody plate or cover
- 77th
- EnergiespeicherEnergy storage
- 99
- SteuerungseinheitControl unit
- 1010
- Vorrichtung zum Generieren von Energie aus FahrtwindDevice for generating energy from airflow
- 1111
- Rotorrotor
- 11.111.1
- RotorflügelRotor blades
- 1212th
- stromauf angeordnete Strömungsleitmittel, insbesondere Trichterflow guide means arranged upstream, in particular funnels
- 1313th
- WindfangVestibule
- 1414th
- Lagercamp
- 1515th
- Getriebe/GetriebestufeGear / gear stage
- 1616
- Generatorgenerator
- 1717th
- stromab angeordnete Strömungsleitmittel, insbesondere bodengerichtete Ableitungdownstream flow guide means, in particular bottom-directed discharge
- 17a17a
- ausgangsseitige Öffnung des stromab angeordneten Strömungsleitmittelsoutlet-side opening of the downstream flow guide means
- 1818th
- Strömungsinsel, Weiche, StrömungstrennungFlow island, switch, flow separation
- SPSP
- Strömungspfad der Luft durch die VorrichtungAir flow path through the device
- WW.
- Wind, Winddruck, LuftstromWind, wind pressure, air flow
- xx
- FahrtrichtungDirection of travel
- XI1XI1
- RotorachseRotor axis
- yy
- QuerrichtungTransverse direction
- zz
- Höhenrichtung (Hochachse)Height direction (vertical axis)
- αα
- Öffnungs-/EinlasswinkelOpening / inlet angle
- ββ
- NeigungswinkelTilt angle
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturPatent literature cited
- EP 2333324 A2 [0003]EP 2333324 A2 [0003]
- DE 102009015815 A1 [0003]DE 102009015815 A1 [0003]
- DE 102007054789 A1 [0004]DE 102007054789 A1 [0004]
- DE 102018130609 A1 [0004]DE 102018130609 A1 [0004]
- EP 1108890 B1 [0004]EP 1108890 B1 [0004]
- DE 102009056309 A1 [0004]DE 102009056309 A1 [0004]
Claims (16)
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-
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- 2021-08-21 DE DE202021104499.3U patent/DE202021104499U1/en active Active
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---|---|---|---|
R086 | Non-binding declaration of licensing interest | ||
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