DE2434253A1 - Kraftwagenantrieb mittels verbrennungsund elektromotor - Google Patents

Kraftwagenantrieb mittels verbrennungsund elektromotor

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DE2434253A1
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Description

  • Betr.: Patentanmeldung "Kraftwagenantrieb mittels Verbrennungs- und Elektro- Motor." Eigenzeiohen: Hg 91 - Beschreibung -Da das rein elektrisch betriebene Auto, das kostenmässig entspricht, noch auf sich warten lässt sind als Übergang Antriebe mit Verbrennungs- und Elektromotor vorgeschlagen worden. Diese Wagen fahren im Ort überwiegend elektrisch, Überland und auf Zubringerstrassen mit Kraftstoff.
  • Bei einer Art dieser Antriebe ist der Elektromotor einerseits mit dem Verbrennungsmotor und andererseits mit dem Differentialgetriebe verbindbar. Wird mit beiden Motoren gleichzeitig gefahren, so addieren ich die Drehmomente.
  • Bei einer anderen Art rotieren beide Aktivteile der Elektromaschine. Sie besteht also aus zwei Läufern und bildet das Zwischenglied zum Differentialgetriebe. Wird ein Läufer festgestellt, dann hat man einen Motor vor sich. Arbeiten Verbrennungs- und Elektromotor gemeinsam auf das Getriebe, so addieren sich ihre Drehzahlen. Das hat bei grossem Tempo sehr günstigen Einfluss auf den Brennstoffverbrauch und damit auch auf die Abgasmenge.
  • Mit der zweiten Art des sogenannten Hybridantriebs beschäftigt sich die vorliegende Erfindung undzwarmit einer für diesen Zweck besonders geeigneten Elektromaschinen-Eauart.
  • Mit ihr-lassen sich viele aufgaben des Fahrbetriebs lösen, denn sie ist vielseitig verwendbar: als Motor, Generator und Kupplung. Ihr wesentliches Kennzeichen ist die Anordnung von Schleifringen zur Abgabe von 5Vechselstrom,vorzugsweise mittlerer Prequenz,am Innenläufer,der mechanisch mit dem Differentialgetriebe gekuppelt ist.
  • Der Aussenläufer kann fest oder über eine ausrückbare,mechanische Kupplung mit dem Verbrennungsmotor verbunden sein.
  • Der Innenläufer kann dem eines Einankerumformers gleichen aber auch dem eines Schleifringläufer-Motors. entsprechen.
  • Im ersten Fall wird die Maschine als Motor direkt vom Stromsaminler gespeist, im zweiten über einen Wechselrichter.
  • Es kann sodann von Vorteil sein, die Stromwenderwicklung galvanisch von der Schleifringwicklung zu trennen, insbesondere,wenn diese für höhere Spannung auszulegen ist.
  • In jedem Pall ist es sehr vorteilhaft,eine Kurzschluss-Vorrichtung für die Schleifringe anzuordnen.Ihre Betätigung kann indirekt,elektromagnetisch oder hydraulisch etc.
  • erfolgen.
  • Fast jede Art Blektromaschine wäre als Zwischenglied verwendbar. Da aber auf einem solchen Fahrzeug wegen des Sammlergewichts mit der elektrischen Energie möglichst sparsam umgegangen werden muss, ist auf Energierückgewinnung grosser Wert zu legen.Dafür ist die vorgeschlagene Bauart der Maschine besonders geeignet. Immer,wenn der Wagen treibt oder gebremst wird ist zur Energierückgewinnung Gelegenheit.Wenn auch bei einzelnen Vorgängen der zu gewinnende Åh- Betrag nicht allzu gross ist, so summieren sich doch die vielen kleinen Mengen.
  • Zu bedenken ist, dass die Elektromaschine bei sehr unterschiedlicher Relativdrehzahl arbeiten muss. Dies ist der Grund, dass erhöhte Frequenz in der Arbeitswicklung bevorzugt wird. Diese wirkt sich auch au! das Gewicht des u.U.
  • erforderlichen Wechselrichters aus.
  • Bild 1 zeigt eine Ausführung der Elektromaschine mit Radialstromwender und Schleifringen am Innenlaufer. Erreger- Wendepol- und ev.erforderliche Kompensations-Wicklung sind z.B.
  • auf Einzelpolen im Aussenläufer untergebracht. Schleifringe ind selbstverständlich auch hierbei für die Stromzufuhr erforderlich. Bei direkter Speisung vom Sammler arbeitet die Maschine so als Reihen- oder Doppel6chluss-Motor mit allen Vorteilen, die eine derartige Maschine im Fahrbetrieb bietet.
  • Der Verbrennungsmotor muss dabei festgestellt sein.
  • Ist dagegen die Hanabremse des Kraftwagens angezogen und der Verbrennunotor nicht festSectellt,dann dient die Elektromaschine als Anlasser.
  • Soll die elektrische Maschine als verschleifreie Kupplung dienen, so wird sie fremderregt und die Schleifringe werden kurzgeschlossen. Unterbleibt der Kurzschluss, dann hat man eine Kupplung,die gleichzeitig, bei vergrössertem Schlupf,als Lade- und Lichtmaschine dienen kann.
  • Selbstverständlich ist die Benutzung als Dauerbremse bei Generatorbetrieb mit Widerstandsbelastung,welche auch Heizmöglichkeiten einschliesst.
  • Es entfallen bei dem neuen Antrieb das Schaltgetriebe,da man stets mit dem Elektromotor anfahren kann,der hinsichtlich Anzugsmoment sehr leistungsfähig ist es entfallen auch Anlasser und Lichtmaschine mit Zubehör.
  • Das elektrische Starten dürfte in Stadt zentren hinsichtlich Luftverbesserung und Geräuschminderung sehr günstig sein.
  • Beim Hybridfahren, das man zur BenzinerEparnis auf Schnellstrassen anwenden wird, gibt der Elektromotor z.B. die Basis der Drehzahl über die sich die Drehzahl des mit dem Gaspedal beeinflussten Verbrennungsmotors lagert.Diese erreicht auch bei Spitzengeschwindigkeit bei weitem nicht ihren zulässigen Höchstwert, was mit erheblich verminderten Kraftstoffverbrauch verbunden ist.
  • Eine Reihe von Bremsmöglichkeiten bietet sich vermöge der vorgeschlagenen Elektromaschine an.Oben wurde bereits eine davon erwähnt. werner kann man durch Umkehr des Ankerstroms eine Gegenstrombremsung einleiten. Ein weiterer Weg der Energierückgewinnung bei Elektrobetrieb ist gangbar durch Speicherung der kinetischen Energie des Fahrzeugs im Aussenläufer.
  • Sieht man keine ausrückbare,mechanische Kupplung vor, dann wird bei diesem Vorgang der Verbrennungsmotor wie beim üblichen"Motorbremsen1, mitbeschleunigt. Die gespeicherte Energie wird beim darauffolgenden Anfahren zum Beschleunigen verwendet.
  • Es ist vorteilhaft,die Bremseinrichtung so zu gestalten, dass bei Jeder Betriebsart ein Laden des Sammlers erfolgt und zwar über die Schleifringe des Innenläufers.
  • Wenn audh der Sammler wesentlich kleiner und leichter ist, als beim reinen Elektrowagen, so macht sich die Nutzbremse doch hinsichtlich seiner Kapazität günstig bemerkbar.
  • Die Geräte zur Umstellung der Zwischenmaschine auf die einzelnen Aufgaben müssen sinnvoll mit den üblichen Bedienungselementen verknüpft sein, die jeder Fahrer gewohnheitsmässig benutzt. Das ist Sache des Autokonstrukteurs. Frei für andere Aufgaben ist z.B. der Schalthebel. Er kann die Weiche für die drei möglichen Fahrweisen und das Rückwärtsfahren übernehmen. Frei ist auch der Anlass-Schalter für das Anwerfen des Verbrennungsmotors von der Zwischenmaschine her.
  • Mit dem Gaspedal kann der Drehzahlsteller und der Anlasser der Elektromaschine verbunden sein, etwa ein Impulsgeber.
  • Sinngemässe Aufgaben können auch Brems- und Kupplungspedal übernehmeqpvie: Fremderregung, Lösen der Feststellbremse des Verbrennungsmotors und Schlupfregelung.
  • Die Schalt- und Steuerungsmittel sind neuerdings so klein und leicht, dass sie gewichts-und raummässig keine Schwierigkeiten machen.
  • In Bild(1) bedeuten : 3 den Innen- u.4 den Aussenläufer der Maschine, 6 ist der Stromwender und8sind die Schleifringe mit der Kurzschluæsvorrichtung, 7 ist ein Poleisen z.B. eines mit der Reihenwicklung, 10 sind die Bürsten für den Hauptstrom und 9 die fürdie Fremderregung. Mit 2 ist die Feststellbremse des Verbrennungsmotors 1 und 5 der eine Teil des gelenkigen Abtriebs.
  • Die Skizzen(2) und (3) sind die Schaltbilder für die beiden Bauarten der Kupplungsmaschine. MlZ Ziffer 1 ist ein Impulsgeber, 2 ein Wechselrichter, 3 ein Ladestrombegrenzer, 5 der Feldsteller für die Fremd- bezw.Nebenschluss-Erregung und 4 der Schleifring-Kurzschliesser. Alle weiteren Schleifringe, die dargestellt sind,haben natürlich ebenfalls mit der Welle Verbindung und dienen der Abnahme des Haupt- und Erreger-Stroms.
  • Der erfindungsgemässe Kraftwagenantrieb ist bei aller Einfachheit sehr wirtschaftlich. Volkswirtschaftlich gesehen muss bedacht werden,dass die im Autoverkehr eingesetzte Primärenergiemenge nur wenig über 20% genutzt wird und daher jedes % Ersparnis von trosser Bedeutung ist.
  • Eine Ersparnis an Energie ist durch einen mit der erfindungsgemässen Maschine ausgerüsteten Kraftwagenantrieb ohne Zweifel infolge Gewinnung sonst restlos vernichteter, kinetischer Energie und Vermeidung des Drehzahl-Grenzgebietes beim Verbrennungsmotor gegeben.
  • Patentansprüche: 1.) Kraftwagenantrieb mittels Verbrennungs- und Elektro-Motor, dieser,mit rotierendem Feldsystem und rotierendem Anker,als Drehmomentübertrager zwischen Verbrennungsmotor und Differentialgetriebe dadurch gekennzeichnet,dass die elektrische Maschine,als Generator bezw. Schlupfkupplung geschaltet, Wechselstrom, vorzugsweise mittlerer Frequenz,über Schleifringe abgeben kann und der Aussenläufer mit dem Verbrennungsmotor gekuppelt ist.
  • 2.) Kraftwagenantrieb nach Patentanspruch 1, d.g.,dass der Anker der Maschine dem eines Einankerumformers gleicht.
  • 3.) Kraftwagenantrieb nach Satentanspruch -1, d.g., dass der Anker der Maschine dem eines Asynchronmotor- Schleifring-Läufersgleicht.
  • 4.) Kraftwagenantrieb nach Patentanspruch 1, d.g., dass der Anker zwei galvanisch getrennte Wicklungen, eine mit Stromwender und eine mit Schleifringen hat.
  • 5.) Kraftwagenantrieb nach Patentanspruch 1 bis 4, d.g., das die Schleifringe mit einer Kurzschluss-Vorrichtung versehen sind.

Claims (1)

  1. 6.) Kraftwagenantrieb nach Patentanspruch 1 bis 5, d.g., dass die Elektomaschine vierfach gelagert ist und zwischen ihr und dem Verbrennungsmotor eine ausrückbare Kupplung angeordnet ist.
    Leerseite
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