DE3918656A1 - Elektromotorisch angetriebenes kraftfahrzeug - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein elektromotorisch angetriebenes Kraftfahrzeug mit einem oder mehreren als elektrische Strom­ quelle mitgeführten Akkumulatoren.

Elektromotorisch angetriebene Kraftfahrzeuge, auch Elektro­ mobile genannt, sind mit einem Elektromotor ausgerüstet, der durch eine oder mehrere mitgeführte Akkubatterien mit Strom versorgt wird. Der wesentliche Vorteil, den Elektromobile gegenüber mit herkömmlichen Verbrennungsmotoren angetriebenen Kraftfahrzeugen aufweisen, besteht darin, daß bei Elektromo­ bilen keinerlei schädliche Abgase im Betrieb entstehen, so daß derartige Fahrzeuge sehr umweltfreundlich sind und vor allem in der Großstadt mit ihrem starken Kraftfahrzeugverkehr die Smoggefahr bannen. Weitere Vorteile des Elektromobils sind in seiner geringen Geräuschentwicklung, dem vom Antrieb her gesehen einfachen konstruktiven Aufbau und der guten Re­ gelbarkeit des Antriebs zu sehen. Nachteilig bei Elektromo­ bilen ist allerdings, daß ihre Reichweite mit einer Akkula­ dung nur sehr begrenzt ist und die Akkubatterien schon nach kurzer Zeit wieder an einer Fremdstromquelle aufgeladen wer­ den müssen. Um eine akzeptable Reichweite des Elektromobils zu erhaltem, muß eine entsprechend große Batteriekapazität zur Verfügung stehen, was nur dadurch erreicht werden kann, daß entsprechend viele Batterien mitgeführt und zusammenge­ schaltet werden. Damit gerät man aber bald an die Grenze der Beladbarkeit des Kraftfahrzeugs, weil die einzelnen Batterien großes Gewicht aufweisen. Die bei Elektromobilen notwendiger­ weise mitgeführten Akkumulatorbatterien beanspruchen auch viel Stauraum, so daß die verbleibenden Platzverhältnisse recht beengt sind.

Die Aufgabe der Erfindung besteht deshalb darin, das Kraft­ fahrzeug der im Oberbegriff des Anspruches 1 angegebenen Art insoweit zu verbessern, daß die Reichweite, d.h. die mit einer Batterieladung erreichbare Fahrstrecke, vergrößert wird, ohne daß zusätzliche, die Zuladung unzulässig erhöhende Akumula­ toren benötigt werden.

Zur Lösung dieser Aufgabe sind bei der Erfindung die im kenn­ zeichnenden Teil des Anspruches 1 angegebenen Merkmale vor­ gesehen, wobei noch in den dem Anspruch 1 folgenden Ansprü­ chen für die Aufgabenlösung vorteilhafte und förderliche Wei­ terbildungen beansprucht sind.

Das Kraftfahrzeug ist also mit einem Windrad, d.h. einem pro­ pellerartigen Flügelrad, ausgerüstet, das dem Fahrtwind aus­ gesetzt und mit einem mit der oder den Akkumulatorbatterien elektrisch verbundenen Stromgenerator gekoppelt ist. Durch den Fahrtwind wird das Windrad in Drehung versetzt und dabei mittels des mit dem Windrad gekoppelten Stromgenerators elek­ trischer Strom erzeugt, der den Akkumulatoren zugeführt und dort gespeichert wird. Dabei wird eine Verbesserung der Lei­ stungsbilanz insbesondere im Schiebebetrieb des Kraftfahrzeugs erreicht, also dann, wenn das Kraftfahrzeug bergab fährt oder aber beim Auslaufenlassen des Kraftfahrzeugs vor dem Halt. In diesem Fall benötigt das Kraftfahrzeug keinen Antrieb, so daß der Batterie kein Strom entnommen wird. Die Bremsenergie wird nicht in Verlustwärme umgewandelt, sondern in elektri­ sche Energie, die in den Akkumulatoren als chemische Energie gespeichert wird und als Antriebsenergie zur Verfügung steht. Hierdurch wird die Reichweite des Kraftfahrzeugs mit einer Batterieladung bei gegebener Batteriekapazität nicht unerheb­ lich gesteigert. Zweckmäßigerweise ist das Windrad im Bereich der Fahrzeugfrontseite innerhalb des Kraftfahrzeugs angeord­ net. Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung sind Windrad und Stromgenerator zu einer Einheit zusammengefaßt und inner­ halb eines Gehäuses untergebracht, das vorteilhafterweise zylindrisch ausgebildet und in Längsrichtung des Fahrzeuges ausgerichtet ist. Damit ergibt sich vor allem ein leichter Einbau der Einheit in das Kraftfahrzeug. Das Windrad, das mehrere radiale schräggestellte Flügel oder Schaufeln auf­ weist, ist mit dem Generator über eine im wesentlichen hori­ zontale Welle verbunden und sitzt drehfest auf dieser Welle. Ein weiteres Merkmal der Erfindung besteht darin, daß zwi­ schen dem Generator und der oder den Akkumulatorbatterien ein Laderegler geschaltet ist, der durch Strom- und Spannungsre­ gelung einen konstanten Ladestrom liefert und beim Erreichen der eingestellten Ladeschlußspannung auf Erhaltungsladung zurückregelt. Weicht die elektrische Spannung des Generators von derjenigen der Akkumulatoren ab, so ist dem Laderegler nach einem weiteren vorteilhaften Merkmal der Erfindung ein Transformator vorgeschaltet, der die erzeugte Spannung auf die Spannung der Akkumulatoren oder geringfügig darüber trans­ formiert. Durch die zusätzlich den Akkumulatoren zugeführte und dort gespeicherte elektrische Leistung steht insgesamt eine größere Leistung bei gleichbleibender Kapazität zur Ver­ fügung, so daß eine größere Reichweite des Elektromobils er­ reicht wird. Bei gleicher Reichweite können Batterien gerin­ gerer Kapazität verwendet werden, so daß ein größerer Nutz­ raum bzw. eine größere zulässige Zuladung zur Verfügung steht.

Die Erfindung wird nun anhand eines Ausführungsbeispiels im Zusammenhang mit der Zeichnung näher erläutert.

Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Seitenan­ sicht eines Kraftfahrzeugs mit Elektromotor, der front­ seitig mit einem windrad­ gekoppelten Generator ausge­ stattet ist,

Fig. 2 ein schematisches Schalt­ bild der einzelnen elektri­ schen Vorrichtungen und Komponenten und

Fig. 3 eine perspektivische An­ sicht der Einheit Windrad- Generator, schematisch und vergrößert dargestellt.

In Fig. 1 ist die schematische Seitenansicht eines Elektro­ mobils gezeigt, dessen Karosserie 1 mit den nicht weiter ge­ zeigten übrigen Teilen und Elementen von den Rädern 2 abge­ stützt wird. Mit 3 ist die im vorliegenden Fall im Heck an­ geordnete Akkumulatorbatterie bezeichnet, wobei statt einer auch mehrere entsprechend miteinander verbundene und verschal­ tete Batterien vorgesehen sein können. Im Frontbereich 4 des Kraftfahrzeugs ist ein Windrad 5 angeordnet, das über eine im wesentlichen horizontal gerichtete Welle 6 mit dem Gene­ rator 7 zur Stromerzeugung verbunden ist. Der Stromgenerator 7 wiederum steht in elektrischer Verbindung mit der oder den Akkubatterien 3 und speist den erzeugten elektrischen Strom in diese ein. Der beim Fahren entstehende Fahrtwind (Pfeil A) dreht hierbei das Windrad 5, wobei beim Fahren bergab oder ganz allgemein im Schiebebetrieb, in dem keine Antriebsener­ gie benötigt wird, den Akkumulatoren 3 zusätzliche Energie zugeführt und somit die Leistungsbilanz verbessert wird.

Wie in Fig. 3 zu erkennen ist, sind das Windrad 5, das pro­ pellerartig ausgebildet ist und mehrere radial gerichtete, schräggestellte Flügel oder Schaufeln 8 aufweist, und der Stromgenerator 7 zu einer Einheit zusammengefaßt und inner­ halb eines zylindrischen Gehäuses 9 angeordnet. Das Windrad 5 wie auch der Rotor des Generators 7 sind drehfest auf der sie miteinander verbindenden Welle 6 angeordnet. Das Gehäuse 9 ist in Fahrzeuglängsrichtung ausgerichtet, so daß der Fahrt­ wind A ohne Schwierigkeiten und geführt zum Windrad 5 hin gelangen kann.

Fig. 2 zeigt schematisch das elektrische Schaltbild, d.h. die elektrische Verknüpfung der einzelnen Einrichtungen und elek­ trischen Komponenten des Elektromobils. Die Batterie 3 dient der Stromversorgung des Elektromotors 10 und ist mit diesem elektrisch verbunden. Der oder den Batterien 3 ist ein Lade­ regler 11 vorgeschaltet, der für einen konstanten Ladestrom sorgt und dessen Ausgang mit der bzw. den Batterien verbunden ist. Am Eingang des Ladereglers 11 liegt der Generator 7 an, der mit dem Windrad 5 gekoppelt ist. Weicht die vom Genera­ tor 7 erzeugte Stromspannung von der Batteriespannung ab, so ist noch ein Transformator 12 zwischen Generator 7 und Lade­ regler 11 geschaltet. Hat beispielsweise der Generator 7 bei einer Leistung von 500 Watt eine Stromspannung von 220 V, so wird diese Spannung durch den Transformator 12 auf eine Span­ nung von etwa 12 V umgeformt. Es sei noch darauf hingewiesen, daß die aus Windrad 5 und Generator 7 bestehende und innerhalb des zylindrischen Gehäuses 9 gekapselte Einheit lediglich ein Gewicht von etwa 18 kg aufweist und wenig Platz beansprucht, so daß genügend Nutzlastkapazität erhalten wird.

Claims (6)

1. Elektromotorisch angetriebenes Kraftfahrzeug mit einem oder mehreren als elektrische Stromquelle mitgeführten Akkumulatoren, gekennzeichnet durch ein dem Fahrtwind (A) ausgesetztes Windrad (5), das mit einem mit den Akkumulato­ ren (3) in elektrischer Verbindung stehenden Stromgene­ rator (7) gekoppelt ist.

2. Kraftfahrzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Windrad (5) im Bereich der Fahrzeugfrontseite (4) in­ nerhalb des Fahrzeugs angeordnet ist.

3. Kraftfahrzeug nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeich­ net, daß das Windrad (5) und der Stromgenerator (7) zu einer Einheit zusammengefaßt in einem vorzugsweise zylin­ drischen, in Fahrzeuglängsrichtung ausgerichteten Gehäuse (9) untergebracht sind.

4. Kraftfahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Windrad (5) drehfest mit einer mit dem Generator (7) verbundenen, im wesentlichen hori­ zontalen Welle (6) verbunden ist und mehrere radiale Flü­ gel oder Schaufeln (8) aufweist.

5. Kraftfahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß im Stromkreis zwischen dem oder den Akkumulatoren (3) und dem Generator (7) ein Laderegler (11) angeordnet ist.

6. Kraftfahrzeug nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß dem Laderegler (11) ein Transformator (12) vorgeschal­ tet ist.