WO2010149260A1

WO2010149260A1 - Fahrzeug mit antriebsvorrichtung

Info

Publication number: WO2010149260A1
Application number: PCT/EP2010/003319
Authority: WO
Inventors: Tim Schaefer; Andreas Gutsch
Original assignee: Li-Tec Battery Gmbh
Priority date: 2009-06-25
Filing date: 2010-06-01
Publication date: 2010-12-29
Also published as: DE102009030541A1; JP2012530642A; KR20120123181A; CN102548778A; US20120145354A1; EP2445738A1; BRPI1012671A2

Abstract

Das erfindungsgemäße Fahrzeug ist mit einer Antriebsvorrichtung (10) ausgestattet, welche wenigstens eine Vortriebseinrichtung (1) aufweist, eine Antriebseinrichtung (2), eine Energiewandlungseinrichtung (3) und eine erste Energiespeichereinrichtung (4). Die Antriebseinrichtung ist vorgesehen, die Vortriebseinrichtung mit einer Kraft und/oder einem Drehmoment zu beaufschlagen. Die Energiewandlungseinrichtung ist vorgesehen, von der Antriebseinrichtung mit Energie versorgt zu werden. Die erste Energiespeichereinrichtung ist vorgesehen, Energie abzuspeichern. Die Antriebsvorrichtung ist weiter vorgesehen, zeitweise einen ersten Betriebszustand anzunehmen, in welchem die Vortriebseinrichtung von der Antriebseinrichtung mit einer Kraft und/oder einem Drehmoment beaufschlagt ist, oder zeitweise einen zweiten Betriebszustand anzunehmen, in welchem die Antriebseinrichtung von der Vortriebseinrichtung mit einer Kraft und/oder einem Drehmoment beaufschlagt ist. In dem zweiten Betriebszustand sind die Antriebseinrichtung und die Energiewandlungseinrichtung (3) vorgesehen, der Energiewandlungseinrichtung bzw. der ersten Energiespeichereinrichtung (4) Energie zuzuführen. Die Energiewandlungseinrichtung (3) ist vorgesehen, elektrische Energie in Wärmeenergie zu wandeln.

Description

Fahrzeug mit Antriebsvorrichtung

B e s c h r e i b u n g

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Fahrzeug mit einer Antriebsvorrichtung und wird insbesondere im Zusammenhang mit Lithium-Ionen-Batterien zur Versorgung der Antriebsvorrichtung beschrieben. Ferner betrifft die Erfindung ein Ver- fahren zum Betrieb eines erfindungsgemäßen Fahrzeug mit Antriebsvorrichtung. Es wird darauf hingewiesen, dass die Erfindung aber auch unabhängig von der Bauart der Batterie oder unabhängig von der Art des versorgten Antriebs Verwendung finden kann.

Aus dem Stand der Technik sind Fahrzeuge mit Antriebsvorrichtungen bekannt. Einige Bauarten weisen eher mäßige Wirkungsgrade auf.

Die WO 99/097804 beschreibt ein Verfahren für Hochtemperatur-Akkumulatoren zur stationären Energiespeicherung und zum Antriebsstromnetz unabhängiger Land-, Wasser-, Luft- und Raumfahrzeuge. Aufgabe ist es auch, netzunabhängige Fahrzeuge aller Art genauso wie oder komfortabler als durch Verbren- nungsmotoren anzutreiben. Die Aufgabe wird gelöst, in dem brennstofffrei eine möglichst große Wärmemenge pro Gewichts- oder Raumeinheit im erfindungsgemäßen Hochtemperatur-Akkumulator gespeichert wird, über eine möglichst lange Zeit konserviert und bei Bedarf wieder mit möglichst großem Wirkungsgrad als Antriebsenergie abgegeben wird. Basismaterial zur Lösung dieser Auf- gäbe ist Graphit, der auch als Speichermaterial dient, aber gleichzeitig auch zur Wärme- und Stromleitung und als Widerstandsheizung genutzt wird. Das Verfahren nutzt außer Graphit als Speichermaterial in dieser Hinsicht noch leis- tungsfähigere andere Elemente oder Verbindungen von Elementen mit hoher Schmelz- und Verdampfungsenthalpie. Weiter ist dargelegt, dass das sog. „Se- ro-Emission-Car" nur noch eine elektronische Steuerung, für Radantriebsmotoren, die beim Bremsen als Generator wirken und die Bremsenergie in Form von Wärmeenergie in den Akkumulator wieder einspeisen, benötigt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den Wirkungsgrad derartiger Fahrzeuge mit Antriebsvorrichtung zu verbessern.

Das wird erfindungsgemäß durch die Lehre der unabhängigen Ansprüche erreicht. Zu bevorzugende Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.

Das erfindungsgemäße Fahrzeug ist mit einer Antriebsvorrichtung ausgestattet, welche wenigstens eine Vortriebsein richtung aufweist, eine Antriebseinrichtung, eine Energiewandlungseinrichtung und eine erste Energiespeichereinrichtung. Die Antriebseinrichtung ist vorgesehen, die Vortriebsein richtung mit einer Kraft und/oder einem Drehmoment zu beaufschlagen. Die Energiewandlungseinrichtung ist vorgesehen, von der Antriebseinrichtung mit Energie versorgt zu werden. Die erste Energiespeichereinrichtung ist vorgesehen, Energie abzuspeichern. Die Antriebsvorrichtung ist weiter vorgesehen, zeitweise einen ersten Betriebszustand anzunehmen, in welchem die Vortriebseinrichtung von der An- triebseinrichtung mit einer Kraft und/oder einem Drehmoment beaufschlagt ist, oder zeitweise einen zweiten Betriebszustand anzunehmen, in welchem die Antriebseinrichtung von der Vortriebseinrichtung mit einer Kraft und/oder einem Drehmoment beaufschlagt ist. In dem zweiten Betriebszustand sind die Antriebseinrichtung und die Energiewandlungseinrichtung vorgesehen, der Ener- giewandlungseinrichtung bzw. der ersten Energiespeichereinrichtung Energie zuzuführen. Die Energiewandlungseinrichtung ist vorgesehen, elektrische Energie in Wärmeenergie zu wandeln. Unter einem Fahrzeug im Sinne der Erfindung ist insbesondere ein Landfahrzeug, ein Wasserfahrzeug oder auch ein Luftfahrzeug zu verstehen. Vorzugsweise ist das Fahrzeug zur Beförderung wenigstens einer Person ausgebildet. Vorzugsweise weist das Landfahrzeug wenigstens ein Rad oder eine Antriebs- kette auf.

Unter einer Antriebsvorrichtung im Sinne der Erfindung ist eine Vorrichtung zu verstehen, welche insbesondere dem Antrieb eines Fahrzeugs dient. Die erfindungsgemäße Antriebsvorrichtung weist wenigstens eine Vortriebseinrichtung, eine Antriebseinrichtung, eine Energiewandlungseinrichtung und eine erste Energiespeichereinrichtung auf. Erfindungsgemäß dient die Antriebsvorrichtung auch der Verzögerung eines Fahrzeugs. Insbesondere während einer Verzögerung eines Fahrzeugs wandelt die Antriebsvorrichtung kinetische Energie in eine andere Erscheinungsform und speichert die gewandelte Energie ab. Vorliegend ist unter einer Verzögerung auch zu verstehen, dass die kinetische Energie der Vortriebseinrichtung unverändert bleibt, wenn eine äußere Last dem Fahrzeug Energie zuführt, insbesondere während einer Talfahrt und/oder während eines Schiebebetriebs. Die durch die äußere Last zugeführte Energie wird insbesondere der ersten Energiespeichereinrichtung zugeführt.

Unter einer Vortriebseinrichtung im Sinne der Erfindung ist eine Einrichtung zu verstehen, welches insbesondere zur Kraftübertragung an einen zu bewegenden Körper, ein Fluid oder die Umgebung dient. Insbesondere überträgt die Vortriebseinrichtung eine Reibkraft, eine Antriebskraft, ein Drehmoment oder auch einen Impuls. Vorzugsweise ist die Vortriebseinrichtung insbesondere als Zahnrad, Reibrad, Ritzel, Kettenrad, Riemenscheibe, Pumpe, Schiffsschraube, Pro- peller oder Turbinenstufe bzw. Expansionsstufe auch einer Gasturbine ausgebildet.

Unter einer Antriebsein richtung im Sinne der Erfindung ist eine Einrichtung zu verstehen, welche insbesondere vorgesehen ist, der Vortriebseinrichtung, Kraft und/oder Drehmoment zuzuführen. Die Antriebseinrichtung ist insbesondere auch vorgesehen, von der Vortriebseinrichtung mit einer Kraft und/oder einem Drehmoment versorgt zu werden. Vorzugsweise ist die Antriebseinrichtung mit der Vortriebseinrichtung kraftschlüssig und/oder formschlüssig verbunden, ins- besondere mittels einer Welle, Riemen oder Kette. Vorzugsweise ist die Antriebseinrichtung als Elektromotor, besonders bevorzugt als Gleichstrommotor ausgebildet. Vorzugsweise führt die Antriebseinrichtung der Energiewandlungseinrichtung Energie zu, wenn die Antriebseinrichtung durch die Vortriebseinrichtung mit einer Kraft und/oder einem Drehmoment beaufschlagt ist.

Unter einer Energiewandlungseinrichtung im Sinne der Erfindung ist eine Einrichtung zu verstehen, welche insbesondere der Wandlung der Erscheinungsform von Energie dient. Die Energiewandlungseinrichtung wird zeitweise von der Antriebseinrichtung mit Energie versorgt. Wenn der Energiewandlungseinrichtung von der Antriebseinrichtung Energie zugeführt wird, dann wandelt die Energiewandlungseinrichtung die Erscheinungsform der zugeführten Energie. Auch führt die Energiewandlungseinrichtung einer ersten Energiespeichereinrichtung zeitweise gewandelte Energie zu. Vorzugsweise ist die Energiewandlungseinrichtung in Abhängigkeit von den Bauarten der Antriebseinrichtung und der ersten Energiespeichereinrichtung gewählt. Vorzugsweise wandelt die E- nergiewandlungseinrichtung Energie in thermische Energie. Dazu stellt eine Antriebseinrichtung der Energiewandlungseinrichtung bevorzugt elektrische E- nergie zur Verfügung. Weiter stellt die Energiewandlungseinrichtung einer ersten Energiespeichereinrichtung bevorzugt Wärmeenergie zur Verfügung. Vorzugsweise wird eine Energiewandlungseinrichtung von mehreren Antriebseinrichtun- gen mit Energie versorgt. Vorzugsweise wirkt die Energiewandlungseinrichtung als ohmscher Widerstand. Besonders bevorzugt ist die Energiewandlungseinrichtung als elektrischer Widerstand ausgebildet. Vorzugsweise weist die Energiewandlungseinrichtung mehrere Energiewandler insbesondere unterschiedlicher Leistungsfähigkeit und/oder Bauart auf. Unter einer ersten Energiespeichereinrichtung im Sinne der Erfindung ist eine Einrichtung zu verstehen, welche insbesondere die von der Energiewandlungseinrichtung zugeführte Energie abspeichert. Dabei ist die Bauart der ersten E- nergiespeichereinrichtung in Abhängigkeit von der Erscheinungsform der zuge- führten Energie gewählt. Vorzugsweise ist die erste Energiespeichereinrichtung vorgesehen, einem Verbraucher des Fahrzeugs Energie zur Verfügung zu stellen. Vorzugsweise ist die erste Energiespeichereinrichtung als Speicher für thermische Energie ausgebildet. Vorzugsweise weist die erste Energiespeichereinrichtung wenigstens eine umgebende Wandung auf. Besonders bevor- zugt weist die erste Energiespeichereinrichtung wenigstens bereichsweise eine insbesondere thermische Isolierung auf. Vorzugsweise ist der ersten Energiespeichereinrichtung wenigstens eine Messeinrichtung insbesondere zur Erfassung der Temperatur zugeordnet. Vorzugsweise ist die erste Energiespeichereinrichtung mehrteilig ausgebildet und an mehreren Orten innerhalb des Fahrzeugs angeordnet. Vorzugsweise führt die erste Energiespeichereinrichtung der Fahrgastzelle des Fahrzeugs zeitweise und auf Wunsch Wärmeenergie zu.

Unter einem ersten Betriebszustand im Sinne der Erfindung ist ein Zustand zu verstehen, in dem die Antriebseinrichtung der Vortriebseinrichtung eine Kraft und/oder ein Drehmoment zuführt. Vorzugsweise wird ein Fahrzeug in einem ersten Betriebszustand beschleunigt. Vorzugsweise wird die kinetische Energie eines Fahrzeugs bei aufgeprägter Last konstant gehalten, wobei die aufgeprägte Last im Wesentlichen entgegen dem größten Geschwindigkeitsvektor des Fahrzeugs wirkt.

Unter einem zweiten Betriebszustand im Sinne der Erfindung ist ein Zustand zu verstehen, in dem der Antriebseinrichtung durch die Vortriebseinrichtung eine Kraft und/oder ein Drehmoment zugeführt wird. Vorzugsweise wird der zweite Betriebszustand von einem Bediener des Fahrzeugs eingeleitet. Vorzugsweise wird ein Fahrzeug in einem zweiten Betriebszustand verzögert. Vorzugsweise wird die kinetische Energie eines Fahrzeugs bei aufgeprägter Last konstant gehalten, wobei die aufgeprägte Last im Wesentlichen in Richtung des größten Geschwindigkeitsvektor des Fahrzeugs wirkt.

Mit der erfindungsgemäßen Ausbildung der Antriebsvorrichtung kann der Vortriebseinrichtung in einem zweiten Betriebszustand Energie entzogen und nach Wandlung der Erscheinungsform der ersten Energiespeichereinrichtung zum Abspeichern zugeführt werden. Die in der ersten Energiespeichereinrichtung abgespeicherte Energie steht zur Versorgung eines Verbrauchers des Fahrzeugs zur Verfügung. Vorteilhaft kann kinetische Energie in einem zweiten Betriebszustand zurückgewonnen werden. Vorteilhaft können vorhandene Verzöge- rungseinrichtungen des Fahrzeugs entlastet und deren Betriebsdauer erhöht werden. So wird die zugrunde liegende Aufgabe gelöst.

Nachfolgend werden zu bevorzugende Weiterbildungen der Erfindung beschrieben.

Vorteilhaft ist die Energiewandlungseinrichtung wenigstens teilweise von der ersten Energiespeichereinrichtung umgeben. Vorzugsweise sind mehrere Energiewandlungseinrichtungen wenigstens teilweise von der ersten Energiespeichereinrichtung umgeben. Vorzugsweise steht die Energiewandlungseinrichtung mit einer Mantelfläche der ersten Energiespeichereinrichtung in insbesondere wärmeleitender Berührung. Vorzugsweise ist die Energiewandlungseinrichtung im Wesentlichen vollständig von der ersten Energiespeichereinrichtung umgeben. Vorteilhaft ermöglicht die Anordnung der Energiewandlungseinrichtung innerhalb der ersten Energiespeichereinrichtung einen guten Wärmeaustausch. Vorzugsweise weist die Energiewandlungseinrichtung eine Wandung mit einem wärmeleitfähigen Werkstoff auf. Vorzugsweise weist die Wandung insbesondere Rippen und/oder Stifte auf, welche zur Vergrößerung der wärmeleitenden Oberfläche der Energiewandlungseinrichtung dienen. Vorteilhaft weist die erste Energiespeichereinrichtung wenigstens eine erste Substanz auf, welche in der Lage ist, einen Phasenübergang zu durchlaufen. Vorzugsweise ist die erste Substanz im Wesentlichen vollständig von einer Wandung der ersten Energiespeichereinrichtung umgeben. Vorzugsweise um- gibt die erste Substanz die Energiewandlungseinrichtung im Wesentlichen vollständig und steht in wärmeleitender Berührung mit der Energiewandlungseinrichtung. Vorzugsweise ist die erste Substanz so gewählt, dass die Temperatur eines Phasenübergangs merklich geringer als die Betriebstemperatur der Energiewandlungseinrichtung ist. Vorzugsweise wird die erste Substanz so gewählt, dass die Temperatur eines Phasenübergangs zeitweise wenigstens 10 Kelvin unterhalb der Betriebstemperaturen der Energiewandlungseinrichtung liegt. Vorzugsweise weist die erste Energiespeichereinrichtung wenigstens zwei erste Substanzen mit unterschiedlichen Phasenübergangstemperaturen auf.

Vorteilhaft ist die erste Substanz der ersten Energiespeichereinrichtung so ge- wählt, dass sie bei einer vorgegebenen Temperatur einen Phasenübergang von fest nach flüssig, vorzugsweise unmittelbar von fest nach gasförmig durchläuft. Dabei ist die Temperatur des Phasenübergangs vorzugsweise in Abhängigkeit von den Betriebstemperaturen der Energiewandlungseinrichtung ausgewählt. Vorzugsweise liegt die Temperatur eines Phasenübergang der ersten Substanz zeitweise wenigstens 10 Kelvin unterhalb der Betriebstemperaturen der Energiewandlungseinrichtung. Vorzugsweise ist die erste Substanz als metallische Legierung ausgebildet. Vorzugsweise ist die erste Substanz im Hinblick auf eine möglichst große Phasenänderungsenthalpie ausgewählt.

Vorteilhaft ist der Antriebsvorrichtung eine zweite Energiespeichereinrichtung zugeordnet. Diese ist vorgesehen, die Antriebseinrichtung mit Energie zu versorgen. Vorzugsweise handelt es sich bei dieser zweiten Energiespeichereinrichtung um eine wiederaufladbare Batterie, besonders bevorzugt um eine Batterie von hoher Energiedichte. Bevorzugt weist der Elektrolyt der zweiten Energiespeichereinrichtung Lithium-Ionen auf. Vorzugsweise weist die zweite Energie- speichereinrichtung wenigstens einen keramischen Separator auf. Vorzugsweise ist der zweiten Energiespeichereinrichtung wenigstens eine Messeinrichtung insbesondere zur Erfassung der Temperatur zugeordnet. Vorzugsweise ist die zweite Energiespeichereinrichtung mehrteilig ausgebildet und an mehreren Or- ten innerhalb des Fahrzeugs angeordnet. Vorzugsweise ist die zweite Energiespeichereinrichtung wechselbar ausgebildet. Vorzugsweise ist der zweiten E- nergiespeichereinrichtung eine Steuereinrichtung zugeordnet.

Vorteilhaft führt die erste Energiespeichereinrichtung der zweiten Energiespeichereinrichtung bei vorbestimmten Bedingungen Energie zu. Vorzugsweise führt die erste Energiespeichereinrichtung der zweiten Energiespeichereinrichtung Wärmeenergie zu. Vorbestimmte Bedingungen liegen insbesondere vor, wenn die tatsächliche Temperatur der zweiten Energiespeichereinrichtung deren mindeste Betriebstemperatur unterschreitet. Vorteilhaft wird bei niedrigen Umgebungstemperaturen und/oder temperaturbedingt trägem Elektrolyt die Tempe- ratur der als Batterie ausgebildeten zweiten Energiespeichereinrichtung mit Hilfe der ersten Energiespeichereinrichtung erhöht. Vorzugsweise weist die zweite Energiespeichereinrichtung wenigstens eine Messeinrichtung auf, insbesondere zur Erfassung der Temperatur der zweiten Energiespeichereinrichtung. Vorzugsweise ist der Antriebsvorrichtung einer Steuereinrichtung zugeordnet. Die Steuereinrichtung leistet insbesondere die Verarbeitung der erfassten Temperatur der zweiten Energiespeichereinrichtung, den Vergleich der erfassten Temperatur mit einer vorgegebenen Mindesttemperatur der zweiten Energiespeichereinrichtung und die Einleitung einer Energiezufuhr von der ersten Energiespeichereinrichtung an die zweite Energiespeichereinrichtung.

Vorteilhaft ist der Antriebsvorrichtung eine Absorptionskältemaschine zugeordnet. Vorzugsweise führt die erste Energiespeichereinrichtung der Absorptionskältemaschine bei vorbestimmten Bedingungen, insbesondere Wärmeenergie zu. Vorzugsweise führt die zweite Energiespeichereinrichtung der Absorptionskältemaschine bei vorbestimmten Bedingungen, insbesondere Wärmeenergie zu. Vorbestimmte Bedingungen liegen insbesondere vor, wenn die Temperatur der ersten Energiespeichereinrichtung, der zweiten Energiespeichereinrichtung und/oder der Energiewandlungseinrichtung eine maximal zulässige Betriebstemperatur überschreitet oder zu überschreiten droht. Eine weitere vorbestimmte Bedingung ist erfüllt, wenn der Absorptionskältemaschine für deren Funktion Energie zugeführt werden muss. Vorzugsweise ist der ersten Energiespeichereinrichtung, der zweiten Energiespeichereinrichtung und/oder der Energiewandlungseinrichtung je wenigstens eine Messeinrichtung insbesondere zur Erfassung der jeweiligen Temperatur zugeordnet. Vorzugsweise erfolgt die Zufuhr von Energie an die Absorptionskältemaschine aus der ersten und/oder zweiten Energiespeichereinrichtung mittels eines strömenden Fluids.

Vorteilhaft weist ein erfindungsgemäßes Fahrzeug eine Antriebsvorrichtung mit Absorptionskältemaschine und eine Fahrgastzelle auf. Vorzugsweise weist die Fahrgastzelle wenigstens eine Messeinrichtung insbesondere zur Erfassung der Temperatur der Fahrgastzelle auf. Erfindungsgemäß führt die Absorptionskältemaschine aus der Fahrgastzelle bei vorbestimmten Bedingungen insbesondere Wärmeenergie ab. Vorzugsweise weist die Fahrgastzelle eine Einrichtung zur Vorgabe einer maximal gewünschten Temperatur in der Fahrgastzelle auf. Vorbestimmte Bedingungen zur Abfuhr von insbesondere Wärmeenergie aus der Fahrgastzelle liegen insbesondere vor, wenn die tatsächliche Temperatur in der Fahrgastzelle die maximal gewünschte Temperatur überschreitet. Vorzugsweise wird die Absorptionskältemaschine der Antriebsvorrichtung von der ersten und oder zweiten Energiespeichereinrichtung mit Energie versorgt, insbesondere mit Wärmeenergie. Vorzugsweise erfolgt die Abfuhr von Wärmeenergie aus der Fahrgastzelle mittels eines strömenden Fluids.

Vorteilhaft weist die Antriebsvorrichtung wenigstens zwei Vortriebseinrichtungen auf. Bevorzugt weist die Antriebsvorrichtung wenigstens zwei Antriebseinrichtungen auf. Vorzugsweise ist eine Vortriebseinrichtung einer Antriebseinrichtung zugeordnet. Vorzugsweise ist die zweite Energiespeichereinrichtung als wieder- aufladbare Batterie, besonders bevorzugt als auswechselbare wiederaufladbare Batterie ausgebildet. Vorzugsweise weist das Fahrzeug wenigstens drei oder vier Vortriebseinrichtungen auf. Vorzugsweise ist wenigstens eine Antriebseinrichtung als Elektromotor ausgebildet. Vorzugsweise sind sämtliche Antriebsein- richtungen als Elektromotoren ausgebildet. Vorzugsweise sind wenigstens zwei Antriebseinrichtungen derart synchronisiert, dass eine Antriebseinrichtungen ein Drehmoment in Abhängigkeit von den Drehmomenten der übrigen Antriebseinrichtungen abgibt.

Vorteilhaft wird ein erfindungsgemäßes Fahrzeug mit einer Antriebsvorrichtung zeitweise in einem zweiten Betriebszustand betrieben. Dieser zweite Betriebszustand zeichnet sich dadurch aus, dass die Antriebsein richtung von der Vortriebseinrichtung mit einer Kraft und/oder einem Drehmoment beaufschlagt wird. Die Antriebsvorrichtung weist wenigstens eine Vortriebseinrichtung, eine Antriebseinrichtung, eine Energiewandlungseinrichtung und eine erste Energiespei- chereinrichtung auf. Das Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebseinrichtung die Energiewandlungseinrichtung in dem zweiten Betriebszustand mit elektrischer Energie versorgt. Weiter wandelt die Energiewandlungseinrichtung elektrische Energie in Wärmeenergie, die Energiewandlungseinrichtung führt der ersten Energiespeichereinrichtung Wärmeenergie zu und die erste Energiespeichereinrichtung speichert Wärmeenergie ab. Die Eigenschaften der einzelnen Vorrichtungen und Einrichtungen wurden zuvor bereits beschrieben. Vorzugsweise wird der zweite Betriebszustand von einem Bediener des Fahrzeugs eingeleitet.

Vorteilhaft ist dem Fahrzeug weiter eine zweite Energiespeichereinrichtung zur Versorgung der Antriebseinrichtung und eine Absorptionskältemaschine zugeordnet. Ein derartiges Fahrzeug wird vorzugsweise derart betrieben, dass die zweite Energiespeichereinrichtung bei vorbestimmten Bedingungen mit der ersten Energiespeichereinrichtung Wärmeenergie austauscht. Vorzugsweise führt die erste Energiespeichereinrichtung der zweiten Energiespeichereinrichtung bei vorbestimmten Bedingungen Wärmeenergie zu. Vorzugsweise fließt Wärmeenergie bei vorbestimmten Bedingungen in umgekehrter Richtung. Vorzugsweise führt die zweite Energiespeichereinrichtung der Absorptionskältemaschine bei vorbestimmten Bedingungen Wärmeenergie zu. Vorzugsweise fließt Wärme- energie bei vorbestimmten Bedingungen in umgekehrter Richtung. Vorbestimmte Bedingungen liegen insbesondere vor, wenn die tatsächliche Temperatur der ersten Energiespeichereinrichtung und/oder der zweiten Energiespeichereinrichtung eine jeweils zulässige Maximaltemperatur überschreitet oder zu überschreiten droht. In diesem Fall überträgt die heißere Energiespeichereinrichtung Wär- meenergie an die kältere Energiespeichereinrichtung und/oder Absorptionskältemaschine. Vorbestimmte Bedingungen liegen auch vor, wenn die tatsächliche Temperatur der zweiten Energiespeichereinrichtung eine minimal zulässige Betriebstemperatur unterschreitet oder zu unterschreiten droht. In diesem Fall wird der zweiten Energiespeichereinrichtung von der ersten Energiespeichereinrich- tung Wärmeenergie zugeführt.

Weitere Vorteile, Merkmale und Anwendungsmöglichkeiten der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung in Zusammenhang mit den Figuren. Es zeigt:

Fig. 1 schematisch ein erfindungsgemäßes Fahrzeug mit Antriebsvorrichtung,

Fig. 2 schematisch eine weitere Ausführungsform der Antriebsvorrichtung mit Temperierung einer Wechselbatterie, und

Fig. 3 schematisch eine weitere Ausführungsform der Antriebsvorrichtung mit Temperierung der Fahrgastzelle des Fahrzeugs.

Fig.1 zeigt ein Fahrzeug mit einer erfindungsgemäßes Antriebsvorrichtung 10. Das Fahrzeug ist als gestrichelte Umrandung der Antriebsvorrichtung 10 dargestellt. Die Antriebsvorrichtung weist ein angetriebenes Rad 1 auf, einen Elekt- romotor 2, einen Heizwiderstand 3 und einen Wärmespeicher 4. Weiter ist der Antriebsvorrichtung 10 eine Wechselbatterie 6 insbesondere zur Versorgung des Elektromotors 2 zugeordnet. Das angetriebene Rad 1 und der Elektromotor 2 sind über eine Antriebswelle 21 verbunden. Die der Antriebsvorrichtung 10 zu- geordnete Steuerung 22 ist vereinfacht als Schalter dargestellt. Vorzugsweise erfüllt die Steuerung 22 auch weitere Aufgaben. Der Elektromotor 2 wird insbesondere in einem ersten Betriebszustand von der zweiten Energiespeichereinrichtung 6 mit elektrischer Energie versorgt. Sofern in einem zweiten Betriebszustand eine Beaufschlagung des Elektromotors 2 durch das angetriebene Rad 1 mit einer Kraft und/oder einem Drehmoment erfolgt, trennt die Steuerungseinrichtung 22 die elektrische Verbindung zwischen Elektromotor 2 und Wechselbatterie 6 und schließt einen Stromkreis unter Einbeziehung des Elektromotors 2 und des Heizwiderstands 3. In dem zweiten Betriebszustand wird der Elektromotor 2 generatorisch betrieben und versorgt den Heizwiderstand 3 mit elektrischer Energie. Die elektrische Energie wird vom Heizwiderstand 3 in Wärme gewandelt und dem Wärmespeicher 4 zugeführt. Die Wärmeenergie steht nun auch anderen Verbrauchern zur Verfügung. Der Heizwiderstand 3 ist vollständig von dem Wärmespeicher 4 umgeben. Es ist nicht dargestellt, dass der Heizwiderstand 3 Rippen, insbesondere zur Vergrößerung von dessen wärmeleitender Oberfläche aufweist.

Fig. 2 zeigt schematisch eine weitere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Antriebsvorrichtung 10 mit einer Absorptionskältemaschine 7. Diese Ausführungsform leistet insbesondere die Temperierung der Wechselbatterie 6. Das Fahrzeug ist als gestrichelte Umrandung der Antriebsvorrichtung 10 dargestellt. In Ergänzung zu der unter Fig.1 dargestellten Antriebsvorrichtung 10 weist der Wärmespeicher 4 ein Wärmespeichermittel 5 auf, das zum Phasenübergang vorgesehen ist. Der Wärmespeicher 4 ist vorgesehen, der Wechselbatterie 6 eine Wärmeleistung Q zuführen. Weiter können der Wärmespeicher 4 und/oder die Wechselbatterie 6 der Absorptionskältemaschine 7 eine Wärmeleistung Q zuführen. Diese Wärmeströme werden vorzugsweise von einer der Antriebsvor- richtung 10 zugeordneten Steuereinrichtung 22 gesteuert. Vorteilhaft weisen der Wärmespeicher 4 und die Wechselbatterie 6 je wenigstens ein Thermoelement 23, 23a auf. Deren Signale werden von der zugeordneten Steuerung 22 erfasst und verarbeitet. Das Wärmespeichermittel 5 ist so gewählt, dass es bei einer vorbestimmten Temperatur einen Phasendurchgang von fest nach flüssig durchläuft. Das Wärmespeichermittel 5 ist so gewählt, dass dessen Phasenübergangstemperatur die Betriebstemperatur des Heizwiderstands 3 zeitweise um mindestens 10 Kelvin unterschreitet. Das Wärmespeichermittel 5 ist vorzugsweise als metallische Legierung und/oder mit einer Substanz ausgebildet, wel- che einen Phasenübergang direkt von fest nach gasförmig durchläuft.

Fig. 3 zeigt schematisch eine weitere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Antriebsvorrichtung 10 mit Temperierung der Fahrgastzelle 9 des als gestrichelte Umrandung dargestellten Fahrzeugs. Diese Ausführungsform leistet insbesondere die Temperierung der Fahrgastzelle 9. In Erweiterung der unter Fig.1 und Fig.2 dargestellten Ausführungsformen weist die Antriebsvorrichtung 10 weiter zwei angetriebene Räder 1, 1a und zwei Elektromotoren 2, 2a auf. Weiter ist der Antriebsvorrichtung 10 eine Steuerungseinrichtung 22 zugeordnet. Darüber hinaus weist die Antriebsvorrichtung 10 mehrere Messeinrichtungen auf, darunter Thermoelemente 23, 23a, sowie nicht dargestellte Drehzahl- und Drehmo- mentsensoren, welche den Antriebswellen 21 , 21a zugeordnet sind. Auch weist die Fahrgastzelle 9 ein Thermoelement 23b auf. Die Signale der Messeinrichtungen werden von der Steuereinrichtung 22 erfasst und ausgewertet. In Abhängigkeit von diesen Messwerten und der gewünschten Temperatur der Fahrgastzelle leitet die Steuereinrichtung 22 Wärmeströme Q zwischen dem Wärme- Speicher 4, der Absorptionskältemaschine 7 und der Fahrgastzelle 9 ein. So kann die Fahrgastzelle 9 beheizt und/oder gekühlt werden. Die Steuereinrichtung 22 steuert vorzugsweise auch die Drehzahlen der Antriebswellen 21 , 21a sowie die von den Elektromotoren 2, 2a übertragenen Drehmomente. Es ist nicht dargestellt, dass der Heizwiderstand 3 vorzugsweise aus der Wechselbat- terie 6 versorgt wird.

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e

1. Fahrzeug mit einer Antriebsvorrichtung (10), wobei die Antriebsvorrichtung (10) wenigstens aufweist eine Vortriebseinrichtung (1), eine Antriebseinrichtung (2), welche vorgesehen ist, die Vortriebseinrichtung (1) mit einer Kraft und/oder einem Drehmoment zu beaufschlagen, eine Energiewandlungseinrichtung (3), welche vorgesehen ist, von der Antriebseinrichtung (2) mit Energie versorgt zu werden, und eine erste Energiespeichereinrichtung (4), welche vorgesehen ist, Ener- gie abzuspeichern, wobei die Antriebsvorrichtung (10) vorgesehen ist, zeitweise einen ersten Betriebszustand anzunehmen, in welchem die Vortriebseinrichtung (1) von der Antriebseinrichtung (2) mit einer Kraft und/oder einem Drehmoment beaufschlagt ist, oder zeitweise einen zweiten Betriebszustand an- zunehmen, in welchem die Antriebseinrichtung (2) von der Vortriebseinrichtung (1) mit einer Kraft und/oder einem Drehmoment beaufschlagt ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebseinrichtung (2) in dem zweiten Betriebszustand vorgesehen ist, der Energiewandlungseinrichtung (3) Energie zuzuführen, dass die Energiewandlungseinrichtung (3) in dem zweiten Betriebszustand vorgesehen ist, der ersten Energiespeichereinrichtung (4) Energie zuzuführen, und dass die Energiewandlungseinrichtung (3) vorgesehen ist, elektrische Energie in Wärmeenergie zu wandeln.

2. Fahrzeug mit einer Antriebsvorrichtung (10) gemäß Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Energiewandlungseinrichtung (3) wenigstens teilweise von der ersten Energiespeichereinrichtung (4) umgeben ist.

3. Fahrzeug mit einer Antriebsvorrichtung (10) gemäß mindestens einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Energiespeichereinrichtung (4) wenigstens eine erste Substanz (5) aufweist, welche vorgesehen ist, einen Phasenübergang zu durchlaufen, und dass die erste Substanz (5) in Abhängigkeit von den Betriebstemperaturen der Energiewandlungseinrichtung (3) ausgewählt ist.

4. Fahrzeug mit einer Antriebsvorrichtung (10) gemäß Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Substanz (5) vorgesehen ist, einen Phasenübergang von fest nach flüssig zu durchlaufen, vorzugsweise einen Phasenübergang unmittelbar von fest nach gasförmig zu durchlaufen.

5. Fahrzeug mit einer Antriebsvorrichtung (10) gemäß mindestens einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Antriebsvorrichtung (10) eine zweite Energiespeichereinrichtung (6) zugeordnet ist, welche vorgesehen ist, die wenigstens eine Antriebseinrichtung (2) mit Energie zu versorgen.

6. Fahrzeug mit einer Antriebsvorrichtung (10) gemäß Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Energiespeichereinrichtung (4) vorgesehen ist, der zweiten Energiespeichereinrichtung (6) bei vorbestimmten Bedingungen Energie zuzuführen.

7. Fahrzeug mit einer Antriebsvorrichtung (10) gemäß mindestens einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Antriebsvorrichtung (10) eine Absorptionskältemaschine (7) zugeordnet ist.

8. Fahrzeug mit einer Antriebsvorrichtung (10) gemäß Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Absorptionskältemaschine (7) vorgesehen ist, bei vorbestimmten Bedingungen von der ersten Energiespeichereinrich- tung (4) und/oder von der zweiten Energiespeichereinrichtung (6) mit Energie versorgt zu werden.

9. Fahrzeug mit einer Antriebsvorrichtung (10) gemäß wenigstens einem der Ansprüche 7 bis 8 und mit einer Fahrgastzelle (9), dadurch gekenn- zeichnet, dass die Absorptionskältemaschine (7) bei vorbestimmten Bedingungen Wärmeenergie aus der Fahrgastzelle (9) abführt.

10. Fahrzeug mit einer Antriebsvorrichtung (10) gemäß mindestens einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebsvorrichtung (10) wenigstens zwei Vortriebseinrichtungen (1 , 1a) aufweist.

11. Verfahren zum Betrieb eines Fahrzeugs mit einer Antriebsvorrichtung (10), welche wenigstens eine Vortriebseinrichtung (1), eine Antriebseinrichtung (2), eine Energiewandlungseinrichtung (3) und eine erste Energiespeichereinrichtung (4) aufweist, wobei das Fahrzeug zeitweise einen zweiten Betriebszustand annimmt, in welchem die Antriebseinrichtung (2) von der Vortriebseinrichtung (1) mit einer Kraft und/oder einem Drehmoment beaufschlagt wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebseinrichtung (2) die Energiewandlungseinrichtung (3) insbesondere in dem zweiten Betriebszustand mit elektrischer Energie ver- sorgt, dass die Energiewandlungseinrichtung (3) elektrische Energie in Wärmeenergie wandelt, dass die Energiewandlungseinrichtung (3) der ersten Energiespeichereinrichtung (4) Wärmeenergie zuführt, und dass die erste Energiespeichereinrichtung (4) zugeführte Wärmeenergie abspeichert.

12. Verfahren gemäß Anspruch 11 , wobei dem Fahrzeug weiter eine zweite Energiespeichereinrichtung (6) zur Versorgung der Antriebseinrichtung (2) und eine Absorptionskältemaschine (7) zugeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Energiespeichereinrichtung (6) bei vorbestimmten Bedingungen mit der ersten Energiespeichereinrichtung (4) und/oder mit der Absorptionskältemaschine (7) Wärmeenergie austauscht.