WO2019149306A1 - Vorrichtung zur reichweitenverlängerung bei elektrofahrzeugen - Google Patents

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WO2019149306A1
WO2019149306A1 PCT/DE2019/000024 DE2019000024W WO2019149306A1 WO 2019149306 A1 WO2019149306 A1 WO 2019149306A1 DE 2019000024 W DE2019000024 W DE 2019000024W WO 2019149306 A1 WO2019149306 A1 WO 2019149306A1
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air
air outlet
airstream
air duct
rotor
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Ilhan CIFLIK
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Ciflik Ilhan
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    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L8/00—Electric propulsion with power supply from forces of nature, e.g. sun or wind
    • B60L8/006—Converting flow of air into electric energy, e.g. by using wind turbines
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03D—WIND MOTORS
    • F03D1/00—Wind motors with rotation axis substantially parallel to the air flow entering the rotor 
    • F03D1/04—Wind motors with rotation axis substantially parallel to the air flow entering the rotor  having stationary wind-guiding means, e.g. with shrouds or channels
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03D—WIND MOTORS
    • F03D9/00—Adaptations of wind motors for special use; Combinations of wind motors with apparatus driven thereby; Wind motors specially adapted for installation in particular locations
    • F03D9/30—Wind motors specially adapted for installation in particular locations
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • Y02E10/70—Wind energy
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    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/7072—Electromobility specific charging systems or methods for batteries, ultracapacitors, supercapacitors or double-layer capacitors

Definitions

  • the invention relates to a device for
  • Electric vehicles includes all types of electrically powered transport, such as 2, 3, or 4 wheelers
  • Electric vehicles have been known for more than 100 years. At the beginning of the development of the automobile, electrically powered vehicles played an important role in city traffic. However, due to its short range and long-lasting charging process, the electric vehicle could not compete with internal combustion vehicles over time and was almost completely displaced from the road.
  • Combustion engine vehicles excellent advantages such as very good efficiency and freedom from pollutant emissions, but also a significant disadvantage, namely the range, which severely limits the competitiveness of electric vehicles.
  • the first type of embodiment relates to devices which are arranged on the vehicle body for converting wind into electrical energy.
  • a rotor is mounted, for example, on the roof of a vehicle in order to set the rotor in rotation during travel and consequently to generate electrical energy. In this way additional electrical energy from the
  • the second type of embodiment relates to devices which are integrated into the vehicle body or
  • Air duct system penetrates and thereby decreases in speed.
  • the airstream entering the airflow system is displaced by the subsequently penetrating amount of air and thus out of the air duct system out. This means that the airstream drives both the rotor and the other
  • Air quantity displaced from the air guide system so that thereby the efficiency of the device is significantly deteriorated.
  • the invention is therefore based on the technical problem of specifying a moving wind device for extending the range of electric vehicles, which with a considerable
  • the most important component of the device according to the invention is the air duct system or the special arrangement of his
  • Components namely the air ducts. Due to the special arrangement of the air ducts in the main air duct (first air duct), in which the rotor is housed, a wind suction effect, in the flow direction of the wind generated. Through this so-called wind suction effect, the speed of the rotor and thus also the efficiency of the device, in view of the conversion of wind power into electrical energy, increased enormously.
  • a further advantage of the device is that, due to the special arrangement of the air ducts, almost the entire wind-exposed surface of the electric vehicle, with the exception of the windshield surface, can be used to convert the wind power into electrical energy.
  • the device will have a particular effectiveness in long-distance vehicles, such as trucks and buses, since these vehicles have a much larger area under wind, in the
  • Air duct system (2) is arranged, drives, wherein the
  • Rotational speed of the rotor (3) by the suction effect which arises as a result of the airstream (4.2, 4.3) at the air outlet (2.4, 2.5) is increased.
  • Air duct system (2) which has at least three air ducts (2.6, 2.7, 2.8).
  • the rotor (3) is preferably housed in the partial cross-section tube of the air duct (2.6) and a connection by means of a power transmission shaft (5) with a generator (6).
  • Air ducts (2.7, 2.8) comes about.
  • At least two air inlet openings (2.1, 2.2), which are directed against the wind (4) and at least three Air outlet openings (2.3, 2.4, 2.5), which are directed to the wind (4) side facing away, has, wherein the
  • Air inlet openings (2.1, 2.2) and the air outlet openings (2.3, 2.4, 2.5) are offset from one another.
  • Device characterized by the air outlet openings (2.3, 2.4, 2.5), which are preferably stretched in width to the flow or the airstream (4.3) effectively in its entire width, to achieve a maximum suction effect at the air outlet (2.5) to exploit.
  • Air outlet openings (2.3, 2.4). 11. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the airstream (4.1) am
  • Flow velocity of the driving wind (4.2), is offset in a higher flow velocity, so that at
  • Air outlet (2.4) creates a suction effect.
  • Air ducts (2.7) an aerodynamic shape, to divert and increase the flow velocity of the airstream
  • Section (8) the unimpeded flow of the airstream (4.1, 4.2, 4.3), wherein the height and the width of the airstream
  • Section (8) equal to the height and width of
  • Air outlet (2.5) corresponds. 16.
  • Means of transport while maintaining the principle of operation, can be applied in various embodiments.
  • Fig.l are two schematic plan views with a corresponding device equipped passenger cars, in two
  • FIGS. 1a and 1b in each case a side cross-section through the passenger cars illustrated in FIGS. 1a and 1b along the line A-A (FIGS. 2a and 2b);
  • Fig. 3 is a front perspective view of a personal vehicle equipped with a corresponding apparatus
  • Fig. 4 is a perspective bottom view of a personal vehicle equipped with a corresponding apparatus
  • FIG. 5 is a perspective sectional view of the passenger car shown in Fig.l along the line A-A.
  • Fig. 6 is a perspective drawing of the air guiding system.
  • Fig.la shows a transparent plan view of a known passenger car (1), in which the
  • Invention device is installed. From this
  • the air duct system (2) in the front region of the passenger car (1) is placed.
  • the generator (6) and the charging batteries (7) are placed.
  • the air guidance system (2) has approximately the same width of the passenger car (1) for effective use of the airstream (4) or for generating a maximum wind suction at the air outlet opening (2.4, 2.5).
  • FIG. 2a shows a section through the illustrated in Fig.l passenger car (1) along the line A-A.
  • the section line A- A is applied parallel to the airstream (4), so that the
  • Ventilation channels (2.6, 2.7, 2.8) are housed in the front interior of the passenger car (1) and in which way the device of the invention works.
  • Air duct system (2) to recognize.
  • the air ducts (2.6, 2.7) have, one each
  • the air guide system (2) is created by the merger of the air ducts (2.6, 2.7, 2.8), which together at the
  • Air outlet opening (2.3, 2.4) have a connection, wherein the air duct (2.6) directly above the air duct (2.7) is arranged and the extension of the air ducts (2.6, 2.7), from the air outlet openings (2.3, 2.4) through the air duct (2.8 ) is formed.
  • Power transmission shaft (5) having the generator is directly at the air inlet opening (2.1) in the
  • the underside of the air duct (2.7) has an aerodynamic shape for diverting and increasing the flow velocity of the airstream (4.3).
  • Passenger carriage (1) is formed at the front of the passenger car (1) a headwind or wind (4), which flows through the air ducts (2.6, 2.7, 2.8) and thereby the rotor (3) in
  • Air outlet (2.4) is created by the fact that the airstream (4.2) with a higher flow velocity than the airstream (4.1) penetrates into the air duct (2.8) and the airstream (4.1) offset in a higher flow rate.
  • a further increase in the flow speed of the airstream (4.1) is achieved by the wind suction produced at the air outlet opening (2.5).
  • the wind suction at the air outlet opening (2.5) results from the fact that the air quantity leaving the air outlet opening (2.5) is offset by the driving wind (4.3) at a higher flow velocity.
  • FIGS. 1b and 2b essentially correspond to those of FIGS. 1a and 2a with the difference that the rotor (3) is offset in the interior of the first air duct (2.6). It is recognized that the cross-section of a first and the rotor (3) fluidly upstream portion of the air duct (2.6) in the direction of the air inlet opening (2.1) of the first air duct (2.6) towards the rotor (3) decreases, remains the same or increases , and / or that the cross section of a second section of the first air duct (2.6) located downstream of the rotor (3) and downstream of the rotor (3) moves in the direction from the rotor (3) to the air outlet opening (2.4). the first air duct (2.6) reduced, remains the same, or increased.
  • the above description of the arrangement of the rotor and formation of the first air duct (2.6) applies generally and independently of the concrete embodiment described here.
  • FIG. 3 shows a perspective front view of a equipped with a corresponding device passenger car (1).
  • the air inlet opening (2.2), through which the airstream (4.2) penetrates while driving into the air duct (2.7), has a rectangular opening shape.
  • the air duct (2.7) has a maximum possible width and a maximum possible height.
  • the air duct (2.6) is formed at the air inlet opening (2.1) with a funnel-shaped piece in order to introduce as much amount of air in the air duct (2.6) can.
  • FIG. 4 shows a perspective bottom view of a equipped with a corresponding device passenger car (1).
  • the air outlet (2.5) from which the airstream (4.1, 4.2) flows, can be seen.
  • the airstream (4.3) is the airstream (4.3), directly under the passenger vehicle
  • Air ducts (2.6, 2.7), both in width and in height, from the air outlet (2.5) forms. Below the passenger vehicle (1), from the air outlet opening (2.5), a cutout (8) for unimpeded flow of the airstream (4.1, 4.2, 4.3) can be seen. This section starts at the
  • FIG. 5 shows a perspective section of FIG
  • Air distribution system (2) with its components. At this
  • the air duct (2.6) consists of a partial cross-section funnel, a partial cross-section tube and a partial cross-section, the space enlargement, from the
  • Air duct (2.8) has a rectangular cross-section.
  • the three air ducts (2.6, 2.7, 2.8) form, with their

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Abstract

Die Erfindung lehrt eine Vorrichtung zur Reichweitenverlängerung bei Elektrofahrzeugen (1) mittels Umwandlung von Fahrtwind (4) in elektrische Energie, wobei der Fahrtwind (4) ein im vorderen oder mittleren Innenbereich des Elektrofahrzeuges (1) untergebrachte Luftführungssystem (2) durchströmt, wobei der Fahrtwind einen Rotor (3) antreibt, welcher unmittelbar bei einer Lufteinlaßöffnung (2.1) im Inneren des Luftführungssystems (2) oder welcher innerhalb des Luftführungsystems (2) an oder bei einer von der Lufteinlaßöffnung (2.1) beabstandeten Engstelle des Luftführungssystems (2) angeordnet ist, wobei der Rotor (3) mittels einer Kraftübertragungswelle (5m) an einem Generator (6) angeschlossen ist, und wobei die Drehgeschwindigkeit des Rotors (3) durch eine Sogwirkung, welche infolge des Fahrtwindes (4.2, 4.3) an einer Luftauslassöffnung (2.4, 2.5) entsteht, erhöht wird.

Description

Vorrichtung zur Reichweitenverlängerung bei Elektrofahrzeugen
Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur
Reichweitenverlängerung bei Elektrofahrzeugen mittels Umwandlung von Fahrtwind in elektrische Energie. Der Begriff der
Elektrofahrzeuge umfasst alle Arten von elektrisch betriebenen Verkehrsmittel, beispielsweise 2, 3, oder 4-rädrige
Personenkraftfahrzeuge und -Räder, Lastkraftwagen, Busse, schienengebundene Fahrzeuge, Wasserfahrzeuge und Luftfahrzeuge.
Stand der Technik und Hintergrund der Erfindung
Elektrisch angetriebene Fahrzeuge sind seit mehr als 100 Jahren bekannt. Zu Beginn der Entwicklung des Automobils spielten elektrisch angetriebene Kraftfahrzeuge eine wichtige Rolle im Stadtverkehr. Das Elektrofahrzeug konnte wegen seiner kurzen Reichweite und dem lang andauerndem Ladevorgang jedoch mit der Zeit nicht mit Verbrennungsmotorfahrzeugen konkurrieren und wurde fast vollständig aus dem Straßenverkehr verdrängt.
Die weitere Entwicklung des Elektrofahrzeuges hat aufgrund der immer knapper werdenden fossilen Brennstoffe in den letzten zehn bis fünfzehn Jahren wieder an Bedeutung zugenommen. Neben den immer steigenden Kraftstoffkosten hat auch die vorkommende
Umweltverschmutzung, welche hauptsächlich durch die Verbrennung der fossilen Brennstoffe entsteht, zur weiteren Entwicklung des Elektrofahrzeuges beigetragen.
Bestätigungskopie Elektrofahrzeuge haben gegenüber den weltweit verbreiteten
Verbrennungsmotorfahrzeugen hervorragende Vorteile wie sehr guter Wirkungsgrad und Freiheit von Schadstoffemissionen, aber auch einen wesentlichen Nachteil, nämlich die Reichweite, welche die Konkurrenzfähigkeit von Elektrofahrzeugen stark einschränkt.
Vorrichtungen zur Umwandlung von Fahrtwind in elektrische Energie sind nach dem Stand der Technik bekannt. In diesem Stand der Technik werden hauptsächlich zwei Ausführungsarten von
Vorrichtungen zur Umwandlung von Fahrtwind in elektrische Energie vorgestellt. Die erste Art der Ausführung betrifft Vorrichtungen, die an der Fahrzeugkarosserie zur Umwandlung von Fahrtwind in elektrische Energie angeordnet werden. Bei dieser Ausführungsart wird ein Rotor beispielsweis auf dem Dach eines Fahrzeuges befestigt, um während der Fahrt den Rotor in Drehbewegung zu versetzen und demzufolge elektrische Energie zu erzeugen. Auf diese Art und Weise zusätzliche elektrische Energie aus dem
Fahrtwind zu erzeugen um damit die Reichweite des
Elektrofahrzeugs zu verlängern, ist jedoch nicht möglich, da durch die Anordnung des Rotors die Luftwiderstandsfläche des Fahrzeugs erhöht wird. Die zweite Art der Ausführung betrifft Vorrichtungen, die in die Fahrzeugkarosserie integriert bzw.
darin untergebracht werden um mittels Nutzung des an der
Fahrzeugfront wirkende, Fahrwindes elektrische Energie zu
erzeugen. Durch diese Art der Ausführung, kann zusätzliche elektrische Energie ohne Schaffung einer zusätzlichen
Luftwiderstandsfläche am Fahrzeug erzeugt werden um die
Reichweite des Fahrzeugs zu verlängern. Allerdings müssen solche Vorrichtungen, insbesondere
Vorrichtungen, die Luftführungssysteme aufweisen, gut durchdacht sein, damit eine hohe Energieausbeute aus dem Fahrtwind möglich wird. Bisher bekannte Systeme sind in der Effizienz noch
verbesserungsfähig .
Bei den bisher veröffentlichten Patentpublikationen ist zu erkennen, dass die vorgestellten Vorrichtungen, insbesondere Vorrichtungen, die Luftführungssysteme aufweisen, im Hinblick auf die Luftführung eine wichtige Schwachstelle aufweisen, welches die Effizienz der Vorrichtungen entscheidend beeinträchtigt. Bei den vorgestellten Vorrichtungen ist es so, dass der Fahrtwind, nach Überwindung des angeordneten Rotors, in das
Luftführungssystem eindringt und dabei an Geschwindigkeit abnimmt. Der im Luftführungssystem eingedrungene Fahrtwind wird durch die nachfolgend eindringende Luftmenge verdrängt und somit aus dem Luftführungssystem heraus geführt. Das bedeutet, dass der Fahrtwind zum einen den Rotor antreibt und zum anderen die
Luftmenge aus dem Luftführungssystem verdrängt, so dass hierdurch die Effizienz der Vorrichtung wesentlich verschlechtert wird.
Eine Vorrichtung aus dem Stand der Technik ist beispielsweise in der Literaturstelle DE 10 2013 019 496 Al beschrieben.
Technisches Problem der Erfindung
Der Erfindung liegt daher das technische Problem zu Grunde, eine fahrtwindbetriebene Vorrichtung zur Reichweitenverlängerung von Elektrofahrzeugen anzugeben, welche mit einer erheblich
verbesserten Effizienz arbeitet. Grundzüge der Erfindung und bevorzugte Ausführungsformen
Das technische Problem wird mit einer Vorrichtung nach Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
Der wichtigste Bestandteil der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist das Luftführungssystem bzw. die besondere Anordnung seiner
Bestandteile, nämlich die Luftführungskanäle. Durch die besondere Anordnung der Luftführungskanäle wird im Haupt-Luftführungskanal (erster Luftführungskanal) , in dem der Rotor untergebracht ist, ein Windsog-Effekt, in Strömungsrichtung des Fahrtwindes, erzeugt. Durch diesen sogenannten Windsog-Effekt werden die Geschwindigkeit des Rotors und somit auch die Effizienz der Vorrichtung, im Hinblick auf die Umwandlung von Windkraft in elektrische Energie, enorm erhöht.
Ein weitere Vorteil der Vorrichtung besteht darin, dass durch die besondere Anordnung der Luftführungskanäle fast die gesamte mit Wind beaufschlagte Fläche des Elektrofahrzeuges, mit Ausnahme der Windschutzscheibenfläche, zur Umwandlung der Windkraft in elektrische Energie genutzt werden kann. Die Vorrichtung wird bei Langstreckenfahrzeuge, wie beispielsweise Lastkraftwagen und Bussen, eine besondere Effektivität aufweisen, da diese Fahrzeuge eine wesentlich größere mit Wind beaufschlagte Fläche, im
Gegensatz zu Personenkraftwagen, haben und lange Strecken mit einer fast konstanten Geschwindigkeit bewältigen. Allgemein und in anderen Worten lässt sich die Erfindung wie folgt beschreiben.
1. Vorrichtung zur Reichweitenverlängerung bei Elektrofahrzeugen (1) mittels Umwandlung von Fahrtwind (4) in elektrische Energie, dadurch gekennzeichnet, dass der Fahrtwind (4) durch das, im vorderen Innenbereich des Elektrofahrzeuges (1) untergebrachter, Luftführungssystem (2)
durchströmt und dabei ein an einer Generator (6), mittels einer Kraftübertragungswelle (5), angeschlossener Rotor (3), der unmittelbar am Lufteinlassöffnung (2.1) im Inneren des
Luftführungssystems (2) angeordnet ist, antreibt, wobei die
Drehgeschwindigkeit des Rotors (3) durch die Sogwirkung, welches infolge der Fahrtwind (4.2, 4.3) am Luftauslassöffnung (2.4, 2.5) entsteht, erhöht wird.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch ein
Luftführungssystem (2), dass mindestens drei Luftführungskanäle (2.6, 2.7, 2.8) aufweist.
3. Vorrichtung nach einem der vorangegangenen Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Rotor (3) vorzugsweise in dem Teilquerschnitt Rohr des Luftführungskanals (2.6) untergebracht ist und eine Verbindung, mittels einer Kraftübertragungswelle (5), mit einer Generator (6), aufweist.
4. Vorrichtung nach einem der vorangegangenen Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Windsog, welches am
Luftauslassöffnung (2.4), zur Erhöhung der Drehgeschwindigkeit des Rotors (3), entsteht, durch die Anordnung der
Luftführungskanäle (2.7, 2.8) zustande kommt.
5. Vorrichtung nach einem der vorangegangenen Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Luftführungssystem (2)
mindestens Zwei Lufteinlassöffnungen (2.1, 2.2), die gegen den Fahrtwind (4) gerichtet sind und mindestens drei Luftauslassöffnungen (2.3, 2.4, 2.5), die zum Fahrtwind (4) abgewendeten Seite gerichtet sind, aufweist, wobei die
Lufteinlassöffnungen (2.1, 2.2) und die Luftauslassöffnungen (2.3, 2.4, 2.5) versetzt zueinander angeordnet sind.
6. Vorrichtung nach einem der vorangegangenen Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass durch die zueinander versetzte Anordnung der Lufteinlassöffnungen (2.1, 2.2) und
Luftauslassöffnungen (2.3, 2.4, 2.5), die Entstehung des Windsogs am Luftauslassöffnung (2.5) möglich wird.
7. Vorrichtung nach einem der vorangegangenen Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass vorzugsweise die Luftauslassöffnung (2.4), zur Vermeidung eines möglichen Luftstaus im Inneren des Luftführungskanals (2.6), mindestens die gleiche, vorzugsweise eine größere Öffnungsfläche als dem Querschnittsfläche, der an dem schmälsten Stelle des Luftführungskanals (2.6) vorkommt, aufweist .
8. Vorrichtung nach einem der vorangegangenen Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Luftführungskanal (2.7) eine Querschnittsverengung vom Lufteinlassöffnung (2.2) bis zur
Luftauslassöffnung (2.3), zur Erhöhung der Geschwindigkeit des Fahrtwindes (4.2), aufweist.
9. Vorrichtung nach einem der vorangegangenen Patentansprüche, gekennzeichnet durch die Luftauslassöffnungen (2.3, 2.4, 2.5), die vorzugsweise in die Breite gestreckt sind, um die Strömung bzw. den Fahrtwind (4.3) effektiv in seiner gesamten Breite, zur Erzielung einer maximalen Sogwirkung am Luftauslassöffnung (2.5), ausnutzen zu können.
10. Vorrichtung nach einem der vorangegangenen Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Luftführungskanal (2.8) die Verlängerung der Luftführungskanäle (2.6, 2.7) ab den
Luftauslassöffnungen (2.3, 2.4) aufweist. 11. Vorrichtung nach einem der vorangegangenen Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Fahrtwind (4.1) am
Luftauslassöffnung (2.4), durch die höhere
Strömungsgeschwindigkeit des Fahrwindes (4.2), in einer höheren Strömungsgeschwindigkeit versetzt wird, so dass am
Luftauslassöffnung (2.4) eine Sogwirkung entsteht.
12. Vorrichtung nach einem der vorangegangenen Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Unterseite des
Luftführungskanals (2.7) eine aerodynamisches Form, zur Umleitung und zur Erhöhung der Strömungsgeschwindigkeit des Fahrtwindes
(4.3) , aufweist .
13. Vorrichtung nach einem der vorangegangenen Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass durch den Luftführungskanal (2.8) strömende Luft am Luftauslassöffnung (2.5), durch die höhere Strömungsgeschwindigkeit des Fahrwindes (4.3), in einer höheren Strömungsgeschwindigkeit
versetzt wird, so dass am Luftauslassöffnung (2.5) eine
Sogwirkung, welches wiederum die Sogwirkung am Luftauslassöffnung
(2.4) erhöht, entsteht.
14. Vorrichtung nach einem der vorangegangenen Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Umwandlung des Windkrafts in Drehbewegung durch die Anordnung eines Rotors (3), vorzugsweise ein aerodynamischer Rotor (3), erfolgt.
15. Vorrichtung nach einem der vorangegangenen Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Elektrofahrzeug (1) einen
Ausschnitt (8), zur ungehinderten Strömung des Fahrtwindes (4.1, 4.2, 4.3), aufweist, wobei die Höhe und die Breite des
Ausschnitts (8) gleich die Höhe und Breite der
Luftauslassöffnung (2.5) entspricht. 16. Vorrichtung nach einem der vorangegangenen Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass vorzugsweise ein Generator (6) mit Getriebe zur Anwendung kommt.
17. Vorrichtung nach einem der vorangegangenen Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung bei jeder
Fortbewegungsmittel, unter Beibehaltung des Funktionsprinzips, in verschiedene Ausführungen angewandt werden kann.
Die Erfindung soll im Folgenden, unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen anhand lediglich Ausführungsbeispiele darstellenden Ausführungsformen näher erläutert werden. Dabei zeigen im Einzelnen:
Fig.l sind zwei schematische Aufsichten mit einer entsprechenden Vorrichtung ausgerüsteter Personenkraftwagen, in zwei
verschiedenen Ausführungsformen (Fig. la, lb) ;
Fig.2 jeweils ein Seitenquerschnitt durch die in den Figuren la und lb dargestellten Personenkraftwagen entlang der Linie A-A ( Fig . 2a und 2b) ;
Fig.3 ist eine perspektivische vordere Ansicht eines mit einer entsprechenden Vorrichtung ausgerüsteten Personenkraftwagens;
Fig.4 ist eine perspektivische untere Ansicht eines mit einer entsprechenden Vorrichtung ausgerüsteten Personenkraftwagens;
Fig.5 ist ein perspektivischer Schnitt des in Fig.l dargestellten Personenkraftwagens entlang der Linie A-A.
Fig.6 ist eine perspektivische Zeichnung des Luftführungssystems . Fig.la zeigt eine transparente Aufsicht Zeichnung eines an sich bekannten Personenkraftwagens (1), in welchem die
erfindungsmäßige Vorrichtung eingebaut ist. Aus dieser
Darstellung ist zu erkennen, dass das Luftführungssystem (2) im vorderen Bereich des Personenkraftwagens (1) platziert ist. Im mittleren und hinteren Bereich des Personenkraftwagens (1) sind der Generator (6) und die Ladeakkus (7) platziert. Weiterhin ist zu erkennen, dass das Luftführungssystem (2) etwa die gleiche Breite des Personenkraftwagens (1) zur effektive Nutzung des Fahrtwindes (4) bzw. zur Erzeugung eines maximalen Windsoges am Luftauslassöffnung (2.4, 2.5), aufweist.
Fig.2a zeigt einen Schnitt durch den in Fig.l dargestellten Personenkraftwagen (1) entlang der Linie A-A. Die Schnittlinie A- A ist parallel zu dem Fahrtwind (4) angelegt, so dass der
Querschnitt des Elektrofahrzeuges (1) mit der entsprechenden Vorrichtung in Richtung des Fahrtwindes (4) geschnitten
dargestellt ist. Diese Schnittdarstellung zeigt wie das
Luftführungssystem (2) bzw. seine Bestandteile, die
Lüftungskanäle (2.6, 2.7, 2.8) in dem vorderen Innenbereich des Personenwagens (1) untergebracht sind und in welcher Art und Weise die erfindungsgemäße Vorrichtung funktioniert. In der Darstellung sind die Querschnittsformen der Luftführungskanäle (2.6, 2.7, 2.8) und deren Zusammenschluss zu dem
Luftführungssystem (2) zu erkennen.
Die Luftführungskanäle (2.6, 2.7) weisen, jeweils eine
Lufteinlassöffnung (2.1, 2.2), die an der Fahrzeugfront gegen den Fahrtwind (4) gerichtet sind, und jeweils eine Luftauslassöffnung (2.3, 2.4), die unter dem Personenwagen (1) zu der windabgewandten Seite gerichtet sind, auf, wobei die
Lufteinlassöffnungen (2.1, 2.2) und die Luftauslassöffnungen (2.3, 2.4) des jeweiligen Luftführungskanals (2.6, 2.7)
zueinander, in der Höhe, versetzt angeordnet sind.
Das Luftführungssystem (2) entsteht durch den Zusammenschluss der Luftführungskanäle (2.6, 2.7, 2.8), die miteinander an der
Luftauslassöffnung (2.3, 2.4), eine Verbindung aufweisen, wobei der Luftführungskanal (2.6) direkt über dem Luftführungskanal (2.7) angeordnet ist und die Verlängerung der Luftführungskanäle (2.6, 2.7), ab den Luftauslassöffnungen (2.3, 2.4) durch den Luftführungskanal (2.8) gebildet wird.
Ein Rotor (3) , der eine Verbindung mittels einer
Kraftübertragungswelle (5) mit dem Generator aufweist, ist unmittelbar an der Lufteinlassöffnung (2.1) in dem
Teilquerschnitt Rohr des Luftführungskanals (2.6) untergebracht, wobei der Rotor (3) an einer Haltestange, die mit einem Ende an dem Luftführungskanals (2.6) eine feste Verankerung aufweist, drehbar angeschlossen ist.
An dem Luftführungskanal (2.7) ist eine Querschnittsverengung von Lufteinlassöffnung (2.2) zur Luftauslassöffnung (2.3) zu
erkennen. Durch diese Querschnittsverengung wird der in dem
Luftführungskanal (2.7), eindringende Fahrtwind (4.2) gebündelt und in eine höhere Geschwindigkeit versetzt. Die Unterseite des Luftführungskanals (2.7) weist eine aerodynamische Form zur Umleitung und zur Erhöhung der Strömungsgeschwindigkeit des Fahrtwindes (4.3) auf. Bei der erfindungsmäßigen Vorrichtung erfolgt die Umwandlung der Windkraft in elektrische Energie während der Fahrt des
Elektrofahrzeugs (1). Während der Vorwärtsbewegung des
Personenwagens (1) entsteht an der Front des Personenwagens (1) ein Gegenwind bzw. Fahrtwind (4), der die Luftführungskanäle (2.6, 2.7, 2.8) durchströmt und dabei den Rotor (3) in
Drehbewegung versetzt, wobei die Strömungsgeschwindigkeit des Fahrtwindes (4.1) durch den an der Luftauslassöffnung (2.4) entstehenden Wind so, erhöht wird. Der Windsog an der
Luftauslassöffnung (2.4) entsteht dadurch, dass der Fahrtwind bzw. Luftstrom (4.2) mit einer höheren Strömungsgeschwindigkeit als der Fahrtwind (4.1) in den Luftführungskanal (2.8) eindringt und den Fahrtwind (4.1) in einer höheren Strömungsgeschwindigkeit versetzt. Eine weitere Erhöhung der Strömungsgeschwindigkeit des Fahrtwindes (4.1) erfolgt durch den an der Luftauslassöffnung (2.5) entstehenden Windsog. Der Windsog an der Luftauslassöffnung (2.5) entsteht dadurch, dass die aus der Luftauslassöffnung (2.5) austretende Luftmenge durch den Fahrwind (4.3) in einer höheren Strömungsgeschwindigkeit versetzt wird.
Die Gegenstände der Figuren lb und 2b entsprechen im Wesentlichen jenen der Figuren la und 2a mit dem Unterschied, dass der Rotor (3) in das Innere des ersten Luftführungskanals (2.6) versetzt ist. Man erkannt, dass sich dabei der Querschnitt eines ersten und dem Rotor (3) strömungstechnisch vorgelagerten Teilstücks des Luftführungskanals (2.6) in Richtung von der Lufteinlaßöffnung (2.1) des ersten Luftführungskanals (2.6) hin zum Rotor (3) verkleinert, gleich bleibt oder vergrößert, und/oder dass der Querschnitt eines zweiten und dem Rotor (3) strömungstechnisch nachgelagerten Teilstücks des ersten Luftführungskanals (2.6) sich in Richtung vom Rotor (3) hin zur Luftauslaßöffnung (2.4) des ersten Luftführungskanals (2.6) verkleinert, gleich bleibt, oder vergrößert. Die vorstehende Beschreibung der Anordnung des Rotors und Ausbildung des ersten Luftführungskanals (2.6) gilt allgemein und unabhängig von dem hier beschriebenen konkreten Ausführungsbeispiel. Diese Merkmale lassen sich also beliebig mit Merkmalen der Ansprüche kombinieren, und zwar unabhängig von weiteren Merkmalen der vorstehend beschriebenen Ausführungsform.
Fig.3 zeigt eine perspektivische vordere Ansicht eines mit einer entsprechenden Vorrichtung ausgerüsteten Personenkraftwagens (1). Bei dieser Darstellung sind die Lufteinlassöffnungen (2.1, 2.2) des Luftführungssystems (2) sowie der Rotor (3) mit einer
Haltestange und der an dem Rotor (3) angeschossenen
Kraftübertragungswelle (5) zu erkennen. Die Lufteinlassöffnung
(2.1), durch den der Fahrtwind (4.1) während der Fahrt in dem Luftführungskanal (2.6) eindringt, weist eine runde Öffnungsform auf. Die Lufteinlassöffnung (2.2), durch den der Fahrtwind (4.2) während der Fahrt in den Luftführungskanal (2.7) eindringt, weist eine rechteckige Öffnungsform auf.
Um eine möglichst große Öffnungsfläche der Lufteinlassöffnung
(2.2) zu erreichen, damit möglichst viel an Luftmenge in den Luftführungskanal (2.7) eindringt, weist der Luftführungskanal (2.7) eine maximal mögliche Breite und eine maximal mögliche Höhe auf. Der Luftführungskanal (2.6) ist an der Lufteinlassöffnung (2.1) mit einem trichterförmigen Stück ausgebildet um möglichst viel an Luftmenge in den Luftführungskanal (2.6) einführen zu können .
Fig.4 zeigt eine perspektivische untere Ansicht eines mit einer entsprechenden Vorrichtung ausgerüsteten Personenkraftwagens (1). Bei dieser Darstellung ist die Luftauslassöffnung (2.5), aus welcher der Fahrtwind (4.1, 4.2) ausströmt, zu erkennen. Durch die maximal mögliche untere Breite des Luftführungssystems (2) wird der Fahrtwind (4.3), der direkt unter dem Personenfahrzeug
(1) strömt, in seiner gesamten Breite, zur Erzeugung eines möglichst effektiven Windsogs an der Luftauslassöffnung (2.5), ausgenutzt. Des Weiteren ist zu erkennen, dass der
Luftführungskanal (2.8) die Verlängerung der beiden
Luftführungskanäle (2.6, 2.7), sowohl in der Breite als auch in der Höhe, ab dem Luftauslassöffnung (2.5), bildet. Unter dem Personenfahrzeug (1) ist, ab der Luftauslassöffnung (2.5), ein Ausschnitt (8) zur ungehinderten Strömung des Fahrtwindes (4.1, 4.2, 4.3) zu erkennen. Dieser Ausschnitt fängt an der
Luftauslassöffnung (2.5) an und verläuft bis zum Ende des
Personenfahrzeugs (1).
Fig.5 zeit einen perspektivischen Schnitt des in Fig.l
dargestellten Personenkraftwagens entlang der Linie A-A. Diese Darstellung dient zur besseren Verständnis der Fig.2.
Fig.6 zeigt eine perspektivische Zeichnung des
Luftführungssystems (2) mit seinen Bestandteilen. Bei dieser
Darstellung sind die Ausführungsformen des Luftführungssystems
(2) bzw. seiner Bestandteile, die Luftführungskanäle (2.6, 2.7, 2.8), erkennbar. Der Luftführungskanal (2.6) besteht aus einem Teilquerschnitt Trichter, aus einem Teilquerschnitt Rohr und aus einem Teilquerschnitt, der eine Raumvergrößerung, ab der
Anbindungsstelle Teilquerschnitt Rohr bis zu der
Luftauslassöffnung (2.4) sowie eine 90° Bogen Verformung ab der Anbindungsstelle Teilquerschnitt Rohr bis zu der
Luftauslassöffnung (2.4) aufweist. Bei dem Luftführungskanal (2.7) ist eine Querschnittsverengung von der Lufteinlassöffnung (2.2) zur Luftauslassöffnung (2.3) zu erkennen. Der
Luft führungskanal (2.8) weist einen Rechteckquerschnitt auf. Die drei Luftführungskanäle (2.6, 2.7, 2.8) bilden, mit ihrem
Zusammenschluss, das Luftführungssystem (2), wobei Ihre
Anschlussstelle an den Luftauslassöffnungen (2.3, 2.4) ist.
Bezugszeichenliste :
1 Elektrofahrzeug.
2 Luftführungssystem.
2.1, 2.2 Lufteinlassöffnung.
2.3, 2.4, 2.5 Luftauslassöffnung.
2.6, 2.7, 2.8 Luftführungskanal.
3 Rotor.
4 Fahrtwind.
4.1, 4.2, 4.3 Fahrtwind.
5 Kraftübertragungswelle.
6 Generator.
7 Wiederaufladbare Batterie.
8 Ausschnitt.

Claims

Patentansprüche
1. Vorrichtung zur Reichweitenverlängerung bei
Elektrofahrzeugen (1) mittels Umwandlung von Fahrtwind (4) in elektrische Energie, wobei der Fahrtwind (4) ein im vorderen oder mittleren Innenbereich des Elektrofahrzeuges (1) untergebrachtes Luftführungssystem (2) durchströmt, wobei der Fahrtwind einen Rotor (3) antreibt, welcher unmittelbar bei einer Lufteinlaßöffnung (2.1) im Inneren des Luftführungssystems (2) oder welcher innerhalb des
Luftführungsystems (2) an oder bei einer von der
Lufteinlaßöffnung (2.1) beabstandeten Position des
Luftführungssystems (2) angeordnet ist, wobei der Rotor (3) mittels einer Kraftübertragungswelle (5m) an einem Generator (6) angeschlossen ist, und wobei die Drehgeschwindigkeit des Rotors (3) durch eine Sogwirkung, welche infolge des Fahrtwindes (4.2, 4.3) an einer Luftauslassöffnung (2.4, 2.5) entsteht, erhöht wird.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei das Luftführungssystem (2) mindestens zwei, insbesondere drei, Luftführungskanäle (2.6, 2.7, 2.8) aufweist und wobei vorzugsweise der Rotor in einem ersten, vorzugsweise oberen, Luftführungskanal (2.6) angeordnet ist und Luftauslaßöffnungen (2.3, 2.4) des ersten Luftführungskanals (2.6) und eines zweiten, vorzugsweise unteren, Luftführungskanals (2.7) strömungsparallel
zueinander und vorzugsweise nebeneinander angeordnet sind.
3. Vorrichtung nach einem der Patentansprüche 1 oder 2, wobei der Rotor (3) in einem Teilquerschnitt des ersten
Luftführungskanals (2.6) untergebracht ist und eine
Verbindung, mittels einer Kraftübertragungswelle (5), mit einem Generator (6), aufweist.
4. Vorrichtung nach einem der Patentansprüche 1 bis 3, wobei der Windsog, welcher an der Luftauslassöffnung (2.4) des ersten Luftführungskanals (2.6) zur Erhöhung der
Drehgeschwindigkeit des Rotors (3) entsteht, durch die Anordnung des zweiten Luftführungskanals (2.7) und eines dritten, vorzugsweise dem ersten Luftführungskanal (2.6) und dem zweiten Luftführungskanal (2.7) nachgeschalteten
Luftführungskanals (2.8) zustande kommt.
5. Vorrichtung nach einem der Patentansprüche 1 bis 4, wobei das Luftführungssystem (2) mindestens zwei
Lufteinlassöffnungen (2.1, 2.2), welche gegen den Fahrtwind (4) gerichtet sind, und mindestens zwei, vorzugsweise drei, Luftauslassöffnungen (2.3, 2.4, 2.5), die zur dem Fahrtwind (4) abgewendeten Seite gerichtet sind, aufweist, wobei die Lufteinlassöffnungen (2.1, 2.2) und die Luftauslassöffnungen (2.3, 2.4, 2.5) in Strömungsrichtung versetzt zueinander angeordnet sind.
6. Vorrichtung nach einem der Patentansprüche 1 bis 5, wobei die Lufteinlassöffnungen (2.1, 2.2) und die
Luftauslassöffnungen (2.3, 2.4, 2.5 ) zueinander versetzt sind, wodurch die Entstehung eines Windsogs an der
Luftauslassöffnung (2.5) bewirkt wird.
7. Vorrichtung nach einem der Patentansprüche 1 bis 6, wobei die Luftauslassöffnung (2.4), zur Vermeidung eines möglichen Luftstaus im Inneren des ersten Luftführungskanals (2.6) mindestens die gleiche, vorzugsweise eine größere,
Öffnungsfläche als die Querschnittsfläche, welche an der schmälsten Stelle des ersten Luftführungskanals (2.6) vorliegt, aufweist.
8. Vorrichtung nach einem der Patentansprüche 1 bis 7, wobei der zweite Luftführungskanal (2.7) eine
Querschnittsverengung von seiner Lufteinlassöffnung (2.2) bis seiner Luftauslassöffnung (2.3), zur Erhöhung der
Geschwindigkeit des Fahrtwindes (4.2), aufweist.
9. Vorrichtung nach einem der Patentansprüche 1 bis 8, wobei die Luftauslassöffnungen (2.3, 2.4, 2.5), in die Breite gestreckt sind, um die Strömung bzw. den Fahrtwind (4.3) effektiv in seiner gesamten Breite, zur Erzielung einer maximalen Sogwirkung am Luftauslassöffnung (2.5), ausnutzen zu können.
10. Vorrichtung nach einem der Patentansprüche 1 bis 9, wobei der dritte Luftführungskanal (2.8) eine Verlängerung der ersten und zweiten Luftführungskanäle (2.6, 2.7) ab der Luftauslassöffnungen (2.3, 2.4) der ersten und zweiten Luftführungskanäle (2.6, 2.7) ist.
11. Vorrichtung nach einem der Patentansprüche 1 bis 10, wobei der Fahrtwind (4.1) an der Luftauslassöffnung (2.4) durch die höhere Strömungsgeschwindigkeit des Fahrwindes (4.2) in eine höhere Strömungsgeschwindigkeit versetzt wird, so dass an der Luftauslassöffnung (2.4) des ersten
Luftführungskanals (2.6) eine Sogwirkung entsteht.
12. Vorrichtung nach einem der Patentansprüche 1 bis 11, wobei die Unterseite des zweiten Luftführungskanals (2.7) eine aerodynamische Form zur Umleitung und zur Erhöhung der Strömungsgeschwindigkeit des Fahrtwindes (4.3), aufweist.
13. Vorrichtung nach einem der Patentansprüche 1 bis 12, wobei durch den dritten Luftführungskanal (2.8) strömende Luft an seiner Luftauslassöffnung (2.5) durch die höhere
Strömungsgeschwindigkeit des Fahrwindes (4.3), in eine höhere Strömungsgeschwindigkeit versetzt wird, so dass an der Luftauslassöffnung (2.5) eine Sogwirkung, welche wiederum die Sogwirkung an der Luftauslassöffnung (2.4) des ersten Luftführungskanals (2.6) erhöht, entsteht.
14. Vorrichtung nach einem der Patentansprüche 1 bis 13, wobei die Umwandlung der Windkraft in Drehbewegung durch die Anordnung des Rotors (3), vorzugsweise ein aerodynamischer Rotor (3), erfolgt.
15. Vorrichtung nach einem der Patentansprüche 1 bis 14, wobei das Elektrofahrzeug (1) einen Ausschnitt (8), zur ungehinderten Strömung des Fahrtwindes (4.1, 4.2, 4.3), aufweist, wobei die Höhe und die Breite des Ausschnitts (8) der Höhe und Breite der Luftauslassöffnung (2.5) des dritten Luftführungskanals (2.8) entspricht.
16. Vorrichtung nach einem der Patentansprüche 1 bis 15, wobei ein Generator (6) mit Getriebe zur Anwendung kommt.
17. Vorrichtung nach einem der Patentansprüche 1 bis 16, wobei die Vorrichtung bei jedem Fortbewegungsmittel, unter
Beibehaltung des Funktionsprinzips, in verschiedene
Ausführungen angewandt werden kann.
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