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DE102009024139A1 - Elektrisch angetriebenes Kraftfahrzeug - Google Patents

Elektrisch angetriebenes Kraftfahrzeug Download PDF

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Abstract

Bei einem elektrisch angetriebenen Kraftfahrzeug (1) mit einem auf eine Antriebsachse (3) der Fahrzeugräder (2) wirkenden Elektromotor (4) und einer mit diesem elektrisch verbundenen nachladbaren Hochvoltbatterie (5) sind an die Fahrzeugräder (2) mit der Hochvoltbatterie (5) verbundene Generatoren (7) zur Erzeugung elektrischer Energie zur Eigenladung der Hochvoltbatterie (5) aufgrund der Drehbewegung der Fahrzeugräder (2) gekoppelt. Aufgrund der Eigenladung wird die Reichweite des Fahrzeugs vergrößert.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein elektrisch angetriebenes Kraftfahrzeug mit einem auf eine Antriebsachse der Fahrzeugräder wirkenden Elektromotor und einer nachladbaren Batterie.
  • Elektrisch angetriebene Kraftfahrzeuge der eingangs erwähnten Art sind in unterschiedlichen Ausführungsvarianten bekannt. Der Elektroantrieb umfasst in der einfachsten Ausführung einen mit einer nachladbaren Hochvoltbatterie (Akkumulator) verbundenen Elektromotor. Über eine an die Hochvoltbatterie angeschlossene Steckdose kann die nach einer bestimmten Betriebsdauer des Elektromotors entladene Batterie an einer stationären Ladestation nachgeladen werden. Ein derartiger Elektroantrieb kann zur Bereitstellung zusätzlicher elektrischer Energie mit einem Brennstoffzellenstack kombiniert werden, so dass die Hochvoltbatterie während des Betriebs des Kraftfahrzeugs nachgeladen und somit dessen Reichweite erhöht werden kann. Darüber hinaus wurden bereits Hybridantriebe vorgeschlagen, die eine Kombination aus einem von Akkumulatoren gespeisten Elektromotor und einem an einen Kraftstofftank angeschlossenen Verbrennungsmotor darstellen. Ein wesentliches Problem bei elektrisch angetriebenen Kraftfahrzeugen besteht in der geringen Energiekapazität der Batterien und dem somit erforderlichen häufigen Nachladen der Elektroenergiespeicher an einer stationären Ladestation.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein elektrisch angetriebenes Kraftfahrzeug anzugeben, das eine lange Betriebsdauer aufweist und über eine dementsprechend große Reichweite verfügt.
  • Erfindungsgemäß wird die Aufgabe mit einem gemäß den Merkmalen des Patentanspruchs 1 ausgebildeten elektrisch angetriebenen Kraftfahrzeug gelöst.
  • Zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
  • Bei einem Kraftfahrzeug mit elektrischem Antrieb besteht der Grundgedanke der Erfindung in der Nutzung der Bewegungsenergie der Fahrzeugräder zur zusätzlichen Bereitstellung elektrischer Energie für das Nachladen der mit dem elektrischen Antriebsmotor verbundenen Akkumulatoren mithilfe von an die Fahrzeugräder gekoppelten Generatoren. Aufgrund der Eigenladung der den Elektromotor mit elektrischer Energie versorgenden Hochvoltbatterie während des Fahrbetriebs verlängert sich der Zeitraum bis zum erforderlichen externen Nachladen der Akkumulatoren an einer stationären Ladestation.
  • In weiterer Ausbildung der Erfindung sind der Elektromotor und/oder die Hochvoltbatterie zur Bereitstellung weiterer zusätzlicher elektrischer Energie mit einem an einen Wasserstofftank angeschlossener Brennstoffzellenstack elektrisch verbunden.
  • In weiterer Ausbildung der Erfindung ist zusätzlich zu dem Elektroantrieb mit Eigenladung der Akkumulatoren ein Verbrennungsmotor mit einem an diesen angeschlossenen Kraftstofftank vorgesehen.
  • Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung sind in die Fahrzeugkarosserie an die Hochvoltbatterie angeschlossene Solarzellen zur Erzeugung zusätzlicher elektrischer Energie für das Nachladen der Hochvoltbatterie integriert.
  • Darüber hinaus können in Lufteinlässen und Luftkanälen der Fahrzeugkarosserie mit Generatoren verbundene Windschrauben zur Erzeugung weiterer elektrischer Energie für die Eigenladung der Hochvoltbatterie angeordnet sein.
  • Schließlich können zum Nachladen der Hochvoltbatterie Mittel zur Umwandlung von Schwingungsenergie in elektrische Energie angeordnet sein.
  • Ausführungsbeispiele der Erfindung werden anhand der Zeichnung, in der
  • 1 eine schematische Darstellung eines Elektroantriebs für ein Kraftfahrzeug mit von einer Hochvoltbatterie bereitgestellter Antriebsenergie und den Fahrzeugrädern zur Eigenaufladung der Batterie zugeordneten Generatoren;
  • 2 einen Kraftfahrzeug-Elektroantrieb nach 1, jedoch mit zusätzlicher Erzeugung von elektrischer Energie durch ein Brennstoffzellenstack; und
  • 3 einen Elektroantrieb nach 1, jedoch mit zusätzlicher Bereitstellung von Antriebsenergie durch einen Verbrennungsmotor,
    zeigt, näher erläutert.
  • Wie 1 zeigt, umfasst der Elektroantrieb für ein Kraftfahrzeug 1 einen auf die zwischen zwei Fahrzeugrädern 2 angeordnete Antriebsachse 3 wirkenden Elektromotor 4, der gemäß dem Pfeil A über eine Hochvoltbatterie 5 mit elektrischer Antriebsenergie versorgt wird. Zum Nachladen der Hochvoltbatterie 5 an einer Ladestation ist die Hochvoltbatterie mit einer Steckdose 6 verbunden. An die Fahrzeugräder 2 ist ein Generator 7 gekoppelt, mit dem die mechanische Leistung in Form der Drehbewegung der Fahrzeugräder 2 in elektrische Leistung umgeformt wird. Die mit den Generatoren 7 erzeugte elektrische Leistung wird gemäß den Pfeilen B in die Hochvoltbatterie 5 eingespeist und dort gespeichert. Die Hochvoltbatterie 5 umfasst beispielsweise Lithium-Ionen-Akkumulatoren. Die an den Radnaben angebrachten berührungslosen Generatoren 7 bewirken eine eigenständige Aufladung (Eigenladung) der Hochvoltbatterie 5, und zwar bei Bergabfahrten und beim Bremsen auch ohne Antriebsenergieentnahme aus der Hochvoltbatterie, so dass ohne zwischenzeitliches externes Nachladen gemäß Pfeil C an einer stationären Ladestation die Reichweite bzw. die Betriebsdauer des Fahrzeugs vergrößert werden kann.
  • Der in 2 dargestellte Elektroantrieb für ein Kraftfahrzeug unterscheidet sich von der anhand der 1 erläuterten Ausführungsform noch durch die zusätzliche Bereitstellung elektrischer Leistung durch ein an einen Wasserstofftank 8 angeschlossenen Brennstoffzellenstack 9. Die von dem Brennstoffzellenstack 9 erzeugte elektrische Energie wird, wie die Pfeile D und E zeigen, in den Elektromotor 4 und/oder in die Hochvoltbatterie 5 eingespeist.
  • Die in 3 gezeigte dritte Ausführungsform zeigt einen durch die Kombination eines Elektromotors 4 und eines mit einem Kraftstofftank 10 verbundenen Verbrennungsmotors 11 gebildeten Hybridantrieb, bei dem ebenfalls eine eigenständige Aufladung (Pfeil B) der Hochvoltbatterie 5 durch an die Fahrzeugräder 2 gekoppelte Generatoren 7 erfolgt.
  • Die Erfindung ist nicht auf die anhand der Zeichnung erläuterten Ausführungsformen beschränkt. Zusätzliche elektrische Energie zum – von einer stationären Ladesta tion unabhängigen – Nachladen der Hochvoltbatterie 5 kann durch Nutzung der Sonnenenergie mit Hilfe von in die Fahrzeugkarosserie (Fronthaube, Kofferraumdeckel, Fahrzeugdach) integrierten Solarzellen oder durch an Lufteinlässen oder in Luftkanälen angeordnete, mit Generatoren verbundene Windschrauben oder durch Nutzung der Schwingungsenergie des federnd gelagerten Kraftfahrzeugs bereitgestellt werden.
    • 1
    Kraftfahrzeug
    2
    Fahrzeugräder
    3
    Antriebsachse
    4
    Elektromotor
    5
    Hochvoltbatterie, Akkumulatoren
    6
    Steckdose
    7
    Generator
    8
    Wasserstofftank
    9
    Brennstoffzellenstack
    10
    Kraftstofftank
    11
    Verbrennungsmotor
    Pfeil A
    Energieversorgung des Elektromotors
    Pfeil B
    internes Laden, Eigenladung
    Pfeil C
    externes/stationäres Nachladen
    Pfeil D
    Energieversorgung des Elektromotors
    Pfeil E
    Energieversorgung von 5 durch 9

Claims (7)

  1. Elektrisch angetriebenes Kraftfahrzeug (1) mit einem auf eine Antriebsachse (3) der Fahrzeugräder (2) wirkenden Elektromotor (4) und einer nachladbaren Hochvoltbatterie (5), dadurch gekennzeichnet, dass an die Fahrzeugräder (2) mit der Hochvoltbatterie (5) verbundene Generatoren (7) zur Erzeugung elektrischer Energie zur Eigenladung der Hochvoltbatterie (5) aufgrund der Drehbewegung der Fahrzeugräder (2) gekoppelt sind.
  2. Elektrisch angetriebenes Kraftfahrzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mit dem Elektromotor (4) und/oder der Hochvoltbatterie (5) zur Bereitstellung zusätzlicher elektrischer Energie ein an einen Wasserstofftank (8) angeschlossener Brennstoffzellenstack (9) elektrisch verbunden ist.
  3. Elektrisch angetriebenes Kraftfahrzeug nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch ein aus einem Verbrennungsmotor (11) mit einem an diesen angeschlossenen Kraftstofftank (10) gebildetes zusätzliches Antriebsorgan.
  4. Elektrisch angetriebenes Kraftfahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass in die Fahrzeugkarosserie an die Hochvoltbatterie (5) angeschlossene Solarzellen zur Erzeugung zusätzlicher elektrischer Energie für das eigenständige Nachladen der Hochvoltbatterie (5) integriert sind.
  5. Elektrisch angetriebenes Kraftfahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass in Lufteinlässen und Luftkanälen der Fahrzeugkaros serie mit Generatoren verbundene Windschrauben zur Erzeugung weiterer elektrischer Energie für die Eigenladung der Hochvoltbatterie (5) angeordnet sind.
  6. Elektrisch angetriebenes Kraftfahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass zum eigenständigen Nachladen der Hochvoltbatterie (5) Mittel zur Umwandlung von Schwingungsenergie in elektrische Energie angeordnet sind.
  7. Elektrisch angetriebenes Kraftfahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Hochvoltbatterie (5) ein Lithium-Ionen-Akkumulator ist.
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