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DE102012008994B4 - Vehicle wind generator system - Google Patents

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Abstract

Fahrzeugwindgeneratorsystem zur Energiegewinnung bei einem Kraftfahrzeug, wobei das Kraftfahrzeug umfasst: – einen Verbrennungsmotor (6), – eine Fahrzeugbatterie (4) und – einen Fahrzeuggenerator (5), der von dem Verbrennungsmotor (6) angetrieben wird, zum Erzeugen elektrischer Energie aus einer Bewegungsenergie des Verbrennungsmotors (6) und zum Aufladen der Fahrzeugbatterie (4), wobei ein Windgenerator (1) zum Erzeugen elektrischer Energie aus einer Windkraft (7) vorgesehen ist, wobei der Windgenerator (1) in einem aerodynamischen Gehäuse (9) auf einem Fahrzeugdach integriert ist, und wobei ein Leistungselektronikverteilermodul (3) vorgesehen ist, das mit dem Fahrzeuggenerator (5) und dem Windgenerator (1) verbunden ist, zum Aufladen der Fahrzeugbatterie (4) mit der elektrischen Energie von dem Fahrzeuggenerator (5) und in Abhängigkeit von wenigstens einem Windgeneratorparameter mit der elektrischen Energie von dem Windgenerator (1), wobei der wenigstens eine Windgeneratorparameter eine Drehzahl des Windgenerators (1) und/oder eine Ausgansspannung des Windgenerators (1) umfasst.Vehicle wind generator system for generating energy in a motor vehicle, the motor vehicle comprising: - an internal combustion engine (6), - a vehicle battery (4) and - a vehicle generator (5), which is driven by the internal combustion engine (6), for generating electrical energy from a kinetic energy of the internal combustion engine (6) and for charging the vehicle battery (4), wherein a wind generator (1) for generating electrical energy from a wind power (7) is provided, wherein the wind generator (1) integrated in an aerodynamic housing (9) on a vehicle roof and a power electronics distribution module (3) is provided, which is connected to the vehicle generator (5) and the wind generator (1), for charging the vehicle battery (4) with the electrical energy from the vehicle generator (5) and in dependence on at least a wind generator parameter with the electrical energy from the wind generator (1), the at least one wind generator par Ameter comprises a speed of the wind generator (1) and / or an output voltage of the wind generator (1).

Description

Die Erfindung betrifft ein Fahrzeugwindgeneratorsystem zur Energiegewinnung bei Kraftfahrzeugen gemäß Anspruch 1. The invention relates to a vehicle wind generator system for generating energy in motor vehicles according to claim 1.

Energiegewinnungssysteme bzw. Energierückgewinnungssysteme bei Kraftfahrzeugen sind allgemein bekannt. Power generation systems or energy recovery systems in motor vehicles are well known.

In AT 508 402 A1 ist eine Energiegewinnungseinheit für ein Verkehrsmittel offenbart, welche ein Laufrad mit Schaufeln, einen mit dem Laufrad in Antriebsverbindung stehenden Generator, einen Zufuhrkanal hin zum Laufrad und einen Abfuhrkanal weg vom Laufrad umfasst. In AT 508 402 A1 there is disclosed an energy harvesting unit for a vehicle comprising an impeller with vanes, a generator drivingly connected to the impeller, a supply passage toward the impeller and a discharge duct away from the impeller.

Die Energiegewinnungseinheit nach diesem Stand der Technik stellt eine Einrichtung dar, mit der der Fahrtwind zur zusätzlichen Energiegewinnung genutzt wird. Die Verteilung der Energie in dem Bordnetz wird in AT 508 402 A1 nicht weiter erläutert. The energy recovery unit according to this prior art is a device with which the airstream is used for additional energy. The distribution of energy in the electrical system is in AT 508 402 A1 not explained further.

In DE 10 2010 005 407 A1 wird eine Vorrichtung zur Energie-Rekuperation in einem Kraftfahrzeug mit Verbrennungsmotor offenbart. Die Vorrichtung umfasst einen Rotor zur Belüftung eines Motorkühlers. Eine Steuereinrichtung ist dazu eingerichtet, die Funktion des elektrischen Generators im Fall der Erkennung eines ersten Fahrzustands des Kraftfahrzeugs derart zu steuern, dass der elektrische Generator Energie aus Rotationsenergie des Rotors erzeugt. In DE 10 2010 005 407 A1 a device for energy recuperation is disclosed in a motor vehicle with internal combustion engine. The device comprises a rotor for ventilating an engine radiator. A control device is configured to control the function of the electric generator in the event of detection of a first driving state of the motor vehicle such that the electric generator generates energy from rotational energy of the rotor.

Ein Nachteil bei diesem Stand der Technik besteht darin, dass eine als Motor für einen Lüfter dienende Elektromaschine zu einem Generator umfunktioniert wird und damit zum Antreiben des Lüfters nicht mehr zur Verfügung steht. Umgekehrt kann keine elektrische Energie gewonnen werden, wenn die Elektromaschine den Lüfter antreiben muss. Darüber hinaus ist die Elektromaschine implizit eine Gleichstrommaschine im Gleichstrombordnetz des Kraftfahrzeugs. Aufgrund der bei einer Gleichstrommaschine erforderlichen Kommutierung ist ihr Leistungsbereich begrenzt. A disadvantage of this prior art is that an electric machine serving as a motor for a fan is converted into a generator and thus is no longer available for driving the fan. Conversely, no electrical energy can be obtained if the electric machine must drive the fan. In addition, the electric machine is implicitly a DC machine in the DC electrical system of the motor vehicle. Due to the commutation required in a DC machine, its power range is limited.

Des weiteren ist aus DE 21 2007 000 084 U1 ein elektrisches Fahrzeug bekannt, welches eine Karosserie, eine elektrische Antriebseinrichtung, eine Speicherbatterie und ein Steuersystem aufweist. Furthermore, it is off DE 21 2007 000 084 U1 an electric vehicle is known which comprises a body, an electric drive device, a storage battery and a control system.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine zusätzliche Energiequelle in einem Kraftfahrzeug zu schaffen, um so die Antriebsenergie besser auszunutzen. The object of the invention is to provide an additional source of energy in a motor vehicle so as to better utilize the drive energy.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch das Fahrzeugwindgeneratorsystem nach Anspruch 1. Bevorzugte Ausführungsformen sind Gegenstand der Unteransprüche. This object is achieved by the vehicle wind generator system according to claim 1. Preferred embodiments are the subject of the dependent claims.

Die Erfindung hat ein System zum Gegenstand, bei dem zwei Energiequellen über ein Leistungselektronikverteilermodul mit einer Fahrzeugbatterie verbunden sind. Die eine Energiequelle ist die herkömmliche Lichtmaschine, die andere Energiequelle ist ein Windgenerator. Die Energie des Windgenerators wird zum Wiederaufladen der Fahrzeugbatterie in dem Fahrzeug verwendet. The invention relates to a system in which two energy sources are connected to a vehicle battery via a power electronics distribution module. The one energy source is the conventional alternator, the other energy source is a wind generator. The energy of the wind generator is used to recharge the vehicle battery in the vehicle.

Die Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung, bei der Bezug genommen wird auf die beigefügte Zeichnung. The features and advantages of the invention will become apparent from the following description in which reference is made to the accompanying drawings.

In der einzigen Figur ist eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Fahrzeugwindgeneratorsystems dargestellt mit einem Windgenerator 1, einem Steuergerät 2, einem Leistungselektronikverteilermodul 3, einer Fahrzeugbatterie 4, einem Fahrzeuggenerator 5, einem Fahrzeugverbrennungsmotor 6, einer Windkraft 7, Windgeneratorblättern 8, einem aerodynamischen Gehäuse 9 zur Aufnahme des Windgenerators, einer aerodynamischen Abdeckung 10, einem Stellglied 11, Eingangssignalen 12. In the single FIGURE, an embodiment of the vehicle wind generator system according to the invention is shown with a wind generator 1 , a control unit 2 , a power electronics distribution module 3 , a vehicle battery 4 , a vehicle generator 5 , a vehicle combustion engine 6 , a wind power 7 , Wind generator blades 8th , an aerodynamic housing 9 for receiving the wind generator, an aerodynamic cover 10 , an actuator 11 , Input signals 12 ,

Für die Ladung einer Fahrzeugbatterie 4 eines Fahrzeugs wird ein Fahrzeuggenerator 5, d.h. eine Lichtmaschine benötigt. Dieser Fahrzeuggenerator 5 wird vom Verbrennungsmotor 6 üblicherweise durch einen Riemen angetrieben. For the charge of a vehicle battery 4 of a vehicle becomes a vehicle generator 5 ie an alternator is needed. This vehicle generator 5 is from the combustion engine 6 usually driven by a belt.

Mit steigenden eingeschalteten elektrischen Verbrauchern steigt die Belastung des Fahrzeuggenerators 5, der wiederum proportional zu dieser Belastung den Verbrennungsmotor 6 mechanisch belastet. Dadurch entsteht eine Kraftstoffverbrauchserhöhung. As the electrical consumers are switched on, the load on the vehicle generator increases 5 , in turn, proportional to this load the internal combustion engine 6 mechanically loaded. This creates an increase in fuel consumption.

Das Fahrzeugwindgeneratorsystem tritt nach Fahrerwunsch und unter bestimmten Bedingungen, wie zum Beispiel ausreichende Windkraft 7, Generatordrehzahl und Spannung, im Betrieb ein und entlastet dabei den Verbrennungsmotor 6, indem er die Batterieladungsfunktion vom Fahrzeuggenerator 5 teilweise oder komplett übernimmt. Diese mechanische Entlastung des Verbrennungsmotors führt zu einer Kraftstoffverbrauchsreduzierung. The vehicle wind generator system occurs upon driver request and under certain conditions, such as sufficient wind power 7 , Generator speed and voltage, during operation and thereby relieves the internal combustion engine 6 by taking the battery charge function from the vehicle generator 5 partially or completely takes over. This mechanical relief of the internal combustion engine leads to a fuel consumption reduction.

Das System ist besonders für Lastkraftfahrzeuge, Busse und Schiffe, die regelmäßig lange Strecken machen, besser geeignet, da bei langen Strecken zum Beispiel auf der Autobahn für die Landfahrzeuge eine notwendige Bedingung für den Betrieb, nämlich ausreichende Windkraft, mit hoher Fahrzeuggeschwindigkeit für lange Zeit und relativ kontinuierlich vorhanden ist. Es ist zu erwähnen, dass diese Windkraft oder Windwiderstand mit steigender Fahrzeuggeschwindigkeit auch steigt. The system is more suitable especially for trucks, buses and ships that make regular long journeys, since at long distances for example on the highway for the land vehicles a necessary condition for the operation, namely sufficient wind power, with high vehicle speed for a long time and is relatively continuous. It should be noted that wind power or wind resistance also increases with increasing vehicle speed.

Das Fahrzeugwindgeneratorsystem besteht aus:
einem Windgenerator 1,
einem Steuergerät 2,
einem Leistungselektronikverteilermodul 3,
einem aerodynamischen Gehäuse 9 zur Aufnahme des Windgenerators (1) und einer gesteuerten aerodynamische Abdeckung 10 mit einem Stellglied 11. The vehicle wind generator system consists of:
a wind generator 1 .
a control unit 2 .
a power electronics distribution module 3 .
an aerodynamic housing 9 for receiving the wind generator ( 1 ) and a controlled aerodynamic cover 10 with an actuator 11 ,

Der Windgenerator 1 ist in dem aerodynamischen Gehäuse 9 auf dem Fahrzeugdach integriert. Das Gehäuse verfügt über eine Abdeckung mit aerodynamischer Form 10 die nach ihrer Öffnung, den Winddurchfluss ermöglicht. Das Steuergerät steuert die Öffnung der Abdeckung durch ein Stellglied 11. The wind generator 1 is in the aerodynamic housing 9 integrated on the vehicle roof. The case has a cover with aerodynamic shape 10 which, after opening, allows the flow of wind. The controller controls the opening of the cover by an actuator 11 ,

Das Steuergerät 2 verwaltet die Eingangssignale 12 wie z.B. Fahrereinschaltsignal und die Windgeneratorparameter wie Drehzahl und Ausgangsspannung und steuert nach einem Algorithmus das Leistungselektronikverteilermodul 3. The control unit 2 manages the input signals 12 such as driver turn on signal and the wind generator parameters such as speed and output voltage and controls the power electronics distribution module according to an algorithm 3 ,

Nachdem das System vom Fahrer eingeschaltet wird, wird die Abdeckung 10 im Windgeneratorgehäuse 9 vom Steuergerät 2 durch ein Stellglied 11 geöffnet, um den Winddurchfluss zu ermöglichen. After the system is turned on by the driver, the cover becomes 10 in the wind generator housing 9 from the control unit 2 through an actuator 11 opened to allow the wind flow.

Das System wird durch das elektronische Steuergerät 2 gesteuert und überwacht und kann für verschiedene Bordnetzspannungen wie zum Beispiel die üblichen Spannungen von 12V oder 24V ausgelegt werden. The system is controlled by the electronic control unit 2 controlled and monitored and can be designed for various on-board voltages such as the usual voltages of 12V or 24V.

Claims (3)

Fahrzeugwindgeneratorsystem zur Energiegewinnung bei einem Kraftfahrzeug, wobei das Kraftfahrzeug umfasst: – einen Verbrennungsmotor (6), – eine Fahrzeugbatterie (4) und – einen Fahrzeuggenerator (5), der von dem Verbrennungsmotor (6) angetrieben wird, zum Erzeugen elektrischer Energie aus einer Bewegungsenergie des Verbrennungsmotors (6) und zum Aufladen der Fahrzeugbatterie (4), wobei ein Windgenerator (1) zum Erzeugen elektrischer Energie aus einer Windkraft (7) vorgesehen ist, wobei der Windgenerator (1) in einem aerodynamischen Gehäuse (9) auf einem Fahrzeugdach integriert ist, und wobei ein Leistungselektronikverteilermodul (3) vorgesehen ist, das mit dem Fahrzeuggenerator (5) und dem Windgenerator (1) verbunden ist, zum Aufladen der Fahrzeugbatterie (4) mit der elektrischen Energie von dem Fahrzeuggenerator (5) und in Abhängigkeit von wenigstens einem Windgeneratorparameter mit der elektrischen Energie von dem Windgenerator (1), wobei der wenigstens eine Windgeneratorparameter eine Drehzahl des Windgenerators (1) und/oder eine Ausgansspannung des Windgenerators (1) umfasst. Vehicle wind generator system for generating energy in a motor vehicle, the motor vehicle comprising: - an internal combustion engine ( 6 ), - a vehicle battery ( 4 ) and - a vehicle generator ( 5 ), of the internal combustion engine ( 6 ) is driven, for generating electrical energy from a kinetic energy of the internal combustion engine ( 6 ) and for charging the vehicle battery ( 4 ), whereby a wind generator ( 1 ) for generating electrical energy from a wind power ( 7 ), the wind generator ( 1 ) in an aerodynamic housing ( 9 ) is integrated on a vehicle roof, and wherein a power electronics distribution module ( 3 ) provided with the vehicle generator ( 5 ) and the wind generator ( 1 ), for charging the vehicle battery ( 4 ) with the electrical energy from the vehicle generator ( 5 ) and in dependence on at least one wind generator parameter with the electrical energy from the wind generator ( 1 ), wherein the at least one wind generator parameter is a speed of the wind generator ( 1 ) and / or an output voltage of the wind generator ( 1 ). Fahrzeugwindgeneratorsystem nach Anspruch 1 mit einem Steuergerät (2) zum Steuern des Leistungselektronikverteilermoduls (3) in Abhängigkeit von vorgegebenen Eingangssignalen (12), die ein Fahrereinschaltsignal umfassen. Vehicle wind generator system according to claim 1 with a control device ( 2 ) for controlling the power electronics distribution module ( 3 ) in dependence on predetermined input signals ( 12 ) comprising a driver turn-on signal. Fahrzeugwindgeneratorsystem nach Anspruch 2, bei dem das Steuergerät (2) eine Öffnung des aerodynamischen Gehäuses (9) zur Aufnahme des Windgenerators (1) durch ein Stellglied (11) steuert. Vehicle wind generator system according to claim 2, in which the control unit ( 2 ) an opening of the aerodynamic housing ( 9 ) for receiving the wind generator ( 1 ) by an actuator ( 11 ) controls.
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