DE3126809A1

DE3126809A1 - Elektrisch angetriebenes fahrzeug

Info

Publication number: DE3126809A1
Application number: DE19813126809
Authority: DE
Inventors: Des Erfinders Auf Nennung Verzicht
Original assignee: URQUIDI ASTORQUIA EUSEBIO
Current assignee: URQUIDI ASTORQUIA EUSEBIO
Priority date: 1980-07-07
Filing date: 1981-07-07
Publication date: 1982-04-15
Also published as: BR8104294A; ES251949Y; NL8103244A; ES251949U

Description

Elektrisch angetriebenes Fahrzeug
Die Erfindung bezieht sich auf ein elektrisch angetriebenes Fahrzeug.
In Anbetracht der Verbesserungen, die an aufladbaren, mit einer spezifischen elektrischen wachsenden Leistung ausgestatteten elektrischen Batterien durchgeführt worden sind, können Fahrzeuge mit einer autotransportierten elektrischen Leistung einige Dutzend Kilometer zwi schen den einzelnen Batterieaufladungen zurücklegen. Bei den herkömmlichen elektrisch angetriebenen Fahrzeugen wird jedoch die von den Batterien erzeugte Energie nicht voll genutzt, da die vom Fahrzeug während der Fahrt verdrängte Luftmasse eine kinetische Energie enthält, die proportional zum Quadrat der Fahrtgeschwindigkeit wächst und die genutzt werden sollte. Andererseits weist der Rotor des elektrischen Antriebsmotors beim Herunterschalten der Fahrzeuggeschwindigkeit eine Trägheit auf, die ebenfalls genutzt werden sollte, um den Batterien wenigstens einen Teil dieser nicht genutzten Trägheit in Form von elektrischer Energie wieder zuzuführen. Darüberhinaus tritt immer wieder der Fall ein, daß die Batterien irgendwann nicht mehr funktionieren, das Fahrzeug stehenbleibt und in der Nähe keine Energiequelle zum Aufladen der Batterien vorhanden ist, so daß die Fahrt nicht fortgesetzt werden kann.
Die Erfindung hat es sich zum Ziel gesetzt, die genannten Probleme in doppelter Hinsicht zu lösen, indem einerseits die Energie der verdrängten Luftmasse und die Trägheit des Elektromotors während der Bremsmanöver weitgehend genutzt sowie andererseits eine einfache und wirtschaftliche Lösung der stets gegenwärtigen Gefahr angestrebt wird, daß das Fahrzeug plötzlich wegen Batterieentladung an einer Stelle stehenbleibt, wo nicht ohne weiteres eine elektrische Energiequelle vorhanden ist, die ein Wiederaufladen der Batterien ermöglicht.
Aus der nachfolgenden ausführlichen Beschreibung anhand der beigefügten Zeichnung lassen sich weitere Merkmale und sonstige Vorteile der Erfindung entnehmen. In der Zeichnung zeigt die einzige Darstellung in Form einer schematischen Draufsicht auf das elektrisch betriebene Zugfahrzeug die Anordnung der verschiedenen Bestandteile dieses praktischen Ausführungsbeispieles.
Bei Betrachtung der Zeichnung wird ein Block elektrischer Batterien 1 sichtbar, die halb herausgezogen sind, d.h., normalerweise sind diese Batterien unter dem Chassis des Fahrzeuges untergebracht, aber sie können zwecks Uberprüfung und zum Auswechseln teilweise herausgezogen werden, wie dies aus der Zeichnung ersichtlich wird. Dazu genügt es, am Bügel 2 in Richtung des Pfeiles F zu ziehen. Bei den Batterien handelt es sich um handelsübliche Artikel mit Einrichtungen, die elektronisch oder mit Relais' arbeiten, um den jeweiligen maximalen oder minimalen Ladezustand der Batterien zu kontrollieren.
Bei Erreichen des höchsten Ladezustandes werden die Batterien von der angeschlossenen Gle ichstrcm-Energiejelle getrennt und wenn der niedrigste Stand erreicht ist, wird der oder die von ihnen betriebenen Motoren nicht mehr gespeist.
Als normale Energiequelle für die Batterien 1 dient ein Umformeraggregat 3 mit einem Transformator für 125/ 220 Volt, damit das Fahrzeug an die übliche Wechselstromquelle angeschlossen werden kann, wobei es unerheblich ist, ob diese eine Spannung von 220 oder 125 Volt hat. In letzterem Falle wird der Transformator ein- und im ersteren Falle ausgeschaltet. Das Umformeraggregat 3 enthält auch einen Zähler (der auf der Zeichnung nicht erscheint) für die Messung des Kilowattstundehverbrauchs bei einer Batterieladung, damit die Daten permit telt werden können, die für die Abrechnung der verbrauchten Energie an den Eigentümer der in Anspruch genommenen Energiequelle benötigt werden.
Die in den Batterien 1 gespeicherte Energie wird einem Gleichstrommotor 4 zugeführt. Die Läuferwelle dieses Motors ist einerseits mit einem Kegelritzel 6 über einen Getriebekasten 5 und andererseits mit dem Rotor eines ersten Wechselstromgenerators 7 verbunden.
Dieser Wechselstromgenerator 7 hat die Besonderheit, daß er sich im Leerlauf dreht (ohne Strom zu liefern), sobald die Geschwindigkeit des Fahrzeuges gesteigert wird, und daß er sich an die Batterien anschließt, uni sie zu speisen, sobald das Fahrzeug seine Geschwindigkeit reduziert oder bremst; in letzterem Falle wird der Elektromotor 4 von den Batterien 1 abgeschaltet und der Wechselstromgenerator 7 schaltet sich automatisch ein. Auf diese Weise wird die Trägheit des Fahrzeuges und somit auch die Trägheit der Gesamtheit Motorläufer/Rotör des We@@@@@@@@ @@@@@@@@@ dazu benutz, um die Batte rien wieder aufzuladen, solange der Gleichstrommotor 4 eine Bremsung durchführt.
Es verdient hervorgehoben zu werden, daß sich während der Beschleunigung nacheinander die verschiedenen Punkte eines Regelwiderstandes oder anderen Steuergerätes einschalten, wie es bei elektrischen Straßenbahnen geschieht. Sowohl in dem einen als auch in dem anderen Fall löst der auf den Beschleuniger ausgeübte Fußdruck eine Änderung der Spannung aus, die am Gleichstrommotor 4 liegt.
Wenn der Wechselstromgenerator 7 während der Verlangsamung als Bremse wirkt, kann die von diesem an den Motorläufer angeschlossenen Wechselstromgenerator erzeugte Spannung mittels Fersendrucks auf den unteren Teil des Beschleunigerpedals reguliert werden.
Das oben erwähnte Kegelritzel 6 greift fortwährend in ein konisches Zahnrad 8 ein, das auf einer vorderen Antriebsachse 9 des Fahrzeuges sitzt.
Eine der Einrichtungen zur Energieeinsparung ist in der Mitte des Fahrzeuges im Inneren einer konvergierendendivergierenden Leitungsfolge 19 eingebaut, in deren Innerem Luft zirkuliert, die in Richtung des Pfeiles F2 in eine Eintrittsleitung 101 eingespeist wird. Durch die kinetische Energie der Luft wird eine Luftschraube 11 in Drehbewegungen versetzt und die Luftenergie setzt dahinter ein nicht gezeichnetes Turbinenrad 14 in Bewegung, das auf der Welle 13 eines zweiten Wechselstromgenerators 12 montiert ist. Hinter dem Turbinenrad 14 mündet eine Verbindungsleitung 102 in eine Austrittsleitung 103 in Trichterform, die mantelförmig um einen Zentralkörper 15 angeordnet ist, in dessen Innerem zum Beispiel der Kofferträger angeordnet werden kann. Sowohl die Luftschraube 11 als auch das Turbinenrad 14 sind auf der Welle 13 des Wechselstromgenerators 12 mittels einer freilaufenden Nabe gelagert. Durch die somit möglichen Rückwärtsdrehungen werden die gegebenenfalls auftretenden Phasenverschiebungen der Drehbewegungen zwischen der Luftschraube 11 und dem Turbinenrad 14 ai-isgeglichen. Die freilaufende Nabe, an der die Luftschraube 11 montiert ist, erscheint auf der Zeichnung als Teil Nummer 16.
Wahlweise kann das Fahrzeug mit zwei Seitenleitungen 1-und 18 ausgestattet werden, deren Luftaufnahme im Inneren der Leitung 101 erfolgt und deren Luftaustritt in die Austrittsleitung 10 mündet. Auf diese Weise wird durch 3 die Austrittsgeschwindigkeit der durch die Seitenleitungen 17 und 18 zirkulierenden Luft ein Unterdruck in deren Mündungen erzeugt und dieser Unterdruck erhöht die UmlalUfgeschwindigkeit der Luft durch die konvergierende-diver= gierende Leitungsfolge 10, die aus den Leitungen 1011 102 und 103 gebildet ist.
Diese Weiterbildung funktioniert natürlich nur, solange das Fahrzeug fährt.
Zur Vermeidung eines Stillstandes wegen Batterieentladung ist ein dritter Wechselstromgenerator 20 für die Speisung der Batterien vorgesehen. Die Rotorachse dieses Wechselstromgenerators 20 steht einerseits in Verbindung mit einer Hälfte einer elektrischen oder mechanischen Kupplung 21 und andererseits mit einer Hälfte einer zweiten Kupplung 22 in Verbindung, die auch elektrisch oder mechanisch betätigbar sein kann.
Die andere Hälfte der ersten Kupplung 21 ist ihrerseits mit der Kurbelwelle eines Dieselmotors 23 gekoppelt, der einen einzigen Zylinder 24 aufweist. Dieser Dieselmotor 23 ist normalerweise nicht mit dem Wechselstromgenerator 20 gekuppelt und er wird vom Armaturenbrett des Fahrzeuges aus durch Einschaltung eines Anlaßmotors in Betrieb gesetzt.
Der Dieselmotor 23 trägt ebenfalls einen Drehmomentregler zur Einstellung der zu erzeugenden elektrischen Ladung. Die beiden Kupplungen 21 und 22 arbeiten so zusammen, daß bei Einkupplung der einen die andere automatisch auskuppelt.
Die andere Hälfte der zweiten Kupplung 22 sitzt auf einer Längswelle 25, die durch Pedale P bewegt wird. Pedalpaare Pl, P2, P3 und P4, die je in Reichweite des Fahrzeugführers, Beifahrers, gegebenenfalls eines dritten und gegebenenfalls eines vierten Fahrgastes angebracht sind, befinden sich an Querwellen 26 und 27 des Fahrzeuges, und zwar sitzen die Pedalpaare P1 und P2 an der ersten Querwelle 26 und die Pedalpaare P3 und P4 an der zweiten Querwelle 27. Die Pedale und die zugehörenden Achsen können unter die Sitze geschoben und nötigenfalls hervorgezogen werden. Die Pedale sind paarweise an je einer Nabe montiert, die nach vorne antreibt und bei umgekehrtem Drehsinn (nach hinten) frei läuft; diese Naben, Typ Rache, werden für Fahrräder verwendet. Sie ermöglichen, daß die von dem radelnden Fahrer, der z.B. das Pedalpaar P3 drückt, erzeugten Umdrehungen der Querwelle 27 nicht diejenigen Umdrehungen behindern, die seitens eines Fahrgastes über das Pedalpaar P4 an der Querwelle 27 erzeugt werden.
Jede dieser Naben vom Typ Rache steht mit einem Sperr-Rad RC1, RC2, RC3 bzw. RC4 in Verbindung. Die Sperr-Räder RC2 und RC3 treiben über eine Galle-Kette (nichtaus der Zeichnung ersichtlich) ein zweites Sperr-Rad mit kleinerem Durchmesser und Multiplikator der Umdrehungszahl an. Dieses zweite Sperr-Rad (das auch nicht in der Zeichnung eingetragen ist) ist am äußeren Ende der Querwellen 26 und 27, welches der Längsachse 25 benachbart ist, mit einem ersten Element einer Kupplung 28 bzw. 30, verbunden. Das zweite Element der Kupplung 28 steht mit einem Zahnkranz 29 in Verbindung, während das zweite Element der Kupplung 30 mit dem Zahnkranz 31 verbunden ist. Jeder dieser Zahnkränze 29 und 31 greift permanent in eine Schnecke, die ihrerseits - wie aus der beiliegenden Draufsicht hervorgeht -auf einem Abschnitt der Längswelle 25 unterhalb des zuqeord neten Zahnkranzes sitzt. Die Längswelle 25 ist außerdem mit einem-Schwungrad 32 gekuppelt, das in der Nähe der Kupplung 22 : Längswelle 25 - Rotorachse des Wechselstromgenerators 20 montiert ist; mit dem Schwungrad 32 wird die Wirkung des Pedaletretens der Fahrgäste reguliert.
Außerdem ist auf der Seite des Dieselmotors 23 bei der Kupplung 21: Kurbelwelle des Dieselmotors 23 - Rotorwelle des Wechselstromgenerators 20 ein weiteres Schwungrad 33 vorgesehen.
Schließlich sind auf dem Armaturenbrett des Fahrzeuges alle erforderlichen Geräte und Anzeiger zur Kontrolle der verschiedenen mechanischen und elektrischen Werte untergebracht, darunter auch eine Kontrolluhr, die den Stand der Batterieaufladungen anzeigt, sowie ein Anzeigen für den Stand der verschiedenen Schaltelemente und -knöpfe, Kontroll- und Steuerschalter.
- 8/Ansprüche - r Leerseite

Claims

A n s p r ü c h e 1. Elektrisch angetriebenes Fahrzeug mit elektrischen Bakterien (1), die einen Gleichstrommotor (4) speisen, welcher über einen Getriebekasten (5) eine Achse des Fahr zeuges antreibt; und mit einem Umformeraggregat (3), das die Batterien (1) auflädt, dadurch gekennzeichnet, daß es als zusätzliche Energiequellen zur Wiederaufladung der Batterien (1) ausgerüstet ist mit einem ersten Wechselstromgenerator (7), der mit dem Gleichstrommotor (4) in Verbindung steht und so eingerichtet ist, daß er bei Bremsung des Fahrzeuges unter Ausnutzung der Trägheit des Motorläufers Strom an die Batterien (1) liefert und somit die auf das Fahrzeug ausgeübte Bremswirkung erhöht; mit einem zweiten Wechselstromgenerator (12), der sich die gesamte Energie des Fahrtwindes zunutze macht und voh einer vorn am Fahrzeug eingebauten Luftschraube (11) und/oder von einem Turbinenrad (14) antreibbar ist, das die dynanische Luftenergie ausnutzt und hinter dem zweiten Wechselstromgenerator (15) untergebracht ist und mit einem dritten Wechselstromgenerator (20), der einerseits über eine gerste Kupplung (21) an einen Dieselmotor (23) und andererseits über eine zweite Kupplung (22) an eine Welle (25) kuppelbar ist, die von den Fahrgästen über Pedalpaare (P) bewegbar ist.
2. Fahrzeug gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die dem Gleichstrommotor (4) aus den Batterien (1) zugeführte Spannung durch das Pedal eines Beschleunigers regulierbar ist, daß die Spannung über ein Steuergerät in der Art eines Regelwiderstandes oder Potentiometers variiert.
3. Fahrzeug gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich bei Verringerung der Fahrtgeschwindigkeit der Gleichstrommotor (4) automatisch von den Batterien (1) abschaltet und daß der Motorläufer dann die Funktion eines Schwungrades und Akkumulators für den ersten Wechselstromgenerator (7) übernimmt, so daß die Aufladung der Batterien (1) mehr oder weniger durch Fersendruck auf den unteren beweglichen Teil des Beschleunigerpedals regulierbar ist.
4. Fahrzeug gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Rotor des zweiten Wechselstromgenerators (12), die Luftschraube (11) und das Turbinenrad (14) auf einer gemeinsamen Welle (13) im Inneren einer konvergierendendivergierenden Leitungsfolge (10) angeordnet sind, die in Längsrichtung des Fahrzeuges verläuft und folgende Bestandteile aufweist: eine trichterförmige Eintrittsleitung (101), die sich im Vorderteil des Fahrzeuges befindet und den zweiten Wechselstromgenerator (12) und die Luftschraube (11) enthält; eine Verbindungsleitung mit kleinerem Querschnitt, in der das Turbinenrad (14) untergebracht ist; und eine Austrittsleitung, die von zwei konisch ausgebildeten konzentrischen Flächen begrenzt ist, wobei die innere Fläche einen als Kofferraum des Fahrzeuges verwendbaren Zentralkörper (15) begrenzt.
5. Fahrzeug gemäß Ansprüchen 1 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Luftschraube (11) und das Turbinenrad (14) auf einer gemeinsamen Welle (13), die sie mit der Rotorwelle des zweiten Wechselstromgenerators (12) gemeinssam haben, je mittels einer freilaufenden Nabe montiert sind, die Phasenverschiebungen der Drehgeschwindigkeiten zwischen Luftschraube (11) und Turbinenrad (14) kompensieren.
6. Fahrzeug gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, gekennzeichnet durch zwei zusätzliche Luftleitungen (17, 18), die auf beiden Seiten des Fahrzeuges in Längsrichtung verlaufen und in die Austrittsleitung (103) münden, wodurch die Saugwirkung auf die austretende. Luft erhöhbar und somit die kinetische Energie der Luft. -vergrößerbar ist, welche die Luftschraube (22) und das Turbinenrad (1.4) und demzufolge auch den zweiten Wechselstromgenerator (12) antreibt.
7. Fahrzeug gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Dieselmotor (23) einen einzigen Zylinder (24) afweist, der vom Armaturenbrett des Fahrzeuges aus über einen elektrischen Antriebsmotor anlaßbar ist; daß die erste Kupplung (21), die hälftig mit der Längswelle (25) in Verbindung steht, beim Anlassen des Dieselmotors (23) diesen mit dem dritten Wechselstromgenerator (20) kuppelt, wobei sich gleichzeitig die Längswelle (25) durch das Ausrücken der zweiten Kupplung (22) von dem dritten Wechselstromgenerator (20) entkuppelt; und daß neben der ersten Kupplung (21) ein Schwungrad (32) angebracht ist, dessen Funktion in der Regulierung des Antriebsdrehmoments durch den Dieselmotor (23) besteht.
8. Fahrzeug gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Längswelle (25) durch mindestens ein Schneckenrad-Zahnkranzgetriebe antreibbar ist, dessen Zahnkranz (291 31) mit einer Querwelle (26 bzw. 27) in Verbindung steht und durch ein Pedalpaar (P) bewegbar ist; daß eine Verbindung und Trennung von Zahnkranz (29, 30) und Querwelle (26 bzw.

27) mittels.einer zwischengeschalteten Kupplung (28 bzw. 30) herstellbar ist; daß die Pedalpaare (P) an eine nach vorn treibende und eine freilaufende, d.h. in Gegenrichtung oder im Rückwärtsgang drehbare Nabe angeschlossen sind; und daß eine Hälfte der zwischen dem Zahnkranz (29, 31) und der Querwelle (26 bzw. 27) sitzenden Kupplung (28 bzw. 30) durch ein kleineres Sperr-Rad beaufschlagbar ist, welches die Bewegungen eines weiteren Sperr-Rades (RC) übersetat, das mit einer Nabe vom Typ Rache verbunden ist und über eine Galle-Kette das kleinere Sperr-Rad antreibt.
9. Fahrzeug gemäß Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß an der Längswelle (25) zwei Abschnitte in Schneckenform voryesehen sind; daß zwei Querwellen (26, 27) angeordnet sind, die jeweils von zwei Pedalpaaren(P1, P2 bzw. P3, P4) drehbar sind; und daß die beiden Querwellen (26, 27) nach dem Ausrücken der zwischen den Querwellen (26, 27) und den Zahnkränzen (29, 31) angeordneten Kupplungen (28, 30) unter den Fahrzeugsitzen verstaubar sind.
10. Fahrzeug gemäß Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß auf der Längswelle (25) neben der zweiten Kupplung 22) ein zweites Schwungrad (32) angeordnet ist, um für den Ausgleich des Drehmomentes zu sorgen, das die Pedalbewegungen der Fahrgäste erzeugen.
11. Fahrzeug gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Umformeraggregat (3) einen umschaltbaren 125/220 Volt-Transformator enthält, damit die Batterien (1) an eine Energiequelle mit 125 bzw. 220 V Spannung anschließbar sind; und daß das Umformeraggregat (3) einen Leistungsmesser zur sofortigen Ermittlung der dem Netz abgezapften Kilowattstunden aufweist.
12. Fahrzeug gemäß einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß an seinem Armaturenbrett Anzeiger vorgesehen sind, welche die Kontrolle und Steuerung des Zustandes genannter Teile, insbesondere des Ladezustandes der Batterien (1), erlauben.