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Title:
VEHICLE HAVING AN ELECTRICAL DRIVE
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2011/089064
Kind Code:
A2
Abstract:
The invention relates to a vehicle having an electrical drive or hybrid drive, which comprises an electrical engine (3) and an electrochemical and/or electrostatic store (4), wherein the electrical engine (3) can be operated to propel the vehicle as an electrical motor and to brake the vehicle as a generator and wherein the electrochemical and/or electrostatic store (4) supplying power to the electrical engine (3) can be charged by the electrical engine (3) during operation thereof as a generator, wherein the vehicle further has a control unit (11) which is configured to supply an output power of the electrical engine (3) during operation thereof as a generator alternatively or additionally to at least one other consumer.

Inventors:
BIRKE PETER (DE)
SCHEMEL BERTRAM (DE)
SCHIEMANN MICHAEL (DE)
Application Number:
PCT/EP2011/050432
Publication Date:
July 28, 2011
Filing Date:
January 14, 2011
Export Citation:
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Assignee:
CONTINENTAL AUTOMOTIVE GMBH (DE)
BIRKE PETER (DE)
SCHEMEL BERTRAM (DE)
SCHIEMANN MICHAEL (DE)
International Classes:
B60L7/02; B60L50/10; B60L50/15
Foreign References:
US20080269009A12008-10-30
DE10226308A12003-12-24
US20060116797A12006-06-01
Other References:
None
See also references of EP 2525994A2
Attorney, Agent or Firm:
CONTINENTAL AUTOMOTIVE GMBH (DE)
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Claims:
Patentansprüche

1. Fahrzeug mit einem elektrischen Antrieb oder Hybridantrieb, das eine elektrische Maschine (3) und einen elektro- chemischen und/oder elektrostatischen Speicher (4) aufweist, wobei die elektrische Maschine (3) zum Vortrieb des Fahrzeugs als Elektromotor und zum Bremsen des Fahrzeugs als Generator betreibbar ist und wobei der zur Stromversorgung der elektrischen Maschine (3) vorgesehene Speicher (4) bei einem Betrieb der elektrischen Maschine (3) als Generator durch diese aufladbar ist,

dadurch gekennzeichnet,

dass es ferner eine Steuereinheit (11) aufweist, die einge¬ richtet ist, eine Ausgangsleistung der elektrischen Maschine (3) bei deren Betrieb als Generator alternativ oder zusätzlich mindestens einem anderen Verbraucher zuzuführen.

2. Fahrzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass es ferner eine Messvorrichtung zur Bestimmung eines Ladezustands des Speichers (4) aufweist, wobei die Steuereinheit (11) ein¬ gerichtet ist, die Ausgangsleistung der elektrischen Maschine (3) bei deren Betrieb als Generator in Abhängigkeit von dem damit bestimmten Ladezustand mit einem kleineren oder größeren Anteil oder ausschließlich dem Speicher (4) oder dem min- destens einen anderen Verbraucher zuzuführen.

3. Fahrzeug nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit (11) eingerichtet ist, die Ausgangsleistung ausschließlich dem mindestens einen anderen Verbraucher zuzu- führen, wenn der gemessene Ladezustand einen definierten Maximalwert überschreitet.

4. Fahrzeug nach einem der Ansprüche 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass es auch eine Messvorrichtung zum Bestimmen der Ausgangsleistung der elektrischen Maschine (3) bei deren Betrieb als Generator und/oder eines dem Speicher (4) zugeführten Anteils der Ausgangsleistung aufweist, wobei die Steuereinheit (11) eingerichtet ist, die Ausgangsleistung bei einer Überschreitung eines Leistungsschwellenwerts so antei¬ lig dem mindestens einen weiteren Verbraucher zuzuführen, dass der dem Speicher (4) zugeführte Anteil den Leistungs¬ schwellenwert nicht überschreitet.

5. Fahrzeug nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit (11) eingerichtet ist, die Ausgangsleistung ausschließlich dem Speicher (4) zuzuführen, wenn der gemessene Ladezustand einen Schwellenwert unter- schreitet und die Ausgangsleistung einen Leistungsschwellenwert nicht überschreitet.

6. Fahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass es eine vorzugsweise als Innenraumheizung (9) ausgeführte Heizung und/oder einen vorzugsweise als Latent¬ wärmespeicher (10) ausgeführten Wärmespeicher aufweist, wobei der mindestens eine andere Verbraucher eine Widerstandslast (7) umfasst, die dazu eingerichtet ist, die Heizung bzw. den Wärmespeicher mit durch Umwandlung elektrischer Energie er- zeugter Wärme zu versorgen.

7. Fahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Verbraucher eine vorzugs¬ weise mit einem Klimakompressor ausgeführte Klimaanlage (8) und/oder eine Kühleinrichtung für den Speicher (4) umfasst.

8. Fahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass es einen seriellen Hybridantrieb mit einem Verbrennungsmotor (12) und einer mit dem Verbrennungsmotor (12) verbundenen und bei einem Antrieb durch den Verbrennungsmotor (12) als Generator arbeitenden zweiten elektrischen Maschine (13) aufweist, wobei die zweite elektrische Maschine (13) auch als durch den Verbrennungsmotor (12) gebremster Elektromotor betreibbar ist und den anderen Verbrau- eher oder einen der anderen Verbraucher bildet.

9. Fahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Speicher (4) durch mindestens eine Blei- batterie oder durch Doppelschichtkondensatoren oder Nickel- Metallhydrid-Zellen oder Nickel-Zink-Zellen oder Lithium- Ionen-Zellen oder eine Kombination aus mehreren Zellentypen und/oder einem oder mehreren Doppelschichtkondensatoren gege- ben ist.

10. Fahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch ge¬ kennzeichnet, dass ein Wechselstrom-Gleichstrom-Wandler zwischen die elektrische Maschine (3) und den mindestens einen Verbraucher geschaltet ist.

Description:
Beschreibung

Fahrzeug mit elektrischem Antrieb Die Erfindung betrifft ein Fahrzeug mit einem elektrischen Antrieb oder einem Hybridantrieb, das eine elektrische Ma ¬ schine und einen elektrochemischen und/oder elektrostatischen Speicher aufweist, nach dem Oberbegriff des Hauptanspruchs. Bei einem derartigen Fahrzeug ist die elektrische Maschine nicht nur als Elektromotor zum Vortrieb des Fahrzeugs be ¬ treibbar, sondern auch als Generator zum Bremsen des Fahrzeugs, wobei der zur Stromversorgung der elektrischen Maschine vorgesehene Speicher bei einem Betrieb der elektrischen Maschine als Generator durch diese aufladbar ist. Dadurch kann die primär als Motor des Fahrzeugs vorgesehene elektri ¬ sche Maschine als Motorbremse genutzt werden, wenn das Fahr ¬ zeug verzögert oder bei einer Fahrt bergab eine Beschleuni ¬ gung des Fahrzeugs verhindert oder begrenzt werden soll. Da- bei wird eine kinetische Energie des Fahrzeugs durch die jetzt als Generator arbeitende elektrische Maschine wieder in elektrische Energie gewandelt, die zumindest zu einem großen Teil als chemische Energie in dem elektrochemischen und/oder elektrostatischen Speicher gespeichert werden kann, um später wieder für den Antrieb des Fahrzeugs zur Verfügung zu stehen.

Die Energie kann jedoch nur so lange in den typischerweise durch eine Batterie gegebenen Speicher eingespeist werden, bis dieser voll ist oder solange eine Betriebsstrategie dies als für den Speicher günstig erachtet. Auch kann die Energie in der Regel nicht beliebig schnell in dem Speicher gespei ¬ chert werden, sondern nur mit einer durch den Speicher begrenzten Maximalleistung. Dadurch sind einer Benutzung der elektrischen Maschine als Motorbremse bei gattungsgemäßen Fahrzeugen nach dem Stand der Technik Grenzen gesetzt. Will man dagegen eine höhere Bremsleistung realisieren oder kinetische Energie über eine Speicherkapazität des elektrochemi ¬ schen und/oder elektrostatischen Speichers hinaus abbauen, so sind dafür bei aus dem Stand der Technik bekannten Fahrzeugen zusätzlich herkömmliche Bremsen erforderlich. Das bringt den Nachteil mit sich, dass die kinetische Energie verloren geht und nicht mehr in anderer Form genutzt werden kann. Auch müs- sen die herkömmlichen Bremsen dann so leistungsfähig ausgeführt sein, dass sie das Fahrzeug nötigenfalls allein mit ei ¬ ner hinreichend hohen Verzögerung abbremsen können, was eine nachteilig hohe Masse der Bremsen mit sich bringt. Sowohl diese zusätzliche Masse als auch die nur begrenzte Nutzung der bei einer Bremsung abzubauenden kinetischen Energie führen zu einer nachteiligen Begrenzung einer Reichweite von ausschließlich elektrisch angetriebenen Fahrzeugen oder Fahrzeugen mit Hybridantrieb nach dem Stand der Technik. Der Erfindung liegt also die Aufgabe zugrunde, Maßnahmen vor ¬ zuschlagen, mit denen die Reichweite eines mit einem elektrischen Antrieb oder einem Hybridantrieb ausgestatteten Fahrzeugs bei gegebener Speicherkapazität eines elektrochemischen und/oder elektrostatischen Speichers dieses Fahrzeugs vergrö- ßert werden kann.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein Fahrzeug mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs in Verbindung mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Hauptans- pruchs . Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterentwicklungen der Erfindung ergeben sich mit den Merkmalen der Unteransprüche .

Dadurch, dass das vorgeschlagene Fahrzeug eine Steuereinheit aufweist, die eingerichtet ist, eine Ausgangsleistung der elektrischen Maschine bei deren Betrieb als Generator alternativ oder zusätzlich zu dem elektrischen Speicher mindestens einem anderen Verbraucher zuzuführen, kann die elektrische Maschine des Fahrzeugs auch dann noch als Motorbremse verwen- det werden, wenn die Ausgangsleistung der dann als Generator arbeitenden elektrischen Maschine ein für einen Ladevorgang des elektrischen Speichers zulässiges Maximum überschreitet oder wenn der Speicher bereits vollständig aufgeladen ist. Daher benötigt dieses Fahrzeug entweder überhaupt keine her ¬ kömmlichen mechanischen Bremsen, bei denen kinetische Energie durch Reibung abgebaut wird, oder kann zumindest mit kleiner und daher leichter ausgeführten mechanischen Bremsen auskom- men. Das wirkt sich bereits positiv auf eine Reichweite des Fahrzeugs aus. Ein zusätzlicher Vorteil ergibt sich dadurch, dass auch bei einer Überschreitung der durch die Kapazität oder die höchst zulässige Ladeleistung des elektrischen Speichers bedingten Grenze die beim Bremsen abgebaute kinetische Energie nicht verloren geht, sondern nach ihrer Umwandlung in elektrische Energie in dem mindestens einen anderen Verbrau ¬ cher genutzt werden kann. Dadurch kann wiederum ein Bedarf dieses Verbrauchers an durch den elektrischen Speicher zur Verfügung gestellter elektrischer Energie reduziert oder eine völlige Unabhängigkeit des Verbrauchers vom elektrischen

Speicher erreicht werden, womit ein größerer Anteil der dort speicherbaren elektrischen Energie für den Vortrieb des Fahrzeugs zur Verfügung steht und daher wieder die Reichweite des Fahrzeugs erhöht werden kann.

Damit ein möglichst großer Anteil der bei einer Bremsung des Fahrzeugs abgebauten kinetischen Energie in Form elektrischer Energie im Speicher des Fahrzeugs gespeichert werden und spä ¬ ter wieder für einen Vortrieb des Fahrzeugs zur Verfügung stehen kann, weist das Fahrzeug vorzugsweise auch eine Mess ¬ vorrichtung zur Bestimmung eines Ladezustands des elektroche ¬ mischen und/oder elektrostatischen Speichers auf, wobei die Steuereinheit in diesem Fall eingerichtet ist, die Ausgangs ¬ leistung der elektrischen Maschine bei deren Betrieb als Ge- nerator in Abhängigkeit von dem damit bestimmten Ladezustand zu einem kleineren oder größeren Anteil oder ausschließlich dem Speicher oder dem mindestens einen anderen Verbraucher zuzuführen. Dabei ist die Steuereinheit vorzugsweise insbe ¬ sondere so programmiert oder eingerichtet, dass die Ausgangs- leistung ausschließlich dem mindestens einen anderen Verbraucher zugeführt wird, wenn der mit der Messvorrichtung bestimmte Ladezustand einen definierten Maximalwert überschrei ¬ tet. Dieser Maximalwert muss dabei nicht unbedingt konstant sein, sondern kann unter Umständen auch in Abhängigkeit von anderen Größen definiert werden und beispielsweise zeitabhängig sein entsprechend einer für den elektrochemischen

und/oder elektrostatischen Speicher vorteilhaften Betriebs- Strategie.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung weist das Fahrzeug auch eine Messvorrichtung zum Bestimmen der Ausgangsleistung der elektrischen Maschine bei deren Betrieb als Generator oder eines dem Speicher zugeführten Anteils dieser Ausgangsleistung auf. Dann kann die Steuereinheit in vorteil ¬ hafter Weise, beispielsweise durch eine entsprechende Prog ¬ rammierung, auch dazu eingerichtet sein, die Ausgangsleistung bei einer Überschreitung eines Leistungsschwellenwerts so an- teilig dem mindestens einen weiteren Verbraucher zuzuführen, dass der dem elektrischen Speicher zugeführte Anteil den Leistungsschwellenwert nicht überschreitet. Für den Leis ¬ tungsschwellenwert gilt dabei das zuvor für den Maximalwert des Ladezustands Gesagte entsprechend. Dadurch kann wieder erreicht werden, dass ein größtmöglicher Anteil der durch die elektrische Maschine bei einer Bremsung erzeugten elektrischen Energie in dem elektrochemischen und/oder elektrostatischen Speicher gespeichert werden kann und die Ladeleistung des elektrochemischen und/oder elektrostatischen Speichers dabei auf einen für den Speicher günstigen Wert beschränkt werden kann. Andererseits kann die Steuereinheit programm ¬ technisch oder auf andere Weise dazu eingerichtet sein, die Ausgangsleistung der als Generator betriebenen elektrischen Maschine ausschließlich dem genannten Speicher zuzuführen, wenn der gemessene Ladezustand einen Schwellenwert unter ¬ schreitet und die Ausgangsleistung einen Leistungsschwellenwert nicht überschreitet, damit ein größtmöglicher Teil der bei einer Bremsung gewonnenen elektrischen Energie später wieder für einen Vortrieb des Fahrzeugs zur Verfügung steht.

Der genannte Verbraucher, der alternativ oder zusätzlich zu dem Speicher mit elektrischer Energie versorgt werden kann, wenn die elektrische Maschine des Fahrzeugs bei dessen Ab- bremsung als Generator arbeitet, wird vorzugsweise so ge ¬ wählt, dass auch er eine für den Betrieb des Fahrzeugs sinn ¬ volle Funktion erfüllt. So kann der mindestens eine Verbrau ¬ cher z.B. als Widerstandslast ausgeführt sein, die dazu ein- gerichtet ist, eine Heizung oder einen Wärmespeicher mit Wärme zu versorgen, die in dieser Widerstandslast durch Umwand ¬ lung elektrischer Energie entsteht, wobei die Heizung z.B. eine Innenraumheizung des Fahrzeugs sein kann. Denkbar wäre aber auch eine Heizung, die stattdessen oder zusätzlich zum Temperieren des elektrochemischen und/oder elektrostatischen Speichers verwendet werden kann. Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Widerstandslast zum Heizen eines vorzugsweise als Latentwärmespeicher ausgeführten Wärmespeichers dient, der seinerseits z.B. zur Versorgung einer Innenraumheizung oder einer Konditioniereinrichtung für den elektrochemischen und/oder elektrostatischen Speicher dienen kann. Dann kann die bei einer Bremsung in Wärme umgewandelte Energie auch zu ¬ mindest anteilig auch noch zu einem späteren Zeitpunkt ge ¬ nutzt werden.

Alternativ oder zusätzlich kann auch eine Klimaanlage

und/oder eine Kühleinrichtung für den elektrochemischen und/oder elektrostatischen Speicher als durch die elektrische Maschine mit Energie versorgbarer Verbraucher vorgesehen sein, damit die beim Bremsen gewonnene Energie auch zum Kühlen verwendet werden kann. Das kann sich wieder vorteilhaft auf die Reichweite des Fahrzeugs auswirken, weil elektroche ¬ mische Speicher typischerweise bei niedrigen Temperaturen höhere Gebrauchsdauer erreichen und die Kühlung das mögliche thermische Durchgehen ausschließt. Um sicherzustellen, dass der elektrochemische Speicher stets optimal temperiert ist, kann also insbesondere eine Konditioniereinrichtung für den elektrochemischen und/oder elektrostatischen Speicher vorgesehen sein, die den elektrochemischen und/oder elektrostati- sehen Speicher sowohl kühlen als auch heizen kann und dazu eingerichtet ist, eine Temperatur des elektrochemischen und/oder elektrostatischen Speichers auf einen für die Betriebsstrategie des Speichers optimalen Wert zu regeln. Zum Kühlen kann diese Konditioniereinrichtung oder eine andere Kühleinrichtung oder die Klimaanlage des Fahrzeugs jeweils einen elektrischen Klimakompressor aufweisen, mit dem sich ein guter Wirkungsgrad realisieren lässt. Es ist auch denk- bar, dass die Klimaanlage des Fahrzeugs je nach Bedarf sowohl einen Fahrgastinnenraum als auch den elektrochemischen und/oder elektrostatischen Speicher kühlen kann, wobei gerade bei hohen Ladeleistungen eine Kühlung des elektrochemischen und/oder elektrostatischen Speichers hilfreich ist, um dessen Lebensdauer zu verlängern.

Der elektrochemische und/oder elektrostatische Speicher des Fahrzeugs kann in ganz unterschiedlicher Weise realisiert sein. Beispielsweise kann es sich dabei um eine oder mehrere Bleibatterien handeln oder um Doppelschichtkondensatoren, Nickel-Metallhydrid-Zellen, Nickel-Zink-Zellen oder Lithium- Ionen-Zellen oder auch um eine Kombination aus mehreren Zellentypen und/oder auch eine Kombination mit Doppelschichtkondensatoren .

Typischerweise wird die elektrische Maschine des Fahrzeugs, wenn sie, durch Räder des Fahrzeugs angetrieben, als Genera ¬ tor arbeitet, Wechselstrom erzeugen. Sofern es sich bei dem weiteren Verbraucher z.B. um eine einfache Widerstandslast handelt, kann diese direkt durch den vom Generator erzeugten Wechselstrom versorgt werden. In anderen Fällen dagegen kann es vorteilhaft sein, wenn ein Wechselstrom-Gleichstrom-Wand ¬ ler zwischen die elektrische Maschine und den mindestens ei ¬ nen Verbraucher geschaltet ist.

Sofern das Fahrzeug mit einem Hybridantrieb ausgestattet ist, kann dieser als serieller Hybridantrieb mit einem Verbrennungsmotor und einer mit dem Verbrennungsmotor verbundenen und bei einem Antrieb durch den Verbrennungsmotor als Genera- tor arbeitenden zweiten elektrischen Maschine ausgeführt sein. In diesem Fall kann die zweite elektrische Maschine so ausgeführt sein, dass sie auch als durch den Verbrennungsmo ¬ tor gebremster Elektromotor betreibbar ist und als solcher den anderen Verbraucher oder einen der anderen Verbraucher bildet, der durch die zuerst genannte elektrische Maschine mit elektrischer Energie versorgt wird, wenn das Fahrzeug ge ¬ bremst und die erstgenannte elektrische Maschine dazu als Ge ¬ nerator benutzt wird.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand der Figuren 1 bis 4 erläutert. Es zeigt

Fig. 1 in schematischer Darstellung einen Antriebsstrang eines Fahrzeugs mit einem elektrischen Antrieb,

Fig. 2 in entsprechender Darstellung, wie eine elektrische

Maschine dieses Fahrzeugs als Generator betrieben werden kann, um das Fahrzeug abzubremsen,

Fig. 3 in einer entsprechenden Darstellung einen Antriebsstrang eines Fahrzeugs mit einem seriellen Hybrid ¬ antrieb, und

Fig. 4 in einer der Fig. 3 entsprechenden Darstellung eine

Funktionsweise einer Motorbremse dieses Fahrzeugs.

In Fig. 1 sind verschiedene Komponenten eines Fahrzeugs mit einem elektrischen Antrieb gezeigt. Dargestellt sind insbe ¬ sondere zwei angetriebene Räder 1, ein Reduktionsgetriebe 2, eine elektrische Maschine 3 und ein elektrochemischer

und/oder elektrostatischer Speicher 4 dieses Fahrzeugs. Bei dem Speicher 4 kann es sich z.B. um eine Bleibatterie oder um eine Batterie von Nickel-Metallhydrid-Zellen, Nickel-Zink- Zellen oder Lithium-Ionen-Zellen handeln. Auch eine Kombination aus mehreren verschiedenen Zellentypen ist möglich. Bei anderen Ausführungen können stattdessen auch andere elektrochemische und/oder elektrostatische Speicher 4 zum Einsatz kommen, beispielsweise Doppelschichtkondensatoren. Auch eine Kombination aus Doppelschichtkondensatoren und Zellen ist möglich . Bei einem Stillstand des Fahrzeugs kann der elektrochemische und/oder elektrostatische Speicher 4 über ein in Fig. 1 ebenfalls dargestelltes, als Wechselstrom-Gleichstrom-Wandler ausgeführtes Ladegerät 5 aufgeladen werden, das dazu an ein Stromnetz anschließbar ist.

Die elektrische Maschine 3 kann zum Vortrieb des Fahrzeugs als Elektromotor betrieben werden, wofür sie vom elektrochemischen und/oder elektrostatischen Speicher 4 mit Strom ver- sorgt wird. Dazu ist ein Wandler 6 zwischen den Speicher 4 und die elektrische Maschine 3 geschaltet, der als Gleich ¬ strom-Wechselstrom-Wandler arbeitet. Über das Reduktionsgetriebe 2 treibt die elektrische Maschine 3 dann die Räder 1 an .

Das Fahrzeug kann ferner abgebremst werden, indem die elekt ¬ rische Maschine 3 als Generator betrieben wird, der dann durch die Räder 1 über das jetzt übersetzend wirkende Reduk ¬ tionsgetriebe 2 angetrieben wird. Dabei kann die als Genera- tor arbeitende elektrische Maschine 3 insbesondere den Spei ¬ cher 4 aufladen, so dass zumindest ein Teil einer beim Bremsen abgebauten kinetischen Energie des Fahrzeugs im Speicher 4 als elektrische Energie gespeichert wird und später wieder zum Vortrieb des Fahrzeugs zur Verfügung steht.

Damit die bei einem Abbremsen des Fahrzeugs durch die elekt ¬ rische Maschine 3 erzeugte elektrische Energie auch dann sinnvoll genutzt wird, wenn ein Ladezustand des Speichers 4 ein definiertes Maximum erreicht hat oder wenn eine für den Speicher 4 höchst zulässige Ladeleistung überschritten wird, ist das Fahrzeug so eingerichtet, dass alternativ oder zu ¬ sätzlich zu dem Speicher 4 auch andere Verbraucher des Fahrzeugs bei einem Betrieb der elektrischen Maschine 3 als Gene ¬ rator durch diese mit Strom versorgt werden können. Zwei die- ser Verbraucher sind in Fig. 2 dargestellt, nämlich eine Widerstandslast 7 und eine Klimaanlage 8. Dabei ist die Wider ¬ standslast 7 dazu eingerichtet, eine Innenraumheizung 9 und einen Latentwärmespeicher 10, mit denen das Fahrzeug ausges- tattet ist, mit Wärme zu versorgen, die in der Widerstands ¬ last 7 durch Umwandlung elektrischer Energie erzeugt wird. Ferner kann die in der Widerstandslast 7 erzeugte Wärme bei Bedarf auch zur Batteriekonditionierung verwendet werden, in- dem sie dem Speicher 4 zugeführt wird, wenn dessen Temperatur unterhalb eines optimalen Werts liegt. Die im Latentwärmes ¬ peicher 10 gespeicherte Energie kann bei Bedarf beispielswei ¬ se der Innenraumhei zung 9 zugeführt werden, wenn die Widerstandslast 7 keine Wärme erzeugt.

Die Klimaanlage 8 weist einen mit Gleichstrom betriebenen Klimakompressor auf, wobei der beim Abbremsen des Fahrzeugs als Wechselstrom-Gleichstromwandler arbeitende Wandler 6 zwischen die elektrische Maschine 3 und die Klimaanlage 8 ge- schaltet ist. Die elektrische Maschine 3 erzeugt nämlich

Wechselstrom, wenn sie als Generator arbeitet, weshalb auch ein Aufladen des Speichers 4 über den Wandler 6 erfolgt, wenn der Speicher 4 durch die elektrische Maschine 3 aufgeladen wird. Die Klimaanlage 8 kann nicht nur zur Kühlung eines Fahrgastraums des Fahrzeugs verwendet werden und dabei die

Innenraumhei zung 9 ergänzen, sondern auch als Kühleinrichtung für den Speicher 4 fungieren zur Batteriekonditionierung, wenn die Temperatur des Speichers 4 oberhalb eines optimalen Werts liegt.

In Fig. 2 sind Wärmeströme durch weiße Pfeile veranschau ¬ licht, während Ströme elektrischer Energie, wie auch in den anderen Figuren, durch schraffierte Pfeile und Ströme mecha ¬ nischer Energie durch schwarz ausgfüllte Pfeile veranschau- licht sind.

Um eine elektrische Ausgangsleistung der elektrischen Maschine 3 und damit eine Bremsleistung der elektrischen Maschine 3 bei deren Betrieb als Generator zu steuern, weist das Fahr- zeug eine Steuereinheit 11 auf, die auch dazu eingerichtet ist, die elektrische Ausgangsleistung auf den Speicher 4 und die verschiedenen weiteren Verbraucher zu verteilen. Die Steuereinheit 11 umfasst dabei eine Messvorrichtung zur Be- 1

Stimmung eines Ladezustands des elektrochemischen und/oder elektrostatischen Speichers 4 sowie zum Bestimmen der Ausgangsleistung der elektrischen Maschine 3 bei deren Betrieb als Generator und zur Bestimmung eines dem Speicher 4 zuge- führten Anteils dieser Ausgangsleistung. Die Steuereinheit 11 ist nun programmtechnisch eingerichtet, die Ausgangsleistung der elektrischen Maschine 3 bei deren Betrieb als Generator in Abhängigkeit von Ausgangssignalen der genannten Messvorrichtung und insbesondere in Abhängigkeit von dem gemessenen Ladezustand des Speichers 4 zu einem kleineren oder größeren Anteil oder ausschließlich dem Speicher 4 oder den anderen Verbrauchern, also der Widerstandslast 7 und/oder der Klimaanlage 8 zuzuführen. Dabei ist die Steuereinheit 11 insbeson ¬ dere so programmiert, dass die elektrische Ausgangsleistung der elektrischen Maschine 3 ausschließlich dem Speicher 4 zugeführt wird, wenn der gemessene Ladezustand einen Schwellen ¬ wert unterschreitet und die Ausgangsleistung einen Leis- tungsschwellenswert nicht überschreitet, dass die Ausgangs ¬ leistung dagegen ausschließlich den anderen Verbrauchern, un- ter denen sich die Widerstandslast 7 und die Klimaanlage 8 befindet, zugeführt wird, wenn der gemessene Ladezustand ei ¬ nen definierten Maximalwert überschreitet. Ferner ist die Steuereinheit 11 so eingerichtet, dass die elektrische Aus ¬ gangsleistung der elektrischen Maschine 3 bei deren Betrieb als Generator, sofern sie den genannten Leistungsschwellenwert überschreitet, so anteilig den genannten weiteren Ver ¬ brauchern zugeführt wird, dass der dem elektrochemischen und/oder

elektrostatischen Speicher 4 zugeführte Anteil der Ausgangs- leistung den Leistungsschwellenwert nicht überschreitet.

Die anhand der Fign. 1 und 2 beschriebenen Merkmale können selbstverständlich auch bei einem Fahrzeug mit Hybridantrieb realisiert sein, das zusätzlich zu dem elektrischen Antrieb auch einen Verbrennungsmotor aufweist. Ein Beispiel für einen Antriebsstrang eines solchen Fahrzeugs ist in Fig. 3 veranschaulicht, wobei wiederkehrende Merkmale, wie auch in Fig. 4, wieder mit den gleichen Bezugszeichen versehen sind. In diesem Fall ist das Fahrzeug mit einem seriellen Hybridantrieb ausgestattet, der zusätzlich zu der elektrischen Maschine 3 einen Verbrennungsmotor 12 und eine mit einer Kurbelwelle des Verbrennungsmotor 12 verbundene zweite elektri- sehe Maschine 13 umfasst, die als Generator arbeitet, wenn sie vom Verbrennungsmotor 12 angetrieben wird. Eine elektrische Ausgangsleistung der zweiten elektrischen Maschine 13 kann dann zur Versorgung der elektrischen Maschine 3 verwendet werden, wenn diese zum Vortrieb des Fahrzeugs als Elekt- romotor arbeitet und eine Versorgung durch den elektrochemischen und/oder elektrostatischen Speicher 4 nicht ausreicht. Der Verbrennungsmotor 12 treibt die Räder 1 des Fahrzeugs bei diesem Hybridantriebsstrang also nicht direkt an, sondern dient einer Reichweitenverlängerung durch Nachladung des elektrochemischen und/oder elektrostatischen Speichers 4, während die Räder 1 auch bei einem Betrieb des Verbrennungs ¬ motors 12 durch die elektrische Maschine 3 angetrieben wer ¬ den . In Fig. 4 ist veranschaulicht, wie der Verbrennungsmotor 12 in Verbindung mit der jetzt als Elektromotor arbeitenden zweiten elektrischen Maschine 13 als Energiesenke für eine Motorbremse des Fahrzeugs dienen kann, wenn der elektrische Speicher 4 vollständig aufgeladen ist oder eine höchstzuläs- sige Ladeleistung ausgeschöpft ist und von einer elektrischen Ausgangsleistung der beim Bremsen als Generator arbeitenden elektrischen Maschine 3 überschritten wird. In diesem Fall bildet die zweite elektrische Maschine 13 den anderen Ver ¬ braucher oder einen der anderen Verbraucher, dem die Aus- gangsleistung der elektrischen Maschine 3 bei deren Betrieb als Generator alternativ oder zusätzlich zu dem elektrochemischen und/oder elektrostatischen Speicher 4 zugeführt wird. Die Aufteilung dieser Ausgangsleistung der elektrischen Maschine 3 zwischen dem elektrochemischen und/oder elektrosta- tischen Speicher 4 und der zweiten elektrischen Maschine 13 und gegebenenfalls weiteren Verbrauchern erfolgt auch hier wieder durch die entsprechend programmtechnisch eingerichtete Steuereinheit 11. Wenn die Ausgangsleistung zum Bremsen des 1

Fahrzeugs zumindest anteilig der zweiten elektrischen Maschine 13 zugeführt wird, treibt diese den Verbrennungsmotor 12 an, durch den sie dann gebremst wird. Dadurch kann, auch bei langen Fahrten bergab, eine ausreichende Bremsleistung reali- siert werden, ohne dass zusätzliche Komponenten in das Fahr ¬ zeug eingebaut sein müssen, die für alle anderen denkbaren Betriebssituationen nicht oder nicht in diesem Maß benötigt werden, beispielsweise zusätzliche Lastwiderstände oder über ¬ dimensionierte mechanische Bremsen. Durch die beschriebene zusätzliche Nutzung des Verbrennungsmotors mit der zweiten elektrischen Maschine 13 als Motorbremse kann daher eine Ge ¬ samtmasse des Fahrzeugs reduziert werden.

Der Antriebsstrang enthält bei Fahrzeugen der zuletzt be- schriebenen Art also mindestens zwei elektrische Maschinen 3 und 13, von denen eine mechanisch mit dem Verbrennungsmotor 12 gekoppelt ist und die andere mit den angetriebenen Rädern 1. Statt bei voller Batterie oder in einer Situation, in der eine maximale Ladeleistung der als Speicher 4 dienenden Bat- terie ausgeschöpft ist, eine überschüssige Bremsenergie oder Bremsleistung über einen Lastwiderstand in Wärme zu wandeln, kann sie daher über die üblicherweise als Generator dienende elektrische Maschine 13 in Bewegungsenergie zurückgewandelt werden, so dass der Verbrennungsmotor 12, der mit der zweiten elektrischen Maschine 13 einen Range Extender bildet, von der jetzt als Elektromotor arbeitenden elektrischen Maschine 13 angetrieben und dabei zunächst gegen sein Trägheitsmoment be ¬ schleunigt wird. Da der Verbrennungsmotor 12 und die zweite elektrische Maschine 13, die dabei als Energiesenke dienen, ohnehin an Bord des Fahrzeugs sind, verursachen diese Maßnah ¬ men kein zusätzliches Gewicht und keine zusätzlichen Kosten.

Selbstverständlich können aber auch zusätzlich zu der zweiten elektrischen Maschine 13 andere Verbraucher, wie z.B. die in Fig. 2 gezeigte Widerstandslast 7 und die Klimaanlage 8, vor ¬ handen sein und im Fall einer überschüssigen Bremsleistung alternativ oder zusätzlich zu dem Speicher 4 und der zweiten elektrischen Maschine 13 mit einer Ausgangsleistung der 1

elektrischen Maschine 3 versorgt werden. Auch hier kann also in einem Lastwiderstand frei werdende Wärme z.B. zur Kondi ¬ tionierung der Temperatur im Fahrgastinnenraum zum Aufladen von Wärmespeichern oder zur Konditionierung der Temperatur des elektrochemischen und/oder elektrostatischen Speichers 4 genutzt werden. Ebenso kann auch hier die überschüssige Ener ¬ gie alternativ oder zusätzlich je nach Bedarf auch zum Betrieb der Klimaanlage 8 verwendet werden, die bevorzugt als Klimakompressor ausgeführt ist, wobei jedoch auch eine mecha- nische Kopplung denkbar wäre. Die Klimaanlage 8 kann dabei je nach Bedarf sowohl den Fahrgastinnenraum als auch die Batterie kühlen.

Die Nutzung der Wärme an einem Lastwiderstand und der über- schüssigen elektrischen Energie kann selbstverständlich auch für andere Hybridfahrzeuge, z.B. für solche mit parallelem oder leistungsverzweigtem Antrieb, vorgesehen werden. Speziell für Elektrofahrzeuge ist aber eine effiziente Klimatisie ¬ rung von hoher Bedeutung, da bei solchen Fahrzeugen nicht so- viel Energie in Form von Flüssigkraftstoff mitgeführt werden kann und auch keine permanente Wärmequelle in Form eines Ver ¬ brennungsmotors zur Verfügung steht. Durch die vorgeschlagene Maßnahme kann dann eine Leistungsentnahme aus dem elektroche ¬ mischen und/oder elektrostatischen Speicher vermieden werden, was die Reichweite des Fahrzeugs erhöht, weil der Speicher eine geringere Belastung erfährt. Durch die dauerhaft und mit höherer Leistung verfügbare Motorbremse kann eine Leistungs ¬ auslegung eines eventuell zusätzlich vorhandenen Bremssystems nicht nur auf dem Niveau konventioneller Fahrzeug gehalten werden, sondern sogar kleiner ausfallen. Das bringt auch Kostenvorteile mit sich. Wie zusammenfassend festgestellt werden kann, werden entscheidende Vorteile erreicht durch eine Nut ¬ zung der nicht in der Batterie oder im Doppelschichtkonsensa- tor speicherbaren Energie zum Wärmemanagement in Hybrid- oder Elektrofahrzeugen und gegebenenfalls durch einen Einsatz eines Verbrennungsmotors als Energiesenke für die Motorbremse bei Hybridfahrzeugen mit seriellem Hybridantrieb.