DE19646279C1 - Method of extending travelling range of electrically-powered motor-vehicle - Google Patents

Method of extending travelling range of electrically-powered motor-vehicle

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Abstract

The range extension method detects the variation in the capacity of the batteries (S1,...S3) supplying the operating current for the vehicle drive, to allow one battery to be disconnected when the capacity variation reaches a critical value, for replacement by a different battery. The disconnected battery is not used for a given time interval, for utilisation of the refreshing effect before the battery is switched back into operation.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Anordnung zur Reichweitenerhöhung von Kraftfahrzeugen mit elektrischer Antriebseinheit, deren Energieversorgung über bekannte Akkumulatoren erfolgt gemäß dem Oberbegriff des Hauptanspruchs.The invention relates to a method and an arrangement for increasing the range of Motor vehicles with an electric drive unit, the energy supply of which is known Accumulators are made according to the preamble of the main claim.

Bei Kraftfahrzeugen, die zur Speisung der Antriebssysteme ausschließlich Elektroenergie aus bekannten Speichereinheiten, wie Blei-Akkumulatoren oder Nickel-Cadmium-Akku­ mulatoren beziehen, ist die Reichweite der Fahrzeuge durch die hohe Zuladungsmasse der Akkumulatoren begrenzt. Eine Reichweitenerhöhung durch redundante Anordnung mehrerer Akkumulatoren geht dabei zu Lasten der möglichen Zuladung. In motor vehicles, which are used to supply the drive systems exclusively with electrical energy from known storage units, such as lead batteries or nickel-cadmium batteries the range of the vehicles due to the high payload the accumulators limited. A range increase through redundant arrangement Several accumulators are at the expense of the possible payload.  

Bekannt sind auch Lösungen, bei denen Elektroenergie zum Antrieb der Fahrzeuge durch Nutzung des photovoltaischen Effektes (z. B. mittels Solarzellen) direkt aus Lichtenergie gewonnen wird. So wird in der DE 33 47 054 A1 ein Elektromobil mit einem Elektromotor und einer wiederaufladbaren Batterie beschrieben, bei der die Wiederaufladung mittels Solarzellen erfolgt, die auf einem Karosseriedach angeordnet sind.Solutions are also known in which electrical energy is used to drive the vehicles by using the photovoltaic effect (e.g. using solar cells) Light energy is obtained. So in DE 33 47 054 A1 an electric vehicle with an electric motor and a rechargeable battery described in which the Recharging takes place using solar cells, which are arranged on a body roof are.

Daneben existieren Systeme zur Rückgewinnung kinetischer Energie, insbesondere von Bremsenergie, die in temporären Zwischenspeichern im Fahrzeug, wie zum Beispiel in Schwungmassespeichern, über relativ kurze Zeiträume gespeichert wird. Die- derart rückgewonnene Energie kann bei erhöhtem Energiebedarf des Fahrzeuges (z. B. bei der Bewältigung von Steigungen oder im Anfahren) zusätzlich zur Verfügung gestellt werden.There are also systems for the recovery of kinetic energy, especially of Braking energy, which is stored in temporary buffers in the vehicle, such as in Save flywheel mass, stored over relatively short periods of time. This- such Recovered energy can increase the vehicle's energy requirements (e.g. the Management of inclines or when starting off) are also provided will.

So wird in der DE 39 09 861 A1 ein Batterie-Niederflur-Stadtbus vorgestellt, der zu seinem Antrieb neben einem Langzeitspeicher in Form einer Batterie eine rotierende Schwungscheibe als Kurzzeit-Energiespeicher nutzt.In DE 39 09 861 A1, a battery low-floor city bus is presented that its drive, in addition to a long-term storage in the form of a battery, a rotating one Flywheel used as a short-term energy storage.

Aus der DE 41 33 013 A1 ist ein Energieverteilungssystem für ein Straßenfahrzeug bekannt, mit dem in Abhängigkeit von der jeweiligen Belastungs­ situation des Fahrzeuges einem Elektromotor Energie zugeführt oder einem Generator entnommen werden kann, die mit einem konventionellen Verbrennungsmotor ener­ getisch verbunden sind (Motor-Generator-Prinzip).DE 41 33 013 A1 describes an energy distribution system for a Road vehicle known with which depending on the particular load situation of the vehicle is fed to an electric motor or a generator can be taken with a conventional internal combustion engine are connected table (motor-generator principle).

Aus der DE 41 42 863 A1 ist eine Schaltungsanordnung bekannt, mittels derer beim Abbremsen des Fahrzeuges der Elektromotor von der Steuerung als Generator geschaltet wird, wodurch die gelieferte Energie unmittelbar einem Ver­ braucher zugeführt wird. Eine temporäre Speicherung der solcherart gewonnenen Nutzenergie erfolgt nicht.A circuit arrangement is known from DE 41 42 863 A1, by means of which the electric motor from the control when braking the vehicle Generator is switched, which means that the delivered energy immediately Ver  is fed to the consumer. Temporary storage of the data obtained in this way There is no useful energy.

In der DE 40 32 606 A1 wird ein Straßenfahrzeug vorgeschlagen, dessen Brennkraft­ motor ausschließlich zum Antrieb eines zum Laden oder Batterien vorgesehenen Batterieladegenerators ausgebildet ist. Dieses Prinzip ist überdies im Bereich der Triebfahrzeugtechnik von Schienenfahrzeugen bekannt, wo durch Dieselmotoren Generatoren angetrieben werden, deren elektrische Energie auf die, an den Radsätzen befindlichen elektrischen Fahrmotoren übertragen wird.DE 40 32 606 A1 proposes a road vehicle whose internal combustion engine motor exclusively for driving a battery or for charging Battery charger is designed. This principle is also in the field of Traction vehicle technology known from rail vehicles, where by diesel engines Generators are driven, the electrical energy of which is on the wheelsets located electric traction motors is transmitted.

Aus der DE 44 46 219 A1 ist ein Kraftfahrzeug mit mehreren Elektromotoren und mindestens einer Batterie und einer Steuereinrichtung bekannt, wobei die Elektro­ motoren durch die Steuereinrichtung unabhängig voneinander auf Antriebsbetrieb, Bremsbetrieb mit Energierückgewinnung oder Bremsbetrieb zum Zwecke der Energie­ vernichtung einstellbar sind. Diese Lösung ist überdies aus dem Bereich der Schienen­ fahrzeugtechnik bekannt, wo die kinetische Energie beim Abbremsen eines Fahrzeuges oder eines Fahrzeugverbundes wahlweise in Abhängigkeit von der momentanen Belastungssituation in das Bahnstromnetz rückgespeist werden kann.DE 44 46 219 A1 describes a motor vehicle with several electric motors and known at least one battery and a control device, the electrical motors operated independently of one another by the control device, Braking operation with energy recovery or braking operation for the purpose of energy destruction are adjustable. This solution is also from the field of rails Vehicle technology is known where the kinetic energy when braking a vehicle or a vehicle network depending on the current one Load situation can be fed back into the traction current network.

Aus der DE 39 02 339 A1 sind Schaltungsanordnungen bekannt, mit denen Fahrzeug- Batteriedaten von batteriegetriebenen Straßenfahrzeugen erfaßt werden. Diese Daten werden, genutzt, um betriebswirtschaftliche Kenngrößen des Fahrzeugeinsatzes zu bestimmen. Die daneben ermittelten und erfaßten Batteriekenndaten dienen der Bestimmung der Nachlade- bzw. Austauschzyklen der Akkumulatoren.Circuit arrangements are known from DE 39 02 339 A1 with which vehicle Battery data from battery-powered road vehicles are recorded. These dates are used to provide business parameters for vehicle use determine. The battery data determined and recorded alongside serve the Determination of the recharge or exchange cycles of the accumulators.

Eine vergleichbare Lösung wird in der DE 195 39 695 A1 beschrieben. Die Batterie­ handhabungsvorrichtung für ein Elektrofahrzeug dient der Bestimmung des momen­ tanen Ladezustandes einer Batterie, unabhängig davon, ob sich die Batterie in einem Lastzustand oder in einer Ruhephase befindet.A comparable solution is described in DE 195 39 695 A1. The battery Handling device for an electric vehicle is used to determine the torque The state of charge of a battery, regardless of whether the battery is in a Load state or in a resting phase.

Ausgehend von der Kenntnis, daß eine zuvor stark belastete Batterie im abgeschalteten Zustand nach einer temporären Erholungsphase eine permanente Entladung erfährt, dient die Batteriehandhabungsvorrichtung dazu, die Restnutzungskapazität einer Batterie auch in einem, vom Netz getrennten Zustand, zu signalisieren. Damit soll eine rechtzeitige Nachladung oder ein Austausch der betreffenden Batterie ermöglicht werden.Based on the knowledge that a previously heavily loaded battery is switched off Condition undergoes permanent discharge after a temporary recovery phase,  the battery handling device serves to determine the remaining usable capacity Signal the battery even when it is disconnected from the mains. This is supposed to enables timely recharging or replacement of the battery in question will.

Dazu wird vorgeschlagen, mit Hilfe einer Sensorik, die sich an oder in der Batterie befindet, in Intervallen die momentane Ist-Kapazität zu bestimmen. Dazu werden ins­ besondere Meßanordnungen vorgeschlagen, die nur einen geringen Energieeigenbedarf zur Durchführung der Messungen benötigen.For this purpose, it is proposed to use sensors that are located on or in the battery to determine the current actual capacity at intervals. For this, ins special measuring arrangements proposed that only a low energy requirement to carry out the measurements.

Ferner wird vorgeschlagen, unter Einbeziehung einer Hilfsbatterie eine autonome Spannungsversorgung der Sensorik zu realisieren. Diese Hilfsbatterie dient insbeson­ dere dazu, Verfälschungen der Meßergebnisse an der zu überwachenden Batterie durch eine autonome Stromversorgung zu eliminieren.It is also proposed to include an autonomous battery with the help of an auxiliary battery Realize the voltage supply of the sensors. This auxiliary battery is used in particular to falsify the measurement results on the battery to be monitored to eliminate an autonomous power supply.

Die bekannten Lösungen sind durch eine Reihe von Nachteilen charakterisiert.The known solutions are characterized by a number of disadvantages.

So können Kraftfahrzeuge, die ausschließlich durch Nutzung von Solarenergie angetrie­ ben werden, nur bei entsprechenden meteorologischen Voraussetzungen sicher und zuverlässig zum Einsatz gebracht werden. Gerade in klimatisch wechselhaften Regionen, wie in Nord- und Mitteleuropa, ist deshalb ein wirtschaftlicher Einsatz derartiger Fahrzeuge kaum möglich. Hinzu kommen die vergleichsweise hohen Beschaffungskosten und die geringe elektrische Leistung bekannter Solarzellen.So motor vehicles that are powered solely by the use of solar energy be safe and only with appropriate meteorological conditions  can be used reliably. Especially in climatically changeable regions, as in Northern and Central Europe, is therefore an economical use of such Vehicles hardly possible. Added to this are the comparatively high procurement costs and the low electrical power of known solar cells.

Der ausschließliche Einsatz bekannter Blei-, Nickel-Cadmium-, Silber-Cadmium oder Lithium-Schwefel-Akkumulatoren für die Energieversorgung der Fahrmotoren stößt an wirtschaftliche Grenzen, da hochleistungsfähige Akkumulatoren unverhältnismäßig teuer sind und eine relativ begrenzte Lebensdauer haben.The exclusive use of known lead, nickel-cadmium, or silver-cadmium Lithium-sulfur accumulators for the energy supply of the traction motors trigger economic limits, since high-performance batteries are disproportionately expensive are and have a relatively limited lifespan.

Bekannte Blei-Akkumulatoren, die sich durch ein günstigeres Preis-Leistungs-Verhältnis auszeichnen, haben demgegenüber den Nachteil, daß die Aufnahmekapazität der Zellen vergleichsweise gering ist und die Masse bzw. spezifische Dichte dieser Akkumulatoren die mögliche Zuladung und den Aktionsradius des Kraftfahrzeuges stark begrenzt.Known lead-acid batteries, which are characterized by a more favorable price-performance ratio have the disadvantage that the absorption capacity of the cells is comparatively low and the mass or specific density of these batteries the possible payload and the radius of action of the motor vehicle are severely limited.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren und eine Anordnung zu entwickeln, die eine Erhöhung der Reichweite bzw. des Aktionsradius von Kraftfahrzeugen bei gleichzeitiger Erhöhung der normativen Nutzungsdauer der verwendeten Akkumulatoren ermöglichen.The object of the invention is to develop a method and an arrangement that a Increase the range or range of action of motor vehicles at the same time Allow an increase in the normative service life of the accumulators used.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Haupt­ anspruches gelöst. Vorzugsweise Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen darge­ legt.This object is achieved by the characterizing features of the main claim solved. Further developments are preferably set out in the subclaims sets.

Die Erhöhung der Reichweite eines Kraftfahrzeuges wird dadurch bewirkt, daß der überraschende Effekt der "Selbsterholung" der vorhandenen Akkumulatoren ausgenutzt wird.The increase in the range of a motor vehicle is brought about by the fact that the surprising effect of "self-recovery" of the existing accumulators exploited becomes.

Dazu wird in Intervallen die zeitliche Änderung der Kapazität (Ladezustand) jedes einzelnen Akkumulators an Bord des Fahrzeuges ermittelt. Sobald die zeitliche Änderung der momentanen Kapazität des Akkumulators über der Zeit einen wählbaren, kritischen Sollwert überschreitet, wird der Energiefluß vom bisher genutzten Speicher (Akkumulator) Si zum Verbraucher getrennt und zeitgleich ein weiterer Speicher Sk ausgewählt, von dem Energie bezogen wird. Die Auswahl dieses nächsten Speichers Sk erfolgt mit der Maßgabe, daß derjenige Speicher Si . . . Sn ausgewählt wird, der für eine Energieabgabe an den Verbraucher (Fahrmotoren) die optimalen Voraussetzungen besitzt.For this purpose, the change over time in the capacity (state of charge) of each individual battery on board the vehicle is determined at intervals. As soon as the change in the instantaneous capacity of the accumulator over time exceeds a selectable, critical setpoint, the energy flow is separated from the previously used storage (accumulator) S i to the consumer and at the same time another storage S k is selected, from which energy is obtained. This next memory S k is selected with the proviso that that memory S i . . . S n is selected that has the optimal conditions for supplying energy to the consumer (traction motors).

Als optimal wird ein Speicher Sk dann angesehen, wenn die Ist-Kapazität
A memory S k is considered to be optimal if the actual capacity

Ckost = Ik.t
C cost = I ct

der maximalen Nenn-Kapazität CkNenn dieses Speichers entspricht (Ladezustand voll) oder wenn ein bereits teilweise entladener Speicher Sk nach Abschluß der "Erholungsphase" seine momentane maximale Ladekapazität erreicht hat.corresponds to the maximum nominal capacity C kNenn of this memory (state of charge full) or when an already partially discharged memory S k has reached its instantaneous maximum charging capacity after completion of the "recovery phase".

Kenngröße für das Erreichen dieses maximalen Ladezustandes ist der Punkt Ctmax im Kennlinienverlauf des jeweils genutzten Akkumulators. Nach Erreichen des Punktes Ctmax flacht der Anstieg der Kennlinie Ik = f(t) ab. Damit wird das Ende der Selbsterholungs­ phase des betreffenden Akkumulators (Speicher Sk) indiziert. Nach diesem charakteristi­ schen Punkt tritt kein nennenswerter Kapazitätszuwachs des Speichers über der Zeit mehr auf.The characteristic variable for reaching this maximum state of charge is the point Ct max in the characteristic curve of the battery used in each case. After the point C tmax is reached, the rise in the characteristic curve I k = f (t) flattens out. This indicates the end of the self-recovery phase of the battery in question (memory S k ). After this characteristic point, there is no significant increase in storage capacity over time.

Zu diesem Zeitpunkt tmax kann der betreffende Speicher Sk wieder für die Abgabe von Energie an die Verbraucher des Fahrzeuges genutzt werden. Eine längerer Verzicht auf eine Stromabnahme aus diesem Speicher Sk (Verlängerung der "Schonungsphase" des Akkumulators zum Zwecke des Refreshings) stünde ab diesem Zeitpunkt tmax in keinem Verhältnis zu der sonst notwendigen größeren Anzahl von Speichern Sn, um den kapazitiven Gesamtbedarf des Kraftfahrzeuges an Elektroenergie zu decken.At this time t max , the memory S k in question can be used again for delivering energy to the consumers of the vehicle. A prolonged absence of a power purchase from this memory S k (extension of the "conservation phase" of the battery for the purpose of Refreshings) would from this point t max disproportionate to the otherwise necessary larger number of stores S n to the capacitive total demand of the motor vehicle to cover electrical energy.

In der vorstehend genannten Weise werden in differentiell kleinen Zeitabständen dt die zeitlichen Änderungen der Kapazitäten C1 . . . Cn aller Speicher S1 . . . Sn des Kraftfahr­ zeuges über der Zeit t erfaßt und verglichen. Somit besteht die Möglichkeit, beim Unterschreiten des kritischen Grenzwertes der Restkapazität CiRest eines Speichers S1 einen nächsten Teilspeicher Sn zu wählen, der für die Energieabgabe an die Verbraucher temporär die optimalen energetischen Voraussetzungen Ci (t) = opt.!aufweist. In the manner mentioned above, the temporal changes in the capacitances C 1 become in differently small time intervals dt. . . C n of all memories S 1 . . . S n of the motor vehicle over time t detected and compared. There is thus the possibility, when the critical capacity of the residual capacity C iRest of a storage S 1 is undershot, to choose a next partial storage S n which temporarily has the optimal energetic requirements C i (t) = opt.! For the energy delivery to the consumers.

Eine Anordnung zur Realisierung des Verfahrens auf einem Kraftfahrzeug besteht im wesentlichen aus einer Anzahl von Speichern S1 . . . Sn, die gleiche oder unterschiedliche Nennkapazitäten besitzen können. Die verwendeten Speicher können baugleich sein oder sich in Größe und Aufbau unterscheiden. Alle Speicher S1 . . . Sn sind über das Bordnetz elektrisch leitend mit dem/den Verbraucher(n) [Fahrmotor(en) einschließlich Hilfsaggre­ gate, Beleuchtungseinrichtung, etc.] verbunden. Die Zuschaltung eines Speichers Si zum Verbraucher erfolgt über eine Schaltungseinrichtung (1), die mit einem Bordrechner (2) in Verbindung steht. Der Bordrechner (2) ermittelt permanent oder zyklisch die aktuelle Kapazität C1(t) . . . Cn(t) aller Speicher S1 . . . Sn.An arrangement for implementing the method on a motor vehicle essentially consists of a number of memories S 1 . . . S n , which can have the same or different nominal capacities. The memory used can be identical or differ in size and structure. All stores S 1 . . . S n are electrically conductively connected to the consumer (s) [traction motor (s) including auxiliary units, lighting device, etc.] via the electrical system. A memory S i is connected to the consumer via a circuit device ( 1 ) which is connected to an on-board computer ( 2 ). The on-board computer ( 2 ) determines the current capacity C 1 (t) permanently or cyclically. . . C n (t) of all memories S 1 . . . S n .

Hat die momentane Kapazität Ci(t) eines Speichers i die untere zulässige Entladungs­ grenze CiRest erreicht, erfolgt die Umschaltung zu einem Speicher, der für die Leistungs­ entnahme am geeignetsten ist.If the current capacity C i (t) of a memory i has reached the lower permissible discharge limit C iRest , the switchover to a memory takes place which is most suitable for the power consumption.

Nach der Entladung jedes Speichers schließt sich eine belastungsfreie Ruhephase an, die bis zum Erreichen des für die Regenerierung (Refreshing) effektiven Sollwertes dauert. Nachfolgend kann dieser Speicher erneut zur Energieabgabe herangezogen werden.After each storage unit has been discharged, there is a load-free rest phase, the until the effective setpoint for regeneration (refreshing) is reached. This storage can subsequently be used again for the energy output.

Die Eignung der Speicher S1 . . . Sn für eine erneute Energieentnahme kann durch unterschiedliche Kontrollmechanismen überprüft werden:The suitability of the memory S 1 . . . S n for renewed energy consumption can be checked by different control mechanisms:

1. Aktives System1. Active system

Die Eignung der Speicher S1 . . . Sn wird durch einen Bordrechner bestimmt, der bei allen Speichern Si in stochastischen oder determinierten Abständen die Änderungsgeschwin­ digkeit von Strom und/oder Spannung und/oder Widerstand der Speicher über der Zeit t ermittelt und bei Unterschreiten eines vorgebbaren Grenzwertes den betreffenden Speicher erkennt und für eine nachfolgende Energieentnahme freigibt.The suitability of the memory S 1 . . . S n is determined by an on-board computer, which determines the rate of change of current and / or voltage and / or resistance of the memory over time t in all memories S i at stochastic or determined intervals and detects the memory concerned when it falls below a predefinable limit value and released for subsequent energy extraction.

2. Passives System2. Passive system

Die zulässige Änderung von Strom, Spannung und/oder Widerstand oder vom Produkt oder Quotienten der vorgenannten Kenngrößen über der Zeit wird für den jeweiligen Speicher (als speicherspezifische Kennlinie) ermittelt. Die zugehörigen Umschaltpunkte (Einschaltpunkte EP1 . . . Epn und Abschaltpunkte AP1 . . . Apn) werden vor Inbetriebnah­ me des Fahrzeuges in einem Speicher des Bordrechners abgelegt. Bei Erreichen eines determinierten Umschaltpunktes der Kennlinie eines Speichers ermittelt der Bordrechner den nachfolgenden Speicher, der die für eine Energieabgabe energetisch optimalen Voraussetzungen aufweist.The permissible change of current, voltage and / or resistance or of the product or quotient of the aforementioned parameters over time is determined for the respective memory (as a memory-specific characteristic). The associated switchover points (switch-on points EP 1 ... Ep n and switch-off points AP 1 ... Ap n ) are stored in a memory of the on-board computer before the vehicle is started up. When a determined changeover point of the characteristic curve of a memory is reached, the on-board computer determines the subsequent memory, which has the optimal energy requirements for energy delivery.

Beide Systeme dienen mit gleichem Funktionsprinzip der Ermittlung des Speichers Si, der momentan für eine Energieentnahme bzw. Aufladung geeignet ist.Both systems are used with the same functional principle to determine the storage S i , which is currently suitable for energy extraction or charging.

Extern gewonnene Energie, wie z. B. Bremsenergie, Energie aus Luftbewegung, Solar­ energie, etc. wird in Abhängigkeit von der zugeführten Leistung in die Speicher eingelei­ tet, die für die Energieaufnahme am geeignetsten sind oder - in Abhängigkeit vom momentanen Energiebedarf - unmittelbar für den Antrieb genutzt.External energy, such as B. braking energy, energy from air movement, solar Energy, etc. is fed into the storage depending on the power supplied that are most suitable for energy consumption or - depending on the current energy demand - used directly for the drive.

Tritt die extern gewonnene Energiezufuhr stoßartig auf (z. B. Bremsenergie), wird diese nicht direkt in die Speicher eingeleitet, sondern dient zunächst zur Aufladung eines oder mehrerer Zwischenspeichers SZ1 . . . SZi (z. B. Schwungmassenspeicher), die die zuge­ führte Energie nachfolgend für die zeitlich optimale Aufladung an die einzelnen Speicher abgeben.If the externally generated energy supply occurs abruptly (e.g. braking energy), it is not fed directly into the storage unit, but is initially used to charge one or more intermediate storage units SZ 1 . . . SZ i (e.g. flywheel storage), which subsequently deliver the energy supplied to the individual storage for optimal charging.

Durch die Aufteilung der nutzbaren Gesamtkapazität Cges des Kraftfahrzeuges in mehrere Teilkapazitäten (Speicher S1 . . . Sn) tritt nach der Entnahme elektrischer Energie aus dem jeweiligen Speicher Si und der Umschaltung aufeinen neuen Speicher Sk eine Erholung des Speichers (Akkumulators) Si auf, in deren Folge überraschend ein deutlicher Kapazitätszuwachs Ci(t+1) < Ci(t) im vorher entladenen Speicher Si zu verzeichnen ist. Durch diesen "Erholungseffekt" des unbelasteten Speichers Si, der nach jedem Lastspiel auftritt, wird die momentane Kapazität dieses Speichers um etwa 10% erhöht. Durch die vom Bordrechner überwachte, schonende Ladung und Entladung der einzel­ nen Speicher S1 . . . Sn erhöht sich deren Nutzungsdauer um etwa 20%. Ges due to the division of the effective total capacitance C of the motor vehicle into a plurality of partial capacitances (.. Memory S1. S n) occurs after the extracting electrical energy from the respective memory S i and the switching aufeinen new memory S k a recovery of the memory (accumulator) S i , as a result of which, surprisingly, a clear increase in capacity C i (t + 1) <C i (t) is recorded in the previously discharged memory S i . This "recovery effect" of the unloaded memory S i , which occurs after each load cycle, increases the current capacity of this memory by approximately 10%. Due to the careful charging and discharging of the individual storage S 1 monitored by the on-board computer. . . S n increases their useful life by about 20%.

Totalausfalle von Speichern durch zu schnelle Entladung oder das Unterschreiten der zulässigen unteren Grenzspannung der Akkumulatoren werden weitestgehend verhindert.Total failure of storage due to rapid discharge or falling below the permissible lower limit voltage of the accumulators are largely prevented.

Durch die zeitlich determinierte oder stochastische Ermittlung der momentanen Kapazi­ täten Cist und deren Änderung innerhalb differentiell kleiner Zeitabschnitte dt kann auch das Driftverhalten der einzelnen Speicher überwacht werden. So werden frühzeitig Speicher erkannt, deren Lade- und Entladeverhalten nicht normgerecht ist. Diese defekten Speicher können damit präventiv ausgewechselt werden. Die Zuverlässigkeit und Verfügbarkeit des Kraftfahrzeuges wird dadurch erhöht.The drift behavior of the individual memories can also be monitored by the temporally determined or stochastic determination of the instantaneous capacitances C ist and their change within differently small time periods dt. In this way, memories are recognized early on, whose charging and discharging behavior is not in accordance with the standards. This defective memory can thus be replaced preventively. This increases the reliability and availability of the motor vehicle.

Wird ein derartiges abweichendes Lade- oder Entladeverhalten eines Speichers während des Betriebes des Fahrzeuges erkannt, so wird durch den Bordrechner (2) eine Umschal­ tung aufeinen anderen Speicher vorgenommen, der zu diesem Zeitpunkt dem Optimalitätskriterium Cist = opt.! entspricht.If such deviant charging or discharging behavior detected of a memory during operation of the vehicle so, a Umschal tung aufeinen other memory by the on-board computer (2) made of the optimality criterion C is at this time = opt.! corresponds.

Durch die Zwischenspeicherung der stoßartig zugeführten Bremsenergie des Kraftfahr­ zeuges aufeinen oder mehrere Zwischenspeicher ZS1 . . . ZSn kann ein optimierter Lade­ vorgang der einzelnen Speicher (Akkumulatoren) S1 . . . Sn entsprechend des jeweiligen Entladezustandes [momentane Kapazität C1ist(t). . . Cnist(t)] durchgeführt werden.By temporarily storing the suddenly applied braking energy of the motor vehicle on one or more intermediate storage ZS 1 . . . ZS n can optimize the charging process of the individual memories (accumulators) S 1 . . . S n according to the respective discharge state [instantaneous capacitance C 1act (t). . . C nist (t)] can be performed.

Durch den Bordrechner wird gesteuert, daß bei einem beliebigen Speicher Si kein direkter Wechsel von Entladung auf Ladung stattfindet, da sonst die regenerative Energie durch den "Erholungseffekt" des Speichers nicht genutzt werden würde.The on-board computer controls that there is no direct change from discharge to charge in any storage S i , since otherwise the regenerative energy would not be used due to the "recovery effect" of the storage.

Überraschend wurde festgestellt, daß die Speicher, die sich in einer Regenerierungsphase (Erholungsphase) befinden, die zugeführte Energie effektiver aufnehmen, als Speicher, denen während einer Energieentnahmephase gleichzeitig Energie (z. B. in Form von Solarenergie) zugeführt wird.It was surprisingly found that the memory, which is in a regeneration phase (Recovery phase), which absorb energy more effectively than storage, energy during the energy extraction phase (e.g. in the form of Solar energy) is supplied.

Durch die, in kleinen Zeitabständen erfaßten zeitlichen Änderungen der Ist-Kapazitäten C1 . . . Cn der Speicher S1 . . . Sn über der Zeit und deren Vergleich untereinander und/oder mit gespeicherten U(t)- und/oder I(t)- und/oder R(t)-Kennlinienverläufen der jeweiligen Speicher besteht die vorteilhafte Möglichkeit, beim Unterschreiten des kritischen Grenz­ wertes der Kapazität CiRest des Speichers Si einen Speicher Sk auszuwählen, von dem die elektrische Energie für den weiteren Fahrbetrieb entnommen werden kann. Ebenso besteht eine weitere vorteilhafte Möglichkeit darin, auf dem Fahrzeug gewonnene Energie, z. B. in Form von Solarenergie, verlustarm in geeignete Speicher Si einzuspei­ sen oder den Fahrmotoren (5) oder anderen Verbrauchern zur Verfügung zu stellen. Due to the temporal changes in the actual capacitances C 1 detected at small time intervals. . . C n the memory S 1 . . . S n over time and their comparison with one another and / or with stored U (t) - and / or I (t) - and / or R (t) characteristic curves of the respective memories there is the advantageous possibility of falling below the critical limit value the capacity C iRest of the memory S i to select a memory S k from which the electrical energy can be taken for further driving. There is also a further advantageous possibility of using energy obtained on the vehicle, e.g. B. in the form of solar energy, low-loss in suitable storage S i sen or to provide the traction motors ( 5 ) or other consumers.

Die Einspeisung von gewonnener kinetischer Energie erfolgt vorteilhaft nicht direkt in die Speicher S1 . . . Sn, sondern zunächst in einen oder mehrere Zwischenspeicher ZS1 . . . ZSm, die z. B. als Puffer für die stoßartig eingespeiste Bremsenergie dient.The kinetic energy obtained is advantageously not fed directly into the stores S 1 . . . S n , but first in one or more buffers ZS 1 . . . ZS m , the z. B. serves as a buffer for the abruptly fed braking energy.

Dadurch wird eine vorteilhafte, effektivere Ladung der Speicher bewirkt. Zudem schützt die definierte, zeitabhängige Ladung der Speicher S1 . . . Sn mit optimierten Ladeströmen diese vorteilhaft vor einer thermischen oder chemischen Zerstörung durch zu hohe Ladeströme.This results in an advantageous, more effective loading of the memories. In addition, the defined, time-dependent charging of the memories S 1 protects. . . S n with optimized charging currents are advantageous against thermal or chemical destruction due to excessive charging currents.

Ebenso wird die rückgewonnene kinetische Energie durch die Einschaltung des Zwi­ schenspeichers besser ausgenutzt. Im Gegensatz dazu kann bei Fahrzeugen ohne derartige Zwischenspeicherung die stoßartig anfallende Bremsenergie nicht vollständig für den Fahrzeugantrieb nutzbar gemacht werden.Likewise, the kinetic energy recovered by switching on the Zwi better used. In contrast, vehicles without such intermediate storage does not completely absorb the sudden braking energy be made usable for vehicle propulsion.

Ein weiterer Vorteil des Verfahrens besteht darin, daß durch die stochastische oder determinierte Ermittlung der Ist-Kapazität aller Speicher S1 . . . Sn und der zulässigen unteren Grenzwerte für die Entladung der Speicher bei einer größeren Anzahl funktional unabhängiger Speicher Sn funktionsunfähige oder in ihrer Funktion eingeschränkte Speicher erkannt werden, die dann für weitere Ladungsvorgange nicht mehr freigegeben werden. Dadurch wird die Systemzuverlässigkeit des so ausgerüsteten Fahrzeuges erhöht und eine thermische oder chemische Zerstörung einzelner Speicher wirksam verhindert.Another advantage of the method is that the stochastic or determined determination of the actual capacity of all memories S 1 . . . S n and the permissible lower limit values for the discharge of the memories in the case of a larger number of functionally independent memories S n inoperable or in their function limited memories are recognized, which are then no longer released for further charging processes. This increases the system reliability of the vehicle equipped in this way and effectively prevents thermal or chemical destruction of individual stores.

Die Wirkungsweise des Verfahrens und der Anordnung zur Reichweitenerhöhung bei Kraftfahrzeugen wird nachfolgend am Ausführungsbeispiel eines Kraftomnibusses erläutert und in den zugehörigen Figuren dargestellt.The mode of operation of the method and the arrangement for increasing the range Motor vehicles will be described below using the exemplary embodiment of a bus explained and shown in the accompanying figures.

Es zeigen:Show it:

Fig. 1 Eine Seitenansicht eines stilisierten Kraftomnibusses mit den Komponenten der Anordnung, Fig. 1 is a side view of a stylized the bus or coach with the components of the assembly,

Fig. 2 das beispielhafte Diagramm eines Fahrspieles des Kraftomnibusses, Fig. 2 shows the exemplary diagram of a driving game of the bus or coach,

Fig. 3 den Kennlinienverlauf U(t) und I(t) eines Blei-Akkumulators, Fig. 3 shows the characteristic curve of U (t) and I (t) of a lead storage battery,

Fig. 4 den Kennlinienverlauf U(t) und I(t) eines Nickel-Cadmium-Akkumulators. Fig. 4 shows the characteristic curve U (t) and I (t) of a nickel-cadmium battery.

Der Kraftomnibus besitzt 3 Speicher S1 . . . S3 mit unterschiedlicher Nennkapazität C1Nenn die in der Nähe der Fahrzeugachsen angeordnet und über das Bordnetz mit den Verbrau­ chern verbunden sind. Alle Speicher S1 . . . S3 sind bei Fahrantritt vollständig geladen.The bus has 3 memories S 1 . . . S 3 with different nominal capacities C 1Nenn which are arranged near the vehicle axles and connected to the consumers via the electrical system. All stores S 1 . . . S 3 are fully charged when you start driving.

Auf der Dachfläche des Busses sind Solarzellen (3) zur externen Gewinnung von Elektroenergie angeordnet, deren Energie ins Bordnetz eingespeist wird. Daneben ist im Heck des Busses ein Schwungmassenspeicher (4) zur Nutzbarmachung der Bremsenergie angeordnet.Solar cells ( 3 ) for the external generation of electrical energy are arranged on the roof surface of the bus, the energy of which is fed into the vehicle electrical system. In addition, a flywheel mass storage device ( 4 ) is arranged in the rear of the bus to utilize the braking energy.

Bei Inbetriebnahme des Fahrzeuges und Aktivierung der Steuerung beginnt der Bor­ drechner (2) mit der permanenten Kontrolle der Kapazitäten C1Ist . . . C3Ist aller Speicher S1 . . . S3. Dazu wird bei jedem Speicher Si die zeitliche Änderung von Strom und/oder Spannung und/oder Widerstand oder dem Produkt oder dem Quotienten der vorgenann­ ten Kenngrößen über der Zeit ermittelt. Der zeitliche Abstand der Überprüfungsintervalle wird in Abhängigkeit vom Batterietyp, der momentanen Stromentnahme (Belastungs­ situation) und ggf. weiteren Kenngrößen gewählt und kann zwischen mehreren Minuten (bei unbelasteten Speichern, aus denen momentan keine Energie entnommen wird) und Bruchteilen einer Sekunde betragen.When the vehicle is started up and the control is activated, the on-board computer ( 2 ) begins with the permanent control of the capacities C 1 actual . . . C 3 is all storage S 1 . . . S 3 . For this purpose, the temporal change in current and / or voltage and / or resistance or the product or the quotient of the aforementioned parameters is determined over time for each memory S i . The time interval between the check intervals is selected depending on the battery type, the current power consumption (load situation) and, if applicable, other parameters and can be between several minutes (in the case of unloaded storage, from which no energy is currently being drawn) and fractions of a second.

Der Bordrechner (2) steuert die Energiezufuhr aus den Solarzellen (3) und stellt diese dem Speicher Si zur Verfügung, der von seinem kapazitiven Zustand zur Ladung am geeignetsten ist. Im vorliegenden Fall dient die zugeführte Solarenergie der Erhaltungs­ ladung des Speichers S1. Falls alle Speicher S1 . . . S5 momentan keine Aufnahmefähigkeit besitzen, so wird die Energie bei Fahrbeginn direkt als Fahrstrom in die Fahrmotoren eingespeist (vgl. Istzustand in Fig. 2).The on-board computer ( 2 ) controls the energy supply from the solar cells ( 3 ) and makes this available to the storage S i , which is most suitable for charging from its capacitive state. In the present case, the supplied solar energy is used to charge the storage S 1 . If all memories S 1 . . . S 5 currently have no absorption capacity, the energy is fed directly into the drive motors as driving current at the start of the journey (cf. actual state in FIG. 2).

Bei Fahrbeginn (vgl. Einschaltpunkt EP1 der Speicherkennlinie gemäß Fig. 3) wird zunächst Energie zur Beschleunigung des Fahrzeuges (Zustand Z 2 im Fahrspiel gemäß Fig. 2) aus dem Speicher S1 entnommen.At the start of driving (cf. switch-on point EP 1 of the storage characteristic according to FIG. 3), energy for accelerating the vehicle (state Z 2 in the driving game according to FIG. 2) is first taken from the storage S 1 .

Nach Erreichen einer Restkapazität von etwa 30% dieses Blei-Säure-Akkumulators, gekennzeichnet durch einen signifikanten Abfall der Spannung und des Stromes um ca. 20% innerhalb eines Zeitintervalles von einer Sekunde gegenüber dem vorherigen Meßzyklus, schaltet der Bordrechner (2) beim Erreichen des Abschaltpunktes AP1 (vgl. Fig. 3) auf den Speicher S2 um (Zustand Z 3).After reaching a residual capacity of about 30% of this lead-acid battery, characterized by a significant drop in voltage and current by about 20% within a time interval of one second compared to the previous measuring cycle, the on-board computer ( 2 ) switches when the Switch-off point AP 1 (see FIG. 3) on the memory S 2 by (state Z 3).

In der Zeit nach der Umschaltung vom Speicher S1 auf S2 tritt im Speicher S1 eine Erhöhung der Spannung durch den Refreshingeffekt auf (Zustand Z 3). Der Bordrechner (2) überwacht den zunächst steilen Spannungsanstieg bis dieser abflacht und sich auf einem empirisch ermittelten Niveau einstellt.In the time after the switchover from memory S 1 to S 2 , an increase in the voltage occurs in memory S 1 due to the refreshing effect (state Z 3). The on-board computer ( 2 ) monitors the initially steep rise in voltage until it flattens out and occurs at an empirically determined level.

Während des Refreshingvorganges wird entsprechend dem aktuellen Energieaufnahme­ vermögen zusätzliche externe Energie (Solarenergie) in den Speicher S1 eingespeist (Zustand Z 3).During the refreshing process, additional external energy (solar energy) is fed into the memory S 1 in accordance with the current energy consumption (state Z 3).

Nach Abschluß der Anfahrbeschleunigung (Abschaltpunkt AP1 des Speichers S1 ist erreicht, Umschaltung auf Speicher S2 wurde vorgenommen; vgl. Zustand Z 3) wird während des nachfolgenden Rollvorganges (Zustand Z 4) des Fahrzeuges der für die Nachladung geeignete Speicher vom Bordrechner (2) durch die Diagnose des Istzustan­ des der Speicher Si ermittelt.After completion of the acceleration (switch-off point AP 1 of memory S 1 is reached, switch to memory S 2 has been made; see state Z 3), during the subsequent rolling process (state Z 4) of the vehicle, the memory suitable for reloading is loaded by the on-board computer ( 2 ) by diagnosing the actual state of the memory S i .

Im vorliegenden Beispiel ist im Speicher S1 das Refreshing bereits abgeschlossen; es erfolgt eine weitere Zufuhr von Solarenergie. Im Speicher S2 ist der Refreshingprozeß noch nicht abgeschlossen. Aufgrund des momentanen Energieaufnahmevermögens des Speichers S2 wird auch diesem Speicher Solarenergie zugeführt. Der optimale Ladestrom Iopt wird dabei vom Bordrechner (2) vorgegeben, auf dem die Kennlinien I(t), U(t), R(t) aller Akkumulatoren (Speicher S1 . . . S3) des Busses gespeichert sind (vgl. Zustand Z 4 des Fahrspieles).In the present example, refreshing has already been completed in memory S 1 ; there is a further supply of solar energy. The refreshing process has not yet been completed in memory S 2 . Due to the current energy absorption capacity of the memory S 2 , solar energy is also supplied to this memory. The optimum charging current I opt is specified by the on-board computer ( 2 ), on which the characteristic curves I (t), U (t), R (t) of all the accumulators (memories S 1 ... S 3 ) of the bus are stored (cf. Condition Z 4 of the driving game).

Verkehrsbedingt wird das Fahrzeug erneut beschleunigt, wobei die notwendige Energie für die Fahrmotore aus dem Speicher S2 entnommen wird. Gleichzeitig erfolgt eine weitere Nachladung des Speichers S1 durch die Solarzellen (Zustand Z 5).The vehicle is accelerated again due to traffic, the energy required for the driving motors being taken from the store S 2 . At the same time, the store S 1 is recharged further by the solar cells (state Z 5).

Bei der Verzögerung des Fahrzeuges (Bremsvorgang; Zustand Z 6) wird die Brems­ energie von dem, als Generator geschalteten Fahrmotor (5) in elektrische Energie umgewandelt, die zum Antrieb des Schwungmassenspeichers (4) verwendet wird. When the vehicle is decelerated (braking process; state Z 6), the braking energy is converted into electrical energy by the drive motor ( 5 ) connected as a generator, which is used to drive the flywheel mass storage device ( 4 ).

Zeitgleich mit einem erneuten Beschleunigungs- und einem weiteren Rollvorgang des Fahrzeuges (Zustand Z 7 und Z 8) wird über den Generator (6) die im Schwungmassen­ speicher (4) enthaltene kinetische Energie in elektrische Energie umgewandelt und nach Analyse des Ladezustandes und des Aufnahmevermögens den vom Bordrechner ermit­ telten Speichern S1 und S2 zugeführt.Simultaneously with a renewed acceleration and another rolling process of the vehicle (state Z 7 and Z 8), the generator ( 6 ) converts the kinetic energy contained in the flywheel mass ( 4 ) into electrical energy and, after analyzing the state of charge and the absorption capacity from the on-board computer determined memories S 1 and S 2 supplied.

Aus dem Schwungmassenspeicher (4), der als Zwischenspeicher SZ fungiert, wird durch den Bordrechner (2) über die Steuerung (7) in Abhängigkeit vom momentanen Energie­ aufnahmevermögen der Speicher S1 . . . S3 elektrische Energie in die einzelnen Speicher eingeleitet. Die schonende Ladung der Speicher erfolgt auf der Grundlage des bekannten Kennlinienverlaufes der einzelnen Akkumulatoren. Änderungen des Kennlinienverhaltens, die der Bordrechner registriert, führen dazu, daß der Ladestrom für den betreffenden Speicher geändert wird.The flywheel mass storage device ( 4 ), which acts as a temporary storage device SZ, is used by the on-board computer ( 2 ) via the controller ( 7 ) as a function of the instantaneous energy absorption capacity of the storage device S 1 . . . S 3 electrical energy introduced into the individual storage. The storage is gently charged on the basis of the known characteristic curve of the individual accumulators. Changes in the characteristic curve behavior, which the on-board computer registers, result in the charging current for the memory concerned being changed.

Bei dem sich anschließenden Bremsvorgang (Zustand Z 9) wird die kinetische Energie des Fahrzeuges zur Aufladung des Schwungmassespeichers (4) genutzt. Gleichzeitig wird Solarenergie den Speichern S1 . . . S3 zugeführt.In the subsequent braking process (state Z 9), the kinetic energy of the vehicle is used to charge the flywheel mass accumulator ( 4 ). At the same time, solar energy is stored in memory S 1 . . . S 3 supplied.

Beim nachfolgenden Stillstand (Zustand Z 10) des Fahrzeuges wird die so gespeicherte Bewegungsenergie entsprechend dem tatsächlichen Aufnahmevermögen den Speichern S1 . . . S3 zugeführt. Aufgrund der momentanen Kapazität der drei Speicher S1 . . . S3 kann zusätzlich Energie von den Solarzellen (3) zugeführt werden.When the vehicle comes to a standstill (state Z 10), the kinetic energy stored in this way becomes the memory S 1 in accordance with the actual absorption capacity. . . S 3 supplied. Due to the current capacity of the three memories S 1 . . . S 3 can also be supplied with energy from the solar cells ( 3 ).

Beim anschließenden Anfahren (Beschleunigungsphase; Zustand Z 11) wird erneut Energie aus dem Speicher S1 entnommen. Parallel dazu wird weiterhin in elektrische Energie gewandelte kinetische Energie des Schwungmassespeichers (4) auf die Speicher S2 und S3 übertragen. Zeitgleich erfolgt eine weitere Ladung dieser beiden Speicher mit Solarenergie.When starting up again (acceleration phase; state Z 11), energy is again drawn from the storage S 1 . At the same time, kinetic energy of the flywheel mass accumulator ( 4 ) converted into electrical energy is also transmitted to the accumulators S 2 and S 3 . At the same time, these two stores are charged with solar energy.

Wie zu Beginn des Fahrspieles erfolgt bei der weiteren Beschleunigung (Zustand Z 12) ein Umschalten vom Speicher S1 auf S2, von dem die weitere Energie zum Betrieb der Fahrmotore entnommen wird. In dieser Phase setzt erneut der Refreshing-Effekt im Speicher S1 ein. Aufgrund des momentanen Aufnahmevermögens des Speichers S1 wird diesem Speicher zeitgleich Solarenergie zugeführt. Der Speicher S3 wird während dieser Phase mit Energie aus dem Schwungmassespeicher und der Solarzelle (3) nachgeladen.As at the beginning of the driving game, with further acceleration (state Z 12) there is a switch from memory S 1 to S 2 , from which the further energy for operating the driving motors is taken. In this phase, the refreshing effect in the memory S 1 starts again. Due to the current absorption capacity of the memory S 1 , this memory is supplied with solar energy at the same time. The storage S 3 is recharged during this phase with energy from the flywheel storage and the solar cell ( 3 ).

Beim abschließenden Rollvorgang des Fahrzeuges (Zustand Z 13) ist der Refreshing- Effekt im Speicher S1 bereits abgeschlossen. Aufgrund des momentanen Energieaufnah­ mevermögens wird Speicher S1 parallel mit Energie der Solarzellen (3) und des Schwungmassespeichers (4) geladen.When the vehicle finally rolls (state Z 13), the refreshing effect in memory S 1 is already complete. Due to the current energy absorption capacity S 1 is loaded in parallel with energy from the solar cells ( 3 ) and the flywheel storage ( 4 ).

Der Speicher S2 befindet sich in der Refreshing-Phase. Aufgrund des gegenwärtigen Energieaufnahmevermögens des Speichers S2 wird bereits jetzt zusätzliche Energie von den Solarzellen (3) zugeführt.The memory S 2 is in the refreshing phase. Due to the current energy absorption capacity of the storage S 2 , additional energy is already being supplied by the solar cells ( 3 ).

Speicher S3, dem während des vorangegangenen Lastspieles zuletzt Energie entnommen wurde, weist zu diesem Zeitpunkt das größte Energieaufnahmevermögen auf. Deshalb erfolgt eine weitere Aufladung des Speichers S3 mit Solarenergie und kinetischer Energie, die aus dem Schwungmassespeicher (4) übertragen wird.Storage S 3 , from which energy was last drawn during the previous load cycle, has the greatest energy absorption capacity at this time. Therefore, the accumulator S 3 is further charged with solar energy and kinetic energy, which is transferred from the flywheel mass accumulator ( 4 ).

Dieser Prozeß wiederholt sich, bis alle Speicher S1 . . . S3 ihre zulässige, minimale Rest­ kapazität CiRest auch durch Refreshing und/oder Nachladung von Solarenergie oder umgewandelter kinetischer Energie aus dem Schwungmassenspeicher (4) nicht mehr erhöhen können.This process is repeated until all memories S 1 . . . S 3 can no longer increase their permissible, minimum residual capacity C iRest by refreshing and / or recharging solar energy or converted kinetic energy from the flywheel mass storage device ( 4 ).

Dem Fahrer des Busses wird jetzt signalisiert, daß eine Nachladung der Speicher S1 . . . S3 aus einer fahrzeugexternen Energiequelle notwendig ist und zur Weiterfahrt nur noch ein Reservespeicher SRes (bzw. eine definierte Reservekapazität eines Speichers S1 . . . S3) zur Verfügung steht.The driver of the bus is now signaled that a recharge of the memory S 1 . . . S 3 from an energy source external to the vehicle is necessary and only a reserve memory S Res (or a defined reserve capacity of a memory S 1 ... S 3 ) is available for the onward journey.

BezugszeichenlisteReference list

11

Schaltungeinrichtung
Circuit device

22nd

Bordrechner
On-board computer

33rd

Solarzellen
Solar cells

44th

Schwungmassespeicher
Flywheel mass storage

55

Fahrmotor
Traction motor

66

Generator
generator

77

Steuerung
AP1
control
AP 1

. . . APn . . . AP n

Abschaltpunkte (Zeitpunkte des Abschaltens eines Speichers vom Verbraucher)
C Kapazität
C1
Switch-off points (points in time when a store is switched off by the consumer)
C capacity
C 1

. . . Cn . . . C n

Kapazitäten des ersten bis n-ten Speichers S1 Capacities of the first to nth memory S 1

. . . Sn
. . . S n

Cges C total

Gesamtkapazität
CIst
Total capacity
C Is

momentane Ist-Kapazität
CiRest
current actual capacity
C iRest

Rest-Kapazität des i-ten Speichers
CkIst
Remaining capacity of the i-th memory
C is

momentane Ist-Kapazität des k-ten Speichers Sk
current actual capacity of the kth memory S k

CkNenn C can

nominelle Nenn-Kapazität des k-ten Speichers Sk
nominal nominal capacity of the kth memory S k

Ctmax C tmax

momentane maximale Ist-Kapazität
EP Einschaltpunkt (Zeitpunkt des Zuschaltens eines Speichers an den Verbraucher)
n Anzahl der Speicher
S1
current maximum actual capacity
EP switch-on point (time at which a store was connected to the consumer)
n Number of memories
S 1

. . . Si . . . S i

, Sk , S k

, Sn , S n

Speicher (Akkumulatoren)
SRes
Storage (accumulators)
S Res

Reservespeicher
SZ Zwischenspeicher
t Zeit
tmax
Reserve memory
SZ buffer
t time
t max

Zeitpunkt des Erreichens der momentanen maximalen Ist-Kapazität eines Speichers
UP Umschaltpunkt (Ein- bzw. Abschaltpunkt der Kennlinie eines Speichers)
Time of reaching the current maximum actual capacity of a memory
UP switchover point (switch-on or switch-off point of the characteristic curve of a memory)

Claims (9)

1. Verfahren zur Reichweitenerhöhung von Kraftfahrzeugen mit elektrischer Antriebsein­ heit, deren Energieversorgung über Akkumulatoren erfolgt,
dadurch gekennzeichnet,
daß die zeitliche Änderung der Kapazität (dC/dt) der Speicher (S1 . . . Sn) an Bord des Kraftfahrzeuges ermittelt wird,
daß bei Überschreiten eines wählbaren, kritischen Sollwertes der zeitlichen Änderung der Kapazität (dC/dt) eines Speichers (Si) über der Zeit der Energiefluß vom bisher genutzten Speicher (Si) zum Verbraucher getrennt und ein anderer Speicher (Sk)ausgewählt wird, von dem die Energiezufuhr zum Verbraucher erfolgt,
wobei die Auswahl dieses Speichers (Sk) unter der Bedingung erfolgt, daß die momentane Ist-Kapazität (Ckist = Ik.t) des Speichers (Sk) im Vergleich zu den anderen Speichern (S1 . . . Sn) ein Maximum ist,
daß der bisher genutzte Speicher (Si) während eines bestimmbaren Zeitintervalles nicht erneut zur Energieabgabe ausgewählt wird, um den Refreshingeffekt des Speichers (Si) zu nutzen,
und daß der bisher genutzte Speicher (Si) nicht vor Erreichen des nächsten Einschaltpunktes (EPi) der U(t)- oder I(t)- oder R(t)-Kennlinie oder einer, aus den vorgenannten Kenngrößen ermittelten Kennlinie für eine erneute Energieabgabe freigegeben wird.
1. Method for increasing the range of motor vehicles with an electric drive unit, the energy supply of which is provided by accumulators,
characterized,
that the temporal change in the capacity (dC / dt) of the memories (S 1 ... S n ) is determined on board the motor vehicle,
that when a selectable, critical setpoint of the temporal change in the capacity (dC / dt) of a memory (S i ) over time, the energy flow is separated from the previously used memory (S i ) to the consumer and another memory (S k ) is selected , from which the energy is supplied to the consumer,
the selection of this memory (S k ) is carried out on the condition that the current actual capacity (C kist = I k .t) of the memory (S k ) compared to the other memories (S 1 ... S n ) is a maximum
that the previously used memory (S i ) is not selected again for energy delivery during a definable time interval in order to use the refreshing effect of the memory (S i ),
and that the previously used memory (S i ) not before reaching the next switch-on point (EP i ) of the U (t) - or I (t) - or R (t) characteristic curve or a characteristic curve determined from the aforementioned characteristic variables for a renewed energy release is released.
2. Verfahren zur Reichweitenerhöhung von Kraftfahrzeugen mit elektrischer Antriebsein­ heit, deren Energieversorgung über Akkumulatoren erfolgt,
dadurch gekennzeichnet,
daß die zulässige zeitliche Änderung von Strom, Spannung, Widerstand und/oder Kapazität oder die zeitliche Änderung einer aus den vorgenannten Größen bestimmbare Kenngröße für die Speicher (Si) eines Kraftfahrzeuges als belastungsabhängige, speicher­ spezifische Kennlinie oder Kennlinienfeld ermittelt und in einem Soll-Ist-Vergleicher, wie einem Bordrechner gespeichert ist,
daß im Fahrbetrieb bei Erreichen eines determinierten Umschaltpunktes der Kennlinie eines Speichers (Si) der Soll-Ist-Vergleicher den nachfolgenden Speicher auswählt, der aufgrund seines, im Soll-Ist-Vergleicher gespeicherten Kennlinienverlaufes die für eine Energieabgabe energetisch optimalen Voraussetzungen aufweist.
2. Method for increasing the range of motor vehicles with an electric drive unit, the energy supply of which is provided by accumulators,
characterized,
that the permissible temporal change in current, voltage, resistance and / or capacitance or the temporal change in a parameter which can be determined from the aforementioned variables for the memory (S i ) of a motor vehicle is determined as a load-dependent, memory-specific characteristic curve or characteristic field and is in a target-actual value -Comparer of how an on-board computer is stored,
that when driving a determined switchover point of the characteristic curve of a memory (S i ), the target-actual comparator selects the subsequent memory which, on the basis of its characteristic curve stored in the target-actual comparator, has the optimal energetic requirements for energy delivery.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß am Kraftfahrzeug gewonnene Energie (Bremsenergie, Solarenergie) während der Refreshingphase den Speichern (Si) in Abhängigkeit vom momentanen Energieaufnahme­ vermögen zugeführt wird. 3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that energy obtained on the motor vehicle (braking energy, solar energy) during the refreshing phase is fed to the memories (S i ) as a function of the instantaneous energy consumption. 4. Anordnung zur Realisierung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet,
daß in einem Kraftfahrzeug n Speicher (S1 . . . Sn) angeordnet sind,
daß alle Speicher (S1 . . . Sn) elektrisch leitend mit dem Verbraucher verbunden sind,
daß die Zuschaltung eines Speichers (Si) zum Verbraucher über eine Schaltungseinrichtung (1) erfolgt, die mit einem Bordrechner (2) in Verbindung steht,
wobei der Bordrechner (2) die momentane Ist-Kapazität (C1Ist(t) . . . CnIst(t)) aller Speicher (S1 . . . Sn) ermittelt und die Speicher auswählt, die für eine Energieentnahme und eine Energiezufuhr optimal geeignet sind,
daß das Kraftfahrzeug Einrichtungen zur Energiegewinnung aufweist, die über den Bordrechner (2) mit den Speichern (S1 . . . Sn) und/oder dem Verbraucher in Wirkverbin­ dung stehen.
4. Arrangement for realizing the method according to one of claims 1 to 3,
characterized,
that n memories (S 1 ... S n ) are arranged in a motor vehicle,
that all memories (S 1 ... S n ) are electrically conductively connected to the consumer,
that a memory (S i ) is connected to the consumer via a circuit device ( 1 ) which is connected to an on-board computer ( 2 ),
wherein the on-board computer ( 2 ) determines the instantaneous actual capacity (C 1act (t) ... C actual (t)) of all the storage devices (S 1 ... S n ) and selects the storage devices that are used for energy extraction and energy supply are optimally suited
that the motor vehicle has facilities for energy generation, which are connected via the on-board computer ( 2 ) with the memories (S 1 ... S n ) and / or the consumer.
5. Anordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Speicher (S1. . . Sn) gleiche oder unterschiedliche Nennkapazitäten (C1Nenn . . . CkNenn) besitzen.5. Arrangement according to claim 4, characterized in that the memory (S 1 ... S n ) have the same or different nominal capacities (C 1Nom... C kNom ). 6. Anordnung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Speicher (S1. . . Sn) baugleich sind. 6. Arrangement according to claim 4 or 5, characterized in that the memory (S 1 ... S n ) are identical. 7. Anordnung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Speicher (S1 . . . Sn) einen unterschiedlichen Aufbau und/oder unterschiedliche Nennkapazität (SiNenn) aufweisen.7. Arrangement according to claim 4 or 5, characterized in that the memory (S 1 ... S n ) have a different structure and / or different nominal capacity (S iNenn ). 8. Anordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtungen zur Energiegewinnung als Solarzellen (3) ausgebildet sind, die auf dem Fahrzeugdach und/oder auf den Seitenflächen des Fahrzeuges angeordnet sind.8. Arrangement according to claim 4, characterized in that the devices for energy generation are designed as solar cells ( 3 ) which are arranged on the vehicle roof and / or on the side surfaces of the vehicle. 9. Anordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zur Energiegewinnung als rotierender Schwungmassespeicher (4) mit Generator (6) ausgebildet ist, der die kinetische Energie des Fahrzeuges bei ver­ zögerten Bewegungen aufnimmt, speichert und an die Verbraucher wie den Fahrmotor (5) und/oder ladefähige Speicher (S1 . . . Sn) abgibt.9. Arrangement according to claim 4, characterized in that the device for energy generation as a rotating flywheel memory ( 4 ) with a generator ( 6 ) is formed, which absorbs the kinetic energy of the vehicle in the case of delayed movements, stores it and sends it to the consumer such as the drive motor ( 5 ) and / or loadable memory (S 1 ... S n ).
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