DE102008007159A1 - Antriebseinheit für ein Fahrzeug - Google Patents

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Hybridantrieb (1) für ein Fahrzeug, insbesondere Straßenfahrzeug, mit wenigstens einer Brennkraftmaschine (2), mit wenigstens einem Elektromotor (3), mit wenigstens einem elektrischen Energiespeicher (4), mit wenigstens einem die Abgase der Brennkraftmaschine (2) als Wärmequelle nutzenden Stirlingmotor (9) und mit wenigstens einem durch den wenigstens einen Stirlingmotor (9) antreibbaren Generator (10).
Eine Verbesserung hinsichtlich des Bauraumbedarfs lässt sich erreichen, wenn zumindest ein solcher Stirlingmotor (9) und ein solcher Generator (10) eine Stirlingeinheit (12) bilden, die in einem gemeinsamen Gehäuse (13) einen Stirlingabschnitt (14), in dem Wärmeenergie in Bewegungsenergie umgewandelt wird, und einen Generatorabschnitt (15) aufweist, in dem Bewegungsenergie in elektrische Energie umgewandelt wird.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine Antriebseinheit für ein Fahrzeug, insbesondere für ein Straßenfahrzeug, mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1.
  • Aus der EP 1 624 177 A1 ist eine Antriebseinheit in Form eines Hybridantriebs für ein Fahrzeug bekannt, die eine Brennkraftmaschine, einen Elektromotor, einen elektrischen Energiespeicher sowie einen Stirlingmotor aufweist, der die heißen Abgase der Brennkraftmaschine als Wärmequelle nutzt. Der Stirlingmotor dient dabei zum Antreiben eines Generators. Der Generator erzeugt elektrische Energie zur Versorgung des Energiespeichers und/oder des Elektromotors.
  • Aus der DE 10 2007 000 126 A1 und aus der DE 10 2007 000 137 A1 sind weitere als Hybridantriebe ausgestaltete Antriebseinheiten bekannt, bei denen ein die Abgase einer Brennkraftmaschine als Wärmequelle nutzender Stirlingmotor zur Unterstützung der Brennkraftmaschine vorgesehen ist.
  • Bei Brennkraftmaschine, z. B. beim Einsatz in einem Fahrzeug, geht ein nicht unerheblicher Teil der Energie in Form von Abwärme, insbesondere in Form von Abgas, an die Umgebung oder durch Abfuhr in ein Kühlmittel, verloren, was letztlich zu einem relativ niedrigen Wirkungsgrad der Brennkraftmaschine führt. Diese Abwärme, die auf der Abgasseite bei einer relativ hohen Temperatur anfällt und thermodynamisch arbeitsfähig ist, kann verwendet werden, um z. B. einen Stirlingmotor anzutreiben. Dieser Stirlingmotor unterstützt dann den Verbrennungsmotor, mit welchem der Stirlingmotor, z. B. über ein Getriebe, insbesondere ein Riementrieb, Zahnradgetriebe oder dergleichen, in Verbindung steht bzw. über eine Kupplung mit diesem in Verbindung gebracht werden kann. Außerdem kann der Stirlingmotor auch Nebenaggregate der Brennkraftmaschine antreiben. Derartige Stirlingmotoren sind relativ groß und haben aufgrund der notwendigen Verbindung zur Brennkraftmaschine oder zu den Nebenaggregaten in Form der angesprochenen Getriebe oder Kupplungen eine massive Einschränkung in der Anordnungsmöglichkeit, wodurch sich Packaging-Einschränkungen ergeben. Durch die Erfindung soll diese Packaging-Einschränkung gelöst werden bzw. soll eine Möglichkeit realisiert werden, die Nutzung der Abwärme und damit eine Kraftstoffeinsparung zu verbessern.
  • Die bekannten Antriebseinheiten haben den gemeinsamen Nachteil, dass sie sich erheblich auf das Motorpackaging auswirken. Insbesondere erfordert eine Integration der Abwärmenutzungseinheit, also des jeweiligen Stirlingmotors, in das Abgassystem praktisch ein neues Motorpackaging, was mit erheblichem technischem Aufwand verbunden ist. So müssen bei herkömmlichen Antriebseinheiten eine Kurbelwelle des Stirlingmotors und eine Antriebswelle des Generators in einer durch den Übertragungsweg definierten Art und Weise zueinander angeordnet sein, um die mechanische Energie der Stirlingmaschine zum Generator übertragen zu können. Eine Applikation des Stirlingmotors in einer Brennkraftmaschine ist daher Einschränkungen unterworfen und erfordert zum Teil grundlegende Änderungen im Motorpackaging.
  • Die vorliegende Erfindung beschäftigt sich mit dem Problem, für eine Antriebseinheit der eingangs genannten Art eine verbesserte Ausführungsform anzugeben, die sich durch eine besonders kompakte Bauform auszeichnet, die wenig Packagingeinschränkungen mit sich bringt.
  • Dieses Problem wird erfindungsgemäß durch den Gegenstand des unabhängigen Anspruchs gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
  • Die Erfindung beruht auf dem allgemeinen Gedanken, den Stirlingmotor und den damit antriebsverbundenen Generator als Stirlingeinheit auszugestalten, die in einem gemeinsamen Gehäuse einen Stirlingabschnitt sowie einen Generatorabschnitt enthält. Im Stirlingabschnitt erfolgt die Umwandlung von Wärmeenergie in kinetische Energie, während im Generatorabschnitt dann die Umwandlung von kinetischer Energie in elektrische Energie erfolgt. Derartige integrierte Stirlingeinheiten bauen extrem kompakt, so dass sich für eine derartige Stirlingeinheit vielfältige Möglichkeiten für ihre Anordnung an der Brennkraftmaschine ergeben. Hierdurch wird die Packagingproblematik entschärft. Des Weiteren lassen sich derartige Stirlingeinheiten komplett vormontieren, so dass sie als vollständige Einheit an der Brennkraftmaschine montierbar sind.
  • In einer weiteren Ausführungsform ist der Generator als Lineargenerator ausgestaltet. In einem Lineargenerator ist eine mechanische Energie über eine geradlinige Bewegung in eine elektrische Energie umwandelbar. Dadurch ergeben sich weitere Bauraum- und Anordnungsvorteile.
  • Besonders vorteilhaft ist eine Ausführungsform, bei welcher der jeweiligen Brennkraftmaschine mehrere derartige Stirlingeinheiten zugeordnet sind. Insbesondere kann jedem Zylinder der Brennkraftmaschine eine separate Stirlingeinheit zugeordnet sein. Die Stirlingeinheiten können dementsprechend vergleichsweise klein bauen, was ihre Möglichkeit zur Anordnung an der Brennkraftmaschine zusätzlich verbessert.
  • Weitere wichtige Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, aus den Zeichnungen und aus der zugehörigen Figurenbeschreibung anhand der Zeichnungen.
  • Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
  • Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert, wobei sich gleiche Bezugszeichen auf gleiche oder ähnliche oder funktional gleiche Bauteile beziehen.
  • Es zeigen, jeweils schematisch,
  • 1 eine stark vereinfachte, schaltplanartige Prinzipdarstellung einer Antriebseinheit,
  • 2 eine vergrößerte Darstellung der Antriebseinheit im Bereich einer Brennkraftmaschine,
  • 3 eine vergrößerte Darstellung einer Stirlingeinheit,
  • 4 bis 7 jeweils einen Querschnitt der Brennkraftmaschine im Bereich eines Zylinders, bei unterschiedlichen Ausführungsformen.
  • Entsprechend 1 umfasst eine Antriebseinheit in Form eines Hybridantriebs 1 eine Brennkraftmaschine 2, einen Elektromotor 3 und einen elektrischen Energiespeicher 4, der im Folgenden als Batterie 4 bezeichnet wird. Der Elektromotor 3 ist über eine Wirkverbindung 5 mit der Brennkraftmaschine 2 antriebsgekoppelt. Der Hybridantrieb 1 ist für ein Fahrzeug, insbesondere für ein Straßenfahrzeug, vorgesehen bzw. geeignet. In einem modifizierten Ausführungsbeispiel ist der Elektromotor 3 als Lichtmaschine bzw. als Generator ausgeführt.
  • Die Brennkraftmaschine 2 umfasst einen Motorblock 6, in dem mehrere Zylinder 7 ausgebildet sind. Jedem Zylinder 7 ist ein Krümmerrohr 8 zugeordnet, das Verbrennungsabgase vom jeweiligen Zylinder 7 abführt und einer gemeinsamen, hier nicht gezeigten Abgasleitung zuführt, entweder direkt oder indirekt über einen ebenfalls nicht gezeigten Abgassammler.
  • Des Weiteren weist der Hybridantrieb 1 zumindest einen Stirlingmotor 9 auf. Im Beispiel sind mehrere Stirlingmotoren 9 vorgesehen. Die Stirlingmotoren 9 nutzen die Abgase der Brennkraftmaschine 2 als Wärmequelle und dienen zum Antreiben jeweils eines Generators 10. Mit dem elektrischen Strom der Generatoren 10 kann die Batterie 4 gespeist werden. Die Batterie 4 ihrerseits versorgt den Elektromotor 3 und ggf. über eine separate Stromleitung 11 zumindest einen weiteren Stromverbraucher mit elektrischer Energie. Erfindungsgemäß sind jeweils ein Stirlingmotor 9 und ein Generator 10 zu einer integrierten Stirlingeinheit 12 zusammengefasst. Dementsprechend fallen in 1 die Komponenten Stirlingmotor 9, Generator 10 und Stirlingeinheit 12 zusammen.
  • Gemäß 2 ist jeweils eine Stirlingeinheit 12 jeweils einem Zylinder 7 der Brennkraftmaschine 2 zugeordnet. Das bedeutet, dass die jeweilige Stirlingeinheit 12 die vom jeweiligen Zylinder 7 stammenden Abgase als Wärmequelle nutzt, um elektrische Energie zu generieren. Beispielsweise können die Stirlingeinheit 12 hierzu an die Krümmerrohre 8 angebaut bzw. darin eingebaut sein.
  • Entsprechend 3 umfasst eine beispielhaft dargestellte Stirlingeinheit 12 ein gemeinsames Gehäuse 13, in dem ein Stirlingabschnitt 14 sowie ein Generatorabschnitt 15 angeordnet sind. Im Stirlingabschnitt 14 wird Wärmeenergie in Bewegungsenergie bzw. kinetische Energie umgewandelt. Im Generatorabschnitt 15 wird Bewegungsenergie bzw. kinetische Energie in elektrische Energie umgewandelt. Der Stirlingabschnitt 14 repräsentiert somit den Stirlingmotor 9, während der Generatorabschnitt 15 den Generator 10 repräsentiert. Die Stirlingeinheit ist bevorzugt als Freikolbenmaschine ausgeführt.
  • Der Stirlingabschnitt 14 umfasst einen Heizkopf, der bevorzugt in dem äußeren Ende des Stirlingabschnitts 14 (in 3 links) angeordnet ist. In einem mittleren Bereich des Stirlingabschnitts 14 ist ein Regenerator angeordnet, der beim Betrieb der Antriebseinheit als Wärmetauscher beziehungsweise kurzzeitiger Wärmespeicher zwischen den einzelnen Arbeitsspielen des Stirlingmotors dient. An einem inneren Ende des Stirlingabschnitts 14 (in 3 rechts am Übergang zu dem Generatorabschnitt 15) ist ein so genannter Rejektor 17 angeordnet, der als Wärmetauscher zur Wärmeabfuhr fungiert und somit das „kalte Ende" des Stirlingmotors darstellt.
  • Der Generatorabschnitt 15 umfasst einen Alternator im Inneren des in 3 dargestellten Gehäuses. Zweckmäßigerweise kann im gemeinsamen Gehäuse 13 außerdem eine Kopplungseinrichtung 16 vorgesehen sein, mittels derer eine Bewegungsenergie vom Stirlingabschnitt 14 auf den Generatorabschnitt 15 übertragbar ist. Die Kopplungseinrichtung ist bevorzugt im Inneren des gemeinsamen Gehäuses 13 angeordnet und somit ebenfalls durch das Gehäuse 13 geschützt. In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Kopplungseinrichtung als Kolbenstange ausgeführt.
  • Das Gehäuse 13 kann insbesondere hermetisch nach außen abgedichtet sein. Aus der Stirlingeinheit 12 sind bevorzugt nur elektrische Leitungen herausgeführt, so dass die Leistungsabgabe bzw. Energieabgabe ausschließlich in elektrischer Form erfolgt.
  • Besonders vorteilhaft ist nun eine Ausführungsform, bei welcher der Generatorabschnitt 15 als Lineargenerator ausgestaltet ist. Im Unterschied zu herkömmlichen Generatoren mit rotierenden Wellen erfolgt die Stromerzeugung bei einem Lineargenerator aus einer bidirektionalen linearen Bewegung eines beweglichen Bauteils gegenüber einem ortsfesten Bauteil. Dies ist in Verbindung mit dem Stirlingmotor 9 bzw. mit dem Stirlingabschnitt 14 besonders vorteilhaft, da darin üblicherweise ein Kolben ebenfalls bidirektionale Hubbewegungen durchführt. Die Kopplungseinrichtung kann nun die Hubbewegungen des Kolbens des Stirlingabschnitts 14 mit den Hubbewegungen des beweglichen Bauteils des Generatorabschnitts koppeln. Beispielsweise kann die Kopplungseinrichtung hier durch eine geeignete Kolbenstange gebildet sein.
  • Die hier gezeigte Stirlingeinheit 12 ist vergleichsweise kompakt aufgebaut. Beispielsweise kann ihre Gesamtlänge kleiner als 20 cm sein. Hierdurch ergeben sich vielfältige Einbau- bzw. Anbaumöglichkeiten an bzw. in der Brennkraftmaschine 2.
  • Entsprechend den 4 bis 7 ist die jeweilige Stirlingeinheit 12 zweckmäßig mit einem Abgaspfad 18 gekoppelt. Der jeweilige Abgaspfad 18 führt von einem Zylinder 7, in dem ein Kolben 19 hubverstellbar angeordnet ist, zu einer mehreren Zylindern 7 zugeordneten Abgasleitung bzw. zu einem mehreren Zylinder 7 zugeordneten Abgassammler. Der Abgaspfad 18 umfasst ein Krümmerrohr 8 sowie einen Auslasskanal 20, der in einem Motorblock 21 der Brennkraftmaschine 2 ausgebildet ist. Der Motorblock 21 einhaltet außerdem für jeden Zylinder 7 einen Einlasskanal 22. Mit dem Bezugszeichen 23 ist eine Einspritzeinrichtung und/oder eine Zündeinrichtung bezeichnet.
  • Bei den Ausführungsformen gemäß 4 bis 6 ist die jeweilige Stirlingeinheit 12 an das Krümmerrohr 8 angebaut. Dabei sind unterschiedliche Einbausituationen wiedergegeben, um die vielfältigen Möglichkeiten repräsentativ anzudeuten.
  • Beispielsweise kann die jeweilige Stirlingeinheit 12 gemäß 4 hängend am Krümmerrohr 8 angeordnet sein, also von unten in das Krümmerrohr 8 eingebaut sein. Bei der in 5 gezeigten Ausführungsform ist die Stirlingeinheit 12 gegenüber der Anordnung in 4 um 180° gedreht, wodurch eine stehende Anordnung realisiert ist. Die Stirlingeinheit 12 ist von oben in das jeweilige Krümmerrohr 8 eingebaut. Bei der in 6 gezeigten Ausführungsform ist die Stirlingeinheit 12 um 90° gegenüber den Anordnungen der 4 und 5 gedreht angeordnet. Auf diese Weise strömt das Abgas stirnseitig, also axial gegen das heiße Ende der Stirlingeinheit 12. Die Stirlingeinheit ist somit liegend in einem abgewinkelten Abschnitt des Krümmerrohrs 8 angeordnet.
  • Bei der in 7 gezeigten Ausführungsform ist die Stirlingeinheit 12 am Motorblock 21 bzw. am Zylinderkopf angeordnet. Hierdurch kann das heiße Ende der Stirlingeinheit 12 besonders nahe an die Wärmequelle gebracht werden. Allerdings ist hierzu eine geringe Modifikation des Motorblocks 21 erforderlich.
  • Insgesamt kann somit festgestellt werden, dass die vergleichsweise klein bauenden integralen Stirlingeinheiten 12 auf vielfältige Weise an bzw. in der Brennkraftmaschine 2 montierbar sind, wodurch sich Vorteile im Packaging ergeben. Insbesondere muss keine Rücksicht auf eine Anordnung von Antriebs- oder Abtriebswellen des Stirlingmotors und des Generators genommen werden.
  • Durch die Möglichkeit der freien Anordnung der Stirlingeinheit ergeben sich Vorteile beim Packaging. Dies hat insbesondere den Vorteil, dass das zu beheizende Ende des jeweiligen Stirlingmotors 9 sehr nahe an die Wärmequelle, also die Brennräume des Verbrennungsmotors 2 angeordnet werden kann. Das Abgas hat an dieser Stelle noch vergleichsweise wenig Wärme verloren, was sich positiv auf den Wirkungsgrad des Stirlingmotors 9 auswirkt. Ein wichtiger Vorteil wird darin gesehen, dass die Stirlingeinheiten 12 ohne grundsätzliche Änderungen im Motorpackaging an der Brennkraftmaschine anordnen lassen lassen (z. B. am oder in den Krümmerrohren 8). Dadurch lassen herkömmliche Brennkraftmaschinen auf einfache Art und Weise mit einer Stirlingeinheit nachrüsten.
  • Besonders vorteilhaft ist die hier gezeigte Möglichkeit, pro Zylinder 7 einen Stirlingmotor 9 mit Lineargenerator 10 direkt im Auslassbereich der Brennkraftmaschine 2 anzuordnen. Dadurch ist es möglich, Brennkraftmaschinen unterschiedlicher Zylinderzahlen mit zumindest nahezu identischen Stirlingeinheiten 12 auszustatten. So kann zum Beispiel bei einem Übergang von einem 4-Zylinder-Motor zu einem 8-Zylinder-Motor die Anzahl der Stirlingeinheiten einfach verdoppelt werden. Es ergibt sich somit eine hohe Anzahl von gleichartigen oder identischen Stirlingeinheiten 12, was zu einer erheblichen Kostenreduzierung bei der Herstellung der Stirlingeinheiten 12 führt. Bei entsprechender Zylinderzahl bzw. Motorleistung können grundsätzlich auch mehrere Stirlingeinheiten 12 pro Zylinder 7 vorgesehen sein.
  • In einem modifizierten, nicht dargestellten Ausführungsbeispiel sind weitere Stirlingeinheit 12 entlang der Abgasstrecke angeordnet, soweit die Abgastemperaturen noch ausreichend hoch sind.
  • In einem weiteren modifizierten Ausführungsbeispiel ist die Stirlingeinheit mit einer Standheizung gekoppelt. Hier ragt dann das heiße Ende der jeweiligen Stirlingeinheit 12 in den Brennraum der Standheizung. Das kalte Ende der jeweiligen Stirlingeinheit 12 kann luftgekühlt sein. Bei der Verwendung einer Standheizung liegt üblicherweise eine relativ niedrige Außentemperatur vor, wodurch die Luftkühlung ausreichend sein kann. Das kalte Ende der Stirlingeinheit 12 kann alternativ in den Kühlkreis des Motors 2 eingebunden sein.
  • Die Stirlingeinheiten 12 sind relativ einfach an bestehende Motorpackagingkonzepte anpassbar und erfordern keine größeren Anpassungen, wie sie sich beispielsweise beim Einbau eines einzigen großen Stirlingmotors nötig wären. So sind die vergleichsweise kleinen Stirlingeinheiten 12 bzw. das jeweilige zu beheizende Ende der Stirlingeinheiten 12 auf relativ einfachem Weg in den Abgaskrümmer bzw. in die einzelnen Krümmerrohre 8 des Verbrennungsmotors 2 integrierbar. Dies kann z. B. über ein Bolzengewinde an der Stirlingeinheit 12 und ein Innengewinde am jeweiligen Krümmerrohr 8 und eine entsprechende Dichtung zwischen den beiden Bauteilen erfolgen. Prinzipiell kann die Stirlingeinheit 12 auch über eine Spannfeder oder ähnliches am jeweiligen Krümmerrohr 8 fixiert und wiederum über eine entsprechende Dichtung abgedichtet werden. Hier sind grundsätzlich unterschiedlichste Konfigurationen denkbar. Bei allen möglichen Konfigurationen ragt das zu beheizende Ende der Stirlingeinheit 12 in den Abgasstrom des Verbrennungsmotors 2 bzw. in den Innenraum der Abgas führenden Teile, z. B. Auslasskanal 20 und Krümmerrohr 8.
  • Ein weiterer Vorteil ist darin zu sehen, dass das jeweilige kalte Ende der Stirlingeinheit 12 relativ einfach mit Hilfe des Kühlkreislaufs der Brennkraftmaschine gekühlt weden kann, da die Stirlingeinheiten 12 sehr nahe am Motorblock 21 des Verbrennungsmotors 2 angeordnet sind. Dadurch sind nur sehr kurze Kühlleitungen erforderlich. Eine Einbindung der Stirlingeinheiten 12 in den Motorkühlkreis ist relativ einfach realisierbar. Das Kühlwasser für die Stirlingeinheit 12 kann hierzu nach der Kühlung im Kühler des Kühlkreises abgezweigt werden, um eine möglichst große Temperaturdifferenz zwischen heißem Ende und kaltem Ende zu erreichen, was in einem hohen Wirkungsgrad resultiert. Die Kühlmittelleitung bzw. die Kühlmittelzuführung zur Stirlingeinheit 12 sind in den Figuren nicht dargestellt.
  • Ein weiterer wichtiger Vorteil der Abwärmenutzung besteht in den erzielbaren Kraftstoffeinsparungen. So kann z. B. die Stirlingeinheit 12 zumindest zum Teil eine herkömmliche Lichtmaschine ersetzen, wenn z. B. die in der Stirlingeinheit 12 aus der Abgaswärme gewonnene elektrische Energie zum Laden der Batterie 4 oder eines beliebigen anderen Stromspeichers verwendet wird. So sind z. B. Verbrennungsmotoren 2 insbesondere beim Kaltstart besonders ineffizient.
  • Eine mögliche Betriebsstrategie kann beispielsweise wie folgt aussehen. Beim Kaltstart des Verbrennungsmotors 2 wird die Batterie 4 nicht über die Lichtmaschine 3 – sofern überhaupt vorhanden – geladen, sondern die Lichtmaschine 3 wird in der Startphase abgekoppelt, so dass der Verbrennungsmotor 2 eine geringere Leistung zur Verfügung stellen muss. Stattdessen wird die Batterie 4 über die Stirlingeinheiten 12 gespeist. Die elektrischen Verbraucher werden während dieser Phase aus der Batterie 4 und/oder aus der Stirlingeinheit 12 mit elektrischer Energie versorgt. Das zu beheizende Ende der Stirlingeinheit 12 wird hierbei über die heißen Abgase des Verbrennungsmotors 12 beheizt. Das kühlende bzw. kalte Ende des Stirlingmotors 9 ist hierbei in den Kühlkreis des Fahrzeugs integriert. Ein guter Wirkungsgrad ist erzielbar, wenn das kalte Ende des Stirlingmotors 9 in den großen Kühlkreis eingebunden ist. Der große Kühlkreis ist dabei derjenige Kühlkreis der erst beim Öffnen des Thermostatventils durchströmt wird. Dies hat den Vorteil, dass der große Kühlkreis mit einer relativ großen Wärmekapazität vergleichsweise lange kühl bleibt, so dass eine Temperaturdifferenz zwischen kaltem und heißem Ende der Stirlingeinheit 12 vergleichsweise groß bleibt Das führt zu einem verbesserten Wirkungsgrad der Stirlingeinheit 12 beim Kaltstart führt, da die zu Beginn der Startphase niedrigere Temperatur am warmen Ende durch die entsprechende niedrigere Temperatur am kalten Ende zumindest teilweise ausgeglichen ist.
  • Beim Einsatz der Stirlingeinheit 12 in Verbindung mit einem Hybridantrieb 1 bietet sich außerdem die Möglichkeit, dass die Batterie 4 bei längeren Konstantgeschwindigkeitsfahrten, z. B. bei einer Autobahnfahrt, über die Stirlingeinheiten 12 geladen wird. Das bedeutet, dass die Batterie 4 des Hybridantriebs 1 auch über die hybridtypischen Fahrzustände hinaus, z. B. Bremsenergierückgewinnung etc., geladen werden kann.
  • Die Stirlingeinheiten 12 sind auch dann in der Lage, die Batterie 4 zu laden, wenn der Verbrennungsmotor 2 vorübergehende ausgeschaltet wird, da die Restwärme noch für einen bestimmten Zeitraum ausreicht, um die Stirlingeinheiten 12 zur Energiegewinnung zu betreiben.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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  • Zitierte Patentliteratur
    • - EP 1624177 A1 [0002]
    • - DE 102007000126 A1 [0003]
    • - DE 102007000137 A1 [0003]

Claims (9)

  1. Antriebseinheit für ein Fahrzeug, insbesondere Straßenfahrzeug, – mit wenigstens einer Brennkraftmaschine (2), – mit wenigstens einem die Abgase der Brennkraftmaschine (2) als Wärmequelle nutzenden Stirlingmotor (9), – mit wenigstens einem durch den wenigstens einen Stirlingmotor (9) antreibbaren Generator (10), dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein solcher Stirlingmotor (9) und ein solcher Generator (10) zumindest eine integrale Stirlingeinheit (12) bilden, die in einem gemeinsamen Gehäuse (13) einen Stirlingabschnitt (14), in dem Wärmeenergie in Bewegungsenergie umgewandelt wird, und einen Generatorabschnitt (15) aufweist, in dem Bewegungsenergie in elektrische Energie umgewandelt wird.
  2. Antriebseinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die jeweilige Stirlingeinheit (12) im gemeinsamen Gehäuse (13) außerdem eine Kopplungseinrichtung (16) aufweist, welche die Bewegungsenergie vom Stirlingabschnitt (14) direkt auf den Generatorabschnitt (15) überträgt.
  3. Antriebseinheit nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der jeweilige Generator (10) bzw. der jeweilige Generatorabschnitt (15) als Lineargenerator ausgestaltet ist.
  4. Antriebseinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass jedem Zylinder (7) der Brennkraftmaschine (2) eine separate Stirlingeinheit (12) zugeordnet ist.
  5. Antriebseinheit nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die jeweilige Stirlingeinheit (12) mit einem Abgaspfad (18) der Brennkraftmaschine (2) gekoppelt ist, der vom jeweiligen Zylinder (7) zu einem mehreren Zylindern (7) zugeordneten Abgassammler oder zu einer mehreren Zylinder (7) zugeordneten Abgasleitung führt.
  6. Antriebseinheit nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass die jeweilige Stirlingeinheit (12) in einen Motorblock (21) der Brennkraftmaschine (2) eingebaut ist.
  7. Antriebseinheit nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass die jeweilige Stirlingeinheit (12) in ein direkt an einen Motorblock (21) angeschlossenes Krümmerrohr (8) eingebaut ist.
  8. Hybridantrieb für ein Fahrzeug, insbesondere Straßenfahrzeug, – mit wenigstens einem Elektromotor (3), – mit wenigstens einem elektrischen Energiespeicher (4), dadurch gekennzeichnet, dass eine Antriebseinheit mit einer Brennkraftmaschine, einem Stirlingmotor und einem Generator nach einem der Ansprüche 1 bis 7 vorgesehen ist.
  9. Hybridantrieb nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass eine vom Generator erzeugte elektrische Energie zum Antrieb des Elektromotors (3) und/oder zum Antrieb eines Nebenverbrauchers und/oder zum Laden des elektrischen Energiespeichers (4) einsetzbar ist.
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