DE102009010095A1 - Hybrid vehicle for electrical and/or thermal power supply of building, has connections formed as external interface to object for electrical and/or thermal power supply of object in standstill condition of vehicle - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft ein Hybridfahrzeug mit einem elektrischen Antrieb als Fahrmotor und einem Verbrennungsmotor, welcher mit einem Generator zur elektrischen Energieversorgung eines elektrischen Energiespeichers und/oder des elektrischen Antriebs des Hybridfahrzeugs ausgestattet ist. Weiterhin betrifft die Erfindung ein Objekt mit einer Schnittstelle für ein Hybridfahrzeug sowie ein Verfahren zur thermischen und/oder elektrischen Energieversorgung solcher Objekte.The The invention relates to a hybrid vehicle with an electric drive as traction motor and an internal combustion engine, which with a generator for electrical energy supply of an electrical energy storage and / or the electric drive of the hybrid vehicle equipped is. Furthermore, the invention relates to an object with an interface for a hybrid vehicle as well as a method for thermal and / or electrical power supply of such objects.
Unter der Bezeichnung Hybridantrieb wird allgemein die Kombination verschiedener Antriebe für eine Antriebsaufgabe verstanden. Ein Hybridfahrzeug ist nach UNO-Definition ein Fahrzeug, in dem mindestens zwei Energieumwandler und zwei im Fahrzeug eingebaute Energiespeichersysteme vorhanden sind, um das Fahrzeug anzutreiben. Energiewandler sind beispielsweise Elektro-, Otto- und Dieselmotoren, Energiespeicher sind beispielsweise Batterien oder Kraftstofftanks.Under The term hybrid drive is generally the combination of various Drives understood for a drive task. A hybrid vehicle is, according to UN definition, a vehicle in which at least two energy converters and two in-vehicle energy storage systems available are to power the vehicle. Energy converters are for example Electric, petrol and diesel engines, energy storage, for example, batteries or fuel tanks.
Bei den üblichen Hybridfahrzeugen werden meist parallele oder leistungsverzweigte Anordnungen von Verbrennungsmotor und Elektromotor eingesetzt. Leistungsverzweigte Hybridantriebe enthalten neben dem Verbrennungsmotor eine Kombination elektrischer Maschinen, die als Generator und Motor und so als elektrisches Getriebe arbeiten. Ein Teil der Leistung des Verbrennungsmotors wird dann mechanisch auf die Antriebsräder übertragen, ein weiterer Teil der Leistung wird über die als elektrisches Getriebe arbeitende Motor-Generator-Kombination auf die Räder übertragen. Kombinierte Hybridantriebe lassen sich mittels einer Kupplung zwischen dem parallelen Betrieb und dem seriellen Betrieb umschalten.at The usual hybrid vehicles are usually parallel or Power-split arrangements of internal combustion engine and electric motor used. Power-split hybrid drives contain in addition to the Combustion engine is a combination of electrical machines used as a Generator and engine, working as an electric transmission. One Part of the power of the internal combustion engine then becomes mechanical the drive wheels transferred, another part The power is transmitted via the electric gearbox Motor-generator combination transferred to the wheels. Combined hybrid drives can be connected by means of a clutch switch to parallel operation and serial operation.
Ein
Hybridfahrzeug ist beispielsweise auch aus der
Die
Als nachteilig erweist sich bei dem Einsatz solcher Hybridfahrzeuge in der Praxis jedoch der geringe Nutzungsgrad in Bezug auf die Betriebs- oder Volllaststunden.When disadvantageous proves in the use of such hybrid vehicles in practice, however, the low level of utilization in terms of operating or full load hours.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine wesentliche Steigerung der Nutzungsmöglichkeiten und der Effizienz eines Hybridfahrzeugs sowie zugleich ein insbesondere als ein Gebäude ausgeführtes Objekt zur effizienten Nutzung eines solchen Hybridfahrzeugs zu schaffen. Weiterhin liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein dementsprechend optimiertes Verfahren zu realisieren.Of the Invention is based on the object, a substantial increase the potential uses and the efficiency of a hybrid vehicle as well as at the same time one executed in particular as a building Object for the efficient use of such a hybrid vehicle create. Furthermore, the invention is based on the object to realize accordingly optimized process.
Die erstgenannte Aufgabe wird erfindungsgemäß mit einem Hybridfahrzeug gemäß den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Die weitere Ausgestaltung der Erfindung ist den Unteransprüchen zu entnehmen.The the first object is inventively with a hybrid vehicle according to the features of the claim 1 solved. The further embodiment of the invention is the Subclaims refer.
Erfindungsgemäß weist also das Hybridfahrzeug zumindest einen Anschluss als eine externe Schnittstelle zu einem Objekt, insbesondere einem Gebäude, zur elektrischen und/oder thermischen Energieversorgung des Objekts im Standbetrieb des Hybridfahrzeugs auf. Hierdurch wird in überraschend einfacher Weise eine effiziente Nutzung des Hybridfahrzeugs außerhalb des Fahrbetriebs ermöglicht, indem mittels des Anschlusses eine Versorgung des Objekts durch eine Kraft-Wärme-Kopplung ermöglicht wird. Dabei macht sich die Erfindung den hohen Entwicklungsstand bei den Hybridfahrzeugen zunutze, welcher bisher keine Entsprechung in haustechnischen Anlagen gefunden hat. So ermöglicht das erfindungsgemäße Hybridfahrzeug erstmals eine umfassende ausschließliche oder ergänzende Energieversorgung kleinerer oder mittlerer Objekte. In der Praxis können so beispielsweise auch einzelne Wohneinheiten unabhängig vom Netz versorgt werden. Das Objekt kann dabei als ein Wohngebäude oder als ein Gewerbeobjekt, aber auch beispielsweise als Wohnwagen, Baucontainer oder Leitstand ausgeführt sein.According to the invention So the hybrid vehicle at least one connection as an external interface to an object, in particular a building, to the electric and / or thermal energy supply of the object in standby mode of the hybrid vehicle. This will be surprisingly easier Way, efficient use of the hybrid vehicle outside of the driving mode, by means of the connection a supply of the object by a combined heat and power is possible. The invention makes the high level of development used in the hybrid vehicles, which so far no equivalent found in technical installations. So allows the hybrid vehicle according to the invention for the first time a comprehensive exclusive or complementary energy supply smaller or medium objects. In practice you can so for example, individual residential units independently be supplied from the mains. The object can be used as a residential building or as a commercial object, but also, for example, as a caravan, building container or control room.
Dabei ist es besonders vorteilhaft, wenn das Hybridfahrzeug einen elektrischen Generator mit einem Anschluss zur elektrischen Verbindung mit einem externen Stromanschluss aufweist, um so die elektrische Energie beispielsweise mittels einer handelsüblichen Steckverbindung in das Netz des Objekts einspeisen zu können.It is particularly advantageous if the Hybrid vehicle having an electrical generator with a connection for electrical connection to an external power connector, so as to be able to feed the electrical energy, for example by means of a commercially available plug-in connection into the network of the object.
Ergänzend weist das Hybridfahrzeug einen der Brennkraftmaschine zugeordneten Kühlkreislauf auf, mit zumindest einem umschaltbaren Verteiler und einem Anschluss zur Verbindung mit einer externen Heizungsanlage, um so neben der Antriebsleistung der Brennkraftmaschine auch deren Abwärme optimal nutzen zu können. Entsprechende Wärmetauscher dienen dabei der Rückgewinnung der thermischen Energie der Brennkraftmaschine aus dem Schmiermittelkreislauf, dem Kühlkreislauf sowie dem Abgas. Zusätzlich kann auch die Strahlungswärme der Brennkraftmaschine genutzt werden. Der hierzu umschaltbare Verteiler dient dabei als Bypass zur Umgehung eines Wärmetauschers des Hybridfahrzeugs, beispielsweise also des Fahrzeugkühlers, sodass die thermische Energie optimal genutzt werden kann. Mehrere der Verteiler können dabei zur einfachen Bedienung in einer Baueinheit zusammengefasst und alternativ manuell oder elektromotorisch betätigbar ausgeführt sein.additional the hybrid vehicle has one of the internal combustion engine associated Cooling circuit on, with at least one switchable distributor and a connection for connection to an external heating system, in addition to the drive power of the internal combustion engine and their To be able to use waste heat optimally. Appropriate Heat exchangers serve to recover the thermal energy of the internal combustion engine from the lubricant circuit, the cooling circuit and the exhaust gas. additionally can also be used the radiant heat of the internal combustion engine become. The switchable distributor serves as a bypass for bypassing a heat exchanger of the hybrid vehicle, for example, the vehicle radiator, so that the thermal Energy can be used optimally. Several of the distributors can combined for easy operation in a single unit and alternatively manually or by electric motor actuated be executed.
Das Hybridfahrzeug könnte im Standbetrieb die bordeigene Abgasanlage zur Abgasreinigung nutzen. Besonders vorteilhaft ist hingegen eine Ausführungsform der Erfindung, bei welcher das Hybridfahrzeug eine Abgasanlage mit einem Anschluss zur Verbindung mit einer externen Abluftanlage, insbesondere einen Kamin oder einen Schornstein, aufweist. Das Abgas des Hybridfahrzeugs gelangt so unter Umgehung der eigenen Abgasreinigungsanlage in die externe Abluftanlage, in welcher ein Wärmetauscher mit Hochtemperaturnutzung (Dampf, Gas-und-Dampf-Kombikraftwerk) sowie mit oder ohne Zusatzfeuerung angeordnet sein kann sowie eine weitere Behandlung und Reinigung der Abgase erfolgen kann.The Hybrid vehicle could stand-on the on-board exhaust system for exhaust gas cleaning use. In contrast, a particularly advantageous is Embodiment of the invention, in which the hybrid vehicle an exhaust system with a connection for connection to an external Exhaust system, in particular a fireplace or a chimney has. The exhaust gas of the hybrid vehicle thus bypasses its own Emission control system in the external exhaust system, in which a Heat exchangers with high temperature use (steam, gas and steam combined cycle power plant) and can be arranged with or without additional firing and a further treatment and purification of the exhaust gases can take place.
Weiterhin ist es besonders vorteilhaft, wenn das Hybridfahrzeug einen Anschluss für eine externe Kraftstoffzufuhr aufweist, sodass die Betriebsdauer des Hybridfahrzeugs nicht durch den Kraftstoffbehälter des Hybridfahrzeugs beschränkt ist, sondern vielmehr ein wesentliches erhöhtes Volumen verfügbar ist. Dabei ist grundsätzlich auch die Nutzung verschiedener Kraftstoffsorten, beispielsweise gewonnen aus fossilen Energieträgern oder nachwachsenden Rohstoffen, realisierbar (Gas-und-Dampf-Kombikraftwerk).Farther It is particularly advantageous if the hybrid vehicle has a connection for an external fuel supply, so that the Operating life of the hybrid vehicle not through the fuel tank of the hybrid vehicle is limited, but rather a substantial increased volume is available. there is basically also the use of different fuel types, for example, derived from fossil fuels or Renewable raw materials, feasible (gas and steam combined cycle power plant).
Eine weitere, besonders praxisgerechte Abwandlung der vorliegenden Erfindung wird dadurch erreicht, dass das Hybridfahrzeug einen Umrichter zur Anpassung an die Netzspannung aufweist. Hierdurch wird eine direkte Nutzung der eingespeisten elektrischen Energie ermöglicht. Die elektrische Energie kann dabei sowohl zur Versorgung des Objekts als auch zum Laden der Energiespeicher des Hybridfahrzeugs oder des Objekts dienen.A further, particularly practical modification of the present invention is achieved in that the hybrid vehicle is a converter for Adapted to the mains voltage. This will be a direct Use of the supplied electrical energy allows. The electrical energy can be used both to supply the object as also for charging the energy storage of the hybrid vehicle or the Serve the object.
Weiterhin kann gemäß einer weiteren besonders Erfolg versprechenden Abwandlung die Schnittstelle zur Einspeisung in ein externes Stromnetz ausgeführt sein, um so die erzeugte elektrische Energie optimal nutzen zu können.Farther can according to another particularly promising Modification the interface for feeding into an external power grid be designed so as to optimally generate the generated electrical energy to be able to use.
Die weitere Aufgabe wird erfindungsgemäß mit einem insbesondere als ein Gebäude ausgeführten Objekt mit zumindest einem Anschluss für ein Hybridfahrzeug dadurch gelöst, dass der Anschluss zur elektrischen und/oder thermischen Energieversorgung des Objekts im Standbetrieb des Hybridfahrzeugs ausgeführt ist. Hierdurch werden erfindungsgemäß die Voraussetzungen für eine effiziente Nutzung der elektrischen und/oder thermischen Energie des Hybridfahrzeugs geschaffen, welche wahlweise ergänzend oder auch ausschließlich zur Versorgung des Gebäudes eingesetzt werden kann. Das Hybridfahrzeug wird somit als ein mobiles System zur elektrischen und/oder thermischen Energieversorgung außerhalb des Fahrbetriebs verstanden, dessen Wirkungsgrad entsprechend dem technischen Entwicklungsstand eine vergleichbare haustechnische Anlage übertrifft und somit einen wirkungsvollen Beitrag zur Reduzierung von Emissionen leisten kann.The Another object is achieved with a in particular, as a building executed object with at least one connector for a hybrid vehicle thereby solved that the connection to the electrical and / or thermal Energy supply of the object in the standby mode of the hybrid vehicle is executed. As a result, the invention Requirements for efficient use of electrical and / or thermal energy of the hybrid vehicle, which optionally in addition or exclusively to Supply of the building can be used. The hybrid vehicle is thus considered a mobile system for electrical and / or thermal Understood energy supply outside of driving, its efficiency according to the technical development status Compared to a comparable building services plant and thus an effective contribution to the reduction of emissions can afford.
Dabei erweist sich eine Abwandlung des Verfahrens als besonders zweckmäßig, nach welcher das Objekt zumindest einen Wärmespeicher, beispielsweise einen Warmwasserspeicher, aufweist, wobei der Wärmespeicher zur weiteren Steigerung des Wirkungsgrads entsprechend dem Temperaturniveau unterteilt sein kann. Hierzu können zumindest ein Hochtemperaturspeicher und ein Niedertemperaturspeicher vorgesehen sein, wobei der Hochtemperaturspeicher mit einem der Abgasanlage zugeordneten Wärmetauscher und der Niedertemperaturspeicher mit einem dem Kühlwasserkreislauf des Hybridfahrzeugs zugeordneten Wärmtauscher verbunden ist. Der Hochtemperaturspeicher dient dabei beispielsweise der Erwärmung des Brauchwassers oder der Dampferzeugung zur weiteren Energienutzung (Gas-und-Dampf-Kopplung in Verbindung mit Kraft-Wärme-Kopplung), während der Niedertemperaturspeicher mit einer Heizungsanlage des Objekts verbunden ist.there a modification of the method proves to be particularly expedient, after which the object has at least one heat storage, For example, a hot water tank, wherein the heat storage to further increase the efficiency according to the temperature level can be divided. For this purpose, at least one high-temperature storage and a low-temperature storage may be provided, wherein the high-temperature storage with a heat exchanger associated with the exhaust system and the low-temperature storage with a cooling water circuit connected to the hybrid vehicle associated heat exchanger is. The high-temperature storage is used, for example, the heating of process water or steam generation for further energy use (gas and steam coupling in conjunction with combined heat and power) while the low-temperature storage connected to a heating system of the object is.
Besonders sinnvoll ist es dabei auch, wenn das Objekt einen Umrichter zur Anpassung an die Netzspannung aufweist, um so die eingespeiste elektrische Energie unmittelbar nutzen oder in das Stromnetz einspeisen zu können.Especially It is also useful if the object is a converter for Adapted to the mains voltage so as to feed the electrical Use energy directly or feed it into the power grid.
Die Rückgewinnung der thermischen Energie des Abgases wird dabei gemäß einer weiteren besonders Erfolg versprechenden Ausgestaltung des Verfahrens dadurch erreicht, dass das Objekt eine einen Wärmetauscher aufweisende Abluftreinigungsanlage hat.The recovery of thermal energy Gie of the exhaust gas is thereby achieved according to another particularly promising embodiment of the method in that the object has a heat exchanger having exhaust air purification system.
Weiterhin wird die Aufgabe auch durch ein Verfahren zur thermischen oder elektrischen Energieversorgung eines insbesondere als ein Gebäude ausgeführten Objekts gelöst, bei dem ein Hybridfahrzeug im Standbetrieb des Hybridfahrzeugs mit einem elektrischen Anschluss und/oder einem Anschluss für einen Heizkreislauf mit dem Objekt verbunden wird und die mittels des Generators des Hybridfahrzeugs erzeugte elektrische Energie und/oder die von einer Brennkraftmaschine des Hybridfahrzeugs abgegebene thermische Energie in das Objekt eingespeist wird, um so in vorteilhafter Weise das Hybridfahrzeug über seine eigentliche Bestimmung hinaus zur umfassenden und unabhängigen Energieversorgung des Objekts zu nutzen. Dabei wird ein Verteiler für die Fluidströme des Abgases oder des Kühlmittels des Hybridfahrzeugs zuvor manuell oder gesteuert entsprechend derart eingestellt, dass das Hybridfahrzeug und das Objekt einen gemeinsamen Kreislauf bilden. Zugleich erfolgt die Einspeisung der erzeugten elektrischen Energie wahlweise in das Netz des Objekts, ein Stromnetz oder in einen Energiespeicher für die Objekt- oder Hybridfahrzeugversorgung.Farther The task is also performed by a process for thermal or electrical Energy supply of a particular designed as a building Object solved, in which a hybrid vehicle in stationary mode of the hybrid vehicle with an electrical connection and / or a Connection for a heating circuit is connected to the object and the electric generated by the generator of the hybrid vehicle Energy and / or from an internal combustion engine of the hybrid vehicle emitted thermal energy is fed into the object to so advantageously the hybrid vehicle over his actual provision beyond the comprehensive and independent To use energy supply of the object. This is a distributor for the fluid flows of the exhaust gas or the coolant of the Hybrid vehicle previously manually or controlled accordingly set the hybrid vehicle and the object a common Forming a cycle. At the same time, the feed of the generated electrical energy either in the network of the object, a power grid or in an energy store for the object or hybrid vehicle supply.
Die Abgabe der elektrischen Leistung kann bei direkter Einspeisung in ein Versorgungsnetz oder bei indirekter Einspeisung, also über Batterie und Frequenzumformer, gesteuert und damit dem Leistungsbedarf angepasst werden. Entsprechend kann die Abgabe der Wärmeleistung gesteuert werden.The Delivery of electrical power can be done with direct feed in a supply network or indirect feed, so about Battery and frequency converter, controlled and thus the power requirement be adjusted. Accordingly, the output of the heat output to be controlled.
Die
Erfindung lässt verschiedene Ausführungsformen
zu. Zur weiteren Verdeutlichung ihres Grundprinzips ist eine davon
in der Zeichnung dargestellt und wird nachfolgend beschrieben. Diese
zeigt in einer Prinzipdarstellung ein Hybridfahrzeug
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
R005 | Application deemed withdrawn due to failure to request examination |