DE102009028388A1

DE102009028388A1 - Electrical energy generating apparatus for use in motor vehicle, comprises thermoelectric element which is thermally arranged between warm inlet side and cool inlet or outlet side of heat exchanger

Info

Publication number: DE102009028388A1
Application number: DE200910028388
Authority: DE
Inventors: Jörg KURTH; Josef Schwarz; Gerhard Hoering
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 2009-08-10
Filing date: 2009-08-10
Publication date: 2011-02-17

Abstract

The electrical energy generating apparatus comprises a thermoelectric element which is thermally arranged between a warm inlet side (3A) and a cool inlet or outlet side (3B,3C) of a heat exchanger (3). The heat exchanger delivers the heat of a vehicle mechanism (1) to the environment. The heat exchanger is a liquid air heat exchanger.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Erzeugung elektrischer Energie in einem Kraftfahrzeug, welche mindestens ein thermoelektrisches Element, ein wärmeerzeugendes Fahrzeugaggregat und ein Kühl- oder Schmiermittelkreislauf mit einem Wärmetauscher zur Kühlung des Kühl- oder Schmiermittels des Kühl- oder Schmiermittelkreislaufs umfasst.The The invention relates to a device for generating electrical Energy in a motor vehicle, which is at least one thermoelectric Element, a heat-generating vehicle aggregate and a Coolant or lubricant circuit with a heat exchanger for cooling the coolant or lubricant of Coolant or lubricant circuit includes.

Unter einem thermoelektrischen Element ist hierbei eine Vorrichtung zu verstehen, die eine an ihr anliegende Temperaturdifferenz nutzt, um elektrische Energie zu erzeugen – auch bekannt als thermoelektrischer Generator. Das Fahrzeugaggregat kann beispielsweise ein elektrisches oder thermodynamisches Antriebsaggregat, ein Getriebe oder eine Dauerbremse für länger anhaltendes Bremsen des Fahrzeugs sein.Under a thermoelectric element is in this case a device understand that uses a temperature difference applied to her, to generate electrical energy - also known as thermoelectric Generator. The vehicle unit, for example, an electric or thermodynamic drive unit, a transmission or a Retarder for longer lasting braking of the Be a vehicle.

Aus der DE 11 2005 001 368 T5 ist ein thermoelektrisch verstärktes Antriebssystem für ein Hybridelektrofahrzeug bekannt, bei welchem eine thermoelektrische Vorrichtung die Abwärme von Abgasen einer Brennkraftmaschine nutzt, um elektrische Energie zu erzeugen. Die thermoelektrische Vorrichtung ist dabei thermisch zwischen einem in einer Abgasleitung angeordneten Wärmesammler und einem Kühlmechanismus angeordnet, das heißt sie steht mit einer Seite in thermischen Kontakt mit dem Wärmesammler und mit einer weiteren Seite in thermischen Kontakt mit dem Kühlmechanismus. Die DE 11 2005 001 368 T5 setzt das Vorhandensein oder den Betrieb einer Brennkraftmaschine als Wärmequelle voraus, somit ist die Vorrichtung nicht für reinen Elektrofahrzeugen oder Fahrzeuge mit abgeschalteter Brennkraftmaschine geeignet.From the DE 11 2005 001 368 T5 For example, a thermoelectrically-enhanced drive system for a hybrid electric vehicle is known, in which a thermoelectric device uses the waste heat of exhaust gases of an internal combustion engine to generate electrical energy. In this case, the thermoelectric device is thermally arranged between a heat collector arranged in an exhaust pipe and a cooling mechanism, that is to say it is in thermal contact with the heat collector on one side and in thermal contact with the cooling mechanism on another side. The DE 11 2005 001 368 T5 assumes the presence or the operation of an internal combustion engine as a heat source, thus the device is not suitable for pure electric vehicles or vehicles with the internal combustion engine switched off.

Die DE 10 2007 017 461 A1 offenbart ein wartungsarmes elektrisches Messinstrument mit einem Thermogenerator zur Erzeugung der von dem Messinstrument benötigten elektrischen Energie. Das Messinstrument kann als Durchflussmengenmesser ausgeführt sein und Temperaturgefälle zwischen einem Getriebeöl und einer Umgebung nutzen.The DE 10 2007 017 461 A1 discloses a low maintenance electrical meter with a thermal generator for generating the electrical energy needed by the meter. The measuring instrument can be designed as a flow meter and use temperature gradient between a transmission oil and an environment.

Aufgabe der Erfindung ist es nun die Energieausbeute eines thermoelektrischen Elementes in einem Kraftfahrzeug zu verbessern.task The invention is now the energy yield of a thermoelectric Element in a motor vehicle to improve.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass das thermoelektrische Element thermisch zwischen einer warmen Eintrittseite des Wärmtauschers und einer kühlen Ein- oder Austrittseite des Wärmetauschers angeordnet ist. Dies bedeutet, dass das thermoelektrische Element mit einer Seite in thermischen Kontakt mit der warmen Eintrittseite des Wärmtauschers steht, über welche das von dem Fahrzeugaggregat erwärmte Kühl- oder Schmiermittel hineinströmt und mit einer anderen Seite mit einer kühlen Ein- oder Austrittseite des Wärmetauschers in thermischen Kontakt steht, wodurch die Temperaturdifferenzen zwischen den beiden Seiten des thermoelektrischen Elements hoch ist und somit eine hohe elektrische Leistung und daher Energieausbeute an dem thermoelektrischen Element abrufbar ist. Diese elektrische Energie kann direkt einem spezifischen Verbraucher im Fahrzeug zugeführt werden oder einem Bordnetz des Fahrzeugs zur Versorgung aller elektrischen Verbraucher des Fahrzeugs zugeführt werden. Die elektrische Energie kann selbstverständlich auch in einem Energiespeicher des Fahrzeugs zur späteren Verwendung gespeichert werden. Der thermische Kontakt kann insbesondere über Wärmebrücken, beispielsweise Wärmeleitelemente, hergestellt werden.The The object is achieved according to the invention that the thermoelectric element thermally between a warm Entry side of the heat exchanger and a cool Inlet or outlet side of the heat exchanger is arranged. This means that the thermoelectric element with one side in thermal contact with the warm inlet side of the heat exchanger stands over which heated by the vehicle unit Coolant or lubricant flows in and with another side with a cool inlet or outlet side the heat exchanger is in thermal contact, whereby the Temperature differences between the two sides of the thermoelectric Elements is high and therefore high electrical power and therefore Energy yield is retrievable on the thermoelectric element. This electrical energy can go directly to a specific consumer be supplied in the vehicle or an electrical system of the vehicle supplied to the supply of all electrical consumers of the vehicle become. The electrical energy can of course also in an energy storage of the vehicle for later Use to be saved. The thermal contact can in particular over Thermal bridges, for example heat-conducting elements, getting produced.

Es sei an dieser Stelle angemerkt, dass ein derartiger Wärmetauscher Wärme zwischen einem ersten kalten und einem zweiten warmen Medium überträgt und hierzu eine kühle Eintrittseite für das kalte erste Medien aufweist, über welche es in den Wärmetauscher einströmt und eine warme Austrittseite, über welche es anschließend aus dem Wärmetauscher aufgewärmt ausströmt. Des Weiteren verfügt ein derartiger Wärmetauscher über eine warme Eintrittseite für das warme Medium, über welche es in den Wärmetauscher einströmt und eine kühle Austrittseite, über welche es anschließend aus dem Wärmetauscher gekühlt ausströmt. Die Ein- und Austrittseiten des Wärmetauschers können insbesondere als von dem Wärmetauscher wegführende bzw. zu dem Wärmetauscher hinführende Leitungen, beispielsweise Rohrleitungen, ausgeführt sein.It It should be noted at this point that such a heat exchanger Heat between a first cold and a second warm Medium transmits and this a cool Entry side for the cold first media has, over which it flows into the heat exchanger and a warm exit side, over which it afterwards warmed up from the heat exchanger flows out. Furthermore, such a heat exchanger has over a warm entry side for the warm medium, about which it flows into the heat exchanger and a cool exit side, over which it afterwards flows cooled from the heat exchanger. The inlet and outlet sides of the heat exchanger can in particular as away from the heat exchanger or to the heat exchanger leading lines, For example, pipes, executed.

In einer ersten bevorzugten Weiterbildung der Erfindung gibt der Wärmetauscher die Wärme des Fahrzeugaggregats an eine Umgebung des Fahrzeugs ab. Dabei ist das thermoelektrische Element zwischen der warmen Eintrittseite und der kühlen Austrittseite des Wärmetauschers angeordnet. Der Wärmetauscher kann dann insbesondere als Flüssigkeit-Luft-Wärmetauscher ausgeführt sein, um die Wärme über ein flüssiges Kühl- oder Schmiermittel, beispielsweise Öl oder Wasser, aus dem Fahrzeugaggregat zu transportieren und im Wärmetauscher an die Umgebungsluft abzuführen. Eine derartige Vorrichtung zur Erzeugung elektrischer Energie ist einfach und mit wenigen Bauteilen aufgebaut und daher kostengünstig. Bei dem Flüssigkeit-Luft-Wärmetauscher strömt das von dem Fahrzeugaggregat aufgewärmte Kühl- oder Schmiermittel über die warme Eintrittseite in den Wärmetauscher ein und abgekühlt über die kühle Austrittsseite aus, und es strömt kalte Luft über die kühle Eintrittseite ein und von dem Kühl- oder Schmiermittel in dem Wärmetauscher aufgewärmt über die warme Austrittseite aus.In A first preferred embodiment of the invention gives the heat exchanger the heat of the vehicle aggregate to an environment of the vehicle from. The thermoelectric element is between the warm ones Inlet side and the cool outlet side of the heat exchanger arranged. The heat exchanger can then in particular as a liquid-air heat exchanger be carried out to heat over liquid coolant or lubricant, for example oil or water, to be transported out of the vehicle aggregate and in the heat exchanger dissipate to the ambient air. Such a device to generate electrical energy is simple and with few components built and therefore inexpensive. In the liquid-to-air heat exchanger flows from the warmed up by the vehicle unit Coolant or lubricant over the warm inlet side in the heat exchanger and cooled over the cool exit side, and it flows cold Air in and out of the cool entry side the coolant or lubricant in the heat exchanger warmed up over the warm exit side.

Eine zweite bevorzugten Weiterbildung der Erfindung umfasst des Weiteren einen zusätzlichen Kühlmittelkreislauf mit einem zusätzlichen Wärmetauscher, welcher derart mit dem Kühl- oder Schmiermittelkreislauf verschaltet ist, dass er die Wärme des Fahrzeugaggregates von dem Kühl- oder Schmiermittelkreislauf über den Wärmetauscher aufnimmt und diese über den zusätzlichen Wärmetauscher an die Umgebung des Fahrzeugs abgibt. Dabei ist das thermoelektrische Element thermisch zwischen der warmen Eintrittseite und der kühlen Eintrittseite des Wärmetauschers angeordnet. Der Wärmetauscher kann dann insbesondere als Flüssigkeit-Flüssigkeit-Wärmetauscher ausgeführt sein, um die Wärme über ein flüssiges Kühl- oder Schmiermittel aus dem Fahrzeugaggregat zu transportieren und im Wärmetauscher an den zusätzlichen Kühlmittelkreislauf zu übertragen, wohingegen der zusätzliche Wärmetauscher dann insbesondere als Flüssigkeit-Luft-Wärmetauscher ausgeführt sein kann, um diese Wärme über ein Kühlmittel aus dem Wärmetauscher zu transportieren und schließlich über den zusätzlichen Wärmetauscher an die Umgebungsluft des Fahrzeugs abzuführen. Durch eine derartige Vorrichtung können Kühl- und Schmiermittelkreislauf getrennt werden, oder zwei Kühlkreisläufe mit unterschiedlichen Kühlmitteln verwendet werden, welche an die jeweiligen Bedingungen im Kühlmittelkreislauf besser angepasst sind.A second preferred embodiment of the invention further comprises an additional coolant circuit with a additional heat exchanger, which with such is connected to the coolant or lubricant circuit, that it removes the heat of the vehicle aggregate from the cooling or lubricant circulation through the heat exchanger picks up and this over the additional heat exchanger to the environment of the vehicle. This is the thermoelectric Element thermally between the warm inlet side and the cool Entry side of the heat exchanger arranged. The heat exchanger can then especially as a liquid-liquid heat exchanger be carried out to heat over liquid coolant or lubricant from the vehicle aggregate to transport and in the heat exchanger to the additional To transfer coolant circuit, whereas the additional heat exchanger then in particular designed as a liquid-air heat exchanger can be to heat this over a coolant to transport from the heat exchanger and finally over the additional heat exchanger to the ambient air to dissipate the vehicle. By such a device can Coolant and lubricant circuit to be separated, or two cooling circuits with different coolants can be used, which to the respective conditions in the coolant circuit are better adapted.

Vorteilhaft ist das Fahrzeugaggregat ein Fahrzeuggetriebe, da über die Reibung der Getriebebauteile eine große Menge Wärme erzeugt wird, die bisher weitestgehend ungenutzt an die Fahrzeugumgebung abgegeben wird. Insbesonders Automat- oder Doppelkupplungsgetriebe weisen auf Grund überschneidender Kupplungsöffnungszeiten, Schleppmomente und Wandlerverluste gegenüber Handschaltgetrieben eine erhöhte Wärmeproduktion auf, wodurch sich diese Getriebetypen besonders zur Gewinnung elektrischer Energie aus Wärme eignen.Advantageous the vehicle aggregate is a vehicle transmission, over there the friction of the transmission components a large amount of heat is generated, which so far largely unused to the vehicle environment is delivered. Especially automatic or dual-clutch transmission due to overlapping clutch opening times, drag torques and transformer losses compared to manual transmissions one increased heat production, which causes this Transmission types especially for the recovery of electrical energy from heat suitable.

Das Fahrzeugaggregat kann vorteilhaft jedoch auch ein elektrodynamischer Retarder oder ein hydrodynamischer Retarder sein, welche im Betrieb, insbesondere als Dauerbremse zur Entlastung der Betriebsbremse eines Fahrzeugs, ebenfalls eine große Wärmemenge erzeugen, die mittels der Erfindung zumindest zum Teil in nutzbare elektrische Energie umwandelbar ist.The Vehicle aggregate can be advantageous but also an electrodynamic Retarder or a hydrodynamic retarder, which in operation, in particular as a retarder to relieve the service brake of a vehicle, also generate a large amount of heat, the by means of the invention at least partly in usable electrical Energy is convertible.

Besonders bevorzugt ist das thermoelektrische Element direkt an ein elektrisches Bauteil des Fahrzeugaggregates zu dessen elektrischen Versorgung angeschlossen, wodurch elektrische Leitungen kurz ausgeführt sein können und eine autarke Energieversorgung des Bauteils bereitgestellt werden kann. Insbesondere kann das Bauteil zumindest ein Aktuator, ein Steuergerät oder ein Sensor des Fahrzeugaggregates sein. So ist es beispielsweise möglich das Fahrzeugaggregat als elektrodynamischer Retarder auszuführen und ein Teil der zum Betrieb verwendeten elektrischen Energie direkt aus der Abwärme des Retarders zu erzeugen. Das elektrische Bauteil kann in diesem Fall eine elektrische Spule oder eine Vorrichtung zu Regelung der elektrischen Spule sein, welche in dem elektrodynamischen Retarder die Bremskraft hervorruft.Especially Preferably, the thermoelectric element is directly connected to an electrical Component of the vehicle assembly for its electrical supply connected, making electrical wiring running short can be and a self-sufficient energy supply of the component can be provided. In particular, the component can at least an actuator, a control unit or a sensor of the vehicle unit be. So it is possible, for example, the vehicle unit perform as electrodynamic retarder and a part the electrical energy used for operation directly from the To generate waste heat of the retarder. The electrical component may in this case an electric coil or a device to be control of the electric coil, which in the electrodynamic Retarder causes the braking force.

Im Folgenden wird die Erfindung anhand von Beispielen und Zeichnungen näher erläutert aus welchen weitere vorteilhafte Ausgestaltungen entnommen werden können.in the The invention will be described below with reference to examples and drawings explained in more detail from which further advantageous Embodiments can be removed.

Es zeigen jeweils in schematischer Darstellung,It each show in a schematic representation,

1 eine Vorrichtung zur Erzeugung elektrischer Energie bei welcher ein thermoelektrisches Element zwischen einer warmen Eintrittseite und einer kühlen Austrittseite des Wärmetauschers angeordnet ist; 1 a device for generating electrical energy in which a thermoelectric element between a warm inlet side and a cool outlet side of the heat exchanger is arranged;

2 eine Vorrichtung zur Erzeugung elektrischer Energie bei welcher ein thermoelektrisches Element zwischen einer warmen Eintrittseite und einer kühlen Eintrittseite des Wärmetauschers angeordnet ist. 2 a device for generating electrical energy in which a thermoelectric element between a warm inlet side and a cool inlet side of the heat exchanger is arranged.

Die in 1 dargestellte Vorrichtung zur Erzeugung elektrischer Energie ist in einem nicht gezeigten Kraftfahrzeug angeordnet und weist ein wärmeerzeugendes Fahrzeugaggregat 1 und ein Kühl- oder Schmiermittelkreislauf 2 mit einem Wärmetauscher 3 zur Kühlung des in dem Kühl- oder Schmiermittelkreislauf 2 zirkulierenden Kühl- oder Schmiermittels auf. Die Zirkulationsbewegung kann mittel Konvektion erfolgen oder, wie dargestellt, mittel einer in dem Kühl- oder Schmiermittelkreislauf 2 angeordneten Pumpe 4.In the 1 shown device for generating electrical energy is arranged in a motor vehicle, not shown, and has a heat-generating vehicle unit 1 and a coolant or lubricant circuit 2 with a heat exchanger 3 for cooling the in the coolant or lubricant circuit 2 circulating coolant or lubricant. The circulation movement can be effected by means of convection or, as shown, by means of a coolant or lubricant circuit 2 arranged pump 4 ,

Der Wärmetauscher 3 verfügt über eine warme Eintrittseite 3A, über welche das durch das Fahrzeugaggregat 1 erwärmte Kühl- oder Schmiermittel in den Wärmetauscher 3 hineinströmt und eine kühle Austrittseite 3B, über welche das in dem Wärmetauscher 3 abgekühlte Kühl- oder Schmiermittel hinausströmt. Darüber hinaus weist der Wärmetauscher 3 eine kühle Eintrittseite 3C auf, über welche Umgebungsluft des Fahrzeugs durch ein Gebläse 5 in den Wärmetauscher geblasen wird und er weist eine warme Austrittseite 3D auf, über welche die in dem Wärmetauscher 3 von dem Kühl- oder Schmiermittel erwärmte Umgebungsluft aus dem Wärmetauscher 3 austritt. Innerhalb des Wärmetauschers 3 findet somit eine Übertragung der Wärme des Kühl- oder Schmiermittels auf die in den Wärmetauscher 3 geblasene Umgebungsluft statt, wozu der Wärmetauscher als Flüssigkeit-Luft-Wärmetauscher ausgeführt ist. Der Luftstrom durch den Wärmetauscher 3 ist in 1 durch die strichlierten Pfeile angedeutet und der Kühl- oder Schmiermittelstrom durch den Wärmetauscher ist durch den durchgehenden Pfeil angedeutet. Nicht dargestellt ist, dass das Kühl- oder Schmiermittels innerhalb des Fahrzeugaggregates an geeignete Kühl- oder Schmierstellen, wie zum Beispiel Lagerungen, Kupplungen oder Bremsen, geleitet wird. Das Kühl- oder Schmiermittel strömt somit aufgewärmt aus dem Fahrzeugaggregat 1 in den Wärmetauscher 3, wo es abgekühlt wird und von dort wieder zurück in das Fahrzeugaggregat 1 gepumpt wird.The heat exchanger 3 has a warm entry side 3A , about which by the vehicle aggregate 1 heated coolant or lubricant in the heat exchanger 3 flows in and a cool exit side 3B , about which in the heat exchanger 3 cooled coolant or lubricant flows out. In addition, the heat exchanger points 3 a cool entry side 3C on, about which ambient air of the vehicle by a blower 5 is blown into the heat exchanger and it has a warm outlet side 3D on, over which in the heat exchanger 3 ambient air heated by the coolant or lubricant from the heat exchanger 3 exit. Inside the heat exchanger 3 thus finds a transfer of the heat of the coolant or lubricant in the heat exchanger 3 blown ambient air instead, for which purpose the heat exchanger is designed as a liquid-air heat exchanger. The air flow through the heat exchanger 3 is in 1 indicated by the dashed arrows and the flow of coolant or lubricant through the heat exchanger is indicated by the solid arrow. It is not shown that the coolant or lubricant within the vehicle assembly to appropriate cooling or lubrication points, such as bearings, clutches or brakes, is passed. The coolant or lubricant thus flows warmed up from the vehicle unit 1 in the heat exchanger 3 where it is cooled and from there back into the vehicle unit 1 is pumped.

Zwischen der warmen Eintrittseite 3A des Wärmetauschers 3 und der kühlen Austrittseite 3B ist ein thermoelektrisches Element 6 thermisch angeordnet, das heißt das thermoelektrisches Element 6 ist mit einer Seite in thermischen Kontakt mit der warmen Eintrittseite 3A und mit einer anderen Seite in thermischen Kontakt mit der kühlen Austrittseite 3B. Der thermische Kontakt wird jeweils über eine Wärmebrücke 7 hergestellt. Die Wärmebrücken 7 können insbesondere Wärmeleitelemente aus Kupfer sein, welche an den Leitungen des Kühl- oder Schmiermittelkreislaufs 2 im Bereich der warmen Eintrittseite 3A, beziehungsweise der kühlen Austrittseite 3B, angeordnet sind oder dort in die Leitungen hineinreichen oder dort selbst Teil der Leitungen sind – Kupfer, da dieses Metall über einen besonders hohen Wärmeleitwert verfügt. Das thermoelektrische Element 6 ist elektrisch direkt an ein elektrisches Bauteil 9 des Fahrzeugaggregates 1 angeschlossen, welches durch das thermoelektrische Element 6 mit elektrischer Energie versorgt wird. Das elektrische Bauteil 9 kann statt auf oder an dem Fahrzeugaggregat 1 auch innerhalb des Fahrzeugaggregates 1 angeordnet sein und insbesondere ein Steuergerät, ein Aktuator oder ein Sensor des Fahrzeugaggregates 1 sein.Between the warm entry side 3A of the heat exchanger 3 and the cool outlet side 3B is a thermoelectric element 6 thermally arranged, that is the thermoelectric element 6 is in thermal contact with the warm inlet side with one side 3A and with another side in thermal contact with the cool exit side 3B , The thermal contact is in each case via a thermal bridge 7 produced. The thermal bridges 7 may in particular be heat conducting elements made of copper, which on the lines of the coolant or lubricant circuit 2 in the area of the warm entry side 3A , or the cool outlet side 3B , are arranged there or extend into the lines or are themselves part of the lines there - copper, since this metal has a particularly high thermal conductivity. The thermoelectric element 6 is electrically connected directly to an electrical component 9 of the vehicle aggregate 1 connected by the thermoelectric element 6 is supplied with electrical energy. The electrical component 9 Can take place on or at the vehicle aggregate 1 also within the vehicle aggregate 1 be arranged and in particular a control unit, an actuator or a sensor of the vehicle assembly 1 be.

Die in 2 dargestellte Vorrichtung ist ebenfalls in einem Kraftfahrzeug angeordnet und verfügt ebenfalls über ein wärmeerzeugendes Fahrzeugaggregat 1 und einen Schmiermittelkreislauf 2A mit einem Wärmetauscher 3. Darüber hinaus verfügt die Vorrichtung über einen zusätzlichen Kühlmittelkreislauf 2B mit einem zusätzlichen Wärmetauscher 8. Das Kühl- bzw. Schmiermittel wird in den Kreisläufen 2A, 2B über jeweils eine Pumpe 4 zirkulierend bewegt. Die Wärmetauscher 3, 8 verfügen je über eine warme Eintrittseite 3A, 8A, über welche aufgewärmtes Kühl- bzw. Schmiermittel in den Wärmetauscher 3, 8 hineinströmt, über eine kühle Austrittseite 3B, 8B, über welche das in dem Wärmetauscher 3, 8 abgekühlte Kühl- oder Schmiermittel aus dem Wärmetauscher herausströmt, über eine kühle Eintrittseite 3C, 8C, über welche kühles Kühlmittel bzw. Umgebungsluft in den Wärmetauscher 3, 8 hineinströmt, sowie über eine warme Austrittseite 3D, 8D, über welche das in dem Wärmetauscher 3, 8 aufgewärmte Kühlmittel, bzw. aufgewärmte Umgebungsluft hinausströmt.In the 2 The device shown is also arranged in a motor vehicle and also has a heat-generating vehicle unit 1 and a lubricant circuit 2A with a heat exchanger 3 , In addition, the device has an additional coolant circuit 2 B with an additional heat exchanger 8th , The coolant or lubricant is in the circuits 2A . 2 B via one pump each 4 circulating moves. The heat exchangers 3 . 8th each have a warm entry side 3A . 8A , about which heated coolant or lubricant in the heat exchanger 3 . 8th flows in, over a cool exit side 3B . 8B , about which in the heat exchanger 3 . 8th cooled coolant or lubricant flows out of the heat exchanger, via a cool inlet side 3C . 8C , about which cool coolant or ambient air in the heat exchanger 3 . 8th flows in, as well as a warm outlet side 3D . 8D , about which in the heat exchanger 3 . 8th warmed up coolant or heated ambient air flows out.

Das Kühl- oder Schmiermittel des Kühl- oder Schmiermittelkreislaufs 2A wird in dem Fahrzeugaggregat 1 an Schmierstellen, wie zum Beispiel Lagerungen, Kupplungen oder Bremsen geleitet, wo es Wärme aufnimmt. Anschließend wird es zu dem Wärmetauscher 3 gepumpt, wo es die Wärme zumindest zum Teil an das Kühlmittel des zusätzlichen Kühlmittelkreislaufs 2B abgibt und von wo es in das Fahrzeugaggregat 1 zurückgepumpt wird. Das Kühlmittel des zusätzlichen Kühlmittelkreislaufs 2B wird in dem Wärmetauscher 3 durch das Kühl- oder Schmiermittel des Kühl- oder Schmiermittelkreislaufs 2A aufgewärmt und aus dem Wärmetauscher 3 in den zusätzlichen Wärmetauscher 8 gepumpt, wo es die Wärme an die über das Gebläse 5 in den Wärmetauscher 8 geblasene Umgebungsluft abgibt. Anschließend strömt das Kühlmittel abgekühlt wieder in den Wärmetauscher 3 zurück, in welchem es sich erneut aufwärmt. In einer Ausgestaltung hiervon kann das Kühlmittel des zusätzlichen Kühlmittelkreislaufs 2B auch vorteilhaft genutzt werden, um das Fahrzeugaggregat 1 zusätzlich zu dem Kühl- oder Schmiermittelkreislauf 2A zu kühlen. Hierzu kann es vollständig oder nur zum Teil direkt durch das Fahrzeugaggregat 1 oder an nicht gezeigte Kühlstellen des Fahrzeugaggregates 1 geleitet werden, wie es durch die gepunktete Linie in 2 angedeutet ist. Der Luftstrom durch den zusätzlichen Wärmetauscher 8 ist durch strichlierte Pfeile verdeutlicht, ebenso wie der Strom des Kühlmittels in dem Wärmetauscher 3. Der Strom des Kühlmittels in dem Wärmetauscher 8 und der Strom des Kühl- oder Schmiermittels des Kühl- oder Schmiermittelkreislaufs 2A in dem Wärmetauscher 3 sind durch durchgehende Pfeile kenntlich gemacht.The coolant or lubricant of the coolant or lubricant circuit 2A is in the vehicle aggregate 1 at lubrication points, such as bearings, clutches or brakes, where it absorbs heat. Then it becomes the heat exchanger 3 pumped where it transfers the heat at least in part to the coolant of the additional coolant circuit 2 B and from where it enters the vehicle aggregate 1 is pumped back. The coolant of the additional coolant circuit 2 B is in the heat exchanger 3 through the coolant or lubricant of the coolant or lubricant circuit 2A warmed up and out of the heat exchanger 3 in the additional heat exchanger 8th pumped where it transfers the heat to the blower 5 in the heat exchanger 8th blown ambient air gives off. Subsequently, the coolant flows cooled again in the heat exchanger 3 back, in which it warms up again. In one embodiment thereof, the coolant of the additional coolant circuit 2 B also be used to advantage to the vehicle unit 1 in addition to the coolant or lubricant circuit 2A to cool. For this purpose, it may be completely or only partially directly by the vehicle aggregate 1 or to not shown cooling points of the vehicle unit 1 be directed as indicated by the dotted line in 2 is indicated. The air flow through the additional heat exchanger 8th is illustrated by dashed arrows, as well as the flow of coolant in the heat exchanger 3 , The flow of coolant in the heat exchanger 8th and the flow of coolant or lubricant of the coolant or lubricant circuit 2A in the heat exchanger 3 are indicated by solid arrows.

Durch eine derartige Verschaltung des zusätzlichen Kühlmittelkreislaufs 2B mit dem Kühl- oder Schmiermittelkreislauf 2A wird erreicht, dass er die Wärme des Fahrzeugaggregats 1 von dem Kühl- oder Schmiermittelkreislauf 2A über den Wärmetauscher 3 aufnimmt und diese über den zusätzlichen Wärmetauscher 8 an eine Umgebung, in diesem Fall die Umgebungsluft, des Kraftfahrzeugs abgibt.By such an interconnection of the additional coolant circuit 2 B with the coolant or lubricant circuit 2A is achieved that he gets the heat of the vehicle aggregate 1 from the coolant or lubricant circuit 2A over the heat exchanger 3 picks up and this over the additional heat exchanger 8th to an environment, in this case the ambient air, the motor vehicle emits.

Um eine möglichst hohe Temperaturdifferenz in dem thermoelektrischen Element 6 zu erreichen, ist das thermoelektrische Element 6 thermisch zwischen der warmen Eintrittseite 3A und der kühlen Eintrittseite 3C des Wärmetauschers 3 angeordnet. Hierbei ist die eine Seite des thermoelektrischen Elements 6 über eine Wärmebrücke 7 mit der Leitung des Kühl- oder Schmiermittelkreislaufs 2A an der warmen Eintrittseite 3A in thermischen Kontakt und die andere Seite des thermoelektrischen Elements 6 ist über eine Wärmebrücke 7 mit der Leitung des Kühlmittelkreislaufs 2B an der kühlen Eintrittseite 3C in thermischen Kontakt. Das thermoelektrische Element 6 dient hierbei analog zu 1 direkt zur Versorgung eines elektrischen Bauteils 9 des Fahrzeugaggregates 1 und ist an dieses demzufolge elektrisch angeschlossen.To the highest possible temperature difference in the thermoelectric element 6 to reach is the thermoelectric element 6 thermally between the warm entry side 3A and the cool entry side 3C of the heat exchanger 3 arranged. Here, the one side of the thermoelectric element 6 over a thermal bridge 7 with the direction of the coolant or lubricant circuit 2A on the warm entry side 3A in thermal contact and the other side of the thermoelectric element 6 is over a thermal bridge 7 with the line of the coolant circuit 2 B on the cool entry side 3C in thermal contact. The thermoelectric element 6 serves as analogous to 1 directly to Ver supply of an electrical component 9 of the vehicle aggregate 1 and is therefore electrically connected to this.

Bei der in 2 dargestellten Ausgestaltung der Erfindung ist der Wärmetauscher 3 als Flüssigkeit-Flüssigkeit-Wärmetauscher und der zusätzliche Wärmetauscher als Flüssigkeit-Luft-Wärmetauscher ausgeführt. Der Kühl- oder Schmiermittelkreislauf 2A ist vorteilhaft als Schmiermittelkreislauf ausgelegt, um Kühl- und Schmiermittelkreislauf voneinander zu trennen.At the in 2 illustrated embodiment of the invention is the heat exchanger 3 designed as a liquid-liquid heat exchanger and the additional heat exchanger as a liquid-air heat exchanger. The coolant or lubricant circuit 2A is advantageously designed as a lubricant circuit to separate the coolant and lubricant circuit from each other.

Wie beschrieben kann das Fahrzeugaggregat 1 insbesondere als Fahrzeuggetriebe oder Retarder ausgeführt sein, und das thermoelektrische Element 6 kann grundsätzlich auch an einem nicht gezeigten Bordnetz zur Versorgung aller elektrischen Bauteile des Fahrzeugs angeschlossen sein. Die Wärmetauscher 3, 8 können sowohl als Gleichstrom-, Gegenstrom- oder Querstromwärmetauscher ausgeführt sein.As described, the vehicle aggregate 1 be designed in particular as a vehicle transmission or retarder, and the thermoelectric element 6 can in principle also be connected to a vehicle electrical system, not shown, for the supply of all electrical components of the vehicle. The heat exchangers 3 . 8th can be designed both as a DC, countercurrent or cross-flow heat exchanger.

Die Pfeile in den Kühl- der Schmierkreisläufen 2, 2A, 2B der 1 und 2 geben mögliche Fließrichtungen des darin zirkulierenden Kühl- oder Schmiermittels an. Nicht dargestellt, jedoch üblich, sind Ausgleichsbehälter oder Filter in den Kühl- der Schmiermittelkreisläufen 2, 2A, 2B angeordnet.The arrows in the cooling lubrication circuits 2 . 2A . 2 B of the 1 and 2 indicate possible flow directions of the coolant or lubricant circulating therein. Not shown, but common, are reservoirs or filters in the cooling lubricant circuits 2 . 2A . 2 B arranged.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11: Fahrzeugaggregatvehicle unit
22: Kühl- oder SchmiermittelkreislaufCool- or lubricant circuit
2A2A: Kühl- oder SchmiermittelkreislaufCool- or lubricant circuit
2B2 B: zusätzlicher Kühlmittelkreislaufadditional Coolant circuit
33: Wärmetauscherheat exchangers
3A3A: warme Eintrittseite des Wärmetauschers 3warmth Entry side of the heat exchanger 3
3B3B: kühle Austrittseite des Wärmetauschers 3cool Outlet side of the heat exchanger 3
3C3C: kühle Eintrittseite des Wärmetauschers 3cool Entry side of the heat exchanger 3
3D3D: warme Austrittseite des Wärmetauschers 3warmth Outlet side of the heat exchanger 3
44: Pumpepump
55: Gebläsefan
66: thermoelektrischer Generatorthermoelectric generator
77: Wärmebrückethermal bridge
88th: zusätzlicher Wärmetauscheradditional heat exchangers
8A8A: warme Eintrittseite des zusätzlichen Wärmetauschers 8warmth Entry side of the additional heat exchanger 8
8B8B: kühle Austrittseite des zusätzlichen Wärmetauschers 8cool Outlet side of the additional heat exchanger. 8
8C8C: kühle Eintrittseite des zusätzlichen Wärmetauschers 8cool Entry side of the additional heat exchanger 8
8D8D: warme Austrittseite des zusätzlichen Wärmetauschers 8warmth Outlet side of the additional heat exchanger. 8
99: elektrisches Bauteilelectrical component

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

- DE 112005001368 T5 [0003, 0003]
DE 102007017461 A1 [0004]

Claims

Device for generating electrical energy in a motor vehicle, at least comprising a thermoelectric element ( 6 ), a heat-generating vehicle aggregate ( 1 ) and a coolant or lubricant circuit ( 2 . 2A . 2 B ) with a heat exchanger ( 3 ) for cooling the coolant or lubricant of the coolant or lubricant circuit ( 2 . 2A . 2 B ) characterized in that the thermoelectric element ( 6 ) thermally between a warm inlet side ( 3A ) and a cool inlet or outlet side ( 3B . 3C ) of the heat exchanger ( 3 ) is arranged.

Apparatus according to claim 1, characterized in that the heat exchanger ( 3 ) the heat of the vehicle aggregate ( 1 ) to an environment, wherein the thermoelectric element ( 6 ) thermally between the warm inlet side ( 3A ) and the cool outlet side ( 3B ) of the heat exchanger ( 3 ) is arranged.

Device according to claim 2, characterized in that the heat exchanger ( 3 ) is a liquid-to-air heat exchanger.

Apparatus according to claim 1, characterized in that the device has an additional coolant circuit ( 2 B ) with an additional heat exchanger ( 8th ), which in such a way with the coolant or lubricant circuit ( 2 . 2A ) is connected, that he the heat of the vehicle aggregate ( 1 ) from the coolant or lubricant circuit ( 2 . 2A ) over the heat exchanger ( 3 ) and this via the additional heat exchanger ( 8th ) to an environment, wherein the thermoelectric element ( 6 ) thermally between the warm inlet side ( 3A ) and the cool entrance side ( 3C ) of the heat exchanger ( 3 ) is arranged.

Apparatus according to claim 4, characterized in that the heat exchanger ( 3 ) is a liquid-liquid heat exchanger and the additional heat exchanger ( 8th ) is a liquid-to-air heat exchanger.

Device according to claim 1, characterized in that the vehicle aggregate ( 1 ) is a vehicle transmission, in particular an automatic or dual-clutch transmission, is.

Device according to claim 1, characterized in that the vehicle aggregate ( 1 ) is a hydrodynamic or electrodynamic retarder.

Apparatus according to claim 1, characterized in that the thermoelectric element directly to an electrical component ( 9 ) of the vehicle unit is connected to the electrical supply.