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Die Erfindung betrifft eine Antriebsvorrichtung für ein Fahrzeug, mit wenigstens einer mit mindestens einem Antriebsrad des Kraftfahrzeugs wirkverbundenen ersten elektrischen Maschine, mit einem wiederaufladbaren Energiespeicher und mit zumindest einer mit einer zweiten elektrischen Maschine wirkverbundenen Expansionsmaschine.
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Ferner betrifft die Erfindung ein Elektrofahrzeug.
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Schließlich betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Betreiben einer Antriebsvorrichtung, insbesondere wie sie oben beschrieben wurde, die mindestens eine mit einem Antriebsrad des Kraftfahrzeugs wirkverbundene elektrische Maschine, wenigstens einen wiederaufladbaren Energiespeicher und zumindest eine mit einer zweiten elektrischen Maschine wirkverbundene Expansionsmaschine aufweist.
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Stand der Technik
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Antriebsvorrichtungen mit Hubkolbenverbrennungsmotor sind die derzeit meist verbreiteten Antriebe für Kraftfahrzeuge. Bekanntermaßen besitzen sie einige Vorteile, wie beispielsweise schnelle Betriebsbereitschaft, ausreichende Leistungsdichte, hohe Dynamik sowie eine gut beherrschbare Technik hinsichtlich Entwicklung, Herstellung, Betrieb und Wartung. Jedoch ist bei derartigen Antriebsvorrichtungen eine aufwendige Abgasnachbehandlung sowie das Vorhandensein hochwertiger Kraftstoffe notwendig. Darüber hinaus müssen vielerlei Flüssigkeiten, wie beispielsweise Kühlflüssigkeit und/oder Schmieröle mitgeführt werden. Außerdem findet ein Betrieb klassischer Hubkolbenverbrennungsmotoren häufig in für den Wirkungsgrad ungünstigen Drehzahl- und/oder Drehmomentbereichen statt.
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Diesen Nachteilen soll mit modernen Antriebsvorrichtungen, die einen elektrischen Antrieb bieten, begegnet werden. Moderne Antriebsvorrichtungen weisen dazu mindestens eine elektrische Maschine auf, die mit wenigstens einem Antriebsrad des Kraftfahrzeugs wirkverbunden ist, um ein Drehmoment auf dieses übertragen zu können. Der elektrischen Maschine ist dabei ein wiederaufladbarer Energiespeicher zugeordnet, der die zum motorischen Betrieb der elektrischen Maschine notwendige Energie bereitstellt und gegebenenfalls durch einen generatorischen Betrieb der elektrischen Maschine wieder aufgeladen werden kann. Da im Betrieb jedoch auch Zusatzeinrichtungen wie Beleuchtung, Scheibenwischer, Heizung, Lüftung und Klimatisierung den wiederaufladbaren Energiespeicher belasten, ist die Reichweite elektrischer Antriebsvorrichtungen im Vergleich zu klassischen Hubkolbenmotoren sehr eingeschränkt. Auch benötigt das Wiederaufladen des Energiespeichers mehr Zeit als ein schnelles Betanken mit Otto- oder Dieselkraftstoff bei den klassischen Antriebsvorrichtungen mit Hubkolbenverbrennungsmotor.
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Ferner ist es bekannt, Antriebsvorrichtungen mit zumindest einer Expansionsmaschine in Form einer Turbine zu versehen, die mit einer zweiten elektrischen Maschine wirkverbunden ist. So ist es bekannt, die Wärme von Abgas einer klassischen Brennkraftmaschine (Hubkolbenverbrennungsmotor) in einen Dampf/Fluidkreislauf zur Dampferzeugung einzubringen, wobei der erzeugte Dampf die Expansionsmaschine antreibt, die wiederum die (zweite) elektrische Maschine mit einem Drehmoment beaufschlagt. Hierdurch kann die zweite elektrische Maschine als Generator zur Energieerzeugung durch die Wärme des Abgases der Brennkraftmaschine genutzt werden.
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Offenbarung der Erfindung
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Die erfindungsgemäße Antriebsvorrichtung bietet eine besonders einfache, kostengünstige und effiziente Möglichkeit, stets eine ausreichende Menge an elektrischer Energie bereitzustellen. Die erfindungsgemäße Antriebsvorrichtung zeichnet sich durch die Merkmale des geltenden Anspruchs 1 aus. Dabei ist vorgesehen, dass die Expansionsmaschine der Antriebsvorrichtung als Gasturbine ausgebildet ist, die eine zumindest einer mit der zweiten elektrischen Maschine wirkverbundenen Turbine vorgeschaltete Brennkammer für ein Gemisch aus Frischluft und einem festen, flüssigen und/oder gasförmigen Brennstoff aufweist. Es ist also eine Brennkammer vorgesehen, der ein fester, flüssiger und/oder gasförmiger Brennstoff zugeführt werden kann, der mit ebenfalls der Brennkammer zugeführter Frischluft gemischt wird. Das sich daraus ergebende Gemisch wird in der Brennkammer entzündet, wodurch ein die Turbine antreibender Gasdruck entsteht. So kann durch Betreiben der Gasturbine die zweite elektrische Maschine zu jeder Zeit betrieben und dadurch elektrische Energie erzeugt werden. Da die Gasturbine losgelöst von anderen Antriebselementen der Antriebsvorrichtung vorliegt, kann sie dabei stets in einem optimalen Betriebspunkt betrieben werden, sodass ein besonders emissionsarmer beziehungsweise emissionsfreier Betrieb möglich ist. Gegebenenfalls kann zwischen der Gasturbine und der zweiten elektrischen Maschine auch ein Übersetzungsgetriebe vorgesehen sein, um die Leistungsausbeute zu erhöhen.
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Vorteilhafterweise ist der Brennkammer mindestens ein von der Turbine angetriebener, die Frischluft verdichtender Verdichter vorgeschaltet. Dies führt dazu, dass die Frischluft komprimiert beziehungsweise verdichtet der Brennkammer zugeführt wird. Zweckmäßigerweise sind dazu die rotierenden Teile der Turbine mit den rotierenden Teilen des Verdichters direkt oder indirekt miteinander verbunden. Im einfachsten Fall können die rotierenden Teile des Verdichters auf der gleichen Welle wie die rotierenden Teile der Turbine drehfest angeordnet sein.
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Weiterhin ist mit Vorteil vorgesehen, dass die zweite elektrische Maschine wenigstens einen ersten Wärmetauscher aufweist, der von der dem Verdichter zugeführten Frischluft durchströmt wird. Bevor die Frischluft also durch den Verdichter strömt und durch diesen komprimiert beziehungsweise verdichtet wird, strömt sie durch den ersten Wärmetauscher der zweiten elektrischen Maschine. Der Wärmetauscher kann dabei als integraler Bestandteil der zweiten elektrischen Maschine ausgebildet sein, oder als Anbauteil dieser zugeordnet beziehungsweise an dieser angeordnet sein. Im Betrieb kann dadurch die Frischluft von der zweiten elektrischen Maschine erzeugte Wärmeenergie aufnehmen, wodurch zum einen die zweite elektrische Maschine gekühlt und zum anderen der dem Verdichter zugeführte Frischluftstrom erwärmt wird.
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Vorteilhafterweise ist der Gasturbine ein Rekuperator zugeordnet, in welchem ein Wärmeaustausch zwischen der von dem Verdichter kommenden Frischluft und dem aus der Turbine strömenden Abgas stattfindet. Durch den Rekuperator werden also das in der Brennkammer verbrannte und durch die Turbine geströmte Abgas sowie die von dem Verdichter kommende, gegebenenfalls durch den Wärmetauscher der zweiten elektrischen Maschine aufgewärmte Frischluft geführt. Durch den Wärmeaustausch in dem Rekuperator wird die der Brennkammer zugeführte Frischluft weiter erwärmt und dem Abgas Wärme entzogen.
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Weiterhin ist vorgesehen, dass die Antriebsvorrichtung vorteilhafterweise einen insbesondere schaltbaren, thermoelektrischen Generator aufweist, durch welchen das von dem Rekuperator kommende Abgas sowie ein Kühlmedium geführt werden. Der thermoelektrische Generator zeichnet sich dadurch aus, dass er aufgrund einer Wärmedifferenz elektrische Energie erzeugt. Durch das von dem Rekuperator kommende heiße Abgas kann dadurch in dem thermoelektrischen Generator weitere elektrische Energie erzeugt und dem wiederaufladbaren Energiespeicher zugeführt werden. Hierdurch wird die Energieausbeute erhöht und das Abgas weiter abgekühlt.
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Vorteilhafterweise wird als Kühlmedium die dem ersten Wärmetauscher zugeführte Frischluft durch den thermoelektrischen Generator geführt. Hierdurch wird die Frischluft vor dem Durchströmen des ersten Wärmetauschers der zweiten elektrischen Maschine bereits angewärmt und gleichzeitig kann in dem thermoelektrischen Generator elektrische Energie erzeugt werden.
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Bevorzugt ist dem thermoelektrischen Generator wenigstens ein mit dem Abgas zusammenwirkender Wärmetauscher nachgeschaltet. Der Wärmetauscher ist besonders bevorzugt als Heizeinrichtung für einen Kabineninnenraum des Kraftfahrzeugs ausgebildet, sodass die verbliebene Wärmeenergie des von dem thermoelektrischen Generator kommenden Abgases in Heizenergie für den Kabineninnenraum genutzt wird beziehungsweise werden kann. Zweckmäßigerweise ist der Wärmetauscher hierzu ebenfalls schaltbar ausgebildet. Die vorteilhafte schaltbare Ausbildung des thermoelektrischen Generators ermöglicht es hierbei, dass bei erhöhten Heizleistungsanforderungen, wie beispielsweise bei besonders niedrigen Außentemperaturen, der Thermoelektrogenerator dem System beziehungsweise dem Abgas keine oder nur wenig Wärme entzieht, sodass in dem Abgas mehr Wärmeenergie zur Umsetzung an der Heizeinrichtung zur Verfügung steht.
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Vorteilhafterweise ist die erste elektrische Maschine als Radnabenmotor ausgebildet. Wobei bevorzugt mindestens zwei erste elektrische Maschinen als Rad nabenmotor jeweils einem Rad des Kraftfahrzeugs zugeordnet sind. Die ersten elektrischen Maschinen beziehungsweise Radnabenmotoren können sowohl generatorisch als auch motorisch betrieben werden, sodass beispielsweise bei einer Bremsanforderung die elektrische Maschine als Generator bremsend auf die Antriebsräder wirken kann, und dabei gleichzeitig elektrische Energie erzeugt wird, die dem wiederaufladbaren Energiespeicher zuführbar ist. Bei den Radnabenmotoren kann es sich auch um Radnaben-nahe Motoren handeln. Insgesamt bieten sich hierdurch mehrere Möglichkeiten, die Antriebsvorrichtung intern mit elektrischer Energie zu versorgen. Neben den generatorisch betreibbaren ersten elektrischen Maschinen, stehen vorliegend die zweite elektrische Maschine sowie der thermoelektrische Generator zur Verfügung. Vorteilhafterweise ist eine entsprechende Verteilereinheit zweckmäßigerweise mit einer Leistungselektronik vorgesehen, welche die Verteilung der elektrischen Energie steuert beziehungsweise regelt. Gegebenenfalls ist mit der Verteilereinheit auch eine durch den Fahrer zu betätigende Schalteinrichtung, insbesondere ein Pedalsystem, verbunden, sodass in Abhängigkeit von einer Antriebsmoment- oder Bremskraftanforderung des Fahrers Energie dem System entzogen oder zugeführt werden kann.
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Vorteilhafterweise weist die Antriebsvorrichtung einen Stromanschluss zur externen Energieversorgung auf. Das bedeutet, dass ein Stromanschluss zur Verfügung steht, an dem beispielsweise ein Kabel einer Aufladestation angebracht werden kann, um das elektrische System der Antriebsvorrichtung, insbesondere den wiederaufladbaren Energiespeicher, mit Energie zu versorgen beziehungsweise aufzuladen.
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Nach einer Weiterbildung der Antriebsvorrichtung ist vorgesehen, dass zumindest die Gasturbine als Standheizung nutzbar ausgebildet ist. So ist es denkbar, dass im Stand in der Brennkammer eine Verbrennung stattfinden kann, wobei die dadurch entstehende Wärmeenergie direkt insbesondere über den zweiten Wärmetauscher in Heizenergie für den Kabineninnenraum genutzt wird. Dabei muss eine Rotation der Turbine nicht notwendigerweise erfolgen.
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Das erfindungsgemäße Elektrofahrzeug zeichnet sich durch eine Antriebsvorrichtung aus, wie sie oben stehend beschrieben wurde. Wobei insbesondere der thermoelektrische Generator, der zweite Wärmetauscher sowie der erste Wärmetauscher als optionale Bestandteile in beliebiger Kombination miteinander beziehungsweise mit der Gasturbine vorgesehen werden können.
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Das erfindungsgemäße Verfahren zeichnet sich dadurch aus, dass die Expansionsmaschine als Gasturbine ausgebildet ist, wobei in einer Brennkammer der Gasturbine ein Gemisch aus Frischluft und einem festen, flüssigen und/oder gasförmigen Brennstoff verbrannt und das durch die Verbrennung erzeugte Abgas mindestens einer Turbine zugeführt wird. Hieraus ergeben sich die oben beschriebenen Vorteile.
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Vorteilhafterweise umfasst die Antriebsvorrichtung Mittel zum Erfassen eines Gebiets mit Beschränkungen für Emissionen. Bei derartigen Mitteln kann es sich beispielsweise um ein satellitengestütztes geografisches Lageerkennungssystem oder auch um ein optisches Bilderkennungssystem handeln. Bei Erfassen eines Gebiets mit Beschränkung für Emissionen schaltet die Antriebsvorrichtung vorteilhafterweise selbstständig in einen rein elektrischen Fahrbetrieb, bei dem die Gasturbine ausgeschaltet wird. Ist eine Fahrroute beispielsweise mittels des Lageerkennungssystems vorbestimmt, so kann eine Betriebsstrategie für die Gasturbine bereits vor Erreichen des Gebiets eingestellt werden, sodass bei Erreichen des Gebiets eine ausreichende Ladekapazität des elektrischen Energiespeichers zur Verfügung steht.
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Im Folgenden soll die Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert werden. Dazu zeigt die
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Figur ein Ausführungsbeispiel einer vorteilhaften Antriebsvorrichtung in einer vereinfachten Darstellung.
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Die Figur zeigt in einer vereinfachten Darstellung eine Antriebsvorrichtung 1 eines Fahrzeugs 2, das als Elektrofahrzeug 3 ausgebildet ist. Dazu weist die Antriebsvorrichtung 1 zwei erste elektrische Maschinen 4, 5 auf, die als Radnabenmotoren 6, 7 ausgebildet und jeweils einem Antriebsrad zugeordnet sind. Natürlich ist es auch denkbar, nur eine erste elektrische Maschine 4 oder 5 vorzusehen, die dann bevorzugt über ein Differenzialgetriebe mit beiden Antriebsrädern verbunden ist. Weiterhin weist die Antriebsvorrichtung 1 einen wiederaufladbaren Energiespeicher 8 sowie eine Verteilereinheit 9 auf, über die der Energiespeicher 8 mit den elektrischen Maschinen 4 und 5 wirkverbindbar ist. Die Verteilereinheit 9 umfasst hierzu eine entsprechende Leistungselektronik. In der Figur stellen die Pfeile mit durchgezogenen breiten Linien elektrische Verbindungen zwischen unterschiedlichen Komponenten der Antriebsvorrichtung 1 dar. Wie durch diese Pfeile auch erkennbar ist, können die elektrischen Maschine 4 und 5 sowohl als elektrische Motoren als auch als Generatoren genutzt werden, die elektrische Energie in das elektrische System der Antriebsvorrichtung 1 speisen und insbesondere dem Energiespeicher 8 zuführen können.
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Pfeile mit gepunkteten Linien zeigen den Strömungspfad von Frischluft, die aus der Umgebung durch einen Frischluftfilter 10 in die Antriebsvorrichtung 1 gelangt. Stromabwärts des Frischluftfilters 10 wird die Frischluft durch einen thermoelektrischen Generator 11 und anschließend durch einen ersten Wärmetauscher 12 geführt. Der Wärmetauscher 12 ist einer zweiten elektrischen Maschine 13 zugeordnet und kann entweder als integraler Bestandteil dieser oder als Anbauteil ausgebildet sein. Zweckmäßigerweise ist der Wärmetauscher 12 dabei dem Statur der elektrischen Maschine 13 zugeordnet. Die den ersten Wärmetauscher 12 durchströmende Frischluft dient zur Kühlung der elektrischen Maschine 13. Auf die Funktion der zweiten elektrischen Maschine 13 soll später näher eingegangen werden.
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Stromabwärts des ersten Wärmetauschers 12 durchströmt die Frischluft einen Verdichter 14, der die Frischluft komprimiert beziehungsweise verdichtet und durch einen Rekuperator 15 fördert. Nach Durchströmen des Rekuperators 15, auf dessen Funktion später näher eingegangen werden soll, gelangt die komprimierte Frischluft in eine Brennkammer 16.
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Der Brennkammer 16 wird in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel weiterhin ein flüssiger Brennstoff zugeführt. Dazu ist ein Brennstofftank 17 sowie eine den Brennstoff von dem Brennstofftank 17 zu der Brennkammer 16 – wie durch einen Pfeil mit durchgezogener dünner Linie angedeutet – fördernde Pumpe 18 vorgesehen.
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Weiterhin ist der Brennkammer 16 eine Zündeinrichtung 19 zugeordnet, mit der das in der Brennkammer 16 vorliegende Gemisch aus Frischluft und Brennstoff zumindest bei Inbetriebnahme gezündet wird. Die Zündeinrichtung 19 kann dabei beispielsweise als Glühkerze ausgebildet sein. Das durch die Verbrennung in der Brennkammer 16 entstehende Abgas wird einer Turbine 20 zugeführt. Der Strömungsweg des Abgases ist hierbei durch Pfeile mit strichlierter Linie dargestellt. Die Turbine 20 ist mit dem Verdichter 14 wirkverbunden, wobei zweckmäßigerweise die rotierenden Teile der Turbine 20 und die rotierenden Teile des Verdichters 14 auf derselben Welle drehfest angeordnet sind. Alternativ ist es auch denkbar, dass die rotierenden Teile über ein Getriebe und/oder eine Kupplung miteinander verbindbar beziehungsweise verbunden sind. Mittels der Turbine 20 wird somit der Verdichter 14 zum Verdichten der Frischluft angetrieben.
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Vorzugsweise ist die Turbine 20 auf der einen Seite des Verdichters 14 und die elektrische Maschine 13 auf der anderen Seite des Verdichters 14 angeordnet. Dabei kann der Rotor der elektrischen Maschine 13 auf derselben Welle drehfest angeordnet sein, wie die rotierenden Teile der Turbine 20 und des Verdichters 14. Alternativ können auch zwischen der Turbine 20, dem Verdichter 14 und der elektrischen Maschine 13 jeweils Kupplungen und/oder Übersetzungsgetriebe vorgesehen sein.
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Stromabwärts der Turbine 20 strömt das Abgas durch den bereits genannten Rekuperator 15, durch den ebenfalls die verdichtete Frischluft strömt. Hierbei findet in dem Rekuperator 15 ein Wärmeaustausch zwischen der Frischluft und dem Abgas statt, wodurch die Frischluft erwärmt und das Abgas gekühlt wird.
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Stromabwärts des Rekuperators 15 durchströmt das Abgas den thermoelektrischen Generator 11. Aufgrund des Temperaturunterschiedes zwischen dem Abgas und der ebenfalls durch den thermoelektrischen Generator 11 strömenden Frischluft wird in dem thermoelektrischen Generator 11 Energie erzeugt, die – wie durch einen entsprechenden Pfeil angedeutet – dem Steuergerät 9 und damit auch dem elektrischen Energiespeicher 8 zuführbar ist.
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Stromabwärts des Generators 11 durchströmt das Abgas einen zweiten Wärmetauscher 21, der vorliegend als Heizeinrichtung 22 für den Kabineninnenraum des Kraftfahrzeugs 2 ausgebildet ist.
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Schließlich umfasst die Antriebsvorrichtung 1 in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel eine Steuereinheit 23, die in Abhängigkeit von einer Antriebsmoment- und/oder Bremsmomentanforderung eines Fahrers des Kraftfahrzeugs 2 die verschiedenen Komponenten der Antriebsvorrichtung 1 ansteuert. Zum Erfassen des Fahrerwunsches ist die Steuereinheit 23 mit einem Pedalsystem 24 verbunden. Allgemein stellen in der Figur die durchgezogenen dünnen Linien Datenverbindungen zwischen den verschiedenen Komponenten der Antriebsvorrichtung 1 dar. Weiterhin ist der Steuereinheit 23 ein Lageerkennungs- und Verarbeitungssystem 25 zugeordnet, das beispielsweise auf Basis von satellitengeschützter Navigation und/oder eines optischen Bilderfassungssystems die Position des Kraftfahrzeugs 2 bestimmt und insbesondere in der Lage ist, emissionsfreie Gebiete zu erfassen.
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Schließlich ist der Antriebsvorrichtung 1 ein Stromanschluss 26 zugeordnet, der mit der Verteilereinheit 9 elektrisch wirkverbunden ist.
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Im Betrieb treibt die Turbine 20 den Verdichter 14 an, welcher die Frischluft ansaugt, verdichtet und in die Brennkammer 2 fördert. Durch den ebenfalls in die Brennkammer 16 zugeführten Brennstoff bildet sich ein zündfähiges Gemisch, das durch die Zündeinrichtung 19 gezündet wird, wodurch dieses verbrennt und das zum Betrieb der Turbine 20 erforderliche Heißgas erzeugt.
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Dadurch, dass die verdichtete Luft zunächst durch den Rekuperator 15 strömt und dort durch das aus der Turbine 20 kommende Abgas erwärmt wird, wird die Brennstoffausnutzung verbessert. Das aus dem Rekuperator 15 ausgestoßene Abgas kann beispielsweise Temperaturen von 450 Kelvin bis 800 Kelvin aufweisen.
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In dem thermoelektrischen Generator 11 wird die verbleibende Wärme des Abgases weiter zur elektrischen Energiegewinnung genutzt. In der Heizeinrichtung 22 wird die im Abgas verbliebene Restwärme zum Erwärmen des Kabineninnenraums genutzt.
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Die Turbine 20 ist derart ausgelegt, dass sie im Betrieb mehr mechanische Wellenleistung abgibt, als der Verdichter 14 aufnimmt, sodass die überschüssige Leistung in der generatorisch arbeitenden zweiten elektrischen Maschine 13 in elektrische Leistung umgewandelt und der elektrischen Verteileinheit 9 zugeführt wird. Entsprechend wird die in dem thermoelektrischen Generator 11 erzeugte Energie 11 der Verteilereinheit 9 zugeführt. Je nach Fahrzustand kann die Verteilereinheit 9 auch elektrische Leistungen aus den beim Bremsen generatorisch arbeitenden elektrischen Maschinen 4, 5, aus dem elektrischen Energiespeicher 8 und/oder von dem Stromanschluss 26 erhalten. Ebenso kann die elektrische Verteilereinheit 9 den oben genannten Komponenten elektrische Leistung zuführen, um beispielsweise den Energiespeicher 8 aufzuladen, die elektrischen Maschinen 4, 5 motorisch zu betreiben oder um die elektrische Maschine 13 zum Starten der im Wesentlichen durch die Brennkammer 16 und die Turbine 20 gebildeten Gasturbine 27 motorisch zu betreiben. Zum Starten der Gasturbine 27 als Expansionsmaschine 28 wird dabei die elektrische Maschine 13 derart lange motorisch betrieben, bis ein stabiler und sich selbst erhaltender Turbinenbetrieb möglich ist.
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Hauptaufgabe der elektrischen Verteilereinheit 9 ist es, die ihr zugeführte elektrische Leistung entsprechend den Anforderungen der Steuereinheit 23 hinsichtlich Spannung, Strom und Frequenz umzuformen und in entsprechende Form an die elektrischen Verbraucher zu verteilen. Die Steuereinheit 23 ihrerseits hält Anforderungen aus dem Lageerkennungs- und Verarbeitungssystem 25, aus dem Pedalsystem 24 und gegebenenfalls von einer Geschwindigkeitsregelanlage und/oder einer Abstandsregelanlage.
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Die beschriebene Antriebsvorrichtung ermöglicht es, ein Kraftfahrzeug 2 zu bieten, das einen niedrigen Luftwiderstandsbeiwert besitzt, da kein durch den Fahrtwind zu durchströmender Motorkühlmittelkühler notwendig ist und somit auch keine entsprechenden Kühlflüssigkeiten. Ferner ist es mit der beschriebenen Antriebsvorrichtung 1 möglich, kraftstoffsparend elektrische Leistung zur Verfügung zu stellen, da die Verbrennungswärme aus den Brennstoffprodukten durch die zumindest im Wesentlichen in Wirkungsgrad-optimalen Bereichen betreibbare Gasturbine 27, durch die elektrische Maschine 13 und durch den thermoelektrischen Generator 11 in elektrische Leistung gewandelt wird. Die verbleibende Restwärme kann in dem zweiten Wärmetauscher 21 verwendet werden, wodurch das Bordnetz für Heizzwecke nicht weiter belastet wird.
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Durch die vorteilhafte Antriebsvorrichtung 1 kann ein Elektrofahrzeug 3 verwirklicht werden, welches ein geringes Gewicht bei einer Reichweite von bis über 1.000 Kilometer aufweist, und welches in der Lage ist, durch ein beispielsweise satellitengestütztes oder optisch arbeitendes Lage- und/oder Ortserkennungssystem 25 in bestimmten Gebieten abgasemissionsfrei zu fahren.
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Auch ist es denkbar, über den Stromanschluss 26 elektrische Leistung an stationäre Stromnetze zu liefern oder aus stationären Stromnetzen zum Aufladen des elektrischen Energiespeichers 8 aufzunehmen.
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Weiterhin bietet die Antriebsvorrichtung 1 den Vorteil, dass die Gasturbine 27 mit minderwertigeren und billigeren Kraftstoffen betrieben werden kann als beispielsweise herkömmliche Verbrennungsmotoren. Zudem ist aufgrund der stationären/kontinuierlichen Verbrennung in der Brennkammer 16 der Schadstoffausstoß wesentlich geringer als bei Verbrennungsmotoren (Hubkolbenmotoren), sodass die Abgasnachbehandlung sehr viel kostengünstiger gestaltet werden oder gegebenenfalls ganz entfallen kann.
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Wie bereits gesagt, kann als Brennstoff gasförmiger, flüssiger oder fester, insbesondere feingranularer Brennstoff verwendet werden. Zweckmäßigerweise enthält der Brennstoff Erdgas, Propan, Butan, LPG, Dieselkraftstoff, Ottokraftstoff, insbesondere mit einer ROZ < 90, Kerosin, Flugzeugturbinentreibstoff, Wasserstoff und/oder Ethanole. Ebenfalls ist es denkbar, als Brennstoff nachwachsende Rohstoffe wie zum Beispiel Bioethanol, Biodiesel, BtL-Kraftstoff (BtL = Biomass to Liquid), Biogas, Pflanzenöle oder Gemische daraus zu nutzen. Das Lageerkennungssystem 25 wird vorteilhafterweise derart genutzt, dass bei Erfassen von Gebieten mit Beschränkungen für Emissionen automatisch die Antriebsvorrichtung in einen rein elektrischen Fahrbetrieb geschaltet wird. Darüber hinaus ist es denkbar, Bestandteile der Antriebsvorrichtung 1, insbesondere die Gasturbine 27 und gegebenenfalls auch den thermoelektrischen Generator 11, als Standheizung zu betreiben. Vorteilhafterweise ist der thermoelektrische Generator 11 schaltbar ausgebildet, sodass bei erhöhter Heizleistungsanforderung für den Kabineninnenraum des Fahrzeugs 2 der thermoelektrische Generator 11 durch seine Abschaltung dem System keine oder nur wenig Wärme entzieht. Die durch die Antriebsvorrichtung 1 erzeugte elektrische Energie steht neben der Aufladung des elektrischen Energiespeichers 8 und/oder dem Betrieb der elektrischen Maschinen 4, 5 und gegebenenfalls 13 auch dem Betrieb von Nebenaggregaten, wie beispielsweise Lüfter, Klimatisierungsanlagen, Sitzheizungen, Bremsanlagen, Beleuchtung, Scheibenwischern, Scheibenheizung, Fensterhebern, Klapp-Schiebe- oder Faltdachbetätigungen und/oder anderen, durch das elektrische Bordnetz zu versorgende Einheiten zur Verfügung.
