DE102011121601A1 - Vorrichtung zum Erzeugen von elektrischer Energie - Google Patents

Vorrichtung zum Erzeugen von elektrischer Energie Download PDF

Info

Publication number
DE102011121601A1
DE102011121601A1 DE102011121601A DE102011121601A DE102011121601A1 DE 102011121601 A1 DE102011121601 A1 DE 102011121601A1 DE 102011121601 A DE102011121601 A DE 102011121601A DE 102011121601 A DE102011121601 A DE 102011121601A DE 102011121601 A1 DE102011121601 A1 DE 102011121601A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
vehicle
electrical energy
diesel engine
generating electrical
drive motor
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
DE102011121601A
Other languages
English (en)
Inventor
Timo Klingemann
Aiko Mork
Christian Heimermann
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Volkswagen AG
Original Assignee
Volkswagen AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Volkswagen AG filed Critical Volkswagen AG
Priority to DE102011121601A priority Critical patent/DE102011121601A1/de
Priority to PCT/EP2012/005201 priority patent/WO2013087222A1/de
Publication of DE102011121601A1 publication Critical patent/DE102011121601A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60K—ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PROPULSION UNITS OR OF TRANSMISSIONS IN VEHICLES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PLURAL DIVERSE PRIME-MOVERS IN VEHICLES; AUXILIARY DRIVES FOR VEHICLES; INSTRUMENTATION OR DASHBOARDS FOR VEHICLES; ARRANGEMENTS IN CONNECTION WITH COOLING, AIR INTAKE, GAS EXHAUST OR FUEL SUPPLY OF PROPULSION UNITS IN VEHICLES
    • B60K6/00—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00
    • B60K6/20—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00 the prime-movers consisting of electric motors and internal combustion engines, e.g. HEVs
    • B60K6/42—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00 the prime-movers consisting of electric motors and internal combustion engines, e.g. HEVs characterised by the architecture of the hybrid electric vehicle
    • B60K6/46—Series type
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L50/00—Electric propulsion with power supplied within the vehicle
    • B60L50/50—Electric propulsion with power supplied within the vehicle using propulsion power supplied by batteries or fuel cells
    • B60L50/60—Electric propulsion with power supplied within the vehicle using propulsion power supplied by batteries or fuel cells using power supplied by batteries
    • B60L50/61—Electric propulsion with power supplied within the vehicle using propulsion power supplied by batteries or fuel cells using power supplied by batteries by batteries charged by engine-driven generators, e.g. series hybrid electric vehicles
    • B60L50/62—Electric propulsion with power supplied within the vehicle using propulsion power supplied by batteries or fuel cells using power supplied by batteries by batteries charged by engine-driven generators, e.g. series hybrid electric vehicles charged by low-power generators primarily intended to support the batteries, e.g. range extenders
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60W—CONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
    • B60W20/00—Control systems specially adapted for hybrid vehicles
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D29/00—Controlling engines, such controlling being peculiar to the devices driven thereby, the devices being other than parts or accessories essential to engine operation, e.g. controlling of engines by signals external thereto
    • F02D29/06—Controlling engines, such controlling being peculiar to the devices driven thereby, the devices being other than parts or accessories essential to engine operation, e.g. controlling of engines by signals external thereto peculiar to engines driving electric generators
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L2200/00—Type of vehicles
    • B60L2200/26—Rail vehicles
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L2270/00—Problem solutions or means not otherwise provided for
    • B60L2270/10—Emission reduction
    • B60L2270/12—Emission reduction of exhaust
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60W—CONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
    • B60W10/00—Conjoint control of vehicle sub-units of different type or different function
    • B60W10/04—Conjoint control of vehicle sub-units of different type or different function including control of propulsion units
    • B60W10/06—Conjoint control of vehicle sub-units of different type or different function including control of propulsion units including control of combustion engines
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60W—CONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
    • B60W2510/00—Input parameters relating to a particular sub-units
    • B60W2510/06—Combustion engines, Gas turbines
    • B60W2510/0614—Position of fuel or air injector
    • B60W2510/0619—Air-fuel ratio
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60W—CONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
    • B60W2710/00—Output or target parameters relating to a particular sub-units
    • B60W2710/06—Combustion engines, Gas turbines
    • B60W2710/0616—Position of fuel or air injector
    • B60W2710/0622—Air-fuel ratio
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60Y—INDEXING SCHEME RELATING TO ASPECTS CROSS-CUTTING VEHICLE TECHNOLOGY
    • B60Y2400/00—Special features of vehicle units
    • B60Y2400/43—Engines
    • B60Y2400/432—Diesel Engines
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/62—Hybrid vehicles
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/70—Energy storage systems for electromobility, e.g. batteries

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung (20) zum Erzeugen von elektrischer Energie. Die Vorrichtung (20) umfasst einen stöchiometrisch betreibbaren Dieselmotor (21) und eine elektrische Maschine (22). Die elektrische Maschine (22) ist mit dem Dieselmotor (21) gekoppelt und ausgestaltet, elektrische Energie mittels mechanischer Energie des stöchiometrisch betriebenen Dieselmotors (21) zu erzeugen.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Erzeugen von elektrischer Energie, insbesondere eine Vorrichtung zum Erzeugen von elektrischer Energie in einem Elektrofahrzeug, um eine Reichweite des Elektrofahrzeugs zu vergrößern. Die Erfindung betrifft insbesondere eine Vorrichtung zum Erzeugen von elektrischer Energie, welche einen stöchiometrisch betriebenen Dieselmotor verwendet.
  • Elektrofahrzeuge, wie zum Beispiel elektrisch angetriebene Personenkraftwagen oder Lastkraftwagen, umfassen üblicherweise einen oder mehrere Elektromotoren zum Antreiben des Fahrzeugs sowie einen elektrischen Energiespeicher, welcher den Antriebsmotor mit elektrischer Energie versorgt. Der elektrische Energiespeicher kann beispielsweise eine wiederaufladbare Batterie umfassen. Das Aufladen einer derartigen Batterie kann jedoch mehrere Stunden dauern, sodass eine Fahrt für einen erheblichen Zeitraum unterbrochen werden muss, wenn der Energiespeicher leer gefahren wurde. Eine Reichweite ohne längere Pausen ist daher beschränkt und wird durch den elektrischen Energiespeicher bestimmt.
  • Um dieses Problem der beschränkten Reichweite zu lösen, weisen beispielsweise sogenannte Hybridfahrzeuge neben einer elektrischen Antriebsmaschine einen Verbrennungsmotor auf, welcher alternativ zum Antreiben des Fahrzeugs verwendet werden kann. In diesem Zusammenhang ist aus der WO 2010/083735 A2 eine Hybrid-Antriebseinheit und ein Verfahren zu deren Betrieb bekannt. Bei der Hybrid-Antriebseinheit ist zur möglichst optimalen synergetischen Nutzung von verbrennungsmotorischem Antrieb und elektromotorischem Antrieb eine Mehrgangkupplungs- und Getriebebaugruppe vorgesehen. In diese Kupplungsund Getriebebaugruppe wird sowohl die verbrennungsmotorische Antriebsleistung als auch die elektromotorische Antriebsleistung in ein Eingangsglied eingeleitet. Hierdurch werden zahlreiche Antriebsvarianten ermöglicht, die die Antriebmaschinen bedarfsgerecht miteinander zusammenwirken lassen.
  • Weiterhin ist aus der DE 10 2008 017 581 B4 eine Vorrichtung zum Starten eines Verbrennungsmotors in einem Hybridantrieb offenbart. Der Hybridantrieb besteht aus einem Verbrennungsmotor und einer als Motor und/oder Generator betreibbaren Elektromaschine. Die Elektromaschine ist beim Starten des Verbrennungsmotors zur Erhöhung des Drehmoments mit einem hydraulischen Wandler verbunden. Der hydraulische Wandler ist direkt mit dem Antrieb des Verbrennungsmotors verbunden.
  • Alternativ kann das eingangs beschriebene Problem der beschränkten Reichweite Von Elektrofahrzeugen mit Hilfe eines sogenannten Range-Extenders gelöst werden. Der Range-Extender umfasst einen Verbrennungsmotor und einen elektrischen Generator, welche miteinander gekoppelt sind, um elektrische Energie zu erzeugen, welche wahlweise direkt zur Versorgung der elektrischen Antriebsmaschine des Elektrofahrzeugs oder zum Speichern in dem Energiespeicher des. Elektrofahrzeugs verwendet werden kann. In diesem Zusammenhang offenbart die WO 2010/081491 A1 einen kleinen direkt-einspritzenden Dieselmotor. Der Dieselmotor weist mindestens einen oder mehrere Zylinder auf, die jeweils einen Hubraum von ungefähr höchstens 250 ccm aufweisen. Eine Ausgestaltung sieht vor, dass der Dieselmotor als Range-Extender eingesetzt wird.
  • Die DE 41 21 386 A1 betrifft ein Hybridfahrzeug mit einem abkoppelbaren Energieanhänger, welcher einen Verbrennungsmotor und einen Generator trägt, um eine Fahrzeugbatterie aufzuladen.
  • Weiterhin sind in dem Stand der Technik Verfahren zur Verringerung von Emissionen von Brennkraftmaschinen bekannt. Die DE 42 25 495 C2 betrifft eine Brennkraftmaschine mit Lambda-Regelung mit einem Messorgan für die angesaugte Luftmenge sowie einem die Regelung beeinflussenden Störglied. Ottomotoren, die mit Lambda-Regelung arbeiten, zeichnen sich bei intakter Lambda-Regelung durch äußerst, geringe Schadstoffemissionen aus. Wie bekannt, stellt die Lambda-Regelung an allen Betriebspunkten ein stöchiometrisches Gemisch ein, sodass ein im Abgassystem der Brennkraftmaschine angeordneter Drei-Wege-Katalysator eine optimale Schadstoffreduktion vornehmen kann.
  • Die WO 2007/068328 A1 betrifft ein Verfahren zur Reduzierung der NOx-Emission von Dieselmotoren. Das Verfahren zeichnet sich dadurch aus, dass durch eine Kombination aus innermotorischen Maßnahmen und der Verwendung eines Drei-Wege-Katalysators eine NOx-Konvertierung durchgeführt wird. Hinsichtlich der innermotorischen Maßnahmen besteht die Möglichkeit, das Luftverhältnis auf λ = 1 durch Erhöhen der Abgasrückführung abzusenken, beispielsweise durch einen Niederdruck-Abgasrückführungspfad.
  • Die DE 195 43 219 C1 betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Dieselmotors mit einer zwischen Abgasleitung und Ansaugluftleitung angeordneten Abgasrückführeinrichtung mit einem Stellglied, welches zur Betätigung der Abgasrückführeinrichtung von einem hilfskraftbetätigten Stellantrieb in Abhängigkeit von Signalen einer elektronischen Steuereinrichtung aus betätigbar ist. Eine Motorregelung ermöglicht eine fett/mager-Regelung des Dieselmotors in Abhängigkeit von dessen Betriebsparametern.
  • Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, gegenüber dem Stand der Technik verbesserte Einrichtungen bereitzustellen, um die Reichweite eines Elektrofahrzeugs zu erweitern.
  • Diese Aufgabe wird gemäß der vorliegenden Erfindung durch eine Vorrichtung zum Erzeugen von elektrischer Energie nach Anspruch 1, ein Fahrzeug nach Anspruch 5 und eine Verwendung einer Vorrichtung zum Erzeugen elektrischer Energie in einem Fahrzeug zur Erweiterung der Reichweite des Fahrzeugs nach Anspruch 8 gelöst. Die abhängigen Ansprüche definieren bevorzugte und vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung.
  • Gemäß der vorliegenden Erfindung wird eine Vorrichtung zum Erzeugen elektrischer Energie bereitgestellt. Die Vorrichtung umfasst einen stöchiometrisch betreibbaren Dieselmotor und eine elektrische Maschine, welche mit dem Dieselmotor gekoppelt ist und ausgestaltet ist, elektrische Energie aus mechanischer Energie eines mit der elektrischen Maschine gekoppelten Motors zu erzeugen. Konventionelle Dieselmotoren arbeiten im allgemeinen mit Luftüberschuss, d. h. mit einem mageren Gemisch, d. h. mit einem Verbrennungsluftverhältnis von λ > 1. Durch eine spezielle Ausgestaltung und/oder einen speziellen Betrieb des Dieselmotors kann der Dieselmotor jedoch auch stöchiometrisch betrieben werden, d. h. mit einem Verbrennungsluftverhältnis von näherungsweise λ = 1. „Näherungsweise λ = 1” bedeutet beispielsweise einen Betrieb im Bereich 0,98 < λ < 1,02; vorzugsweise im Bereich 0,99 < λ < 1,01, bzw. derart, dass eine Funktionsfähigkeit eines Dreiwegekatalysators, welcher im Abgasstrang des Dieselmotor angeordnet ist, sichergestellt ist. Dazu kann der Dieselmotor beispielsweise spezielle Einspritzverfahren oder Abgasrückführungen verwenden. Darüber hinaus kann der Dieselmotor in einem speziellen Lastzustand betrieben werden. Im stöchiometrischen Betrieb des Dieselmotors kann ein hoher Wirkungsgrad des Motors erreicht werden, welcher beispielsweise höher als der eines konventionellen Ottomotors ist. Darüber hinaus kann der stöchiometrisch betriebene Dieselmotor geringere Abgasemissionen als ein konventioneller Dieselmotor aufweisen. Somit kann die Vorrichtung elektrische Energie kostengünstig, energieeffizient und umweltfreundlich erzeugen. Die von der Vorrichtung erzeugte elektrische Energie kann in einem Elektrofahrzeug zur Erweiterung der Reichweite des Fahrzeugs verwendet werden, indem die elektrische Energie entweder direkt einer elektrischen Antriebsmaschine des Elektrofahrzeugs zugeführt wird und/oder einem elektrischen Energiespeicher, beispielweise einer Batterie des Elektrofahrzeugs, zugeführt wird. Die Vorrichtung zum Erzeugen von elektrischer Energie kann ferner eine Abgasreinigungsvorrichtung umfassen, welche in einem Abgasstrang des stöchiometrisch betreibbaren Dieselmotors angeordnet ist. Die Abgasreinigungsvorrichtung kann derart ausgestaltet sein, dass sie eine Oxidation von Kohlenwasserstoffen, eine Oxidation von Kohlenmonoxid und eine Reduktion von Stickoxiden parallel durchführt. Bei einer Verbrennung von fossilen Brennstoffen in einem Verbrennungsmotor, wie z. B. einem Dieselmotor, entstehen neben den unvermeidlichen Verbrennungsendprodukten Kohlendioxid und Wasser auch sogenannte Schadstoffe, wie z. B. Kohlenwasserstoffe und Kohlenmonoxid aufgrund einer unvollständigen Verbrennung des Kraftstoffs sowie Stickoxide durch eine Oxidation von Stickstoff aufgrund der hohen Drücke und Temperaturen im Verbrennungsraum. Bei einem stöchiometrisch betriebenem Verbrennungsmotor ist es jedoch mit Hilfe einer entsprechenden Abgasreinigungsvorrichtung möglich, diese Schadstoffe abzubauen, d. h., Kohlenwasserstoffe zu Kohlendioxid und Wasser zu oxidieren, Kohlenmonoxid zu Kohlendioxid zu oxidieren und Stickoxide zu Stickstoff zu reduzieren. Eine derartige Abgasreinigungsvorrichtung kann beispielsweise ein sogenannter Drei-Wege-Katalysator sein.
  • Die Vorrichtung kann ferner eine Lambda-Regelung umfassen, welche zur Einstellung eines stöchiometrischen Kraftstoff-Luftverhältnisses für den Dieselmotor ausgestaltet ist. Die Lambda-Regelung kann beispielsweise mittels eines Sensors, einer sogenannten Lambda-Sonde, in einem Verbrennungsgas den Restsauerstoffgehalt bestimmen, um daraus das Verhältnis von Verbrennungsluft zu Kraftstoff für weitere Verbrennungen derart zu regeln, dass weder ein Kraftstoff noch ein Sauerstoffüberschuss auftritt. Aufgrund des so stöchiometrisch betriebenen Dieselmotors kann das vom Ottomotor bekannte verhältnismäßig einfache Abgasnachbehandlungssystem des Drei-Wege-Katalysators verwendet werden, wodurch eine wirkungsvolle und einfache Abgasnachbehandlung ermöglicht wird.
  • Gemäß der vorliegenden Erfindung wird weiterhin ein Fahrzeug mit der zuvor beschriebenen Vorrichtung zum Erzeugen von elektrischer Energie bereitgestellt. Das Fahrzeug kann beispielsweise einen Personenkraftwagen, einen Lastkraftwagen, eine Lokomotive, ein Schiff, ein Nutzfahrzeug, eine Landmaschine oder ein Geländefahrzeug umfassen. Das Fahrzeug kann weiterhin einen elektrischen Energiespeicher und einen elektrischen Antriebsmotor umfassen, welcher zum Antreiben des Fahrzeugs ausgestaltet ist. Die von der Vorrichtung zum Erzeugen von elektrischer Energie erzeugte elektrische Energie wird dem Energiespeicher und/oder dem Antriebsmotor des Fahrzeugs zugeführt. Dadurch kann eine Reichweite des Fahrzeugs vergrößert werden. Da die Vorrichtung zum Erzeugen von elektrischer Energie unabhängig von einem aktuellen Lastzustand des elektrischen Antriebsmotors elektrische Energie bereitstellen kann, kann der in der Vorrichtung betriebene Dieselmotor in einem Betriebszustand und Lastzustand betrieben werden, welcher einen stöchiometrischen Betrieb des Dieselmotors ermöglicht. Dadurch können die Emissionen des Dieselmotors verringert werden.
  • Schließlich wird gemäß der vorliegenden Erfindung eine Verwendung einer Vorrichtung zum Erzeugen von elektrischer Energie in einem Fahrzeug zur Erweiterung einer Reichweite des Fahrzeugs vorgeschlagen. Das Fahrzeug umfasst einen elektrischen Antriebsmotor zum Antreibendes Fahrzeugs und die Vorrichtung zum Erzeugen von elektrischer Energie ist mit dem Antriebsmotor gekoppelt. Die Vorrichtung zum Erzeugen von elektrischer Energie umfasst einen stöchiometrisch betreibbaren Dieselmotor und eine elektrische Maschine, welche mit dem Dieselmotor gekoppelt ist und ausgestaltet ist, elektrische Energie mittels mechanischer Energie des stöchiometrisch betriebenen Dieselmotors zu erzeugen. Die elektrische Energie kann dem Antriebsmotor des Fahrzeugs direkt zugeführt werden oder über einen elektrischen Energiespeicher, beispielsweise eine Batterie, indirekt zugeführt werden. Die elektrische Energie kann auch gleichzeitig zu geeigneten Anteilen dem elektrischen Antriebsmotor des Fahrzeugs und dem elektrischen Energiespeicher zugeführt werden. Durch die Verwendung der Vorrichtung zum Erzeugen von elektrischer Energie in dem Fahrzeug kann die Reichweite des Fahrzeugs vergrößert werden, wobei Dieselkraftstoff zum Betreiben des stöchiometrisch betriebenen Dieselmotors effizient genutzt wird und Abgasemissionen des Dieselmotors verringert werden können.
  • Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die Zeichnung im Detail näher beschrieben werden.
  • Die einzige Figur zeigt ein Fahrzeug gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
  • Die Figur zeigt ein Fahrzeug 10 mit einem elektrischen Antriebsmotor 11 und einem elektrischen Energiespeicher 12. Der elektrische Energiespeicher 12 stellt elektrische Energie zum Betrieb des elektrischen Antriebsmotors 11 bereit. Der elektrische Antriebsmotor 11 ist über ein Getriebe 13 und Antriebswellen 14 mit Rädern 15 des Fahrzeugs 10 gekoppelt und somit in der Lage, das Fahrzeug 10 anzutreiben.
  • Der elektrische Energiespeicher 12 umfasst beispielsweise eine wiederaufladbare Batterie, welche nach einem elektrochemischen Verfahren arbeitet und in der Lage ist, elektrische Energie aufzunehmen, zu speichern und wieder abzugeben.
  • Das Fahrzeug 10 umfasst weiterhin eine Vorrichtung 20 zum Erzeugen von elektrischer Energie. Die von der Vorrichtung 20 erzeugte elektrische Energie wird über entsprechende Leitungen 16 wahlweise direkt dem elektrischen Antriebsmotor 11 bereitgestellt oder für eine spätere Verwendung in dem elektrischen Energiespeicher 12 gespeichert. Die Vorrichtung 20 umfasst einen stöchiometrisch betreibbaren Dieselmotor 21 und eine elektrische Maschine 22, insbesondere einen elektrischen Generator, welche mit dem Dieselmotor 21 gekoppelt ist und ausgestaltet ist, elektrische Energie mittels mechanischer Energie des stöchiometrisch betriebenen Dieselmotors 21 zu erzeugen. Im Abgasstrang des Dieselmotors 21 ist eine Abgasreinigungsvorrichtung 23, insbesondere ein sogenannter Drei-Wege-Katalysator, angeordnet. Die Vorrichtung 20 umfasst weiterhin eine elektronische Regelung 24, insbesondere eine sogenannte Lambda-Regelung, zur Steuerung des Dieselmotors 21. Die Lambda-Regelung 24 kann beispielsweise mit Hilfe einer in dem Abgasstrang des Dieselmotors 21 angeordneten Lambda-Sonde einen stöchiometrischen Betrieb bei näherungsweise λ = 1 einstellen. Dadurch kann eine einfache und wirkungsvolle Abgasnachbehandlung zur Verringerung von Emissionen des Dieselmotors 21 durchgeführt werden. So kann beispielsweise aufgrund der Zusammensetzung der Abgase im stöchiometrischen Betrieb des Dieselmotors ein Dieselpartikelfilter im Abgasstrang kontinuierlich regenerierend betrieben werden, sodass Ruß im Abgas kontinuierlich oxidiert wird und keine separaten Partikelfilterregenerationen durchgeführt werden müssen. Dies ermöglichst insbesondere einen dauerhaft hochlastigen Betrieb des Dieselmotors als Range-Extender.
  • Um bei einer vorgegebenen Kraftstoffmasse einen Betrieb bei näherungsweise λ = 1 zu gewährleisten, wird die Luftmasse entsprechend eingeregelt. Die Luftmasse kann beispielsweise mittels einer Hochdruckabgasrückführung, einer Niederdruckabgasrückführung und/oder einer Ansteuerung zum veränderlichen Schließen eines Einlassventils des Dieselmotors eingestellt werden. Wenn der Dieselmotor über einen Abgasturbolader verfügt, kann die Luftmasse ferner mittels einer Ansteuerung eines sogenannten Wastegates eingeregelt werden, welches als Nebenschlussventil einen einstellbaren Anteil von Abgasen des Dieselmotors an einer Turbine des Abgasturboladers vorbeileitet. Bei einem Abgasturbolader mit variabler Turbinengeometrie kann die Luftmasse ferner über eine Einstellung der Turbinengeometrie eingeregelt werden.
  • Durch die Verwendung der Vorrichtung 20 kann eine Reichweite des Fahrzeugs 10, bis der Energiespeicher 12 beispielsweise über ein Energieversorgungsnetz wieder aufgeladen wird, mittels fossiler Brennstoffe, welche von dem stöchiometrisch betriebenen Dieselmotor 21 verbrannt werden, erheblich erweitert werden.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • WO 2010/083735 A2 [0003]
    • DE 102008017581 B4 [0004]
    • WO 2010/081491 A1 [0005]
    • DE 4121386 A1 [0006]
    • DE 4225495 C2 [0007]
    • WO 2007/068328 A1 [0008]
    • DE 19543219 C1 [0009]

Claims (9)

  1. Vorrichtung zum Erzeugen von elektrischer Energie, umfassend: – einen stöchiometrisch betreibbaren Dieselmotor (21), und – eine elektrische Maschine (22), welche mit dem Dieselmotor (21) gekoppelt ist und ausgestaltet ist, elektrische Energie mittels mechanischer Energie des stöchiometrisch betriebenen Dieselmotors (21) zu erzeugen.
  2. Vorrichtung nach Anspruch 1, ferner umfassend eine Abgasreinigungsvorrichtung (23), welche in einem Abgasstrang des Dieselmotors (21) angeordnet ist und ausgestaltet ist, eine Oxidation von Kohlenwasserstoff, eine Oxidation von Kohlenmonoxid und eine Reduktion von Stickoxid parallel durchzuführen.
  3. Vorrichtung nach Anspruch 2, wobei die Abgasreinigungsvorrichtung (23) einen Drei-Wege-Katalysator umfasst.
  4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, ferner umfassend eine Lambda-Regelung (24), welche zur Einstellung eines stöchiometrischen Kraftstoff-Luftverhältnisses für den Dieselmotor (21) ausgestaltet ist.
  5. Fahrzeug, umfassend eine Vorrichtung (20) zum Erzeugen von elektrischer Energie nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
  6. Fahrzeug nach Anspruch 5, wobei das Fahrzeug (10) einen Personenkraftwagen, einen Lastkraftwagen, eine Lokomotive, ein Schiff, ein Nutzfahrzeug, eine Landmaschine oder ein Geländefahrzeug umfasst.
  7. Fahrzeug nach Anspruch 5 oder 6, wobei das Fahrzeug (10) ferner umfasst: – einen elektrischen Energiespeicher (12), und – einen elektrischen Antriebsmotor (11), welcher zum Antreiben des Fahrzeugs (10) ausgestaltet ist, wobei die von der Vorrichtung (20) zum Erzeugen von elektrischer Energie erzeugte elektrische Energie dem Energiespeicher (12) und/oder dem Antriebsmotor (11) zugeführt wird.
  8. Verwendung einer Vorrichtung zum Erzeugen von elektrischer Energie in einem Fahrzeug zur Erweiterung einer Reichweite des Fahrzeugs, wobei das Fahrzeug (10) einen elektrischen Antriebsmotor (11) zum Antreiben des Fahrzeugs (10) umfasst und wobei die Vorrichtung (20) zum Erzeugen von elektrischer Energie mit dem Antriebsmotor (11) gekoppelt ist und umfasst: – einen stöchiometrisch betreibbaren Dieselmotor (21), und – eine elektrische Maschine (22), welche mit dem Dieselmotor (21) gekoppelt ist und ausgestaltet ist, elektrische Energie mittels mechanischer Energie des stöchiometrisch betriebenen Dieselmotors (21) zu erzeugen.
  9. Verwendung nach Anspruch 8, wobei die Vorrichtung zum Erzeugen elektrischer Energie nach einem der Ansprüche 2–4 ausgestaltet ist.
DE102011121601A 2011-12-17 2011-12-17 Vorrichtung zum Erzeugen von elektrischer Energie Withdrawn DE102011121601A1 (de)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102011121601A DE102011121601A1 (de) 2011-12-17 2011-12-17 Vorrichtung zum Erzeugen von elektrischer Energie
PCT/EP2012/005201 WO2013087222A1 (de) 2011-12-17 2012-12-17 Vorrichtung zum erzeugen von elektrischer energie

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102011121601A DE102011121601A1 (de) 2011-12-17 2011-12-17 Vorrichtung zum Erzeugen von elektrischer Energie

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE102011121601A1 true DE102011121601A1 (de) 2013-06-20

Family

ID=47520009

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102011121601A Withdrawn DE102011121601A1 (de) 2011-12-17 2011-12-17 Vorrichtung zum Erzeugen von elektrischer Energie

Country Status (2)

Country Link
DE (1) DE102011121601A1 (de)
WO (1) WO2013087222A1 (de)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102016002233A1 (de) 2016-02-25 2017-08-31 Karlheinrich Winkelmann Verfahren zum Betrieb einer Verbrennungskraftmaschine mit einem Mischkraftstoff

Citations (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3110938A1 (de) * 1981-03-20 1982-09-30 Peter Dipl.-Phys. 8400 Regensburg Rousseau "leichter dieselmotor mit separatem brennkammermotor"
DE4121386A1 (de) 1991-06-28 1993-01-07 Bayerische Motoren Werke Ag Hybridfahrzeug mit energieanhaenger
DE4225495C2 (de) 1992-08-01 1995-07-13 Bayerische Motoren Werke Ag Brennkraftmaschine mit Lambda-Regelung
DE19543219C1 (de) 1995-11-20 1996-12-05 Daimler Benz Ag Verfahren zum Betreiben eines Dieselmotors
DE102004043933A1 (de) * 2004-09-11 2006-03-30 Daimlerchrysler Ag Abgassystem eines Kraftfahrzeugs und Verfahren zur Überwachung des Abgassystems
WO2007068328A1 (de) 2005-12-13 2007-06-21 Volkswagen Aktiengesellschaft Verfahren zur reduzierung der nox-emission von dieselmotoren
WO2008022865A1 (de) * 2006-08-22 2008-02-28 Robert Bosch Gmbh Hybridantrieb eines kraftfahrzeugs und entsprechendes verfahren
DE102007009161A1 (de) * 2007-02-26 2008-09-04 Robert Bosch Gmbh Hybridantrieb mit Verbrennungsmotor und elektrischer Maschine
DE102008017581B4 (de) 2008-04-07 2010-05-27 Iav Gmbh Ingenieurgesellschaft Auto Und Verkehr Vorrichtung zum Starten eines Verbrennungsmotors in einem Hybridantrieb
WO2010063735A2 (de) 2008-12-01 2010-06-10 Getrag Driveline Systems Gmbh Hybrid-antriebseinheit und verfahren zu deren betrieb
WO2010081491A1 (de) 2009-01-18 2010-07-22 Fev Motorentechnik Gmbh Kleiner direkt-einspritzender dieselmotor

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2009074169A1 (de) * 2007-12-12 2009-06-18 Fev Motorentechnik Gmbh Selbstzündender verbrennungsmotor und verfahren zum regeln eines selbstzündenden verbrennungsmotors
FR2926518B1 (fr) * 2008-01-22 2010-05-21 Peugeot Citroen Automobiles Sa Procede de commande d'un moteur hybride et moteur correspondant

Patent Citations (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3110938A1 (de) * 1981-03-20 1982-09-30 Peter Dipl.-Phys. 8400 Regensburg Rousseau "leichter dieselmotor mit separatem brennkammermotor"
DE4121386A1 (de) 1991-06-28 1993-01-07 Bayerische Motoren Werke Ag Hybridfahrzeug mit energieanhaenger
DE4225495C2 (de) 1992-08-01 1995-07-13 Bayerische Motoren Werke Ag Brennkraftmaschine mit Lambda-Regelung
DE19543219C1 (de) 1995-11-20 1996-12-05 Daimler Benz Ag Verfahren zum Betreiben eines Dieselmotors
DE102004043933A1 (de) * 2004-09-11 2006-03-30 Daimlerchrysler Ag Abgassystem eines Kraftfahrzeugs und Verfahren zur Überwachung des Abgassystems
WO2007068328A1 (de) 2005-12-13 2007-06-21 Volkswagen Aktiengesellschaft Verfahren zur reduzierung der nox-emission von dieselmotoren
WO2008022865A1 (de) * 2006-08-22 2008-02-28 Robert Bosch Gmbh Hybridantrieb eines kraftfahrzeugs und entsprechendes verfahren
DE102007009161A1 (de) * 2007-02-26 2008-09-04 Robert Bosch Gmbh Hybridantrieb mit Verbrennungsmotor und elektrischer Maschine
DE102008017581B4 (de) 2008-04-07 2010-05-27 Iav Gmbh Ingenieurgesellschaft Auto Und Verkehr Vorrichtung zum Starten eines Verbrennungsmotors in einem Hybridantrieb
WO2010063735A2 (de) 2008-12-01 2010-06-10 Getrag Driveline Systems Gmbh Hybrid-antriebseinheit und verfahren zu deren betrieb
WO2010081491A1 (de) 2009-01-18 2010-07-22 Fev Motorentechnik Gmbh Kleiner direkt-einspritzender dieselmotor

Also Published As

Publication number Publication date
WO2013087222A1 (de) 2013-06-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE102017101177B4 (de) Verfahren zur Regeneration eines Partikelfilters sowie Abgasnachbehandlungsvorrichtung mit einem Partikelfilter
DE102014220860B4 (de) Verfahren zum Betreiben eines Hybridfahrzeugs und Hybridfahrzeug
EP2255082B1 (de) Verfahren und vorrichtung zur ansteuerung eines antriebstrangs eines fahrzeugs
WO2005093235A1 (de) Verfahren und vorrichtung zum betrieb einer brennkraftmaschine mit abgasturboaufladung
DE112014006318T5 (de) Hybridfahrzeug
DE102019102928A1 (de) Abgasnachbehandlungssystem sowie Verfahren zur Abgasnachbehandlung eines Verbrennungsmotors
EP3026237A1 (de) Verfahren und vorrichtung zum betrieb eines elektromotorisch unterstützten abgasturboladers eines kraftfahrzeugs
DE102010019038A1 (de) Abgassteuerstrategie für Hybridfahrzeuge
DE102005003628A1 (de) Verfahren zum Betreiben eines Antriebsstrangs mit einer Elektromaschine und Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens
DE102013200856A1 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Regeneration eines in einem Hybridantrieb vorhandenen Partikelfilters
DE102013106643A1 (de) Motoranordnung mit Energierückgewinnung aus dem Abgas
DE102015111132A1 (de) Verfahren zur Regenerierung eines Partikelfilters eines Diesel-Hybridfahrzeuges
DE102004035341B4 (de) Hybridfahrzeug
DE102005021953A1 (de) Brennkraftmaschine und Verfahren zum Betreiben dieser
DE102018203086B4 (de) Verfahren und Anordnung zum Regenerieren eines LNT-Katalysators, Steuereinheit und Kraftfahrzeug
WO2008022865A1 (de) Hybridantrieb eines kraftfahrzeugs und entsprechendes verfahren
DE102017222221A1 (de) Fahrzeugsystem und Verfahren zum heizen eines Rußfilters unter Verwendung desselben
DE102015209979A1 (de) Verfahren zum Bestimmen eines Hybridantrieb-Drehmomentschwellwertes, zum Betrieb einer Hybridantriebsvorrichtung und Hybridfahrzeug
DE102015226216A1 (de) Verfahren und Vorrichtung zum Betreiben eines Kraftfahrzeugs mit einem Hybridantrieb
DE102011121601A1 (de) Vorrichtung zum Erzeugen von elektrischer Energie
DE102017129315A1 (de) Verfahren und Vorrichtung zum Steuern eines Mildhybrid-Starters/Generators eines Mildhybridelektrofahrzeugs
DE102015121986A1 (de) Verfahren zum Verringern von Abgas von Mild-Hybrid-System
DE102015202323A1 (de) Aufladbare Brennkraftmaschine mit einem fremdgezündeten Verbrennungsmotor und Verfahren zum Betreiben einer derartigen Brennkraftmaschine
DE102020110732A1 (de) Steuerungsvorrichtung für hybridfahrzeug
DE102018126618A1 (de) Verfahren zum Betreiben eines Verbrennungsmotors sowie Verbrennungsmotor

Legal Events

Date Code Title Description
R163 Identified publications notified
R119 Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee