DE102013214826A1

DE102013214826A1 - Fahrzeug mit thermoelektrischem Generator

Info

Publication number: DE102013214826A1
Application number: DE102013214826.7A
Authority: DE
Inventors: Joachim Fröschl; Matthias LINDE; Boris MAZAR
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 2013-07-30
Filing date: 2013-07-30
Publication date: 2015-02-05

Abstract

Fahrzeug mit einem in einen Abgasstrang des Fahrzeugs, in einen Kühlmittelkreislauf des Fahrzeugs und in ein elektrisches Bordnetz des Fahrzeugs integrierten thermoelektrischen Generator (TEG), wobei durch den TEG aus einem über dem TEG abfallenden Temperaturgradienten elektrische Spannung zur Speisung in das elektrische Bordnetz generierbar ist, so, dass der thermoelektrische Generator einen elektrischen Innenwiderstand aufweist, an den TEG durch das elektrische Bordnetz eine elektrische Spannung anlegbar ist, und bei angelegter Spannung in dem TEG erzeugte Wärme auf ein Kühlmedium des Kühlmittelkreislaufs übertragbar ist.

Description

Die Erfindung betrifft ein Fahrzeug mit einem in einen Abgasstrang des Fahrzeugs, in einen Kühlmittelkreislauf des Fahrzeugs und in ein elektrisches Bordnetz des Fahrzeugs integrierten thermoelektrischen Generator (TEG), wobei durch den TEG aus einem über dem TEG abfallenden Temperaturgradienten eine elektrische Spannung zur Speisung in das elektrische Bordnetz generierbar ist.
Fahrzeugkonzepte mit thermoelektrischen Generatoren sind aus dem Stand der Technik bekannt. Beispielsweise geht aus der Schrift US 2005/0268598 A1 ein Kraftfahrzeug hervor, in welchem in einem Abgasstrom eines Verbrennungskraftmotors ein TEG integriert ist. Infolge des Seebeck-Effektes resultiert ein Temperaturgradient über dem TEG als einer thermoelektrisch aktiven Einheit in einer elektrischen Spannung, die in das elektrische Bordnetz des Fahrzeugs gespeist werden kann.
Es ist eine Aufgabe der Erfindung, ein verbessertes Fahrzeug mit einem in einen Abgasstrang des Fahrzeugs, in einen Kühlmittelkreislauf des Fahrzeugs und in ein elektrisches Bordnetz des Fahrzeugs integrierten TEG, wobei durch den TEG aus einem Temperaturgradienten über dem TEG eine elektrische Spannung zur Speisung in das elektrische Bordnetz generierbar ist, anzugeben.
Gelöst wird diese Aufgabe durch ein Fahrzeug mit einem TEG gemäß Anspruch 1. Vorteilhafte Ausführungsformen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.
Erfindungsgemäß weist der TEG einen elektrischen Innenwiderstand auf, es ist an den TEG durch das elektrische Bordnetz eine elektrische Spannung anlegbar und es ist bei angelegter Spannung in dem TEG erzeugte Wärme auf ein Kühlmedium des Kühlmittelkreislaufs übertragbar.
Dies bedeutet, dass der TEG nicht nur im Sinne der aus dem Stand der Technik bekannten Verwendung als Erzeuger von elektrischer Spannung verwendbar ist. Dieser Betrieb des TEG wird als Normalbetrieb bezeichnet. Darüber hinaus kann der TEG auch als aktiver Erzeuger von Wärme gezielt genutzt werden. Dies beruht auf den Eigenschaften des TEG als Heizwiderstand beim Anlegen einer elektrischen Spannung an den TEG. Dieser Betrieb des TEG wird als Inversbetrieb bezeichnet.
Bei der Verwendung des TEG als elektrischem Generator nach dem Stand der Technik wird elektrische Spannung an dem TEG lediglich abgegriffen. Bei der weiteren Nutzung als Wärmeerzeuger wird Spannung an den TEG gezielt angelegt. Es werden dabei die elektrischen Eigenschaften von thermoelektrischen Materialien, die in TEGs eingesetzt werden, genutzt. Thermoelektrisch aktive Materialien wie etwa Bleitellurid weisen bei elektrischer Leitung einen Innenwiderstand auf, welche zum Heizen des Kühlmittels genutzt wird.
Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist die an den TEG anlegbare elektrische Spannung während eines Fahrbetriebs des Fahrzeugs und/oder während eines Standbetriebs des Fahrzeugs anlegbar.
Mit anderen Worten kann der TEG somit zum Erwärmen des Kühlmittels sowohl in einem Ruhezustand des Fahrzeugs (z. B. Parken) als auch in einem Fahrbetrieb genutzt werden. Beim Fahrbetrieb werden insbesondere Fahrphasen mit kaltem Motor bei langsamem Aufheizverhalten des Kühlmittels durch den Motor genutzt, z. B. während Niedriglastphasen bei niedriger Außentemperatur. Dann kann es für die eine Gesamtenergiebilanz des Fahrzeugs günstiger sein, den TEG nicht als Stromerzeuger sondern als Wärmeerzeuger zu betreiben. Dies betrifft zum Beispiel das Aufwärmen von Getriebekomponenten oder von Energiespeichern, um zügig wirkungsgradgünstigere Betriebszustände zu erreichen, durch welche der Stromverbraucher des TEG als Wärmeerzeuger überkompensiert ist.
Vorzugsweise ist das Fahrzeug als Plug-In-Hybrid-Fahrzeug (PHEV) ausgeführt, es umfasst ein Ladegerät zum Laden des Fahrzeugs über eine kabelgebundene Verbindung zwischen dem Fahrzeug und der externen Stromquelle und es ist die von dem Ladegerät abgebbare elektrische Spannung an den TEG anlegbar.
Gemäß einer Alternative kann das Ladegerät auch außerhalb des PHEV befindlich sein.
Nach einer weiteren Variante kann eine drahtlose elektrische Verbindung zwischen dem Versorgungsnetz und dem Fahrzeug anstelle der kabelgebundenen Verbindung für das Laden zum Einsatz kommen. Das externe Laden erfolgt dann induktiv, d. h. durch drahtlose elektromagnetische Energieübertragung zwischen einer fahrzeugexternen Primärspule und eine fahrzeuginternen Sekundärspule.
Gemeinsam ist diesen Alternativen, dass bei einem Ladevorgang des Fahrzeugs der TEG mit elektrischer Leistung von dem Bordnetz speisbar ist. Es kann auch nur zum Zwecke der Bestromung des TEG die z. B. kabelgebundene Verbindung zwischen dem Fahrzeug und der externen Stromquelle hergestellt werden, ohne dass eine Ladung des PHEV, d. h. eine Ladung eines Energiespeichers des PHEV erfolgt. Auf diese Weise kann z. B. eine autarke Standheizungsfunktion mittels des TEG im Fahrzeug unabhängig von dem Laden eines Energiespeichers umgesetzt werden. Nach einer Alternative kann das Standheizen durch den TEG zeitlich parallel zum Laden über das Ladegerät erfolgen, in dem von dem Ladegerät über einen elektrischen Pfad dem Energiespeicher und über einen anderen elektrischen Pfad dem TEG elektrische Leistung zugeführt wird.
Gemäß einer weiteren Variante der vorlegenden Erfindung ist die an den TEG anlegbare elektrische Spannung von einer elektrischen Maschine abgreifbar.
Der TEG kann im Inversbetrieb mit elektrischer Spannung, die von einer elektrischen Maschine, z. B. einem Generator, des Fahrzeugs abgegeben wird, versorgt werden. Dies ist besonders bei einem konventionellen Fahrzeug mit beschränkter für den TEG entnehmbarer Energiemenge aus der Bordnetzbatterie und ohne externer Lademöglichkeit vorteilhaft.
Nach einer bevorzugten Weiterbildung der vorliegenden Erfindung ist die an den TEG anlegbare elektrische Spannung von einer Brennstoffzelle abgreifbar.
Wenn das Fahrzeug eine Brennstoffzelle, z. B. eine Polymerelektrolyt-Brennstoffzelle (PEMFC) oder eine Festoxid-Brennstoffzelle (SOFC), zur Versorgung des elektrischen Bordnetzes oder auch zur Traktion aufweist, kann der TEG im Inversbetrieb von der Brennstoffzelle gespeist werden.
Vorteilhaft kann es auch sein, wenn die an den TEG anlegbare elektrische Spannung von einer Solareinheit, d. h. einer Photovoltaikeinheit, des Fahrzeugs abgreifbar ist.
Eine Solareinheit des Fahrzeugs kann zum Beispiel als Solardach ausgeführt sein. So kann zum Beispiel während einer Standzeit des Fahrzeugs das Sonnendach nicht als sog. thermischer Sonnenkollektor genutzt werden, sonder die Solarenergie wird als elektrische Energieform durch den TEG zur Erwärmung des Kühlmittels etwa zum Standheizen im Winter genutzt.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst das Fahrzeug eine Steuereinheit, wobei auf der Steuereinheit ein Softwaremodul zum Zwecke des Energiemanagementsystems des Fahrzeugs lauffähig ist und durch die Steuereinheit ein Fluss an elektrischer Leistung in dem Bordnetz steuerbar ist.
Ein Energie- und Powermanagement des Fahrzeugs setzt als lauffähige Software auf einem Steuergerät eine Betriebsstrategie des Fahrzeugs und der Komponenten in Bezug auf den Fluss elektrischer Leistung um. Über das Energiemanagementsystem wird beispielsweise der Inversbetrieb des TEG zur Ausführung des Standheizens mit dem TEG geregelt. Dies betrifft die an den TEG angelegte Spannungslage oder die Umwälzmenge an Kühlmittel, d. h. die Pumpleistung einer Kältemittelpumpe des Fahrzeugs.
Die Erfindung beruht auf den nachfolgend dargelegten Überlegungen:
Ein thermoelektrischer Generator (TEG) wandelt in einem nach dem Stand der Technik bekannten Normalbetrieb einen Teil der im Abgas enthaltenen Wärmeenergie in elektrischen Strom. Dabei ist der TEG in die Abgasanlage, das Kühlsystem und das Bordnetz des Fahrzeugs integriert.
Ein TEG ermöglicht auch einen Betrieb in „umgekehrter” Richtung, der als Inversbetrieb bezeichnet wird. Dieser wird am Beispiel einer Standheizung erläutert: Eine Standheizung verbrennt im Fahrzeugstillstand Kraftstoff, um ein Kühlmittel zu erwärmen und damit den Innenraum des Fahrzeugs zu erwärmen. Dabei handelt es sich hauptsächlich um eine Komfortmaßnahme für einen Fahrzeugnutzer. Nebenbei wirkt sich die verringerte Reibleistung bei einem vorgewärmten Motor positiv auf den Kraftstoffverbrauch und den Verschleiß aus.
Es wird vorgeschlagen, die Funktion einer Standheizung mit einem TEG im Inversbetrieb umzusetzen. Der TEG ist prinzipbedingt mit dem Kühlsystem, als auch dem Bordnetz des Fahrzeugs verbunden. Falls der TEG z. B. im Stand bestromt wird, d. h. mit elektrischer Leistung gespeist wird, anstatt elektrische Leistung am TEG abzugreifen, kann der Innenwiderstand des TEG gezielt als Heizelement genutzt werden. Eine Standheizung kann dann entfallen oder es kann neben dem TEG eine Standheizung reduzierter Nennleistung genutzt werden. Die elektrische Energiequelle für den TEG, der im Inversbetrieb als Energiewandler arbeitet, kann eine Solareinheit, eine elektrische Maschine des Fahrzeugs oder ein Ladegerät bei einem Plug-In-Hybrid-Fahrzeug (PHEV) sein.
Ein PHEV vereint einen Elektro- als auch Verbrennungsmotor zu einem gemeinsam wirkenden Antriebsstrang. Im Gegensatz zu einem gewöhnlichen Hybridfahrzeug besteht die Möglichkeit, bei Stillstand des Fahrzeugs einen Hochvoltspeicher des Fahrzeugs aus einem externen, stationären Stromnetz mit einem im Fahrzeug integrierten Ladegerät aufzuladen.
Es wird vorgeschlagen, bei einem PHEV mit einem TEG bzw. durch einen speziellen Betrieb des TEG eine Heizungsfunktion zu implementieren. Dies hat den Vorteil, dass auf eine separate Standheizung nach dem Stand der Technik verzichtet werden kann. Erhöhte Kosten und erhöhter Bauraumbedarf durch die Integration einer Standheizung in einen PHEV können dann entfallen.
Im Stand, sofern der PHEV mit einem fahrzeuginternen Ladegerät an dem externen Stromnetz geladen wird, wird ein Teil der Ladespannung an den TEG angelegt, welcher somit elektrische Leistung über seinen Innenwiderstand aufnimmt. Als ohmscher Widerstand erhitzt der TEG das Kühlmittel. Eine Kühlmittelpumpe, welche ebenfalls mit elektrischer Leistung des Ladegeräts gespeist wird, wälzt das Kühlmittel um und bewirkt somit eine Aufheizung eines Heizungswärmetauschers, der zur Temperierung des Fahrzeuginnenraums dient. Alternativ kann der Verbrennungsmotor vorgewärmt werden.
Ein solcher Inversbetrieb des TEG in einem PHEV ermöglicht ohne eigens dafür vorgesehene Komponenten die Umsetzung einer Standheizungsfunktionalität als nebengeordnetem Verwendungszweck.
Der Hauptverwendungszweck des TEG nach dem Stand der Technik, nämlich die elektrische Spannungserzeugung aus einem Temperaturgradienten, ist davon unberührt. Damit reduzieren sich die Kosten, der Bauraumbedarf und die Komplexität im Vergleich zu einem PHEV mit separater Standheizung und mit einem TEG bei vergleichbarer Funktionalität. Im Vergleich zu einem PHEV mit TEG und ohne separate Standheizung ermöglicht der vorgeschlagene Inversbetrieb des TEG im Stand die Umsetzung einer Standheizungsfunktion.
Eine Verwendung eines TEG zum Erwärmen des Kühlmittels kann auch außerhalb des Standbetriebs des TEG genutzt werden, z. B. beim Kaltstart oder Niedriglastphasen des Verbrennungsmotors, um eine Warmlaufbeschleunigung dieser Komponenten umzusetzen. Dann kann der TEG im Inversbetrieb auch von einer elektrischen Maschine des Fahrzeugs mit elektrischer Leistung gespeist werden.
Nach einer Abwandlung kann das Ladegerät kann auch außerhalb des Fahrzeugs befindlich sein wie etwa beim Gleichstromladen oder es kann induktiv, d. h. drahtlos geladen werden. Das externe Ladegerät kann auch ein herkömmliches 12 Volt-Batterieladegerät geeignet für konventionelle Fahrzeuge für den Einsatz z. B. in Werkstätten sein. Damit ist auch zumindest ein Diagnose-Testbetrieb abhängig von der zur Verfügung stehenden Leistung möglich.
Im Folgenden wird anhand der beigefügten Zeichnungen ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung beschrieben. Daraus ergeben sich weitere Details, bevorzugte Ausführungsformen und Weiterbildungen der Erfindung. Im Einzelnen zeigen schematisch
1 Fahrzeugarchitektur mit TEG am Beispiel eines Plug-In-Hybrid-Fahrzeugs (PHEV)
Die 1 zeigt einen schematischen Ausschnitt der Fahrzeugarchitektur eines Plug-In-Hybrid-Fahrzeugs (1, PHEV). Das PHEV weist ein Ladegerät (4) auf, um einen Energiespeicher (7) des Fahrzeugs an einem externen Wechselstromnetz (2) laden zu können. Der Energiespeicher ist als ein Hochvoltspeicher ausgebildet. Ein Fahrzeugbordnetz (5) des Fahrzeugs ist über einen Gleichstromsteller (6) an das Hochvoltbordnetz von Ladegerät und Energiespeicher angebunden. Das Fahrzeugbordnetz kann eine eigene Bordnetzbatterie umfassen.
In das Bordnetz ist ein thermoelektrischer Generator (30, TEG) integriert. Der TEG kann über eine ihm zugeordnete elektrische Koppeleinheit (20), z. B. einen Gleichstromwandler an das Bordnetz angebunden sein. Nach einer alternativen Ausführungsform besteht eine direkte leitende Verbindung zwischen dem TEG und dem weiteren Bordnetz.
Der TEG ist in den Kühlmittelkreislauf des Fahrzeugs eingebunden. Der Kühlkreislauf umfasst eine Kühlmittelpumpe (40), welche ein Kühlmittel zum Wärmetauschen an dem TEG und weiteren thermisch relevanten Komponenten (41) des Fahrzeugs vorbeiführt.
Es werden zwei Betriebsarten des TEG vorgeschlagen, ein Normalbetrieb und ein Inversbetrieb. Diese Betriebsarten werden von einem Energiemanagementsystems (10) des Fahrzeugs geregelt. Das Energiemanagementsystem setzt eine Betriebsstrategie des elektrischen Leistungsflusses des Fahrzeugs als ein auf einem Steuergerät des Fahrzeugs lauffähiges Softwaremodul um.
In dem Normalbetrieb wird beim Betrieb eines Verbrennungskraftmotors des Fahrzeugs heißes Abgas an dem TEG vorbeigeführt. Der TEG ist in den Abgasstrang des Fahrzeugs eingebunden. Durch den Temperaturgradienten, welcher durch das heiße Abgas und das kalte Kühlmittel über dem TEG eingestellt ist, wird in dem TEG eine elektrische Spannung aufgrund der Materialeigenschaften des TEG erzeugt. Dies ist auf die Thermoelektrizität der in dem TEG eingesetzten Materialien, vorzugsweise Bleitelluride, in Form des Seebeck-Effekts zurückzuführen. Die generierte elektrische Spannung wird abgegriffen und in das Bordnetz geführt. Auf diese Weise kann elektrische Energie in dem Fahrzeug ohne zusätzlichen Kraftstoffeinsatz erzeugt und zur Verfügung gestellt werden. Andere in dem Fahrzeug verfügbare Energieformen, z. B. elektrochemisch in einer Batterie gebundene Energie, bleiben somit verfügbar. Der TEG trägt also zu einer Begünstigung der Gesamtenergiebilanz des Fahrzeugs bei.
In dem Inversbetrieb des TEG wird der TEG von dem Bordnetz mit elektrischer Leistung versorgt. Dies bedeutet, dass eine Inversspannung U_inv an dem TEG eingestellt wird. Dabei führt der Innenwiderstand R_i des TEG zu einer Erwärmung des TEG als ohm'scher Leiter. Die Wärmeleistung P_W ergibt sich zu P_W = U_inv ²/R_i. Bei einem Innenwiderstand von R_i = 1,2 Ohm, der sich als repräsentativer Wert für thermoelektrische Generatoren in der Größenskala für den Einsatz in Mobilen für den individuellen Personennahverkehr ergibt, resultiert eine Heizleistung bei einer angelegten Spannung U_inv = 14 Volt von etwa 160 Watt. Dies entspricht in etwa 50% der Nennleistung des TEG im Normalbetrieb.
Die Versorgung des TEG im Inversbetrieb kann durch das Ladegerät in einem Ruhezustand des Fahrzeugs erfolgen, wodurch der TEG als Standheizung genutzt werden kann. Alternativ kann der TEG von weiteren Gleichspannungsquellen (3) versorgt werden, z. B. einer Brennstoffzelle, einer Bordnetzbatterie oder einer Soleinheit wie einem Solardach des Fahrzeugs.
Bei einer Fahrsituation des Fahrzeugs mit gesteigertem Wärmebedarf kann der TEG auch im Fahrbetrieb des Fahrzeugs im Inversbetrieb betrieben werden. Als ein Beispiel ist eine Bergabfahrt mit kaltem Verbrennungsmotor anzuführen. Es steht v. a. bei PHEVs mit größeren elektrischen Maschinen genügend rekuperierte, elektrische Energie zur Verfügung, welche meistens nur bedingt vom kalten elektrischen Energiespeicher aufgenommen werden kann. Somit können der Verbrennungsmotor und auch der Fahrgastraum rekuperativ beheizt werden.
Es werden im Folgenden mehrere Einsatzmöglichkeiten des TEG im Inversbetrieb beschrieben, die jeweils oder in Kombination eigene Ausführungsformen der Erfindung darstellen.
Die Versorgung des PHEV zum Laden aus dem Wechselstromnetz erfolgt über das Ladegerät, d. h. über einen AC/DC-Wandler. Ebenso kann durch einen Generator, eine Brennstoffzelle oder beispielsweise ein Solardach in das elektrische Fahrzeugbordnetz für den Inversbetrieb eingespeist werden.
Der Kühlkreislauf des Fahrzeugs oder ein spezifischer Heiz-Kühl-Kreislauf dient als Heizquelle für den Fahrgastinnenraum oder weiterer Komponenten, wie z. B. des Energiespeichers. Das Medium eines derartigen Heiz-Kühl-Kreislaufes ist üblicherweise das Kühlwasser, d. h. ein Gemisch aus Wasser und Frostschutzmittel.
Das Energiemanagementsystem hat die Aufgabe, die Betriebsstrategie des Systems und die hierfür notwendige Ansteuerung der beteiligten Komponenten umzusetzen. Im Inversbetrieb steuert das Energiemanagementsystem die Koppeleinheit des TEG in Bezug auf die angelegte Spannung und die im Bordnetz vorherrschende Spannungslage so, dass ein Strom durch den TEG fließen kann. Weiterhin steuert das Energiemanagementsystem die Stromquelle für den TEG (z. B. das Ladegerät) an, dass die Leistungsquelle den Strom, welcher bei der angelegten Spannung durch den TEG fließen kann, tatsächlich bereitstellt. Reicht der Strom der Quelle ggf. nicht aus, so wird die Koppeleinheit des TEG derart beeinflusst, dass der Strom durch den TEG zumindest maximal der Höhe des lieferbaren Stromes der Quelle ist.
Wird beispielsweise der Fahrgastraum oder eine Komponente im Inversbetrieb des TEG beheizt, so muss die hierfür notwendige Infrastruktur, wie die Kühlmittelpumpe, ein Heizungssteuergerät und ein Lüfter ebenso betrieben werden. Reicht die Quellenleistung nicht für einen ausreichenden Betrieb des Systems aus, kann die Heizfunktion vom Energiemanagement deaktiviert werden.
Ergänzend zu dieser Heizfunktion kann bei einer ausreichenden Quellenleistung zusätzlich eine Ladeeinheit der Bordnetzbatterie vom Energiemanagementsystem angesteuert werden. Reicht die Leistung der Quelle aus, werden sowohl die Batterieladung als auch die Heizfunktion ausgeführt. Reicht die Leistung der Quelle jedoch nicht aus, so wird entsprechend einer festlegbaren Strategie die Leistung zwischen beiden Systemen verteilt. Die Strategie kann dabei fest vorgegeben oder von einem oder mehreren Sensorwerten, z. B. einer Umgebungstemperatur, priorisiert sein und beispielsweise zeitlich die Batterieladung zuerst und danach die Fahrgastraumheizung durchgeführt werden. Ist es beispielsweise notwendig, dass zunächst die Batterie geheizt werden muss, um eine verbesserte Ladbarkeit zu erreichen, wird zunächst die Batterie beheizt und anschließend die Ladung der Batterie durchgeführt.
Ergänzend zu beiden vorangestellten Strategien kann bei einer begrenzten Leistung der Quelle, oder bei einer unter einer kritischen Schwelle entladenen Batterie eine ausschließliche Ladung der Batterie vorgenommen werden.
Ist eine ausreichend lange Ruhezeit des Fahrzeugs gegeben, wie beispielsweise ein an die Netzversorgung angeschlossenes Fahrzeug über Nacht, so kann gemäß den oben genannten Ansteuerungen der Komponenten durch das Energiemanagementsystem über eine Zeitsteuerung zunächst die Batterie geladen werden und v. a. bei bekanntem Fahrt-/Betriebsbeginn eine thermische Vorkonditionierung beispielsweise des Fahrgastraumes zeitgerecht gestartet werden.
Ergänzend kann bei Kenntnis des Strompreises zum Zeitpunkt des Ladens des PHEV bevorzugt verbilligter Nachtstrom zum Laden und/oder Heizen genutzt werden.
Zusätzlich kann bei Kenntnis der Belastung des Versorgungsnetzes zum Zeitpunkt des Ladens des PHEV bei ausreichender Netzleistung geladen und/oder geheizt werden.
Flankierend kann bei Kenntnis der Feuchtigkeit des Fahrgastraumes mittels Funktion des TEG als eine Heizung eine Entfeuchtungsfunktion vor oder nach der Fahrt bzw. des Betriebs des Fahrzeugs durchgeführt werden. Das Energiemanagementsystem wird durch ein Klimatisierungsmanagementsystem zur Durchführung der Entfeuchtung ergänzt.
Ist eine ausreichende Ladung der Batterie gegeben, so kann von der Batterie abgebbare elektrische Leistung statt vom Ladegerät abgebbare elektrische Leistung zum Heizen mittels des TEG verwendet werden. Dies kann beispielsweise der Fall sein, wenn das Fahrzeug zunächst in einer Bergabfahrt betrieben wird, so dass eine entladene Batterie vorteilhaft für die durch die Bergabfahrt hervorgerufene Rekuperation und die damit verbundene Batterieladung ist. Die Steuerung erfolgt gemäß den oben genannten Steuerungen vom Energiemanagementsystem und dem Klimatisierungssystem.
Ergänzend kann abgeschlossener Raum wie etwa eine Warmhaltebox im Kühlkreislauf befindlich sein, so dass die für die Warmhaltefunktion notwendige Heizenergie durch den bestromten TEG bereitgestellt werden kann, z. B. zum temperierten Lagern von Medikamenten in einem Fahrzeug. Die Steuerung erfolgt durch das Energiemanagementsystem in Koordination mit einer Warmhaltesteuerung der Warmhaltebox.
Wird das Fahrzeug im Rekuperationsmodus betrieben und kann die elektrische Energie weder vom Bordnetz, noch von der Batterie aufgenommen werden, so kann diese elektrische Leistung auch dem TEG zur Verfügung gestellt werden. Damit kann beispielsweise einer Auskühlung des Verbrennungsmotors im Schubbetrieb entgegengewirkt werden. Die Steuerung erfolgt gemäß den oben genannten Steuerungen vom Energiemanagementsystem und dem Klimatisierungssystem.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

US 2005/0268598 A1 [0002]

Claims

Fahrzeug mit einem in einen Abgasstrang des Fahrzeugs, in einen Kühlmittelkreislauf des Fahrzeugs und in ein elektrisches Bordnetz des Fahrzeugs integrierten thermoelektrischen Generator (TEG), wobei durch den TEG aus einem über dem TEG abfallenden Temperaturgradienten elektrische Spannung zur Speisung in das elektrische Bordnetz generierbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass – der thermoelektrische Generator einen elektrischen Innenwiderstand aufweist, – an den TEG durch das elektrische Bordnetz eine elektrische Spannung anlegbar ist, und – bei angelegter Spannung in dem TEG erzeugte Wärme auf ein Kühlmedium des Kühlmittelkreislaufs übertragbar ist.
Fahrzeug nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass – die an den TEG anlegbare elektrische Spannung während eines Fahrbetriebs des Fahrzeugs und/oder während eines Standbetriebs des Fahrzeugs anlegbar ist.
Fahrzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass – das Fahrzeug als Plug-In-Hybrid-Fahrzeug (PHEV) ausgeführt ist, – das Plug-In-Hybridfahrzeug ein Ladegerät zum Laden des Fahrzeugs über eine kabelgebundene Verbindung zwischen dem Fahrzeug und einer externen Stromquelle umfasst, und – von dem Ladegerät abgebbare elektrische Spannung an dem TEG anlegbar ist.
Fahrzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass – das Fahrzeug als ein Hybridfahrzeug ausgeführt ist, – das Hybridfahrzeug ein sekundäre Spule zum induktiven Laden des Fahrzeugs über eine primäre Spule einer externen Stromquelle umfasst, und – von der sekundäre Spule induzierte elektrische Spannung an dem TEG anlegbar ist.
Fahrzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass – die an den TEG anlegbare elektrische Spannung von einer elektrischen Maschine abgreifbar ist.
Fahrzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass – die an den TEG anlegbare elektrische Spannung von einer Brennstoffzelle abgreifbar ist.
Fahrzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass – die an den TEG anlegbare elektrische Spannung von einer Solareinheit des Fahrzeugs abgreifbar ist.
Fahrzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass – das Fahrzeug eine Steuereinheit umfasst, – auf der Steuereinheit ein Softwaremodul zum Zwecke des Energiemanagementsytems des Fahrzeugs lauffähig ist, und – durch die Steuereinheit ein Fluss an elektrischer Leistung in dem Bordnetz steuerbar ist.