DE19806048A1

DE19806048A1 - System und Verfahren zum Steuern der Lieferung von elektrischer Leistung in einem Fahrzeug

Info

Publication number: DE19806048A1
Application number: DE19806048A
Authority: DE
Inventors: Kazuhiko Shinohara; Masakazu Kobayashi; Kenji Furuya; Keiko Kushibiki
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 1997-02-13
Filing date: 1998-02-13
Publication date: 1998-08-20
Also published as: KR19980071287A; US6172427B1; JPH10227238A; GB2322243B; GB2322243A; GB9803037D0

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein System und ein Verfahren zum Steuern der Lieferung von elektrischer Leistung in einem Kraftfahrzeug etwa mit Verbrennungsmo tor und insbesondere ein System und ein Verfahren zum Steuern der Lieferung von elektrischer Leistung, die die effektive Nutzung der Motorabgasenergie oder dergleichen, die vom Verbrennungsmotor des Kraftfahrzeugs abgegeben wird, und die Reduzierung der für den Motor verwendeten Kraftstoffmenge ermöglichen, um den Energienutzungsgrad zu verbessern.

In einem Kraftfahrzeug ist ein Drehstromgenerator vorge sehen, um an eine elektrische Last des Fahrzeugs elektri sche Leistung zu liefern und um einen Akkumulator ent sprechend dem Elektrizitätsspeicherzustand zu laden, wobei die Motorabtriebswelle des Verbrennungsmotors als Leistungsquelle verwendet wird. Die Ausgangsleistung des Drehstromgenerators hängt von der Drehzahl seines Rotors und von der geforderten elektrischen Leistung ab. Daher wird selbst während der Beschleunigung des Fahrzeugs elektrische Leistung erzeugt, wenn die angeforderte elektrische Leistung ansteigt, weshalb eine Antriebskraft von der Motorabtriebswelle des Motors erforderlich ist. Dadurch wird die für die Beschleunigung des Fahrzeugs erforderliche Last weiter erhöht. Während der Verzögerung des Fahrzeugs wird unter gewissen Nutzungsbedingungen elektrischer Leistung nur eine geringe elektrische Lei stung erzeugt, so daß die kinetische Energie des Fahr zeugs als Bremswärme und dergleichen sowie als Pumpver lust des Motors abgeführt wird.

Die erforderliche elektrische Leistung in Fahrzeugen hat in den letzten Jahren aufgrund der Hinzufügung elektri scher und elektronischer Geräte wie etwa eines Antibloc kiersystems (ABS), eines Vierradantriebssystems (4WS), eines Traktionsregelungssystems (TRC), eines Servolenksy stems (PS) und dergleichen zugenommen. Um zur Erfüllung dieser erhöhten Anforderung ausreichend viel elektrische Leistung zu liefern, besteht die Tendenz, die Kapazität des Drehstromgenerators zu erhöhen; der Wirkungsgrad des Drehstromgenerators beträgt jedoch maximal ungefähr 50%.

Im allgemeinen macht die Energie, die von der Motorab triebswelle eines Verbrennungsmotors abgegriffen werden kann, ungefähr 30% der im Kraftstoff enthaltenen Energie aus, wenn es sich bei dem Verbrennungsmotor im Fahrzeug um einen Benzinmotor handelt. Die für den Normalbetrieb des Fahrzeugs erforderliche Energie beträgt ungefähr 25%. Wenn jedoch mit dem Drehstromgenerator die maximale elektrische Leistung erzeugt werden soll und der Dreh stromgenerator beispielsweise eine Kapazität von 1 kW besitzt, werden 2 bis 3 kW der für den Antrieb des Fahr zeugs verwendeten Energie vom Drehstromgenerator für die Erzeugung elektrischer Leistung verbraucht. Dies ent spricht ungefähr 6 bis 9% der im Benzin enthaltenen Energie. Daher wird der Kraftstoffverbrauch bei maximaler Erzeugung elektrischer Energie um 19 bis 26% verschlech tert.

Aus der JP 61-254082-A, der JP 63-262075-A und der JP 5-111101-A sind für eine verbesserte Lieferung von elektrischer Leistung in einem solchen Fahrzeug ein System, das eine weitere Quelle zur Lieferung elektri scher Leistung enthält, die zusätzlich zu dem herkömmli chen Drehstromgenerator verwendet wird und als Leistungs quelle nicht die Motorabtriebswelle des Motors verwendet, bzw. ein Verfahren zum Steuern der von einer solchen Quelle erhaltenen elektrischen Leistung bekannt. Die beiden Quellen für die Lieferung elektrischer Leistung, die aus der JP 61-254082-A und aus der JP 63-262075-A bekannt sind, nutzen eine Vorrichtung zur Erzeugung elektrischer Leistung aus der Motorabgaswärme, die die Wärmeenergie des vom Verbrennungsmotor ausgestoßenen Motorabgases in elektrische Energie umwandelt. Die Vor richtung zur Erzeugung elektrischer Leistung aus der Mo torabgaswärme enthält einen Wärmeabsorptionsabschnitt, der mit dem Motorabgas in Kontakt ist, einen Kühlungsab schnitt, der mit der Außenluft oder einer Flüssigkeit in Kontakt ist, sowie ein thermoelektrisches Umwandlungsele ment, das zwischen den Wärmeabsorptionsabschnitt und den Kühlungsabschnitt eingesetzt ist, um die Wärmeenergie aufgrund einer Temperaturdifferenz in elektrische Energie umzuwandeln.

Weiterhin sind aus der JP 5-111101-A eine Quelle zur Lieferung von elektrischer Leistung, die zusätzlich zur thermoelektrischen Umwandlungseinrichtung, die die Wärme energie des Motorabgases vom Motor wie oben erwähnt in elektrische Energie umwandelt, mit einer Einrichtung zum Umwandeln von Sonnenenergie in elektrische Energie verse hen ist, sowie ein Verfahren zum Steuern von elektrischer Leistung bekannt. Während der Fahrt und während des Leerlaufs des Fahrzeugs wird die Wärmeenergie des Motor abgases unter Verwendung der thermoelektrischen Umwand lungseinrichtung in elektrische Energie umgewandelt und in einem Akkumulator gespeichert. Wenn sich das Fahrzeug im Freien befindet, wird Sonnenenergie unter Verwendung der Sonnenenergie-Umwandlungseinrichtung in elektrische Energie umgewandelt, die ebenfalls im Akkumulator gespei chert wird. Die gespeicherte Energie wird als Energie zum Antreiben von elektrischen Hilfsgeräten, von Zubehör und dergleichen verwendet.

Die Anwendung der obenbeschriebenen Vorrichtung zur Erzeugung elektrischer Leistung aus der Motorabgaswärme trägt theoretisch zu einer Verbesserung des Kraftstoff verbrauchs bei. Da jedoch die erzeugte elektrische Lei stung nur in der Größenordnung von 100 W liegt, ist es unmöglich, die für das Fahrzeug erforderliche elektrische Leistung nur mittels dieser Vorrichtung zur Erzeugung von elektrischer Leistung aus der Motorabgaswärme zu erfül len.

Ferner beträgt die Reduzierung des Kraftstoffverbrauchs nur ungefähr 5%, wenn als Leistung zum Antreiben der Zubehörgeräte und dergleichen nur die elektrische Lei stung verwendet wird, die von der vom Drehstromgenerator verschiedenen Quelle für die Lieferung von elektrischer Leistung wie etwa die die Motorabgaswärme nutzende ther moelektrische Umwandlungseinrichtung und die das Sonnen licht nutzende Sonnenenergieumwandlungseinrichtung erhal ten wird. Daher sind die herkömmlichen Techniken hin sichtlich der Verbesserung des Kraftstoffverbrauchs verhältnismäßig ineffektiv und daher nicht praxistaug lich.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein System und ein Verfahren zum Steuern der Lieferung von elektrischer Leistung in einem Fahrzeug zu schaffen, mit denen der Kraftstoffverbrauch in allen Fahrzeugbetriebsarten redu ziert werden kann, indem die von mehreren verschiedenen Quellen zur Erzeugung von elektrischer Leistung erhaltene elektrische Leistung in Übereinstimmung mit dem Antriebs zustand des Fahrzeugs und dem Elektrizitätsspeicherzu stand des Akkumulators gesteuert wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein System und ein Verfahren zum Steuern der Lieferung von elektrischer Leistung in einem Fahrzeug, die die in den entsprechenden unabhängigen Ansprüchen angegebenen Merk male besitzen. Die abhängigen Ansprüche sind auf zweckmä ßige Ausführungen der Erfindung gerichtet.

Das erfindungsgemäße System zum Steuern der Lieferung von elektrischer Leistung in einem Fahrzeug enthält mehrere Generatoren zur Erzeugung von elektrischer Leistung unter Verwendung unterschiedlicher Energieformen, die von einer Antriebsquelle zum Antreiben des Fahrzeugs entnommen werden können, Vorrichtungen zum Speichern von Elektrizi tät, eine Antriebszustand-Beurteilungseinrichtung, eine Einrichtung zum Beurteilen des Elektrizitätsspeicherzu stands der Elektrizitätsspeichereinrichtung sowie eine Einrichtung zum Steuern der Lieferung der im Fahrzeug genutzten elektrischen Leistung. Die Steuereinrichtung ist so beschaffen, daß sie die von jeder der mehreren Quellen zur Erzeugung elektrischer Leistung erzeugte elektrische Leistung in Übereinstimmung mit Informationen steuert, die von der Antriebszustand-Beurteilungseinrich tung und von der Einrichtung zum Beurteilen des Elektri zitätsspeicherzustands erhalten werden.

In bestimmten Ausführungen der Erfindung enthält die Antriebsquelle einen Verbrennungsmotor, wobei die mehre ren Generatoren für elektrische Leistung einen Drehstrom generator, der vorn Verbrennungsmotor erhaltene mechani sche Leistung nutzt, sowie eine Motorabgas-Stromgenera toreinrichtung, die zur Erzeugung elektrischer Leistung die Motorabgasenergie des Verbrennungsmotors nutzt, umfassen.

Die Motorabgas-Stromgeneratoreinrichtung enthält in bestimmten Ausführungen der Erfindung einen thermoelek trischen Generator zur Erzeugung von elektrischer Energie unter Verwendung der Wärmeenergie des vom Verbrennungsmo tor ausgestoßenen Motorabgases. In anderen Ausführungen der Erfindung enthält die Motorabgas-Stromgeneratorein richtung einen Turbinengenerator zur Erzeugung von elek trischer Energie unter Verwendung der kinetischen Energie des vom Verbrennungsmotor ausgestoßenen Motorabgases. Weiterhin ist in dem erfindungsgemäßen System in bestimm ten Ausführungen die Einrichtung zum Steuern der elektri schen Leistung so beschaffen, daß sie die Motorabgas- Stromgeneratoreinrichtung als Haupterzeugungsquelle für die Erzeugung von elektrischer Leistung betreibt und von dieser Haupterzeugungsquelle erhaltene elektrische Ener gie der elektrischen Speichereinrichtung sowie einer elektrischen Last im Fahrzeug zuführt, wenn sich das Fahrzeug im Beschleunigungszustand befindet, der von der Antriebszustand-Beurteilungseinrichtung erfaßt wird.

In bestimmten Ausführungen der Erfindung ist die Einrich tung zum Steuern der elektrischen Leistung so beschaffen, daß sie die Motorabtriebswellen-Stromgeneratoreinrichtung als Haupterzeugungsquelle betreibt, um elektrische Lei stung zu erzeugen, und daß sie von dieser Leistungsgene ratorquelle erhaltene elektrische Leistung an die Spei chereinrichtung und an die elektrische Last im Fahrzeug liefert, wenn die Antriebszustand-Beurteilungseinrichtung feststellt, daß sich das Fahrzeug in einem Beschleuni gungszustand befindet.

In bestimmten Ausführungen der Erfindung ist eine Erfas sungseinrichtung vorgesehen, die das Vermögen zur Erzeu gung elektrischer Leistung der Motorabgas-Stromgenera toreinrichtung erfaßt, wobei die Einrichtung zur Steue rung der elektrischen Leistung so beschaffen ist, daß sie die Motorabtriebswellen-Stromgeneratoreinrichtung als Hauptgeneratorquelle betreibt, wenn das von der Erfas sungseinrichtung erfaßte Vermögen zur Erzeugung elektri scher Leistung nicht höher als ein vorgegebener Wert ist.

Einer der Vorteile der Erfindung ist, daß durch Steuern der von den mehreren Stromgeneratoren erzeugten elektri schen Leistung in Übereinstimmung mit dem Fahrzustand des Fahrzeugs und dem Elektrizitätsspeicherzustand des Akku mulators die von der Antriebsquelle des Fahrzeugs abgege bene Energie ohne Verlust wiedergewonnen werden kann, um in elektrische Leistung umgewandelt zu werden. Die Erfin dung reduziert den Energieverbrauch der Antriebsquelle in hohem Maß.

Ein weiterer Vorteil ist, daß die kinetische Energie und die im Motorabgas enthaltene Energie vom Verbrennungsmo tor in Übereinstimmung mit den Fahrzuständen des Fahr zeugs und dem Elektrizitätsspeicherzustand des Akkumula tors wirksam wiedergewonnen werden, um als elektrische Energie genutzt zu werden. Der vom Verbrennungsmotor verbrauchte Kraftstoff kann daher reduziert werden, so daß ein geringerer Kraftstoffverbrauch erzielt wird.

Weiterhin kann in bestimmten Ausführungen der Erfindung die Wärmeenergie des vom Verbrennungsmotor ausgestoßenen Motorabgases durch eine verhältnismäßig einfache Kon struktion wiedergewonnen werden, so daß nicht nur eine Verbesserung des Kraftstoffverbrauchs, sondern auch eine in der Praxis umsetzbare Verbesserung erzielt werden. In bestimmten Ausführungen des erfindungsgemäßen Systems zum Steuern der Lieferung von elektrischer Energie für Fahr zeuge, in denen der Turbinengenerator verwendet wird, der die kinetische Energie des vom Verbrennungsmotor ausge stoßenen Motorabgases nutzt, kann abgegebene Energie wirksam wiedergewonnen werden, um einen verbesserten Kraftstoffverbrauch selbst bei verhältnismäßig niedriger Motorabgastemperatur zu erzielen, sofern die Motordreh zahl und die Motorabgasgeschwindigkeit hoch sind. Dies ist besonders vorteilhaft in einem Fahrzustand, in dem die Motorabgastemperatur unmittelbar nach dem Anlassen des Motors niedrig ist.

Wenn das Fahrzeug beschleunigt wird, wird in bestimmten Ausführungen der Erfindung die vom Motor abgegebene Energie wiedergewonnen und durch die Motorabgas-Stromge neratoreinrichtung in elektrische Energie umgewandelt. Diese umgewandelte elektrische Energie wird an die Elek trizitätsspeichereinrichtung geliefert oder andernfalls für eine elektrische Last im Fahrzeug verwendet. Mit anderen Worten, da die im Motorabgas enthaltene Energie menge während der Beschleunigung des Fahrzeugs groß ist, kann der Bedarf an elektrischer Leistung des Fahrzeugs durch die Erzeugung von elektrischer Leistung direkt aus dem Motorabgas ausreichend erfüllt werden. Es ist daher nicht notwendig, elektrische Leistung durch die Motorab triebswellen-Stromgeneratoreinrichtung des Motors zu erzeugen, welche Leistung von der Motorabtriebswelle des Verbrennungsmotors entnimmt. Durch die von der Erfindung geschaffene Synergiewirkung kann der Kraftstoffverbrauch reduziert werden, wodurch eine Kraftstoffeinsparung erzielt wird. Insbesondere beträgt die vom herkömmlichen Drehstromgenerator verwendete Energie ungefähr 6 bis 9% der im Kraftstoff enthaltenen Energiemenge. Bei der Erfindung wird eine maximale Kraftstoffersparnis von 19 bis 26% erzielt, wenn der Drehstromgenerator nicht betätigt wird.

Wenn in dem System zum Steuern der Lieferung von elektri scher Leistung für Fahrzeuge in bestimmten Ausführungen das Fahrzeug sich in einem Verzögerungszustand befindet, wird die kinetische Energie der Motorabtriebswelle des Verbrennungsmotors durch die Motorabtriebswellen-Stromge neratoreinrichtung wiedergewonnen und in elektrische Energie umgewandelt. Diese umgewandelte elektrische Energie wird an die Elektrizitätspeichereinrichtung oder an eine elektrische Last im Fahrzeug geliefert. Mit anderen Worten, da die im Motorabgas enthaltene Energie menge während der Verzögerung des Fahrzeugs übermäßig re duziert wird, kann eine ausreichende Energierückgewinnung durch Erzeugung von elektrischer Leistung nur mittels der Motorabgas-Stromgeneratoreinrichtung nicht erzielt wer den. Die Erfindung schafft jedoch eine Rückgewinnung von elektrischer Energie aus der kinetischen Energie des Fahrzeugs, welche bisher über die Motorbremse oder über Reibungswärme bei Betätigung des Bremspedals abgeführt werden mußte.

Wenn in bestimmten Ausführungen der Erfindung in der Motorabgas-Stromgeneratoreinrichtung eine Anomalie oder eine Verschlechterung auftritt, kann die Erzeugung von elektrischer Leistung durch Betreiben der Motorabtriebs wellen-Stromgeneratoreinrichtung als Haupterzeugungs quelle für elektrische Leistung erfolgen. Dadurch kann die für das Fahrzeug erforderliche elektrische Leistung stabil zugeführt werden, so daß die Zuverlässigkeit des Systems zum Steuern der Lieferung von elektrischer Ener gie verbessert wird.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung werden deut lich beim Lesen der folgenden Beschreibung zweckmäßiger Ausführungen, die auf die beigefügte Zeichnung Bezug nimmt; es zeigen:

Fig. 1 einen Blockschaltplan eines Systems zum Steuern der Lieferung von elektrischer Leistung in einem Fahrzeug gemäß einer Ausführung der Erfindung;

Fig. 2 eine perspektivische Ansicht eines thermoelektri schen Generators, der einen Teil des Systems zum Steuern der Lieferung von elektrischer Leistung für Fahrzeuge gemäß einer Ausführung der Erfin dung bildet;

Fig. 3 einen Graphen der Kennlinie des einen Teil des Systems zum Steuern der Lieferung von elektri scher Leistung für Fahrzeuge gemäß einer Ausfüh rung der Erfindung bildenden thermoelektrischen Generators; und

Fig. 4 eine schematische Ansicht eines Turbinengenera tors, der einen Teil des Systems zum Steuern der Lieferung von elektrischer Leistung für Fahrzeuge gemäß einer weiteren Ausführung der Erfindung bildet.

Fig. 1 ist ein Blockschaltplan zur Erläuterung der allge meinen Anordnung des Systems zum Steuern der Lieferung von elektrischer Leistung in einem Fahrzeug gemäß der Erfindung. Dieses Liefersystem enthält eine Motorab triebswellen-Stromgeneratoreinrichtung 1, die als Genera tor für elektrische Leistung dient, der mit einer Motor abtriebswelle eines Motors über ein Zahnrad, einen Riemen oder dergleichen kraftschlüssig verbunden ist. Eine Motorabgas-Stromgeneratoreinrichtung 2 dient als Stromge nerator, der elektrische Energie aus der Motorabgasener gie des Motors entnimmt. Eine Antriebszustand-Beurtei lungseinrichtung 4 dient als Fahrzeugantriebszustand- Beurteilungseinrichtung. Eine Leistungssteuereinrichtung 3 dient als Einrichtung zum Steuern der von jeder Strom generatoreinrichtung erzeugten elektrischen Leistung in Übereinstimmung mit einer im Fahrzeug benötigten Leistung und auf der Grundlage von Informationen, die von einer Elektrizitätsspeicherzustand-Beurteilungseinrichtung 5, die die Menge der in einem Akkumulator 6 gespeicherten Elektrizität beurteilt, erhalten werden. Der Akkumulator 6 dient als Elektrizitätsspeichereinrichtung, der elek trische Energie, die von der Stromgeneratoreinrichtung erhalten wird, sammeln kann.

In einer beispielhaften Ausführung wird ein Drehstromge nerator als Beispiel der Motorabtriebswellen- Stromgeneratoreinrichtung, die als eine der Stromgenera toreinrichtungen dient, verwendet. Dieser Drehstromgene rator 1 besitzt eine Eigenstrom-Begrenzungseigenschaft, durch die der maximale Ausgangsstrom im allgemeinen in einem Bereich liegt, in dem der Drehstromgenerator nicht durchbrennen kann, so daß ein Strombegrenzungsregler unnötig ist. Der von diesem Drehstromgenerator erhaltene Strom ist jedoch ein Wechselstrom, so daß es notwendig ist, diesen Strom gleichzurichten, um eine konstante Spannung zu erhalten, damit der Strom in elektrische Leistung umgewandelt werden kann, die im Fahrzeug genutzt werden kann. Angesichts dessen ist im Drehstromgenerator im allgemeinen ein Spannungsregler enthalten, diese Funktion kann jedoch auch in der Leistungssteuereinrich tung 3 enthalten sein. Der Drehstromgenerator 1 ist so beschaffen, daß er erzeugte elektrische Leistung durch seinen induzierten Strom steuern kann.

Die Motorabtriebswellen-Stromgeneratoreinrichtung ist nicht auf den obenerwähnten Drehstromgenerator einge schränkt. Beispielsweise ist in anderen Ausführungen ein Induktionsgenerator vorgesehen, der getrennt angeordnet und so beschaffen ist, daß er elektrische. Leistung unter Verwendung von mechanischer Leistung erzeugt, die von der Motorabtriebswelle des Motors entnommen wird. Die Motor abtriebswellen-Stromgeneratoreinrichtung 1 kann eine einzige Einrichtung sein, in der ein Drehstromgenerator und ein Induktionsgenerator kombiniert sind.

Die Motorabgas-Stromgeneratoreinrichtung 2 ist in be stimmten Ausführungen ein Turbinengenerator 2a. Der Turbinengenerator 2a (siehe Fig. 4) ist im Motorabgasrohr des Motors angeordnet und so beschaffen, daß sich seine Turbine durch die im Motorabgas des Motors enthaltene kinetische Energie dreht. In anderen Ausführungen ist die Motorabgas-Stromgeneratoreinrichtung 2 ein thermoelektri scher Generator 2b, der mehrere thermoelektrische Umwand lungselementpaare enthält und so beschaffen ist, daß er elektrische Energie unter Ausnutzung des Seebeck-Effekts aufgrund einer Temperaturdifferenz zwischen einer Hochtemperaturquelle und einer Niedertemperaturquelle erzeugt. Die Wärmeenergie des Motorabgases wird als Hochtemperaturquelle verwendet, während die Außenluft oder ein anderes Medium als Niedertemperaturquelle ver wendet wird. In nochmals weiteren Ausführungen ist die Motorabgas-Stromgeneratoreinrichtung 2 sowohl mit einem Turbinengenerator als auch mit einem thermoelektrischen Generator versehen.

Im folgenden wird der thermoelektrische Generator genauer beschrieben. Fig. 2 ist eine perspektivische Ansicht, die einen Teil (ein Modul) des thermoelektrischen Generators 2b zeigt. Wie in dieser Figur gezeigt ist, enthält der thermoelektrische Generator 2b eine hochtemperaturseitige Grundplatte 11, die Wärme vom Motorabgas des Motors wirksam absorbiert; eine niedertemperaturseitige Grund platte 12, die sich auf Seiten einer niedrigen Temperatur befindet und durch Wasser oder Luft gekühlt wird; Elek troden 14, 15; und Leitungsdrähte 16.

Jedes thermoelektrische Umwandlerelementpaar 13 enthält beispielsweise ein aus einem N-Halbleiterelement 13 _N und aus einem P-Halbleiterelement 13 _P gebildetes Paar. Zehn Paare aus den Elementen 13 _N und 13 _P sind miteinander in Serie geschaltet, um das Modul zu bilden, das in der Motorabgas-Stromgeneratoreinrichtung 2 als eine Stromge neratoreinrichtung dient. In bestimmten Ausführungen ent hält der thermoelektrische Generator 2b 100 Einrichtungen solcher Stromgeneratormodule, die in Serie geschaltet sind. Beispiele für den Werkstoff des thermoelektrischen Umwandlungselements 13 sind ein Kristall und ein gesin terter Körper aus einer Legierung wie etwa Silicium- Germanium, Blei-Tellur, Wismut-Tellur, Kobalt-Antimon und dergleichen. Weiterhin ist die Anzahl der im Stromgenera tormodul enthaltenen thermoelektrischen Umwandlungsele mentpaare 13 nicht auf 10 eingeschränkt, so daß die Anzahl nur durch die jeweilige Situation bestimmt wird. Die Anzahl der Stromgeneratormodule ist auch nicht auf 100 eingeschränkt, so daß die Anzahl nur durch die jewei lige Situation bestimmt wird. Weiterhin besitzt der thermoelektrische Generator 2b in Fig. 2 eine flache Form; die Form ist jedoch nicht darauf eingeschränkt, so daß der Generator auch eine zylindrische Form haben kann und beispielsweise in das Motorabgasrohr des Motors eingesetzt werden kann, oder aber kastenförmig sein kann, um in einen katalytischen Umsetzer eingesetzt zu werden, falls der Generator in der Nähe des katalytischen Umset zers installiert ist.

Wie in Fig. 3 gezeigt ist, ist im Leerlaufzustand des Motors die Motorabgaswärme des Motors gering, so daß die Temperatur des Motorabgasrohrs an einer Position hinter dem unter dem Fahrzeugboden sich befindenden katalyti schen Umsetzer und in dessen Nähe ungefähr 300 bis 400°C beträgt. Weiterhin beträgt die Temperatur des Motorabgas rohrs an einer Position hinter einem Motorabgaskrümmer des Motors und in dessen Nähe ungefähr 400 bis 600°C und ist daher höher als in der Nähe des katalytischen Umset zers.

Wenn der thermoelektrische Generator 2b in dem unter dem Boden des Fahrzeugs installierten Motorabgasrohr instal liert ist, besteht die Möglichkeit daß die Kapazität nicht ausreicht, und 200 bis 300 W zu liefern, die im Fahrzeug im Leerlaufzustand ständig erforderlich sind.

Im Gegensatz dazu steigt die Temperatur des Motorabgas rohrs während der Beschleunigung oder dergleichen des Fahrzeugs auf ungefähr 400 bis 800°C an, so daß es möglich ist, die im Fahrzeug erforderliche elektrische Leistung lediglich mittels des thermoelektrischen Genera tors 2b in ausreichendem Maß zu liefern.

Es ist möglich, den thermoelektrischen Generator durch Vorsehen von mehr thermoelektrischen Umsetzerelementen zu bilden, um den Mangel an elektrischer Leistung im Falle eines auf niedriger Temperatur befindlichen Motorabgas rohrs zu kompensieren. Es ist jedoch im Hinblick auf die Installation des Generators am Fahrzeug zweckmäßig, daß die Anzahl der Elemente ungefähr gleich der oben be schriebenen Anzahl ist.

Durch Ausstatten des thermoelektrischen Generators 2b mit einer Spannungsumsetzungsfunktion erfolgt eine Festlegung in der Weise, daß stets der maximale Stromerzeugungswir kungsgrad erhalten wird, so daß ein höherer thermoelek trischer Wirkungsgrad erhalten wird.

Falls die Spannung des Akkumulators 6 höher als diejenige des thermoelektrischen Generators 2b ist, falls die Temperatur des Motorabgasrohrs unmittelbar nach dem Anlassen des Motors niedrig ist, fließt der im Akkumula tor 6 gespeicherte Strom in Rückwärtsrichtung zum thermo elektrischen Generator 2b. In bestimmten Ausführungen ist in der Leistungssteuereinrichtung 3 eine Funktion enthal ten, die einen solchen Rückstrom verhindert.

Der Turbinengenerator 2a zur Erzeugung von elektrischer Leistung unter Verwendung von kinetischer Energie des Motorabgases kann ebenfalls als Motorabgas-Stromgenera toreinrichtung 2 verwendet werden. In Fig. 4 ist ein Tur binengenerator 2a, der in einem Motorabgasrohr 20 instal liert ist, schematisch vorgesehen. In bestimmten Ausfüh rungen ist der Turbinengenerator 2a ein sogenannter Induktionsgenerator, der bei einer Drehung einer drehba ren Welle der Turbine aufgrund des Auftreffens des Motor abgases auf die Turbinenschaufeln einen induzierten Strom erzeugt. In diesem Fall ist der Turbinengenerator zweck mäßig möglichst nahe am Anfang des Motorabgasrohrs 20, d. h. in der Nähe des Motorabgaskrümmers 22, angeordnet. Mit anderen Worten, wenn der Turbinengenerator 2a so nahe wie möglich am Motor angeordnet ist, kann er die hohe Geschwindigkeit des Motorabgases oder die hohe kinetische Energie des Motorabgases effektiv nutzen, so daß eine hocheffiziente Stromerzeugung erzielt wird.

Da die kinetische Energie des Motorabgases ausgenutzt wird, kann die Energie des Motorabgases unabhängig von der Temperatur des Motorabgases im Vergleich zum obener wähnten thermoelektrischen Generator 2b effektiv genutzt werden, weil im Fahrbetrieb bei hoher Drehzahl selbst bei niedriger Temperatur unmittelbar nach dem Anlassen des Motors eine hohe Motorabgasgeschwindigkeit erhalten werden kann.

Die Steuerung der Menge der vom Turbinengenerator 2a erzeugten elektrischen Energie ist durch Steuern des induzierten Stroms des Turbinengenerators ähnlich wie beim Drehstromgenerator möglich.

Der vom Turbinengenerator 2a erhaltene Strom ist ein Wechselstrom, weshalb es notwendig ist, den Strom gleich zurichten, um eine Konstantspannung zu erhalten, damit der Strom in elektrische Energie umgesetzt werden kann, die für das Fahrzeug verwendet werden kann, wie dies auch beim Drehstromgenerator der Fall ist. Daher kann diese Funktion in die Leistungssteuereinrichtung 3 eingebaut werden.

Die Antriebszustand-Beurteilungseinrichtung 4, die den Antriebszustand des Fahrzeugs ermittelt und einen Teil des erfindungsgemäßen Systems bildet, wird nun erläutert. Die Antriebszustand-Beurteilungseinrichtung 4 ist folgen dermaßen aufgebaut: Es sind Sensoren 26 vorgesehen, die beispielsweise die Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs, die Beschleunigung des Fahrzeugs, die Motordrehzahl, den Niederdrückungsgrad eines Fahrpedals, den Niederdrüc kungsgrad eines Bremspedals, die Schaltstellung eines Getriebes, den Verbrennungszustand (z. B. die Verbren nungskammertemperatur, das Vorhandensein oder Fehlen eines Klopfens und dergleichen), die Motorabgastempera tur, die Ansauglufttemperatur, die zugeführte Kraftstoff inenge, die Außenlufttemperatur, den Atmosphärendruck und Schwankungswerte dieser Größen erfassen. Die von einem oder mehreren dieser Sensoren erhaltenen Informationen werden beurteilt, um festzustellen, in welchem Betriebs zustand (d. h. Fahrzeugstillstand (Leerlauf), Anfahr- oder Beschleunigungszustand, Fahrbetrieb mit konstanter Geschwindigkeit, Verzögerungszustand) sich das Fahrzeug momentan befindet.

Der Elektrizitätsspeicherzustand beurteilt den Elektrizi tätsspeicherzustand beispielsweise anhand der Spannung (V) des Akkumulators 6, des Eingangs- und/oder Aus gangsstroms (I), der Temperatur des Akkumulators 6 und anderer Faktoren.

Hierbei bedeutet I < 0 den Ausgangsstrom aus dem Akkumu lator, während I < 0 den Eingangsstrom in den Akkumulator bedeutet. Weiterhin ist als Mindestspannung V_min des Akkumulators eine Spannung, die ein erneutes Anlassen des Motors bei kalter Außenluft ermöglicht, erforderlich. Bei einem Akkumulator eines 12 Volt-Systems beträgt dieser Wert ungefähr 10,5 V. Die Maximalspannung V_max beträgt für einen Akkumulator eines 12 Volt-Systems bei vollstän dig geladenem Akkumulator ungefähr 13,5 bis 15 V.

Die Minimalspannung V_min und die Maximalspannung V_max hängen von der Außenlufttemperatur und vom Verschlechte rungszustand des Akkumulators 6 selbst ab, weshalb eine weitere geeignete Steuerung des elektrischen Stroms durch Ändern eines Einstellwertes (nicht nur des obenerwähnten Spannungswertes) entsprechend diesen Bedingungen ermög licht wird. Der Verschlechterungszustand des Akkumulators wird durch Messen des Spannungswertes (V) und des Strom wertes (I) beurteilt.

Obwohl die Leistungssteuereinrichtung 3, die Antriebszu stand-Beurteilungseinrichtung 4 und die Elektrizitätspei cherzustand-Beurteilungseinrichtung 5, die zwischen die Stromgeneratoreinrichtungen 1, 2 und die elektrische Last 7 des Fahrzeugs geschaltet sind, in Fig. 1 als voneinan der getrennte Einrichtungen gezeigt sind, können die Funktionen dieser Einrichtungen 3, 4 und 5 in bestimmten Ausführungen zu einer einzigen Einrichtung an einem einzigen Ort kombiniert werden. Jede der Einrichtungen 3, 4 und 5 oder eine kombinierte Einrichtung kann durch eine Steuerlogik oder durch eine geeignete Verarbeitungsvor richtung, wie sie im Stand der Technik bekannt sind, verwirklicht sein.

Nun wird mit Bezug auf die folgende Tabelle 1 die Funkti onsweise des Systems zum Liefern von elektrischer Energie gemäß dieser Ausführung der Erfindung beschrieben. Ta belle 1 zeigt ein Beispiel zum Steuern des Betriebszu standes (EIN) und des betriebslosen Zustands (AUS) der Motorabtriebswellen-Stromgeneratoreinrichtung 1 und der Motorabgas-Stromgeneratoreinrichtung 2, wobei diese Einrichtungen 1 und 2 als Stromgeneratoreinrichtungen unter der Steuerung der Leistungssteuereinrichtung 3 dienen. Die Steuerung des Stromgenerators erfolgt in Übereinstimmung mit dem Wert der Klemmenspannung (V) und des Stroms (I) des Akkumulators 6, der durch die Elektri zitätsspeicherzustand-Beurteilungseinrichtung 5 bei spielsweise in jeder der vier Betriebsarten, d. h. in der Leerlauf- oder Fahrzeugstillstandsbetriebsart, in der Beschleunigungsbetriebsart, in der Betriebsart mit kon stanter Geschwindigkeit und in der Verzögerungsbetriebs art, erhalten werden. Diese vier Betriebsarten werden durch die Antriebszustand-Beurteilungseinrichtung 4 des Fahrzeugs ermittelt (d. h. bestimmt).

Tabelle 1

Zum Anfahren des Fahrzeugs wird zunächst ein Zündschlüs selschalter auf EIN gestellt, um den Motor anzulassen. Zu diesem Zeitpunkt wird vom Akkumulator 6 an einen Anlasser elektrischer Strom geliefert, um den Motor anzulassen. Der Strom, der hier bei normaler Temperatur für einen üblichen Personenkraftwagen verwendet wird, beträgt ungefähr 300 bis 500 Ampére, obwohl dieser Strom von der Kapazität des Anlasser abhängt. Der zum Anlassen des Motors erforderliche Strom steigt aufgrund des Anstiegs der Viskosität des Schmieröls im Motor bei sinkenden Umgebungstemperaturen an. Der Leerlaufzustand wird er faßt, nachdem der Motor angelassen worden ist.

Der Elektrizitätsspeicherzustand des Akkumulators 6 wird beim Anlassen des Motors durch die Elektrizitätsspeicher zustand-Beurteilungseinrichtung 5 in Abhängigkeit von der Klemmenspannung (V) beurteilt. Das auf den Speicherzu stand bezogene Informationssignal wird an die Leistungs steuereinrichtung 3 übertragen.

Wenn der Spannungswert (V) = V_max ist, ist der für das Fahrzeug erforderliche Strom ausreichend, weshalb die Motorabtriebswellen-Stromgeneratoreinrichtung 1 und die Motorabgas-Stromgeneratoreinrichtung 2 nicht betrieben werden und sich daher unabhängig von der Größe des Strom werts (I) im betriebslosen Zustand (AUS) befinden. Wenn der Spannungswert (V) zwischen V_max und V_min liegt (V_max < V < V_min), wird durch die Leistungssteuereinrich tung 3 unabhängig von der Größe des Stromwerts (I) nur die Motorabgas-Stromgeneratoreinrichtung 2 in den Be triebszustand (EIN) versetzt. Wenn der Spannungswert (V) kleiner als V_min ist (V < V_min), wird unabhängig von der Größe des Stromwerts (I) auch die Motorabtriebswellen- Stromgeneratoreinrichtung 1 betrieben, um die fehlende Ladung des Akkumulators 6 zu kompensieren, so daß der Betrag kompensiert wird, der allein von der Motorabgas- Stromgeneratoreinrichtung 2 nicht geliefert werden kann. Dieser Zustand dauert unmittelbar nach dem Anlassen des Motors im Leerlaufzustand, in dem das Fahrzeug still steht, an.

Wenn der Motor des Fahrzeugs angelassen worden ist und das Fahrzeug beschleunigt wird, werden die Fahrgeschwin digkeit, die Beschleunigung, der Niederdrückungsgrad des Fahrpedals und dergleichen von den Sensoren 26 erfaßt. Die erfaßten Informationssignale werden an die Antriebs zustand-Beurteilungseinrichtung 4 übertragen. Die An triebszustand-Beurteilungsinformationen (d. h. die Infor mationen, die angeben, daß sich das Fahrzeug im Beschleu nigungszustand befindet), die durch diese Antriebszu standsbeurteilung erhalten werden, werden an die Lei stungssteuereinrichtung 3 übertragen. Wenn in diesem Fahrzustand ("Beschleunigung" in Tabelle 1) der Span nungswert (V), der von der Elektrizitätspeicherzustand- Beurteilungseinrichtung 5 ermittelt wird, größer als V_max ist (V < V_max), reicht die für das Fahrzeug erforderliche elektrische Leistung aus, so daß sowohl die Motorab triebswellen-Stromgeneratoreinrichtung 1 als auch die Motorabgas-Stromgeneratoreinrichtung 2 unter der Wirkung der Leistungssteuereinrichtung 3 unabhängig von der Größe des Stromwerts (I) in den betriebslosen Zustand (AUS) versetzt werden. Wenn der Spannungswert (V) zwischen V_min und V_max liegt (V_max < V < V_min), wird unter der Steuerung der Leistungssteuereinrichtung 3 unabhängig von der Größe des Stromwerts (I) nur die Motorabgas-Stromgeneratorein richtung 2 in den Betriebszustand (EIN) versetzt. Wenn die gespeicherte Elektrizitätsmenge unzureichend ist, so daß die Spannung kleiner als V_min ist (V < V_min), und vom Akkumulator Strom abgegeben wird (I < 0), wird nicht nur die Motorabgas-Stromgeneratoreinrichtung 2, sondern auch die Motorabtriebswellen-Stromgeneratoreinrichtung 1 betrieben (EIN). In diesem Zustand kann die erforderliche elektrische Leistung von der Motorabgas-Stromgenera toreinrichtung 2 während der Beschleunigung des Fahrzeugs an das Fahrzeug geliefert werden, so daß die vom Dreh stromgenerator erzeugte elektrische Leistung von der Leistungssteuereinrichtung 3 auf einen Minimalwert ge drückt wird, um zu verhindern, daß der Akkumulator 6 entladen wird. Wenn der Spannungswert (V) kleiner als V_min ist (V < V_min) und Strom in den Akkumulator 6 fließt (I < 0), wird nur die Motorabgas-Stromgeneratoreinrich tung 2 in den Betriebszustand versetzt (EIN), während der Drehstromgenerator 1 unter der Wirkung der Leistungssteu ereinrichtung 3 in den betriebslosen Zustand versetzt wird (AUS).

Der Ausdruck "während der Beschleunigung" des Kraftfahr zeugs wird hier in dem Sinn verwendet, daß sich der Motor in einem Betriebszustand hoher Last befindet, so daß ein Zustand, in dem das Fahrzeug bei nicht niedergedrücktem Fahrpedal, beispielsweise auf einer abschüssigen Fahr bahn, beschleunigt wird, zur Verzögerungsbetriebsart gerechnet wird.

Wenn das Fahrzeug beschleunigt hat und die gewünschte Geschwindigkeit erreicht hat, so daß es in die Betriebs art mit konstanter Geschwindigkeit übergeht, werden die Fahrgeschwindigkeit, der Niederdrückungsgrad des Fahrpe dals und andere Parameter von den Sensoren 26 in ähnli cher Weise erfaßt. Die erfaßten Informationssignale werden an die Antriebszustand-Beurteilungseinrichtung 4 übertragen. Die Antriebszustand-Beurteilungsinformationen (d. h. die Informationen, die angeben, daß sich das Fahrzeug in der Betriebsart mit konstanter Fahrgeschwin digkeit befindet), die in dieser Antriebszustandbeurtei lung erhalten werden, werden an die Leistungssteuerein richtung 3 übertragen.

Wenn in diesem Fahrzustand die Elektrizitätspeicherzu stand-Beurteilungseinrichtung 5 beurteilt, daß der Span nungswert (V) größer als V_max ist (V < V_max), ist die für das Fahrzeug erforderliche elektrische Leistung ausrei chend, weshalb sowohl die Motorabtriebswellen-Stromgene ratoreinrichtung 1 als auch die Motorabgas-Stromgenera toreinrichtung 2 unter der Wirkung der Leistungssteuer einrichtung 3 unabhängig von der Größe des Stromwerts (I) in den betriebslosen Zustand (AUS) versetzt werden. Wenn der Spannungswert (V) zwischen V_min und V_max liegt (V_max < V < V_min), wird unter der Wirkung der Leistungs steuereinrichtung 3 unabhängig von der Größe des Strom werts I nur die Motorabgas-Stromgeneratoreinrichtung 3 in den Betriebszustand (EIN) gesteuert.

Wenn die gespeicherte Elektrizitätsmenge unzureichend ist, so daß die Spannung kleiner als V_min ist (V < V_min), und vom Akkumulator 6 an die Last 7 Strom ausgegeben wird (I < 0), wird nicht nur die Motorabgas-Stromgeneratorein richtung 2, sondern auch die Motorabtriebswellen-Stromge neratoreinrichtung 1 betrieben (EIN). In diesem Fall wird die von der Motorabtriebswellen-Stromgeneratoreinrichtung 1 erzeugte elektrische Leistung in der Weise gesteuert, daß der Stromwert (I) des Akkumulators 6 unter der Wir kung der Leistungssteuereinrichtung 3 null wird (I = 0).

Wenn ferner der Spannungswert (V) kleiner als V_min ist (V < V_min) und der Stromwert (I) kleiner als null ist (I < 0), d. h. wenn in den Akkumulator 6 Strom fließt, wird nur die Motorabgas-Stromgeneratoreinrichtung 2 in den Betriebszustand (EIN) gesteuert, während die Motorab triebswellen-Stromgeneratoreinrichtung 1 in den betriebs losen Zustand (AUS) gesteuert wird.

Wenn sich das Fahrzeug im Verzögerungsbetriebszustand befindet, werden die gewünschten Parameter der Fahrge schwindigkeit, der Beschleunigung, des Niederdrückungs grades des Fahrpedals, des Niederdrückungsgrades des Bremspedals, der Kraftstoffzufuhrmenge und der Motordreh zahl sowie andere Parameter von den Sensoren 26 in ähnli cher Weise erfaßt. Die erfaßten Informationssignale werden an die Antriebszustand-Beurteilungseinrichtung 4 übertragen. Die Antriebszustand-Beurteilungsinformationen (d. h. die Informationen, die angeben, daß sich das Fahrzeug im Verzögerungsbetrieb befindet), werden an die Leistungssteuereinrichtung 3 übertragen.

Wenn die Elektrizitätspeicherzustand-Beurteilungseinrich tung 5 in diesem Fahrzustand feststellt, daß der Span nungswert V größer als V_max ist (V < V_max), werden sowohl die Motorabtriebswellen-Stromgeneratoreinrichtung 1 als auch die Motorabgas-Stromgeneratoreinrichtung 2 von der Leistungssteuereinrichtung 3 in den betriebslosen Zustand (AUS) gesteuert.

Wenn ferner der Spannungswert (V) zwischen V_min und V_max liegt (V_max < V < V_min) und Strom vom Akkumulator 6 zur Last 7 fließt (I < 0), werden sowohl die Motorabgas- Stromgeneratoreinrichtung 2 als auch die Motorabtriebs wellen-Stromgeneratoreinrichtung 1 in den Betriebszustand versetzt (EIN). Dies geschieht aus den folgenden Gründen: Die im Motorabgas enthaltene Energiemenge ist während der Verzögerung ähnlich wie bei stillstehendem Fahrzeug gering, so daß die nur von der Motorabgas-Stromgenera toreinrichtung 2 erhaltene elektrische Leistung unzurei chend ist. Daher steuert die Leistungssteuereinrichtung 3 die Motorabtriebswellen-Stromgeneratoreinrichtung 2 in der Weise, daß sie die maximale elektrische Leistung erzeugt, um den Akkumulator 6 in den vollständig gelade nen Zustand zu versetzen.

Wenn ferner der Spannungswert (V) zwischen V_min und V_max liegt (V_max < V < V_min) und wenn in den Akkumulator 6 Strom fließt (I < 0), wird die Motorabtriebswellen-Strom generatoreinrichtung 1 in den betriebslosen Zustand versetzt (AUS), so daß von dieser Einrichtung keine elektrische Leistung erzeugt wird, während die Motorab gas-Stromgeneratoreinrichtung 2 in den Betriebszustand (EIN) versetzt wird.

Wenn ferner der Spannungswert (V) kleiner als V_min ist (V < V_min), ist der Ladezustand des Akkumulators 6 unzu reichend, so daß sowohl die Motorabtriebswellen-Stromge neratoreinrichtung 1 als auch die Motorabgas-Stromgenera toreinrichtung 2 von der Leistungssteuereinrichtung 3 in den Betriebszustand (EIN) versetzt werden. In diesem Zustand wird die kinetische Energie während der Fahrt des Fahrzeugs als elektrische Energie zurückgewonnen.

Die Programmierung der Leistungssteuereinrichtung 3 zur Steuerung der (EIN/AUS-Zustände der Motorabtriebswellen- Stromgeneratoreinrichtung 1 und der Motorabgas-Stromgene ratoreinrichtung 2 kann der Fachmann ohne weiteres aus führen, sofern Tabelle 1 gegeben ist.

Wenn als Motorabgas-Stromgeneratoreinrichtung des obener wähnten Systems der thermoelektrische Generator 2b ver wendet wird, kann die vom Generator 2b erzeugte elektri sche Leistung im voraus anhand der Wärmemenge des durch das Motorabgasrohr sich bewegenden Motorabgases, der Strömungsgeschwindigkeit des Motorabgases, der an die Atmosphärenluft abgegebenen Wärmemenge, der Temperatur am heißen Ende und der Temperatur am kalten Ende des thermo elektrischen Generators 2b und anderer Parameter berech net werden. Daher können eine Anomalie und ein Ver schlechterungszustand des thermoelektrischen Generators 2b anhand der Differenz zwischen dieser berechneten Ausgangsleistung und der Ist-Ausgangsleistung erfaßt werden. Durch die Hinzufügung einer Erfassungseinrichtung 30 hierfür (Fig. 2), kann die Lieferung elektrischer Energie unter der Wirkung der Leistungssteuereinrichtung 3 der Motorabtriebswellen-Stromgeneratoreinrichtung 1 übertragen werden. Dies geschieht beispielsweise dann, wenn der thermoelektrische Generator keine elektrische Leistung mehr erzeugen kann, so daß dennoch sicherge stellt ist, daß an das Fahrzeug dennoch elektrische Lei stung geliefert wird. Dadurch ist das erfindungsgemäße System zum Steuern der Lieferung von elektrischer Energie äußerst praktisch und höchst zuverlässig.

Obwohl eine beispielhafte Ausführung beschrieben worden ist, in der das System zum Steuern der Lieferung von elektrischer Energie in einem Fahrzeug mit Benzinmotor installiert ist, ist die Erfindung nicht auf die Nutzung der von Benzinmotoren abgegebenen Motorabgasenergie eingeschränkt, vielmehr ist sie auch zur Nutzung der Motorabgasenergie eines Dieselmotors verwendbar. In einem Elektrofahrzeug, das als Antriebsquelle einen Elektromo tor verwendet, kann die vom Elektromotor während des Anfahrens, des Beschleunigens und dergleichen des Elek trofahrzeugs erzeugte Wärme als Wärmequelle verwendet werden, so daß in ähnlicher Weise eine effektive Energie nutzung ermöglicht ist. Weiterhin ist das Fahrzeug, auf das das erfindungsgemäße System zum Steuern der Lieferung von elektrischer Energie angewendet wird, nicht auf Personenkraftwagen, Lastkraftwagen und dergleichen einge schränkt, sondern kann ebenso auf Motorräder und andere ähnliche Fahrzeuge angewendet werden.

In der beispielhaften Ausführungsform kann ein Zustand entstehen, in der während der Beschleunigung und der gleichmäßigen Fahrt des Fahrzeugs eine übermäßige elek trische Leistung erzeugt wird, so daß der Spannungswert größer als V_max wird (V < V_max), wobei diese übermäßige elektrische Leistung nicht effektiv genutzt wird. Um daher diese übermäßige elektrische Leistung effektiv nutzen zu können, ist die Motorabtriebswellen-Stromgene ratoreinrichtung 1 wie etwa der Drehstromgenerator selbst als Kraftmaschine mit Stromerzeugungsfunktion ausgebildet (alternativ kann getrennt hiervon eine Antriebsmaschine vorgesehen sein), so daß es möglich ist, die Motorlast während der Beschleunigung und der Fahrt des Fahrzeugs zu reduzieren. Dadurch werden die Beschleunigungsleistung und der Kraftstoffverbrauch des Fahrzeugs verbessert.

Wenn der thermoelektrische Generator 2b die Motorabgas- Stromgeneratoreinrichtung 2 bildet, kann die Temperatur des Motorabgases unter Ausnutzung des Peltier-Effekts der Generatoreinrichtung gesteuert werden. Wenn beispiels weise der thermoelektrische Generator 2b auf der Einlaß seite des katalytischen Umsetzers angeordnet ist, wird das Motorabgas durch Lieferung von elektrischer Energie an den thermoelektrischen Generator 2b erwärmt, sofern die Temperatur des katalytischen Umsetzers niedrig ist und die Motorabgastemperatur ebenfalls niedrig ist. Dadurch wird die Reaktionsschnelligkeit des Katalysators verbessert, so daß die Motorabgasreinigungsleistung verbessert werden kann.

In einem Betriebszustand hoher Last, in dem die Tempera tur des Motorabgases sehr hoch ist, kann die Temperatur des Motorabgases unter Ausnutzung des Peltier-Effekts abgesenkt und geeignet gesteuert werden. Dadurch kann die Zuverlässigkeit des Motorabgassystems verbessert werden.

Obwohl die Erfindung im einzelnen beschrieben und erläu tert worden ist, dient diese Beschreibung selbstverständ lich nur einer beispielhaften Veranschaulichung der Er findung und stellt in keiner Weise eine Beschränkung dar, da der Erfindungsgedanke und der Umfang der Erfindung lediglich durch die beigefügten Ansprüche beschränkt sind.

Claims

1. System zum Steuern der Lieferung von elektrischer Leistung in einem Fahrzeug, mit
einer Antriebsquelle des Fahrzeugs,
einem Akkumulator (6),
einer elektrischen Last (7), die im Fahrzeug vorhanden ist, und
einem ersten Stromgenerator (1), der durch eine erste Energieform, die von der Antriebsquelle entnommen wird, angetrieben wird,
gekennzeichnet durch
einen zweiten Stromgenerator (2), der durch eine zweite Energieform, die von der Antriebsquelle entnommen wird, angetrieben wird,
eine elektrische Leitung, die die elektrische Last (7), den ersten Stromgenerator (1), den zweiten Stromgenerator (2) und den Akkumulator (6) in der Weise miteinander verbindet, daß dazwischen die elektrische Leistung übertragen werden kann,
eine Elektrizitätspeicherzustand-Beurteilungsein richtung (5), die den Ladezustand des Akkumulators (6) beurteilt,
eine Antriebszustand-Beurteilungseinrichtung (4), die den Antriebszustand des Fahrzeugs beurteilt, und
eine Einrichtung (3) zum Steuern der elektrischen Leistung, die an die Elektrizitätspeicherzustand-Beurtei lungseinrichtung (5) und an die Antriebszustand-Beurtei lungseinrichtung (4) angeschlossen ist und den ersten Stromgenerator (1) sowie den zweiten Stromgenerator (2) in Abhängigkeit von dem ermittelten Ladezustand des Akkumulators (6) und dem ermittelten Antriebszustand des Fahrzeugs steuert.

2. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Stromgenerator ein Umsetzer (1) für kinetische Energie ist, der aus von der Antriebsquelle entnommener kinetischer Energie elektrische Leistung erzeugt.

3. System nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebsquelle ein Motor ist und der Umsetzer für kinetische Energie ein durch die Drehung des Motors angetriebener Drehstromgenerator (1) ist.

4. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebsquelle ein Verbrennungsmotor ist und der zweite Stromgenerator ein Motorabgas-Stromgenerator (2) ist, der aus der Energie des Motorabgases Elektrizi tät erzeugt.

5. System nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Motorabgas-Stromgenerator ein thermoelektri scher Umsetzer (2b) ist, der aus der Wärmeenergie des Motors elektrische Leistung erzeugt.

6. System nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Motor eine Motorabgasleitung besitzt und der thermoelektrische Umsetzer (2b) in der Motor abgasleitung angeordnet ist.

7. System nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Motorabgas-Stromgenerator ein Umsetzer (2a) für kinetische Energie ist, der aus der kinetischen Energie des Motorabgases elektrische Leistung erzeugt.

8. System nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Motor eine Motorabgasleitung besitzt und der Umsetzer für kinetische Energie eine Gasturbine (2a) ist, die in der Motorabgasleitung in der Weise angeordnet ist, daß sie von den Motorabgasen angetrieben wird.

9. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung (3) zur Steuerung elektrischer Leistung so beschaffen ist, daß der erste Stromgenerator (1) und der zweite Stromgenerator (2) aktiviert werden, wenn die Ladung des Akkumulators (6) unterhalb eines spezifischen Wertes liegt (V < V_min).

10. System nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung (3) zur Steuerung elektrischer Leistung so beschaffen ist, daß der erste Stromgenerator (1) angehalten wird, wenn die elektrische Last groß ist und der Akkumulator (6) Elektrizität abgibt (I < 0).

11. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung (3) zur Steuerung elektrischer Leistung so beschaffen ist, daß der Betrieb des ersten Stromgenerators (1) und des zweiten Stromgenerators (2) verhindert wird, wenn der Akkumulator (6) wenigstens auf einen spezifischen Wert (V < V_max) aufgeladen ist.

12. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung (3) zur Steuerung elektrischer Leistung so beschaffen ist, daß der zweite Stromgenerator (2) aktiviert wird, solange der Akkumulator (6) nicht wenigstens auf den spezifischen Wert (V_max) aufgeladen ist.

13. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung (3) zur Steuerung elektrischer Leistung so beschaffen ist, daß der erste Stromgenerator (1) und der zweite Stromgenerator (2) aktiviert werden, wenn das Fahrzeug in einem Zustand hoher Last fährt.

14. System nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Zustand hoher Last vorliegt, wenn das Fahr zeug beschleunigt.

15. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung (3) zur Steuerung elektrischer Leistung so beschaffen ist, daß der zweite Stromgenerator (2) aktiviert wird, um im wesentlichen die maximale elektrische Leistung zu erzeugen, und der erste Stromge nerator (1) aktiviert wird, um zusätzliche elektrische Leistung zu erzeugen.

16. System nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung (3) zur Steuerung elektrischer Leistung so beschaffen ist, daß der erste Stromgenerator (1) aktiviert wird, um mehr elektrische Leistung zu erzeugen, wenn der ermittelte Antriebszustand einer niedrigen Last des Fahrzeugs entspricht, und um weniger elektrische Leistung zu erzeugen, wenn der ermittelte Antriebszustand einer hohen Last des Fahrzeugs ent spricht.

17. System zum Steuern von elektrischer Leistung für Fahrzeuge, mit
einer Leistungsquelle zum Liefern von Leistung zum Bewegen des Fahrzeugs und
einem ersten Stromgenerator (1), der durch eine erste Energieform, die von der Leistungsquelle entnommen wird, angetrieben wird,
gekennzeichnet durch
einen zweiten Stromgenerator (2), der durch eine zweite Energieform, die von der Leistungsquelle entnommen wird, angetrieben wird,
eine Antriebszustand-Beurteilungseinrichtung (4), die den Antriebszustand der Leistungsquelle anhand der zwei ten Energieform erfaßt, und
eine Steuereinrichtung (3), die den ersten Strom generator (1) und den zweiten Stromgenerator (2) als Antwort auf den erfaßten Antriebszustand steuert.

18. System nach Anspruch 17, gekennzeichnet durch
einen Akkumulator (6), der elektrische Energie speichert, die vom ersten Stromgenerator (1) und vom zweiten Stromgenerator (2) erzeugt wird, und
eine Elektrizitätspeicherzustand-Beurteilungsein richtung (5), die den Ladezustand des Akkumulators (6) ermittelt,
wobei die Steuereinrichtung (3) so beschaffen ist, daß sie den ersten Stromgenerator (1) und den zwei ten Stromgenerator (2) in Abhängigkeit vom Ladezustand des Akkumulators (6) steuert.

19. Verfahren zum Steuern der Lieferung von elektri scher Leistung in einem Fahrzeug, dadurch gekennzeichnet, daß das Fahrzeug wenigstens einen ersten Stromgenera tor (1) und einen zweiten Stromgenerator (2) enthält, die aus verschiedenen Energieformen, die von einer das Fahr zeug antreibenden Leistungsquelle entnommen werden, elektrische Leistung erzeugen und die elektrische Lei stung an einen Akkumulator (6) liefern, und das Verfahren die folgenden Schritte umfaßt:

- Erfassen des Ladezustands des Akkumulators (6),
- Bestimmen des Antriebszustands des Fahrzeugs, und
- Steuern des Betriebs des ersten Stromgenera tors (1) und des zweiten Stromgenerators (2) in Abhängig keit vom erfaßten Ladezustand des Akkumulators (6) und vom ermittelten Antriebszustand des Fahrzeugs.

20. Verfahren nach Anspruch 19, dadurch gekennzeich net, daß
der erste Stromgenerator (1) so gesteuert wird, daß er elektrische Leistung aus von der Leistungsquelle entnommener kinetischer Energie erzeugt und
der zweite Stromgenerator (2) so gesteuert wird, daß er elektrische Leistung aus von der Leistungsquelle entnommener Wärmeenergie erzeugt.

21. Verfahren nach Anspruch 19, dadurch gekennzeich net, daß
der erste Stromgenerator (1) elektrische Leistung aus von der Leistungsquelle entnommener kinetischer Energie erzeugt und
der zweite Stromgenerator (2) elektrische Lei stung aus kinetischer Energie des von der Leistungsquelle ausgestoßenen Motorabgases erzeugt.

22. System zum Liefern von elektrischer Leistung für Fahrzeuge, gekennzeichnet durch
mehrere Stromgeneratoreinrichtungen (1, 2), die elektrische Leistung unter Nutzung verschiedener Energie formen erzeugen, die von einer Antriebsquelle zum Antrei ben des Fahrzeugs entnommen werden,
eine Elektrizitätspeichereinrichtung (6) zum Speichern von elektrischer Energie,
eine Antriebszustand-Beurteilungseinrichtung (4), die den Antriebszustand des Fahrzeugs ermittelt,
eine Elektrizitätspeicherzustand-Beurteilungsein richtung (5), die den Elektrizitätspeicherzustand der Elektrizitätsspeichereinrichtung (6) ermittelt, und
eine Einrichtung (3) zum Steuern elektrischer Leistung, die die Lieferung der im Fahrzeug verwendeten elektrischen Energie steuert, indem sie die von jeder der mehreren Stromgeneratoreinrichtungen (1, 2) erzeugte elektrische Leistung in Abhängigkeit von Informationen steuert, die von der Antriebszustand-Beurteilungseinrich tung (4) und von der Elektrizitätsspeicherzustand-Beur teilungseinrichtung (5) empfangen werden.

23. System nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß
die Antriebsquelle einen Verbrennungsmotor umfaßt und
die mehreren Stromgeneratoreinrichtungen einen Motorabtriebswellen-Stromgenerator (1), der elektrische Leistung unter Nutzung von vom Verbrennungsmotor entnom mener kinetischer Energie erzeugt, sowie einen Motorab gas-Stromgenerator (2), der elektrische Leistung unter Nutzung von Motorabgasenergie des Verbrennungsmotors erzeugt, enthalten.

24. System nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß die Motorabgas -Stromgeneratoreinrichtung einen thermoelektrischer Generator (2b) umfaßt, der elektrische Leistung unter Nutzung der Wärmeenergie des vom Verbren nungsmotor ausgestoßenen Motorabgases erzeugt.

25. System nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, daß die Motorabgas-Stromgeneratoreinrichtung einen Turbinengenerator (2a) umfaßt, der elektrische Leistung unter Nutzung von kinetischer Energie des vom Verbren nungsmotor ausgestoßenen Motorabgases erzeugt.

26. System nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung (3) zur Steuerung elektrischer Leistung so beschaffen ist, daß die Motorabgas-Stromgene ratoreinrichtung (2) als Hauptquelle für die Erzeugung elektrischer Leistung und die Lieferung dieser Leistung an die Elektrizitätspeichereinrichtung (6) und an eine elektrische Last (7) im Fahrzeug betrieben wird, wenn sich das Fahrzeug in einem von der Antriebszustand-Beur teilungseinrichtung (4) erfaßten Beschleunigungszustand befindet.

27. System nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung (3) zur Steuerung elektrischer Leistung so beschaffen ist, daß die Motorabtriebswellen- Stromgeneratoreinrichtung (1) als Hauptquelle zur Erzeu gung elektrischer Leistung und zur Lieferung dieser elektrischen Leistung an die Elektrizitätspeichereinrich tung (6) und an eine elektrische Last (7) im Motor be trieben wird, wenn sich das Fahrzeug in einem von der Antriebszustand-Beurteilungseinrichtung (4) erfaßten Beschleunigungszustand befindet.

28. System nach Anspruch 23, gekennzeichnet durch
eine Einrichtung, die erfaßt, ob die Motorabgas- Stromgeneratoreinrichtung (2) elektrische Leistung erzeu gen kann,
wobei die Einrichtung (3) zur Steuerung elektri scher Leistung so beschaffen ist, daß die Motorabtriebs wellen-Stromgeneratoreinrichtung (1) als Hauptquelle betrieben wird, wenn die von der Erfassungseinrichtung erfaßte Fähigkeit zur Erzeugung elektrischer Leistung gleich oder kleiner als ein vorgegebener Wert ist.