WO2015000471A1 - Thermogenerator für kraftfahrzeuge - Google Patents

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WO2015000471A1
WO2015000471A1 PCT/DE2014/200200 DE2014200200W WO2015000471A1 WO 2015000471 A1 WO2015000471 A1 WO 2015000471A1 DE 2014200200 W DE2014200200 W DE 2014200200W WO 2015000471 A1 WO2015000471 A1 WO 2015000471A1
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hollow body
coolant
thermoelectric
thermoelectric converter
thermogenerator
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PCT/DE2014/200200
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Inventor
Michael Weiss
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Schaeffler Technologies Gmbh & Co. Kg
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    • F01N5/00—Exhaust or silencing apparatus combined or associated with devices profiting by exhaust energy
    • F01N5/02—Exhaust or silencing apparatus combined or associated with devices profiting by exhaust energy the devices using heat
    • F01N5/025—Exhaust or silencing apparatus combined or associated with devices profiting by exhaust energy the devices using heat the device being thermoelectric generators
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N10/00—Thermoelectric devices comprising a junction of dissimilar materials, i.e. devices exhibiting Seebeck or Peltier effects
    • H10N10/10—Thermoelectric devices comprising a junction of dissimilar materials, i.e. devices exhibiting Seebeck or Peltier effects operating with only the Peltier or Seebeck effects
    • H10N10/13—Thermoelectric devices comprising a junction of dissimilar materials, i.e. devices exhibiting Seebeck or Peltier effects operating with only the Peltier or Seebeck effects characterised by the heat-exchanging means at the junction
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F01N2340/04—Dimensional characteristics of the exhaust system, e.g. length, diameter or volume of the apparatus; Spatial arrangements of exhaust apparatuses characterised by the arrangement of an exhaust pipe, manifold or apparatus in relation to vehicle frame or particular vehicle parts
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/40—Engine management systems

Definitions

  • the invention relates to a thermal generator for motor vehicles.
  • Thermoelectric generators are known from the prior art, which are integrated, for example, in the exhaust system of motor vehicles and are used for the electric waste heat recovery.
  • DE 60 2004 003 652 T2 describes an exhaust emission control system with a generator for converting thermal energy of an exhaust gas into electrical energy and an exhaust gas purification catalyst.
  • the generator comprises a housing in which four exhaust gas paths are formed. Each exhaust path is provided with a fin component functioning as a heat recovery device and a coolant compartment.
  • the coolant compartment includes an outer frame attached to the housing and an inner frame movable relative to the outer frame opposite the rib member. Coolant paths are formed in the inner frame.
  • a thermoelectric converter module is mounted on the inside of the inner frame. As the coolant flows in the coolant paths, the inner frame, and thus also the thermoelectric conversion module, moves toward the fin member causing the thermoelectric conversion module to come into contact with the fin member.
  • thermoelectric converter module While the thermoelectric converter module is in contact with the fin component, the fins recover the heat from the exhaust gas and transfer the heat to the thermoelectric conversion module.
  • the thermoelectric conversion module converts the thermal energy into electrical energy by making use of the large temperature difference between the fin component (heated by exhaust gas) and the coolant compartment (cooled by coolant).
  • DE 10 2009 025 046 A1 shows a device for the electric exhaust gas heat recovery, comprising an exhaust pipe, at least one thermoelectric element and at least one coolant tank for guiding coolant.
  • the thermoelectric element is located between the exhaust pipe and the coolant tank, wherein a surface of the thermoelectric element is bonded to the exhaust pipe and a surface of the thermoelectric element opposite the first surface is in contact with the coolant tank. Due to the adhesive bond between the thermoelectric element and the exhaust pipe, a very good heat transfer between the exhaust gas and the thermoelectric element can be achieved.
  • thermogenerator in which electrical energy is generated from the waste heat of internal combustion engines.
  • the thermogenerator comprises a number of elements which are disposed on waste heat supplying parts of the motor. Electrical energy is generated by heating one part of the thermogenerator by means of the waste heat, while another part of the thermogenerator is cooled by the contact with air.
  • One embodiment uses a combustion tube surrounded by a cylinder of electrically poorly conductive material. The cylinder has flanges for receiving the elements of the thermal generator, so that the inner ends of the elements are in close contact with the cylinder and are heated by the waste heat flowing through the combustion tube. The outer ends of the elements are cooled by the ambient air, so that due to the temperature difference between see the two ends of the elements electrical energy is generated.
  • WO 201 1/01 1795 A2 describes general embodiments of a thermal generator.
  • the thermal generator comprises a heat source, which is thermally conductively connected to a wall. As a heat source, reference is generally made to a heated fluid.
  • the thermogenerator further comprises thermoelectric elements which are thermally conductively connected to the wall. A coolant line may be in thermal communication with the cold side of the thermoelectric element to produce a temperature difference between the hot and cold sides of the thermoelectric element.
  • EP 1 679 480 A1 deals with a thermogenerator for recovering electrical energy from waste heat.
  • the thermal generator includes a high temperature heat source portion on a first channel through which flows a first fluid for cooling an engine, for receiving heat of the first fluid, and a low temperature heat source portion on a second channel separate from the first channel for receiving heat from one second fluid flowing through the second passage, the second fluid having a lower temperature than the first fluid.
  • a thermoelectric element is arranged, which generates electrical energy due to the temperature difference between the heat source parts.
  • the first channel is included in a first circuit which connects the engine and a first radiator for cooling the first fluid in a loop through a main channel.
  • the first channel is arranged parallel to the first cooler in the first circuit.
  • the second channel is contained in a second circuit which is separate from the first circuit and has a second cooler for cooling the second fluid.
  • US 2008/0142067 A1 shows a thermogenerator for generating electricity by means of a temperature difference between a part of a fluid transport system and an ambient atmosphere.
  • the thermal generator comprises a first heat transfer element having a first curved surface which corresponds to the shape of at least a part of an outer surface of the fluid transport system and has a mounting element.
  • At least one thermoelectric module is coupled to the first heat transfer element.
  • a second heat transfer element is coupled to the thermoelectric module comprising a mounting block and a heat exchanger element.
  • the heat exchange element is configured to exchange heat between the device and the ambient atmosphere. It includes at least one elongate member extending from the mounting block at an angle to a horizontal plane, wherein a plurality of ribs are distributed on the elongate member.
  • thermoelectric converter for cooling or for heating the coolant or for obtaining electrical energy is arranged on the cooler.
  • the thermoelectric converter can be arranged, for example, in the region of a coolant-carrying line of the cooler or in the region of a coolant trough.
  • a heat exchanger with a first and a second temperature-controllable structure is known, which are arranged at a distance from one another such that upon heating or cooling of the two structures, an intermediate region between them forms, which is another Temperature has as the two structures.
  • the heat-conducting element comprises a first, second and third section of an electrically conductive material.
  • the first and second sections are connected via a first connection element of a first electrically conductive thermoelectric material.
  • the second and third sections are connected via a second connecting element of a second thermoelectric material.
  • the first sides of the connecting elements are each exposed to a different temperature than their second sides when the first and the second temperature-controllable structure are heated or cooled and the heat-conducting element generates a voltage in the manner of a thermogenerator.
  • thermoelectric system for generating electrical energy using a fluid flow that is heated above an ambient air temperature and flows away in a line for a heated fluid flow from an internal combustion engine, wherein the line for the heated fluid flow in a heat transfer relationship with the air surrounding the vehicle.
  • the thermoelectric system comprises a thermoelectric device having a high-temperature connection of conductive elements and a low-temperature connection of conductive elements for generating an electric potential when the high-temperature connection and the low-temperature connection have a temperature difference.
  • the high temperature connection is in heat transfer relationship with the heated fluid flow line.
  • the low temperature compound is in heat transfer relationship with the ambient air.
  • a body of high conductivity foam is in heat transfer contact with the high temperature compound or low temperature compound.
  • the foam body is shaped and arranged to increase heat transfer from the heated fluid flow to the high temperature connection, or to increase heat transfer from the low temperature connection.
  • the heated fluid flow conduit may be a radiator tube and the heated fluid flow may be a liquid coolant.
  • the radiator includes tubes and cooling fins extending between the tubes, for example, in a zigzag pattern. The liquid coolant flows through the tubes, transferring heat from the coolant to the cooling fins.
  • Thermoelectric devices are attached to the cooling fins. One hot side of each thermoelectric device is attached to the heated fin surface and a cold side is exposed to the air passing the cooling fins. A foam body reduces the temperature of the cold side.
  • JP H09 36 439 A shows a thermogenerator which uses a high-temperature fluid as a heat source.
  • the thermoelectric generator comprises a double-tube body with an inner tube, through which a high-temperature fluid flows, and an outer tube surrounding the inner tube for dissipating the heat of the inner tube to the outside, wherein an air gap exists between the two tubes.
  • a plurality of rotationally symmetrical electrodes is arranged alternately on the outer surface of the inner tube and the inner surface of the outer tube.
  • a plurality of thermoelectric elements are disposed between the electrodes.
  • the object of the present invention is to provide a thermal generator for a motor vehicle, which has a simple construction and can be integrated with little effort in the motor vehicle. Furthermore, a method for the thermoelectric waste heat utilization in motor vehicles using such a thermal generator is to be made available.
  • thermogenerator according to the appended claim 1 is used. Furthermore, the object is achieved by a motor vehicle according to the appended claim 6 with such a thermal generator.
  • the thermal generator according to the invention comprises a hollow body integrated in a coolant circuit of the motor vehicle, through which heated coolant flows through the coolant circuit, and at least one thermoelectric converter connected in a thermally conductive manner to the outer surface of the hollow body.
  • the hollow body may be integrated, for example, in the engine cooling circuit.
  • Thermoelectric converters are known to be used to convert thermal energy into electrical energy by utilizing the Seebeck effect. This means that thermoelectric converters use a temperature difference to effect a thermoelectric conversion of energy. The larger the temperature difference, the more electricity can be generated.
  • Thermoelectric transducers include Peltier elements.
  • a significant advantage of the thermal generator according to the invention is the fact that it provides an additional, so far unused energy savings option and thus makes a contribution to improving the overall energy balance of motor vehicles.
  • the thermal energy contained in the heated coolant is converted into electrical energy, which is then available for other processes. In this way, the operating costs of the motor vehicle can be reduced.
  • thermoelectric converters are to be fastened to the surface of the hollow body.
  • the warm side of the thermoelectric transducer is the side attached to the hollow body.
  • the hot side opposite cold side of the thermoelectric converter is cooled by the ambient air.
  • the hollow body is arranged so that the cold side can be cooled by the driving wind, which in turn improves the efficiency of the thermal generator.
  • the thermogenerator comprises sensors for detecting the temperature of the heated coolant and the temperature of the remote from the hollow body side of the thermoelectric converter.
  • This embodiment further uses a control valve for controlling the supply amount of the heated cooling water as a function of the temperature difference of the temperatures detected by the sensors to the hollow body.
  • a control valve for controlling the supply amount of the heated cooling water as a function of the temperature difference of the temperatures detected by the sensors to the hollow body.
  • the hollow body has on its outer surface a plurality of distributed thermoelectric converter.
  • thermoelectric transducers can of course also more electrical energy is generated. It is possible to equip only one outside with thermoelectric transducers. Alternatively, several outer sides can be provided with thermoelectric transducers.
  • thermoelectric converter The thermally conductive attachment of the thermoelectric converter to the outer surface of the hollow body can be done by means of thermal adhesive and / or thermal paste. In this way, a very stable and good heat-conducting connection between the hollow body and thermoelectric converter can be made.
  • the integration of the thermal generator according to the invention in a motor vehicle can be done in various ways.
  • the thermal generator should be noted that only the shortest possible coolant supply to the thermal generator is required to prevent or limit cooling of the hot coolant and thus to keep energy losses low.
  • the hollow body is attached to the underbody of the motor vehicle.
  • the cold side of the thermoelectric converter can be cooled by the airstream.
  • Other embodiments use a hollow body integrated in the outer skin of the motor vehicle, where in turn the cooling effect can be utilized by the airstream.
  • the hollow body can also be mounted in the engine compartment, where in particular the proximity to the engine cooling circuit is advantageous.
  • the hollow body could be arranged in this embodiment, for example, directly behind the grille, which also allows the wind to cool the cold side of the thermoelectric converter can be used. Furthermore, it is possible to arrange the hollow body in the area of the rear tiller.
  • thermoelectric converters are arranged in the vicinity of the rear engine cooling circuit. Again, the cooling effect of the wind can be exploited. It has proved to be advantageous if the thermal generator has an insulation in the regions of the outer surface of the hollow body in which no thermoelectric converters are arranged. In this way it can be avoided that heat from the coolant is released unused by the areas not equipped with thermoelectric converters, whereby energy losses can be avoided or reduced.
  • thermoelectric waste heat utilization takes place in the already described thermal generator, which is integrated in a coolant circuit of the motor vehicle. It comprises the steps described below: In a first step, heated coolant is supplied to the thermal generator in order to apply heat to the warm side of at least one thermoelectric converter. The cold side of the thermoelectric converter is cooled. The supply of the heated coolant and the cooling of the cold side are controlled so that a predetermined temperature difference between the warm and cold side of the thermoelectric converter is set, which allows the operation of the transducer. The electrical see energy at the thermoelectric converter, which is generated by converting the thermal energy contained in the coolant is now tapped. The recovered electrical energy can be stored in an energy storage.
  • thermogenerator according to the invention can be used all year round, whereby new energy-saving potentials are developed.
  • the method according to the invention also comprises the following additional steps:
  • the temperature of the heated coolant and the temperature of the cold side of the thermoelectric converter are detected.
  • the temperature difference is determined from the detected temperatures.
  • a regulation of the quantity of coolant supplied to the thermogenerator takes place. This ensures that the temperature difference required for the generation of power is present at the thermoelectric converter.
  • Thermoelectric converters are known from the prior art, which require a temperature difference of about 70 K in order to convert thermal energy into electrical energy can.
  • the figure shows a thermal generator 01 according to the invention, which was developed for use in motor vehicles, in order to develop previously unused energy saving potentials.
  • the thermal generator 01 according to the invention comprises a hollow body 02, which can be integrated into a coolant circuit of a motor vehicle.
  • the hollow body 02 has a flow path for coolant 03 and is arranged in the coolant circuit such that it is flowed through by already heated coolant 03.
  • the hollow body 02 may be arranged for example in the engine cooling circuit. In this case, an assembly of the hollow body 02 in the engine compartment has proven to be advantageous.
  • the hollow body 02 also on the underbody or in the area of the rear tiller be attached. Embodiments are also conceivable in which the hollow body 02 is part of the outer skin of the motor vehicle.
  • the mentioned arrangements for the hollow body 02 are merely exemplary, other arrangement variants are possible.
  • the hollow body 02 should be arranged as possible in the cooling circuit such that the heated coolant 03 only has to travel through short paths to the hollow body 02.
  • thermoelectric transducers 04 such as Peltier elements, are fastened in a thermally conductive manner in a suitable manner.
  • the thermally conductive attachment of the thermoelectric converter 04 is preferably carried out by means of thermal adhesive and / or thermal grease.
  • three thermoelectric transducers 04 are used, which are attached to an outer side of the hollow body 02.
  • the thermoelectric converter 04 may be arranged in other embodiments on several outer sides of the hollow body 02. In the arrangement of the thermoelectric converter 04, however, it should be noted that the side facing away from the hollow body 02 cold side of the thermoelectric converter see 04 must be cooled, preferably from the ambient air. However, embodiments are also possible in which the cold side is contacted by its own cooling element in order to achieve efficient cooling. Preferably, the cold side of the thermoelectric converter 04 should be exposed to the wind to thereby achieve efficient cooling of the cold side can.
  • thermogenerator 01 can furthermore be equipped with sensors (not shown) for detecting the temperature of the heated coolant 03 and the temperature of the cold side of the thermoelectric converter 04 facing away from the hollow body 02. Furthermore, the thermogenerator 01 in this embodiment comprises a control valve (not shown) which, depending on the previously determined temperature difference between the coolant 03 and the cold side of the thermoelectric converter 04, the supply amount of the coolant 03 to thermogenerator 01 regulates. In this way it can be ensured that the temperature difference required for converting thermal energy (from the heated coolant 03) into electrical energy is present at the thermoelectric converter 04.
  • the thermoelectric generator 01 may have an additional insulation 05, which is attached to the areas of the outer surface of the hollow body 02, on which there are no thermoelectric transducers 04. By the insulation 05 can be prevented that on the outer surfaces of the hollow body 02 heat is released to the environment, which would then no longer be available for generating electrical energy available.
  • thermoelectric waste heat utilization in motor vehicles proceeding in the thermal generator 01 according to the invention will be described below.
  • the thermogenerator 01 heated coolant 03 is supplied.
  • the temperature of the supplied coolant 03 can be detected by means of a sensor.
  • the temperature of the cold side of the thermoelectric converter 04 cooled by the ambient air or by the travel wind is also detected.
  • the difference is calculated from the recorded temperatures.
  • a control of the amount of coolant supplied to the thermal generator 01 takes place in order to be able to set the temperature difference at the thermoelectric converter 04 required for the conversion.
  • the thermal energy contained in the heated coolant 03 is converted into electrical energy by means of a thermoelectric converter 04, which takes place by utilizing the Seebeck effect.
  • the electrical energy generated in the thermal generator 01 can be supplied to an energy store (not shown) and is then available for other processes. LIST OF REFERENCE NUMBERS

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Thermogenerator (01) für Kraftfahrzeuge umfassend einen in einen Kühlmittelkreislauf des Kraftfahrzeugs integrierten Hohlkörper (02), welcher von erwärmten Kühlmittel (03) des Kühlmittelkreislaufs durchströmt wird, und mindestens einen mit der Außenfläche des Hohlkörpers (02) thermisch leitfähig verbunden thermoelektrischen Wandler (04). Die vorliegende Erfindung betrifft auch ein Verfahren zur thermoelektrischen Abwärmenutzung bei Kraftfahrzeugen unter Verwendung eines in einen Kühlmittelkreislauf des Kraftfahrzeugs integrierten Thermogenerators (01) mit folgenden Schritten: Zuführen von erwärmtem Kühlmittel (03) zum Thermogenerator (01); Umwandeln der im Kühlmittel (03) enthaltenen thermischen Energie in elektrische Energie mittels mindestens einem thermoelektrischen Wandlers (04) des Thermogenerators (01); Speichern der gewonnenen elektrischen Energie in einem Energiespeicher.

Description

Thermogenerator für Kraftfahrzeuge
Die Erfindung betrifft einen Thermogenerator für Kraftfahrzeuge.
Aus dem Stand der Technik sind Thermogeneratoren bekannt, die beispielsweise in den Abgasstrang von Kraftfahrzeugen integriert sind und zur elektrischen Abgas- wärmenutzung dienen.
Die DE 60 2004 003 652 T2 beschreibt ein Abgasemissionssteuerungssystem mit einem Generator zur Umwandlung thermischer Energie eines Abgases in elektrische Energie und einem Abgasreinigungskatalysator. Der Generator umfasst ein Gehäu- se, in welchem vier Abgaswege ausgebildet sind. Jeder Abgasweg ist mit einem als Wärmerückgewinnungseinrichtung fungierendem Rippenbauteil und einem Kühlmittelfach versehen. Das Kühlmittelfach umfasst einen am Gehäuse befestigten äußeren Rahmen und einen relativ zu dem äußeren Rahmen beweglichen inneren Rahmen, welcher dem Rippenbauteil gegenüberliegt. Im inneren Rahmen sind Kühlmit- telwege ausgebildet. Auf der Innenseite des inneren Rahmes ist ein thermoelektri- sches Wandlermodul angebracht. Wenn das Kühlmittel in den Kühlmittelwegen strömt, bewegt sich der innere Rahmen und damit auch das thermoelektrische Wandlermodul in Richtung Rippenbauteil, wodurch das thermoelektrische Wandlermodul in Kontakt mit dem Rippenbauteil kommt. Während sich das thermoelektri- sehe Wandlermodul in Kontakt mit dem Rippenbauteil befindet, gewinnen die Rippen die Wärme aus dem Abgas zurück und übertragen die Wärme an das thermoelektrische Wandlermodul. Das thermoelektrische Wandlermodul wandelt die thermische Energie in elektrische Energie um, indem es von der großen Temperaturdifferenz zwischen dem Rippenbauteil (durch Abgas erwärmt) und dem Kühlmittelfach (durch Kühlmittel gekühlt) Gebrauch macht.
Die DE 10 2009 025 046 A1 zeigt eine Vorrichtung zur elektrischen Abgaswärmenutzung, umfassend ein Abgasrohr, mindestens ein thermoelektrisches Element und mindestens einen Kühlmittelbehälter zum Führen von Kühlmittel. Das thermoelektrische Element befindet sich zwischen dem Abgasrohr und dem Kühlmittelbehälter, wobei eine Oberfläche des thermoelektrischen Elements an das Abgasrohr geklebt ist und eine der ersten Oberfläche gegenüberliegende Oberfläche des thermoelekt- rischen Elements mit dem Kühlmittelbehälter in Kontakt steht. Durch die Klebeverbindung zwischen thermoelektrischen Element und Abgasrohr kann ein sehr guter Wärmeübergang zwischen dem Abgas und dem thermoelektrischen Element erreicht werden. Dadurch, dass das thermoelektrische Element gleichzeitig mit dem Kühlmittelbehälter in Verbindung steht, ist es in einem Bereich mit einem großen Tempera- turgradienten angeordnet. Auf diese Weise lässt sich ein Maximum an Abgaswärme zur Erzeugung von elektrischer Energie nutzen.
Die GB 14,639 zeigt einen Thermogenerator, bei welchem elektrische Energie aus der Abwärme von Verbrennungsmotoren erzeugt wird. Der Thermogenerator um- fasst eine Anzahl von Elementen, welche an Abwärme liefernden Teilen des Motors angeordnet sind. Elektrische Energie wird erzeugt, indem ein Teil des Thermogene- rators mittels der Abwärme erhitzt wird, während ein anderes Teil des Thermogene- rators durch den Kontakt mit Luft gekühlt wird. Eine Ausführung verwendet ein Verbrennungsrohr, welches von einem Zylinder aus einem elektrisch schlecht leitenden Material umgeben ist. Der Zylinder weist Flansche zur Aufnahme der Elemente des Thermogenerators auf, so dass die innenliegenden Enden der Elemente in engem Kontakt mit dem Zylinder stehen und von der das Verbrennungsrohr durchströmenden Abwärme erhitzt werden. Die außen liegenden Enden der Elemente werden durch die Umgebungsluft gekühlt, so dass aufgrund der Temperaturdifferenz zwi- sehen den beiden Enden der Elemente elektrische Energie erzeugt wird.
Die WO 201 1/01 1795 A2 beschreibt allgemeine Ausführungsformen für einen Thermogenerator. Der Thermogenerator umfasst eine Wärmequelle, welche mit einer Wand thermisch leitend verbunden ist. Als Wärmequelle wird allgemein auf ein er- wärmtes Fluid verwiesen. Der Thermogenerator umfasst weiterhin thermoelektrische Elemente, welcher mit der Wand thermisch leitend verbunden sind. Mit der kalten Seite des thermoelektrischen Elements kann eine Kühlmittelleitung in thermischer Verbindung stehen, um eine Temperaturdifferenz zwischen heißer und kalter Seite des thermoelektrischen Elements zu erzeugen. Die EP 1 679 480 A1 befasst sich mit einem Thermogenerator zur Rückgewinnung elektrischer Energie aus Abwärme. Der Thermogenerator umfasst einen Hochtemperaturwärmequellenteil auf einem ersten Kanal, durch den ein erstes Fluid zum Kühlen eines Motors fließt, zur Aufnahme von Wärme des ersten Fluids, und einen Niedertemperaturwärmequellenteil auf einem zweiten Kanal, der vom ersten Kanal getrennt ist, zur Aufnahme von Wärme von einem, den zweiten Kanal durchströmenden zweiten Fluid, wobei das zweite Fluid eine niedrigere Temperatur als das erste Fluid aufweist. Zwischen dem Hochtemperaturwärmequellenteil und dem Niedertemperaturwärmequellenteil ist ein ther- moelektrisches Element angeordnet, welches aufgrund der Temperaturdiffe- renz zwischen den Wärmequellenteilen elektrische Energie erzeugt. Der erste Kanal ist in einem ersten Kreislauf enthalten, welcher den Motor und einen ersten Kühler zum Kühlen des ersten Fluids in einer Schleife durch einen Hauptkanal verbindet. Der erste Kanal ist parallel zu dem ersten Kühler im ersten Kreislauf angeordnet. Der zweite Kanal ist in einem zweiten Kreislauf enthalten, welcher getrennt vom ersten Kreislauf ist, und einen zweiten Kühler zur Kühlung des zweiten Fluids aufweist.
Die US 2008/0142067 A1 zeigt einen Thermogenerator zur Stromerzeugung mittels einer Temperaturdifferenz zwischen einem Teil eines Fluidtransportsys- tems und einer Umgebungsatmosphäre. Der Thermogenerator umfasst ein erstes Wärmeübertragungselement mit einer ersten gekrümmten Oberfläche, welche der Form von wenigstens einem Teil einer Außenfläche des Fluidtrans- portsystems entspricht und ein Montageelement aufweist. Mindestens ein thermoelektrisches Modul ist mit dem ersten Wärmeübertragungselement ge- koppelt. Ein zweites Wärmeübertragungselement ist mit dem thermoelektrischen Modul gekoppelt, welches einen Montageblock und ein Wärmetauscherelement umfasst. Das Wärmetauscherelement ist zum Austauschen von Wärme zwischen der Vorrichtung und der Umgebungsatmosphäre konfiguriert. Es umfasst wenigstens ein längliches Element, das sich vom Montageblock in einem Winkel zu einer horizontalen Ebene erstreckt, wobei mehrere Rippen auf dem länglichen Element verteilt sind. In der DE 10 2008 055 945 A1 ist ein Verbrennungsmotor mit einem Kühler zum Kühlen des Verbrennungsmotors beschrieben. Am Kühler ist wenigstens ein thermoelektrischer Wandler zur Kühlung bzw. zum Aufheizen des Kühlmittels oder zur Gewinnung elektrischer Energie angeordnet. Der thermoelektri- sche Wandler kann beispielsweise im Bereich einer Kühlmittel führenden Lei- tung des Kühlers oder im Bereich einer Kühlmittelwanne angeordnet sein.
Aus der WO 201 1/107 51 1 A2 ist ein Wärmetauscher mit einer ersten und einer zweiten temperierbaren Struktur bekannt, welche so beabstandet zueinander angeordnet sind, dass sich bei Erwärmen oder Kühlen der beiden Struktu- ren ein Zwischenbereich zwischen ihnen ausbildet, der eine andere Temperatur aufweist als die beiden Strukturen. Mit den beiden Strukturen befindet sich ein Wärmeleitelement zum Ab- oder Zuführen von Wärme von oder zu den Strukturen in Wärmekontakt. Das Wärmeleitelement umfasst einen ersten, zweiten und dritten Abschnitt aus einem elektrisch leitfähigen Material. Der erste und der zweite Abschnitt sind über ein erstes Verbindungselement aus einem ersten elektrisch leitfähigen thermoelektrischen Material verbunden. Der zweite und der dritte Abschnitt sind über ein zweites Verbindungselement aus einem zweiten thermoelektrischen Material verbunden. Hierdurch sind die ersten Seiten der Verbindungselemente jeweils einer anderen Temperatur ausge- setzt als ihre zweiten Seiten, wenn die erste und die zweite temperierbare Struktur erwärmt oder gekühlt werden und das Wärmeleitelement nach Art eines Thermogenerators eine elektrische Spannung erzeugt.
Die DE 10 2010 005 177 A1 beschreibt ein thermoelektrisches System zum Erzeugen elektrischer Energie unter Verwendung einer Fluidstromung, die über eine Umgebungslufttemperatur erwärmt ist und in einer Leitung für eine erwärmte Fluidstromung von einer Brennkraftmaschine wegströmt, wobei die Leitung für die erwärmte Fluidstromung in einer Wärmeübertragungsbeziehung mit der das Fahrzeug umgebenden Luft steht. Das thermoelektrische System umfasst eine thermoelektrische Einrichtung mit einer Hochtemperaturverbindung von leitfähigen Elementen und einer Niedertemperaturverbindung von leitfähigen Elementen zum Erzeugen eines elektrischen Potentials, wenn die Hochtemperaturverbindung und die Niedertemperaturverbindung einen Temperaturunterschied aufweisen. Die Hochtemperaturverbindung steht in einer Wärmeübertragungsbeziehung mit der Leitung für eine erwärmte Fluidströ- mung. Die Niedertemperaturverbindung steht in einer Wärmeübertragungsbeziehung mit der Umgebungsluft. Ein Körper aus Schaum mit hoher Leitfähigkeit steht in Wärmeübertragungskontakt mit der Hochtemperaturverbindung bzw. der Niedertemperaturverbindung. Der Schaumkörper ist so geformt und angeordnet, dass die Wärmeübertragung von der erwärmten Fluidströmung an die Hochtemperaturverbindung erhöht wird oder die Wärmeübertragung von der Niedertemperaturverbindung erhöht wird. Die Leitung für die erwärmte Fluidströmung kann eine Radiatorröhre sein und die erwärmte Fluidströmung kann ein flüssiges Kühlmittel sein. Der Radiator umfasst Röhren und Kühlrippen, welche sich zwischen den Röhren beispielsweise in einem Zickzackmuster erstrecken. Das flüssige Kühlmittel strömt durch die Röhren, wobei Wärme vom Kühlmittel an die Kühlrippen übertragen wird. An den Kühlrippen sind thermoelektrische Einrichtungen angebracht. Eine heiße Seite jeder thermoe- lektrischen Einrichtung ist an der erwärmten Rippenoberfläche befestigt und eine kalte Seite ist der Luft ausgesetzt, die an den Kühlrippen vorbeiströmt. Ein Schaumkörper verringert die Temperatur der kalten Seite. Die JP H09 36 439 A zeigt einen Thermogenerator, welcher ein Hoch- temperaturfluid als Wärmequelle nutz. Der Thermogenerator umfasst einen Doppelrohrkörper mit einem Innenrohr, welches von einem Hochtemperatur- fluid durchströmt wird, und einem das Innenrohr umgebenden Außenrohr zum Abführen der Wärme des Innenrohrs nach Außen, wobei zwischen beiden Roh- ren ein Luftspalt besteht. Eine Vielzahl rotationssymmetrischer Elektroden ist abwechselnd auf der Außenfläche des Innenrohres und der Innenfläche des Außenrohres angeordnet. Eine Vielzahl thermoelektrischer Elemente ist zwischen den Elektroden angeordnet. Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, einen Thermogenerator für ein Kraftfahrzeug zur Verfügung zu stellen, welcher eine einfache Konstruktion aufweist und aufwandsarm in das Kraftfahrzeug integriert werden kann. Weiterhin soll auch ein Verfahren zur thermoelektrischen Abwärmenutzung bei Kraftfahrzeugen unter Verwendung eines derartigen Thermogenerators zur Verfügung gestellt werden.
Zur Lösung der Aufgabe dient ein Thermogenerator gemäß dem beigefügten Anspruch 1 . Weiterhin wird die Aufgabe durch ein Kraftfahrzeug gemäß dem beigefügten Anspruch 6 mit einem solchen Thermogenerator gelöst.
Der erfindungsgemäße Thermogenerator umfasst einen in einen Kühlmittelkreislauf des Kraftfahrzeugs integrierten Hohlkörper, welcher von erwärmtem Kühlmittel des Kühlmittelkreislaufs durchströmt wird, und mindestens einen mit der Außenfläche des Hohlkörpers thermisch leitfähig verbunden, thermoelektrischen Wandler. Der Hohlkörper kann beispielsweise in den Motorkühl kreislauf integriert sein. Thermoelektrische Wandler dienen bekanntlich zum Umwandeln von Wärmeenergie in elektrische Energie durch Ausnutzung des Seebeck-Effekts. Das bedeutet, dass thermoelektrische Wandler eine Temperaturdifferenz nutzen, um eine thermoelektrische Umwandlung von Energie zu bewirken. Je größer die Temperaturdifferenz ist, umso mehr Elektrizität kann erzeugt werden. Zu den thermoelektrischen Wandlern gehören Peltier-Elemente.
Ein wesentlicher Vorteil des erfindungsgemäßen Thermogenerators ist darin zu sehen, dass er eine zusätzliche, bislang noch nicht genutzte Energieeinsparmöglichkeit bietet und somit einen Beitrag zur Verbesserung der gesamten Energiebilanz von Kraftfahrzeugen leistet. Hierzu wird erfindungsgemäß die im erwärmten Kühlmittel enthaltene thermische Energie in elektrische Energie umgewandelt, welche anschließend für andere Prozesse zur Verfügung steht. Auf diese Weise können die Betriebskosten des Kraftfahrzeugs gesenkt werden.
Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Thermogenerators ist darin zu sehen, dass er sich durch eine einfache Bauweise auszeichnet und somit verhältnismäßig aufwandsarm und preiswert zu realisieren ist. Es bedarf lediglich eines Hohlkörpers mit einem Durchflussweg für ein Kühlmittel, welcher an einer geeigneten Stelle im Kühlmittelkreislauf anzuordnen ist. An der Oberfläche des Hohlkörpers sind handelsübliche thermoelektrische Wandler zu befestigen. Die warme Seite des thermoelektrischen Wandler ist die am Hohlkörper befestigte Seite. Die der warmen Seite gegenüberliegende kalte Seite des thermoelektrischen Wandlers wird von der Umgebungsluft gekühlt. Idealerweise ist der Hohlkörper derart angeordnet, dass die kalte Seite durch den Fahrwind gekühlt werden kann, was wiederum die Effizienz des Thermogenerators verbessert.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform umfasst der erfindungsgemäße Ther- mogenerator Sensoren zur Erfassung der Temperatur des erwärmten Kühlmittels und der Temperatur der vom Hohlkörper abgewandten Seite des thermoelektrischen Wandlers. Diese Ausführungsform verwendet weiterhin ein Stell- ventil zur Steuerung der Zuführmenge des erwärmten Kühlwassers in Abhängigkeit von der Temperaturdifferenz der von den Sensoren erfassten Temperaturen zum Hohlkörper. Um elektrische Energie erzeugen zu können, ist es erforderlich, dass eine bestimmte Temperaturdifferenz zwischen der kalten (der vom Hohlkörper abgewandten Seite des thermoelektrischen Wandlers) und der warmen Seite (der am Hohlkörper befestigten Seite des thermoelektrischen Wandlers) vorhanden ist. Durch die Möglichkeit der Steuerung der Zuführmenge des erwärmten Kühlwassers kann eine entsprechende Temperarturdifferenz eingestellt werden und somit die Effizienz des Thermogenerators gesteigert werden.
Nach einer vorteilhaften Ausführungsform weist der Hohlkörper an seiner Außenfläche mehrere verteilt angeordnete thermoelektrische Wandler auf. Durch die Verwendung mehrerer thermoelektrischer Wandler kann naturgemäß auch mehr elektrische Energie erzeugt werden. Es besteht die Möglichkeit lediglich eine Außenseite mit thermoelektrischen Wandlern zu bestücken. Alternativ können auch mehrere Außenseiten mit thermoelektrischen Wandlern versehen werden.
Die thermisch leitfähige Befestigung des thermoelektrischen Wandlers an der Außenfläche des Hohlkörpers kann mittels Wärmeleitkleber und/oder Wärmeleitpaste erfolgen. Hierdurch kann eine sehr stabile und gut wärmeleitende Verbindung zwischen Hohlkörper und thermoelektrischem Wandler hergestellt werden.
Die Integration des erfindungsgemäßen Thermogenerators in ein Kraftfahrzeug kann auf verschiedene Art und Weise erfolgen. Um einen möglichst guten Wirkungsgrad zu erzielen, ist es zweckmäßig den Thermogenerator derart an- zuordnen, dass die kalte Seite des thermoelektrischen Wandlers durch den beim Fahren auftretenden Fahrtwind des Kraftfahrzeugs gekühlt werden kann. Weiterhin sollte bei der Installation des Thermogenerators beachtet werden, dass nur eine möglichst kurze Kühlmittelzuleitung zum Thermogenerator erforderlich ist, um ein Abkühlen des warmen Kühlmittels zu verhindern bzw. zu begrenzen und damit Energieverluste gering zu halten.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist der Hohlkörper am Unterboden des Kraftfahrzeugs befestigt. Hier ist gewährleistet, dass die kalte Seite des thermoelektrischen Wandlers durch den Fahrtwind gekühlt werden kann. Anderer Ausführungsformen verwenden einen in die Außenhaut des Kraftfahrzeugs integrierten Hohlkörper, wo wiederum der Kühleffekt durch den Fahrtwind genutzt werden kann. Der Hohlkörper kann auch im Motorraum befestigt werden, wo insbesondere die Nähe zum Motorkühl kreislauf vorteilhaft ist. Der Hohlkörper könnte bei dieser Ausführung beispielsweise direkt hinter dem Kühlergrill angeordnet werden, wodurch auch hier der Fahrtwind zum Kühlen der kalten Seite des thermoelektrischen Wandlers genutzt werden kann. Weiterhin ist es möglich den Hohlkörper auch im Bereich des Heckschweilers anzuordnen. Dies ist beispielsweise bei Fahrzeugen mit Heckantrieb günstig, da dadurch der Thernnogenerator in Nähe des im Heck befindlichen Motorkühl kreislauf angeordnet ist. Auch hier kann der Kühleffekt des Fahrtwindes ausgenutzt werden. Als vorteilhaft hat es sich erwiesen, wenn der Thermogenerator in den Bereichen der Außenfläche des Hohlkörpers, in denen keine thermoelektrischen Wandler angeordnet sind, eine Isolierung aufweist. Hierdurch kann vermieden werden, dass Wärme aus dem Kühlmittel ungenutzt von den nicht mit thermoelektrischen Wandlern bestückten Bereichen abgegeben wird, wodurch Ener- gieverluste vermieden bzw. reduziert werden können.
Zur Lösung der Aufgabe dient auch ein Verfahren zur thermoelektrischen Abwärmenutzung bei Kraftfahrzeugen gemäß dem beigefügten Anspruch 8. Das erfindungsgemäße Verfahren zur thermoelektrischen Abwärmenutzung findet in dem bereits beschriebenen Thermogenerator statt, welcher in einen Kühlmittelkreislauf des Kraftfahrzeugs integriert ist. Es umfasst nachfolgend beschriebene Schritte: In einem ersten Schritt wird dem Thermogenerator erwärmtes Kühlmittel zugeführt, um die warme Seite mindestens eines thermoe- lektrischen Wandlers mit Wärme zu beaufschlagen. Die kalte Seite des thermoelektrischen Wandlers wird gekühlt. Die Zufuhr des erwärmten Kühlmittels und das Kühlen der kalten Seite werden so gesteuert, dass eine vorgegebenen Temperaturdifferenz zwischen warmer und kalter Seite des thermoelektrischen Wandlers eingestellt wird, die den Betrieb des Wandlers gestattet. Die elektri- sehe Energie am thermoelektrischen Wandler, die durch Umwandlung der im Kühlmittel enthaltenen thermischen Energie generiert wird, wird nun abgegriffen. Die gewonnene elektrische Energie kann in einem Energiespeicher abgespeichert werden. Ein wesentlicher Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens ist darin zu sehen, dass es einen neuen Weg zur Energieeinsparung bei Kraftfahrzeugen aufzeigt, was nicht zuletzt auch unter Umweltaspekten sehr vorteilhaft ist. Aus dem Stand der Technik ist es zwar bekannt, die im erwärmten Kühlmittel enthaltene Energie zur Beheizung des Fahrzeuginnenraums zu nutzen, was jedoch naturgemäß nur in der kalten Jahreszeit sinnvoll ist, da bei höheren Außentemperaturen keine Beheizung des Fahrzeuginnenraums stattfindet. Der erfindungsgemäße Thermogenerator kann ganzjährig zum Einsatz kommen, wodurch neue Energieeinsparpotenziale erschlossen werden.
Nach einer bevorzugten Ausführung umfasst das erfindungsgemäße Verfahren noch folgende zusätzliche Schritte: So wird während des Verfahrens die Temperatur des erwärmten Kühlmittels und die Temperatur der kalten Seite des thermoelektrischen Wandlers erfasst. Anschließend wird aus den erfassten Temperaturen die Temperaturdifferenz ermittelt. In Abhängigkeit von der ermittelten Temperaturdifferenz erfolgt eine Regelung der dem Thermogenerator zugeführten Kühlmittelmenge. Hierdurch wird sichergestellt, dass die zur Stromerzeugung erforderliche Temperaturdifferenz am thermoelektrischen Wandler vorliegt.
Aus dem Stand der Technik sind thermoelektrische Wandler bekannt, welche eine Temperaturdifferenz von etwa 70 K benötigen, um thermische Energie in elektrische Energie umwandeln zu können.
Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung werden nachfolgend anhand der einzigen Figur näher erläutert.
Die Figur zeigt einen erfindungsgemäßen Thermogenerator 01 , welcher zum Einsatz bei Kraftfahrzeugen entwickelt wurde, um bislang nicht genutzte Energieeinsparpotenziale zu erschließen. Der erfindungsgemäße Thermogenerator 01 umfasst einen Hohlkörper 02, welcher in einen Kühlmittelkreislauf eines Kraftfahrzeugs integrierbar ist. Der Hohlkörper 02 besitzt einen Durchflussweg für Kühlmittel 03 und ist derart im Kühlmittelkreislauf angeordnet, dass er von bereits erwärmten Kühlmittel 03 durchströmt wird. Der Hohlkörper 02 kann beispielsweise im Motorkühlkreislauf angeordnet sein. Hierbei hat sich eine Montage des Hohlkörpers 02 im Motorraum als vorteilhaft erwiesen. Alternativ kann der Hohlkörper 02 auch am Unterboden oder im Bereich des Heckschweilers befestigt sein. Es sind auch Ausführungsformen denkbar, bei denen der Hohlkörper 02 Teil der Außenhaut des Kraftfahrzeugs ist. Die erwähnten Anordnungen für den Hohlkörper 02 sind lediglich beispielhaft, andere Anordnungsvarianten sind möglich. Um Energieverluste beim Transport des erwärmten Kühl- mittels 03 zum Hohlkörper 02 zu minimieren, sollte der Hohlkörper 02 möglichst derart im Kühlkreislauf angeordnet werden, dass das erwärmte Kühlmittel 03 nur kurze Wege zum Hohlkörper 02 durchlaufen muss.
An der Außenfläche des Hohlkörpers 02 sind thermoelektrische Wandler 04, wie Peltierelemente, auf geeignete Art und Weise thermisch leitfähig befestigt. Die thermisch leitfähige Befestigung der thermoelektrischen Wandler 04 erfolgt vorzugsweise mittels Wärmeleitkleber und/oder Wärmeleitpaste. Bei der gezeigten Ausführung werden drei thermoelektrische Wandler 04 verwendet, welche an einer Außenseite des Hohlkörpers 02 befestigt sind. Es können natür- lieh auch mehr als drei oder weniger als drei thermoelektrische Wandler 04 zum Einsatz kommen. Die thermoelektrischen Wandler 04 können bei anderen Ausführungen auch auf mehreren Außenseiten des Hohlkörpers 02 angeordnet sein. Bei der Anordnung der thermoelektrischen Wandler 04 ist jedoch zu beachten, dass die vom Hohlkörper 02 abgewandte kalte Seite des thermoelektri- sehen Wandlers 04 gekühlt werden muss, vorzugsweise von der Umgebungsluft. Es sind aber auch Ausführungen möglich, bei denen die kalte Seite von einem eigenen Kühlelement kontaktiert wird, um eine effiziente Kühlung zu erreichen. Vorzugsweise sollte die kalte Seite des thermoelektrischen Wandlers 04 dem Fahrtwind ausgesetzt sein, um hierdurch eine effiziente Kühlung der kalten Seite erreichen zu können.
Der Thermogenerator 01 kann weiterhin mit Sensoren (nicht gezeigt) zur Erfassung der Temperatur des erwärmten Kühlmittels 03 und der Temperatur der vom Hohlkörper 02 abgewandten kalten Seite des thermoelektrischen Wand- lers 04 ausgestattet sein. Des Weiteren umfasst der Thermogenerator 01 bei dieser Ausführung ein Stellventil (nicht gezeigt), welches in Abhängigkeit von der zuvor ermittelten Temperaturdifferenz zwischen Kühlmittel 03 und kalter Seite des thermoelektrischen Wandlers 04 die Zuführmenge des Kühlmittels 03 zum Thermogenerator 01 regelt. Auf diese Weise kann sichergestellt werden, dass die zur Umwandlung von thermischer Energie (aus dem erwärmten Kühlmittel 03) in elektrische Energie erforderliche Temperaturdifferenz am thermoelektrischen Wandler 04 vorliegt.
Der Thermogenerator 01 kann eine zusätzliche Isolierung 05 aufweisen, welche an den Bereichen der Außenfläche des Hohlkörpers 02 angebracht ist, an denen sich keine thermoelektrischen Wandler 04 befinden. Durch die Isolierung 05 kann verhindert werden, dass über die Außenflächen des Hohlkörpers 02 Wärme an die Umgebung abgegeben wird, welche dann nicht mehr zur Erzeugung elektrischer Energie zur Verfügung stehen würde.
Nachfolgend soll das im erfindungsgemäßen Thermogenerator 01 ablaufende Verfahren zur thermoelektrischen Abwärmenutzung bei Kraftfahrzeugen be- schrieben werden.
Dem Thermogenerator 01 wird erwärmtes Kühlmittel 03 zugeführt. Zur Regulierung der zugeführten Menge kann die Temperatur des zugeführten Kühlmittels 03 mittels Sensor erfasst werden. Gleichzeitig wird auch die Temperatur der von der Umgebungsluft bzw. vom Fahrtwind gekühlten kalten Seite des thermoelektrischen Wandlers 04 erfasst. Aus den erfassten Temperaturen wird die Differenz gebildet. Auf Basis der ermittelten Temperaturdifferenz erfolgt eine Regelung der dem Thermogenerator 01 zugeführten Kühlmittelmenge, um die zur Umwandlung erforderliche Temperaturdifferenz am thermoelektrischen Wandler 04 einstellen zu können. Im Thermogenerator 01 wird die im erwärmten Kühlmittel 03 enthaltene thermische Energie in elektrische Energie mittels thermoelektrischen Wandlers 04 umgewandelt, was unter Ausnutzung des Seebeck-Effekts erfolgt. Die im Thermogenerator 01 erzeugte elektrische Energie kann einem Energiespeicher (nicht dargestellt) zugeführt werden und steht anschließend für andere Prozesse zur Verfügung. Bezugszeichenliste
01 Thernnogenerator
02 Hohlkörper
03 Kühlmittel
04 thermoelektrischer Wandler
05 Isolierung

Claims

Patentansprüche
1 . Thermogenerator (01 ) für Kraftfahrzeuge umfassend einen in einen Kühlmittelkreislauf des Kraftfahrzeugs integrierbaren Hohlkörper (02), welcher von erwärmtem Kühlmittel (03) des Kühlmittelkreislaufs durchströmbar ist, und mindestens einen mit der Außenfläche des Hohlkörpers (02) ther- misch leitfähig verbunden thermoelektrischen Wandler (04).
2. Thermogenerator (01 ) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass er Sensoren zur Erfassung der Temperatur des erwärmten Kühlmittels (03) und der Temperatur der vom Hohlkörper (02) abgewandten Seite des thermoelektrischen Wandlers (04) sowie ein Stellventil zur Steuerung der
Zuführmenge des erwärmten Kühlmittels (03) in Abhängigkeit von der Temperaturdifferenz der von den Sensoren erfassten Temperaturen um- fasst.
3. Thermogenerator (01 ) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass er mehrere an der Außenfläche des Hohlkörpers (02) verteilt angeordnete thermoelektrische Wandler (04) aufweist.
4. Thermogenerator (01 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch ge- kennzeichnet, dass der thermoelektrische Wandler (04) mittels Wärmeleitkleber und / oder Wärmeleitpaste thermisch leitfähig mit der Außenfläche des Hohlkörpers (02) verbunden ist.
5. Thermogenerator (01 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch ge- kennzeichnet, dass er in den Bereichen der Außenfläche des Hohlkörpers
(02), in denen keine thermoelektrischen Wandler (04) angeordnet sind, eine Isolierung (05) aufweist. Kraftfahrzeug mit einem Verbrennungsmotor, der einen Kühlkreislauf aufweist, sowie mit einem Thermogenerator (01 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei das den Hohlkörper (02) des Thermogenerators (01 ) durchströmende erwärmte Kühlmittel (03) aus dem Kühlmittelkreislauf zugeführt wird, und wobei die an der mindestens einen Außenfläche des Hohlkörpers (02) angebrachten thermoelektrischen Wandler (04) mit ihrer kalten Seite dem Fahrtwind ausgesetzt angeordnet sind.
Kraftfahrzeug nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Hohlkörper (02) an einer der folgenden Positionen des Kraftfahrzeugs angeordnet ist:
im Motorraum;
im Bereich des Heckschweilers;
am Unterboden;
integriert in die Außenhaut des Kraftfahrzeugs.
Verfahren zur thermoelektrischen Abwärmenutzung bei Kraftfahrzeugen mit einem in einen Kühlmittelkreislauf des Kraftfahrzeugs integrierten Thermogenerator (01 ), umfassend einen in den Kühlmittelkreislauf des Kraftfahrzeugs integrierten Hohlkörper (02), welcher von erwärmtem Kühlmittel (03) des Kühlmittelkreislaufs durchströmt wird, und mindestens einem mit der Außenfläche des Hohlkörpers (02) thermisch leitfähig verbunden thermoelektrischen Wandler (04), wobei folgende Schritte ausgeführt werden:
• Zuführen von erwärmtem Kühlmittel (03) zum Hohlkörper (02), um die warme Seite des thermoelektrischen Wandlers (04) mit Wärme zu beaufschlagen;
• Kühlen der kalten Seite des thermoelektrischen Wandlers (04) durch den beim Fahren auftretenden Fahrtwind;
• Einstellen einer vorgegebenen Temperaturdifferenz zwischen warmer und kalter Seite des thermoelektrischen Wandlers (04); • Abgreifen der elektrischen Energie am thermoelektrischen Wandler (04), die durch Umwandlung der im Kühlmittel (03) enthaltenen thermischen Energie generiert wird;
• Speichern der gewonnenen elektrischen Energie in einem Energiespeicher.
Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperatur des erwärmten Kühlmittels (03) und die Temperatur der kalten Seite des thermoelektrischen Wandlers (04) erfasst werden, dass aus den er- fassten Temperaturen die Temperaturdifferenz ermittelt wird und in Abhängigkeit von der ermittelten Temperaturdifferenz eine Regelung der dem Thermogenerator (01 ) zugeführten erwärmten Kühlmittelmenge erfolgt.
Verfahren nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperaturdifferenz auf 70 K eingestellt wird.
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