DE10108468A1 - Method to exploit the use of wasted heat from vehicle engine cooling system, uses heat to convert into mechanical or electrical energy, employs heat engine based on shape memory alloy - Google Patents

Abstract

Engine coolant, i.e. hot water, is brought into contact with heat engine (10) components including shape-memory alloy (3). The water is cooled by inducing mechanical movement in the components and rotary parts (1, 2) connected to them. Energy transferred is exploited, especially to drive a pump or an electrical generator. An Independent claim is included for the corresponding equipment and vehicle.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine An­ ordnung zur Umwandlung thermischer Energie eines Kühlkreislaufs eines Kraftfahrzeugs in mechanische und/oder elektrische Ener­ gie.The present invention relates to a method and an regulation for the conversion of thermal energy of a cooling circuit of a motor vehicle in mechanical and / or electrical energy strategy.

Um bei Antriebssystemen von Kraftfahrzeugen thermische Überbe­ anspruchungen, z. B. eine Verbrennung von Schmieröl auf der Kol­ bengleitbahn oder unkontrollierte Verbrennungen durch zu hohe Bauteiltemperaturen zu vermeiden, müssen die den heißen Brenn­ raum umgebenden Bauteile wie beispielsweise Zylinderrohr, Zy­ linderkopf, Ventile und gegebenenfalls Kolben intensiv gekühlt werden.In order to thermally over drive systems of motor vehicles claims, e.g. B. a combustion of lubricating oil on the Kol bengleitbahn or uncontrolled burns due to excessive To avoid component temperatures, the hot burning space surrounding components such as cylinder tube, Zy Lindenkopf, valves and, if necessary, piston intensively cooled become.

Da Wasser eine hohe spezifische Wärmekapazität und guten Wärme­ übergang zwischen Werkstoff und Kühlmedium aufweist, werden die meisten Fahrzeugmotoren heute mit Wasser gekühlt. Die Luft- Wasser-Umlaufkühlung ist das meist angewandte System. Sie hat einen geschlossenen Kreislauf, der den Zusatz von Schutzmitteln gegen Korrosion und Erfrieren erlaubt. Das Kühlwasser wird mit einer Pumpe durch den Motor und einen Luft-Wasser-Kühler ge­ pumpt. Die Kühlluft wird durch den Fahrtwind oder durch einen Zusatzlüfter durch den Kühler befördert. Die Kühlwassertempera­ tur ist beispielsweise mit einem Thermostatventil durch Umge­ hung des Kühlers regelbar.Because water has a high specific heat capacity and good warmth has transition between material and cooling medium, the most vehicle engines today are cooled with water. The air- Circulating water cooling is the most used system. she has a closed circuit that requires the addition of protective agents against corrosion and freezing permitted. The cooling water comes with a pump through the engine and an air-water cooler inflated. The cooling air is caused by the airstream or by a Auxiliary fan conveyed through the cooler. The cooling water temperature tur is for example with a thermostatic valve by vice adjustable cooler.

Es erfolgt herkömmlicherweise keine Ausnutzung bzw. Wiederge­ winnung der thermischen Energie des Fahrzeugkühlwassers. Diese wird vielmehr durch Kühler bzw. Lüfter an die Umgebung abgege­ ben. Aus diesem Grunde müssen spezielle Kühler oder Gebläse be­ reitgestellt werden, welche ein relativ hohes Eigengewicht auf­ weisen und groß bauen. Die Bereitstellung derartiger Komponen­ ten ist ferner mit erhöhten Kosten verbunden.There is conventionally no exploitation or reuse Generation of the thermal energy of the vehicle cooling water. This  is rather emitted to the environment by coolers or fans ben. For this reason, special coolers or blowers must be be provided, which have a relatively high weight show and build big. The provision of such components ten is also associated with increased costs.

Wärmekraftmaschinen zur Umwandlung thermischer Energie in me­ chanische oder elektrische Energie sind an sich bekannt. Von einer Wärmekraftanlage spricht man, wenn die dem System zuge­ führte Wärme größer als die abgegebene Wärme ist, so dass das System in der Lage ist, Arbeit zu liefern.Heat engines for converting thermal energy into me mechanical or electrical energy is known per se. Of A thermal power plant is called when the system conducted heat is greater than the heat given off, so that System is able to deliver work.

Aus der US 5,003,779 ist ein Generator zur Gewinnung elektri­ scher Energie aus Wärmeenergie bekannt. Der Generator verwendet hierbei ein rohrförmiges Getriebe, welches teilweise aus einer Formgedächtnis-Legierung besteht. Diese Formgedächtnis- Legierung wird sequentiell mittels einer geothermischen Wärme­ quelle beaufschlagt und abgekühlt, wodurch eine Drehbewegung des Getriebes eingeleitet wird, aus welcher elektrische Energie gewinnbar ist. Eine weitere Wärmekraftmaschine, welche eben­ falls das Deformations-Temperatur-Verhalten von Formgedächtnis- Legierungen ausnutzt, ist aus der US 4,955,196 bekannt.From US 5,003,779 is a generator for electrical production known energy from thermal energy. The generator used here a tubular gearbox, which partially consists of a Shape memory alloy. This shape memory Alloy is sequentially generated using geothermal heat source acted upon and cooled, causing a rotary motion of the transmission is initiated, from which electrical energy is recoverable. Another heat engine, which just if the deformation temperature behavior of shape memory Exploiting alloys is known from US 4,955,196.

Mit der vorliegenden Erfindung wird angestrebt, den energeti­ schen Wirkungsgrad der zum Betrieb eines Kraftfahrzeugs notwen­ digen Energie zu optimieren.With the present invention, the aim is to energeti efficiency of the necessary to operate a motor vehicle optimize your energy.

Dieses Ziel wird erreicht durch ein Verfahren und eine Anord­ nung zur Umwandlung thermischer Energie eines Kühlkreislaufs eines Kraftfahrzeugs in mechanische und/oder elektrische Ener­ gie mit den Merkmalen der Patentansprüche 1 bzw. 5.This goal is achieved through a process and an order to convert thermal energy of a cooling circuit of a motor vehicle in mechanical and / or electrical energy 5 with the features of claims 1 and 5.

Erfindungsgemäß kann auf groß bauende Luftkühler bzw. Gebläse, welche bei herkömmlichen Kraftfahrzeugen notwendig waren, weit­ gehend verzichtet werden. Bei entsprechender energetischer Aus­ beute kann ferner gegebenenfalls auf eine Lichtmaschine, und somit auch auf einen Keilriemen, der sich bei herkömmlichen Fahrzeugen als relativ verschleißanfällig erweist, verzichtet werden. Die erfindungsgemäß zurückgewonnene Energie kann bei­ spielsweise zur Einspeisung in das Bordnetz des Kraftfahrzeugs verwendet werden, aber auch beispielsweise in einem Energiezwi­ schenspeicher gelagert werden. Auch die gekoppelte Verwendung mit einer herkömmlichen Fahrzeugbatterie erweist sich als vor­ teilhaft. Es ist ebenfalls möglich, mit der erfindungsgemäß zu­ rückgewonnenen mechanischen Energie beispielsweise ohne vorhe­ rige Umwandlung in elektrische Energie eine Pumpe zu betreiben. Insgesamt lässt sich erfindungsgemäß der Gesamtwirkungsgrad des Systems Fahrzeug deutlich erhöhen. Ein weiterer Vorteil bei Einsatz der erfindungsgemäßen Lösung besteht darin, dass gegen­ über herkömmlichen Fahrzeugen kleinere Wasserpumpen und auch kleinere Gebläse verwendet werden können.According to the invention, large air coolers or blowers, which were necessary in conventional motor vehicles, far to be dispensed with. With a corresponding energetic off loot can also be optionally on an alternator, and thus also on a V-belt, which is common with conventional  Vehicles that are relatively susceptible to wear and tear become. The energy recovered according to the invention can be for example for feeding into the vehicle electrical system be used, but also for example in an energy be stored. Coupled use, too with a conventional vehicle battery turns out to be geous. It is also possible with the invention recovered mechanical energy, for example, without prior to convert a pump into electrical energy. Overall, the overall efficiency of the Systems significantly increase vehicle. Another advantage at Use of the solution according to the invention is that against over conventional vehicles smaller water pumps and also smaller blowers can be used.

Vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens bzw. der erfindungsgemäßen Anordnung sind Gegenstand der Un­ teransprüche.Advantageous embodiments of the method according to the invention or the arrangement according to the invention are the subject of the Un subclaims.

Zweckmäßigerweise ist die erfindungsgemäß eingesetzte Wärme­ kraftmaschine als Schrägscheiben-Wärmekraftmaschine ausgebil­ det. Derartige Wärmekraftmaschinen bauen relativ klein und wei­ sen einen günstigen Wirkungsgrad auf.The heat used according to the invention is expedient engine trained as a swashplate heat engine det. Such heat engines build relatively small and white a favorable efficiency.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist die erfin­ dungsgemäß eingesetzte Wärmekraftmaschine als Zweirollen- Wärmekraftmaschine ausgebildet. Auch derartige Wärmekraftma­ schinen bauen relativ klein und erweisen sich in der Praxis als robust und zuverlässig.According to a further preferred embodiment, the invention is heat engine used in accordance with the invention as a two-roller Heat engine trained. Such thermal power machines build relatively small and prove themselves in practice robust and reliable.

Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform des erfin­ dungsgemäßen Verfahrens bzw. der erfindungsgemäßen Anordnung handelt es sich bei dem Kühlkreislauf um den Kühlkreislauf ei­ nes Brennstoffzellensystems. Bei Fahrzeugen, die mit einem Brennstoffzellenantrieb ausgerüstet sind, ist der Kühlbedarf zur wirksamen Kühlung der Brennstoffzellen bzw. einer den Brennstoffzellen vorgelagerten Reformierungseinheit sehr groß, so dass einerseits eine große Energiemenge in Form von heißem Kühlwasser freigesetzt wird, andererseits aber auch bei her­ kömmlichen Systemen die Kühleinrichtungen groß dimensioniert werden mußten. Erfindungsgemäß können nun derartige Kühlein­ richtungen wesentlich kleiner dimensioniert werden.According to a particularly preferred embodiment of the inventions method according to the invention and the arrangement according to the invention the cooling circuit is the cooling circuit egg nes fuel cell system. For vehicles with a The fuel requirement is the cooling requirement for effective cooling of the fuel cells or one Fuel cell upstream reforming unit very large,  so that on the one hand a large amount of energy in the form of hot Cooling water is released, but also on the other hand conventional systems, the cooling devices are large had to be. According to the invention, such coolers can now be used directions are dimensioned much smaller.

Die Erfindung wird nun anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung weiter beschrie­ ben. In dieser zeigtThe invention is now based on preferred exemplary embodiments further described with reference to the accompanying drawing ben. In this shows

Fig. 1 eine teilweise geschnittene perspektivische Ansicht ei­ ner Schrägscheiben-Wärmekraftmaschine, welche im Rahmen der vorliegenden Erfindung einsetzbar ist, Fig. 1 is a partially cutaway perspective view ei ner swash plate heat engine, which is used in the context of the present invention,

Fig. 2 eine Schnittansicht der Fig. 1 entlang der Linie A-A, Fig. 2 is a sectional view of FIG. 1 along line AA,

Fig. 3 eine schematische Darstellung zur Erläuterung der Funk­ tionsweise einer Zweirollen-Wärmekraftmaschine, welche ebenfalls im Rahmen der vorliegenden Erfindung einsetz­ bar ist, Fig. 3 is a schematic diagram for explaining the radio tion, a two-roll heat engine, which is also within the scope of the present invention insertion bar,

Fig. 4 eine bevorzugte Weiterbildung einer Schrägscheiben- Wärmekraftmaschine in schematischer Schnittansicht, welche im Rahmen der vorliegenden Erfindung einsetzbar ist, und Fig. 4 shows a preferred development of a swashplate heat engine in a schematic sectional view, which can be used in the context of the present invention, and

Fig. 5 eine weitere bevorzugte Weiterbildung einer Schräg­ scheiben-Wärmekraftmaschine in schematischer Schnittan­ sicht, welche im Rahmen der vorliegenden Erfindung ein­ setzbar ist. Fig. 5 shows a further preferred development of a swash plate heat engine in a schematic sectional view, which can be placed within the scope of the present invention.

In Fig. 1 erkennt man eine Schrägscheiben-Wärmekraftmaschine. Diese Wärmekraftmaschine, die insgesamt mit 10 bezeichnet ist, weist eine erste Welle 1 und eine zweite Welle 2 auf. Die Wel­ len 1 und 2 sind separat zueinander gelagert und mittels einer starren Kupplung gekoppelt. Die Wellen 1, 2 und die starre Kupplung bilden den Abtrieb der Wärmekraftmaschine. Zwischen den Wellen 1, 2 sind Drähte 3 aus einer Formgedächtnis- Legierung, beispielsweise Nickel-Titan (NiTi), vorgesehen, die in der Maschine ausschließlich auf Zug beansprucht werden. Wie in der Abbildung zu erkennen, sind die Nickel-Titan-Drähte in den Umfangsbereichen der jeweiligen Wellen angebracht. Man er­ kennt, dass die Drähte auf der Seite der Welle 2 an einer Schrägscheibe 6 befestigt sind. Die Nickel-Titan-Drähte bilden den Antrieb der Wärmekraftmaschine, wie im folgenden erläutert wird.In FIG. 1 can be seen a swash plate heat engine. This heat engine, which is designated overall by 10, has a first shaft 1 and a second shaft 2 . The Wel len 1 and 2 are stored separately from each other and coupled by means of a rigid coupling. Shafts 1 , 2 and the rigid coupling form the output of the heat engine. Between the shafts 1 , 2 , wires 3 made of a shape memory alloy, for example nickel titanium (NiTi), are provided, which are only subjected to tension in the machine. As can be seen in the figure, the nickel-titanium wires are attached in the peripheral areas of the respective shafts. It is known that the wires are attached to a swash plate 6 on the side of the shaft 2 . The nickel-titanium wires form the drive of the heat engine, as will be explained in the following.

Zur Erzeugung eines Drehmoments ist die Drehachse der ersten Welle 1 gegenüber derjenigen der zweiten Welle 2 geneigt. Die Übertragung des Drehmoments erfolgt mittels der starren Kupp­ lung, über welche die Wellen zusätzlich miteinander verbunden sind.To generate a torque, the axis of rotation of the first shaft 1 is inclined with respect to that of the second shaft 2 . The torque is transmitted by means of the rigid coupling via which the shafts are also connected to each other.

Die beschriebene Anordnung ist in einem fluiddichten Gehäuse 5 vorgesehen, wobei mittels einer Abdichtung 7, welche insbeson­ dere in Fig. 2 erkennbar ist, innerhalb des Gehäuses 5 zwei Teilräume 5a, 5b definiert sind. Der Teilraum 5a ist mittels des relativ warmen Kühlwassers eines Brennstoffzellensystems beaufschlagbar (warme Seite), während der Teilraum 5b bei­ spielsweise mittels Luftkühlung gegenüber dem Teilraum 5a eine niedrigere Temperatur aufweist (kalte Seite).The arrangement described is provided in a fluid-tight housing 5 , two sub-spaces 5 a, 5 b being defined within the housing 5 by means of a seal 7 , which can be seen in particular in FIG. 2. The part space 5 a can be acted upon by the relatively warm cooling water of a fuel cell system (warm side), while the part space 5 b has a lower temperature for example by means of air cooling than the part space 5 a (cold side).

Infolge der Neigung der Wellen 1, 2 zueinander weisen die Dräh­ te 3 zu einem bestimmten Zeitpunkt unterschiedliche Längen auf, wobei die Länge der jeweiligen Drähte durch die Neigung der Wellen bzw. der Schrägscheibe 6 bestimmt ist. Wie man aus einem entsprechenden (hier nicht dargestellten) Deformations- Temperatur-Diagramm erkennen kann, kann ein vorgespannter Ni- Ti-Draht 3 bei abwechselnder Erwärmung (Austenit-Phase, hier im Teilraum 5a) und Abkühlung (Martensit-Phase, hier im Teilraum 5b) jeweils seine Länge ändern. Durch eine derartige Temperatu­ ränderung ist es daher möglich, Wärme in Arbeit umzuwandeln. Im vorliegenden Fall nimmt beispielsweise während einer Umdrehung der Welle 1 die Länge der Drähte 3 in dem Teilraum 5a entsprechend der Neigung der Schrägscheibe 6 zunächst bis zu einer ma­ ximalen Länge zu, um dann wieder, bei direkter oder indirekter Beaufschlagung mittels Kühlluft in dem Teilraum 5b, die Aus­ gangslänge anzunehmen. Zweckmäßigerweise sind die Teilräume 5a, 5b derart angeordnet, dass diese Längenänderungen der Ni-Ti- Drähte optimal ausgenutzt werden können.As a result of the inclination of the shafts 1 , 2 to one another, the wires 3 have different lengths at a certain point in time, the length of the respective wires being determined by the inclination of the shafts or the swash plate 6 . As can be seen from a corresponding (not shown here) deformation temperature diagram, a prestressed Ni-Ti wire 3 with alternating heating (austenite phase, here in subspace 5 a) and cooling (martensite phase, here in Subspace 5 b) change its length. With such a temperature change it is therefore possible to convert heat into work. In the present case, for example, during a revolution of the shaft 1, the length of the wires 3 in the subspace 5 a increases according to the inclination of the swash plate 6 up to a maximum length, and then again, with direct or indirect exposure to cooling air in the subspace 5 b to assume the starting length. The subspaces 5 a, 5 b are expediently arranged in such a way that these changes in length of the Ni-Ti wires can be optimally utilized.

Bei entsprechender Beaufschlagung des Teilraums 5a mit (relativ warmem) Kühlwasser, und des Teilraums 5b mit (relativ kalter) Luft kommt es insgesamt zu einer Drehung der Wellen 1 bzw. 2. Diese mechanische Bewegung kann direkt, beispielsweise zum Be­ treiben einer Pumpe, verwendet werden. Es ist ebenfalls mög­ lich, diese mechanische Energie in an sich bekannter Weise in elektrische Energie umzuwandeln.When the sub-chamber 5 a is subjected to (relatively warm) cooling water and the sub-chamber 5 b is charged with (relatively cold) air, the shafts 1 and 2 are rotated overall. This mechanical movement can be used directly, for example to drive a pump. It is also possible to convert this mechanical energy into electrical energy in a manner known per se.

In Fig. 3 ist eine weitere Möglichkeit zur Umwandlung thermi­ scher Energie in Bewegungsenergie mittels einer Formgedächtnis­ legierung dargestellt. Hierbei liegt ein ungespannter Draht aus einer Formgedächtnislegierung, beispielsweise Nickel-Titan, hier mit 12 bezeichnet, um zwei Rollen 13, 14. Spannungen lie­ gen nur dort vor, wo der Draht 12 um die Rollen 13 bzw. 14 ge­ führt wird. Hierbei handelt es sich um Biegespannungen, welche ansteigen, während der Draht 12 durch ein warmes Bad 15 läuft, in dem sich die Austenitphase des Systems befindet. So entsteht am Umfang der unteren Rolle ein resultierendes Kräftepaar, wel­ ches sich auf die Rolle 13 überträgt und eine einmal gestartete Bewegung aufrechterhalten kann. Die so zur Verfügung gestellte Wärmekraftmaschine kann links oder rechts herum laufen, je nachdem wie sie gestartet wird. Der Vorteil derartiger Wärme­ kraftmaschinen liegt darin, dass sie auch kleine Temperaturdif­ ferenzen ausnutzen können. Für den Fall des Einsatzes einer derartigen Wärmekraftmaschine im Fahrzeugbereich entspricht das warme Wasserbad 15 dem Bereich, in dem das Wasser des Kühl­ kreislaufs die Rolle 13 beaufschlägt.In Fig. 3 another way to convert thermal energy into kinetic energy by means of a shape memory alloy is shown. Here, an untensioned wire made of a shape memory alloy, for example nickel titanium, here designated 12, lies around two rollers 13 , 14 . Tensions are only present where the wire 12 leads around the rollers 13 and 14, respectively. These are bending stresses, which increase as the wire 12 runs through a warm bath 15 in which the austenite phase of the system is located. This creates a resulting pair of forces on the circumference of the lower roller, which transfers to the roller 13 and can maintain a movement once started. The heat engine thus provided can run left or right, depending on how it is started. The advantage of such heat engines lies in the fact that they can also use small temperature differences. In the event that such a heat engine is used in the vehicle area, the warm water bath 15 corresponds to the area in which the water of the cooling circuit acts on the roller 13 .

In Fig. 4 erkennt man eine Weiterentwicklung der Schrägschei­ ben-Wärmekraftmaschine, wobei die schematische Ansicht der Fig. 4 im wesentlichen der Schnittansicht der Fig. 2 entspricht. Die Drähte aus einer Formgedächtnis-Legierung sind hier mit 23 be­ zeichnet und um eine Achse 24 drehbar.In Fig. 4 can be seen a further development of the swashplate ben heat engine, wherein the schematic view of Fig. 4 substantially corresponds to the sectional view of FIG. 2. The wires made of a shape memory alloy are marked here with 23 be and rotatable about an axis 24 .

Man erkennt, dass die gemäß der Ausführungsform der Fig. 1 und 2 halbzylinderförmigen Teilräume 5a, 5b hier gewissermaßen auseinandergezogen sind. Im einzelnen ist ein erster, im we­ sentlichen kreisförmiger Raum relativ hoher Temperatur mit 25, und ein zweiter, im wesentlichen ringförmiger Raum relativ niedriger Temperatur mit 26 bezeichnet. Der erste Raum 25 wird hierbei mit Fahrzeugkühlwasser beaufschlagt (Temperatur etwa 80° Celsius), wobei dessen Fließrichtung senkrecht zur Zeiche­ nebene liegt. Die um die Drehachse 24 drehbaren Drähte 23 bewe­ gen sich in den ersten Raum 25 hinein, wodurch es zu einer Län­ genveränderung der Drähte 23 kommt, deren Auswirkung bereits ausführlich unter Bezugnahme auf die Fig. 1 und 2 besprochen wurde. In dem Übergangsbereich 27 treten die Drähte aus dem er­ sten Raum 25 aus und in den zweiten Raum 26 ein, wobei sie in dem Bereich 28 wieder aus dem zweiten Raum 26 in den ersten Raum 25 eintreten. Der Ringspalt bzw. ringförmige Raum 26, in den zusammen mit den Drähten 23 auch Kühlwasser eintreten kann, ist beispielsweise mittels eines (nicht dargestellten) Luftge­ bläses gegenüber dem ersten Raum 25 abkühlbar. Hierdurch kommt es beim Durchgang der Drähte 23 durch den ringförmigen Raum 26 zu einer Längenänderung, beispielsweise einer Verkürzung der Drähte, was zu dem unter Bezugnahme auf Figg. 1 und 2 beschrie­ benen Effekt der Erzeugung eines Drehmoments führt. Ein mit ei­ ner so ausgeführten Wärmekraftmaschine in Wirkverbindung ste­ hender Generator kann die entstehende mechanische Energie in elektrische Energie umsetzen.It can be seen that the semi-cylindrical partial spaces 5 a, 5 b according to the embodiment of FIGS. 1 and 2 are here, as it were, pulled apart. Specifically, a first, essentially circular space of relatively high temperature is designated by 25, and a second, substantially annular space of relatively low temperature is designated by 26. The first space 25 is subjected to vehicle cooling water (temperature about 80 ° Celsius), the flow direction of which is perpendicular to the drawing. The rotatable about the axis of rotation 24 wires 23 move into the first space 25 , resulting in a length change of the wires 23 , the effect of which has already been discussed in detail with reference to FIGS. 1 and 2. In the transition area 27 , the wires emerge from the first room 25 and enter the second room 26 , and in the area 28 they reenter the second room 26 into the first room 25 . The annular gap or annular space 26 , in which cooling water can also enter together with the wires 23 , can be cooled relative to the first space 25 , for example by means of a (not shown) Luftge. This results in a change in length, for example a shortening of the wires, when the wires 23 pass through the annular space 26 , which leads to the situation with reference to FIG. 1 and 2 described effect of generating a torque leads. A generator that is operatively connected to a heat engine designed in this way can convert the resulting mechanical energy into electrical energy.

In Fig. 5 ist eine bevorzugte Weiterbildung der Wärmekraftma­ schine gemäß Fig. 4 schematisch dargestellt. Gleiche Elemente sind mit gleichen Bezugszeichen versehen. Man erkennt, dass die Drähte 23 konzentrisch in mehreren Lagen 23a bis 23e angeordnet sind, wobei den einzelnen Lagen jeweilige Ringspalte 26a bis 26e zugeordnet sind. In Fig. 5 a preferred development of the heat engine according to FIG. 4 is shown schematically. The same elements are provided with the same reference symbols. It can be seen that the wires 23 are arranged concentrically in a plurality of layers 23 a to 23 e, with the individual layers being assigned respective annular gaps 26 a to 26 e.

Analog zu der Ausführungsform der Fig. 4 treten die jeweiligen Lagen von Drähten 23 in einem Bereich 27 von dem durch den Kühlwasserkreis beaufschlagten Raum 25 in die jeweiligen Rings­ palte 26a bis 26e ein. Der Austritt der Drähte aus dem Rings­ palten 26a bis 26e erfolgt in einem Bereich 28. Die Ringspalte 26a bis 26e sind in der unter Bezugnahme auf Fig. 4 dargestell­ ten Weise kühlbar, wobei die zwischen den Ringspalten liegenden Bereiche die aktive Wärmetauscherfläche bilden. Der Vorteil der Ausführungsform gemäß Fig. 5 besteht darin, dass sie gegenüber der Ausführungsform der Fig. 4 ein Mehrfaches an Wärmetauscher­ fläche und Drahtbeaufschlagungsfläche bietet. Hierdurch ist es möglich, ein größeres Maß an mechanischer Energie aufgrund der bereits diskutierten Formgedächtniseffekte zu generieren, so dass beispielsweise das Drehmoment eines angeschlossenen Gene­ rators erhöht werden kann.Analogous to the embodiment of FIG. 4, the respective layers of wires 23 occur in an area 27 from the space 25 acted upon by the cooling water circuit into the respective annular slots 26 a to 26 e. The wires exit from the ring gaps 26 a to 26 e in an area 28 . The annular gaps 26 a to 26 e can be cooled in the manner shown with reference to FIG. 4, the regions lying between the annular gaps forming the active heat exchanger surface. The advantage of the embodiment according to FIG. 5 is that it offers a multiple of the heat exchanger surface and wire contact surface compared to the embodiment of FIG. 4. This makes it possible to generate a larger amount of mechanical energy on the basis of the shape memory effects already discussed, so that, for example, the torque of a connected generator can be increased.

Die Luftkühlung der Ringspalte 26a bis 26b erfolgt in vorteil­ hafter Weise parallel zu der Fließrichtung des Kühlwassers in den Raum 25, im vorliegenden Beispiel also senkrecht zur Zei­ chenebene.The air cooling of the annular gaps 26 a to 26 b advantageously takes place parallel to the direction of flow of the cooling water in the space 25 , ie perpendicular to the plane of the drawing in the present example.

Zweckmäßigerweise sind die Wärmekraftmaschinen gemäß den Fig. 4 und 5 als Aluminiumlegierungskäfige realisiert.The heat engines according to FIGS. 4 and 5 are expediently implemented as aluminum alloy cages.

Claims (10)

1. Verfahren zur Umwandlung thermischer Energie eines Kühlwas­ sersystems eines Fahrzeugs in mechanische und/oder elektrische Energie, mit folgenden Schritten:

• - Beaufschlagen von eine Formgedächtnis-Legierung aufweisenden Bauteilen (3, 12, 23) einer Wärmekraftmaschine (10) mit Kühl­ wasser einer ersten, höheren Temperatur,
• - Abkühlung des die Bauteile (3, 12, 23) beaufschlagenden Kühl­ wassers zur Einleitung einer mechanischen Bewegung der Bau­ teile (3, 12, 23) und mit diesen in Wirkverbindung stehenden drehbar gelagerten Elementen (1, 2, 14, 15),
• - Ausnutzen der durch die mechanische Bewegung bereitgestellten Energie, insbesondere zur Beaufschlagung einer Pumpe oder ei­ nes elektrischen Generators.

1. A method for converting thermal energy of a cooling water system of a vehicle into mechanical and / or electrical energy, comprising the following steps:

• - Applying a shape memory alloy components ( 3 , 12 , 23 ) of a heat engine ( 10 ) with cooling water of a first, higher temperature,
• - Cooling of the components ( 3 , 12 , 23 ) acting cooling water to initiate a mechanical movement of the construction parts ( 3 , 12 , 23 ) and with these rotatably mounted elements ( 1 , 2 , 14 , 15 ) that are operatively connected to them,
• - Exploitation of the energy provided by the mechanical movement, in particular to act on a pump or egg nes electrical generator.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die eingesetzte Wärmekraftmaschine als Schrägscheiben- Wärmekraftmaschine ausgebildet ist.2. The method according to claim 1, characterized, that the heat engine used as a swashplate Heat engine is designed. 3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die eingesetzte Wärmekraftmaschine als Zweirollen- Wärmekraftmaschine ausgebildet ist.3. The method according to claim 1, characterized, that the heat engine used as a two-roller Heat engine is designed. 4. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als Kühlwassersystem das Kühlwassersystem eines mittels Brennstoffzellen angetriebenen Fahrzeug verwendet wird. 4. The method according to any one of the preceding claims, characterized, that as the cooling water system, the cooling water system is a means Fuel cell powered vehicle is used.   5. Anordnung zur Umwandlung thermischer Energie eines Kühlwas­ sersystems eines Kraftfahrzeugs in mechanische und/oder elek­ trische Energie, mit einer von dem Kühlwasser des Kühlwassersy­ stems beaufschlagbaren Wärmekraftmaschine (10) zur Umwandlung der thermischen Energie des Kühlwassers in mechanische Energie, dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmekraftmaschine als das Deformations-Temperatur- Verhalten von Formgedächtnis-Legierungen ausnutzende Wärme­ kraftmaschine ausgebildet ist.5. Arrangement for converting thermal energy of a cooling water system of a motor vehicle into mechanical and / or elec trical energy, with a heat engine that can be acted upon by the cooling water of the cooling water system ( 10 ) for converting the thermal energy of the cooling water into mechanical energy, characterized in that the Heat engine is designed as the deformation temperature behavior of shape memory alloys utilizing heat engine. 6. Anordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmekraftmaschine als Schrägscheiben- Wärmekraftmaschine ausgebildet ist.6. Arrangement according to claim 5, characterized, that the heat engine as a swashplate Heat engine is designed. 7. Anordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmekraftmaschine als Doppelrollen-Wärmekraftmaschine ausgebildet ist.7. Arrangement according to claim 5, characterized, that the heat engine as a double-roll heat engine is trained. 8. Anordnung nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Kühlkreislauf der Kühlkreislauf eines Brennstoffzel­ lensystems eines mittels Brennstoffzellen angetriebenen Fahr­ zeugs ist.8. Arrangement according to one of claims 5 to 7, characterized, that the cooling circuit is the cooling circuit of a fuel cell lens system of a drive powered by fuel cells is stuff. 9. Fahrzeug, bei dem thermische Energie eines Kühlwassersystems gemäß dem Verfahren eines der Ansprüche 1 bis 4 in mechanische und/oder elektrische Energie umgewandelt wird.9. Vehicle using the thermal energy of a cooling water system according to the method of one of claims 1 to 4 in mechanical and / or electrical energy is converted. 10. Fahrzeug mit einer Anordnung zur Umwandlung thermischer Energie eines Kühlkreislaufs in mechanische und/oder elektri­ sche Energie nach einem der Ansprüche 5 bis 9.10. Vehicle with an arrangement for converting thermal Energy of a cooling circuit in mechanical and / or electri energy according to one of claims 5 to 9.