DE102021114792B4 - Elektrofahrzeug mit Energierückgewinnungssystem - Google Patents

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein elektromechanisches Energierückgewinnungssystem in einem Elektrofahrzeug und Verfahren zu dessen Betrieb.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein elektromechanisches Energierückgewinnungssystem in einem Elektrofahrzeug und Verfahren zu dessen Betrieb.
  • Bei heutigen Fahrzeugen werden in verschiedenen Baugruppen elektrische Drehmotoren eingesetzt. Diese Motoren werden fast ausschließlich zur Erzeugung mechanischer Arbeit verwendet. Außer bei Riemenstartergeneratoren und Drehstrommotoren in den Hybridgetrieben / Antriebsmotoren in E-Fahrzeugen wird keine Energierückgewinnung ermöglicht.
  • Die thermische Arbeit wird zur Energierückgewinnung für weitere Anwendungen im Fahrzeug nicht genutzt. Dieses Energiepotential wird in der Regel in jedem Fahrzeug als Abwärme an die Umwelt abgegeben. Aktuell besteht nur die Absicht, eine gewisse Kapazität an Wärme zu speichern, um im Winter die Heizleistung für das Fahrzeug einzusparen. Betrachtet man die Leistung der E-Antriebe und die Wirkungsgrade der Antriebe, so steht ein hohes Potential zur Energierückgewinnung zur Verfügung.
  • Die DE 10 2014 019 657 A1 betrifft ein Fahrzeug mit zumindest einer Brennkraftmaschine, einer Abwärmenutzungsvorrichtung und einer Steuereinheit zum Betreiben der Abwärmenutzungsvorrichtung. Die Abwärmenutzungsvorrichtung basiert auf einem thermodynamischen Kreisprozess, dem sogenannten Clausius-Rankine-Kreislauf. Dabei wird in einer Kreisleitung ein Arbeitsmedium transportiert. Zum Transport des Arbeitsmediums ist in die Kreisleitung eine Pumpe integriert, mittels welcher das Arbeitsmedium in flüssiger Form zu einem Verdampfer gefördert wird, in dem das Arbeitsmedium verdampft. Hierzu ist der Verdampfer vorzugsweise an den Abgasstrang der Brennkraftmaschine gekoppelt. Der Verdampfer kann wie ein Wärmetauscher funktionieren, der dem Abgas der Brennkraftmaschine Wärme entzieht, wobei das Arbeitsmedium mittels dieser Wärme verdampft wird. Das erwärmte und verdampfte unter höherem Druck stehende Arbeitsmedium wird vom Verdampfer über die Kreisleitung zu einer in dieser angeordneten Fluidenergiemaschine geführt. In der Fluidenergiemaschine entspannt das erwärmte und verdampfte Arbeitsmedium, wobei diesem thermische Energie entzogen und in mechanische Energie umgewandelt wird. Die Fluidenergiemaschine kann beispielsweise als Scrollexpander, als Hubkolbenexpander oder als Turbine ausgebildet sein. In einer Ausführungsform wird mittels der Fluidenergiemaschine ein Generator angetrieben, der Bestandteil der als Abwärme-Stromgenerator ausgeführten Abwärmenutzungsvorrichtung ist. Ebenso kann ergänzend oder alternativ vorgesehen sein, die mechanische Energie als solche zu nutzen. Der entspannte Dampf wird von der Fluidenergiemaschine zu einem Kondensator geführt, der ebenfalls in die Kreisleitung integriert ist. In dem Kondensator kondensiert, d. h. verflüssigt der Dampf, anschließend wird das Arbeitsmedium im flüssigen Zustand erneut über die Kreisleitung der Pumpe zugeführt.
  • Die DE 10 2016 217 743 A1 offenbart ein System für eine Brennkraftmaschine eines Fahrzeugs, das ein Abwärmerückgewinnungssystem und ein Rekuperationssystem umfasst. Das Abwärmerückgewinnungssystem weist einen ein Arbeitsmedium führenden Kreislauf auf. Der Kreislauf umfasst in Flussrichtung des Arbeitsmediums eine Speisefluidpumpe, einen Verdampfer, eine Expansionsmaschine und einen Kondensator. Die Expansionsmaschine ist mechanisch mit einem Generator verbunden. Das Rekuperationssystem weist eine elektrische Maschine auf, die mittels eines Übertragungselements mit einer Kurbelwelle der Brennkraftmaschine verbindbar ist. Der Generator und die elektrische Maschine sind elektrisch mit einem gemeinsamen Energiespeicher verbunden. Das Abwärmerückgewinnungssystem und das Rekuperationssystem weisen eine gemeinsame Steuerungslogik auf.
  • Aus der DE 10 2010 007 911 A1 ist eine Antriebseinheit eines Kraftfahrzeugs bekannt mit einer an eine Abtriebswelle gekoppelten Brennkraftmaschine und mit einem Abwärmenutzungssystem, durch das zumindest ein Teil der aus der Brennkraftmaschine und/oder aus einem der Brennkraftmaschine nachgeschalteten Abgassystem abgeführten Abwärme mittels eines thermisch angetriebenen Energiewandlers in elektrische Energie umgewandelt wird, die wenigstens teilweise zumindest einem Nebenverbraucher und/oder einem elektrischen Bordnetz des Kraftfahrzeugs zuleitbar ist. Zusätzlich zum Abwärmenutzungssystem ist eine weitere Wärmequelle vorgesehen, durch die der thermisch angetriebene Energiewandler mit Wärme versorgbar ist.
  • Die US 2018 / 0 257 479 A1 offenbart ein Elektrofahrzeug mit Radnabenmotoren, einer Batterie, die elektrisch mit den Radnabenmotoren gekoppelt ist, einer Leistungselektronik, die einen DC-AC-Wechselrichter, einen AC-DC-Wechselrichter und einen Aufwärtswandler beinhaltet, von dem Gleichstromleistung empfangen wird. Die Batterie liefert Wechselstrom an die Radnabenmotoren und einen Generator, der über die Leistungselektronik elektrisch mit der Batterie gekoppelt ist. Das Elektrofahrzeug umfasst ein Clausius-Rankine-Kreissystem, das eine Pumpe, ein erstes Ventil mit einem Eingang, einem ersten Ausgang und einem zweiten Ausgang aufweist, die mit der Pumpe, dem Generator bzw. den Radnabenmotoren verbunden sind. Ein zweites Ventil mit einem ersten Eingang ist mit dem Generator verbunden, ein zweiter Eingang verbindet die Radnabenmotoren und ein Ausgang liefert das Arbeitsfluid an die Leistungselektronik. Ein Expander empfängt das Arbeitsfluid von mindestens einer der Leistungselektroniken.
  • DE 10 2019 009 037 A1 betrifft eine Vorrichtung zur Energierückgewinnung für ein Kraftfahrzeug, die einen Antrieb und einen Fluidkreislauf zur Abwärmenutzung des Antriebs aufweist. In dem Fluidkreislauf zirkuliert ein Arbeitsfluid. Der Fluidkreislauf weist einen ersten Wärmeübertrager auf, der thermisch mit dem Antrieb zur Übertragung von Abwärme von dem Antrieb auf das Arbeitsfluid gekoppelt ist, eine Expansionsmaschine und einen Expansionsmaschinen-Bypass, der die Expansionsmaschine umgeht und in dem ein zweiter Wärmeübertrager angeordnet ist.
  • Aus der US 6 457 308 B1 ist eine Wärmeenergie-Motoranordnung bekannt, die einen Zylinder, einen Kolbensatz, einen Zwischenüberhitzer, eine Spindel und ein Schwungrad umfasst. Eine externe Wärmequelle ist außerhalb des Zylinders angeordnet, um den Kolbensatz anzutreiben, um eine hin- und hergehende Bewegung entlang der Spindel auszuführen. Der Kolbensatz hat mindestens eine Nut an seiner Außenfläche und das Schwungrad führt eine Drehbewegung aus, die durch die Nut geführt wird. Der Zwischenüberhitzer ist innerhalb des Zylinders angeordnet und wird verwendet, um Wärmeenergie zu akkumulieren, um die Effizienz der Wärmeenergie-Motoranordnung zu verbessern.
  • Vor diesem Hintergrund hat sich die Erfindung die Aufgabe gestellt, Vorrichtungen und Verfahren zur Verfügung zu stellen, mit denen die Energieeffizienz eines Elektrofahrzeugs weiter verbessert werden kann.
  • Die Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 9. Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen, der Beschreibung und den Abbildungen.
  • Gegenstand der Erfindung ist ein Elektrofahrzeug, welches eine Vorrichtung zur Umwandlung von Abwärme mindestens einer elektrischen Maschine und/oder mindestens eines Energiespeichers des Elektrofahrzeugs in mechanische und/oder elektrische Energie umfasst.
  • In einer Ausführungsform umfasst das Elektrofahrzeug eine Vorrichtung zur Umwandlung von Abwärme mindestens einer elektrischen Maschine und/oder mindestens eines Energiespeichers des Elektrofahrzeugs in mechanische und/oder elektrische Energie.
  • Erfindungsgemäß wird die thermische Abwärme, die durch den Fahrzeugbetrieb anfällt, zur Erzeugung eines Gasdruck genutzt, um eine Energierückgewinnung zu ermöglichen. In einer Ausführungsform wird im Fahrzeug eine Kombination aus mechanischem Motor und elektrischem Motor (Kombigenerator) verbaut. Ein mechanischer Antrieb kann über die Abwärme der Antriebsmotoren oder des Speichers für elektrische Energie erfolgen. Durch Verdampfung eines Arbeitsmediums mit niedrigem Siedepunkt und hohem Dampfdruck kann ein Druckpotential zur Umgebung aufgebaut werden, welches für den Antrieb dieses Motors genutzt werden kann.
  • In einer anderen Ausführungsform wird im Fahrzeug eine Gasexpansionsturbine (Expander) eingesetzt, die den erzeugten Gasdruck zur Energierückgewinnung nutzt. Der Expander kann ein mechanisches Zusatzmoment für den Antrieb des Fahrzeugs bereitstellen und/oder einen Generator antreiben, um elektrische Energie zu erzeugen, die einem Speicher des Fahrzeugs und/oder einem Traktionsmotor des Fahrzeugs zugeführt wird.
  • Die Vorrichtung zur Umwandlung von Abwärme in mechanische und/oder elektrische Energie weist in einer anderen Ausführungsform einen Kombigenerator auf, der einen gasbetriebenen mechanischen Linearmotor und eine damit mechanisch koppelbare elektrische Maschine umfasst.
  • Der Kombigenerator verbindet einen mechanischen Linearmotor (Druckraum, Kolben, Dämpfung Kolbenstange) mit einem elektrischen Motor (Stator, Rotor) über eine Kupplung und einer gemeinsamen Lagerung über Freiläufe.
  • In einer Ausführungsform des Kombigenerators ist eine Kolbenstange eines Linearkolbens des gasbetriebenen mechanischen Linearmotors axial gelagert in Freiläufen mit Führungskurven, die eine Linearbewegung der Kolbenstange in eine Drehbewegung eines Rotors der elektrischen Maschine umsetzen. Durch den Hub des Kolbens und den Drall der Führungskurve werden eine Drehbewegung und ein mechanisches Moment erzeugt.
  • Die Kolbenstange kann zur besseren Kühlung hohl ausgeführt sein. Dies ermöglicht eine aktive Kühlung in einem gesonderten Kühlkreislauf, evtl. mit der E-Maschine oder eine passive Kühlung über eine Natriumfüllung etc.
  • Die Kombination eines mechanischen Linearmotors mit einem elektrischen Antrieb ermöglicht verschiedene Einsatzmöglichkeiten. Durch den Einsatz einer Kupplung und Steuerungseinheit sind verschiedene Einsatzmöglichkeiten darstellbar:
    • • Abnahme rein mechanischer Arbeit in Form der linearen Bewegung,
    • • Erzeugung einer rein mechanischen Drehbewegung,
    • • Erzeugung von elektrischer Energie (Energierückgewinnung),
    • • Einsparung von elektrischer Energie, indem die mechanische Bewegung mit dem elektrischen Antrieb überlagert wird, so dass ein zusätzliches Moment mit einfließt.
  • In einer Ausführungsform umfasst der mindestens eine Energiespeicher mindestens eine HV-Batterie. In einer anderen Ausführungsform umfasst der mindestens eine Energiespeicher mindestens eine Brennstoffzelle.
  • Der Kombigenerator benötigt einen Heiz- und Kühlkreislauf in dem ein verdampfbares Arbeitsmedium zirkuliert. In einer Ausführungsform verfügt der Kombigenerator über einen separaten ersten Heiz- und Kühlkreislauf, in dem ein verdampfbares Arbeitsmedium zirkuliert. Die Wärmeübertragung von der mindestens einen elektrischen Maschine (Traktionsmotor) und/oder dem mindestens einen Speicher für elektrische Energie (z. B. HV-Batterie, Brennstoffzelle) erfolgt über einen zweiten Kühlkreislauf, in dem ein flüssiger Wärmeträger zirkuliert (z. B. ein Silikonöl). Der Wärmeaustausch zwischen den beiden Kreisläufen erfolgt über einen Wärmetauscher / Verdampfer. Nach der Expansionsarbeit im Kombigenerator wird das Arbeitsmedium wieder kondensiert und dem Verdampfer zugeführt. Es ist auch ein Druckspeicher zum Ausgleich von Spitzenleistungen usw. im ersten Kreislauf denkbar. Dies ist je nach Auslegung des Systems und dessen Anforderungen/Aufgaben zu bestimmen. Es besteht weiterhin ebenso die Möglichkeit, von extern dem Fahrzeug Wärmeenergie zu zuführen, um diese im Fahrzeug in mechanische Arbeit und/oder elektrische Energie zu wandeln und zur Verfügung zu stellen.
  • In einer anderen Ausführungsform ist die Vorrichtung zur Umwandlung von Abwärme mindestens einer elektrischen Maschine und/oder mindestens eines Energiespeichers des Elektrofahrzeugs in mechanische und/oder elektrische Energie in einen einzigen Wärmeträgerkreislauf eingebunden, in dem ein verdampfbares Arbeitsmedium zirkuliert. Abwärme mindestens einer Wärmequelle, d. h., der mindestens einen elektrischen Maschine (Traktionsmotor) und/oder des mindestens einen Speichers für elektrische Energie (z. B. HV-Batterie, Brennstoffzelle), wird von dem flüssigen Arbeitsmedium aufgenommen. Das flüssige Arbeitsmedium wird einem Verdampfer zugeführt, verdampft, und der Vorrichtung zur Umwandlung von Abwärme (z. B. Kombigenerator oder Expander) zugeführt. Nach der Expansionsarbeit in der Vorrichtung zur Umwandlung von Abwärme wird das Arbeitsmedium in einem Kondensator wieder kondensiert und zu der Wärmequelle bzw. den Wärmequellen zurückgeführt.
  • In einer Ausführungsform weist die Vorrichtung zur Umwandlung von Abwärme in mechanische und/oder elektrische Energie einen Kreislauf auf, in dem ein Arbeitsmedium zirkuliert, welches bei 1013,25 hPa einen Siedepunkt von nicht mehr als 80°C aufweist.
  • Das Arbeitsmedium muss einen Siedepunkt bei Normaldruck aufweisen, der eine Verdampfung des Arbeitsmediums und den Aufbau eines Überdrucks bei den Temperaturen ermöglicht, die im Normalbetrieb des Elektrofahrzeugs in der mindestens einen elektrischen Maschine, d. h. dem Traktionsmotor bzw. den Traktionsmotoren des Elektrofahrzeugs, bzw. in dem mindestens einen Speicher für elektrische Energie herrschen. In der Regel sind dies Temperaturen von weniger als 100°C.
  • Als Arbeitsmedien kommen prinzipiell beispielsweise Kohlenwasserstoffe wie n-Butan, n-Pentan, Isopentan oder Neopentan, oder Fluorkohlenwasserstoffe wie 1,1,1,2-Tetrafluorethan (R134a). 1,1,1,3,3-Pentafluorpropan (R245fa), oder 2,3,3,3-Tetrafluorpropen (R1234yf) in Frage. Diese haben jedoch wegen ihrer Brennbarkeit bzw. ihres Fluorgehalts gewisse Nachteile. In einer speziellen Ausführungsform ist das Arbeitsmedium Kohlendioxid. In einer anderen speziellen Ausführungsform ist das Arbeitsmedium Ethanol.
  • Über eine Recheneinheit erfolgt sowohl die Steuerung der benötigen Kühlkreisläufe als auch die Steuerung der kombinierten Maschine. Dazu werden die üblichen Messgrößen Temperatur, Druck, Drehzahl über jeweilige Sensoren ermittelt und ausgeregelt.
  • In einer Ausführungsform ist die Recheneinheit Bestandteil eines integrierten Steuerungssystems des Elektrofahrzeugs, das auch Zugriff auf sämtliche Sensormessdaten und Daten eines Navigationssystems des Fahrzeugs hat. Dadurch wird eine vorausschauende Steuerung der Vorrichtung zur Umwandlung von Abwärme möglich, die die Trägheit des einen oder zwei Wärmekreisläufe umfassenden Gesamtsystems kompensieren, die zu erwartenden Abwärmemengen prognostizieren und bei der Steuerung berücksichtigen, und zudem sicherstellen kann, dass für einen zu erwartenden Heizbedarf die erforderlichen Wärmemengen zur Verfügung stehen.
  • Gegenstand der Erfindung ist auch ein Verfahren zum Betreiben eines Elektrofahrzeugs, bei dem die Abwärme mindestens einer elektrischen Maschine und/oder mindestens eines Energiespeichers des Elektrofahrzeugs in mechanische Energie umgewandelt und zum Antrieb des Elektrofahrzeugs genutzt und/oder in elektrische Energie umgewandelt und mindestens einer elektrischen Maschine und/oder mindestens einem Energiespeicher des Elektrofahrzeugs zugeführt wird.
  • In einer Ausführungsform des Verfahrens wird mit der Abwärme ein Arbeitsmedium verdampft und das gasförmige Arbeitsmedium treibt einen Kombigenerator an, wie er voranstehend beschrieben ist.
  • Mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung und dem erfindungsgemäßen Verfahren lässt sich die beim Betrieb eines Elektrofahrzeugs entstehende Abwärme nutzen, um den Antrieb des Fahrzeugs durch ein Zusatzmoment zu unterstützen und/oder elektrische Energie einzusparen bzw. rückzugewinnen. Weitere Vorteile und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung und den beiliegenden Zeichnungen.
  • Es versteht sich, dass die voranstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
  • Die Erfindung ist anhand von Ausführungsformen in den beigefügten Zeichnungen exemplarisch dargestellt und wird unter Bezugnahme auf die Zeichnungen weiter beschrieben. Es zeigt:
    • 1 eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Elektrofahrzeugs;
    • 2 eine Ausführungsform eines Kombigenerators zur Umwandlung thermischer Energie in mechanische und/oder elektrische Energie.
  • 1 zeigt schematisch eine Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Elektrofahrzeugs 1. Das Elektrofahrzeug 1 umfasst einen Kombigenerator 10 zur Umwandlung thermischer Energie in mechanische und/oder elektrische Energie, der über Rohrleitungen eines Kreislaufs 40, in dem ein verdampfbares Arbeitsmedium zirkuliert, mit einem Wärmetauscher / Verdampfer 20 und einem Kondensator 30 verbunden ist. Der Wärmetauscher / Verdampfer 20 ist an einen Wärmeträgerkreislauf 70 angeschlossen, der Wärme von einem Traktionsmotor 50 und einer HV-Batterie 60 des Elektrofahrzeugs abführt. Im Wärmetauscher / Verdampfer 20 wird die Wärme des im Wärmeträgerkreislauf 70 zirkulierenden Wärmeträgers zur Verdampfung des im Kreislauf 40 zirkulierenden Arbeitsmediums genutzt. Das gasförmige Arbeitsmedium wird im Kombigenerator 10 genutzt, um mechanische Arbeit zu verrichten und/oder elektrischen Strom zu erzeugen. Nach der Expansionsarbeit im Kombigenerator 10 wird das Arbeitsmedium im Kondensator 30 wieder kondensiert und dem Verdampfer 20 zugeführt.
  • 2 zeigt schematisch eine Ausführungsform eine Ausführungsform eines Kombigenerators 10 zur Umwandlung thermischer Energie in mechanische und/oder elektrische Energie. Der Kombigenerator 10 umfasst einen Linearkolben 110 mit einer Kolbenstange 160, der in einem Druckraum 120 beweglich angeordnet ist. Eine Regeleinheit 200 reguliert den Strom des gasförmigen Arbeitsmediums in den Druckraum 120 oder aus diesem heraus (in der Zeichnung durch Pfeile symbolisiert). Ein Dämpfungselement 130, das beispielsweise ein Dämpfungsvolumen oder eine mechanische Feder sein kann, erzeugt bei Bewegung des Linearkolbens 110 eine Rückstellkraft. Über den Systemanschluss 300 kann eine lineare oder radiale Bewegung der Kolbenstange 160 zur Verrichtung mechanischer Arbeit genutzt werden.
  • Der Kombigenerator 10 umfasst außerdem eine elektrische Maschine mit einem Stator 180 und einem Rotor 190. Über elektrische Kontakte erfolgt die Zufuhr oder Abnahme elektrischer Energie 400 zur bzw. von der elektrischen Maschine (in der Zeichnung durch Pfeile symbolisiert).
  • Die Kolbenstange 160 des Linearmotors ist axial in Freiläufen 150 gelagert, die Führungskurven aufweisen, die bei einer Linearbewegung der Kolbenstange 160 eine Drehbewegung des Rotors 190 erzeugen, wenn die Reibungskupplung 140 den Freilauf 150 mit dem Gehäuse verbindet.
  • Der Kombigenerator 10 verbindet einen mechanischen Linearmotor (Druckraum 120, Kolben 110, Dämpfung 130, Kolbenstange 160) über eine Kupplung 140 mit einer elektrischen Maschine (Stator 180, Rotor 190) und einer gemeinsamen Lagerung über Freiläufe 150. Die Kolbenstange 160 ist axial in den Freiläufen 150 gelagert und wird über eine Führungskurve geführt. Durch den Hub des Kolbens 110 und den Drall der Führungskurve können eine Drehbewegung und ein mechanisches Moment erzeugt werden.
  • Wenn die Kupplung 140 offen ist, kann mechanisch eine Linearbewegung der Kolbenstange 160 abgenommen werden. Der Freilauf 150 kann kein Drehmoment erzeugen, da keine Abstützung zum Gehäuse erfolgt. Wenn die Kupplung 140 geschlossen ist, wird eine Drehbewegung des Rotors 190 erzeugt. Arbeitet die elektrische Maschine im Generatorbetrieb, wird das Drehmoment zur Erzeugung von elektrischem Strom genutzt. In einer alternativen Variante wird die elektrische Maschine zusätzlich als Antrieb genutzt, und es erfolgt eine Überlagerung der von Linearmotor und elektrischer Maschine erzeugten mechanischen Drehmomente.
  • Die Kolbenstange 160 kann zur besseren Kühlung hohl ausgeführt sein. Der Hohlraum 170 ermöglicht eine aktive Kühlung in einem gesonderten Kühlkreislauf, evtl. mit der E-Maschine, oder eine passive Kühlung über eine Natriumfüllung etc.
  • Über eine nicht dargestellte Recheneinheit erfolgt sowohl die Steuerung der benötigen Kühlkreisläufe als auch die Steuerung des Kombigenerators 10. Dazu werden die üblichen Messgrößen Temperatur, Druck, und Drehzahl über jeweilige Sensoren ermittelt und ausgeregelt.
  • Bezugszeichenliste
    • 1
    Elektrofahrzeug
    10
    Kombigenerator
    20
    Wärmetauscher / Verdampfer
    30
    Kondensator
    40
    Kreislauf Arbeitsmedium
    50
    Elektromotor
    60
    HV-Batterie
    70
    Wärmeträgerkreislauf
    110
    Linearkolben
    120
    Druckraum
    130
    Dämpfung
    140
    Reibungskupplung zur Verbindung von Gehäuse und Freilauf
    150
    Freilauf mit Führungskurven
    160
    Kolbenstange
    170
    Hohlraum
    180
    Stator
    190
    Rotor
    200
    Regeleinheit
    300
    Systemanschluss für lineare oder radiale Bewegung
    400
    Zufuhr oder Abnahme elektrischer Energie

Claims (9)

  1. Elektrofahrzeug (1), welches eine Vorrichtung (10, 20, 30, 40, 70) zur Umwandlung von Abwärme mindestens einer elektrischen Maschine (50) und/oder mindestens eines Energiespeichers (60) des Elektrofahrzeugs (1) in mechanische oder elektrische Energie umfasst, die einen Kombigenerator (10) aufweist, der einen gasbetriebenen mechanischen Linearmotor (120, 110, 130, 160) und eine damit mechanisch koppelbare elektrische Maschine (180, 190) umfasst, worin eine Kolbenstange (160) eines Linearkolbens (110) des gasbetriebenen mechanischen Linearmotors (120, 110, 130, 160) axial gelagert ist in Freiläufen (150) mit Führungskurven, die eine Linearbewegung der Kolbenstange (160) in eine Drehbewegung eines Rotors (190) der elektrischen Maschine (180, 190) umsetzen, dadurch gekennzeichnet, dass der mechanische Linearmotor (120, 110, 130, 160) und die elektrische Maschine (180, 190) über eine Kupplung (140) verbunden und gemeinsam in Freiläufen (150) gelagert sind.
  2. Elektrofahrzeug (1) nach Anspruch 1, worin die Kolbenstange (160) hohl ausgeführt ist und ein Hohlraum (170) der Kolbenstange (160) an einen gesonderten Kühlkreislauf angeschlossen ist.
  3. Elektrofahrzeug (1) nach Anspruch 1, worin die Kolbenstange (160) hohl ausgeführt ist und ein Hohlraum (170) der Kolbenstange (160) mit Natrium gefüllt ist.
  4. Elektrofahrzeug (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, worin der mindestens eine Energiespeicher (60) mindestens eine HV-Batterie umfasst.
  5. Elektrofahrzeug (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, worin der mindestens eine Energiespeicher (60) mindestens eine Brennstoffzelle umfasst.
  6. Elektrofahrzeug (1) nach einem der voranstehenden Ansprüche, worin die Vorrichtung (10, 20, 30, 40, 70) zur Umwandlung von Abwärme in mechanische und/oder elektrische Energie einen Kreislauf (40) aufweist, in dem ein Arbeitsmedium zirkuliert, welches bei 1013,25 hPa einen Siedepunkt von nicht mehr als 80°C aufweist.
  7. Elektrofahrzeug (1) nach Anspruch 6, worin das Arbeitsmedium Kohlendioxid ist.
  8. Elektrofahrzeug (1) nach Anspruch 6, worin das Arbeitsmedium Ethanol ist.
  9. Verfahren zum Betreiben eines Elektrofahrzeugs (1), bei dem die Abwärme mindestens einer elektrischen Maschine (50) und/oder mindestens eines Energiespeichers (60) des Elektrofahrzeugs (1) wahlweise in mechanische Energie umgewandelt und zum Antrieb des Elektrofahrzeugs (1) genutzt oder in elektrische Energie umgewandelt und mindestens einer elektrischen Maschine (50) und/oder mindestens einem Energiespeicher (60) des Elektrofahrzeugs (1) zugeführt wird, wobei mit der Abwärme ein Arbeitsmedium verdampft wird und das gasförmige Arbeitsmedium einen Kombigenerator (10) antreibt, der einen gasbetriebenen mechanischen Linearmotor (120, 110, 130, 160) und eine damit mechanisch koppelbare elektrische Maschine (180, 190) umfasst, worin eine Kolbenstange (160) eines Linearkolbens (110) des gasbetriebenen mechanischen Linearmotors (120, 110, 130, 160) axial gelagert ist in Freiläufen (150) mit Führungskurven, die eine Linearbewegung der Kolbenstange (160) in eine Drehbewegung eines Rotors (190) der elektrischen Maschine (180, 190) umsetzen, und worin der mechanische Linearmotor (120, 110, 130, 160) und die elektrische Maschine (180, 190) über eine Kupplung (140) verbunden und gemeinsam in Freiläufen (150) gelagert sind.
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