DE19600252A1 - Improvement of overall efficiency of hybrid drive for automobile - Google Patents

Improvement of overall efficiency of hybrid drive for automobile

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Abstract

A procedure for improving the overall efficiency of a hybrid drive arrangement using an IC engine and an electric motor requires using exhaust gas energy recovery (EGR) with an exhaust-driven generator and no additional energy input. There are one, two, three or more generators per exhaust pipe. The simplest system uses just one generator. If more are used, each is for a different pressure range. The generator shaft(s) may be directly connected or use gearboxes. They are synchronous generators with permanent magnet rotors, or with rotors having controlled magnetising current. Induction generators may also be used. The energy recovered is passed directly to the motor of the hybrid drive, or to the battery.

Description

  • (1) Wirtschaftliche und ökologische Gründe legen dringend nahe, den Einsatz von Energie restriktiv zu handhaben. Eine wesentliche Möglichkeit in diesem Sinne vorzugehen ist, den Wirkungsgrad bei Energieumsetzungsprozessen zu verbessern.(1) Economic and ecological reasons are urgent suggests restricting the use of energy. A the essential possibility to proceed in this sense is the To improve efficiency in energy conversion processes.
  • (2) Beim Betrieb des Verbrennungsmotors wird ein beträchtli­ cher Anteil der zugeführten Energie systembedingt über die Abgase abgeführt. Bekanntlich dient die Abgasenergie bei der Abgasturboaufladung zur Steigerung der spezifischen Leistung von Verbrennungsmotoren. Diese Technik findet im einschlä­ gigen Motorenbau eine verbreitete Anwendung, führt aber im praktischen Betrieb nicht zu einer wesentlichen Verbesserung des Wirkungsgrads.(2) In the operation of the internal combustion engine a considerable Due to the system, the proportion of the energy supplied is greater than Exhaust gases removed. As is well known, the exhaust gas energy is used at Exhaust gas turbocharging to increase specific performance of internal combustion engines. This technique takes place in the incl common engine construction, but leads in practical operation did not lead to a significant improvement of efficiency.
  • (3) Der im Patentanspruch 1 angegebenen Erfindung liegt das Problem zugrunde, die Abgasenergie des Verbrennungsmotors in Verbindung mit einem geeigneten Antriebssystem so zu nutzen, daß man eine signifikante Steigerung des Wirkungsgrads gegen­ über der beim konventionellen Antrieb mit Verbrennungsmotor üblichen Größenordnung hinaus erreicht.(3) The invention specified in claim 1 is Underlying problem in the exhaust gas energy of the internal combustion engine To use a connection with a suitable drive system that a significant increase in efficiency against over the conventional drive with a combustion engine usual size reached.
  • (4) Dieses Problem wird durch das im Patentanspruch 1 aufge­ zeigte Verfahren gelöst, wobei, ausgehend vom Hybridantrieb mit Verbrennungs- und Elektromotor als Antriebsquellen, ein Abgasturbogenerator, der das Kernstück des Verfahrens bildet, die beim Betrieb des Verbrennungsmotors anfallende Abgasener­ gie verlustbehaftet in elektrische Energie umwandelt. Die rückgewonnene Energie wird über den Elektromotor für den Gesamtantrieb genutzt, so daß eine signifikant bessere Aus­ nutzung der zugeführten Energie und damit die angestrebte Verbesserung des Gesamtwirkungsgrads gegeben ist. (4) This problem is solved by the in claim 1 showed method solved, starting from the hybrid drive with combustion and electric motor as drive sources Exhaust gas turbine generator, which forms the core of the process, the exhaust gas generated during operation of the internal combustion engine gie converted lossy into electrical energy. The Recovered energy is used for the electric motor Overall drive used, so that a significantly better off Use of the energy supplied and thus the target There is an improvement in the overall efficiency.  
  • (5) Die Erfindung bietet insbesondere den Vorteil, daß ein entsprechend konzipiertes Antriebssystem bei der Energieum­ setzung von Wärme in mechanische Arbeit, durch die Erschlie­ ßung eines zusätzlich nutzbaren Energiepotentials, eine wesentliche Steigerung des Gesamtwirkungsgrads erfährt. Die folgende auf die Nennwerte bezogene qualitative Überschlags­ rechnung (siehe (6)-(14)) soll die Größenordnung der Wir­ kungsgradverbesserung abschätzen.(5) The invention offers the particular advantage that a appropriately designed drive system at Energieum Putting heat in mechanical work through the development ß an additional usable energy potential, a experienced significant increase in overall efficiency. The the following qualitative estimates based on the nominal values calculation (see (6) - (14)) should be the order of magnitude of the we Assess efficiency improvement.
  • (6) Für den thermischen Wirkungsgrad des Gleichraumprozesses (Vergleichsprozeß für Kolbenmotoren) gilt: (Qzu-Qab)/Qzu = 1 - E(1-K) E Epsilon, K KappaMit E = 10 und K = 1,4 beträgt die von den Abgasen abgeführte Energie Qab:Qab = 0,40Qzu (6) The following applies to the thermal efficiency of the constant-space process (comparison process for piston engines): ( Q zu- Q ab) / Q zu = 1 - E (1-K) E Epsilon, K KappaWith E = 10 and K = 1.4 the energy dissipated from the exhaust gases Q ab : Q ab = 0.40Q to
  • (7) Beim Gleichraumprozeß, wie beispielsweise beim Viertakt­ motor, gilt für den Ansaugtakt (Index 0) und den Arbeitstakt (Index 1) jeweils bei UT die Zustandsgleichung (isochor): T1/T₀ = p1/p₀ Erfahrungswert: T1/T₀ = 4,5(7) In the same-space process, such as with the four-stroke engine, the state equation (isochoric) applies to the intake stroke (index 0) and the working stroke (index 1) at UT: T 1 / T₀ = p 1 / p₀ empirical value: T 1 / T₀ = 4.5
  • (8) Die Entspannung der Abgase nach Beendigung des Arbeits­ taktes und nach Öffnung der Auslaßventile beschreibt die Zustandsgleichung (adiabatisch): T1/T₀₁ = p1/p₀)(K-1)/K T₀₁ Temp. bei abgeschlossener adiabatischer Expansion(8) The relaxation of the exhaust gases after the end of the working cycle and after opening the exhaust valves describes the equation of state (adiabatic): T 1 / T₀₁ = p 1 / p₀) (K-1) / K T₀₁ temp. With completed adiabatic expansion
  • (9) Der für die Abgasturbine theoretisch nutzbare Teil der Abgasenergie ist gegeben durch: Qnutz/Qab = (T1-T01)/(T₁-T₀Bezüglich eines Saugmotors mit p1/p₀ = 4,5 (siehe (7)) und K = 1,4 ergibt sich:T01/T₁ = 0,65; Qnutz/Qab = 0,45(9) The theoretically usable part of the exhaust gas energy for the exhaust gas turbine is given by: Q util / Q ab = ( T 1- T 01) / (T₁-T₀ with respect to a naturally aspirated engine with p 1 / p₀ = 4.5 (see (7) ) and K = 1.4 results: T 01 / T₁ = 0.65; Q utilize / Q ab = 0.45
  • (10) Bezüglich eines Motors mit mechanischer Aufladung, dem Ladedruck p = 1,8p₀ und p1/1,8p₀ = 4,5 bzw. p1/p₀ = 8,1 ergibt sich: T01/T₁ = 0,55; Qnutz/Qab = 0,58(10) With regard to an engine with mechanical supercharging, the boost pressure p = 1.8p₀ and p 1 / 1.8p₀ = 4.5 or p 1 / p₀ = 8.1, the following results: T 01 / T₁ = 0.55; Q utilizes / Q ab = 0.58
  • (11) Unter diesen Bedingungen erhält man für den Einsatz von Abgasturbogeneratoren ein theoretisches Energierückgewin­ nungspotential von: Qnutz = 0,45*0,40Qzu = 0,18Qzu (Saugmotor)Qnutz = 0,58*0,40Qzu = 0,23Qzu (mechan. Aufladung)Q net = 0.45 * = 0,40Q to 0,18Q to (motor) Q net = 0.58 * = 0,40Q to: (11) Under these conditions one obtains for the use of exhaust gas turbo-generators, a theoretical energy recovery threaded voltage potential of 0.23Q to (mechanical charging)
  • (12) Bei der Umsetzung des theoretisch möglichen Energierück­ gewinnungspotentials der Abgase in elektrische Energie mit dem Abgasturbogenerator bzw. einer Reihenschaltung von Abgas­ turbogeneratoren kann ein Wirkungsgrad von Wel/Qnutz = 0,6 angenommen werden.(12) When converting the theoretically possible energy recovery potential of the exhaust gases into electrical energy with the exhaust gas turbogenerator or a series connection of exhaust gas turbogenerators, an efficiency of W el / Q util = 0.6 can be assumed.
  • (13) Der Energieanteil, welcher in Form von elektrischer Energie zurückgewonnen werden kann, beträgt somit: Wel 0,60*0,18Qzu = 0,11Qzu (Saugmotor)
    Wel 0,60*0,23Qzu = 0,14Qzu (mechan. Aufladung)    (13) The proportion of energy that can be recovered in the form of electrical energy is therefore: W el 0.60 * 0.18Q to = 0.11Q to (naturally aspirated)
    W el 0.60 * 0,23Q to = 0,14Q to (mech. Charging)
  • (14) Legt man beim Viertaktmotor einen effektiven Wirkunggrad von 35% bzw. Weff = 0,35Qzu zugrunde, so läßt sich mit der angegebenen Erfindung, unter den hier getroffenen Voraus­ setzungen, eine Steigerung des Wirkungsgrads von annähernd 30% bzw. 40% erzielen.(14) If an effective efficiency of 35% or W eff = 0.35Q is used as a basis for the four-stroke engine, the invention can be used to increase the efficiency by approximately 30% or 40 under the conditions set here %.
  • (15) Die Ausbeute bei der Abgasenergierückgewinnung ist wei­ ter zu steigern, wenn man bei der Konstruktion von Verbren­ nungsmotoren im besonderen anstrebt, daß ein größerer Anteil der Verlustenergie über die Abgase abgeführt wird. Dies führt einerseits zu einem größeren Energieanteil, welcher für die Rückgewinnung insgesamt zur Verfügung steht (Qab < 0,40Qzu, siehe (6)), und andererseits wegen der höheren Abgastempera­ tur T₁ und damit T1/T₀ < 4,5 zu einer Erhöhung des nutzbaren Teils der Abgasenergie (siehe (7)-(9)). Im Zusammenwirken beider Effekte ergibt sich eine überproportionale Steigerung des Energierückgewinnungspotentials (siehe (11)).(15) The yield in the exhaust gas energy recovery is further to increase if one strives in the design of internal combustion engines in particular that a larger proportion of the lost energy is dissipated via the exhaust gases. On the one hand 4.5 This leads to a larger amount of energy that is available for recovery in total (Q from <0,40Q to see (6)), and secondly because of the higher exhaust temperature tur T₁ and T 1 / T o <to an increase in the usable part of the exhaust gas energy (see (7) - (9)). The interaction of both effects results in a disproportionate increase in the energy recovery potential (see (11)).
  • (16) Die Ausgestaltung der Erfindung in ihrer Grundform ist der Einbau eines einzigen Abgasturbogenerators in den Abgas­ kanal mit speziell für die einstufige Ausführung zugeschnit­ tenen Konstruktionsmerkmalen (Anspruch 2). Die Ausrichtung der Konstruktion auf den speziellen Einsatzbereich gewähr­ leistet die bestmögliche Ausnutzung des Abgasenergiepoten­ tials bei der gegebenen Ausführungsvariante.(16) The basic embodiment of the invention is the installation of a single exhaust gas turbine generator in the exhaust gas channel with specially tailored for the single-stage version Tenen design features (claim 2). The alignment the construction to the special application area makes the best possible use of the exhaust gas energy potential tials in the given variant.
  • (17) An dieser Stelle sei darauf hingewiesen, daß die Dar­ stellung der Patentansprüche 1-5 sich jeweils auf einen ein­ zigen Abgaskanal bezieht. Liegt mehr als eine Abgasführung vor, wie beispielsweise bei V-Motoren üblich, sind eine ent­ sprechende Anzahl identischer Turbogeneratorkonfigurationen in Paralellanordnung vorzusehen. Dies ist unter Umständen auch deswegen sinnvoll, da kleinere Einheiten bezüglich des Ein­ baus einfacher zu handhaben sind.(17) At this point it should be noted that Dar position of claims 1-5 each one tens exhaust duct relates. Is more than an exhaust system before, as is common with V-engines, for example speaking number of identical turbogenerator configurations to be provided in parallel arrangement. This may also be the case therefore reasonable, since smaller units with regard to the one construction are easier to use.
  • (18) Die zweistufige Ausführung nach Anspruch 3 bietet den Vorteil, daß man die Abgasturbogeneratoren konstruktiv auf den Hoch- bzw. Mitteldruckbereich speziell zuschneiden und damit einen größeren Teil des Abgasenergiepotentials erfassen kann. Dies führt zu einer erheblichen Verbesserung bei der Ausnutzung der Abgasenergie gegenüber der einstufigen Aus­ führung.(18) The two-stage version according to claim 3 offers Advantage that the exhaust gas turbine generators constructively cut the high or medium pressure area specifically and thus capture a larger part of the exhaust gas energy potential can. This leads to a significant improvement in the Utilization of the exhaust gas energy compared to the single-stage off guide.
  • (19) Analoges wie in (18) gilt für die dreistufige Ausführung nach Anspruch 4, wobei nach Hoch-, Mittel- und Niederdruck­ bereich unterschieden werden kann. Durch das Hinzufügen einer weiteren Stufe gegenüber der zweistufigen Ausführung ist eine weitere Erhöhung des Ausnutzungsgrads gegeben.(19) The same as in (18) applies to the three-stage version according to claim 4, wherein after high, medium and low pressure  area can be distinguished. By adding one Another stage compared to the two-stage version is one given a further increase in the degree of utilization.
  • (20) In besonderen Fällen ist auch eine Ausführung mit mehr als drei Abgasturbogeneratoren in Reihenschaltung nach An­ spruch 5 denkbar. Hiermit kann die Ausschöpfung des theore­ tisch verfügbaren Energierückgewinnungspotentials in belie­ biger Weise optimiert werden.(20) In special cases, there is also a version with more as three exhaust gas turbine generators in series connection according to An saying 5 conceivable. With this, the exhausting of the theore available energy recovery potential in belie be optimized.
  • (21) Der Abgasturbogenerator ist das Kernstück des Verfahrens zur Wirkungsgradverbesserung durch Abgasenergierückgewinnung und damit wichtigste Komponente der Erfindung (Anspruch 6) Die Wärmeenergie der Abgase wird über die Abgasturbine in mechanische Energie umgewandelt und weiterhin über den Gene­ rator in elektrische Energie umgesetzt, zwangsläufig unter Einbeziehung der entsprechenden Verluste (siehe (6)-(14)). Abgasturbine und Generator werden praktischerweise zu einem Maschinensatz zusammengefaßt. Die Wellenkopplung erfolgt ent­ weder direkt, beispielsweise unter Verwendung einer gemein­ samen starren Welle, oder mittels einer Übersetzung, um die Drehzahl des Generatorläufers zu reduzieren. Prinzipiell kann ein Generator beliebiger Bauart Verwendung finden.(21) The exhaust gas turbine generator is the heart of the process to improve efficiency through exhaust gas energy recovery and thus the most important component of the invention (claim 6) The thermal energy of the exhaust gases is in via the exhaust gas turbine mechanical energy is converted and continues through the genes rator converted into electrical energy, inevitably below Inclusion of the corresponding losses (see (6) - (14)). Exhaust gas turbine and generator conveniently become one Machine set summarized. The waves are coupled ent neither directly, for example using a mean rigid wave, or by means of a translation to the To reduce the speed of the generator rotor. In principle can a generator of any type can be used.
  • (22) Eine spezielle Ausführungsvariante des Abgasturbogene­ rators ist im Patentanspruch 7 angegeben. Der Drehstrom­ synchrongenerator mit permanent magnetisiertem Läufer bietet den Vorteil, für sehr hohe Drehzahlen verwendbar und daher für die hohe Betriebsdrehzahl der Abgasturbine in besonderer Weise geeignet zu sein. Außerdem kann der elektrotechnische Schaltungsaufwand relativ gering gehalten werden.(22) A special variant of the exhaust gas arc rators is specified in claim 7. The three-phase current offers synchronous generator with permanently magnetized rotor the advantage of being usable for very high speeds and therefore for the high operating speed of the exhaust gas turbine in particular Way to be suitable. In addition, the electrotechnical Circuit effort can be kept relatively low.
  • (23) Weitere Ausgestaltungsmöglichkeiten für den Abgasturbo­ generator sind im Patentanspruch 8 bzw. 9 unter Verwendung eines Drehstromsynchrongenerators mit geregeltem Läuferstrom bzw. eines Drehstromasynchrongenerators mit geregeltem Stän­ derstrom angegeben. Bei unterschiedlichen Konstruktionsmerk­ malen bieten beide Varianten die Möglichkeit, abhängig von den Betriebsverhältnissen, den Abgasturbogenerator über einen weiten Drehzahlbereich geregelt zu fahren.(23) Further design options for the exhaust gas turbo generator are in claim 8 or 9 using of a three-phase synchronous generator with regulated rotor current or a three-phase asynchronous generator with controlled stan derstrom specified. With different design features Painting offers both options, depending on  the operating conditions, the exhaust gas turbine generator via a regulated driving speed range.
  • (24) In den Patentansprüchen 10-12 sind die Betriebsarten angegeben, die im praktischen Betrieb von Hybridsystem und Abgasenergierückgewinnung gewährleisten, daß die rückgewon­ nene Energie auf besonders günstige Art und Weise genutzt wird, um die Wirkungsgradverbesserung im vollen Umfang zu realisieren.(24) In the claims 10-12 are the modes specified in the practical operation of hybrid system and Exhaust gas energy recovery ensure that the recovered used energy in a particularly favorable way will to the full extent of the efficiency improvement realize.
  • (25) Im Parallelbetrieb von Verbrennungs- und Elektromotor kann die rückgewonnene Energie unmittelbar über den Elektro­ antrieb für den Gesamtantrieb genutzt werden (Anspruch 10). Außerdem besteht die Möglichkeit, je nach Betriebszustand, Anteile der anfallenden elektrischen Energie für den späteren Gebrauch in den Akkumulatoren zu speichern bzw. Energie den Antriebsbatterien für die zusätzliche Versorgung des Elektro­ antriebs zu entnehmen.(25) In parallel operation of combustion engine and electric motor the recovered energy can be obtained directly from the electrical system drive can be used for the overall drive (claim 10). There is also the possibility, depending on the operating state, Proportion of electrical energy generated for later use Use in the accumulators to store or energy the Drive batteries for additional electrical supply drive.
  • (26) Als weitere Betriebsarten kann man einerseits den Ein­ zelbetrieb mit Verbrennungsmotor, wobei die rückgewonnene Energie für den späteren Gebrauch zwischengespeichert wird (Anspruch 11), und andererseits den Einzelbetrieb mit Elek­ tromotor, wobei die zuvor rückgewonnene und gespeicherte Energie genutzt wird (Anspruch 12), unterscheiden.(26) On the one hand, the On single operation with internal combustion engine, the recovered Energy is temporarily stored for later use (Claim 11), and on the other hand the individual operation with elec tromotor, the previously recovered and stored Energy is used (claim 12), differentiate.
  • (27) Die richtige Strategie bei der Auswahl der Betriebsart in Abhängigkeit vom Betriebszustand des Gesamtantriebs un­ terstützt die optimale Nutzung der zugeführten Energie und damit die angestrebte signifikante Verbesserung des Nutzwir­ kungsgrades gegenüber konventionellen Antrieben mit Verbren­ nungsmotor ohne Abgasenergierückgewinnung.(27) The right strategy when choosing the operating mode depending on the operating state of the overall drive un supports the optimal use of the energy and thus the desired significant improvement in utility efficiency levels compared to conventional drives with combustion engine without exhaust gas energy recovery.
  • (28) Ein anschauliches Ausführungsbeispiel der Erfindung aus dem alltäglichen Bereich läßt sich an Hand eines entsprechend konzipierten PKW-Antriebs angeben. Ein PKW herkömmlicher Bau­ art mit einem Ottomotor als Antriebsquelle und Frontantrieb wird zusätzlich mit einem auf die Hinterräder wirkenden Elek­ troantrieb ausgerüstet.(28) An illustrative embodiment of the invention the everyday area can be adjusted accordingly with the help of one Specify the designed car drive. A car of conventional construction type with a petrol engine as the drive source and front-wheel drive  is also equipped with an electr fully equipped.
  • (29) Für die Abgasenergierückgewinnung werden zwei für den oberen und mittleren Druckbereich ausgelegte Abgasturbo­ generatoren an einer geeigneten Stelle im Abgaskanal in Reihe angeordnet. Besonders gut eignet sich für diesen Zweck ein Verbrennungsmotor, der einen möglichst hohen Anteil der gesamten Verlustenergie über die Abgase abführt und somit eine hohe Abgasaustrittstemperatur aufweist. Noch besser ist ein Motor mit mechanischer Aufladung geeignet, da in diesem Fall auch die Abgase eine entsprechende Aufladung erfahren.(29) For the exhaust gas energy recovery two for the designed exhaust gas turbo upper and middle pressure range generators in a suitable place in the exhaust duct arranged. It is particularly suitable for this purpose Internal combustion engine, the highest possible proportion of dissipates the entire energy loss via the exhaust gases and thus has a high exhaust gas outlet temperature. Is even better an engine with mechanical supercharging is suitable because in this If the exhaust gases are charged accordingly.
  • (30) Die Drehstromsynchrongeneratoren sind mit permanent mag­ netisiertem Läufer ausgeführt. Im Hinblick auf die hohe Be­ triebsdrehzahl der Abgasturbine und der angestrebten kleinen Baugröße des gesamten Turbogeneratorsatzes ist diese Bauform besonders gut geeignet. Auch erhält man mit dieser Bauart hinsichtlich des elektrotechnischen Schaltungsaufwandes für die Übertragung der elektrischen Energie vom Generator zum Akkumulator eine übersichtliche und robuste Struktur. Die Leistungscharakteristik von Abgasturbine und Generator sind aufeinander abgestimmt.(30) The three-phase synchronous generators are with permanent mag netized runner. In view of the high loading drive speed of the exhaust gas turbine and the desired small The overall size of the entire turbogenerator set is this type particularly well suited. You also get with this design with regard to the electrical engineering circuitry for the transfer of electrical energy from the generator to the Accumulator a clear and robust structure. The Performance characteristics of exhaust gas turbine and generator are coordinated.
  • (31) Der Elektroantrieb umfaßt als wichtigste Komponenten zwei dreifachpolumschaltbare Asynchronmaschinen,die über eine einstufige Übersetzung jeweils eines der beiden Hinterräder antreiben, zwei Wechselrichter mit Pulsweitenmodulation und FET-Transistorausgangsstufen als Speisegeräte sowie die Akku­ mulatoren. Ein übergeordnetes elektronisches Steuerungssystem gewährleistet einen sicheren und weitgehend automatischen Be­ trieb des Hybridsystems mit Abgasenergierückgewinnung.(31) The electric drive comprises the most important components two triple pole switchable asynchronous machines, which have one single-stage translation of one of the two rear wheels drive two inverters with pulse width modulation and FET transistor output stages as power supplies as well as the battery mulators. A higher-level electronic control system ensures safe and largely automatic loading powered the hybrid system with exhaust gas energy recovery.
  • (32) Auch bei den elektrotechnischen Komponenten stehen gewichts- und platzsparende Konstruktionsprinzipien mit im Vordergrund. Die Elektromotoren werden für hohe Drehzahlen ausgelegt, um ein günstiges Leistungsgewicht zu erzielen. Die dreifache Polumschaltbarkeit der Asynchronmotoren ersetzt ein dreistufiges Getriebe einschließlich der Kupplung; bei der Verwendung zweier Antriebsmotoren entfällt das Differential. Die Bauart der Wechselrichter, welche hinsichtlich der Aus­ gangsstufen mit hoher Schaltfrequenz betrieben werden, er­ füllt ebenfalls die angestrebten Kriterien. Die Kapazität der Akkumulatoren kann auf ein Minimum begrenzt werden, da ein Reichweitenproblem bei dem hier zur Anwendung kommenden Hy­ bridantrieb nicht existiert.(32) Also with the electrical components weight and space saving construction principles with im Foreground. The electric motors are used for high speeds designed to achieve a favorable power-to-weight ratio. The  triple pole switchability of the asynchronous motors replaces one three-stage transmission including the clutch; in the The differential is eliminated when using two drive motors. The design of the inverters, which with regard to the off gear stages are operated with a high switching frequency, he also fills the desired criteria. The capacity of the Accumulators can be kept to a minimum since one Range problem with the Hy used here bridrive does not exist.
  • (33) Die skizzierte technische Konzeption eines neuartigen PKW-Antriebs ist ein Beispiel für die Umsetzung der angege­ benen Erfindung in die Praxis. Neben der wesentlich besseren Kraftstoffausnutzung bietet diese Technik vor allem dem ein­ schlägig interessierten Fahrer eine neue "automobile" Per­ spektive.(33) The outlined technical conception of a novel Car drive is an example of the implementation of the specified benen invention in practice. In addition to the much better Above all, this technology offers fuel economy drivers interested in a new "automobile" Per spotting scopes.
  • (34) Bei zügiger Fahrt auf Autobahn oder Landstraße bietet sich der Parallelbetrieb mit Verbrennungs- und Elektromotor als Antriebsquellen an, wobei die aus den Abgasen rückgewon­ nene Energie unmittelbar genutzt wird. Im Hinblick auf einen bevorstehenden batterieelektrischen Betrieb ist eine zielge­ richtete Aufladung der Akkumulatoren im Einzelbetrieb mit Verbrennungsmotor angezeigt. Der Einzelbetrieb mit Elektro­ antrieb eignet sich vor allem für den Stadtverkehr und das Weiterkommen im Stau.(34) Offers rapid travel on a motorway or country road parallel operation with combustion engine and electric motor as drive sources, the recovered from the exhaust gases energy is used directly. With regard to one upcoming battery electric operation is a target directed charging of the accumulators in single operation Internal combustion engine displayed. Single operation with electrical drive is particularly suitable for city traffic and that Getting ahead in a traffic jam.
  • (35) Die Einsparung bezüglich des Kraftstoffverbrauchs bei einem mit den skizzierten Konstruktionsmerkmalen ausgestat­ teten Personenkraftwagen, bei dessen Betrieb einerseits die richtige Strategie bei der Wahl der Betriebsarten eingehalten und andererseits die bei Elektrofahrzeugen übliche Bremsener­ gierückgewinnung genutzt wird, liegt im Bereich von 50% gegenüber einem vergleichbaren aber ausschließlich mit Ver­ brennungsmotor angetriebenen Fahrzeug.(35) The saving in terms of fuel consumption at equipped with the outlined design features teten passenger cars, the operation of which on the one hand correct strategy followed when choosing the operating modes and, on the other hand, the brakes common to electric vehicles yaw recovery is in the range of 50% compared to a comparable but exclusively with Ver internal combustion engine powered vehicle.

Claims (12)

1. Verfahren zur Verbesserung des Gesamtwirkungsgrads beim Hybridantrieb mit Verbrennungs- und Elektromotor als Antriebsquellen durch Abgasenergierückgewinnung mittels Abgasturbogenerator, wobei die beim Betrieb des Verbren­ nungsmotors anfallende Abgasenergie zur Erzeugung von elektrischer Energie genutzt wird, so daß ohne weitere Energiezufuhr ein zusätzliches Energiepotential zur Nutzung über den Elektroantrieb des Hybridsystems zur Verfügung steht.1. Procedure to improve overall efficiency in Hybrid drive with combustion and electric motor as Drive sources through exhaust gas energy recovery by means of Exhaust gas turbogenerator, which during the operation of combustion exhaust gas energy for the generation of electrical energy is used so that without further Energy supply an additional energy potential for Use via the electric drive of the hybrid system for Available. 2. Verfahren zur Wirkungsgradverbesserung nach Patentan­ spruch 1 mit je einem Abgasturbogenerator pro Abgaskanal, speziell zugeschnitten für die einstufige Ausführung als einfachste Form der Abgasenergierückgewinnung.2. Method for improving efficiency according to Patentan claim 1 with one exhaust gas turbine generator per exhaust duct, specially tailored for the single-stage version as simplest form of exhaust gas energy recovery. 3. Verfahren zur Wirkungsgradverbesserung nach Anspruch 1 mit je zwei in Reihe angeordneten Abgasturbogeneratoren pro Abgaskanal, speziell zugeschnitten für den oberen und mittleren Druckbereich zur besseren Nutzung des Abgasener­ giepotentials.3. The method for improving efficiency according to claim 1 with two exhaust gas turbine generators arranged in series per Exhaust duct, specially tailored for the upper and middle pressure range for better use of the exhaust gas potential. 4. Verfahren zur Wirkungsgradverbesserung nach Anspruch 1 mit je drei in Reihe angeordneten Abgasturbogeneratoren pro Abgaskanal, speziell zugeschnitten für den oberen, mitt­ leren und unteren Druckbereich zur weiter verbesserten Nutzung des Abgasenergiepotentials.4. A method for improving efficiency according to claim 1 three exhaust gas turbine generators arranged in series per Exhaust duct, specially tailored for the upper, middle lower and lower pressure range for further improvement Use of the exhaust gas energy potential. 5. Verfahren zur Wirkungsgradverbesserung nach Anspruch 1 mit mehr als drei in Reihe angeordneten Abgasturbogeneratoren pro Abgaskanal, zur weiteren Steigerung des Ausnutzungs­ grads der Abgasenergie bis hin zur optimalen Nutzung.5. A method for improving efficiency according to claim 1 more than three exhaust gas turbine generators arranged in series per exhaust duct, to further increase utilization degrees of exhaust gas energy up to optimal use. 6. Verfahren zur Wirkungsgradverbesserung nach den Ansprüch­ en 1-5, wobei der Abgasturbogenerator von einem Maschinen­ satz mit den beiden Komponenten Abgasturbine und Generator beliebiger Bauart gebildet wird und die Wellenverbindung entweder direkt - beispielsweise über eine einheitliche gemeinsame Welle - oder indirekt mittels einer Übersetzung erfolgen kann.6. Process for improving efficiency according to the claims en 1-5, the exhaust gas turbine generator from a machine Set with the two components exhaust gas turbine and generator any type is formed and the shaft connection  either directly - for example via a uniform common wave - or indirectly through translation can be done. 7. Verfahren zur Wirkungsgradverbesserung nach Anspruch 6, wobei die Ausführung des Abgasturbogenerators durch die Verwendung eines Synchrongenerators mit permanent mag­ netisiertem Läufer gekennzeichnet ist.7. The method for improving efficiency according to claim 6, the execution of the exhaust gas turbine generator by the Using a synchronous generator with permanent mag netized runner is marked. 8. Verfahren zur Wirkungsgradverbesserung nach Anspruch 6, wobei die Ausführung des Abgasturbogenerators durch die Verwendung eines Synchrongenerators mit geregeltem Läufer- bzw. Magnetisierungsstrom gekennzeichnet ist.8. A method for improving efficiency according to claim 6, the execution of the exhaust gas turbine generator by the Use of a synchronous generator with controlled rotor or magnetizing current is marked. 9. Verfahren zur Wirkungsgradverbesserung nach Anspruch 6, wobei die Ausführung des Abgasturbogenerators durch die Verwendung eines Asynchrongenerators mit geregeltem Ständerstrom gekennzeichnet ist.9. A method for improving efficiency according to claim 6, the execution of the exhaust gas turbine generator by the Use of an asynchronous generator with regulated Stator current is marked. 10. Verfahren zur Wirkungsgradverbesserung nach den Ansprüch­ en 1-5, wobei die Umsetzung des Verfahrens in den prakti­ schen Betrieb gekennzeichnet ist durch den Parallelbetrieb von Verbrennungsmotor und Elektroantrieb, indem die rück­ gewonnene Energie unmittelbar über den Elektromotor für den Gesamtantrieb genutzt oder auch der überschüssige Energieanteil in Akkumulatoren zwischengespeichert wird.10. Process for improving efficiency according to the claims en 1-5, the implementation of the method in the practi operation is characterized by parallel operation of internal combustion engine and electric drive by the back energy gained directly via the electric motor for used the entire drive or the excess Energy share is temporarily stored in accumulators. 11. Verfahren zur Wirkungsgradverbesserung nach Anspruch 10, gekennzeichnet durch den Einzelbetrieb mit Verbrennungs­ motor, indem die rückgewonnene Energie in Akkumulatoren zwischengespeichert wird.11. A method for improving efficiency according to claim 10, characterized by single operation with combustion motor by putting the recovered energy in accumulators is cached. 12. Verfahren zur Wirkungsgradverbesserung nach Anspruch 10, gekennzeichnet durch den Einzelbetrieb mit Elektroantrieb, indem die rückgewonnene und zwischengespeicherte Energie genutzt wird.12. A method for improving efficiency according to claim 10, characterized by individual operation with electric drive, by the recovered and cached energy is being used.
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