WO2013087222A1 - Vorrichtung zum erzeugen von elektrischer energie - Google Patents

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WO2013087222A1
WO2013087222A1 PCT/EP2012/005201 EP2012005201W WO2013087222A1 WO 2013087222 A1 WO2013087222 A1 WO 2013087222A1 EP 2012005201 W EP2012005201 W EP 2012005201W WO 2013087222 A1 WO2013087222 A1 WO 2013087222A1
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electrical energy
diesel engine
generating electrical
drive motor
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Timo Klingemann
Aiko Mork
Christian Heimermann
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Volkswagen Aktiengesellschaft
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    • Y02T10/70—Energy storage systems for electromobility, e.g. batteries

Definitions

  • the present invention relates to a device for generating electrical energy, in particular a device for generating electrical energy in a
  • the invention relates to a device for generating electrical energy which uses a stoichiometrically operated diesel engine.
  • Electric vehicles such as electrically powered passenger cars or
  • Trucks usually comprise one or more electric motors for driving the vehicle and an electrical energy store which supplies the drive motor with electrical energy.
  • the electrical energy store may comprise, for example, a rechargeable battery.
  • the charging of such a battery can take several hours, so that a drive must be interrupted for a considerable period of time when the energy storage was drained. A range without longer breaks is therefore limited and is determined by the electrical energy storage.
  • so-called hybrid vehicles in addition to an electric drive machine on an internal combustion engine, which can be used alternatively for driving the vehicle.
  • an electric drive machine on an internal combustion engine which can be used alternatively for driving the vehicle.
  • WO 2010/063735 A2 discloses a hybrid drive unit and a method for its operation.
  • the hybrid drive unit is the best possible
  • the hybrid drive consists of a
  • CONFIRMATION COPY Internal combustion engine and an electric motor that can be operated as a motor and / or generator.
  • the electric machine is connected when starting the internal combustion engine to increase the torque with a hydraulic converter.
  • the hydraulic converter is connected directly to the drive of the internal combustion engine.
  • the range extender includes an internal combustion engine and an electrical generator, which are coupled together to generate electrical energy, which can be used either directly to supply the electric drive machine of the electric vehicle or for storage in the energy storage of the electric vehicle.
  • WO 2010/081491 A1 discloses a small direct-injection diesel engine.
  • the diesel engine has at least one or more cylinders, each having a displacement of approximately at most 250 cc.
  • One embodiment provides that the diesel engine is used as a range extender.
  • DE 41 21 386 A1 relates to a hybrid vehicle with a decoupled energy trailer, which carries an internal combustion engine and a generator to charge a vehicle battery.
  • DE 42 25 495 C2 relates to an internal combustion engine with lambda control with a measuring device for the intake air quantity and a disturbance element influencing the control.
  • Gasoline engines that work with lambda control characterized by intact lambda control by extremely low pollutant emissions.
  • the lambda control adjusts a stoichiometric mixture at all operating points, so that a three-way catalytic converter arranged in the exhaust system of the internal combustion engine can perform an optimal emission reduction.
  • WO 2007/068328 A1 relates to a method for reducing the NO x emission of
  • DE 195 43 219 C1 relates to a method for operating a diesel engine with a arranged between the exhaust pipe and intake manifold exhaust gas recirculation device with an actuator, which for actuating the exhaust gas recirculation of a
  • Control device is actuated.
  • a motor control allows a rich / lean control of the diesel engine depending on its operating parameters.
  • Object of the present invention is therefore to provide over the prior art improved facilities to extend the range of an electric vehicle.
  • an apparatus for generating electrical energy includes a stoichiometrically operable diesel engine and an electric machine coupled to the diesel engine and configured to generate electrical energy from mechanical energy with the electric machine
  • the diesel engine can use special injection methods or exhaust gas recirculations
  • the stoichiometric diesel engine can have lower exhaust emissions than a conventional diesel engine, and thus the apparatus can inexpensively generate electrical energy efficient and environmentally friendly.
  • the electrical generated by the device Energy can be used in an electric vehicle to extend the range of the vehicle by applying the electrical energy either directly to an electric vehicle
  • Energy storage for example, a battery of the electric vehicle, is supplied.
  • the device for generating electrical energy may further comprise a
  • Exhaust gas purification device include, which is arranged in an exhaust line of the stoichiometric diesel engine.
  • the exhaust gas purification device may be configured to perform an oxidation of hydrocarbons, an oxidation of carbon monoxide and a reduction of nitrogen oxides in parallel.
  • an internal combustion engine such as e.g. a diesel engine
  • pollutants such as e.g. hydrogen, hydrogen, and carbon monoxide due to incomplete combustion of the fuel and nitrogen oxides due to oxidation of nitrogen due to high pressures and temperatures in the combustion chamber.
  • Such an exhaust gas purification device may for example be a so-called three-way catalyst.
  • the apparatus may further include a lambda control configured to set a stoichiometric air-fuel ratio for the diesel engine.
  • the lambda control can determine the residual oxygen content in a combustion gas by means of a sensor, a so-called lambda probe, in order to regulate the ratio of combustion air to fuel for further combustions in such a way that neither a fuel nor an excess of oxygen occurs. Due to the so stoichiometrically operated diesel engine known from the gasoline engine relatively simple
  • Exhaust aftertreatment system of the three-way catalyst can be used, whereby an effective and easy exhaust aftertreatment is enabled.
  • a vehicle having the above-described electric power generating apparatus.
  • the vehicle may include, for example, a passenger car, a truck, a locomotive, a ship, a commercial vehicle, an agricultural machine or an off-road vehicle.
  • the vehicle may further comprise an electrical energy store and an electric drive motor include, which is designed to drive the vehicle.
  • the electrical energy generated by the device for generating electrical energy is supplied to the energy storage and / or the drive motor of the vehicle.
  • a range of the vehicle can be increased. Since the device for generating electrical energy, regardless of a current load state of the electric drive motor can provide electrical energy, the diesel engine operated in the device in a
  • a use of a device for generating electrical energy in a vehicle for extending a range of the vehicle is proposed.
  • the vehicle includes an electric drive motor for driving the vehicle and the device for generating electrical energy is coupled to the drive motor.
  • the apparatus for generating electrical energy comprises a stoichiometrically operable diesel engine and an electric machine coupled to the diesel engine and configured to generate electrical energy by mechanical energy of the stoichiometric diesel engine.
  • the electrical energy can be supplied directly to the drive motor of the vehicle or can be supplied indirectly via an electrical energy store, for example a battery.
  • the electrical energy can also be supplied simultaneously to suitable proportions of the electric drive motor of the vehicle and the electrical energy storage.
  • the sole figure shows a vehicle according to an embodiment of the present invention.
  • the figure shows a vehicle 10 with an electric drive motor 11 and a
  • the electrical energy store 12 provides electrical energy for operating the electric drive motor 11.
  • the electric drive motor 11 is coupled via a gear 13 and drive shafts 14 with wheels 15 of the vehicle 10 and thus able to drive the vehicle 10.
  • the electrical energy store 12 comprises, for example, a rechargeable battery which operates according to an electrochemical method and is capable of receiving, storing and discharging electrical energy.
  • the vehicle 10 further includes a device 20 for generating electrical energy.
  • the electrical energy generated by the device 20 is optionally provided via corresponding lines 16 directly to the electric drive motor 11 or stored for later use in the electrical energy storage 12.
  • the device 20 comprises a stoichiometrically operable diesel engine 21 and an electric machine 22, in particular an electric generator, which is coupled to the diesel engine 21 and configured to generate electrical energy by means of mechanical energy of the stoichiometrically operated diesel engine 21.
  • an exhaust gas purification device 23 in particular a so-called three-way catalyst, is arranged.
  • the device 20 further comprises an electronic control 24,
  • a so-called lambda control for controlling the diesel engine 21.
  • a diesel particulate filter in the exhaust line are operated continuously regenerating, so that soot in the exhaust gas is continuously oxidized and no separate
  • Particle filter regeneration must be performed. This makes possible, in particular, a permanently high-load operation of the diesel engine as a range extender.
  • the air mass is adjusted accordingly.
  • the air mass can be adjusted accordingly.
  • Diesel engine can be adjusted. If the diesel engine has an exhaust gas turbocharger, the air mass can also be adjusted by means of a control of a so-called wastegate, which bypasses an adjustable proportion of exhaust gases of the diesel engine to a turbine of the exhaust gas turbocharger bypass valve. At a Exhaust gas turbocharger with variable turbine geometry, the air mass can also be adjusted by adjusting the turbine geometry.
  • the device 20 By using the device 20, a range of the vehicle 10, until the energy storage device 12 is recharged, for example via a power grid, by means of fossil fuels, which are burned by the stoichiometric diesel engine 21, significantly expanded.

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung (20) zum Erzeugen von elektrischer Energie. Die Vorrichtung (20) umfasst einen stöchiometrisch betreibbaren Dieselmotor (21) und eine elektrische Maschine (22). Die elektrische Maschine (22) ist mit dem Dieselmotor (21) gekoppelt und ausgestaltet, elektrische Energie mittels mechanischer Energie des stöchiometrisch betriebenen Dieselmotors (21) zu erzeugen.

Description

Beschreibung
Vorrichtung zum Erzeugen von elektrischer Energie
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Erzeugen von elektrischer Energie, insbesondere eine Vorrichtung zum Erzeugen von elektrischer Energie in einem
Elektrofahrzeug, um eine Reichweite des Elektrofahrzeugs zu vergrößern. Die Erfindung betrifft insbesondere eine Vorrichtung zum Erzeugen von elektrischer Energie, welche einen stöchiometrisch betriebenen Dieselmotor verwendet.
Elektrofahrzeuge, wie zum Beispiel elektrisch angetriebene Personenkraftwagen oder
Lastkraftwagen, umfassen üblicherweise einen oder mehrere Elektromotoren zum Antreiben des Fahrzeugs sowie einen elektrischen Energiespeicher, welcher den Antriebsmotor mit elektrischer Energie versorgt. Der elektrische Energiespeicher kann beispielsweise eine wiederaufladbare Batterie umfassen. Das Aufladen einer derartigen Batterie kann jedoch mehrere Stunden dauern, sodass eine Fahrt für einen erheblichen Zeitraum unterbrochen werden muss, wenn der Energiespeicher leer gefahren wurde. Eine Reichweite ohne längere Pausen ist daher beschränkt und wird durch den elektrischen Energiespeicher bestimmt.
Um dieses Problem der beschränkten Reichweite zu lösen, weisen beispielsweise sogenannte Hybridfahrzeuge neben einer elektrischen Antriebsmaschine einen Verbrennungsmotor auf, welcher alternativ zum Antreiben des Fahrzeugs verwendet werden kann. In diesem
Zusammenhang ist aus der WO 2010/063735 A2 eine Hybrid-Antriebseinheit und ein Verfahren zu deren Betrieb bekannt. Bei der Hybrid-Antriebseinheit ist zur möglichst optimalen
synergetischen Nutzung von verbrennungsmotorischem Antrieb und elektromotorischem Antrieb eine Mehrgangkupplungs- und Getriebebaugruppe vorgesehen. In diese Kupplungsund Getriebebaugruppe wird sowohl die verbrennungsmotorische Antriebsleistung als auch die elektromotorische Antriebsleistung in ein Eingangsglied eingeleitet. Hierdurch werden zahlreiche Antriebsvarianten ermöglicht, die die Antriebmaschinen bedarfsgerecht miteinander zusammenwirken lassen.
Weiterhin ist aus der DE 10 2008 017 581 B4 eine Vorrichtung zum Starten eines
Verbrennungsmotors in einem Hybridantrieb offenbart. Der Hybridantrieb besteht aus einem
BESTÄTIGUNGSKOPIE Verbrennungsmotor und einer als Motor und/oder Generator betreibbaren Elektromaschine. Die Elektromaschine ist beim Starten des Verbrennungsmotors zur Erhöhung des Drehmoments mit einem hydraulischen Wandler verbunden. Der hydraulische Wandler ist direkt mit dem Antrieb des Verbrennungsmotors verbunden.
Alternativ kann das eingangs beschriebene Problem der beschränkten Reichweite von
Elektrofahrzeugen mit Hilfe eines sogenannten Range-Extenders gelöst werden. Der Range- Extender umfasst einen Verbrennungsmotor und einen elektrischen Generator, welche miteinander gekoppelt sind, um elektrische Energie zu erzeugen, welche wahlweise direkt zur Versorgung der elektrischen Antriebsmaschine des Elektrofahrzeugs oder zum Speichern in dem Energiespeicher des Elektrofahrzeugs verwendet werden kann. In diesem Zusammenhang offenbart die WO 2010/081491 A1 einen kleinen direkt-einspritzenden Dieselmotor. Der Dieselmotor weist mindestens einen oder mehrere Zylinder auf, die jeweils einen Hubraum von ungefähr höchstens 250 ccm aufweisen. Eine Ausgestaltung sieht vor, dass der Dieselmotor als Range-Extender eingesetzt wird.
Die DE 41 21 386 A1 betrifft ein Hybridfahrzeug mit einem abkoppelbaren Energieanhänger, welcher einen Verbrennungsmotor und einen Generator trägt, um eine Fahrzeugbatterie aufzuladen.
Weiterhin sind in dem Stand der Technik Verfahren zur Verringerung von Emissionen von Brennkraftmaschinen bekannt. Die DE 42 25 495 C2 betrifft eine Brennkraftmaschine mit Lambda-Regelung mit einem Messorgan für die angesaugte Luftmenge sowie einem die Regelung beeinflussenden Störglied. Ottomotoren, die mit Lambda-Regelung arbeiten, zeichnen sich bei intakter Lambda-Regelung durch äußerst geringe Schadstoffemissionen aus. Wie bekannt, stellt die Lambda-Regelung an allen Betriebspunkten ein stöchiometrisches Gemisch ein, sodass ein im Abgassystem der Brennkraftmaschine angeordneter Drei-Wege- Katalysator eine optimale Schadstoffreduktion vornehmen kann.
Die WO 2007/068328 A1 betrifft ein Verfahren zur Reduzierung der NOx-Emission von
Dieselmotoren. Das Verfahren zeichnet sich dadurch aus, dass durch eine Kombination aus innermotorischen Maßnahmen und der Verwendung eines Drei-Wege-Katalysators eine NOx- Konvertierung durchgeführt wird. Hinsichtlich der innermotorischen Maßnahmen besteht die Möglichkeit, das Luftverhältnis auf λ=1 durch Erhöhen der Abgasrückführung abzusenken, beispielsweise durch einen Niederdruck-Abgasrückführungspfad. Die DE 195 43 219 C1 betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Dieselmotors mit einer zwischen Abgasleitung und Ansaugluftleitung angeordneten Abgasrückführeinrichtung mit einem Stellglied, welches zur Betätigung der Abgasrückführeinrichtung von einem
hilfskraftbetätigten Stellantrieb in Abhängigkeit von Signalen einer elektronischen
Steuereinrichtung aus betätigbar ist. Eine Motorregelung ermöglicht eine fett/mager-Regelung des Dieselmotors in Abhängigkeit von dessen Betriebsparametern.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, gegenüber dem Stand der Technik verbesserte Einrichtungen bereitzustellen, um die Reichweite eines Elektrofahrzeugs zu erweitern.
Diese Aufgabe wird gemäß der vorliegenden Erfindung durch eine Vorrichtung zum Erzeugen von elektrischer Energie nach Anspruch 1 , ein Fahrzeug nach Anspruch 5 und eine
Verwendung einer Vorrichtung zum Erzeugen elektrischer Energie in einem Fahrzeug zur Erweiterung der Reichweite des Fahrzeugs nach Anspruch 8 gelöst. Die abhängigen Ansprüche definieren bevorzugte und vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird eine Vorrichtung zum Erzeugen elektrischer Energie bereitgestellt. Die Vorrichtung umfasst einen stöchiometrisch betreibbaren Dieselmotor und eine elektrische Maschine, welche mit dem Dieselmotor gekoppelt ist und ausgestaltet ist, elektrische Energie aus mechanischer Energie eines mit der elektrischen Maschine
gekoppelten Motors zu erzeugen. Konventionelle Dieselmotoren arbeiten im allgemeinen mit Luftüberschuss, d.h. mit einem mageren Gemisch, d.h. mit einem Verbrennungsluftverhältnis von λ>1. Durch eine spezielle Ausgestaltung und/oder einen speziellen Betrieb des
Dieselmotors kann der Dieselmotor jedoch auch stöchiometrisch betrieben werden, d.h. mit einem Verbrennungsluftverhältnis von näherungsweise λ=1.„Näherungsweise λ=1" bedeutet beispielsweise einen Betrieb im Bereich 0,98<λ<1 ,02; vorzugsweise im Bereich 0,99<λ<1 ,01 , bzw. derart, dass eine Funktionsfähigkeit eines Dreiwegekatalysators, welcher im Abgasstrang des Dieselmotor angeordnet ist, sichergestellt ist. Dazu kann der Dieselmotor beispielsweise spezielle Einspritzverfahren oder Abgasrückführungen verwenden. Darüber hinaus kann der Dieselmotor in einem speziellen Lastzustand betrieben werden. Im stöchiometrischen Betrieb des Dieselmotors kann ein hoher Wirkungsgrad des Motors erreicht werden, welcher beispielsweise höher als der eines konventionellen Ottomotors ist. Darüber hinaus kann der stöchiometrisch betriebene Dieselmotor geringere Abgasemissionen als ein konventioneller Dieselmotor aufweisen. Somit kann die Vorrichtung elektrische Energie kostengünstig, energieeffizient und umweltfreundlich erzeugen. Die von der Vorrichtung erzeugte elektrische Energie kann in einem Elektrofahrzeug zur Erweiterung der Reichweite des Fahrzeugs verwendet werden, indem die elektrische Energie entweder direkt einer elektrischen
Antriebsmaschine des Elektrofahrzeugs zugeführt wird und/oder einem elektrischen
Energiespeicher, beispielweise einer Batterie des Elektrofahrzeugs, zugeführt wird.
Die Vorrichtung zum Erzeugen von elektrischer Energie kann ferner eine
Abgasreinigungsvorrichtung umfassen, welche in einem Abgasstrang des stöchiometrisch betreibbaren Dieselmotors angeordnet ist. Die Abgasreinigungsvorrichtung kann derart ausgestaltet sein, dass sie eine Oxidation von Kohlenwasserstoffen, eine Oxidation von Kohlenmonoxid und eine Reduktion von Stickoxiden parallel durchführt. Bei einer Verbrennung von fossilen Brennstoffen in einem Verbrennungsmotor, wie z.B. einem Dieselmotor, entstehen neben den unvermeidlichen Verbrennungsendprodukten Kohlendioxid und Wasser auch sogenannte Schadstoffe, wie z.B. Kohlenwasserstoffe und Kohlenmonoxid aufgrund einer unvollständigen Verbrennung des Kraftstoffs sowie Stickoxide durch eine Oxidation von Stickstoff aufgrund der hohen Drücke und Temperaturen im Verbrennungsraum. Bei einem stöchiometrisch betriebenem Verbrennungsmotor ist es jedoch mit Hilfe einer entsprechenden Abgasreinigungsvorrichtung möglich, diese Schadstoffe abzubauen, d.h., Kohlenwasserstoffe zu Kohlendioxid und Wasser zu oxidieren, Kohlenmonoxid zu Kohlendioxid zu oxidieren und Stickoxide zu Stickstoff zu reduzieren. Eine derartige Abgasreinigungsvorrichtung kann beispielsweise ein sogenannter Drei-Wege-Katalysator sein.
Die Vorrichtung kann ferner eine Lambda-Regelung umfassen, welche zur Einstellung eines stöchiometrischen Kraftstoff-Luftverhältnisses für den Dieselmotor ausgestaltet ist. Die Lambda- Regelung kann beispielsweise mittels eines Sensors, einer sogenannten Lambda-Sonde, in einem Verbrennungsgas den Restsauerstoffgehalt bestimmen, um daraus das Verhältnis von Verbrennungsluft zu Kraftstoff für weitere Verbrennungen derart zu regeln, dass weder ein Kraftstoff noch ein Sauerstoffüberschuss auftritt. Aufgrund des so stöchiometrisch betriebenen Dieselmotors kann das vom Ottomotor bekannte verhältnismäßig einfache
Abgasnachbehandlungssystem des Drei-Wege-Katalysators verwendet werden, wodurch eine wirkungsvolle und einfache Abgasnachbehandlung ermöglicht wird.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird weiterhin ein Fahrzeug mit der zuvor beschriebenen Vorrichtung zum Erzeugen von elektrischer Energie bereitgestellt. Das Fahrzeug kann beispielsweise einen Personenkraftwagen, einen Lastkraftwagen, eine Lokomotive, ein Schiff, ein Nutzfahrzeug, eine Landmaschine oder ein Geländefahrzeug umfassen. Das Fahrzeug kann weiterhin einen elektrischen Energiespeicher und einen elektrischen Antriebsmotor umfassen, welcher zum Antreiben des Fahrzeugs ausgestaltet ist. Die von der Vorrichtung zum Erzeugen von elektrischer Energie erzeugte elektrische Energie wird dem Energiespeicher und/oder dem Antriebsmotor des Fahrzeugs zugeführt. Dadurch kann eine Reichweite des Fahrzeugs vergrößert werden. Da die Vorrichtung zum Erzeugen von elektrischer Energie unabhängig von einem aktuellen Lastzustand des elektrischen Antriebsmotors elektrische Energie bereitstellen kann, kann der in der Vorrichtung betriebene Dieselmotor in einem
Betriebszustand und Lastzustand betrieben werden, welcher einen stöchiometrischen Betrieb des Dieselmotors ermöglicht. Dadurch können die Emissionen des Dieselmotors verringert werden.
Schließlich wird gemäß der vorliegenden Erfindung eine Verwendung einer Vorrichtung zum Erzeugen von elektrischer Energie in einem Fahrzeug zur Erweiterung einer Reichweite des Fahrzeugs vorgeschlagen. Das Fahrzeug umfasst einen elektrischen Antriebsmotor zum Antreiben des Fahrzeugs und die Vorrichtung zum Erzeugen von elektrischer Energie ist mit dem Antriebsmotor gekoppelt. Die Vorrichtung zum Erzeugen von elektrischer Energie umfasst einen stöchiometrisch betreibbaren Dieselmotor und eine elektrische Maschine, welche mit dem Dieselmotor gekoppelt ist und ausgestaltet ist, elektrische Energie mittels mechanischer Energie des stöchiometrisch betriebenen Dieselmotors zu erzeugen. Die elektrische Energie kann dem Antriebsmotor des Fahrzeugs direkt zugeführt werden oder über einen elektrischen Energiespeicher, beispielsweise eine Batterie, indirekt zugeführt werden. Die elektrische Energie kann auch gleichzeitig zu geeigneten Anteilen dem elektrischen Antriebsmotor des Fahrzeugs und dem elektrischen Energiespeicher zugeführt werden. Durch die Verwendung der Vorrichtung zum Erzeugen von elektrischer Energie in dem Fahrzeug kann die Reichweite des Fahrzeugs vergrößert werden, wobei Dieselkraftstoff zum Betreiben des stöchiometrisch betriebenen Dieselmotors effizient genutzt wird und Abgasemissionen des Dieselmotors verringert werden können.
Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die Zeichnung im Detail näher beschrieben werden.
Die einzige Figur zeigt ein Fahrzeug gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
Die Figur zeigt ein Fahrzeug 10 mit einem elektrischen Antriebsmotor 11 und einem
elektrischen Energiespeicher 12. Der elektrische Energiespeicher 12 stellt elektrische Energie zum Betrieb des elektrischen Antriebsmotors 11 bereit. Der elektrische Antriebsmotor 11 ist über ein Getriebe 13 und Antriebswellen 14 mit Rädern 15 des Fahrzeugs 10 gekoppelt und somit in der Lage, das Fahrzeug 10 anzutreiben.
Der elektrische Energiespeicher 12 umfasst beispielsweise eine wiederaufladbare Batterie, welche nach einem elektrochemischen Verfahren arbeitet und in der Lage ist, elektrische Energie aufzunehmen, zu speichern und wieder abzugeben.
Das Fahrzeug 10 umfasst weiterhin eine Vorrichtung 20 zum Erzeugen von elektrischer Energie. Die von der Vorrichtung 20 erzeugte elektrische Energie wird über entsprechende Leitungen 16 wahlweise direkt dem elektrischen Antriebsmotor 11 bereitgestellt oder für eine spätere Verwendung in dem elektrischen Energiespeicher 12 gespeichert. Die Vorrichtung 20 umfasst einen stöchiometrisch betreibbaren Dieselmotor 21 und eine elektrische Maschine 22, insbesondere einen elektrischen Generator, welche mit dem Dieselmotor 21 gekoppelt ist und ausgestaltet ist, elektrische Energie mittels mechanischer Energie des stöchiometrisch betriebenen Dieselmotors 21 zu erzeugen. Im Abgasstrang des Dieselmotors 21 ist eine Abgasreinigungsvorrichtung 23, insbesondere ein sogenannter Drei-Wege-Katalysator, angeordnet. Die Vorrichtung 20 umfasst weiterhin eine elektronische Regelung 24,
insbesondere eine sogenannte Lambda-Regelung, zur Steuerung des Dieselmotors 21. Die Lambda-Regelung 24 kann beispielsweise mit Hilfe einer in dem Abgasstrang des Dieselmotors 21 angeordneten Lambda-Sonde einen stöchiometrischen Betrieb bei näherungsweise λ=1 einstellen. Dadurch kann eine einfache und wirkungsvolle Abgasnachbehandlung zur
Verringerung von Emissionen des Dieselmotors 21 durchgeführt werden. So kann
beispielsweise aufgrund der Zusammensetzung der Abgase im stöchiometrischen Betrieb des Dieselmotors ein Dieselpartikelfilter im Abgasstrang kontinuierlich regenerierend betrieben werden, sodass Ruß im Abgas kontinuierlich oxidiert wird und keine separaten
Partikelfilterregenerationen durchgeführt werden müssen. Dies ermöglichst insbesondere einen dauerhaft hochlastigen Betrieb des Dieselmotors als Range-Extender.
Um bei einer vorgegebenen Kraftstoffmasse einen Betrieb bei näherungsweise λ=1 zu gewährleisten, wird die Luftmasse entsprechend eingeregelt. Die Luftmasse kann
beispielsweise mittels einer Hochdruckabgasrückführung, einer Niederdruckabgasrückführung und/oder einer Ansteuerung zum veränderlichen Schließen eines Einlassventils des
Dieselmotors eingestellt werden. Wenn der Dieselmotor über einen Abgasturbolader verfügt, kann die Luftmasse ferner mittels einer Ansteuerung eines sogenannten Wastegates eingeregelt werden, welches als Nebenschlussventil einen einstellbaren Anteil von Abgasen des Dieselmotors an einer Turbine des Abgasturboladers vorbeileitet. Bei einem Abgasturbolader mit variabler Turbinengeometrie kann die Luftmasse ferner über eine Einstellung der Turbinengeometrie eingeregelt werden.
Durch die Verwendung der Vorrichtung 20 kann eine Reichweite des Fahrzeugs 10, bis der Energiespeicher 12 beispielsweise über ein Energieversorgungsnetz wieder aufgeladen wird, mittels fossiler Brennstoffe, welche von dem stöchiometrisch betriebenen Dieselmotor 21 verbrannt werden, erheblich erweitert werden.

Claims

Patentansprüche
Vorrichtung zum Erzeugen von elektrischer Energie, umfassend:
- einen stöchiometrisch betreibbaren Dieselmotor (21), und
- eine elektrische Maschine (22), welche mit dem Dieselmotor (21) gekoppelt ist und ausgestaltet ist, elektrische Energie mittels mechanischer Energie des
stöchiometrisch betriebenen Dieselmotors (21) zu erzeugen.
Vorrichtung nach Anspruch 1 , ferner umfassend eine Abgasreinigungsvorrichtung (23), welche in einem Abgasstrang des Dieselmotors (21) angeordnet ist und ausgestaltet ist, eine Oxidation von Kohlenwasserstoff, eine Oxidation von Kohlenmonoxid und eine Reduktion von Stickoxid parallel durchzuführen.
Vorrichtung nach Anspruch 2, wobei die Abgasreinigungsvorrichtung (23) einen Drei- Wege-Katalysator umfasst.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, ferner umfassend eine
Lambda-Regelung (24), welche zur Einstellung eines stöchiometrischen Kraftstoff- Luftverhältnisses für den Dieselmotor (21) ausgestaltet ist.
Fahrzeug, umfassend eine Vorrichtung (20) zum Erzeugen von elektrischer Energie nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
Fahrzeug nach Anspruch 5, wobei das Fahrzeug (10) einen Personenkraftwagen, einen Lastkraftwagen, eine Lokomotive, ein Schiff, ein Nutzfahrzeug, eine Landmaschine oder ein Geländefahrzeug umfasst.
Fahrzeug nach Anspruch 5 oder 6, wobei das Fahrzeug (10) ferner umfasst:
- einen elektrischen Energiespeicher (12), und
- einen elektrischen Antriebsmotor (11), welcher zum Antreiben des Fahrzeugs (10) ausgestaltet ist,
wobei die von der Vorrichtung (20) zum Erzeugen von elektrischer Energie erzeugte elektrische Energie dem Energiespeicher (12) und/oder dem Antriebsmotor (11) zugeführt wird.
8. Verwendung einer Vorrichtung zum Erzeugen von elektrischer Energie in einem Fahrzeug zur Erweiterung einer Reichweite des Fahrzeugs,
wobei das Fahrzeug (10) einen elektrischen Antriebsmotor (11) zum Antreiben des Fahrzeugs (10) umfasst und
wobei die Vorrichtung (20) zum Erzeugen von elektrischer Energie mit dem
Antriebsmotor (11) gekoppelt ist und umfasst:
- einen stöchiometrisch betreibbaren Dieselmotor (21), und
- eine elektrische Maschine (22), welche mit dem Dieselmotor (21) gekoppelt ist und ausgestaltet ist, elektrische Energie mittels mechanischer Energie des
stöchiometrisch betriebenen Dieselmotors (21) zu erzeugen.
9. Verwendung nach Anspruch 8, wobei die Vorrichtung zum Erzeugen elektrischer Energie nach einem der Ansprüche 2-4 ausgestaltet ist.
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