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DE102009036749A1 - Thermoelectric generator for use in exhaust gas turbocharger of internal combustion engine of motor vehicle, has generator elements arranged on outer surface of gas turbocharger housing for converting thermal energy into electrical energy - Google Patents

Thermoelectric generator for use in exhaust gas turbocharger of internal combustion engine of motor vehicle, has generator elements arranged on outer surface of gas turbocharger housing for converting thermal energy into electrical energy Download PDF

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DE102009036749A1
DE102009036749A1 DE102009036749A DE102009036749A DE102009036749A1 DE 102009036749 A1 DE102009036749 A1 DE 102009036749A1 DE 102009036749 A DE102009036749 A DE 102009036749A DE 102009036749 A DE102009036749 A DE 102009036749A DE 102009036749 A1 DE102009036749 A1 DE 102009036749A1
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DE
Germany
Prior art keywords
gas turbocharger
exhaust gas
generator
housing
thermoelectric generator
Prior art date
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Withdrawn
Application number
DE102009036749A
Other languages
German (de)
Inventor
Jan Habermann
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mercedes Benz Group AG
Original Assignee
Daimler AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Daimler AG filed Critical Daimler AG
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Withdrawn legal-status Critical Current

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Abstract

The generator has thermoelectric generator elements (2) arranged on an outer surface of an exhaust gas turbocharger housing (1) for converting thermal energy into electrical energy. The housing comprises two housing parts and a turbine, where one of the housing parts encloses a compressor of an exhaust gas turbocharger. The generator elements are arranged on one of the housing parts. A control unit controls the generator, and the generator elements are electrically connected in a serial-parallel connection.

Description

Die Erfindung betrifft einen thermoelektrischen Generator zur Verwendung mit einem Abgasturboladergehäuse, als elektrische Energiequelle in einem Fahrzeug. Weiterhin betrifft die Erfindung ein Abgasturboladergehäuse mit einem erfindungsgemäßen thermoelektrischen Generator und einen Abgasturbolader mit einem erfindungsgemäßen thermoelektrischen Generator und einem erfindungsgemäßen Abgasturboladergehäuse.The The invention relates to a thermoelectric generator for use with an exhaust gas turbocharger housing, as an electrical energy source in a vehicle. Furthermore, the invention relates to an exhaust gas turbocharger housing with a thermoelectric according to the invention Generator and an exhaust gas turbocharger with an inventive thermoelectric generator and an inventive Turbocharger housing.

Thermoelektrische Generatoren basieren bekanntermaßen auf dem sogenannten „Seebeck-Effekt”. Beim Seebeck-Effekt entsteht bspw. in einem elektrischen Stromkreis aus Drähten zweier verschiedener Metalle A und B eine Spannung (Thermospannung), wenn sich die zwei Berührstellen der Metalle AB und BA, auf unterschiedlicher Temperatur befinden. Dieser Effekt kann somit genutzt werden, um thermische Energie in elektrische Energie umzuwandeln. Bei der Verwendung von thermoelektrischen Materialien, wie beispielsweise Silizium Si und Bismut-Telluride Bi2Te3, lassen sich mit heute verfügbaren thermoelektrischen Generatoren, bei der Umwandlung thermischer Energie in elektrische Energie, Umwandlungswirkungsgrade zwischen 3–10% erreichen. Zurzeit strebt man danach, solche thermoelektrischen Generatoren verstärkt auch zur Nutzung z. B. in Kraftfahrzeugen, Blockheizkraftwerken oder Müllverbrennungsanlagen einzusetzen.Thermoelectric generators are known to be based on the so-called "Seebeck effect". In the case of the Seebeck effect, for example, a voltage (thermal voltage) arises in an electrical circuit of wires of two different metals A and B when the two contact points of the metals AB and BA are at different temperatures. This effect can thus be used to convert thermal energy into electrical energy. With the use of thermoelectric materials, such as silicon Si and bismuth telluride Bi 2 Te 3 , conversion efficiencies between 3-10% can be achieved with today's available thermoelectric generators, in the conversion of thermal energy into electrical energy. Currently, one strives to strengthen such thermoelectric generators also for use z. B. in motor vehicles, combined heat and power or waste incineration plants.

So ist bspw. aus der Druckschrift US 2009/0084112 A1 eine Vorrichtung zur Kühlung der Ansaugluft einer Brennkraftmaschine bekannt, bei der ein thermoelektrischer Generator in wärmeleitendem Kontakt mit einem von einem Kühlmittel durchflossenen Kältereservoir steht und dieses kühlt.For example, from the publication US 2009/0084112 A1 a device for cooling the intake air of an internal combustion engine is known in which a thermoelectric generator is in heat-conducting contact with a flowed through by a coolant refrigerant reservoir and this cools.

Darüber hinaus, geht aus der Druckschrift DE 10 2008 030 758 A1 ein thermoelektrischer Generator als elektrische Energiequelle in einem Fahrzeug hervor, wobei der thermoelektrischer Generator zur Umwandlung von Wärmeenergie, wie sie bspw. in Form von Reibungswärme an oder in einem Reifen, oder durch Ableitung von Körperwärme eines Fahrzeuginsassen oder durch Sonneneinstrahlung an Armaturen entsteht, in elektrische Energie genutzt wird.In addition, goes out of the document DE 10 2008 030 758 A1 a thermoelectric generator as an electrical energy source in a vehicle, wherein the thermoelectric generator for converting heat energy, such as. In the form of frictional heat on or in a tire, or by dissipation of body heat of a vehicle occupant or by solar radiation on fittings, in electrical Energy is used.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen thermoelektrischen Generator anzugeben, mittels dem weitere Energiesparpotentiale in einem Fahrzeug realisierbar sind.Of the present invention is based on the object, a thermoelectric Specify generator by means of further energy savings in one Vehicle are feasible.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im Anspruch 1 angegebenen Merkmale gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche und können den weiteren Ausführungen sowie den Figuren entnommen werden.The The object is achieved by the in the claim 1 specified characteristics solved. Advantageous developments The invention are the subject of the dependent claims and can the further embodiments and the figures are taken.

Die Erfindung basiert auf der Idee, die heute vermehrt in Fahrzeugen verwendeten Abgasturbolader von Brennkraftmaschinen als eine Wärmequelle zu nutzen, und die dort am Abgasturboladergehäuse entstehende Wärme, d. h. die thermische Energie des Abgasturboladergehäuses, mittels eines thermischen Generators in elektrische Energie zu wandeln.The Invention is based on the idea that is increasingly used in vehicles today Used exhaust gas turbocharger of internal combustion engines as a heat source use, and the resulting there at the exhaust gas turbocharger housing Heat, d. H. the thermal energy of the exhaust gas turbocharger housing, to convert into electrical energy by means of a thermal generator.

Der erfindungsgemäße thermoelektrische Generator zeichnet sich dadurch aus, dass der Generator ein oder mehrere thermoelektrische Generatorelemente aufweist, die an einem Abgasturboladergehäuse angeordnet sind, um thermische Energie des Abgasturboladergehäuses in elektrische Energie umzuwandeln.Of the inventive thermoelectric generator records characterized in that the generator one or more thermoelectric Generator elements having on an exhaust gas turbocharger housing are arranged to thermal energy of the exhaust gas turbocharger housing convert into electrical energy.

Der thermoelektrische Generator ermöglicht somit einen Teil der thermischen Energie (Wärme), die vom Turboladergehäuse sonst in den Motorraum bzw. an die umgebende Luft abgegeben würde, in elektrischen Strom umzuwandeln. Mit der so erzeugten elektrischen Energie sind verschiedenste Anwendungen denkbar, die dem Fachmann bekannt oder zumindest nahe gelegt sind. Insbesondere wird durch die Rückgewinnung der im Abgasturboladergehäuse erzeugten Wärmeenergie, deren Umwandlung in elektrische Energie, und deren Verwendung als zusätzliche Energiequelle, der Kraftstoffverbrauch von Fahrzeugen gesenkt und der Energienutzungsgrad erhöht. Weiterhin werden die Betriebskosten gesenkt des Fahrzeugs und die Umwelt aufgrund einer besseren Energieverwertung geschont.Of the thermoelectric generator thus allows a part the thermal energy (heat) coming from the turbocharger housing would otherwise be discharged into the engine compartment or to the surrounding air, to convert into electricity. With the electrical generated in this way Energy are various applications conceivable, the expert known or at least suggested. In particular, is through the recovery of the exhaust gas turbocharger housing generated heat energy, their conversion into electrical Energy, and their use as an additional energy source, the fuel consumption of vehicles lowered and the energy efficiency elevated. Furthermore, the operating costs are lowered Vehicle and the environment due to better energy efficiency spared.

In einer bevorzugten Ausführungsform ist der thermoelektrische Generator derart ausgeführt, dass die Generatorelemente jeweils eine erste Oberfläche, die einer Oberfläche des Abgasturboladergehäuses (direkt) gegenüberliegt, und eine zweite Oberfläche, die der ersten Oberfläche gegenüber liegt, aufweisen, und zumindest ein Generatorelement einen Kühlmechanismus aufweist, der an seiner zweiten Oberfläche angeordnet ist, um das Generatorelement zu kühlen. Dabei kann der Kühlmechanismus eine Wärmeabgabe an eine Umgebungsluft oder an einen Kühlmittelkreislauf bewirken und/oder unterstützen. Dadurch werden die Kühlleistung und der Wirkungsgrad der Energiewandlung verbessert.In a preferred embodiment is the thermoelectric Generator designed such that the generator elements each a first surface, that of a surface the exhaust gas turbocharger housing (directly) opposite, and a second surface, the first surface opposite, and at least one generator element a cooling mechanism disposed on its second surface is arranged to cool the generator element. there the cooling mechanism can dissipate heat to a Cause ambient air or to a coolant circuit and / or support. This will reduce the cooling capacity and the efficiency of energy conversion improved.

Bevorzugt sind die Generatorelemente an einer Außenfläche des Abgasturboladergehäuses angeordnet. Sie können jedoch alternativ in die Wand des Abgasturboladergehäuses eingelassen oder auf der Innenfläche des Abgasturboladergehäuses angeordnet sein. Natürlich sind auch entsprechende Mischungen der Anordnungen möglich.Prefers are the generator elements on an outer surface arranged the exhaust gas turbocharger housing. You can however, alternatively in the wall of the exhaust gas turbocharger housing recessed or on the inner surface of the exhaust gas turbocharger housing be arranged. Of course, such mixtures are synonymous the arrangements possible.

Bekanntermaßen umfasst ein Abgasturbolader einer Brennkraftmaschine typischerweise einen Turbinenteil und einen Verdichterteil. Im Turbinenteil wird heißes Abgas der Brennkraftmaschine benutzt, um eine gemeinsame Welle von Turbine und Verdichter anzutreiben. Im Verdichterteil wird die über die Welle übertragene mechanische Energie dazu verwendet, die vom Verdichter angesaugte Luft zu verdichten und anschließend diese verdichtete Luft, die so genannte Ladeluft, der Brennkraftmaschine zuzuführen. Bei der Verdichtung steigt die Temperatur der Luft im Verdichterteil und erwärmt somit auch das den Verdichter umgebende Gehäuse des Abgasturboladers. Das Abgasturboladergehäuse wird daher einerseits durch die heißen Abgase, die durch den Turbinenteil geführt werden, und andererseits durch die Temperaturerwärmung der Luft im Verdichterteil erwärmt. Dabei weisen die heißen Abgase im Turbinenteil Temperaturen von mehreren hundert Grad Celsius auf, während die Verdichtung der Ladeluft im Verdichter, je nach Verdichtungsverhältnis im Bereich von 100 Grad Celsius liegt. Je nach Gestaltung des Abgasturboladergehäuses bilden sich somit im Abgasturboladergehäuse entsprechende Temperaturgradienten aus.As is known, an exhaust gas turbocharger of an internal combustion engine typically comprises a turbine part and a compressor part. In the turbine part Hot exhaust gas from the engine is used to drive a common shaft of turbine and compressor. In the compressor part, the mechanical energy transmitted via the shaft is used to compress the air sucked in by the compressor and then to supply this compressed air, the so-called charge air, to the internal combustion engine. During compression, the temperature of the air rises in the compressor part and thus also heats the housing of the exhaust gas turbocharger surrounding the compressor. The exhaust gas turbocharger housing is therefore heated on the one hand by the hot exhaust gases that are passed through the turbine part, and on the other hand by the temperature of the air in the compressor part. In this case, the hot exhaust gases in the turbine part temperatures of several hundred degrees Celsius, while the compression of the charge air in the compressor, depending on the compression ratio in the range of 100 degrees Celsius. Depending on the design of the exhaust gas turbocharger housing, corresponding temperature gradients thus form in the exhaust gas turbocharger housing.

Grundsätzlich bildet daher der Abgasturbolader für den Einsatz von thermoelektrischen Generatoren eine ausreichende Wärmequelle.in principle Therefore forms the exhaust gas turbocharger for the use of thermoelectric Generators a sufficient heat source.

Denkbar ist, die in beiden Teilen (Turbinen- bzw. Verdichterteil) des Abgasturboladers entstehenden Wärmemengen selektiv für eine Umwandlung in elektrische Energie zu nutzen. Hierbei ist Folgendes zu berücksichtigen. Die Leistung der Brennkraftmaschine eines Fahrzeugs hängt unter anderem vom Druck und der Temperatur der Ladeluft ab. Je höher die Temperatur der Ladeluft ist, desto geringer ist der Wirkungsgrad der Brennkraftmaschine. Weiterhin wird der Gesamtwirkungsgrad der Brennkraftmaschine durch einen Wärmeverlust über das Abgasturboladergehäuse reduziert. Es besteht somit einerseits der Bedarf die Ladeluft zu Kühlen, um den Wirkungsgrad der Brennkraftmaschine zu erhöhen und andererseits den Wärmeverlust über das Abgasturboladergehäuse zu reduzieren oder eben diese Wärme in elektrische Energie zu wandeln und so zu nutzen.Conceivable is that in both parts (turbine or compressor part) of the exhaust gas turbocharger amount of heat selectively for conversion to use in electrical energy. The following should be considered. The power of the internal combustion engine of a vehicle depends among other things from the pressure and the temperature of the charge air. The higher the Temperature of the charge air is, the lower the efficiency the internal combustion engine. Furthermore, the overall efficiency of the Internal combustion engine through a heat loss the exhaust gas turbocharger housing is reduced. There is thus on the one hand the Need the charge air to cool the efficiency of the Increase internal combustion engine and on the other hand heat loss over to reduce the exhaust gas turbocharger housing or just this Convert heat into electrical energy and use it.

Vor diesem Hintergrund zeichnet sich eine bevorzugte Ausführungsform des thermoelektrischen Generators dadurch aus, dass das Abgasturboladergehäuse einen ersten Gehäuseteil, der eine Turbine, und einem zweiten Gehäuseteil, der einen Verdichter eines Abgasturboladers umschließt, aufweist, und die Generatorelemente nur auf dem ersten Gehäuseteil angeordnet sind. In dieser Ausführungsform wird insbesondere die thermische Energie, die durch das heiße Abgas der Brennkraftmaschine auf das erste Gehäuseteil des Abgasturboladers übertragen wird, in elektrischer Energie umgewandelt.In front This background is a preferred embodiment of the thermoelectric generator characterized in that the exhaust gas turbocharger housing a first housing part, a turbine, and a second Housing part, which is a compressor of an exhaust gas turbocharger encloses, and the generator elements only on the first housing part are arranged. In this embodiment In particular, the thermal energy generated by the hot Exhaust gas of the internal combustion engine on the first housing part of the exhaust gas turbocharger, in electrical energy transformed.

Eine weitere bevorzugte Ausführungsform des thermoelektrischen Generators zeichnet sich dadurch aus, dass die Generatorelemente nur auf dem zweiten Gehäuseteil angeordnet sind. In diesem Fall wird insbesondere die thermische Energie, welche durch Verdichtung der Ansaugluft im Verdichter entsteht und an das Abgasturboladergehäuse abgegeben wird, in elektrische Energie umgewandelt. Diese selektive Wandlung der im Abgasturbolader insgesamt entstehenden Wärme wird noch unterstütz, wenn zwischen dem ersten und dem zweiten Gehäuseteil eine Wärmeleitungsbarriere vorhanden ist. So erfolgt vorliegend insbesondere ein Wärmeentzug aus dem verdichteten Ladeluftstrom, der dem Verbrennungsmotor zugeführt wird, was für den Gesamtwirkungsgrad der Brennkraftmaschine von Vorteil ist.A Another preferred embodiment of the thermoelectric Generator is characterized by the fact that the generator elements are arranged only on the second housing part. In this Fall is in particular the thermal energy, which by compression the intake air is created in the compressor and the exhaust gas turbocharger housing is discharged, converted into electrical energy. This selective Conversion of the total heat generated in the exhaust gas turbocharger is still supported, if between the first and the second housing part a heat conduction barrier is available. In the present case, in particular, a heat extraction takes place the compressed charge air flow, which is supplied to the internal combustion engine what is the overall efficiency of the internal combustion engine is beneficial.

In einer weiteren besonders bevorzugten Ausführungsform des thermoelektrischen Generators sind eine erste Gruppe von Generatorelementen auf dem ersten und eine zweite Gruppe von Generatorelementen auf dem zweiten Gehäuseteil angeordnet. Darüber hinaus ist eine Steuereinheit zur Steuerung des thermoelektrischen Generators vorhanden, mit der eine Gewinnung elektrischer Energie wahlweise durch die erste und/oder die zweite Gruppe von Generatorelementen in Abhängigkeit von vorgebbaren Kriterien, bspw. von einer Leistungsanforderung an einem mittels des Abgasturboladers aufgeladenen Brennkraftmaschine steuerbar ist.In a further particularly preferred embodiment of the thermoelectric generator are a first group of generator elements the first and a second group of generator elements on the second housing part arranged. Furthermore is a control unit for controlling the thermoelectric generator present, with the extraction of electrical energy optionally by the first and / or the second group of generator elements as a function of predefinable criteria, for example of one Power requirement on a supercharged by the exhaust gas turbocharger Internal combustion engine is controllable.

Bevorzugt weisen die Generatorelemente verschiedene Größen auf, die insbesondere derart gestaltet sind, dass ein möglichst großer Anteil der Oberfläche des Abgasturboladergehäuses mit Generatorelementen belegt ist. Die Generatorelemente bestehen dabei bevorzugt aus folgenden Materialien: Si, Bi2, Te3, TdTe, SiGe, BiSb oder FeSi2. Die damit erzielbaren Wirkungsgrade bei der Umwandlung thermischer Energie in kinetische Energie liegen zwischen 3 und 10%.Preferably, the generator elements have different sizes, which are designed in particular such that the largest possible proportion of the surface of the exhaust gas turbocharger housing is occupied by generator elements. The generator elements preferably consist of the following materials: Si, Bi 2 , Te 3 , TdTe, SiGe, BiSb or FeSi 2 . The achievable efficiencies in the conversion of thermal energy into kinetic energy are between 3 and 10%.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des thermoelektrischen Generators sind die Generatorelemente in einer Serien-Parallelschaltung elektrisch miteinander verbunden.In a further preferred embodiment of the thermoelectric Generators are the generator elements in a series-parallel electrical connection connected with each other.

Die Erfindung betrifft weiterhin ein Abgasturboladergehäuse mit einem vorstehend beschriebenen thermoelektrischen Generator. Das Abgasturboladergehäuse ist bevorzugt derart gestaltet, dass es zumindest an den Bereichen, an denen die Generatorelemente angeordnet sind, aus einem Material mit einer hohen Wärmeleitzahl besteht. Dies dient dazu, einen möglichst guten Wärmeübergang von beispielsweise den heißen Abgasen oder der verdichteten Ladeluft über das Abgasturboladergehäuse hin zu den Generatorelementen zu ermöglichen. Dies kann insbesondere dann erreicht werden, wenn das Material an den Bereichen der aufgebrachten Generatorelemente Kohlenstoffnanoröhrchen aufweist. Kohlenstoffnanoröhrchen weisen eine Wärmeleitfähigkeit λ von ca. 6000 W/(m2K) auf. Alternativ oder zusätzlich eignen sich für das Material lokale Beimengungen der Elemente: Silber, Kupfer, Gold und Aluminium.The invention further relates to an exhaust gas turbocharger housing with a thermoelectric generator described above. The exhaust gas turbocharger housing is preferably designed such that it consists of a material with a high thermal conductivity at least at the areas where the generator elements are arranged. This serves to allow the best possible heat transfer of, for example, the hot exhaust gases or the compressed charge air via the exhaust gas turbocharger housing to the generator elements. This can be achieved, in particular, when the material has carbon nanotubes at the regions of the applied generator elements. Carbon nanotubes have a thermal conductivity λ of about 6000 W / (m 2 K). Alternatively or additionally, local admixtures of the elements are suitable for the material: silver, copper, gold and aluminum.

In einer zusätzlichen oder alternativen Ausführungsform des Abgasturboladergehäuses kann ein guter Wärmeübergang über das Abgasturboladergehäuse auch dadurch erzielt werden, dass das Abgasladerturbogehäuse, zumindest an den Bereichen, an denen die Generatorelemente angeordnet sind, eine verringerte Gehäusedicke aufweist.In an additional or alternative embodiment the exhaust gas turbocharger housing can be a good heat transfer over the turbocharger housing can also be achieved by that the exhaust gas turbocharger housing, at least at the areas, where the generator elements are arranged, a reduced Has housing thickness.

Schließlich betrifft die Erfindung einen Abgasturbolader mit einem vorstehend beschriebenen thermoelektrischen Generator sowie einem vorstehend beschriebenen Abgasturboladergehäuse.After all The invention relates to an exhaust gas turbocharger with an above described thermoelectric generator and one above described exhaust gas turbocharger housing.

Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der unter Bezugnahme auf die Zeichnungen ein Ausführungsbeispiel beschriebenen ist. Es zeigen:Further Advantages, features and details of the invention will become apparent the description below, with reference to the drawings an embodiment is described. Show it:

1 Schematische Seitenansicht eines erfindungsgemäßen Abgasturboladergehäuses; 1 Schematic side view of an exhaust gas turbocharger housing according to the invention;

2 Serien-Parallelschaltung von Sn·Pm Generatorelementen. 2 Series parallel connection of S n · P m generator elements.

1 zeigt eine schematische Seitenansicht eines erfindungsgemäßen Abgasturboladergehäuses 1. Dargestellt ist der Verdichterteil (Kompressorteil) des Abgasturboladers. An der Außenfläche des Verdichterteils ist eine Vielzahl von thermoelektrischen Generatorelementen 2 angeordnet und aufgebracht. Die Generatorelemente sind mit einer Oberfläche vorliegend in direktem wärmeleitenden Kontakt auf der Außenfläche des Abgasturboladergehäuses 1 aufgebracht. Die Anordnung der Generatorelemente 2 wurde dabei so gewählt, dass im Wesentlichen alle heißen Bereiche eines im Betrieb befindlichen Abgasturboladers ein Generatorelement aufweisen. 1 shows a schematic side view of an exhaust gas turbocharger housing according to the invention 1 , Shown is the compressor part (compressor part) of the exhaust gas turbocharger. On the outer surface of the compressor part is a plurality of thermoelectric generator elements 2 arranged and applied. The generator elements are present with a surface in direct heat-conducting contact on the outer surface of the exhaust gas turbocharger housing 1 applied. The arrangement of the generator elements 2 was chosen so that essentially all hot areas of an exhaust gas turbocharger in operation have a generator element.

Der Verdichter wird über eine gemeinsame Welle 3 von einer Turbine (nicht dargestellt) angetrieben. Der Abgasturbolader besteht im vorliegenden Beispiel aus einer Radialturbine sowie einem Radialverdichter. Die durch den Verdichter verdichtete Ladeluft 5 wird über die Ausgangsöffnung des Abgasturboladers 4 der Verbrennungskraftmaschine (nicht dargestellt) zugeführt.The compressor is powered by a common shaft 3 driven by a turbine (not shown). The exhaust gas turbocharger consists in the present example of a radial turbine and a centrifugal compressor. The charge air compressed by the compressor 5 is via the outlet opening of the exhaust gas turbocharger 4 the internal combustion engine (not shown) supplied.

2 zeigt als Beispiel einer elektrischen Verschaltung der in 1 auf das Abgasturboladergehäuse aufgebrachten Generatorelemente 2, eine Serien-Parallelschaltung. Vorzugsweise werden dabei eine Anzahl Sn Generatorelemente 2 in Serie geschaltet, wobei eine Anzahl Pm solcher Serien parallelgeschaltet sind. Durch den Seebeck-Effekt werden im Betrieb in den einzelnen Generatorelementen 2 Spannungen induziert, die sich bei der vorliegenden Serien-Parallelschaltung auf eine Gesamtspannung V0 summieren und bei Schließen des Stromkreises über einen Widerstand RL zu einem Stromfluss I führen. Die dadurch erzeugte elektrische Energie, kann bspw. zur Ladung der Fahrzeug eigenen Batterie oder als Energiequelle für einen Verbraucher im Fahrzeug verwendet werden. 2 shows as an example of an electrical interconnection of in 1 on the exhaust gas turbocharger housing applied generator elements 2 , a series parallel connection. Preferably, a number S n generator elements 2 connected in series, with a number P m of such series are connected in parallel. Through the Seebeck effect in operation in the individual generator elements 2 Induces voltages that add up to a total voltage V 0 in the present series-parallel circuit and lead to a current flow I via a resistor R L when closing the circuit. The electrical energy generated thereby can be used, for example, to charge the vehicle's own battery or as an energy source for a consumer in the vehicle.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11
AbgasturboladergehäuseTurbocharger housing
22
Generatorelementegenerator elements
33
Wellewave
44
Ausgangsöffnung des Verdichtersoutput port of the compressor
55
LadeluftstromCharge air flow
VoVo
Thermospannung (gesamt)thermovoltage (total)
RLRL
Widerstandresistance
II
Thermostromthermal power

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • - US 2009/0084112 A1 [0003] US 2009/0084112 A1 [0003]
  • - DE 102008030758 A1 [0004] - DE 102008030758 A1 [0004]

Claims (15)

Thermoelektrischer Generator, dadurch gekennzeichnet, dass der Generator ein oder mehrere thermoelektrische Generatorelemente (2) aufweist, die an einem Abgasturboladergehäuse (1) angeordnet sind, um thermische Energie des Abgasturboladergehäuses (1) in elektrische Energie umzuwandeln.Thermoelectric generator, characterized in that the generator comprises one or more thermoelectric generator elements ( 2 ), which on an exhaust gas turbocharger housing ( 1 ) are arranged to thermal energy of the exhaust gas turbocharger housing ( 1 ) into electrical energy. Thermoelektrischer Generator gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Generatorelemente (2) jeweils eine erste Oberfläche, die einer Oberfläche des Abgasturboladergehäuses (1) gegenüberliegt, und eine zweite Oberfläche, die der ersten Oberfläche gegenüberliegt, aufweisen, und zumindest ein Generatorelement (2) einen Kühlmechanismus umfasst, der an seiner zweiten Oberfläche angeordnet ist, um das Generatorelement (2) zu kühlen.Thermoelectric generator according to claim 1, characterized in that the generator elements ( 2 ) each have a first surface which is a surface of the exhaust gas turbocharger housing ( 1 ), and a second surface facing the first surface, and at least one generator element ( 2 ) comprises a cooling mechanism arranged on its second surface to prevent the generator element ( 2 ) to cool. Thermoelektrischer Generator gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass mit dem Kühlmechanismus eine Wärmeabgabe an eine Umgebungsluft bewirkbar ist.Thermoelectric generator according to claim 2, characterized in that with the cooling mechanism a heat transfer to an ambient air is effected. Thermoelektrischer Generator gemäß Anspruch 2 oder 3 dadurch gekennzeichnet, dass mit dem Kühlmechanismus eine Wärmeabgabe einen Kühlmittelkreislauf bewirkbar ist.Thermoelectric generator according to claim 2 or 3, characterized in that with the cooling mechanism a heat output a coolant circuit effected is. Thermoelektrischer Generator gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Generatorelemente (2) auf einer Außenfläche des Abgasturboladergehäuses (1) angeordnet sind.Thermoelectric generator according to one of claims 1 to 4, characterized in that the generator elements ( 2 ) on an outer surface of the exhaust gas turbocharger housing ( 1 ) are arranged. Thermoelektrischer Generator gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Abgasturboladergehäuse (1) einen ersten Gehäuseteil, der eine Turbine, und einen zweiten Gehäuseteil, der einen Verdichter eines Abgasturboladers umschließt, aufweist, und die Generatorelemente (2) nur auf dem ersten Gehäuseteil angeordnet sind.Thermoelectric generator according to one of claims 1 to 5, characterized in that the exhaust gas turbocharger housing ( 1 ) a first housing part, which has a turbine, and a second housing part, which encloses a compressor of an exhaust gas turbocharger, and the generator elements ( 2 ) are arranged only on the first housing part. Thermoelektrischer Generator gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Abgasturboladergehäuse (1) einen ersten Gehäuseteil, der eine Turbine, und einen zweiten Gehäuseteil, der einen Verdichter eines Abgasturboladers umschließt, aufweist, und die Generatorelemente (2) nur auf dem zweiten Gehäuseteil angeordnet sind.Thermoelectric generator according to one of claims 1 to 5, characterized in that the exhaust gas turbocharger housing ( 1 ) a first housing part, which has a turbine, and a second housing part, which encloses a compressor of an exhaust gas turbocharger, and the generator elements ( 2 ) are arranged only on the second housing part. Thermoelektrischer Generator gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Abgasturboladergehäuse (1) einen ersten Gehäuseteil, der eine Turbine, und einen zweiten Gehäuseteil, der einen Verdichter eines Abgasturboladers umschließt, aufweist, eine erste Gruppe von Generatorelementen (2) auf dem ersten und eine zweite Gruppe von Generatorelementen (2) auf dem zweiten Gehäuseteil angeordnet sind, und eine Steuereinheit zur Steuerung des thermoelektrischen Generators vorhanden ist, mit der eine Gewinnung elektrischer Energie wahlweise durch die erste und/oder die zweite Gruppe von Generatorelementen in Abhängigkeit vorgebbarer Kriterien steuerbar ist.Thermoelectric generator according to one of claims 1 to 5, characterized in that the exhaust gas turbocharger housing ( 1 ) a first housing part comprising a turbine, and a second housing part, which encloses a compressor of an exhaust gas turbocharger, a first group of generator elements ( 2 ) on the first and a second group of generator elements ( 2 ) are arranged on the second housing part, and a control unit for controlling the thermoelectric generator is provided, with which an extraction of electrical energy is selectively controllable by the first and / or the second group of generator elements in accordance with predeterminable criteria. Thermoelektrischer Generator gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Generatorelemente verschiedene Größen aufweisen.Thermoelectric generator according to one of Claims 1 to 8, characterized in that the generator elements have different sizes. Thermoelektrischer Generator gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Generatorelemente in einer Serien-Parallelschaltung elektrisch verbunden sind.Thermoelectric generator according to one of Claims 1 to 9, characterized in that the generator elements are electrically connected in a series-parallel connection. Abgasturboladergehäuse mit einem thermoelektrischen Generator gemäß einem der Ansprüche 1 bis 10.Exhaust gas turbocharger housing with a thermoelectric Generator according to one of claims 1 to 10th Abgasturboladergehäuse gemäß Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Abgasturboladergehäuse, zumindest an den Bereichen, an denen die Generatorelemente angeordnet sind, aus einem Material mit einer hohen Wärmeleitzahl besteht.Exhaust-gas turbocharger housing according to claim 11, characterized in that the exhaust gas turbocharger housing, at least at the areas where the generator elements arranged are made of a material with a high thermal conductivity consists. Abgasturboladergehäuse gemäß Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Material Kohlenstoffnanoröhrchen aufweist.Exhaust-gas turbocharger housing according to claim 12, characterized in that the material is carbon nanotubes having. Abgasturboladergehäuse gemäß einem der Ansprüche 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Abgasturboladergehäuse, zumindest an den Bereichen. an denen die Generatorelemente angeordnet sind, eine verringerte Gehäusedicke aufweist.Exhaust gas turbocharger housing according to a of claims 11 to 13, characterized in that the Exhaust gas turbocharger housing, at least at the areas. at where the generator elements are arranged, a reduced housing thickness having. Abgasturbolader mit einem thermoelektrischen Generator gemäß einem der Ansprüche 1 bis 10 und einem Abgasturboladergehäuse gemäß einem der Ansprüche 12 bis 14.Exhaust gas turbocharger with a thermoelectric generator according to one of claims 1 to 10 and an exhaust gas turbocharger housing according to a of claims 12 to 14.
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