(57)【要約】  原動機付車両にエネルギーを供給するために、熱機関（ＳＭ）が設けられており、前記熱機関は、車両において生じた熱（１０６、１０７、１０８、１１４）を、少なくとも部分的に車両の運動エネルギーに変換するとともに、当該損失熱の残りの部分を蓄熱装置（ＬＷＳ）に供給する。任意の力学的エネルギー貯蔵装置（ＭＥＳ）は、車両のモータ（ＭＧＨ）から運動エネルギーを取り出し、当該エネルギーを貯蔵し、必要に応じて再び車両のモータ（ＭＧＨ）に供給する。
2012517555.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
原動機付車両にエネルギーを供給するためのアセンブリにおいて、
熱機関（ＳＭ）が設けられており、前記熱機関は、前記車両内で発生した熱（１０６、１０７、１０８、１１４）を少なくとも部分的に前記車両の運動エネルギーに変換し、前記熱の残りの部分を蓄熱装置（ＬＷＳ）に供給することを特徴とするアセンブリ。
【請求項２】
請求項１に記載のアセンブリにおいて、
前記車両は少なくとも１つの電気モータ（ＭＧＨ）によっても駆動されるとともに、前記熱機関（ＳＭ）は発電機（ＥＧ）を駆動し、
前記発電機によって生成される電気的エネルギー（１０９）は、少なくとも部分的に前記車両の電気的駆動のために用いられることを特徴とするアセンブリ。
【請求項３】
請求項１または２に記載のアセンブリにおいて、
力学的エネルギー貯蔵装置（ＭＥＳ）が設けられており、前記力学的エネルギー貯蔵装置は、車両のモータ（ＭＧＨ）から運動エネルギーを取り出し、前記エネルギーを貯蔵し、必要に応じて前記エネルギーを再び前記車両のモータ（ＭＧＨ）に供給することができるように調整されていることを特徴とするアセンブリ。
【請求項４】
電気化学的エネルギー貯蔵装置（ＥＥＳ）を有する請求項１から３のいずれか一項に記載のアセンブリにおいて、
前記電気化学的エネルギー貯蔵装置は、電気的エネルギーを前記車両のモータ（ＭＧＨ）から、または前記熱機関（ＳＭ）から取り出し、前記エネルギーを貯蔵し、必要に応じて前記エネルギーを再び前記車両のモータ（ＭＧＨ）または前記熱機関（ＳＭ）に供給することができるように調整されていることを特徴とするアセンブリ。
【請求項５】
原動機付車両にエネルギーを供給するための方法において、
熱機関（ＳＭ）は、車両内で発生した熱（１０６、１０７、１０８、１１４）を少なくとも部分的に前記車両の運動エネルギーに変換し、前記熱の残りの部分を蓄熱装置（ＬＷＳ）に供給することを特徴とする方法。
【請求項６】
請求項１に記載の方法において、
前記車両は少なくとも１つの電気モータ（ＭＧＨ）によっても駆動されるとともに、前記熱機関（ＳＭ）は発電機（ＥＧ）を駆動し、
前記発電機によって生成された電気的エネルギー（１０９）は、少なくとも部分的に前記車両の電気的駆動のために用いられることを特徴とする方法。
【請求項７】
請求項１から６のいずれか一項に記載の方法において、
力学的エネルギー貯蔵装置（ＭＥＳ）は、運動エネルギーを前記車両のモータ（ＭＧＨ）から取り出し、前記エネルギーを貯蔵し、必要に応じて前記エネルギーを再び前記車両のモータ（ＭＧＨ）に供給するために用いられることを特徴とする方法。
【請求項８】
電気化学的エネルギー貯蔵装置（ＥＥＳ）を有する請求項１から７のいずれか一項に記載の方法において、
前記電気化学的エネルギー貯蔵装置は、電気的エネルギーを前記車両のモータ（ＭＧＨ）または前記熱機関（ＳＭ）から取り出し、前記エネルギーを貯蔵し、必要に応じて前記エネルギーを再び前記車両のモータ（ＭＧＨ）または前記熱機関（ＳＭ）に供給することができることを特徴とする方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、原動機付車両にエネルギーを供給するためのアセンブリおよび方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
世界のエネルギー備蓄を保護し、エネルギーを節約することは、今日では、日常生活およびその技術支援のあらゆる領域において、生態系および経済上の理由から重要な目標となっている。原動機付車両の大幅な普及、我々のモビリティにおける重要な意義、およびそれに伴う著しいエネルギー消費のゆえに、エネルギーを注意深く、節約して用いることは、原動機付車両においてまさに特別な意義を有している。
【０００３】
このことは、特に電気自動車の場合でも明らかである。電気エネルギーを貯蔵するために現在利用可能なバッテリの固有の充電容量がまだ小さいことは、例えば電気自動車の走行距離を制限し、当該車両の普及が少ないことの理由になっている。電動車両の冷房および暖房は、走行距離のさらなる大幅な制限につながり得るため、限定的にのみ可能である。電気自動車市場は、標準的な乗客の快適性を提供できないので、現在ではまだ重要ではない。それにもかかわらず、今後数年間で燃料価格がさらに上昇するであろうという事実に鑑みると、暖房および冷房に関する有効な解決策と、それによって許容できる乗客の快適性とが提供されるならば、電気自動車は今後１０年間ですでに市場において格別のシェアを獲得するだろうという考えから出発することが必要になる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明の課題は、この目標設定を進歩的な技術構想で支援するような、原動機付車両のエネルギー供給のためのアセンブリおよび方法を提供することにある。本課題は、それぞれの独立請求項に記載のアセンブリおよび方法によって解決される。
【０００５】
本発明は、原動機付車両にエネルギーを供給するためのアセンブリおよび方法を規定する。当該エネルギー供給においては、熱機関が、車両内に生じた熱を少なくとも部分的に、車両の運動エネルギーに変換し、当該熱の残りの部分を蓄熱装置に供給する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の明細書に関連して用いられる概念は、以下に規定および説明される。
【０００７】
本発明において原動機付車両とは、その運動エネルギーが少なくとも部分的に原動機から供給されるあらゆる種類の車両と理解される。当該原動機は、エネルギーを、（いわゆる）エネルギー源（エネルギー変換原理から言うと、本来はエネルギー貯蔵装置との呼称が物理学的には正しい）から取り出し、当該エネルギーを少なくとも部分的に車両の運動エネルギーに変換する。このような原動機付車両の典型的な例は、特に道路交通用の自動車、機関車、船舶、および航空機である。原動機としては、特に内燃機関、電気モータ、およびそのような動力装置の組み合わせ、いわゆるハイブリッド駆動装置が考えられるが、それらに限定はされない。
【０００８】
本発明において熱機関とは、熱、すなわち微視的運動エネルギーを、巨視的運動エネルギーまたはポテンシャルエネルギーに、少なくとも部分的に変換するための装置であると理解される。当該装置は、エネルギーを逆方向にも変換可能である。すなわち、当該装置は、低い温度レベルで生じた熱を、より高い温度レベルで利用可能にするために、ポテンシャルエネルギーまたは巨視的運動エネルギーを用いる。一般的に知られた熱力学の法則から、これは、第１の方向では部分的にのみ成功し得る。もう一方の方向では、巨視的エネルギー、例えばコンデンサに貯蔵された電気的ポテンシャルエネルギー、または車両の運動エネルギーの一部が消費され、それによって熱がより高いレベルに押し上げられる。
【０００９】
本発明は、このような熱機関の存在を活用するものであり、特定の種類の熱機関に限定されるものではない。このような熱機関の重要な例を形成するのは、一般的にスターリング機関と称される部類の熱機関である。当該機関は、発熱のための特別なプロセスの選択からは大幅に自由であり、したがって、蓄熱および様々な種類の熱源を伴って実現可能であるという利点を有する。しかしながら、本発明はスターリング機関またはその他従来の熱機関には限定されない。本発明は、原則的に、まだ開発されるべき熱機関でも実現可能である。
【００１０】
本発明において、車両内で発生する熱とは、車両内部または車両のきわで発生するあらゆる熱であると理解される。このとき、特に損失熱、つまり車両内のエネルギーを消費する装置またはエネルギー変換器のあらゆる種類の廃熱が重要であるが、入射する光線の熱化によって生じる熱、つまり特に車両の内部空間、車両の表面、または当該表面に取り付けられた太陽熱集熱器が暖められることによって生じる熱もまた重要である。
【００１１】
本発明において、蓄熱装置とは、熱エネルギーを受容し、貯蔵し、必要に応じて再び放出することができるあらゆる装置であると理解される。特に、いわゆる潜熱貯蔵装置が重要である。当該装置は、相転移、少なくとも一次相転移の潜熱の原理に基づいている。類似の原理に従うのは、可逆的化学反応、例えば化学吸着に基づく吸収プロセスおよび脱離プロセスのエンタルピーの利用である。これはいわゆる熱化学的蓄熱装置において行われる。当該装置は、さらにより大きいエネルギー密度を可能にする。
【００１２】
本発明において、車両の運動エネルギー（キネティックエネルギー）とは、当該車両から取り出され得るあらゆる形態の巨視的運動エネルギーであると理解される。当該エネルギーには、より狭義では、特に車両の運動エネルギー、すなわち空間における車両の運動に割り当てられるあらゆる形態の運動エネルギーが属するが、しかしまた、より広義では、車両部品（原動機、車輪）の運動に関連する形態の運動エネルギーも属する。このとき、巨視的エネルギーは、微視的（特に分子の）自由度の増進に結びつかず、それゆえに原則的に、熱力学的基本原理を損なうことなく、その他の巨視的エネルギー形態に完全に変換可能な、あらゆる形態のエネルギーであると理解される。
【００１３】
本発明において、力学的エネルギー貯蔵装置とは、その内部において、エネルギーが力学的方法で、つまり巨視的自由度の増進によって、特に巨視的物体の回転、振動、または可逆的、例えば弾性的な変形などによって可逆的に貯蔵され得るような、あらゆる形態のエネルギー貯蔵装置であると理解される。このような貯蔵装置の重要な例としては、フライホイールまたはトーションバネ貯蔵装置が挙げられる。あらゆる力学的エネルギー貯蔵装置は、巨視的運動エネルギーを、可逆的に、巨視的運動エネルギーまたはポテンシャルエネルギーの形態において、その他の、例えば化学的エネルギー形態または電気的エネルギー形態への変換を行わずに貯蔵することができる。
【００１４】
本発明において、電気化学的エネルギー貯蔵装置とは、いわゆるガルバニセルのあらゆる形態であると理解される。ガルバニセルは、日常語としては、しばしばバッテリまたはアキュムレータと称される。ガルバニセルは、電気的エネルギーを化学的な形態において貯蔵し、必要に応じて当該エネルギーを再び電気的エネルギーの形態で放出する。重要な例としては、リチウムイオン電池が挙げられる。当該電気化学的エネルギー貯蔵装置、およびその他のいくつかの電気化学的エネルギー貯蔵装置は、高い可逆性を特徴とする。
【００１５】
本発明の有利なさらなる構成は、従属請求項の対象である。
【００１６】
以下に本発明を、好ましい実施例に基づき、図を用いてより詳細に説明する。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】好ましい第１の実施例を用いた、本発明に係るアセンブリの概略図である。
【図２】好ましい第２の実施例を用いた、本発明に係るアセンブリの概略図である。
【図３】好ましい第３の実施例を用いた、本発明に係るアセンブリの概略図である。
【図４】好ましい第４の実施例を用いた、本発明に係るアセンブリの概略図である。
【図５】好ましい第５の実施例を用いた、本発明に係るアセンブリの概略図である。
【発明を実施するための形態】
【実施例１】
【００１８】
図１に示したように、原動機付車両にエネルギーを供給するための本発明に係るアセンブリにおいては、熱機関ＳＭが設けられている。当該熱機関は、車両内で発生した熱１０６、１０７、１０８、１１４を、少なくとも部分的に、車両の運動エネルギーに変換し、当該熱の残りの部分を蓄熱装置ＬＷＳに供給する。熱機関とは、熱エネルギー（短縮して熱とも言う）を、循環過程において力学的エネルギーに変換する機械である。このとき、当該熱機関は、熱がより高い温度の領域から、より低い温度の領域に流れる動きを利用する。力学的エネルギーを用いて、熱エネルギーをより低い温度レベルからより高い温度レベルに搬送する機械は、熱機関、熱ポンプ、または冷却装置と称される。
【００１９】
熱機関は「右回りの」循環過程を利用する。当該循環過程では、閉曲線が略Ｔ‐Ｓダイアグラムまたはｐ‐ｖ‐ダイアグラムにおいて、「右上へ、左下へ」連続している。熱ポンプは「左回りの」循環過程を利用する。熱機関の重要な例としては、道路車両において非常に普及している内燃機関の他に、スターリング機関と称されるスターリング機器が挙げられる。
【００２０】
スターリング機関は熱機関であり、当該熱機関においては、密閉された、外部からの空気またはヘリウムなどのプロセスガスが、異なる２つの領域において交互に加熱および冷却され、それによって、力学的エネルギーが生成される。スターリング機関は、閉鎖循環過程の原理に従って仕事を行うものであり、利用し難いエネルギー形態（サーマルエネルギー、熱エネルギー、微視的運動エネルギー）を、力学的エネルギーという、より利用しやすいエネルギー形態に変換する、エネルギー変換の例である。スターリング機関は、任意の外部熱源（または冷熱源）によって駆動可能である。人間の手の熱による接触で既にに作動するモデルが存在する。
【００２１】
いくつかのスターリング機関では、動作媒体としてヘリウムが用いられる。当該動作媒体は、閉鎖循環において周期的に、２つのピストン（動作ピストンおよびディスプレーサピストン）によって、高温の箇所（加熱器）と低温の箇所（冷却器）との間を往復させられる。加熱されたガスは膨張し、冷却されたガスは収縮する。これによって、ヘリウムにおける圧力は上昇する。このガスの圧力は、動作ピストンを通じてクランク機構に作用する。力学的エネルギーは、発電機によって電気的エネルギーに変換され得る。当該発電機は、電気モータとしても動作可能であり、この運転モードにおいては、熱ポンプとして動作可能なスターリング機器を駆動する。
【００２２】
ヒーターヘッドと冷却器との間には熱交換器が存在する。当該熱交換器は、当該ガスが高温側から低温側へと流れる間に当該ガスから熱を取り出し、還流の際に再び供給する。
【００２３】
本発明の、図１に示された実施例によると、本発明に係るアセンブリではさらに、車両は少なくとも１つの電気モータＮＧＨによっても駆動され、熱機関ＳＭは発電機ＥＧを駆動する。当該発電機によって生成された電気的エネルギー１０９は、少なくとも部分的に、当該車両の電気的駆動のために用いられる。
【００２４】
本発明に係るアセンブリの、図１に示された実施例ではさらに、力学的エネルギー貯蔵装置ＬＷＳが設けられている。当該貯蔵装置は、運動エネルギーを車両のモータＭＧＨから取り出し、当該エネルギーを貯蔵し、必要に応じて再び車両のモータＭＧＨに与えることができるように調整されている。最後に、本発明に係るアセンブリの、図１に示された実施例では、電気化学的エネルギー貯蔵装置ＥＥＳも設けられている。当該貯蔵装置は、電気的エネルギー１０９、１１２を、車両のモータＭＧＨまたは熱機関ＳＭから取り出し、当該エネルギーを貯蔵し、必要に応じて再び車両のモータＭＧＨまたは熱機関ＳＭに与えることができるように調整されている。
【００２５】
全ての図において、破線を伴う矢印１０１、１０２、１０３、１０４、１０５、１０６、１０７、１０８、１１３、１１４、１１５、２０１、２０２、２０３、２０４、２０５、２０６、２０７、２０８、２１３、２１４、２１５、３０１、３０２、３０３、３０４、３０５、３０６、３０７、３０８、３１３、３１４、３１５、４０１、４０２、４０３、４０４、４０６、４０７、４０８、４１４、４１５、５０１、５０２、５０４、５０５、５０６、５０７、５０８、５１３、５１５は、熱の交換を示し、実線を伴う矢印は、巨視的（「力学的」）運動エネルギーまたは電気的エネルギーの交換を示す。このとき、より細い実線を伴う矢印１０９、２０９、３０９、４０９、５０９、１１２、２１２、３１２、４１２、５１２は電気的エネルギーの交換を示すのに対し、より太い実線を伴う矢印１１０、１１６、２１０、２１６、２１７、３１０、４１０、５１０は力学的エネルギーの交換を示す。例えば、図１の両矢印１１６は、熱機関ＳＭと発電機ＥＧとの間における力学的エネルギーの交換を示す。
【００２６】
このとき、発電機ＥＧは、直接またはギアを介して、熱機関ＳＭに機械的に連結可能である。同様に、図１の両矢印１１０は、車両のモータＭＧＨと力学的エネルギー貯蔵装置ＭＥＳとの機械的な連結を示している。当該連結もまた、直接、すなわち共通のシャフトを通じて、またはギアを介して間接的に実施可能である。これに対して、図１の両矢印または矢印１０９、１１１、１１２は、電気化学的エネルギー貯蔵装置ＥＥＳと発電機ＥＧもしくは車両のモータＭＧＨとの間における電気的エネルギーの伝達、または緩衝装置ＳＤから電気化学的エネルギー貯蔵装置ＥＥＳへの電気的エネルギー１１１の移行を示す。
【００２７】
熱機関ＳＭと蓄熱装置ＬＢＳとの間における熱交換１０２、１０４は、好ましくは熱交換器ＷＴを通じて行われる。好ましくは、当該熱交換器は、暖房もしくは冷房設備ＨＫとの間における熱の移行１０３、またはガスバーナＧＢおよび蓄熱装置ＬＷＳとの間の熱の移行１１３を調整するためにも用いられる。好ましくは潜熱貯蔵装置として設計されている蓄熱装置ＬＷＳには、外部から熱を供給するか、または当該装置から熱を取り出しても良い（１０１）。熱機関ＳＭは、ガスバーナＧＢから直接熱１０５を受容しても良いし、または、熱機関ＳＭに外部から熱１０６を供給するか、もしくは当該熱機関から熱を取り出しても良い。
【００２８】
電気的エネルギー貯蔵装置ＥＥＳがその廃熱１０８を熱機関ＳＭに供給するように、緩衝装置ＳＤもその廃熱１０７を熱機関ＳＭに供給することができる。好ましくは、車両のモータＭＧＨの廃熱も熱機関ＳＭに供給される（１１５）。好ましくは、暖房もしくは冷房設備ＨＫの余熱も熱機関ＳＭに供給される（１１４）か、または、熱機関ＳＭの熱が暖房もしくは冷房設備ＨＫに供給される（１１４）。
【実施例２】
【００２９】
図２は、本発明に係るアセンブリのさらなる実施例を示したものであり、当該実施例は、図１に示した実施形態とは主に、力学的エネルギー貯蔵装置ＭＥＳも、熱機関ＳＭに機械的に連結されている（２１７）という点で異なっている。本発明の当該実施形態は、さらなる利点と結びついている。すなわち、熱機関ＳＭの余剰の運動エネルギーは、発電機ＥＧを用いて運動エネルギーを電気的エネルギーに変換した後、車両のモータＭＧＨを用いて力学的エネルギーに変換（２０９、２１２、２１６）せずとも、力学的エネルギー貯蔵装置ＭＥＳに直接供給されるか、もしくは必要に応じて再び取り出される（２１７）という利点である。しかしながら、図２に示した、当該実施形態の２つのエネルギー変換ルート２１７、２１６はそれぞれ、力学的エネルギー貯蔵装置ＭＥＳまたは電気化学的エネルギー貯蔵装置ＥＥＳという２つのエネルギー貯蔵装置の内どちらが受容可能であるか、または良好に充填されているかに応じて、必要な場合には当該貯蔵装置からエネルギーを取り出すことができるという利点を有する。ここでの説明によって、当業者には、当該発電機はエネルギーの取り出しに際して、電気モータとして動作するということが明らかである。車両のモータＭＧＨは、エネルギーフローの方向２１０、２１２に応じて発電機として、または原動機として動作する。
【００３０】
図３、図４、図５は、本発明の好ましい実施例を示す図であり、様々な運転モードの車両における、本発明に係るアセンブリを用いたエネルギーマネジメントを明確に示すべきものである。
【実施例３】
【００３１】
例えば図３は、冬期の走行時にしばしば見られる、本発明の運転モードにおけるエネルギーマネジメントを示している。熱機関ＳＭには、例えば車両の屋根に設置された吸収体から取り出した熱エネルギーが供給される（３０６）。同様に、「バッテリ」ＥＥＳの廃熱３０８は熱機関ＳＭに供給される。蓄熱装置ＬＷＳからはエネルギーが取り出され（３０２）、加熱装置Ｈに供給される（３０３）。
【実施例４】
【００３２】
図４に示した、主に夏期に見られる、本発明に係るアセンブリのその他の運転モードにおいては、冷房設備Ｋの冷却器から熱エネルギーが取り出され（４０３）、熱機関ＳＭに供給される（４０４、４１４）。図に示したように、熱輸送は好ましくは熱交換器ＷＴを通じて行われるが、熱交換は、熱源もしくはヒートシンクと熱機関ＳＭとの間で直接行われても良い。図４に係る当該実施例では、蓄熱装置ＬＷＳもしくは熱機関ＳＭの余剰の熱エネルギーは周囲に放出される（４０１、４０６）。このとき、当業者には、図３、図４、図５に示した実施形態を、図１もしくは図２に示した実施形態と組み合わせることができるということが明らかである。
【実施例５】
【００３３】
図５は、本発明の一実施形態、もしくは本発明の好ましい一実施形態に基づく本発明に係るアセンブリの運転モード、および、付随するエネルギーマネジメントを示す。当該エネルギーマネジメントにおいては、車両は熱機関ＳＭを用いて駆動される。この運転モードでは、エネルギーは主に蓄熱装置ＬＷＳから熱機関ＳＭに向かって流れる。当該運転モードにおいては、一般的に、暖房および冷房設備（冷却器ＨＫ）は用いられない。蓄熱装置ＬＷＳの蓄熱に非常に大きな負荷がかかるからである。
【００３４】
本発明に係るアセンブリの選択された実施形態、および当該アセンブリの選択された運転モードに応じて、当該アセンブリの様々な構成要素、特に緩衝装置ＳＤ、電気的エネルギー貯蔵装置ＥＥＳ、または主駆動部ＭＧＨの損失熱、特に廃熱１０７、１０８、または１１５は、非常に広範に用いられ、失われることはない。このような利用可能な熱量の例は、電気化学的エネルギー貯蔵装置ＥＥＳ（バッテリ）の充電および動作時、ならびに駆動モータもしくは発電機ＭＧＨの動作時に明らかになる。しかしまた、緩衝装置ＳＤからも、例えば走行中に、熱エネルギー５０７または電気的エネルギー５１１が取り出され得る。この目的のために、当該緩衝装置には例えばリニアジェネレータを設けても良い。リニアジェネレータを用いて、車両の運動エネルギー、この場合は振動エネルギー、は少なくとも部分的に電気的エネルギーに変換され、利用するために供給される（１１１、２１１、３１１、４１１、５１１）。この種類のエネルギー変換および利用は、緩衝装置からの損失熱の利用に対する別の選択肢として、または補足として実施可能である。損失熱を利用するために、緩衝装置には適切な冷却系が設けられる。
【００３５】
本発明の好ましい実施例は、さらに、日射に際する車体の加熱によって発生する熱の利用を可能にする。車体の比較的大きな面、特に車両の屋根は、本発明によると、好ましくは軽量骨組の複合構造（Leichtbau-Verbundstruktur）として構成されている。外側面と接触しているのは、例えば、冷却液が貫流する導管である。本発明の当該実施例では、当該冷却液は、日射によって、好ましくは太陽熱収集器の原理に従って生成された熱を搬出し（１０６、２０６、３０６、４０６、５０６）、当該熱を熱機関に供給する。
【００３６】
本発明の好ましい実施例は、蓄熱装置ＬＷＳ、好ましくは潜熱貯蔵装置を車両内で使用している。当該装置は、走行開始前に供給網からの電流によって加熱されるか、または走行中に前記損失熱流量によって加熱される（１０１、２０１、３０１、４０１、５０１）。
【００３７】
潜熱貯蔵装置は、熱エネルギーを、「潜在的に」（latentはラテン語のlatere=隠れている、に由来するので、隠れた熱とも言う）、少ない損失で、多くの繰り返し周期で、かつ長期間に渡って貯蔵することができる装置である。例えば、いわゆるphase change materials（ＰＣＭ、「相転移材料」）が用いられる。当該材料の潜在的な融解熱、溶解熱、または吸収熱は、相転移のない場合の同量の物質の比熱容量よりもはるかに大きい。例としては、加温パッド、保冷剤、または太陽熱設備のタンク内の、パラフィンが充填された貯蔵要素が挙げられる。潜熱貯蔵装置は、例えば固相‐液相間の相転移（融解／凝固）といった、貯蔵媒体の熱力学的状態の可逆的な変化のエンタルピーの利用によって機能する。このとき、固相‐液相間の相転移が、最も頻繁に利用される原理である。潜熱貯蔵装置製品の中身を充電する際、大抵は特別な塩またはパラフィンが貯蔵媒体として融解される。このために当該媒体は、非常に多くの熱エネルギー、融解熱を受容する。当該プロセスは可逆的なので、当該貯蔵媒体は凝固の際に、当該熱エネルギーを再び放出する。
【００３８】
貯蔵装置ＬＷＳへの熱輸送１０２、２０２、３０２、４０２、５０２は、走行中は、電気モータＥＧによって駆動される熱機関ＳＭ、好ましくはスターリング機関を用いて行われる。好ましくは、当該運転モードは、必要以上の熱量が利用可能なとき、または、その他のエネルギー量が、例えば車両の下り走行に際して、車両の運動エネルギーの回復によって、例えば制動エネルギーの変換によって利用可能であり、かつ必要とされないときに選択される。貯蔵された熱エネルギーは、（スターリング機関の動作を行わずに）直接、車両の暖房のために使用され得る（１０３、２０３、３０３、４０３）か、または、スターリング機関において部分的に力学的なシャフトの仕事に変換される（１０４、２０４、３０４、４０４、５０４）。それによって、発電機として作用する電気モータＥＧが駆動される。
【００３９】
生成された電流で、必要に応じてバッテリＥＥＳが充電される。スターリング機関の特別な利点は、当該機関が、車両または車両の構成要素の暖房Ｈにも冷房Ｋにも用いることができるということ、および、さらに駆動目的１１６、２１６、２１７でも、またはバッテリの充電１０９、２０９、３０９、４０９、５０９にも用いることができるという点にある。
【００４０】
本発明の好ましい実施例では、力学的エネルギー貯蔵装置ＭＥＳ、好ましくは軽量構造でギア無しのトーションバネ貯蔵装置が使用されている。当該貯蔵装置は、好ましくは、連結系によって直接、電気モータＭＧＨの駆動軸に連結されている（１１０、２１０、３１０、４１０、５１０）。
【００４１】
発電機としても作用し得る駆動モータＭＧＨを用いた「制動エネルギー」の回復は、効率の連鎖に基づき、３５％の規模の損失と結びついている。力学的エネルギー貯蔵装置は、略損失なく仕事を行う。好ましくは当該貯蔵装置は、連結系を通じて、駆動軸と直接連結される。好ましくは当該連結系は、同じ回転方向において、入力および出力を行うことができるように構成されている。このようなバネ系は、例えば時速５０ｋｍで走行する総重量１０００ｋｇの車両の運動エネルギーを受容し、再び放出するのに適している。連結系を有するバネ貯蔵装置は、好ましくは軽量構造で構成される。当該系の典型的な総重量は、いわゆる設計データとしては、約４０ｋｇである。
【００４２】
本発明の好ましい一実施形態には、断熱の潜熱貯蔵装置ＬＷＳが含まれている。当該貯蔵装置は、動作温度が約５００℃であり、走行開始前に貯蔵装置を加熱（１０１、２０１、３０１、４０１、５０１）するための、電気によって駆動される加熱器を備えている。好ましくは、制御された熱交換機ＷＴが、車両の冷却剤／加熱剤循環への熱の伝達（１０３、２０３、３０３、４０３）のために用いられる。
【００４３】
好ましくは、車両の中央冷却剤／加熱剤循環ＨＫが存在し、当該循環は適切な方法で制御されている。当該熱機関は、好ましくは、動作範囲が約５℃（「コールドヘッド」）〜５００℃（「ホットヘッド」）のスターリング機関である。
【００４４】
熱機関ＳＭ、好ましくはスターリング機関ＳＭは、走行中または停止状態において、車両の冷房Ｋにも暖房Ｈにも用いられる。機関のヘッドは好ましくは以下のように構成される。
「コールドヘッド」は、好ましくは、冷却／加熱剤の熱を受容（１０３、２０３、４０３）するための、制御された熱交換器として構成されている。「ホットヘッド」は、好ましくは２つの制御された熱交換器を有する。第１の熱交換器は、最大１００℃において、車両の冷却／加熱剤に熱を放出（１０３、２０３、３０３）するために用いられ、第２の熱交換器は、潜熱貯蔵装置を５００℃まで加熱する適切な流体に熱を放出（１０２、２０２、３０２、４０２、５０２）するために用いられる。第１の熱交換器と第２の熱交換器とは、好ましくは、原動機によって駆動される三方弁を通じて切り替えられる。
【００４５】
本発明の好ましいいくつかの実施形態によると、モータ／発電機ＥＧまたはＭＧＨは、シャフト２１６、２１０、２１７を通じて、熱機関ＳＭ、好ましくはスターリング機関と連結されている。熱機関ＳＭは、車両の暖房Ｈまたは冷房Ｋのための熱ポンプとして仕事を行う場合には、機械力を受容し、蓄熱装置ＷＳの温度レベルと周囲温度との間で仕事を行う場合には機械力を供給する。
【００４６】
本発明の好ましいいくつかの実施形態によると、ガスバーナＧＢ、好ましくは密閉型多孔バーナ、または、例えば液化ガスで駆動されるその他の適切なバーナが、熱機関ＳＭの付加的な熱源として任意で用いられる。当該液化ガスは、放電した全体系において、「最後の蓄積」として用いられる。熱機関ＳＭおよび発電機ＥＧによって、バッテリＥＥＳを充電（１０９、２０９）するための電流が生成される。この機能性は、ハイブリッドシステムと関係する。
【００４７】
本発明の好ましいいくつかの実施形態によると、緩衝装置ＳＤにはリニアジェネレータが装備されている。例えば、変成器を通じて、バッテリの充電に用いられる直流電流が生成される（１１１、２１１、３１１、４１１、５１１）。別の選択肢として、または補足的に、緩衝装置ＳＤを、損失熱を直接利用するために、車両の暖房／冷房循環ＨＫに接続しても良い。
【００４８】
本発明の好ましいいくつかの実施形態によると、力学的エネルギー貯蔵装置ＭＥＳ、好ましくはギア無しのトーションバネ貯蔵装置が、連結系を通じて、電気モータの駆動軸に直接連結される（１１０、２１０、３１０、４１０、５１０）。
【００４９】
本発明に係るアセンブリの全ての構成要素、またはいくつかの構成要素の最適な協働は、好ましくは適切な制御装置によって保証される。
【００５０】
発電機ＥＧによって生成された電流は、電気抵抗を用いて、熱に変換され、暖房の目的で、または蓄熱装置に供給され得る。
【符号の説明】
【００５１】
１０１、１０２、１０３、１０４、１０５、１０６、１０７、１０８、１１３、
１１４、１１５、２０１、２０２、２０３、２０４、２０５、２０６、２０７、２０８、２１３、２１４、２１５、３０１、３０２、３０３、３０４、３０５、３０６、３０７、３０８、３１３、３１４、３１５、４０１、４０２、４０３、４０４、４０６、４０７、４０８、４１４、４１５、５０１、５０２、５０４、５０５、５０６、５０７、５０８、５１３、５１５  熱の交換
１０９、２０９、３０９、４０９、５０９、１１２、２１２、３１２、４１２、５１２  電気的エネルギーの交換
１１０、１１６、２１０、２１６、２１７、３１０、４１０、５１０  力学的エネルギーの交換
１１１、２１１、３１１、４１１、５１１  エネルギー変換および利用
ＥＥＳ  電気的エネルギー貯蔵装置
ＥＧ  発電機
ＧＢ  ガスバーナ
ＨＫ  暖房もしくは冷房設備
Ｋ  冷房設備
ＬＷＳ  蓄熱装置
ＭＥＳ  力学的エネルギー貯蔵装置
ＭＧＨ  車両のモータ
ＳＤ  緩衝装置
ＳＭ  熱機関
ＷＴ  熱交換器
【図１】
2012517555.tif 000003
【図２】
2012517555.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【手続補正書】
【提出日】平成23年11月21日(2011.11.21)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
原動機付車両にエネルギーを供給するためのアセンブリにおいて、
熱機関（ＳＭ）が設けられており、前記熱機関は、前記車両内で発生した熱（１０６、１０７、１０８、１１４）を少なくとも部分的に前記車両の運動エネルギーに変換し、前記熱の残りの部分を蓄熱装置（ＬＷＳ）に供給することを特徴とするアセンブリ。
【請求項２】
請求項１に記載のアセンブリにおいて、
前記車両は少なくとも１つの電気モータ（ＭＧＨ）によっても駆動されるとともに、前記熱機関（ＳＭ）は発電機（ＥＧ）を駆動し、
前記発電機によって生成される電気的エネルギー（１０９）は、少なくとも部分的に前記車両の電気的駆動のために用いられることを特徴とするアセンブリ。
【請求項３】
請求項１または２に記載のアセンブリにおいて、
力学的エネルギー貯蔵装置（ＭＥＳ）が設けられており、前記力学的エネルギー貯蔵装置は、車両のモータ（ＭＧＨ）から運動エネルギーを取り出し、前記エネルギーを貯蔵し、必要に応じて前記エネルギーを再び車両のモータ（ＭＧＨ）に供給することができるように調整されていることを特徴とするアセンブリ。
【請求項４】
電気化学的エネルギー貯蔵装置（ＥＥＳ）を有する請求項１から３のいずれか一項に記載のアセンブリにおいて、
前記電気化学的エネルギー貯蔵装置は、電気的エネルギーを車両のモータ（ＭＧＨ）から、または前記熱機関（ＳＭ）から取り出し、前記エネルギーを貯蔵し、必要に応じて前記エネルギーを再び車両のモータ（ＭＧＨ）または前記熱機関（ＳＭ）に供給することができるように調整されていることを特徴とするアセンブリ。
【請求項５】
請求項１から４のいずれか一項に記載のアセンブリにおいて、
前記熱機関（ＳＭ）はスターリング機関であり、そのコールドヘッドは好ましくは、冷却剤または加熱剤から熱を受容するための（１０３、２０３、４０３）制御された熱交換器として構成されており、そのホットヘッドは２つの好ましくは制御された熱交換器を有しており、その内、第１の熱交換器は、好ましくは最大１００℃において、車両の冷却剤／加熱剤に熱を供給するために（１０３、２０３、３０３）用いられ、第２の熱交換器は、好ましくは、潜熱貯蔵装置を５００℃まで加熱する流体に熱を供給するために（１０２、２０２、３０２、４０２、５０２）用いられることを特徴とするアセンブリ。
【請求項６】
請求項５に記載のアセンブリにおいて、
前記第１の熱交換器および前記第２の熱交換器は、好ましくは原動機によって駆動される三方弁によって切り替えられることを特徴とするアセンブリ。
【請求項７】
原動機付車両にエネルギーを供給するための方法において、
熱機関（ＳＭ）は、前記車両内で発生した熱（１０６、１０７、１０８、１１４）を少なくとも部分的に前記車両の運動エネルギーに変換し、前記熱の残りの部分を蓄熱装置（ＬＷＳ）に供給することを特徴とする方法。
【請求項８】
請求項７に記載の方法において、
前記車両は少なくとも１つの電気モータ（ＭＧＨ）によっても駆動されるとともに、前記熱機関（ＳＭ）は発電機（ＥＧ）を駆動し、
前記発電機によって生成された電気的エネルギー（１０９）は、少なくとも部分的に前記車両の電気的駆動のために用いられることを特徴とする方法。
【請求項９】
請求項７または８に記載の方法において、
力学的エネルギー貯蔵装置（ＭＥＳ）は、運動エネルギーを車両のモータ（ＭＧＨ）から取り出し、前記エネルギーを貯蔵し、必要に応じて前記エネルギーを再び車両のモータ（ＭＧＨ）に供給するために用いられることを特徴とする方法。
【請求項１０】
電気化学的エネルギー貯蔵装置（ＥＥＳ）を有する請求項７から９のいずれか一項に記載の方法において、
前記電気化学的エネルギー貯蔵装置は、電気的エネルギーを車両のモータ（ＭＧＨ）または前記熱機関（ＳＭ）から取り出し、前記エネルギーを貯蔵し、必要に応じて前記エネルギーを再び車両のモータ（ＭＧＨ）または前記熱機関（ＳＭ）に供給することができることを特徴とする方法。
【請求項１１】
請求項７から１０のいずれか一項に記載の方法において、
前記熱機関（ＳＭ）はスターリング機関であり、そのコールドヘッドは好ましくは、冷却剤または加熱剤から熱を受容するための（１０３、２０３、４０３）制御された熱交換器として構成されており、そのホットヘッドは２つの好ましくは制御された熱交換器を有しており、その内、第１の熱交換器は、好ましくは最大１００℃において、車両の冷却剤／加熱剤に熱を供給するために（１０３、２０３、３０３）用いられ、第２の熱交換器は、好ましくは、潜熱貯蔵装置を５００℃まで加熱する流体に熱を供給するために（１０２、２０２、３０２、４０２、５０２）用いられることを特徴とする方法。
【請求項１２】
請求項１１に記載の方法において、
前記第１の熱交換器および前記第２の熱交換器は、好ましくは原動機によって駆動される三方弁によって切り替えられることを特徴とする方法。
【国際調査報告】
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