CN1655424A - 机动车上能量的产生和分配系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种机动车上能量产生和分配系统，所述系统包括动力装置(E；PM)、燃料(F)容器(R)、至少一个电能配电网络或线路(1－2；2－3)、与所述至少一个配电网络或线路相连的电能产生装置(MGM)、和连接或可连接到所述至少一个配电网络或线路的多个可选择起动的用电装置或设备(M，DVC，HVAC，DI，等)。所述电能产生装置包括连接到所述燃料(F)容器的(至少)一(MGM；MGM1－MGMn)、和与所述微燃烧室发电机矩阵或组相连的监视控制装置(EPM)，并且所述监视控制装置与配电网络或线路相连，以一种因应所述配电线路和连接到该配电线路上的装置和设备所需或所耗电力变化的预定模式控制所述发电机组或矩阵的运行。

Description

机动车上能量的产生和分配系统
技术领域
本发明的主题总体上是一种用于机动车上能量的产生和分配系统的创新性结构。
本发明尤其涉及一种用于机动车上能量的产生和分配系统，该机动车设置有
动力装置，
至少一个燃料箱，
至少一个配电网络或线路，
与所述至少一个配电网络或线路相连的发电装置；及
多个可选择的触发式耗电装置或设备，连接或可连接到所述至少一个配电网络或线路。
背景技术
产生机械能与电能的汽车领域中使用得最普遍的系统结构是使用设置有电起动电动机的动力装置，典型的是内燃机，由该动力装置驱动旋转的发电机，和至少一个蓄电池组，典型的是酸性铅蓄电池组。该车上耗电装置和设备，如发动机控制系统，照明装置，ABS装置等，所需的电能都由发电机和/或蓄电池组供给。
在这种结构中，该发电机典型的是具有桥式整流电路的三相交流发电机，它由动力装置驱动旋转。这样带来的问题是，为了降低燃料消耗与污染物排放的目的，该装置很难对动力装置的操作进行控制和操纵策略的优化，另一方面为了这个目的，最好将动力装置的功能与电子装置或设备的功能分开。如果考虑到将来机动车上对电能的需求的飞速增长，从当前的2-3kw提升到10kw的水平，这是一个更重要的问题。
发明内容
本发明的一个目的是提供一种用于机动车上能量的产生和分配系统的创新性结构，它实现了提高发电和用电管理的效率以及简化新功能的实施。
根据本发明，如以上具体描述的一种用于机动车上能量的产生和分配系统也实现了其它目的，其特征在于所述发电装置包括
至少一个微燃烧室发电机组或矩阵，其与所述至少一个燃料箱相连，及
监视和控制装置，其与所述至少一个微燃烧室发电机组或矩阵相连，并与所述至少一个配电网络或线路连接，并以一种因应所述至少一个配电网络或线路所需或耗用的电力变化的预定模式控制所述发电机组或矩阵的运行。
例如，2002年7月21-26日在日本札幌二十九届内燃机国际论坛上，CarlosFernandez-Pello在其“使用燃烧室的微功率发电机：问题及解决方法”介绍了微燃烧室及其应用。
在一个实施例中，所述机动车的动力装置是内燃机，且所述至少一个微燃烧室发电机组或矩阵具有排气集管(exhaust manifold)，其以从所述发电机组的微内燃室排出的废气致使该内燃机起动的方式与该内燃机选择性的连接。因而在这种系统中，可以很方便的去掉传统的与内燃机相连的电起动电动机。
在本发明的一个实施方式中，机动车上设置有加热装置，该加热装置包括气体/空气热交换器，所述至少一个微燃烧室发电机组或矩阵方便的设置有排气集管，该排气集管以可控的方式与所述热交换器选择性的连接。
所述至少一个微燃烧室发电机组或矩阵的排气集管或管可以方便的与磁流体动力效应发电机(magnethyodrodynamic effect electricity generator)相连接，该类型的发电机如同一申请人的美国早期专利申请11/014839中所记载，其电输出端与机动车上的所述至少一个配电网络或线路相连。
适用于此目的的其它类型的发电机如同一申请人申请的欧洲专利申请04030126.9和04029814.3或意大利专利申请TO2002A000375的热光电效应发电机(thermophotovoltaic effect generator)。
通常的，一个微燃烧室发电机组或矩阵包括排成M行和N列且电连接在一起(如列串联与行并联)的一组M×N个微燃烧室阵列。
这种发电机组或矩阵很方便的与监视控制装置(管理控制)相连，该监视控制装置用于确定电力以预定的电流和电压特性输出，这可以通过选定起动适当数量的发电机来调节。例如可通过改变起动的微发电机数量以每级改变2伏特电输出。
在机动车的另一具体实施例中，其动力装置是电机，如上面所引用的在先专利申请所已知类型的所述至少一组微燃烧室发电机产生的电能供给该电机。
附图说明
通过以下的详细描述，本发明的另外的特点和优点将是显而易见的，以下描述纯粹是结合附图所给出的非限定性示例，其中：
图1是结构简图，其表示根据本发明用在机动车配电盘上产生和分配能量的第一系统的结构；及
图2到图4是本发明系统的各种实施例的结构简图。
具体实施方式
在图1中，设置有本发明的用于产生和分配电能的系统的机动车动力装置以E所示。
动力装置E，例如传统的内燃机，从容器R中获得燃料F的供给。该燃料可以是，如汽油、柴油，沼气或液化石油气(LPG)，甚至是氢。
在示例性的实例中，所述系统包括两条具有不同电压(如分别为42v d.c.和12v d.c.)的配电线路和，尤其是一条线路包括两根导线1和2，其中第二根导线接地GND，第二条线路包括导线2和如3所示的另一根导线。
多个选择性的触发耗电装置或设备与配电线路1-2和2-3相连。
在图1所示的示例性实例中，这些装置或设备包括电起动电动机M、阀或喷头DVC的直接控制系统、空调、通风和加热系统HVAC、以所谓“线控”(by-wire)的方式控制功能的装置XBW，以及其它连接到线路1-2的可能部件。
其它设备，如车上指示设备DI，内燃机控制装置ECU，灯及其它光学指示器L，用于控制车辆动力学的系统VDC等同样地与配电线路2-3相连。
图1所示的系统包括(至少)一个微燃烧室发电机组或矩阵MGM，被供给燃烧支持物，如氧气或空气，并且燃料可以是直接来自容器R的燃料F或衍生燃料，如其输入端受到燃料F供给的转化器FR获得的氢。
发电机组或矩阵MGM可包括，如上述专利申请中已知类型的多个微燃烧室发电机，同一申请人在更早的中国专利申请200410092231.6中再次记载了该类型的发电机。
在矩阵MGM中，所述的微燃烧室或至少其中的微燃烧室组液力并联在一起，且在输出端提供电能的相关转换装置很方便的串联在一起。然而也可以是流体和/或电连接的其它连接模式。
发电机矩阵MGM是电子控制装置EPMS，其监视能量的管理和生成。
而且，控制装置EPMS与线路1-2和2-3相连。该装置可以用微处理器构成，可以很方便的配置该装置，以一种因应所述配电线路和连接到该配电线路上的装置和设备所耗电力的即时电力需求变化的预定模式，控制所述发电机组或矩阵的机能。
尤其是该装置EPMS可通过不时的调整运行的微燃烧室发电机数量，和/或通过调节供给矩阵MGM的燃料F和/或燃烧支持物的流速来调节由发电机的矩阵MGM产生的电力，燃料F和/或燃烧载体的流速可通过如ELV所示的那些电磁阀装置来控制。
正如通过参照图1所能理解的，不需要传统的车上发电机(交流发电机)和相关的蓄电池组就可以形成上述系统的机动车。
另外，该系统可以将动力装置E功能与耗电装置功能分开。这使得可以优化关于发电机E运行的控制和管理策略，从而降低燃料消耗和污染物的排放。
图2示出了本发明系统的变形实施例。在该图中，与已描述的那些部件相同或基本等同的零件或部件再次的用相同的字母或数字表示。
在图2所示的实施方式中，发电机组或矩阵MGM设有排气集管EM1，以通过装置EPMS控制电磁阀装置ELV1的方式将所述排气集管装配到内燃机E上，例如所述装置EPMS按照来自发电机组或矩阵MGM的多个微燃烧室，和/或其中的至少一个燃烧室中的废气能致使内燃机起动的方式控制电磁阀装置ELV1。
对于设置有加热装置HU的机动车，加热装置包括气体/空气热交换器，该种类型的热交换器是已知的，发电机组或矩阵MGM可以很方便的设置有如图2中EM2所示的排气集管，所述排气集管可以通过同样由所述装置EPMS控制的电磁阀装置ELV2与所述热交换器选择性的连接。然而，如图2所示，这种装置甚至可在上述图1所示类型的系统中使用。
图3示意性的示出了本发明系统的另一变形实施方式。在该图中，与已描述的那些部件相同或基本等同的零件或部件再次的用相同的字母或数字表示。
在图3所示的变形中，内燃机E的排气集管EEM装配到磁流体效应发电机MHDG的输入端，其电输出端至少与一个配电线路1-2和2-3中的一个相连。
所述磁流体效应发电机MHDG可以是本说明书背景技术部分引用的专利文件中的任何一个所描述的类型，也可以是其它已知类型。
所述发电机E的排气集管与磁流体效应发电机的连接也可以提供上述图1所示类型的系统来实现。
作为参照图3所描述的装置的选择方案，发电机E的排气集管EEM可以与高动能阳离子发电机的输入端相连，其阳离子可从由燃烧反应产生的等离子获得并通过中和或屏蔽栅的方式从电子中分离出来。
在另一选择方案中，发电机E的排气集管EEM可与以爆燃、脉冲或连续状态运行的发电机，或者以爆燃或突燃状态燃烧的磁悬浮旋转发电机的输入端相连，进一步可以与磁性小活塞型发电机的输入端，或与以封闭燃烧的状态工作的发电机相连，其中在影响“选择”化学物理反应的动能的缸中可实现对燃烧物的控制。
图4示出了本发明用在机动车上的系统的变形实施方式，机动车的动力装置可采用电机PM的方式，由多个微燃烧室发电机组或矩阵MGM1-MGMn产生的电能供给电机。
图4中已描述的部件再次用相同的字母和数字符号表示。
所述电动机PM可用作为专用单一机车(sole vehicle)动力装置(电车)，或者用于替换传统类型(多用混合机车(hybrid vehicle))内燃机。
实际上，本发明的原理保持不变的情况下，根据以非限定实施例方式已描述与说明可以对实施方式和详细结构作出广泛的变化，而不脱离本发明附加的权利要求限定的范围。

Claims (11)

1、一种机动车上能量产生与分配系统，包括
动力装置(E；PM)；
至少一个盛放燃料(F)的容器(R)；
至少一个输送电能的配电网络或线路(1-2；2-3)；
电能产生装置(MGM)，所述电能产生装置与所述至少一个配电网络或线路(1-2；2-3)相连；以及
多个可选择性起动的用电装置或设备(M，DVC，HVAC，DI，等)，所述这些用电装置或设备与所述至少一个配电网络或线路(1-2；2-3)相连；
所述系统的特征在于所述电能产生装置包括
至少一个微燃烧室发电机矩阵或组(MGM；MGM1-MGMn)，其与所述至少一个燃料容器(R)相连，以及
监视控制装置(EPM)，所述监视控制装置与所述发电机矩阵或组(MGM，MGM1-MGMn)相连，并且其也与配电网络或线路(1-2；2-3)相连，且以一种因应所述至少一个所述配电网络或线路(1-2；2-3)所需或所耗电力变化的预定模式控制所述发电机组或矩阵(MGM，MGM1-MGMn)的运行。
2、根据权利要求1所述的系统，其中所述动力装置为内燃机(E)，其特征是所述至少一个微燃烧室发电机矩阵或组(MGM；MGM1-MGMn)有可选择性连接到所述内燃机(E)上的排气集管(EM1)，这种连接方式使得从所述发电机矩阵或组(MGM；MGM1-MGMn)的微燃烧室排出的废气能够致使所述内燃机(E)起动。
3、根据权利要求1或2所述的系统，所述机动车设置有加热装置(HU)，所述加热装置包括气体/空气类型的热交换器，且所述至少一个发电机矩阵或组(MGM；MGM1-MGMn)具有以受控方式可选择性连接到所述热交换器的排气集管(EM；EM2)。
4、根据前述任一权利要求所述的系统，其中所述动力装置是内燃机(E)，所述内燃机设置有连接到磁流体效应发电机(MHDG)的排气集管或管道(EEM)，所述磁流体效应发电机的输出端与所述至少一个配电网络或线路(1-2)相连。
5、根据权利要求1-3任一个所述的系统，其中所述动力装置是内燃机(E)，所述内燃机包括排气集管或管道(EEM)，所述排气集管或管道与高动能阳离子发电机相连，高动能阳离子可通过用栅屏蔽由燃烧反应产生的电子而获得，所述发电机的输出端与所述至少一个配电网络或线路(1-2)相连。
6、根据权利要求1-3任一个所述的系统，其中所述动力装置是内燃机(E)，所述内燃机包括排气集管或管道(EEM)，所述排气集管或管道与发电机相连，所述发电机以爆燃、脉冲或连续的方式运行，所述发电机的输出端与所述至少一个配电网络或线路(1-2)相连。
7、根据权利要求1-3任一个所述的系统，其中所述动力装置是内燃机(E)，所述内燃机包括排气集管或管道(EEM)，所述排气集管或管道与磁悬浮旋转型发电机相连，所述发电机以突燃或爆燃的方式运行，所述发电机的输出端与所述至少一个配电网络或线路(1-2)相连。
8、根据权利要求1-3任一个所述的系统，其中所述动力装置是内燃机(E)，所述内燃机包括排气集管或管道(EEM)，所述排气集管或管道与磁性小活塞型发电机相连，所述发电机的输出端与所述至少一个配电网络或线路(1-2)相连。
9、根据权利要求1-3任一个所述的系统，其中所述动力装置是内燃机(E)，所述内燃机包括排气集管或管道(EEM)，所述排气集管或管道与以封闭燃烧的方式运行的发电机相连，其中在影响选择化学物理反应动能的缸中可实现对燃烧物的控制，所述发电机的输出端与所述至少一个配电网络或线路(1-2)相连。
10、根据权利要求1所述的系统，其中所述动力装置是电机(PM)，由所述至少一个微燃烧室发电机矩阵或组(MGM；MGM1-MGMn)产生的电能供给所述电机。
11、根据前述权利要求任一个所述的系统，其中所述微燃烧室发电机矩阵或组(MGM；MGM1-MGMn)包括排成M行N列的M×N个发电机，M与N可以相等也可以不等，所述发电机组并联或串连在一起。
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