TW201425085A - 雙渦輪動能回收裝置及其應用之車輛 - Google Patents

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Chia-Pin Lin
wei-zhong Chen
Chao-Chun Liu
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一種雙渦輪動能回收裝置及其應用之車輛，雙渦輪動能回收裝置適用於具有引擎的車輛上，其引擎包括汽缸、曲軸以及排氣歧管，汽缸包括進氣門及與排氣歧管連接的排氣門。雙渦輪動能回收裝置包含第一電池模組、機械增壓模組和渦輪發電模組。機械增壓模組具有渦輪增壓器，渦輪增壓器連接曲軸且由曲軸帶動以增壓空氣，並將增壓空氣導入汽缸的進氣門內。渦輪發電模組包含渦輪發電機，渦輪發電機之渦輪葉片設置在排氣歧管的出口通道，以利用廢氣驅動渦輪發電機，渦輪發電機電性連接到第一電池模組，可將渦輪發電機產生的電力充入第一電池模組。

Description

雙渦輪動能回收裝置及其應用之車輛
本發明係有關於一種雙渦輪動能回收裝置及其應用之車輛，特別是有關一種分別以一渦輪機構提高引擎燃油及電池充電效率及應用引擎廢氣推動另一渦輪發電而對電池模組充電之雙渦輪動能回收裝置及其應用之車輛。
一般的渦輪增壓技術主要應用在汽油車上，如圖1、圖2所示，其為一習知的雙渦增壓技術，係在引擎的廢氣排氣歧管11上設置一渦輪增壓器12，以利用排放廢氣的壓力推動該渦輪增壓器12，另在該渦輪增壓器12設置一連動渦輪121，再以一包含該連動渦輪121的連動渦輪加壓管路13，導通到該引擎的進氣口101內。同時，在引擎10的扭力輸出軸102上掛附一機械增壓器14，將機械增壓器14所加壓的空氣以一機械加壓管路141與連動渦輪加壓管路13導通，且該機械加壓管路141內的加壓空氣也可推動該連動渦輪121以共同將加壓的空氣送入引擎的進氣口101內，用以提高引擎10的燃油效率，達成提高馬力、省油的功效。當然，上述習知的雙渦增壓系統中，該引擎10一般會再以皮帶15帶動一發電機16，利用引擎運轉時的動能驅動發電機16發電，並將電能充入與之電性連接的電池模組17內。
近年來世界各國的環保意識逐漸抬頭，各國都試圖減少對石化能源的依賴，於是，強調環保、無污染及使用純 電力來驅動的電動交通工具，日益受到世人的重視。然而，目前電動車仍有續行力不足的缺點，一直為人所詬病，也是無法達到普及化的主因，因此在此過渡階段，電動車技術遂受到重視。電動車有數種型態，如油電混合動力車(Hybrid-Electric Vehicle,HEV)以及增程式電動車(Range Extend Electric Vehicle,REEV)，而由於目前電動車的電力儲存或發電技術未臻成熟，因此在產品化之後通常必需再結合動能回收技術，以延長電力模式的續航力。
本發明目的在於提供一種雙渦輪動能回收裝置，同時應用機械增壓(Supercharger)以及渦輪增壓(Turbocharger)二種技術，以機械增壓技術提高燃油效率及引擎發電效率並予以儲存，再輔以利用廢氣排放壓力驅動的渦輪發電機組進行發電並予以儲存，以提高動能回收率。
本發明之雙渦輪動能回收裝置係適用在一具有引擎的車輛上，該引擎包括汽缸、曲軸以及排氣歧管，該汽缸包括一進氣門及一排氣門，該排氣門連接該排氣歧管，且該排氣歧管具有一匯集廢氣的出口通道。該雙渦輪動能回收裝置包含機械增壓模組、電池模組、引擎發電機組、儲能單元以及渦輪發電模組。機械增壓模組係由該曲軸帶動以增壓空氣，再將該增壓空氣導入汽缸的進氣門內。電池模組提供電力儲存。引擎發電機組係電性連接該電池模組，並由該曲軸帶動以發電，再將電力充入該電池模組中。渦輪發電模組，其包含一渦輪發電機，該渦輪發電機之渦輪 葉片設置在該排氣歧管之該出口通道，以由該排氣歧管之廢氣驅動，該渦輪發電機電性連接到該儲能單元，並可將該渦輪發電機產生的電力充入該儲能單元。
在一實施例中，本發明更包含一將該儲能單元內的電能轉換成高電壓回充給該電池模組的升壓裝置。進一步地，該渦輪發電機係可應用可變容積的渦輪，以提高充電效率。
本發明之特點在於，本發明可應用於引擎車輛或電動車輛上。以油電混合車輛為例，雙增壓系統發電效率可以提高燃油效率高達20%左右；針對油電混合車種，可採用較小公升數的引擎再外掛渦輪來達到較高馬力輸出，增加發電效率(downsize)。另外，利用機械增壓來讓發電機運轉平順不會有爆震/延遲現象產生，可以獲得較佳的燃油效率。本發明利用類似渦輪增壓方式設置於排氣歧管上來推動發電機的葉片(類似風力發電)，以回收弱電。再者，本發明透過可變容積的渦輪(VGR)的應用，使原本能產生較小電流的發電機，進一步可以採用較大電流的發電機來降低電池充電所需時間。另外，本發明配合電池管理系統(BMS)的搭配，可以快速提供不同安培與電壓的充電，提高電池的使用壽命。
茲配合圖式說明本發明之實施例如下。
首先請參照圖3所繪示的本發明之雙渦輪動能回收裝置的系統方塊圖以及圖4繪示的本發明之雙渦輪動能回收 裝置實施例的結構示意圖。本實施例之雙渦輪動能回收裝置係應用於一具有引擎21的車輛20上，該引擎21包括至少一汽缸211、一曲軸212以及一排氣歧管22，該汽缸211可為一缸或多缸，本實施例為四缸，每個汽缸211包括一進氣門2111及一排氣門2112，該排氣門2112連接該排氣歧管22，該排氣歧管22的一端分別分歧對應並連接該些排氣門2112，再以一出口通道221匯集廢氣，利用汽缸211排氣壓力將廢氣排出。本實施例之雙渦輪動能回收裝置包含：機械增壓模組23、電池模組25、引擎發電機組26、儲能單元27以及渦輪發電模組28。機械增壓模組23具有一渦輪增壓器231，該渦輪增壓器231係由該曲軸212帶動以增壓空氣，再將該增壓空氣導入該汽缸211的進氣門2111內，曲軸212帶動渦輪增壓器231的方式係在該曲軸212上設置一皮帶輪2121，再以一皮帶30連接該皮帶輪2121與該渦輪增壓器231驅動軸，藉以由該曲軸212帶動該渦輪增壓器231。電池模組25係提供電力的儲存。引擎發電機組26係電性連接該電池模組25，並由該曲軸212帶動以發電，再將所發的電力充入該電池模組25中，當然，該曲軸212帶動引擎發電機組26的方式，同樣可利用一皮帶31連接在一設置在該曲軸212上的皮帶輪2122的方式，接受該曲軸212扭力的連動。儲能單元27係可為一電池或一電容(儲能單元27的電力儲存容量較佳者係較該電池模組25的容量小，但不以此為限)，用以儲存電力。渦輪發電模組28包含一渦輪發電機281，該渦輪發電機281 的渦輪葉片2811設置在該排氣歧管22之該出口通道221，以由該排氣歧管22之廢氣排放壓力驅動之，該渦輪發電機281電性連接到該儲能單元27，以將該渦輪發電機281產生的電力充入該儲能單元27。
上述雙渦輪動能回收裝置一實施例中，該電池模組25的電壓容量大於該儲能單元27的電壓容量，且該雙渦輪動能回收裝置可更包含一升壓裝置29，分別電性連接該電池模組25與該儲能單元27，該升壓裝置29可將儲能單元27內的電能轉換成高電壓回充給該電池模組25。
另一方面，上述的該渦輪發電模組28係可以應用可變容積的渦輪增壓器(Variable Geometry Turbo,VGT或VGR)，如此可換用更大的電流容量的發電機組來降低對儲能單元的充電時間。
進一步言，如圖4所示(請與圖3共同參照)，本實施例的發電裝置主要分成兩個充電路徑，一個路徑是經由機械增壓的引擎發電：藉機械增壓模組23對進氣增壓，以引擎動力驅動大容量發電機，再將所發電力充入大容量電池模組(電池模組25)；另一路徑是經由渦輪葉片發電：以引擎排放的廢氣驅動小容量發電機(渦輪發電模組28)，再經過整流穩壓後，充電進入小容量電池(儲能單元27)內，而且，該小容量電池(儲能單元27)可透過一電性連接的升壓裝置29，將其電能轉換為對應於該電池模組25較高的電壓，以對該電池模組25充電。
續請參照圖5所示之本發明之具有雙渦輪動能回收裝 置之車輛的結構示意圖。本實施例之具有雙渦輪動能回收裝置之車輛，包含：引擎21、排氣歧管22、機械增壓模組23、馬達24、電池模組25、引擎發電機組26、儲能單元27以及渦輪發電模組28。引擎21包括汽缸211和一輸出扭力的曲軸212，該汽缸211係包括一進氣門2111及一排氣門2112。排氣歧管22對應並連接在排氣門2112上，而該排氣歧管22具有一匯集廢氣的出口通道221。機械增壓模組23具有一與曲軸212連接的渦輪增壓器231，該渦輪增壓器231是由曲軸212帶動以增壓空氣，並將增壓的空氣導入進氣門2111內。馬達24可用以提供驅動車輛20前進的扭力。電池模組25係與馬達24電性連接，用以提供該馬達24作動的電力。引擎發電機組26係電性連接該電池模組25，並由該曲軸212帶動以發電，再將電力充入該電池模組25中。儲能單元27作為電能儲存之用，其可為一電池或一電容。渦輪發電模組28包含一渦輪發電機281，該渦輪發電機281之渦輪葉片2811設置在該排氣歧管22的出口通道221內，以由該排氣歧管22之廢氣來驅動發電，渦輪發電機281電性連接到該儲能單元27，並可將該渦輪發電機281產生的電力充入該儲能單元27。
另外，上述的該電池模組25的電壓容量大於該儲能單元27的電壓容量，且該具有雙渦輪動能回收裝置的車輛可更包含一升壓裝置29，分別電性連接該電池模組25與該儲能單元27，以將該儲能單元27內的電能轉換成較該電池模組25高的電壓以回充給該電池模組25。
值得一提的是，上述的車輛20可為一純內燃機動力車輛，該引擎21為驅動該車輛20行進的動力來源；另外，上述該車輛20也可為一增程式電動車輛，該馬達24為驅動該車輛20行進的動力來源；亦或上述該車輛20為油電混合動力車輛，該馬達24或該引擎21所輸出的扭力係該車輛20行進的動力來源。
綜上所述，本發明可應用於引擎車輛，也可以電動車輛上，以油電混合車輛為例，雙增壓系統發電效率可以提高燃油效率高達20%左右；針對油電混合車種，可採用較小公升數的引擎再外掛渦輪來達到較高馬力輸出(如原本應該使用0.8L的引擎，在本發明只須採用0.8L外掛渦輪)，可減輕動力傳動系統的重量，並增加發電效率(downsize)。另外，利用機械增壓來讓發電機運轉平順不會有爆震/延遲現象產生，可以獲得較佳的燃油效率。本發明利用類似渦輪增壓方式設置於排氣歧管上來推動發電機的葉片(類似風力發電)，以回收弱電。再者，本發明透過可變容積的渦輪(VGR)的應用，使原本能產生較小電流(如20A)的發電機，進一步可以採用較大電流(如30A)的發電機來降低電池充電所需時間。另外，本發明配合電池管理系統(BMS)的搭配，可以快速提供不同安培與電壓的充電，提高電池的使用壽命。。
前述本發明所採用的技術手段之實施方式或實施例，並非用來限定本創作專利實施之範圍。即凡與本發明專利申請範圍文義相符，或依本發明專利範圍所做的均等變化 與修飾，皆為本發明專利範圍所涵蓋。
10‧‧‧引擎
101‧‧‧進氣口
102‧‧‧扭力輸出軸
11‧‧‧廢氣排氣歧管
12‧‧‧渦輪增壓器
121‧‧‧連動渦輪
13‧‧‧連動渦輪加壓管路
14‧‧‧機械增壓器
141‧‧‧機械加壓管路
15‧‧‧皮帶
16‧‧‧發電機
17‧‧‧電池模組
20‧‧‧車輛
21‧‧‧引擎
211‧‧‧汽缸
2111‧‧‧進氣門
2112‧‧‧排氣門
212‧‧‧曲軸
2121,2122‧‧‧皮帶輪
22‧‧‧排氣歧管
221‧‧‧出口通道
23‧‧‧機械增壓模組
231‧‧‧渦輪增壓器
24‧‧‧馬達
25‧‧‧電池模組
26‧‧‧引擎發電機組
27‧‧‧儲能單元
28‧‧‧渦輪發電模組
281‧‧‧渦輪發電機
2811‧‧‧渦輪葉片
29‧‧‧升壓裝置
30,31‧‧‧皮帶
圖1係先前技術之機械增壓結合渦輪增壓的引擎進氣系統平面示意圖。
圖2係圖1之渦輪增壓器的立體圖。
圖3係本發明之雙渦輪動能回收裝置的系統方塊圖。
圖4係本發明之雙渦輪動能回收裝置實施例的結構示意圖。
圖5係本發明之具有雙渦輪動能回收裝置之車輛的結構示意圖。
20‧‧‧車輛
21‧‧‧引擎
211‧‧‧汽缸
2111‧‧‧進氣門
2112‧‧‧排氣門
212‧‧‧曲軸
2121,2122‧‧‧皮帶輪
22‧‧‧排氣歧管
221‧‧‧出口通道
23‧‧‧機械增壓模組
231‧‧‧渦輪增壓器
25‧‧‧電池模組
26‧‧‧引擎發電機組
27‧‧‧儲能單元
28‧‧‧渦輪發電模組
281‧‧‧渦輪發電機
2811‧‧‧渦輪葉片
29‧‧‧升壓裝置
30,31‧‧‧皮帶

Claims (10)

  1. 一種雙渦輪動能回收裝置，適用於一車輛，該車輛具有一引擎，該引擎包括至少一汽缸、一曲軸以及一排氣歧管，該汽缸包括一進氣門及一排氣門，該排氣門連接該排氣歧管，該排氣歧管具有一匯集廢氣的出口通道，該雙渦輪動能回收裝置包含：一機械增壓模組，具有一渦輪增壓器，該渦輪增壓器係由該曲軸帶動以增壓空氣，再將該增壓空氣導入該汽缸的進氣門內；一電池模組；一引擎發電機組，係電性連接該電池模組，並由該曲軸帶動以發電，再將電力充入該電池模組中；一儲能單元；以及一渦輪發電模組，其包含一渦輪發電機，該渦輪發電機之渦輪葉片設置在該排氣歧管之該出口通道內，以由該排氣歧管之廢氣驅動，該渦輪發電機電性連接到該儲能單元，並可將該渦輪發電機產生的電力充入該儲能單元。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之雙渦輪動能回收裝置，其中該電池模組的電壓容量大於該儲能單元的電壓容量，且該雙渦輪動能回收裝置更包含一升壓裝置，分別電性連接該電池模組與該儲能單元，以將該儲能單元內的電能轉換成高電壓回充給該電池模組。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之雙渦輪動能回收裝置，其中該渦輪發電模組係應用可變容積的渦輪增壓器進行發 電。
  4. 一種具有雙渦輪動能回收裝置之車輛，包含：一引擎，包括至少一汽缸和一輸出扭力的曲軸，該汽缸包括一進氣門及一排氣門；一排氣歧管，對應並連接於該排氣門，該排氣歧管具有一匯集廢氣的出口通道；一機械增壓模組，具有一連接該曲軸的渦輪增壓器，該渦輪增壓器由該曲軸帶動以增壓空氣，並將該增壓空氣導入該進氣門內；一馬達；一電池模組，係與該馬達電性連接，用以提供該馬達電力；一引擎發電機組，係電性連接該電池模組，並由該曲軸帶動以發電，再將電力充入該電池模組中；一儲能單元；以及一渦輪發電模組，其包含一渦輪發電機，該渦輪發電機之渦輪葉片設置在該排氣歧管之該出口通道，以由該排氣歧管之廢氣驅動，該渦輪發電機電性連接到該儲能單元，並可將該渦輪發電機產生的電力充入該儲能單元。
  5. 如申請專利範圍第4項所述之具有雙渦輪動能回收裝置之車輛，其中該電池模組的電壓容量大於該儲能單元的電壓容量。
  6. 如申請專利範圍第5項所述之具有雙渦輪動能回收裝置之車輛，其中且該具有雙渦輪動能回收裝置之車輛更包 含一升壓裝置，分別電性連接該電池模組與該儲能單元，以將該儲能單元內的電能轉換成高電壓回充給該電池模組。
  7. 如申請專利範圍第5項所述之具有雙渦輪動能回收裝置之車輛，其中該車輛為純內燃機動力車輛，該引擎為驅動該車輛行進的動力來源。
  8. 如申請專利範圍第5項所述之具有雙渦輪動能回收裝置之車輛，其中該車輛為增程式電動車輛，該馬達為驅動該車輛行進的動力來源。
  9. 如申請專利範圍第5項所述之具有雙渦輪動能回收裝置之車輛，其中該車輛為油電混合動力車輛，該馬達或該引擎輸出的扭力係該車輛行進的動力來源。
  10. 如申請專利範圍第5項所述之具有雙渦輪動能回收裝置之車輛，其中該渦輪發電模組係應用可變容積的渦輪增壓器進行發電。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108060956A (zh) * 2017-12-10 2018-05-22 绍兴康健精密不锈钢有限公司 一种基于涡轮驱动的动能回收装置
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