專利名稱：機動車上能量的產生和分配系統的制作方法
技術領域：
本發明的主題總體上是一種用于機動車上能量的產生和分配系統的創新性結構。
本發明尤其涉及一種用于機動車上能量的產生和分配系統，該機動車設置有動力裝置，至少一個燃料箱，至少一個配電網絡或線路，與所述至少一個配電網絡或線路相連的發電裝置；及多個可選擇的觸發式耗電裝置或設備，連接或可連接到所述至少一個配電網絡或線路。
背景技術：
產生機械能與電能的汽車領域中使用得最普遍的系統結構是使用設置有電起動電動機的動力裝置，典型的是內燃機，由該動力裝置驅動旋轉的發電機，和至少一個蓄電池組，典型的是酸性鉛蓄電池組。該車上耗電裝置和設備，如發動機控制系統，照明裝置，ABS裝置等，所需的電能都由發電機和/或蓄電池組供給。
在這種結構中，該發電機典型的是具有橋式整流電路的三相交流發電機，它由動力裝置驅動旋轉。這樣帶來的問題是，為了降低燃料消耗與污染物排放的目的，該裝置很難對動力裝置的操作進行控制和操縱策略的優化，另一方面為了這個目的，最好將動力裝置的功能與電子裝置或設備的功能分開。如果考慮到將來機動車上對電能的需求的飛速增長，從當前的2-3kw提升到10kw的水平，這是一個更重要的問題。
發明內容
本發明的一個目的是提供一種用于機動車上能量的產生和分配系統的創新性結構，它實現了提高發電和用電管理的效率以及簡化新功能的實施。
根據本發明，如以上具體描述的一種用于機動車上能量的產生和分配系統也實現了其它目的，其特征在于所述發電裝置包括至少一個微燃燒室發電機組或矩陣，其與所述至少一個燃料箱相連，及監視和控制裝置，其與所述至少一個微燃燒室發電機組或矩陣相連，并與所述至少一個配電網絡或線路連接，并以一種因應所述至少一個配電網絡或線路所需或耗用的電力變化的預定模式控制所述發電機組或矩陣的運行。
例如，2002年7月21-26日在日本札幌二十九屆內燃機國際論壇上，CarlosFernandez-Pello在其“使用燃燒室的微功率發電機問題及解決方法”介紹了微燃燒室及其應用。
在一個實施例中，所述機動車的動力裝置是內燃機，且所述至少一個微燃燒室發電機組或矩陣具有排氣集管(exhaust manifold)，其以從所述發電機組的微內燃室排出的廢氣致使該內燃機起動的方式與該內燃機選擇性的連接。因而在這種系統中，可以很方便的去掉傳統的與內燃機相連的電起動電動機。
在本發明的一個實施方式中，機動車上設置有加熱裝置，該加熱裝置包括氣體/空氣熱交換器，所述至少一個微燃燒室發電機組或矩陣方便的設置有排氣集管，該排氣集管以可控的方式與所述熱交換器選擇性的連接。
所述至少一個微燃燒室發電機組或矩陣的排氣集管或管可以方便的與磁流體動力效應發電機(magnethyodrodynamic effect electricity generator)相連接，該類型的發電機如同一申請人的美國早期專利申請11/014839中所記載，其電輸出端與機動車上的所述至少一個配電網絡或線路相連。
適用于此目的的其它類型的發電機如同一申請人申請的歐洲專利申請04030126.9和04029814.3或意大利專利申請TO2002A000375的熱光電效應發電機(thermophotovoltaic effect generator)。
通常的，一個微燃燒室發電機組或矩陣包括排成M行和N列且電連接在一起(如列串聯與行并聯)的一組M×N個微燃燒室陣列。
這種發電機組或矩陣很方便的與監視控制裝置(管理控制)相連，該監視控制裝置用于確定電力以預定的電流和電壓特性輸出，這可以通過選定起動適當數量的發電機來調節。例如可通過改變起動的微發電機數量以每級改變2伏特電輸出。
在機動車的另一具體實施例中，其動力裝置是電機，如上面所引用的在先專利申請所已知類型的所述至少一組微燃燒室發電機產生的電能供給該電機。
通過以下的詳細描述，本發明的另外的特點和優點將是顯而易見的，以下描述純粹是結合附圖所給出的非限定性示例，其中圖1是結構簡圖，其表示根據本發明用在機動車配電盤上產生和分配能量的第一系統的結構；及圖2到圖4是本發明系統的各種實施例的結構簡圖。
具體實施例方式
在圖1中，設置有本發明的用于產生和分配電能的系統的機動車動力裝置以E所示。
動力裝置E，例如傳統的內燃機，從容器R中獲得燃料F的供給。該燃料可以是，如汽油、柴油，沼氣或液化石油氣(LPG)，甚至是氫。
在示例性的實例中，所述系統包括兩條具有不同電壓(如分別為42v d.c.和12v d.c.)的配電線路和，尤其是一條線路包括兩根導線1和2，其中第二根導線接地GND，第二條線路包括導線2和如3所示的另一根導線。
多個選擇性的觸發耗電裝置或設備與配電線路1-2和2-3相連。
在圖1所示的示例性實例中，這些裝置或設備包括電起動電動機M、閥或噴頭DVC的直接控制系統、空調、通風和加熱系統HVAC、以所謂“線控”(by-wire)的方式控制功能的裝置XBW，以及其它連接到線路1-2的可能部件。
其它設備，如車上指示設備DI，內燃機控制裝置ECU，燈及其它光學指示器L，用于控制車輛動力學的系統VDC等同樣地與配電線路2-3相連。
圖1所示的系統包括(至少)一個微燃燒室發電機組或矩陣MGM，被供給燃燒支持物，如氧氣或空氣，并且燃料可以是直接來自容器R的燃料F或衍生燃料，如其輸入端受到燃料F供給的轉化器FR獲得的氫。
發電機組或矩陣MGM可包括，如上述專利申請中已知類型的多個微燃燒室發電機，同一申請人在更早的中國專利申請200410092231.6中再次記載了該類型的發電機。
在矩陣MGM中，所述的微燃燒室或至少其中的微燃燒室組液力并聯在一起，且在輸出端提供電能的相關轉換裝置很方便的串聯在一起。然而也可以是流體和/或電連接的其它連接模式。
發電機矩陣MGM是電子控制裝置EPMS，其監視能量的管理和生成。
而且，控制裝置EPMS與線路1-2和2-3相連。該裝置可以用微處理器構成，可以很方便的配置該裝置，以一種因應所述配電線路和連接到該配電線路上的裝置和設備所耗電力的即時電力需求變化的預定模式，控制所述發電機組或矩陣的機能。
尤其是該裝置EPMS可通過不時的調整運行的微燃燒室發電機數量，和/或通過調節供給矩陣MGM的燃料F和/或燃燒支持物的流速來調節由發電機的矩陣MGM產生的電力，燃料F和/或燃燒載體的流速可通過如ELV所示的那些電磁閥裝置來控制。
正如通過參照圖1所能理解的，不需要傳統的車上發電機(交流發電機)和相關的蓄電池組就可以形成上述系統的機動車。
另外，該系統可以將動力裝置E功能與耗電裝置功能分開。這使得可以優化關于發電機E運行的控制和管理策略，從而降低燃料消耗和污染物的排放。
圖2示出了本發明系統的變形實施例。在該圖中，與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數字表示。
在圖2所示的實施方式中，發電機組或矩陣MGM設有排氣集管EM1，以通過裝置EPMS控制電磁閥裝置ELV1的方式將所述排氣集管裝配到內燃機E上，例如所述裝置EPMS按照來自發電機組或矩陣MGM的多個微燃燒室，和/或其中的至少一個燃燒室中的廢氣能致使內燃機起動的方式控制電磁閥裝置ELV1。
對于設置有加熱裝置HU的機動車，加熱裝置包括氣體/空氣熱交換器，該種類型的熱交換器是已知的，發電機組或矩陣MGM可以很方便的設置有如圖2中EM2所示的排氣集管，所述排氣集管可以通過同樣由所述裝置EPMS控制的電磁閥裝置ELV2與所述熱交換器選擇性的連接。然而，如圖2所示，這種裝置甚至可在上述圖1所示類型的系統中使用。
圖3示意性的示出了本發明系統的另一變形實施方式。在該圖中，與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數字表示。
在圖3所示的變形中，內燃機E的排氣集管EEM裝配到磁流體效應發電機MHDG的輸入端，其電輸出端至少與一個配電線路1-2和2-3中的一個相連。
所述磁流體效應發電機MHDG可以是本說明書背景技術部分引用的專利文件中的任何一個所描述的類型，也可以是其它已知類型。
所述發電機E的排氣集管與磁流體效應發電機的連接也可以提供上述圖1所示類型的系統來實現。
作為參照圖3所描述的裝置的選擇方案，發電機E的排氣集管EEM可以與高動能陽離子發電機的輸入端相連，其陽離子可從由燃燒反應產生的等離子獲得并通過中和或屏蔽柵的方式從電子中分離出來。
在另一選擇方案中，發電機E的排氣集管EEM可與以爆燃、脈沖或連續狀態運行的發電機，或者以爆燃或突燃狀態燃燒的磁懸浮旋轉發電機的輸入端相連，進一步可以與磁性小活塞型發電機的輸入端，或與以封閉燃燒的狀態工作的發電機相連，其中在影響“選擇”化學物理反應的動能的缸中可實現對燃燒物的控制。
圖4示出了本發明用在機動車上的系統的變形實施方式，機動車的動力裝置可采用電機PM的方式，由多個微燃燒室發電機組或矩陣MGM1-MGMn產生的電能供給電機。
圖4中已描述的部件再次用相同的字母和數字符號表示。
所述電動機PM可用作為專用單一機車(sole vehicle)動力裝置(電車)，或者用于替換傳統類型(多用混合機車(hybrid vehicle))內燃機。
實際上，本發明的原理保持不變的情況下，根據以非限定實施例方式已描述與說明可以對實施方式和詳細結構作出廣泛的變化，而不脫離本發明附加的權利要求限定的范圍。
權利要求
1.一種機動車上能量產生與分配系統，包括動力裝置(E；PM)；至少一個盛放燃料(F)的容器(R)；至少一個輸送電能的配電網絡或線路(1-2；2-3)；電能產生裝置(MGM)，所述電能產生裝置與所述至少一個配電網絡或線路(1-2；2-3)相連；以及多個可選擇性起動的用電裝置或設備(M，DVC，HVAC，DI，等)，所述這些用電裝置或設備與所述至少一個配電網絡或線路(1-2；2-3)相連；所述系統的特征在于所述電能產生裝置包括至少一個微燃燒室發電機矩陣或組(MGM；MGM1-MGMn)，其與所述至少一個燃料容器(R)相連，以及監視控制裝置(EPM)，所述監視控制裝置與所述發電機矩陣或組(MGM，MGM1-MGMn)相連，并且其也與配電網絡或線路(1-2；2-3)相連，且以一種因應所述至少一個所述配電網絡或線路(1-2；2-3)所需或所耗電力變化的預定模式控制所述發電機組或矩陣(MGM，MGM1-MGMn)的運行。
2.根據權利要求1所述的系統，其中所述動力裝置為內燃機(E)，其特征是所述至少一個微燃燒室發電機矩陣或組(MGM；MGM1-MGMn)有可選擇性連接到所述內燃機(E)上的排氣集管(EM1)，這種連接方式使得從所述發電機矩陣或組(MGM；MGM1-MGMn)的微燃燒室排出的廢氣能夠致使所述內燃機(E)起動。
3.根據權利要求1或2所述的系統，所述機動車設置有加熱裝置(HU)，所述加熱裝置包括氣體/空氣類型的熱交換器，且所述至少一個發電機矩陣或組(MGM；MGM1-MGMn)具有以受控方式可選擇性連接到所述熱交換器的排氣集管(EM；EM2)。
4.根據前述任一權利要求所述的系統，其中所述動力裝置是內燃機(E)，所述內燃機設置有連接到磁流體效應發電機(MHDG)的排氣集管或管道(EEM)，所述磁流體效應發電機的輸出端與所述至少一個配電網絡或線路(1-2)相連。
5.根據權利要求1-3任一個所述的系統，其中所述動力裝置是內燃機(E)，所述內燃機包括排氣集管或管道(EEM)，所述排氣集管或管道與高動能陽離子發電機相連，高動能陽離子可通過用柵屏蔽由燃燒反應產生的電子而獲得，所述發電機的輸出端與所述至少一個配電網絡或線路(1-2)相連。
6.根據權利要求1-3任一個所述的系統，其中所述動力裝置是內燃機(E)，所述內燃機包括排氣集管或管道(EEM)，所述排氣集管或管道與發電機相連，所述發電機以爆燃、脈沖或連續的方式運行，所述發電機的輸出端與所述至少一個配電網絡或線路(1-2)相連。
7.根據權利要求1-3任一個所述的系統，其中所述動力裝置是內燃機(E)，所述內燃機包括排氣集管或管道(EEM)，所述排氣集管或管道與磁懸浮旋轉型發電機相連，所述發電機以突燃或爆燃的方式運行，所述發電機的輸出端與所述至少一個配電網絡或線路(1-2)相連。
8.根據權利要求1-3任一個所述的系統，其中所述動力裝置是內燃機(E)，所述內燃機包括排氣集管或管道(EEM)，所述排氣集管或管道與磁性小活塞型發電機相連，所述發電機的輸出端與所述至少一個配電網絡或線路(1-2)相連。
9.根據權利要求1-3任一個所述的系統，其中所述動力裝置是內燃機(E)，所述內燃機包括排氣集管或管道(EEM)，所述排氣集管或管道與以封閉燃燒的方式運行的發電機相連，其中在影響選擇化學物理反應動能的缸中可實現對燃燒物的控制，所述發電機的輸出端與所述至少一個配電網絡或線路(1-2)相連。
10.根據權利要求1所述的系統，其中所述動力裝置是電機(PM)，由所述至少一個微燃燒室發電機矩陣或組(MGM；MGM1-MGMn)產生的電能供給所述電機。
11.根據前述權利要求任一個所述的系統，其中所述微燃燒室發電機矩陣或組(MGM；MGM1-MGMn)包括排成M行N列的M×N個發電機，M與N可以相等也可以不等，所述發電機組并聯或串連在一起。
全文摘要
本發明提供一種機動車上能量產生和分配系統，所述系統包括動力裝置(E；PM)、燃料(F)容器(R)、至少一個電能配電網絡或線路(1－2；2－3)、與所述至少一個配電網絡或線路相連的電能產生裝置(MGM)、和連接或可連接到所述至少一個配電網絡或線路的多個可選擇起動的用電裝置或設備(M，DVC，HVAC，DI，等)。所述電能產生裝置包括連接到所述燃料(F)容器的(至少)一(MGM；MGM1－MGMn)、和與所述微燃燒室發電機矩陣或組相連的監視控制裝置(EPM)，并且所述監視控制裝置與配電網絡或線路相連，以一種因應所述配電線路和連接到該配電線路上的裝置和設備所需或所耗電力變化的預定模式控制所述發電機組或矩陣的運行。
文檔編號H01M10/48GK1655424SQ20051005426
公開日2005年8月17日 申請日期2005年2月4日 優先權日2004年2月4日
發明者G·因諾琴蒂, P·佩爾洛, C·卡維內斯, L·利奧蒂, R·菲尼齊奧, P·雷佩托, D·普利尼, M·皮茨 申請人:C.R.F.阿西安尼顧問公司