專利名稱：載人交通工具混合動(dòng)力系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本使用新型涉及一種載人交通工具混合動(dòng)力系統(tǒng)。
技術(shù)背景混合動(dòng)力汽車(chē)(Hybrid-Electric Vehicle, HEV)與純電動(dòng)汽車(chē)及內(nèi)燃機(jī)汽車(chē)相 比，在動(dòng)力性、環(huán)保性等方面具有不少優(yōu)勢(shì)。它同時(shí)裝有汽油發(fā)動(dòng)機(jī)和電動(dòng)機(jī)兩套系統(tǒng)，起 步時(shí)用純電動(dòng)啟動(dòng)、加速和上坡時(shí)兩套系統(tǒng)同時(shí)出力；剎車(chē)時(shí)能量逆向存入蓄電池，因此可 節(jié)省40%左右的燃油，尾氣污染也減少一半。正因?yàn)閮商讋?dòng)力系統(tǒng)協(xié)同配合，所以與同檔次 的汽車(chē)相比，混合動(dòng)力汽車(chē)的油耗和排放相應(yīng)減少，排放可提高至少一個(gè)級(jí)別，如歐III的 發(fā)動(dòng)機(jī)就可達(dá)到歐IV的排放標(biāo)準(zhǔn)。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型將內(nèi)燃機(jī)燃燒后的排氣熱量通過(guò)換熱器和熱管傳遞給斯特林熱_電 轉(zhuǎn)換裝置，由斯特林熱-電轉(zhuǎn)換裝置生成電能，并由逆變器傳輸給電池和電動(dòng)機(jī)。此實(shí)用新 型更加充分的利用內(nèi)燃機(jī)燃燒所發(fā)出的熱量，將燃燒剩余的熱量吸收后做功發(fā)電?；旌蟿?dòng) 力裝置對(duì)載人交通工具的改動(dòng)小，結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單，換熱效率高，合理利用排氣系統(tǒng)損失的熱 量，可大幅度降低車(chē)輛、船舶的燃油消耗量。在節(jié)約能源和環(huán)境保護(hù)方面，有很大的實(shí)用價(jià) 值。可用于汽車(chē)、摩托車(chē)、船只等載人交通工具。本實(shí)用新型的原理如下通過(guò)換熱器吸收載人交通工具排氣消聲器中的熱量，再使用熱管將換熱器中的熱 量傳導(dǎo)到斯特林熱-電轉(zhuǎn)換裝置，由斯特林熱-電轉(zhuǎn)換裝置生成電能，并由逆變器傳輸給電 池和電動(dòng)機(jī)。通過(guò)斯特林轉(zhuǎn)換裝置對(duì)燃燒用余熱的收集，可降低至少40%以上的燃油消耗， 對(duì)環(huán)境保護(hù)、節(jié)約能源有很大的積極作用。斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)作為一種外燃機(jī)，其卡諾循環(huán)理論熱效率轉(zhuǎn)化值為100 %，現(xiàn)今的制 造工藝的改進(jìn)，活塞式斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)在工質(zhì)密封、活塞摩擦等問(wèn)題上已得到解決。斯特林發(fā) 動(dòng)機(jī)(StirlingEngine)是一種由外部供熱使氣體在不同溫度下作周期性壓縮和膨脹的閉 式循環(huán)往復(fù)式發(fā)動(dòng)機(jī)，由蘇格蘭牧師RobertStirling在十九世紀(jì)初發(fā)明，所以又稱斯特林 發(fā)動(dòng)機(jī)。相對(duì)于內(nèi)燃機(jī)燃料在氣缸內(nèi)燃燒的特點(diǎn)，斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)又被稱作外燃機(jī)。斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)是一種利用卡諾循環(huán)做功的外燃機(jī)。由于近年來(lái)節(jié)能環(huán)保技術(shù)的 廣泛提倡，它由成為了研究的重點(diǎn)。車(chē)輛燃油燃燒的熱量有很大一部分并未用于作功，而直 接散失掉，如果能充分利用此部分散失掉的能源，將節(jié)約很多資源。此處的斯特林裝置可以是活塞式斯特林發(fā)電機(jī)，也可以是熱聲斯特林發(fā)電機(jī)。熱聲斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)是一個(gè)無(wú)運(yùn)動(dòng)零件的發(fā)動(dòng)機(jī)。結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，沒(méi)有熱氣機(jī)的滑動(dòng)活 塞密封，不要求高技術(shù)加工手段，運(yùn)轉(zhuǎn)可靠，無(wú)需保養(yǎng)，因而價(jià)格低廉。在熱聲引擎中，除了聲振蕩輸出器外，沒(méi)有任何運(yùn)動(dòng)部件，也沒(méi)有滑動(dòng)密封(這需 要高精度的公差配合以及潤(rùn)滑劑等)。沒(méi)有破壞大氣臭氧層和引起溫室增暖的問(wèn)題。傳統(tǒng)的熱聲引擎技術(shù)，在過(guò)去20年中，已經(jīng)得到了長(zhǎng)足的發(fā)展，它們已獲得了實(shí)際應(yīng)用.。通過(guò) 發(fā)動(dòng)機(jī)的冷、熱熱交換器吸收和散坦熱量來(lái)實(shí)現(xiàn)氣體的膨脹和壓縮。本實(shí)用新型的技術(shù)方案1、一種載人交通工具混合動(dòng)力系統(tǒng)，由內(nèi)燃機(jī)、斯特林轉(zhuǎn)換裝置、發(fā)電機(jī)、電機(jī)組 成，其特征在于具備載人交通工具的內(nèi)燃機(jī)排氣消聲器與換熱器連接，換熱器與熱管連接，熱管 和斯特林熱-電轉(zhuǎn)換裝置連接，斯特林熱_電轉(zhuǎn)換裝置動(dòng)力輸出軸和發(fā)電機(jī)連接，發(fā)電機(jī)電 力輸出線路與逆變器連接，逆變器連接控制器，控制器分別連接電池、電機(jī)、ECU,內(nèi)燃機(jī)動(dòng) 力輸出軸通過(guò)耦合器與電機(jī)相連。2、換熱器內(nèi)部是蜂窩狀結(jié)構(gòu)。3、所述熱管位于車(chē)輛排氣消聲器和斯特林轉(zhuǎn)換裝置之間，熱管與換熱器連接，熱 管數(shù)量是一個(gè)或一個(gè)以上。4、斯特林熱_電轉(zhuǎn)換裝置數(shù)量為單個(gè)或多個(gè)。5、斯特林熱_電轉(zhuǎn)換裝置的冷卻端所用冷卻方式是風(fēng)冷或水冷。6、有一 E⑶，其信號(hào)輸入端和信號(hào)輸出端與控制器相連接。7、有一耦合器，連接內(nèi)燃機(jī)動(dòng)力輸出軸和電機(jī)輸出軸。8、斯特林熱_電轉(zhuǎn)換裝置是活塞式斯特林發(fā)電機(jī)。如圖1所示9、斯特林熱_電轉(zhuǎn)換裝置也可以是熱聲斯特林發(fā)電機(jī)。如圖2所示10、如圖2所述的載人交通工具混合動(dòng)力系統(tǒng)，斯特林熱-電轉(zhuǎn)換裝置的發(fā)電機(jī)為 直線發(fā)電機(jī)。圖2所示的本實(shí)用新型的特征在于在按下載人交通工具點(diǎn)火開(kāi)關(guān)后向，載人交通工具發(fā)動(dòng)機(jī)開(kāi)始工作。當(dāng)熱量送入 到熱聲斯特林加熱端后，環(huán)路行波斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)生聲功，聲功被一直線發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)換為電 能。發(fā)電機(jī)所生成的電流通過(guò)逆變器轉(zhuǎn)換后送往電池和電機(jī)。ECU根據(jù)載人交通工具油門(mén)開(kāi) 度信號(hào)、內(nèi)燃機(jī)轉(zhuǎn)速信號(hào)、電池電量等信號(hào)，分配控制器輸送到電動(dòng)機(jī)和電池的電量大小。

圖1載人交通工具混合動(dòng)力系統(tǒng)圖1圖2載人交通工具混合動(dòng)力系統(tǒng)圖具體實(shí)施方式
如圖1所示，載人交通工具混合動(dòng)力系統(tǒng)圖。當(dāng)載人交通工具啟動(dòng)后，載人交通工 具發(fā)動(dòng)機(jī)5開(kāi)始工作，產(chǎn)生的燃燒廢氣由排氣消聲器13排出，至于排氣消聲器中的換熱器 1吸收排氣中的熱量，由于熱管2與換熱器1和活塞式斯特林轉(zhuǎn)換裝置3相連，換熱器1中 的熱量通過(guò)熱管2傳遞到活塞式斯特林轉(zhuǎn)換裝置3。此時(shí)ECU(電子控制單元)11發(fā)出控制 指令到控制器10，控制器10導(dǎo)通電池到逆變器9和發(fā)電機(jī)4之間的電路，發(fā)電機(jī)4開(kāi)始轉(zhuǎn) 動(dòng)，帶動(dòng)斯特林轉(zhuǎn)換裝置3開(kāi)始運(yùn)動(dòng)。此時(shí)活塞式斯特林轉(zhuǎn)換裝置3開(kāi)始做功，機(jī)械能被發(fā) 電機(jī)4轉(zhuǎn)換為電能，通過(guò)逆變器9后送往控制器10，控制器10將電能分別送往電池7和電 機(jī)12，當(dāng)電池7充電完成后，電池7和逆變器9可同時(shí)向電機(jī)供電。電機(jī)12和耦合器6相連，發(fā)動(dòng)機(jī)5和電機(jī)12產(chǎn)生的驅(qū)動(dòng)力由耦合器6傳送到驅(qū)動(dòng)器8，驅(qū)動(dòng)器8帶動(dòng)載人交通工 具驅(qū)動(dòng)輪或船只螺旋槳運(yùn)行。E⑶(電子控制單元)11采集載人交通工具速度、發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速 和油門(mén)開(kāi)度等信號(hào)，根據(jù)載人交通工具不同狀態(tài)向控制器10發(fā)出指令，控制輸出到電機(jī)的 電流大小。耦合器6中的齒輪組可切換，耦合器6有三種工作模式1、只和發(fā)動(dòng)機(jī)5的動(dòng)力輸 出軸連接。2、只和電機(jī)12的動(dòng)力輸出軸連接。3、同時(shí)與載人交通工具發(fā)動(dòng)機(jī)5的動(dòng)力輸 出軸和電機(jī)12的動(dòng)力輸出軸連接。耦合器6的齒輪組也可為不能切換，并同時(shí)與載人交通工具發(fā)動(dòng)機(jī)5的動(dòng)力輸出 軸和電機(jī)12的動(dòng)力輸出軸連接。如圖2所示，載人交通工具混合動(dòng)力系統(tǒng)圖。當(dāng)載人交通工具啟動(dòng)后，載人交通工 具發(fā)動(dòng)機(jī)5開(kāi)始工作，產(chǎn)生的燃燒廢氣由排氣消聲器13排出，至于排氣消聲器中的換熱器 1吸收排氣中的熱量，由于熱管2與換熱器1和熱聲斯特林轉(zhuǎn)換裝置14相連，換熱器1中 的熱量通過(guò)熱管2傳遞到熱聲斯特林轉(zhuǎn)換裝置14。此時(shí)熱聲斯特林轉(zhuǎn)換裝置14開(kāi)始產(chǎn)生 聲功，聲波能最后被直線發(fā)電機(jī)15轉(zhuǎn)換為電能，通過(guò)逆變器9后送往控制器10，控制器10 將電能分別送往電池7和電機(jī)12，當(dāng)電池7充電完成后，電池7和逆變器9可同時(shí)向電機(jī) 供電。電機(jī)12和耦合器6相連，發(fā)動(dòng)機(jī)5和電機(jī)12產(chǎn)生的驅(qū)動(dòng)力由耦合器6傳送到驅(qū)動(dòng) 器8，驅(qū)動(dòng)器8帶動(dòng)車(chē)輛驅(qū)動(dòng)輪或船只螺旋槳運(yùn)行。ECU(電子控制單元)11采集載人交通 工具速度、發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速和油門(mén)開(kāi)度等信號(hào)，根據(jù)載人交通工具不同狀態(tài)向控制器10發(fā)出指 令，控制輸出到電機(jī)的電流大小。耦合器6中的齒輪組可切換，耦合器6有三種工作模式1、只和發(fā)動(dòng)機(jī)5的動(dòng)力輸 出軸連接。2、只和電機(jī)12的動(dòng)力輸出軸連接。3、同時(shí)與發(fā)動(dòng)機(jī)5的動(dòng)力輸出軸和電機(jī)12 的動(dòng)力輸出軸連接。耦合器6的齒輪組也可為不能切換，并同時(shí)與載人交通工具發(fā)動(dòng)機(jī)5的動(dòng)力輸出 軸和電機(jī)12的動(dòng)力輸出軸連接。
權(quán)利要求一種載人交通工具混合動(dòng)力系統(tǒng)，由內(nèi)燃機(jī)、斯特林轉(zhuǎn)換裝置、發(fā)電機(jī)、電機(jī)組成，其特征在于具備載人交通工具的內(nèi)燃機(jī)排氣消聲器與換熱器連接，換熱器與熱管連接，熱管和斯特林熱 電轉(zhuǎn)換裝置連接，斯特林熱 電轉(zhuǎn)換裝置動(dòng)力輸出軸和發(fā)電機(jī)連接，發(fā)電機(jī)電力輸出線路與逆變器連接，逆變器連接控制器，控制器分別連接電池、電機(jī)、ECU，內(nèi)燃機(jī)動(dòng)力輸出軸通過(guò)耦合器與電機(jī)相連。
2.如權(quán)利要求1所述的載人交通工具混合動(dòng)力系統(tǒng)，其特征在于換熱器內(nèi)部是蜂窩 狀結(jié)構(gòu)。
3.如權(quán)利要求1所述的載人交通工具混合動(dòng)力系統(tǒng)，其特征在于所述熱管位于車(chē)輛 排氣消聲器和斯特林轉(zhuǎn)換裝置之間，熱管與換熱器連接，熱管數(shù)量是一個(gè)或一個(gè)以上。
4.如權(quán)利要求1所述的載人交通工具混合動(dòng)力系統(tǒng)，其特征在于斯特林熱_電轉(zhuǎn)換 裝置數(shù)量為單個(gè)或多個(gè)。
5.如權(quán)利要求1所述的載人交通工具混合動(dòng)力系統(tǒng)，其特征在于斯特林熱_電轉(zhuǎn)換 裝置的冷卻端所用冷卻方式是風(fēng)冷或水冷。
6.如權(quán)利要求1所述的載人交通工具混合動(dòng)力系統(tǒng)，其特征在于有一ECU，其信號(hào)輸 入端和信號(hào)輸出端與控制器相連接。
7.如權(quán)利要求1所述的載人交通工具混合動(dòng)力系統(tǒng)，其特征在于有一耦合器，連接內(nèi) 燃機(jī)動(dòng)力輸出軸和電機(jī)輸出軸。
8.如權(quán)利要求1所述的載人交通工具混合動(dòng)力系統(tǒng)，其特征在于斯特林熱_電轉(zhuǎn)換 裝置是活塞式斯特林發(fā)電機(jī)。
9.如權(quán)利要求1所述的載人交通工具混合動(dòng)力系統(tǒng)，其特征在于斯特林熱_電轉(zhuǎn)換 裝置是熱聲斯特林發(fā)電機(jī)。
10.如權(quán)利要求8所述的載人交通工具混合動(dòng)力系統(tǒng)，其特征在于斯特林熱-電轉(zhuǎn)換 裝置的發(fā)電機(jī)為直線發(fā)電機(jī)。
專利摘要本實(shí)用新型可以使載人交通工具內(nèi)燃機(jī)的排氣熱量得到充分利用。在按下載人交通工具點(diǎn)火開(kāi)關(guān)后，載人交通工具發(fā)動(dòng)機(jī)開(kāi)始工作。由ECU(電子控制單元)采集到信號(hào)后，等待一段時(shí)間，當(dāng)熱量送入到斯特林加熱端后，ECU控制發(fā)電機(jī)和電池間的電路接通，控制器到逆變器和發(fā)電機(jī)之間的電路導(dǎo)通，發(fā)動(dòng)機(jī)開(kāi)始運(yùn)轉(zhuǎn)。發(fā)電機(jī)帶動(dòng)斯特林裝置后，熱電轉(zhuǎn)換裝置開(kāi)始做功。斯特林裝置帶動(dòng)發(fā)電機(jī)，發(fā)電機(jī)所生成的電流通過(guò)逆變器轉(zhuǎn)換后送往電池和電機(jī)。ECU根據(jù)載人交通工具油門(mén)開(kāi)度信號(hào)、內(nèi)燃機(jī)轉(zhuǎn)速信號(hào)、電池電量等信號(hào)，分配控制器輸送到電動(dòng)機(jī)和電池的電量大小。
文檔編號(hào)B60K6/20GK201756054SQ20092012755
公開(kāi)日2011年3月9日 申請(qǐng)日期2009年6月3日 優(yōu)先權(quán)日2009年6月3日
發(fā)明者羅玥 申請(qǐng)人:羅玥