双涡轮动能回收装置及具有该装置的车辆的利记博彩app
【专利摘要】一种双涡轮动能回收装置及具有该装置的车辆，双涡轮动能回收装置适用于具有引擎的车辆上，其引擎包括汽缸、曲轴以及排气歧管，汽缸包括进气门及与排气歧管连接的排气门。双涡轮动能回收装置包括第一电池模块、机械增压模块和涡轮发电模块。机械增压模块具有涡轮增压器，涡轮增压器连接曲轴且由曲轴带动以增压空气，并将增压空气导入汽缸的进气门内。涡轮发电模块包括涡轮发电机，涡轮发电机的涡轮叶片设置在排气歧管的出口通道，以利用废气驱动涡轮发电机，涡轮发电机电性连接到第一电池模块，可将涡轮发电机产生的电力充入第一电池模块。
【专利说明】双涡轮动能回收装置及具有该装置的车辆
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种双涡轮动能回收装置及具有该装置的车辆，特别是一种分别以一涡轮机构提高引擎燃油及电池充电效率及应用引擎废气推动另一涡轮发电而对电池模块充电的双涡轮动能回收装置及具有该装置的车辆。
【背景技术】
[0002]一般的涡轮增压技术主要应用在汽油车上，如图1、图2所示，其为一现有技术的双涡增压技术，在引擎的废气排气歧管11上设置一涡轮增压器12，以利用排放废气的压力推动该涡轮增压器12，另在该涡轮增压器12设置一连动涡轮121，再以一包括该连动涡轮121的连动涡轮加压管路13，导通到该引擎的进气口 101内。同时，在引擎10的扭力输出轴102上挂附一机械增压器14，将机械增压器14所加压的空气以一机械加压管路141与连动涡轮加压管路13导通，且该机械加压管路141内的加压空气也可推动该连动涡轮121以共同将加压的空气送入引擎的进气口 101内，用以提高引擎10的燃油效率，达成提高马力、省油的功效。当然，上述现有技术的双涡增压系统中，该引擎10 —般会再以皮带15带动一发电机16，利用引擎运转时的动能驱动发电机16发电，并将电能充入与之电性连接的电池模块17内。
[0003]近年來世界各国的环保意识逐渐抬头，各国都试图减少对石化能源的依赖，于是，强调环保、无污染及使用纯电力來驱动的电动交通工具，日益受到世人的重视。然而，目前电动车仍有续行力不足的缺点，一直为人所诟病，也是无法达到普及化的主因，因此在此过渡阶段，电动车技术遂受到重视。电动车有数种型态，如油电混合动力车(Hybrid-ElectricVehicle, HEV)以及增程式电动车(Range Extend Electric Vehicle, REEV),而由于目前电动车的电力储存或发电技术未臻成熟，因此在产品化之后通常必需再结合动能回收技术，以延长电力模式的续航力。
【发明内容】
[0004]本发明所要解决的技术问题是提供一种双涡轮动能回收装置及具有该装置的车辆，同时应用机械增压(Supercharger)以及润轮增压(Turbocharger) 二种技术，以机械增压技术提高燃油效率及引擎发电效率并予以储存，再辅以利用废气排放压力驱动的涡轮发电机组进行发电并予以储存，以提高动能回收率。
[0005]为了实现上述目的，本发明提供了一种双涡轮动能回收装置，适用于一车辆，该车辆具有一引擎，该引擎包括至少一汽缸、一曲轴以及一排气歧管，该汽缸包括一进气门及一排气门，该排气门连接该排气歧管，该排气歧管具有一汇集废气的出口通道，其中，该双涡轮动能回收装置包括:
[0006]一机械增压模块，具有一涡轮增压器，该涡轮增压器为由该曲轴带动以增压空气，再将该增压空气导入该汽缸的进气门内；
[0007]一电池模块；[0008]—引擎发电机组，电性连接该电池模块,并由该曲轴带动以发电,再将电力充入该电池模块中；
[0009]一储能单元；以及
[0010]一涡轮发电模块，其包括一涡轮发电机，该涡轮发电机的涡轮叶片设置在该排气歧管的该出口通道内，以由该排气歧管的废气驱动，该涡轮发电机电性连接到该储能单元，并能将该涡轮发电机产生的电力充入该储能单元。
[0011]上述的双涡轮动能回收装置，其中，该电池模块的电压容量大于该储能单元的电压容量，且该双涡轮动能回收装置还包括一升压装置，分别电性连接该电池模块与该储能单元，以将该储能单元内的电能转换成高电压回充给该电池模块。
[0012]上述的双涡轮动能回收装置，其中，该涡轮发电模块应用可变容积的涡轮增压器进行发电。
[0013]为了更好地实现上述目的，本发明还提供了一种具有双涡轮动能回收装置的车辆，其中，包括:
[0014]一引擎，包括至少一汽缸和一输出扭力的曲轴，该汽缸包括一进气门及一排气门；
[0015]一排气歧管，对应并连接于该排气门，该排气歧管具有一汇集废气的出口通道；
[0016]一机械增压模块，具有一连接该曲轴的涡轮增压器，该涡轮增压器由该曲轴带动以增压空气，并将该增压空气导入该进气门内；
[0017]一马达；
[0018]一电池模块，为与该马达电性连接，用以提供该马达电力；
[0019]一引擎发电机组，为电性连接该电池模块,并由该曲轴带动以发电,再将电力充入该电池模块中；
[0020]一储能单元；以及
[0021]一涡轮发电模块，其包括一涡轮发电机，该涡轮发电机的涡轮叶片设置在该排气歧管的该出口通道，以由该排气歧管的废气驱动，该涡轮发电机电性连接到该储能单元，并可将该涡轮发电机产生的电力充入该储能单元。
[0022]上述的具有双涡轮动能回收装置的车辆，其中，该电池模块的电压容量大于该储能单元的电压容量。
[0023]上述的具有双涡轮动能回收装置的车辆，其中，该具有双涡轮动能回收装置的车辆还包括一升压装置，分别电性连接该电池模块与该储能单元，以将该储能单元内的电能转换成高电压回充给该电池模块。
[0024]上述的具有双涡轮动能回收装置的车辆，其中，该车辆为纯内燃机动力车辆，该引擎为驱动该车辆行进的动力来源。
[0025]上述的具有双涡轮动能回收装置的车辆，其中，该车辆为增程式电动车辆，该马达为驱动该车辆行进的动力来源。
[0026]上述的具有双涡轮动能回收装置的车辆，其中，该车辆为油电混合动力车辆，该马达或该引擎输出的扭力为该车辆行进的动力来源。
[0027]上述的双涡轮动能回收装置，其中，该涡轮发电模块应用可变容积的涡轮增压器进行发电。[0028]本发明的双涡轮动能回收装置适用在一具有引擎的车辆上，该引擎包括汽缸、曲轴以及排气歧管，该汽缸包括一进气门及一排气门，该排气门连接该排气歧管，且该排气歧管具有一汇集废气的出口通道。该双涡轮动能回收装置包括机械增压模块、电池模块、引擎发电机组、储能单元以及涡轮发电模块。机械增压模块由该曲轴带动以增压空气，再将该增压空气导入汽缸的进气门内。电池模块提供电力储存。引擎发电机组电性连接该电池模块，并由该曲轴带动以发电，再将电力充入该电池模块中。涡轮发电模块，其包括一涡轮发电机，该涡轮发电机的涡轮叶片设置在该排气歧管的该出口通道，以由该排气歧管的废气驱动，该涡轮发电机电性连接到该储能单元，并可将该涡轮发电机产生的电力充入该储能单元。
[0029]在一实施例中，本发明还包括一将该储能单元内的电能转换成高电压回充给该电池模块的升压装置。进一步地，该涡轮发电机可应用可变容积的涡轮，以提高充电效率。
[0030]本发明的技术效果在于:
[0031]本发明可应用于引擎车辆或电动车辆上。以油电混合车辆为例，双增压系统发电效率可以提高燃油效率高达20%左右；针对油电混合车种，可采用较小公升数的引擎再外挂涡轮来达到较高马力输出，增加发电效率(downsize)。另外，利用机械增压来让发电机运转平顺不会有爆震/延迟现象产生，可以获得较佳的燃油效率。本发明利用类似涡轮增压方式设置于排气歧管上来推动发电机的叶片(类似风力发电)，以回收弱电。另外，本发明透过可变容积的涡轮(VGR)的应用，使原本能产生较小电流的发电机，进一步可以采用较大电流的发电机来降低电池充电所需时间。另外，本发明配合电池管理系统(BMS )的搭配，可以快速提供不同安培与电压的充电，提高电池的使用寿命。
[0032]以下结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述，但不作为对本发明的限定。
【专利附图】
【附图说明】
[0033]图1为现有技术的机械增压结合涡轮增压的引擎进气系统平面示意图；
[0034]图2为图1的涡轮增压器的立体图；
[0035]图3为本发明的双涡轮动能回收装置的系统框图；
[0036]图4为本发明一实施例的双涡轮动能回收装置结构示意图；
[0037]图5为本发明的具有双涡轮动能回收装置的车辆的结构示意图。
[0038]其中，附图标记
[0039]10 引擎
[0040]101 进气口
[0041]102 扭力输出轴
[0042]11 废气排气歧管
[0043]12 涡轮增压器
[0044]121 连动涡轮
[0045]13 连动涡轮加压管路
[0046]14 机械增压器
[0047]141 机械加压管路
[0048]15 皮带[0049]16发电机
[0050]17电池模块
[0051]20车辆
[0052]21引擎
[0053]211汽缸
[0054]2111进气门
[0055]2112排气门
[0056]212曲轴
[0057]2121, 2122 皮带轮
[0058]22排气歧管
[0059]221出口通道
[0060]23机械增压模块
[0061]231涡轮增压器
[0062]24马达
[0063]25电池模块
[0064]26引擎发电机组
[0065]27储能单元
[0066]28涡轮发电模块
[0067]281涡轮发电机
[0068]2811涡轮叶片
[0069]29升压装置
[0070]30, 31 皮带
【具体实施方式】
[0071]下面结合附图对本发明的结构原理和工作原理作具体的描述:
[0072] 首先请参照图3所示的本发明的双涡轮动能回收装置的系统框图以及图4所示的本发明的双涡轮动能回收装置实施例的结构示意图。本实施例的双涡轮动能回收装置为应用于一具有引擎21的车辆20上，该引擎21包括至少一汽缸211、一曲轴212以及一排气歧管22,该汽缸211可为一缸或多缸,本实施例为四缸,每个汽缸211包括一进气门2111及一排气门2112，该排气门2112连接该排气歧管22，该排气歧管22的一端分别分歧对应并连接该些排气门2112，再以一出口通道221汇集废气，利用汽缸211排气压力将废气排出。本实施例的双涡轮动能回收装置包括:机械增压模块23、电池模块25、引擎发电机组26、储能单元27以及涡轮发电模块28。机械增压模块23具有一涡轮增压器231，该涡轮增压器231为由该曲轴212带动以增压空气，再将该增压空气导入该汽缸211的进气门2111内，曲轴212带动涡轮增压器231的方式为在该曲轴212上设置一皮带轮2121，再以一皮带30连接该皮带轮2121与该涡轮增压器231驱动轴，以由该曲轴212带动该涡轮增压器231。电池模块25提供电力的储存。引擎发电机组26电性连接该电池模块25，并由该曲轴212带动以发电，再将所发的电力充入该电池模块25中，当然，该曲轴212带动引擎发电机组26的方式，同样可利用一皮带31连接在一设置在该曲轴212上的皮带轮2122的方式，接受该曲轴212扭力的连动。储能单元27可为一电池或一电容(储能单元27的电力储存容量较佳为比该电池模块25的容量小，但不以此为限)，用以储存电力。涡轮发电模块28包括一涡轮发电机281，该涡轮发电机281的涡轮叶片2811设置在该排气歧管22的该出口通道221，以由该排气歧管22的废气排放压力驱动，该涡轮发电机281电性连接到该储能单元27，以将该涡轮发电机281产生的电力充入该储能单元27。
[0073]上述双涡轮动能回收装置一实施例中，该电池模块25的电压容量大于该储能单元27的电压容量，且该双涡轮动能回收装置还可包括一升压装置29，分别电性连接该电池模块25与该储能单元27，该升压装置29可将储能单元27内的电能转换成高电压回充给该电池模块25。
[0074]另一方面，上述的该涡轮发电模块28为可以应用可变容积的涡轮增压器(Variable Geometry Turbo, VGT或VGR),如此可换用更大的电流容量的发电机组来降低对储能单元的充电时间。
[0075]进一步说，如图4所示(请与图3共同参照)，本实施例的发电装置主要分成两个充电路径，一个路径是经由机械增压的引擎发电:机械增压模块23对进气增压，以引擎动力驱动大容量发电机，再将所发电力充入大容量电池模块(电池模块25);另一路径是经由涡轮叶片发电:以引擎排放的废气驱动小容量发电机(涡轮发电模块28)，再经过整流稳压后，充电进入小容量电池(储能单元27)内，而且，该小容量电池(储能单元27)可透过一电性连接的升压装置29，将其电能转换为对应于该电池模块25较高的电压，以对该电池模块25充电。
[0076]请参照图5所示的本发明的具有双涡轮动能回收装置的车辆的结构示意图。本实施例的具有双涡轮动能回收装置的车辆，包括:引擎21、排气歧管22、机械增压模块23、马达24、电池模块25、引擎发电机组26、储能单元27以及涡轮发电模块28。引擎21包括汽缸211和一输出扭力的曲轴212，该汽缸211为包括一进气门2111及一排气门2112。排气歧管22对应并连接在排气门2112上，而该排气歧管22具有一汇集废气的出口通道221。机械增压模块23具有一与曲轴212连接的涡轮增压器231，该涡轮增压器231是由曲轴212带动以增压空气，并将增压的空气导入进气门2111内。马达24可用以提供驱动车辆20前进的扭力。电池模块25为与马达24电性连接，用以提供该马达24工作的电力。引擎发电机组26为电性连接该电池模块25，并由该曲轴212带动以发电，再将电力充入该电池模块25中。储能单元27作为电能储存用，其可为一电池或一电容。涡轮发电模块28包括一涡轮发电机281，该涡轮发电机281的涡轮叶片2811设置在该排气歧管22的出口通道221内，以由该排气歧管22的废气来驱动发电，涡轮发电机281电性连接到该储能单元27，并可将该涡轮发电机281产生的电力充入该储能单元27。
[0077]另外，上述的该电池模块25的电压容量大于该储能单元27的电压容量，且该具有双涡轮动能回收装置的车辆还可包括一升压装置29，分别电性连接该电池模块25与该储能单元27，以将该储能单元27内的电能转换成较该电池模块25高的电压以回充给该电池模块25。
[0078]值得一提的是，上述的车辆20可为一纯内燃机动力车辆，该引擎21为驱动该车辆20行进的动力来源；另外，上述该车辆20也可为一增程式电动车辆，该马达24为驱动该车辆20行进的动力来源；或者上述该车辆20为油电混合动力车辆，该马达24或该引擎21所输出的扭力为该车辆20行进的动力来源。
[0079]综上所述，本发明可应用于引擎车辆，也可以电动车辆上，以油电混合车辆为例，双增压系统发电效率可以提高燃油效率高达20%左右；针对油电混合车种，可采用较小公升数的引擎再外挂涡轮来达到较高马力输出(如原本应该使用0.8L的引擎，在本发明只须采用0.8L外挂涡轮)，可减轻动力传动系统的重量，并增加发电效率(downsize)。另外，利用机械增压来让发电机运转平顺不会有爆震/延迟现象产生，可以获得较佳的燃油效率。本发明利用类似涡轮增压方式设置于排气歧管上来推动发电机的叶片(类似风力发电)，以回收弱电。另外，本发明透过可变容积的涡轮(VGR)的应用，使原本能产生较小电流(如20A)的发电机，进一步可以采用较大电流(如30A)的发电机来降低电池充电所需时间。另夕卜，本发明配合电池管理系统(BMS)的搭配，可以快速提供不同安培与电压的充电，提高电池的使用寿命。。
[0080]当然，本发明还可有其它多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。
【权利要求】
1.一种双涡轮动能回收装置，适用于一车辆，该车辆具有一引擎，该引擎包括至少一汽缸、一曲轴以及一排气歧管，该汽缸包括一进气门及一排气门，该排气门连接该排气歧管，该排气歧管具有一汇集废气的出口通道，其特征在于，该双涡轮动能回收装置包括: 一机械增压模块，具有一涡轮增压器，该涡轮增压器为由该曲轴带动以增压空气，再将该增压空气导入该汽缸的进气门内； 一电池模块； 一引擎发电机组，电性连接该电池模块，并由该曲轴带动以发电，再将电力充入该电池模块中； 一储能单元；以及 一涡轮发电模块，其包括一涡轮发电机，该涡轮发电机的涡轮叶片设置在该排气歧管的该出口通道内，以由该排气歧管的废气驱动，该涡轮发电机电性连接到该储能单元，并能将该涡轮发电机产生的电力充入该储能单元。
2.如权利要求1所述的双涡轮动能回收装置，其特征在于，该电池模块的电压容量大于该储能单元的电压容量，且该双涡轮动能回收装置还包括一升压装置，分别电性连接该电池模块与该储能单元，以将该储能单元内的电能转换成高电压回充给该电池模块。
3.如权利要求1所述的双涡轮动能回收装置，其特征在于，该涡轮发电模块应用可变容积的涡轮增压器进行发电。
4.一种具有双涡轮动能回收装置的车辆，其特征在于，包括: 一引擎，包括至少一汽缸和一输出扭力的曲轴，该汽缸包括一进气门及一排气门； 一排气歧管，对应并连接于该排气门，该排气歧管具有一汇集废气的出口通道； 一机械增压模块，具有一连接该曲轴的涡轮增压器，该涡轮增压器由该曲轴带动以增压空气，并将该增压空气导入该进气门内； 一马达； 一电池模块，为与该马达电性连接，用以提供该马达电力； 一引擎发电机组，为电性连接该电池模块，并由该曲轴带动以发电，再将电力充入该电池模块中； 一储能单元；以及 一涡轮发电模块，其包括一涡轮发电机，该涡轮发电机的涡轮叶片设置在该排气歧管的该出口通道，以由该排气歧管的废气驱动，该涡轮发电机电性连接到该储能单元，并可将该涡轮发电机产生的电力充入该储能单元。
5.如权利要求4所述的具有双涡轮动能回收装置的车辆，其特征在于，该电池模块的电压容量大于该储能单元的电压容量。
6.如权利要求5所述的具有双涡轮动能回收装置的车辆，其特征在于，该具有双涡轮动能回收装置的车辆还包括一升压装置，分别电性连接该电池模块与该储能单元，以将该储能单元内的电能转换成高电压回充给该电池模块。
7.如权利要求5所述的具有双涡轮动能回收装置的车辆，其特征在于，该车辆为纯内燃机动力车辆，该引擎为驱动该车辆行进的动力来源。
8.如权利要求5所述的具有双涡轮动能回收装置的车辆，其特征在于，该车辆为增程式电动车辆，该马达为驱动该车辆行进的动力来源。
9.如权利要求5所述的具有双涡轮动能回收装置的车辆，其特征在于，该车辆为油电混合动力车辆，该马达或该引擎输出的扭力为该车辆行进的动力来源。
10.如权利要求5所述的具有双涡轮动能回收装置的车辆，其特征在于，该涡轮发电模块应用可变容积 的涡轮增压器进行发电。
【文档编号】F02B37/04GK103899409SQ201210585095
【公开日】2014年7月2日 申请日期:2012年12月28日 优先权日:2012年12月28日
【发明者】张智铭, 林佳宾, 陈韦仲, 刘兆俊 申请人:财团法人金属工业研究发展中心