專利名稱：用于在汽車中產(chǎn)生電能的裝置和帶有這種裝置的汽車的制作方法
用于在汽車中產(chǎn)生電能的裝置和帶有這種裝置的汽車 本發(fā)明涉及一種在汽車中產(chǎn)生電能用的方法。
現(xiàn)代的汽車配有一個或多個保障汽車運行的、存儲能量以及把能量 進一步引導(dǎo)到汽車的其他裝置用的子系統(tǒng)。屬于這些子系統(tǒng)的，例如有 保障向內(nèi)燃機噴射燃料的共軌噴射系統(tǒng)、保障汽車制動器和其他裝置的 壓縮空氣系統(tǒng)和使汽車的提升裝置可以動作的液壓系統(tǒng)。上述系統(tǒng)往 往，例如以熱量的形式或者以節(jié)流點上壓降的形式向其環(huán)境釋放所貯存 的能量，以防止各系統(tǒng)過載和損壞。
現(xiàn)用共軌系統(tǒng)的示例闡述這種能量的釋放或系統(tǒng)特有的功率損失。 這種功率損失首先是由加至高壓的燃料的卸壓引起的。它們出現(xiàn)在共軌 系統(tǒng)中所有的節(jié)流點上。例如，這樣在共軌系統(tǒng)噴嘴上的接通，持續(xù)泄
漏引起節(jié)流損失。其他節(jié)流損失出現(xiàn)在壓力調(diào)節(jié)閥PCV上。該共軌系
統(tǒng)具有回到燃料箱的回流管路，通過它把來自共軌系統(tǒng)的壓縮燃料送回
燃料箱。盡管有帶有容積控制閥vcv以及涉及連接和持續(xù)泄漏的噴嘴
的封閉調(diào)節(jié)回路，但在2000巴的系統(tǒng)壓力下，回到燃料箱的回流中所 攜帶的能量可以高達4kW。
在環(huán)境溫度下回流中燃料的卸壓會釋放出熱量，以此使燃料達到高 溫。每1000巴卸壓至環(huán)境壓力水平，在共軌系統(tǒng)節(jié)流點上會使燃料被 加熱上升約40。至50° K。對于共軌系統(tǒng)中2000巴的系統(tǒng)壓力和80°C 的最高燃料給入溫度，這意味著在回流管路節(jié)流點上燃料溫度高達160 °至18CTC。在美國柴油的特定條件下，從約135'C起燃料特性便開始 改變，在燃料輸送組件中造成額外的磨損。
為了把上述加入燃料的能量或者一般地說把節(jié)流損失減到最小，在 現(xiàn)代的共軌系統(tǒng)中力求采用適合需要的泵輸送。這可以借助于軌壓力 VCV-閉環(huán)調(diào)節(jié)回路實現(xiàn)。另一方面，采用泄漏少甚至無泄漏的噴嘴。另 外，嘗試了用附加的冷卻器使燃料保持在允許的溫度范圍內(nèi)。
正如上面用共軌系統(tǒng)的示例闡述的，人們至今嘗試通過調(diào)整各系統(tǒng) 把出現(xiàn)的功率損失減到最小。因為這種可能極受限制，所以總是有相對 大量的能量釋放到環(huán)境中去，因此，不再可供汽車使用。
因此，本發(fā)明的問題是，提供一種使汽車中出現(xiàn)的功率損失變?yōu)榭捎玫难b置。
上述問題用按照獨立的專利權(quán)利要求1的在汽車中產(chǎn)生電能用的裝
置解決。另外，上述問題用具有獨立專利權(quán)利要求4的特征的汽車解決。 本發(fā)明的其他有利的配置和進一步擴展可從以下的描述、附圖和后附的 權(quán)利要求書中看出。
按照本發(fā)明的上述裝置包括至少一個帶有控制裝置的微型透平機， 而同時該至少 一個微型透平機可以這樣地與汽車的能量輸送系統(tǒng)，優(yōu)選 是高壓噴射系統(tǒng)和/或液壓系統(tǒng)和/或壓縮空氣系統(tǒng)結(jié)合，以便使該能量 輸送系統(tǒng)驅(qū)動該至少一個微型透平機，以為汽車的系統(tǒng)產(chǎn)生電能。
為能比先有技術(shù)更好地利用汽車中貯存能量和/或輸送能量的系統(tǒng) 所貯存的能量，并使這個系統(tǒng)的功率損失不再無謂地釋放到環(huán)境中去， 本發(fā)明采用至少一個微型透平機。這個微型透平機，例如是微型化至芯 片大小的發(fā)生機，使流動液體的能量轉(zhuǎn)變?yōu)樾D(zhuǎn)運動，然后轉(zhuǎn)換為電能。 微型透平機的概念在"Die Liliput-Maschinen"( Technology Review, Dec. 2004, p.58-61 ) —文中描述。根據(jù)已知的透平機和發(fā)電機技術(shù)的微型 化，微型透平機可以集成在汽車現(xiàn)有的能量貯存和能量輸送系統(tǒng)中。引 用汽車技術(shù)的示例，共軌噴射系統(tǒng)、壓縮空氣系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)、冷卻系 統(tǒng)或廢氣系統(tǒng)都屬于這些能量貯存和能量輸送系統(tǒng)。所有這些系統(tǒng)都有 節(jié)流點、過栽閥和/或帶有快速流動的介質(zhì)的區(qū)域可供使用，在其上出現(xiàn) 功率損失或者系統(tǒng)的能量可利用來驅(qū)動微型透平機。節(jié)流點的特征在 于，在這里系統(tǒng)中出現(xiàn)各種介質(zhì)相對較高的流速，現(xiàn)在可以借助于至少 一個微型透平機將其轉(zhuǎn)換為電能。
一個或者多個微型透平機的有效功率足夠大時，本發(fā)明的一個實施 例可用一個或多個4殷型透平積"<替已知的發(fā)電才幾(Lichtmaschine )。另 外，該至少 一個微型透平機產(chǎn)生的電能優(yōu)選進一步引到蓄電池并存儲在 那里。
按照本發(fā)明的另 一個實施例，該至少 一個^(啟型透平機可用控制裝置 進行開、關(guān)，以便將其引導(dǎo)到高壓噴射系統(tǒng)和/或液壓系統(tǒng)和/或壓縮空 氣系統(tǒng)的卸載，其中所釋放的能量可由該至少一個接入的微型透平機加 以使用。但或者可以通過關(guān)斷該微型透平機減輕該高壓噴射系統(tǒng)和/或該 液壓系統(tǒng)和/或該壓縮空氣系統(tǒng)的負載。
另外，本發(fā)明包括一種汽車，其特征如下至少一個微型透平機，
4可用以產(chǎn)生電能； 一個子系統(tǒng)，可用以把能量輸送到汽車的其他組件， 并可與該微型透平機連接，以便能用該子系統(tǒng)驅(qū)動該微型透平機；和蓄 電池，其中可以存儲該微型透平機所產(chǎn)生的電能。
現(xiàn)參照附圖對本發(fā)明推薦的實施例作較詳細的說明。


圖1表示按照本發(fā)明的裝置的方框圖。
本發(fā)明用來在汽車1中借助于至少一個微型透平機30， 60, 80產(chǎn)生 電能。微型透平機30, 60， 80按照已知的發(fā)電機原理、燃氣輪機原理或 已知的內(nèi)燃機工作。這個微型透平機30, 60， 80大約有微芯片的大小， 以便其尺寸在毫米范圍內(nèi)變動。由于幾何尺寸小，它們可以低成本地集 成在現(xiàn)有的系統(tǒng)，例如汽車中。在這些系統(tǒng)中，它們利用該系統(tǒng)的能量 或者損失的能量轉(zhuǎn)換為電能。同樣可以設(shè)想，該微型透平機本身可通過 燃料的燃燒產(chǎn)生能量。
微型透平機30, 60, 80允許集成在所有能量輸送或能量儲存系統(tǒng)中。 在汽車1中例如，這是共軌噴射系統(tǒng)20、壓縮空氣系統(tǒng)50、液壓系統(tǒng) 70、冷卻系統(tǒng)、廢氣系統(tǒng)等。這些系統(tǒng)20, 50, 70，例如以壓縮的和/或 快速流動的介質(zhì)的形式或者以熱量的形式存儲和/或輸送能量。這種壓縮 的介質(zhì)，例如，空氣、燃料或者高壓液體要臨時卸壓，以防止該系統(tǒng)20， 50，70過栽。這種介質(zhì)也可能由于其他原因而卸壓，使其能量未被利用 就釋放到環(huán)境中去。根據(jù)本發(fā)明不同的實施例，系統(tǒng)20, 50, 70的這種 功率損失用來驅(qū)動微型透平機30,60,80,以此將其減到最小。該;敞型透 平機30, 60， 80把不然就要釋放到環(huán)境中去的損失能量轉(zhuǎn)換為電能，可 以存儲在蓄電池40中。在這個基礎(chǔ)上可以設(shè)想，省去汽車1中的發(fā)電 機，并用至少一個微型透平機30, 60, 80產(chǎn)生所需要的電能。這個技術(shù) 解決方案一方面降低了汽車的成本，另一方面，減輕了汽車l的重量， 本身對(降低)燃料消耗有正面的作用。
下面用共軌噴射系統(tǒng)20的示例闡述本發(fā)明。如上所述，回流燃料 箱的燃料從共軌噴射系統(tǒng)的系統(tǒng)壓力卸壓至回流管道中的壓力。于是， 在回流中出現(xiàn)燃料的高流速，這在能量方面至今仍舊未被利用。人們把 按照發(fā)電機原理工作的微型透平機30集成在回流中，用流入燃料箱的 燃料驅(qū)動。這個運動用微型透平機30轉(zhuǎn)換為電能，可以存儲在蓄電池 40中。
按照本發(fā)明的一種配置，微型透平機30用控制裝置監(jiān)控。這個控制裝置對微型透平機30進行開、關(guān)，把微型透平機30產(chǎn)生的電能引到 蓄電池40，或者進一步引到汽車1的其他組件。借助于這種設(shè)備配置， 共軌系統(tǒng)中卸壓所釋放的能量不轉(zhuǎn)變?yōu)闊崃浚抢脕眚?qū)動微型透平 機30。
這種微型透平機30的工作方法因此像水力發(fā)電站。通過燃料的卸 壓本身在狹窄的截面上出現(xiàn)高流速。然后使流動的能量驅(qū)動該微型透平 機30,利用來發(fā)電。在這個基礎(chǔ)上可以設(shè)想，微型透平機30能產(chǎn)生足 夠的有效功率時，可代替汽車1的發(fā)電機。
根據(jù)微型透平機30的上述尺寸，它可以直接裝入壓力閥PCV的節(jié) 流點。同樣可以設(shè)想，微型透平機30可以定位在任何一個節(jié)流點上。 在這種節(jié)流點上只須存在系統(tǒng)介質(zhì)足夠高的流速來驅(qū)動微型透平機30 即可。但是，處于高壓下的介質(zhì)卸壓至環(huán)境壓力時總是如此。因此，同 樣可以設(shè)想，把微型透平機60與汽車1中的壓縮空氣系統(tǒng)結(jié)合和/或把 微型透平機80與液壓系統(tǒng)70結(jié)合使用。
為了在汽車中產(chǎn)生電能，可以安裝一個或多個微型透平機30, 60, 80。除用系統(tǒng)20, 50, 70驅(qū)動的^t型透平才幾30, 60, 80以外，同樣可以設(shè) 想，采用燃燒燃料本身的類似于燃氣輪機或內(nèi)燃機工作的微型透平機。 這樣的微型透平機要求的占地面積小，比蓄電池的重量輕，而且可以代 替發(fā)電機和/或蓄電池，或者至少有助于縮小蓄電池40。
微型透平機30, 60, 80優(yōu)選用上述控制裝置進行控制、監(jiān)測和/或開 關(guān)。因此，按照一個替代方案，可以永久地用該系統(tǒng)20, 50, 70中的一 個驅(qū)動微型透平機30， 60, 80中的至少一個。同樣，優(yōu)選臨時地開、關(guān) 微型透平機30, 60， 80中的至少 一個，以便只是臨時地用相應(yīng)的系統(tǒng)20, 50, 70驅(qū)動該相應(yīng)的微型透平機30,60, 80。例如，若有意從高壓噴射系 統(tǒng)20和/或液壓系統(tǒng)70和/或壓縮空氣系統(tǒng)50排放能量，以便使各系統(tǒng) 20, 50, 70卸栽，則可以有意地接入相應(yīng)的微型透平機，以便把系統(tǒng)卸載 所排放的能量轉(zhuǎn)換為電能。通過上述配置同樣可以設(shè)想，臨時關(guān)斷永久 地用系統(tǒng)20， 50, 70驅(qū)動微型透平機30, 60, 80,以便用這樣的方法通過 微型透平機30, 60, 80減輕系統(tǒng)20, 50, 70的負栽。
權(quán)利要求
1. 用于在汽車(1)中產(chǎn)生電能的裝置，該裝置具有下列特征a. 至少一個帶有控制裝置的微型透平機(30；60；80)，b. 該至少一個微型透平機(30；60；80)可以這樣地與汽車(1)的一個能量輸送系統(tǒng)，優(yōu)選與高壓噴射系統(tǒng)(20)和/或液壓系統(tǒng)(70)和/或壓縮空氣系統(tǒng)(50)連接，使得c. 該至少一個微型透平機(30；60；80)優(yōu)選可以用該能量輸送系統(tǒng)，優(yōu)選用該高壓噴射系統(tǒng)(20)和/或該液壓系統(tǒng)(70)和/或該壓縮空氣系統(tǒng)(50)驅(qū)動，以便為汽車(1)的系統(tǒng)提供電能。
2. 按照權(quán)利要求1的裝置，它具有蓄電池(40),其中可以存儲由 該微型透平機(30; 60; 80)所產(chǎn)生的電能。
3. 按照上列權(quán)利要求中之一的裝置，用其控制裝置可以開關(guān)微型透 平機(30; 60; 80)，以便可以通過該微型透平4幾(30， 60, 80)利用為了 能量輸送系統(tǒng)，特別是高壓噴入系統(tǒng)(20)和/或液壓系統(tǒng)(70)和/或 壓縮空氣系統(tǒng)(50)的卸載而放出的能量，和/或該能量輸送系統(tǒng)，特別 是該高壓噴射系統(tǒng)(20)和/或該液壓系統(tǒng)(70)和/或該壓縮空氣系統(tǒng)(50)可通過關(guān)斷該微型透平機而卸載。
4. 汽車(1),具有下列特征a. 至少一個可產(chǎn)生電能的微型透平機(30; 60; 80);b. 能量輸送系統(tǒng)(20; 50; 70),用它可把能量輸送到汽車(1)的 其他組件，而該微型透平機(30; 60; 80)可與之連接，使得該微型透 平許/L可以由該子系統(tǒng)(20; 50; 70)驅(qū)動，和c. 蓄電池(40),其中可存儲該微型透平機所產(chǎn)生的電能。
5. 按照權(quán)利要求4的汽車(1),它不包括發(fā)電機。
6. 按照權(quán)利要求4或5的汽車(1 ),它的至少一個微型透平機(30; 60; 80)可用燃^M區(qū)動。
7. 按照權(quán)利要求4或5的汽車(1 )，它的能量輸送系統(tǒng)是汽車(1 ) 的高壓噴射系統(tǒng)(20)和/或液壓系統(tǒng)(70)和/或壓縮空氣系統(tǒng)(50)。
8. 按照權(quán)利要求6或7的汽車(1),它的至少一個微型透平機(30; 60; 80)可這樣地與該高壓噴射系統(tǒng)(20)和/或該液壓系統(tǒng)(70)和/ 或該壓縮空氣系統(tǒng)(50)耦合，使得該系統(tǒng)(20; 50; 70)卸栽釋放的 能量可通過該微型透平機(30; 60; 80)轉(zhuǎn)換為電能。
全文摘要
在汽車中產(chǎn)生電能用的裝置和帶有這樣一種裝置的汽車。本發(fā)明公開一種在汽車1中產(chǎn)生電能用的裝置，其中微型透平機30；60；80與汽車1的能量輸送系統(tǒng)，例如高壓噴入系統(tǒng)20、液壓系統(tǒng)70或壓縮空氣系統(tǒng)50連接，以便利用釋放到環(huán)境的能量并將其轉(zhuǎn)換為電能。
文檔編號B60K16/00GK101472756SQ200780022057
公開日2009年7月1日 申請日期2007年8月31日 優(yōu)先權(quán)日2006年9月19日
發(fā)明者C·克萊斯, C·陶特, L·德奧維諾, T·格羅斯納 申請人:歐陸汽車有限責(zé)任公司