[发明专利]具有多种燃料能力的串并联电动混合动力系统

说明书

一种用于给车辆提供动力的混合动力系统包括微型涡轮组件，微型涡轮组件具有多燃料能力以及从微型涡轮组件延伸出来的涡轮驱动轴。涡轮驱动轴具有涡轮接合位置和涡轮未接合位置，在涡轮接合位置处，微型涡轮组件的涡轮旋转输出经由涡轮驱动轴传递至车辆的车轮，并且在涡轮未接合位置处，涡轮旋转输出独立于车轮。发电机以与涡轮驱动轴的一部分并联的方式选择性地连接至微型涡轮组件。能量储存装置能由发电机充电并可以驱动电动机。电动机驱动轴具有电动机接合位置和电动机未接合位置，在电动机接合位置处，电动机的电动机旋转输出经由电动机驱动轴传递至车轮，并且在电动机未接合位置处，电动机旋转输出独立于车轮。

发明人:维托里奥·马嫩特

技术领域

本公开内容大致涉及混合动力车辆，更具体地涉及用于车辆的混合动力系统。

背景技术

由于存在给车辆提供动力的柴油燃料的使用增长的趋势(即被称为柴油机化的现象)，因此预测对柴油的需求将增大而对汽油的需求将减小。汽油与柴油之间的价格差以及火花点火动力系统与压缩点火动力系统之间的效率差异导致发生朝着柴油机化的趋势。大多数驾驶员优选地驾驶具有较低的每英里燃料费的车辆。

因为精炼厂不能在不花费大量的附加成本的情况下改变柴油、煤油和汽油的生产比率，所以在未来汽油可能过剩。为了增大汽油的需求使得这些产物中的每一者成比例，期望增大使用汽油的发动机的效率，使得使用汽油的发动机的效率与常规现代柴油发动机的效率相同，并且使得汽油车辆的每英里燃料费与柴油车辆的每英里燃料费相等。作为对当前在加油站可用的常规汽油的替代，例如石脑油等未经提炼的汽油可以在压缩点火发动机中直接工作，而且与汽油相比不需要大量的硬件修改。通过使用石脑油，还使油井到油箱的CO2产生量最小。由于对CO2的担忧并且因为轻馏分过剩，所以可以将石脑油引入到市场作为车辆用燃料。然而，不容易在市场上购到石脑油。

作为对火花点火动力系统与压缩点火动力系统的替代，已提出了全电动车辆。通常来说，轻型和中型车辆在其典型行驶循环中经历大量的瞬态反应。全电动车辆具有优异的瞬态反应。然而，当使用煤、石油或天然气来产生对车辆充电的电力时，全电动车辆可能具有负面的环境足迹。

发明内容

本公开内容的各个实施例提供了一种能够在不需要硬件修改的情况下使用不同类型的燃料的动力系统。与一些现有可用的动力系统相比，本文所述的系统及方法还可以实现低燃料消耗以及提高的车辆瞬态能力。为了实现这些改进，将微型涡轮与电动动力系统组合起来。

微型涡轮可以提供使用多燃料能力。微型涡轮在全功率工作时还可以提供燃料效率功能，而电动动力系统允许提高瞬态能力。根据本公开内容的微型涡轮具有在不需要硬件修改的情况下燃烧不同类型的商用和非商用液体燃料(例如汽油、乙醇、柴油、石脑油、煤油和生物柴油)的能力。采用一些变型，根据本公开内容的微型涡轮还具有燃烧压缩天然气或液化石油气的能力。如果稍微进行变型，则根据本公开内容的微型涡轮还可以操作例如氢气、沼气或天然气等气体燃料。微型涡轮可以与回热器组合起来，以进一步提高微型涡轮的能量效率。

本公开内容的动力系统的各个实施例包括以与微型涡轮并联和串联的方式工作的电动动力系统。电动动力系统具有优异瞬态反应，这是因为只要推压油门踏板就立即可获得扭矩。此外，电动动力系统能够使车辆在减速或下坡期间回收车辆的惯性能量，在其他情况下惯性能量则被浪费，这是由于常规内燃机不能回收惯性能量。