专利名称：混合电动车辆及其制造方法
技术领域：
本发明所描述的领域为混合电动机车辆、部件设计及相关技术。
背景技术：
近年来，电动车及混合-电动车辆(现有汽车与概念汽车)因汽油成本上升、通勤 时间较长、交通拥挤以及对温室气体排放及使用外国石油的后果的公众意识增强而日益受 到欢迎。本国原油钻采的现实在于，没有足够的设备或精炼厂来加工足够的所采原油以满 足我们的直接需求量。所采任何原油历时至少八年才可备好用于公众消费。用于弥补外国 石油进口、本国石油生产与新技术之间差距的两个其它选项为乙醇及压缩天然气。两种燃 料均可解决美国依赖外国石油来源的问题。但两种燃料均无法解决温室气体排放及完全可 再生能源的问题。与南美用糖制备乙醇相反，在美国，乙醇是由玉米或柳枝稷(switchgrass)制备， 且用作燃料添加剂与直接燃料源。虽然乙醇燃料比汽油清洁，但制备乙醇的过程充满温室 气体产生源，包括燃烧煤以使玉米转化为乙醇的乙醇生成设施。压缩天然气(CNG)为化石燃料来源且在美国大量存在。虽然其为较清洁的燃料， 但其仍产生温室气体。围绕CNG的技术创新主要针对四者CNG的开采；加油站改造以接受 CNG,因为储存此燃料源所需的罐较大；重组输送生产线以制造可接受CNG的发动机以及 净化温室气体的排出气流。当同时显著改进燃料效率、发展零排放发动机及长途旅行而无需充电(若汽车为 电动汽车)时，汽车发展领域内的“圣杯”欲给与消费者无限的汽车可选项。汽车买主不愿 被迫购买储存空间、动力或牵引力小/没有的小型汽车。开发者也利用新的动力产生源例如太阳能及涡轮机以向新发动机提供动力。显 然，该两种动力源均可再生且不依赖复杂的开采、精炼及生产过程。此特定技术的关键创新 为改进太阳能电池板及部件的效率及尺寸，以及在涡轮机发展方面的类似改进。这些技术 创新已大规模地出现于太阳能及风轮机发电中。一旦动力生成且储存后备动力，则下一步为给与车迷一个对驾驭该新型车感到激 动的理由。这种激动大部分来自在不同地形上强力快速移动而无性能损失的能力。技术的深远发展已足以使“理想车”的概念成为典型消费者的现实。理想车由无 限的可再生能源例如风、波浪或太阳提供动力。在风及波浪的情况下，这些能源中每种可用 于产生用于给车辆中的电池充电的电力。理想车如上所述为汽车买主想购买的任何车辆类 型。若消费者想购买例如Suburban或Hummer的大型运动型多用途车(SUV)，则该车应为混 合动力-电动型或电动型、动力强且在充电之间具有长旅行范围。与作为动力及电力的单向消耗装置相反，这些汽车必要时也应为能够为家用设施或其它设施提供动力的零排放车辆。随着 研究人员继续开发新颖且经改良的发动机，存在关注的若干方面性能、效率 及易使用性。性能可借由交通工具-无论其为汽车、摩托车还是舟艇-在驾驶员“请求”更 大动力时如何响应来度量。无论驾驶员想快速加速还是稳速爬坡，当建造及/或改良发动 机时，性能均为重要考虑。效率与性能相关，且依据储存能量中有多少转化为动能且有多少 作为热损失来度量。最后，易使用性涉及发动机及相关装置是否易制造、易安装及易于由消 费者保养。设计、开发及建立新发动机技术时，应考虑并平衡所有这些部件特性。电动车辆，例如Tesla Motors的Tesla Roadster，具有某些优点。其因不产生温 室气体而被视为“零排放”车辆。然而，存在与传统电动车辆相关联的某些局限。最明显的 是，电动车辆的行程受其电池容量及电池长再充电时间限制。使用铅酸电池的典型电动车 辆在需要再充电前具有小于100英里的行程。高级电池例如镍金属氢化物(NiMH)及锂离 子电池具有较高容量，但仍不能用于长途旅行。电动车辆的另一缺陷为其动力源。虽然电 动车辆不产生温室气体，但其依赖动力装置所产生的能量。这些动力装置中很多装置排放 温室气体，且动力装置所产生的大部分动力在自动力装置传递至消耗装置期间被浪费掉。使用混合电动动力系_电动马达与内燃机的组合_解决电动车辆的行程局限 ’然 而，其不能解决燃料消耗及温室气体排放问题。常规的混合动力电动车辆通常具有小型汽 油发动机及电动马达。电动马达、汽油发动机或两者的组合可用于向车辆提供动力。因此， 当电池能量低时，车辆仍可单独使用汽油发动机运行。通常，传统混合动力电动车辆使用再 生制动以向其电池充电。常规混合电动车辆存在若干缺陷。首先，传统混合动力电动车辆具有完整的内燃 机系统(包括发动机及变速器)及电动马达系统(包括发电机、电池及电动马达)。因此， 与电动车辆或具有类似尺寸的汽油发动机的汽油车辆相比，该车辆的重量大大增加。此外， 该车辆的制造成本因需要具有内燃机系统与电动马达系统而增加。电动车辆与常规混合-电动车辆的共同问题为电池的重量及成本。两种车辆必须 携载大且重的蓄电池组。此外，随着每次连续的充电及再充电循环，蓄电池组的容量降低。 通常，电动车辆或传统混合-电动车辆的蓄电池组在一定使用期例如100000英里后必须置 换。因此，希望形成具有解决上述所有问题的以下特征的混合-电动车辆行程较长、 重量较轻、动力产生高效、少或无化石燃料且蓄电池组较小。
发明内容
本文中描述混合-电动车辆且其包括电动马达、至少一个蓄电池组、至少一个电 容器组、至少一个发电机、至少一个发动机、及控制器，其中该控制器与该至少一个蓄电池 组、该至少一个电容器组及该至少一个发动机联接。还公开了动力系统，其中该动力系统包括至少一个蓄电池组、至少一个电容器 组、至少一个发电机、及控制器，其中该控制器与该至少一个蓄电池组、该至少一个电容器 组及该至少一个发电机联接。此外，公开经修改的变速箱，其包括周转式滚轮布置及与输出轴联接的控制机构。
图1为所构思的混合电动车辆的概念图；图2为说明所构思的混合电动车辆的控制器的操作的流程图；图3为说明所构思的混合电动车辆的概念图；以及图4为说明所构思的混合电动车辆的燃料汽化系统的概念图。
具体实施例方式本文中描述具有解决上述所有问题的以下特征的电动车辆行程更长、重量更轻、 动力产生高效、少或无化石燃料且蓄电池组更小。本文中描述混合电动车辆且其包括电动马达、至少一个蓄电池组、至少一个电容 器组、至少一个发电机、至少一个发动机、及控制器，其中该控制器与该至少一个蓄电池组、 该至少一个电容器组及该至少一个发动机联接。还公开动力系统，其中该动力系统包括至少一个蓄电池组、至少一个电容器组、 至少一个发电机、及控制器，其中该控制器与该至少一个蓄电池组、该至少一个电容器组及 该至少一个发电机联接。此外，揭示经修改的变速箱，其包括周转式滚轮布置及与输出轴联接的控制机 构。图1为说明所构思的混合电动车辆的概念图。车辆100具有两个后轮70及两个 前轮71。车辆100还包括电动马达10、控制器12、蓄电池组14、电容器组16、发电机18及 发动机20。车辆100还包括在机动车辆中常见但图1中未示出的其它部件。电动马达10 经由后差速器26机械地连接至后轮70。后差速器沈包括多个齿轮使得马达10与后轮70 形成约4. 5比1的传动比。该约4. 5比1的传动比能够使车辆100以高达100英里/小时 行驶。发动机20机械地连接至发电机18且驱动发电机18。控制器12与马达10、蓄电池 组14、电容器组16、发电机18及发动机20中的每一者电连接。在一些实施例中，电容器组 可被构建于所构思的蓄电池组内或可保持分开。所构思的电动马达10基于来自控制器12的控制信号驱动前轮70。所构思的控 制器12向电动马达10提供电流且借由调节向电动马达10所提供的电流水平来控制车速。 举例而言，当车辆100的操作员按压油门踏板(未图示)时，控制器12使提供给电动马达 10的电流增大，且从而电动马达10驱动前轮70加快。所构思的控制器12可自蓄电池组 14及电容器组16中的每一者吸取动力或向蓄电池组14及电容器组16中的每一者提供动 力。所构思的控制器12还控制发动机20的操作。所构思的发动机20向发电机18提供机 械动力，且发电机18将发动机20所提供的机械动力转换成传递至控制器12的电流。在一 实施例中，发电机18还包括75kW交流发电机。所构思的发动机20可以是、但不限于以下任一者汽油内燃机、柴油发动机、生 物柴油发动机、涡轮发动机、汪克尔转子发动机(Wankel rotary engine)、伯克发动机 (Bourke engine)、ECTAN发动机、使用E85燃料的发动机、灵活燃料发动机(用汽油或E85 燃料操作的发动机)、氢供能发动机、乙醇供能发动机、天然气供能发动机、喷气发动机燃料涡轮发 动机、氢燃料电池发动机、使用植物油作为燃料的经修改的柴油发动机、蒸汽发动机 或其组合。所构思的发动机20还可为用新来源的燃料或燃料组合_例如使用电及高频波 使水的分子结构弯曲以使得水蒸汽处于高能汽化状态或使用高效电解法所形成的水衍生 燃料-运作的发动机。发动机还可使用催化点火器，例如美国专利US4977873、US5109817、US5297518及 US5421299中所述的那些点火器。本发明的催化点火器完全排除使用任何电点火系统。燃 烧点火器内的本发明的催化点火源封闭于定制金属体内，该金属体形成相邻于主燃烧室的 预燃室。该体配合于现有火花塞或柴油喷射器端口，从而无需对发动机进行机加工。点火 起始于点火器预燃室内。在压缩冲程期间，在新鲜的燃料混合物接触点火源时表面点火首 先开始。由于与催化点火源相关联的活化能降低，因而这在远低于正常气相点火温度的温 度下发生。接着燃烧产物例如(CO、CHO、OH及烃类)及中间物质在预燃室内积聚。达到足 够的温度后，因压缩而形成多点均一点火。接着在点火器底部经由喷嘴快速排出燃料混合 物。喷嘴促使火焰炬(flame torch)旋动且在极短时间内覆盖整个燃烧室，从而能够使发 动机在使用传统火花塞难以完成点火的超稀混合水平下运转。在一实施例中，使用如上所述的转子发动机或汪克尔转子发动机。转子发动机 具有大量优于往复活塞式发动机的优点，包括高动力重量比；其基本上无振动其容许高 RPM 不存在往复式部件，例如阀、连杆等；因无部件摩擦而存在低寄生损失；每个转子仅存 在两个移动部分；燃烧周期长；入口端口及排气端口通畅；预点火趋势低；其紧凑且简单的 结构；以及在固定的低RPM下存在低BSFC (制动马力燃料消耗率)。然而，转子发动机具有一个使得其最适于跑车的优点其动力传递平稳且完全无 振动。在常规发动机中，活塞在上止点与下止点之间必须被加速至数公尺(英尺)/秒的速 度，这种情况每分钟发生数千次。此事实限制发动机在致命性故障发生之前可耐受的转数 的最大量。该常规发动机的限制因素为最大活塞速度。在转子发动机中，转子在壳体内连 续旋转。不存在引起额外摩擦的侧向力且内部活动部件的惯性矩为连续而非周期性的。本 发明的转子发动机可容易地耐受12000转/分钟而无任何问题或困难。在所构思的实施例中，转子发动机可在不暴露其内在缺点例如高燃料消耗的操作 条件下使用。借由选取BSFC曲线上的最低点且仅在那些条件下运作发动机来实现此最优 化。不存在会折中排放或燃料消耗的空转或高RPM操作循环。此外，借由使用本文中论述 的液相至气相变换燃料系统、随后再使用高压直接喷射压缩点火(柴油机)系统可避免负 荷快速变化，从而使燃料传递系统能够被“调节”到超稀薄状况，具体来说被调节到一个固 定负荷及RPM点。结果形成极轻且紧凑的动力产生模块，其具有异常低的燃料消耗率特性， 远远优于现可利用的任何模块。在一些实施例中，所构思的转子发动机可借由直接注入燃烧室内及移除节气门片 来改进，从而排除泵送损耗。此外，由于转子发动机的内在寄生性摩擦损耗低，因而此改进 得到相当高效且极其紧凑的发动机。1969年Mercedes Benz Clll概念转子发动机概念汽 车未能成功地使用此方法(http ://www. pistonheads. com/doc. asp ？ c = 103& = 6730)， 但其不成功的原因在于用于控制喷射正时的微控制器不够快。在一些实施例中，汪克尔型转子发动机可设计成用氢燃料操作。使用氢可解决转 子发动机的一些内在缺点，例如因燃烧室几何形状不规则所致的不完全燃烧。氢燃烧时具有极快速的火焰前缘，从而消除燃烧死点。一种所构思的发动机为Mazda 1 发动机，其被 转变为单转子。接着将发动机与75kW DC交流发电机直接联接，以4000rpm的恒速运转。借 由电子操作型节气门片实现调节器/负荷控制。对于气体(天然气/氢)实施例而言，所 构思的发动机装配有在由Impco E-型转换器供应的空气进气内的涡流混合器。只要存在 恒定流速，则转换器的第二级可以3kpa的恒压操作，或第一级以0. 6mpa操作。这种所构思 的发动机在满负荷下仅须承载约40kW，其余能量来自所构思的热回收系统。除本文中所揭示的其它发动机类型外，可使用径向流入层流叶片发动机，其中压 缩机与涡轮机级由复数个轴向间隔的(圆)盘组成。此类型涡轮发动机装置具有优于常规 设计的许多优点，包括“盖瑞特(Garret)”型压缩机及涡轮机叶轮。盖瑞特型涡轮发动机仅 在极窄的动力范围(95%负荷与100%负荷之间)内以其最高效率运转。其还必须在极高 输出速度下操作。涡轮机叶轮仅可低于由最大空气流速所限制的最大圆周角速度操作，在 此最大空气流速下，轮叶仍可正常工作。因此动力输出以更高rpm及更小直径轮叶达成。举例而言，130HP盖瑞特涡轮发动机具有60000rpm的轴转速。以机械方式将此速 度降低至约5000rpm的所需输出速度引起额外摩擦损耗以及重量及复杂度的增加。窄动力 带(范围)及高rpm与低扭矩特性迄今使得涡轮发动机对于用作汽车发动机不现实。然而， 层流多轮叶(圆)盘发动机可设计成在与常规汽车传动系以及交流发电机兼容的转数下提 供其最大扭矩，从而可形成具有常见单轴结构的发动机，该单轴结构仅具有一个主活动部 件而无摩擦损耗或表面磨损。层流发动机在与常规的4冲程活塞发动机的动力带相当的宽 动力带内高效操作。在一些所构思的实施例中，所构思的电容器组16是由一组超电容器组成或包括 一组超电容器，其也被称为超级电容器或电化学双层电容器。如本文中所述，所构思的电容 器组可借由使用点滴式充电(trickle charge)对该至少一个蓄电池组进行充电。操作中，所构思的发动机20为向发电机18提供恒定量的机械动力的高效发动机。 常规汽油供能车或常规混合电动车辆的发动机响应不同行驶条件依据每分钟转数(RPM) 改变其动力输出。因此，就动力-燃料消耗比而言，常规汽油发动机通常在次优RPM下操 作。相比之下，改进的混合电动车辆100的发动机20是在调整至发动机20的最佳点的恒 定RPM-其中动力产生与燃料消耗的比率被最大化-下操作。所构思的发电机或发电机组合对于为车辆供能的该混合-电动系统来说是关键 构件之一，且在此系统中，发电机或发电机组合可包括任何适当的高效部件或系统。所构思 的发电机可包括多种涡轮机，例如特斯拉涡轮机(Tesla turbine)、旋转装置、经调整的单 一 rpm型旋转装置或上述各项的组合。所构思的发动机20将其全部机械动力引入发电机18内，且发电机18将机械动力 转换成电流。此发电方法比使用与常规混合-电动车辆中的再生制动-其中机械动力的大 部分被浪费且不能回收-更有效。因此，在操作期间，发动机20与发电机18合起来形成到 控制器12的高效电流源。由于发动机20被调整至其最佳RPM，因此发电机18能够向控制器12供应高水平 电流。然而，蓄电池组14的充电速率相对缓慢。因此，若使用来自发电机18的电流对蓄电 池组14直接充电，则发电机18所产生的大量能量因充电速率受到蓄电池组14限制而浪 费。因此，车辆的控制器12使用来自发电机18的电流对电容器组16充电，其几乎瞬间充电。电容器组16完全充电后，控制器12关停发动机20且使用电容器组16中所储存的电 能向蓄电池组14点滴式充电。 在操作期间，所构思的控制器12提取蓄电池组14的功率以驱动车辆100。控制器 12还定期监测蓄电池组14的能量水平。当蓄电池组14的能量水平低于预定阈值时，控制 器12将控制信号传递至发动机20以启动发动机20。发动机20然后开始操作并产生电流 (经由发电机18)且将电流提供给控制器12。控制器12使用电流对电容器组16与蓄电池 组14充电。当电容器组16完全充电时，控制器12将另一控制信号传递至发动机20以关 停发动机20。关停发动机20之后，电容器组16继续经由点滴式充电对蓄电池组14充电。 因此，车辆100的发动机20仅在短时间周期操作，或在极值负荷下及在极值负荷持续期间 所需要的延长时间周期操作，且由发动机20所产生的电能的几乎全部被完全捕获。因此， 车辆100可使用少量燃料高效操作。在大部分操作条件下，所构思的蓄电池组14提供足够动力以维持车辆100的操 作。然而，在车辆100需要动力猛增(例如在突然加速或爬陡坡期间)的情况下，控制器12 可从电容器组16提取功率或启动发动机20—短时间周期以补充来自蓄电池组14的功率。 所构思的控制器在需要时对蓄电池组及电容器充电。在一些实施例中，可使用所构思的经修改的变速箱，其对从源发电机直接至电动 马达的动力进行转换且调节，从而解决电动车辆的动力及推进的诸多问题。一个重要考虑 在于，发动机、交流发电机及电驱动马达一直在其最佳的动力带内操作，从而形成最佳整体 系统效率。此考虑的关键为经修改的变速箱，其可为或包括具有内部传动损耗最小的无级 可变变速箱。一种所构思的变速箱包括周转式滚轮布置，其具有将速度控制力反馈至输出 轴而无损耗的控制机构。所构思的实施例可包括两个以上的经修改的变速箱，例如一个介 于发动机与交流发电机之间及一个介于(多个)驱动马达与转轮之间。该多个变速箱容许 在所希望最佳范围内所有部件的效率带的最大化。此外，该所构思的总体设计解决与依赖蓄电池作为主动力源相关的固有问题。蓄 电池不可更新、充电后正常使用不长于200-300英里、且在环境上不友好。特定而言，电动 变速箱为利用旋转机械方式传递无穷量档位而非常见3至6个档位的机电装置，从而形成 不断改变传递到车轮的动力量，同时所述源保持恒定在其燃料最有效的rpm下(若使用旋 转式/涡轮机配置)。该电动变速器也置换电动马达控制器，电动马达控制器相当昂贵。本 发明的变速器可由现有变速器改进或可视用户需要针对车辆设计及/或建造。在一实施例中，车辆100还包括再生制动系统22。再生制动系统22连接至前轮 70上的制动器，且在车辆100行驶期间向控制器12提供电流。在一些实施例中，车辆100 包括再生减振系统(未示出)，其可结合再生制动或作为再生制动的替代使用。再生减振 系统为一种将寄生间歇线性运动及振动转换成有用能量例如电的减振系统。此类系统揭示 于第6952060号美国专利中，该专利全文以引用方式并入本文中。常规减振器将此能量简 单地作为热消散。在一些其它实施例中，动态制动系统及常规减振系统所产生的热可“再循 环”且用于产生用于车辆的能量。在另一实施例中，车辆100还包括电连接至控制器12的外部接口 24。这容许车 辆100以“插电式混合车”使用-其中使用者在车辆100不在行驶中时可对蓄电池组14及 电容器组16再充电。车辆100的使用者可在车辆不使用期间例如在夜间对蓄电池组14充电。然后使用者可在电池几乎耗尽前操作车辆一段距离(例如约100英里)。接着控制器 12定期启动发动机20以对电容器组16充电，电容器组16继而对蓄电池组14点滴式充电。 因此，可使用极少的燃料驱动车辆100行驶长距离。可替代地，外部接口 M也可用于自电池14传递电功率源或自发电机18直接传递 电功率源，在两种情况下均经由控制器12。因此，车辆100可用作为应急发电机，或当车辆 100不在行驶时可用于将功率供回电力网。若使用水衍生燃料，则由于水燃料的排放物无损 于封闭车库的环境，因此可在汽车于室内时使汽车整夜地向房屋提供动力且向电力网充电 而无空气污染风险。图2为说明控制器12的操作的流程图。在步骤Sl中，控制器12定期检查蓄电池 组14的能量水平。若蓄电池组14的电荷水平高于预定阈值，则不采取动作。若蓄电池组 14的电荷水平低于阈值，则控制器12检查电容器组16的电荷水平(步骤S 2)。若电容器 组16的电荷未耗尽，则控制器12从电容器组16提取电流以对蓄电池组14点滴式充电(步 骤S； )。若电容器组16耗尽，则控制器12向发动机20传递控制信号以启动发动机20(步 骤S4)。接着，控制器12使用发动机20及发电机18所产生的电流对电容器组16充电(步 骤SQ。当电容器组16完全充电时，控制器12将第二信号传递至发动机20以关停发动机 20(步骤SQ。然后控制器12使用电容器组16对蓄电池组充电(步骤S2及S3)。在一实施例中，控制器12还包括被编程为执行上述功能的微计算机。控制器还可 基于模拟或基于任何适当技术。上述车辆100存在若干优点。首先，由于发动机20仅在其最佳点操作且捕获发动 机20所产生的几乎所有能量，因此该车辆比常规混合电动车辆更有效。其次，与常规混合 电动车辆相比，车辆100的重量及生产成本降低，因为无需安装完整的内燃机系统-不再需 要用于内燃机的类似变速器的部件。与纯电动车辆相比，车辆100的行程不受其电池容量 限制。由于车辆100的行程不受蓄电池组14的容量限制，因此可使蓄电池组14的尺寸及 重量制造得小于常规纯电动车辆的蓄电池组。图3示出所构思的混合电动车辆300，其与图1中所示出的混合电动车辆100不同 之处在于具有集成式发动机及发电机单元19。集成式发动机及发电机单元19包括液体燃料或气体燃料发动机191、冲压式喷射 发动机(Ramjet) 193及交流发电机195。发动机191产生热且向冲压式喷射发动机193供 热。冲压式喷射发动机193经由特斯拉型蒸汽涡轮机将热量转换成机械动力，且交流发电 机195将冲压式喷射发动机193所产生的机械动力转换成电流。在一实施例中，交流发电 机195为75KW交流发电机。集成式发动机及发电机单元19能够使燃料能量转换为电能的 效率达到90%。车辆300的其余部分以与上述车辆100相同的方式操作。图4为所构思的混合电动车辆的E85发动机(或灵活燃料发动机)的燃料汽化器 系统200的概念图。通常，使用E 85燃料(乙醇与汽油的掺合物)的发动机不能清洁地燃 烧E 85燃料。燃料汽化器系统200通过在燃料进入发动机的进气220之前汽化燃料且对 其充氧来改善发动机的效率。燃料汽化器系统200包括电子控制单元(EOT) 216、加热阀210及加热室212。E⑶ 216从各种燃料传感器、排气温度传感器及冷却剂温度传感器(皆未示出)采集读数以调节 加热阀210。加热阀210经由热导体222连接至排气歧管214。热导体222将来自排气歧管214的热经由热空气流传导至加热阀210。接着加热阀210将接收自排气歧管214的热传 导至加热室212。液体燃料自燃料箱(未图示)经由燃料管线224流入燃料喷射器228内。 燃料喷射器128调节燃料流且将一定量的燃料注入加热室212内用于每一发动机循环。加 热室212提供扩大的表面积，以促进从燃料喷射器228所喷射的燃料的汽化。在一实施例 中，加热室212为12英寸长，以使得其提供足够表面积以使来自燃料喷射器228的燃料充 分汽化。在操作期间，E⑶216控制加热阀210，从而容许一定量的热自排气歧管214、经由 热导体222及加热阀210传导至加热室212。接着加热室212将燃料喷射器228所喷射的 燃料充分加热以汽化燃料，且经由燃料管线226的另一部分将汽化燃料注射入空气过滤器 218和进气220之间的路径。汽化燃料与来自空气过滤器218的空气混合，以使得其在到达 发动机的进气220之前充分充氧。ECU216利用来自各种传感器的读数调节加热阀2 10，以 使得换热器212的温度保持高于燃料的汽化点，但低于燃料的燃点。由于燃料在到达发动机室之前完全汽化且充氧，因此具有热汽化器系统200的发 动机燃烧其燃料比无该系统的常规发动机更高效且更清洁。除改善燃料效率外，燃料汽化 器系统200还确保燃料完全燃烧且消除对环境有害的废气排放物，例如一氧化碳及碳烟 灰。图3的燃料汽化器系统200中所示的原理也适用于使用液体燃料的任何发动机， 例如汽油内燃机、柴油内燃机或喷气发动机燃料涡轮发动机。在另一实施例中，可使用以独立蒸气燃料系统为特征的热回收系统。在多个实施 例中，该系统直接提供30%的燃料节省。所构思的蒸气燃料系统对于车辆中的转子发动机 系统尤其理想。在其它所构思的实施例中，独立的生物柴油喷射器可与蒸气燃料系统联接， 从而容许其以完全柴油机模式运作。在这些实施例中，发动机可用柴油燃料、生物柴油燃 料、脂柴油(lipodiesel)燃料、汽油、乙醇、丙烷、压缩天然气(CNG)或任何其它适当燃料源 运作。应认识到，可在本发明的范围及精神内做出各种修改、调整及其替代实施方式。举 例而言，所构思的混合电动车辆可为前轮驱动、四轮驱动、借由轮的任何其它组合驱动或借 由多个电动马达驱动。所构思的混合电动车辆也可使用充电极快的高级锂离子电池，以使 得其不需要具有蓄电池组与电容器组。此外，燃料汽化系统可用于常规内燃车辆或常规混 合电动车辆。因此，已揭示混合电动车辆的特定实施例及应用及生产方法。然而，对于本领域技 术人员来说，应当明白，可作出除已描述修改之外的诸多修改而不背离本文中的发明构思。 因此，本发明除受本公开的精神外不受限制。此外，在解释本公开时，所有术语应以与上下 文一致的最广泛的可能方式得到解释。特定而言，术语“包括”应解释为以非排他方式涉及 构件、部件或步骤，从而表明可存在所提及的构件、部件或步骤，或可使用或组合未明确提 及的其它构件、部件或步骤。
权利要求
1.一种混合-电动车辆，其包括 电动马达；至少一个蓄电池组； 至少一个电容器组； 至少一个发电机； 至少一个发动机；以及控制器，其中所述控制器与所述至少一个蓄电池组、所述至少一个电容器组及所述至 少一个发动机联接。
2.如权利要求1所述的混合-电动车辆，其特征在于，所述至少一个发动机包括汽油 内燃发动机、柴油发动机、生物柴油发动机、涡轮发动机、汪克尔转子发动机、伯克发动机、 ECTAN发动机、E85燃料发动机、灵活燃料发动机、氢供能发动机、乙醇供能发动机、天然气 供能发动机、喷气发动机燃料涡轮发动机、氢燃料电池发动机、经修改的柴油发动机、蒸汽 发动机或其组合。
3.如权利要求1所述的混合-电动车辆，其特征在于，所述至少一个电容器组包括至少 一个超级电容器。
4.如权利要求1所述的混合-电动车辆，其特征在于，其还包括再生制动装置、再生减 振装置或其组合。
5.如权利要求1所述的混合-电动车辆，其特征在于，其还包括外部接口。
6.如权利要求5所述的混合-电动车辆，其特征在于，所述外部接口包括应急发电机。
7.如权利要求5所述的混合-电动车辆，其特征在于，所述外部接口包括充电机构。
8.如权利要求7所述的混合-电动车辆，其特征在于，所述充电机构与所述至少一个蓄 电池组联接。
9.如权利要求1所述的混合-电动车辆，其特征在于，所述至少一个发电机包括至少一 个涡轮机、至少一个旋转装置、经调整的单一 rpm型旋转装置或其组合。
10.如权利要求1所述的混合-电动车辆，其特征在于，所述至少一个电容器组经由点 滴式充电对所述至少一个蓄电池组充电。
11.如权利要求1所述的混合-电动车辆，其特征在于，所述发动机是使用汽油、柴油燃 料、生物燃料、脂燃料、天然气、压缩天然气、氢燃料、水衍生燃料、乙醇、灵活燃料、喷气发动 机燃料或其组合来操作。
12.如权利要求1所述的混合-电动车辆，其特征在于，其还包括催化点火器。
13.一种动力系统，其包括 至少一个蓄电池组；至少一个电容器组； 至少一个发电机；以及控制器，其中所述控制器与所述至少一个蓄电池组、所述至少一个电容器组及所述至 少一个发电机联接。
14.如权利要求13所述的动力系统，其特征在于，其还包括至少一个经修改的变速箱。
15.如权利要求13所述的动力系统，其特征在于，所述至少一个电容器组包括至少一 个超级电容器。
16.如权利要求13所述的动力系统，其特征在于，所述至少一个电容器组经由点滴式 充电对所述至少一个蓄电池组充电。
17.如权利要求13所述的动力系统，其特征在于，所述动力系统与至少一个发动机联接。
18.如权利要求17所述的动力系统，其特征在于，所述至少一个发动机包括汽油内燃 发动机、柴油发动机、生物柴油发动机、涡轮发动机、汪克尔转子发动机、伯克发动机、ECTAN 发动机、E85燃料发动机、灵活燃料发动机、氢供能发动机、乙醇供能发动机、天然气供能发 动机、喷气发动机燃料涡轮发动机、氢燃料电池发动机、经修改的柴油发动机、蒸汽发动机 或其组合。
19.一种运输交通工具，其包括如权利要求13所述的动力系统。
20.如权利要求19所述的运输交通工具，其特征在于，所述交通工具包括小汽车、卡 车、运动型多用途车、舟艇、摩托车或客车。
21.—种经修改的变速箱，其包括 周转式滚轮布置，及与输出轴联接的控制机构。
22.一种动力系统，其包括至少一个如权利要求21所述的经修改的变速箱。
23.一种运输交通工具，其包括至少一个如权利要求21所述的经修改的变速箱。
24.如权利要求23所述的运输交通工具，其特征在于，所述交通工具包括小汽车、卡 车、运动型多用途车、舟艇、摩托车或客车。
全文摘要
在此描述混合-电动车辆且其包括电动马达、至少一个蓄电池组、至少一个电容器组、至少一个发电机、至少一个发动机、及控制器，其中该控制器与该至少一个蓄电池组、该至少一个电容器组及该至少一个发动机联接。还公开了动力系统，其中该动力系统包括至少一个蓄电池组、至少一个电容器组、至少一个发电机、及控制器，其中该控制器与该至少一个蓄电池组、该至少一个电容器组及该至少一个发电机联接。此外，公开经修改的变速箱，其包括周转式滚轮布置及与输出轴联接的控制机构。
文档编号B60L11/18GK102099217SQ200980113047
公开日2011年6月15日 申请日期2009年2月12日 优先权日2008年2月13日
发明者J·戈德温, U·克鲁格, 尼尔·杨 申请人:尼尔·杨