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引擎驱动发电及蓄电瓶混合供电系统

阅读:176发布:2022-05-24

专利汇可以提供引擎驱动发电及蓄电瓶混合供电系统专利检索,专利查询,专利分析的服务。并且此项引擎驱动发电及蓄电瓶混合供电系统为一种针对蓄电瓶为电源以驱动负载的供电系统加设引擎发 电机 组作为辅助电源,以进行各种模式的辅助充电及供电,以在对各种负载条件下,扩大 电能 供应能 力 及避免充电不便,提高系统运转的机动性。,下面是引擎驱动发电及蓄电瓶混合供电系统专利的具体信息内容。

1.一种引擎驱动发电及蓄电瓶混合开发系统,为使用引擎发电机 作为辅助电能的电源,以供驱动负载达(或其他负载)及对静止型或 车载型蓄电瓶进行适时辅助充电,以保持蓄电瓶于良好蓄电状态,系 统主要功能为由人工操控装置作操控或由中央控制单元依内部设定操 控模式参照蓄电状态量测装置对蓄电瓶进行侦测所测得信号值与前述 操控或设定值作比较再对引擎驱动发电机组作相对操控运转,并依应 用需要选择性设置具有下列部分或全部运转功能,各项运转功能包 括:
(1)依检测蓄电瓶饱和状态于蓄电瓶蓄电量降低至设定值时,送电 启动马达进而启动引擎及发电机单独对蓄电瓶充电;
(2)依检测蓄电瓶饱和状态信号以和中央控制单元内部设定操控 模式比较进而相对调控发电机作定电流或可控电流或作定功率或可控 功率的输出电能以匹配负载功率或两者的电流作比例分配对负载马达 (或其他负载)及蓄电瓶输入电能,并于负载加大超过发电机的发电功 率时自动转为功能(3),而于负载功率小于发电机发电功率时转回本功 能运转;
(3)依检测蓄电瓶蓄电量饱和状态以相对操控发电机作定电流或 可控电流或作定功率或可控功率的输出以操控发电机及蓄电瓶分别依 发电机功率及负载功率或两者电流作比例分配而由发电机及蓄电瓶共 同驱动负载马达(或其他负载),并于负载减轻而负载功率小于发电功 率时自动转为功能(2),而于负载功率大于发电机发电功率时转为本功 能运转;
(4)检测蓄电瓶单独驱动负载马达时负载马达之负荷电流状态,于 负载马达(或其他负载)功率密度升高超过设定值及超过设定时间时, 自动启动引擎及发电机组开始运转及依照中央控制单元内部设定操控 式操控作定电流或可控电流或作定功率或可控功率的运转,以和蓄电 瓶电能共同驱动负载,并于负载马达(或其他负载)功率密度恢复正常 并超过设定时间时,停止引擎发电机的运转而由蓄电瓶继续对负载马 达(或其他负载)输送电能;
(5)接受人工操控装置之操控以驱动引擎及发电机,由发电机的输 出电能单独驱动负载马达(或其他负载)以及在负载马达的负荷升高时 蓄电瓶电能即时与发电机电能共同驱动负载,并在马达负荷回归正常 时蓄电瓶停止输出电能而由引擎发电机的电能继续驱动负载;
(6)接受人工操控装置操控以启动引擎及发电机作定电流或可控 电流或作定功率或可控功率的发电运转以依匹配发电功率及负载功率 或两者电流作比例分配驱动负载马达及对蓄电瓶充电,并于负载加大 超过发电机的发电功率时自动转为功能(7),而于负载功率小于发电机 发电功率时转回本功能运转;
(7)接受人工操控装置的操控以启动引擎及发电机作定电流或可 控电流或作定功率或可控功率的发电运转以和蓄电瓶依发电功率及负 载功率或两者电流作比例分配而由发电机及蓄电瓶共同驱动负载马达 (或其他负载),并于负载减轻而负载功率小于发电功率时自动转为功 能(6),而于负载功率大于发电机发电功率时转为本功能运行;
(8)接受人工操控装置的操控以启动引擎及发电机单独对蓄电瓶 充电;
(9)接受人工操控装置的操控以启动引擎及发电机,单独对蓄电瓶 作可设定充电电流或功率及操控预定自动停止引擎发电机的充电时 间,其时间之操控包括对蓄电瓶作饱和充电或紧急的部份蓄电容量补 充性充电;
(10)前述(1)(8)(9)项充电连转中依检测电瓶蓄电量饱和状态,于蓄 电瓶到达设定饱和值时停止引擎发电机组的运转;
(11)前述(2)(6)项之充电运转中依检测电瓶蓄电量饱和状态,于蓄 电瓶达到设定饱和值时由人工操控装置的操控或中央控制单元操控, 停止对蓄电瓶充电而不停止引擎发电机对负载马达的输出电能;
(12)前述(2)(6)项的充电运转中依检测蓄电瓶电量饱和状态,于蓄 电瓶达到设定饱和值时由人工操控装置的操控或中央控制单元操控, 停止引擎发电机的运转而由蓄电瓶对负载马达输出电能;
(13)前述(2)(6)项之充电运转中依检测蓄电瓶蓄电量饱和状态,于 蓄电瓶达到设定饱和值时由人工操控装置的操控或中央控制单元操 控,引擎发电机组继续运转而蓄电瓶由充电状态转为与发电机共同对 负载马达输入电能;
(14)前述(1)(2)(6)(8)(9)项运转中发电机单独对蓄电瓶充电时或同 时对负载马达输入电能及对蓄电瓶充电时,依检测输入蓄电瓶的充电 电流信号,以相对调控发电机的发电功率;
(15)周围有害气体的监控:借助由有害气体侦测装置的侦测,于 自动或人工启动引擎进行充电或其他功能运转时检测周围有害气体浓 度,当超出安全值时停止充电或其他功能运转,而于降低至安全值时 则容许系统再启动;
(16)周围温度的监控:借助由周围温度侦测装置的侦测,在温度 高于设定值时停止充电或其他运转,而于正常温度范围则容许各项运 转,在温度过低且系统为停机状态时自动启动引擎及发电机,对蓄电 瓶进行保持性充电以保持蓄电瓶于良好预备状态者;
由上述引擎驱动发电及蓄电瓶混合供电系统,可使蓄电瓶处于较 佳预备负载状态,不仅有利负载的系统运作,且可避免电瓶组放电过 深,进而延长电瓶组的寿命。
2.如权利要求1所述的引擎驱动发电及蓄电瓶混合供电系统,其 主要构成含:
-蓄电瓶BAT101:具有可重复充放电循环使用的二次电瓶,如 铅酸、镍镉、镍氢、镍锌等镍族蓄电瓶或锂族或锌族或其他二次电瓶;
-蓄电状态量测装置BCD101:为以蓄电瓶BAT101的端压或内 阻或积量或比重等量测值为参数,及包括相关充电或放电或静止等负 载条件的误差值作修正以进行连续或周期性量测并转换为数字或模拟 电能信号输出的量测装置,由机电或固态电子元件的模拟量测电路, 或由微处理器及相关软件及界面电子元件构成的数字量测电路所构 成,或两者混合构成;
-调节控制装置GR101:由机电或固态电子元件所构成,而主动 参照发电机G101输出电压电流值,或被动接受中央控制单元CCU101 的指令以反馈操控发电机G101的输出功率;此项装置可根据系统需 要有选择地设置或不设置;
-电流检测装置ID100:串联于发电机G101输出端,由电阻或 电感式或两者混合型阻抗元件为电流取样元件,或由磁场强度感测元 件,或其他如积热型或电磁效应作用检测型等能借助所量测电流值产 生模拟信号的装置所构成,供检测发电机G101的输出电流值(或特定 情况下的输入电流值),以操控调节控制装置RG101或输入中央控制 单元CCU101,进而操控发电机G101的运转状态;此项装置可依系 统需要有选择性地设置或不设置;
-电流检测装置ID200:串联于蓄电瓶BAT101输出入端与驱动 控制器CD101或变流器IVT101之间,由电值式或电感式或两者混合 型阻抗元件为电流取样元件,或由磁场强度感测元件,或其他如积热 型或电磁效应作用检测型等能借助所量测电流值产生模拟信号的装置 所构成,供检测电瓶组的输出或输入电流值,以输入驱动控制器CD101 或中央控制单元CCU101,进而操控蓄电瓶BAT101的输出功率;此 项装置可依系统需要有选择性地设置或不设置;
-引擎组ICE101:汽油或柴油或瓦斯或以其他流体燃料转为 机械动能输出的旋转式或往复式内燃机引擎组;
-发电机G101:为由交流或直流、无刷或有刷电机结构所构成, 供将输入的引擎回转动能而转为直流或交流或交流经整流装置B101 整流后的直流电能输出以驱动负载马达M101及供对电瓶充电;
-整流装置BR100:于发电机为交流发电机时供将单相或多相交 流电能整流为直流电能;此项装置可依系统需要有选择性地设置或不 设置;
-磁场激磁控制装置FEC101:磁场激磁控制装置为由机电或固 态电路元件所构成供依发电机输出状态以及人工操控装置MI101及中 央控制单元CCU101之设定值以操控具有磁场激磁绕组的交流或直流 发电机的发电电能作电压或电流或功率的调控;若发电机磁极为永久 磁式结构时,则可省略不用;
-引擎转速检测装置SPD101:为模拟或数字式,能将位移量 转为相对电能信号的电磁或光电等转速检测装置,供将引擎转速信号 输入中央控制单元CCU101,进而操控燃料供给伺服装置FC101对引 擎组的燃料供给量,此项装置的信号值亦可有由发电机G101的模拟 电压值或频率值以取代之;引擎转速检测装置SPD101亦可由机械式 如离心式检测结构或其他机械式结构所构成,并与燃料供给伺服装 置FC101呈机械性互动以操控引擎组ICE101作定速运转,上述两种 型态可依系统性质而选用;此项装置可依系统需要有选择性地设置或 不设置;
-启动马达M100:由交流或直流、无刷或有刷、同步或异步电 机结构所构成,供接受输入电能而产生旋转动能启动引擎组ICE101;
-燃料供给伺服装置FC101:接受电能伺服指令或接受机械性互 动的结构型态,以操控对引擎组ICE101的燃料供给状态,进而操控引 擎组ICE101转速及扭力,上述两种结构型态可依系统性质而选用;
-燃料箱TK101:供储存引擎燃料,燃料箱TK101与引擎组 ICE101之间为经由燃料管路燃料供给伺服装置FC101,以操控对引擎 组ICE101的给油量;
-驱动控制器CD100:由机电或固态功率元件及相关电路所构 成,供控制启动马达M100作启动及停止的开关功能;
-驱动控制器101:由机电或固态功率元件及相关电路所构成, 供操控负载马达M100作正反转、变速、启动及停止等功能,此项装 置可依系统需求而选用其设置数量;
-负载马达M101:由交流或直流、无刷或有刷、同步或异步之 马达所构成,供产生正反转、变速、运转及停止等功能以驱动负载, 负载马达M101亦可由其他负载所构成并可依系统需求而选用其设置 数量;
-辅助电源B+:为由系统中的蓄电瓶BAT101作为辅助电能的 供给、或另行配置辅助电瓶作为辅助电能的供给、或由发电机发电供 应辅助电源,以提供中央控制单元CCU101、或人工操作装置M101、 或负载马达M101的驱动控制器CD101、或有害气体侦测装置 SD101、或启动马达M100之驱动控制CD100、或磁场激磁控制装置 EFC101、或调节控制装置RG101等装置、或其他如照明灯等负载运 作所需的电能;若设有辅助电瓶组时,发电机并可依需要加设相对发 电绕组以对辅助电瓶组进行充电;
-直流变交流的变流器IVT101:由固态功率元件及相关电路所 构成,供将直流电能变为交流电能以对交流负载供电,此项装置可依 系统需求而选用其设置数量;此项装置可依系统需要有选择性地设置 或不设置;
-中央控制单元CCU101:由机电或固态电子元件所构成的模拟 或数字式或两者混合式控制装置或含操控软件的微处理器及数字/模 拟转换器(D-A CONVERTER)及模拟/数字转换器(D-A CONVERTER) 及其他相关电路元件所构成,供依人工操控装置MI101的指令或反馈 信号内部设定操控模式,进而操控系统中发电机G101、蓄电瓶 BAT101、负载马达M101(或其他负载)的互动关系以及操控各相关装 置的运转;
-人工操控装置MI101:由机电或固态电路元件所构成的模拟或 数字式或两者混合式操控装置,以输入中央控制单元进而操控系统运 转,此项装置可依系统需求而选用其设置数量;
-有害气体侦测装置SD101:供于人工操控或自动启动引擎进行 充电时随时检测周围有害气浓度,于超出安全值时停止运转,而有害 气体浓度于安全范围时容许系统运转,此项装置可依系统需求而选用 其设置数量;此项装置可依系统需要有选择性地设置或不设置;
-周围温度侦测装置SD102:由温度感知元件及机电式或固态电 子元件所构成,供自动侦测周围温度,并将所侦测的相对电能信号传 输至中央控制单元CCU101,于周围温度过高时停止充电或其他运 转,于额定工作温度范围则容许系统运转,此项装置可依系统需求而 选用其设置数量;此项装置可依系统需要有选择性地设置或不设置。
3.如权利要求1或2所述的引擎驱动发电及蓄电瓶混合供电系 统,其操控电路装置含:
-蓄电瓶BAT101输出端顺序串联隔离二极管CR101,再与发电 机G101的直流或交流整流后的直流输出端作并联输出,而隔离二极 管CR101两端并联调节控制装置RG101,而由调节控制装置RG101 调控发电机对电瓶的充电电能;调节控制装置RG101亦可进一步为接 受中央控制单元CCU101依蓄电状态量测装置BCD101的检测值所发 出的操控信号,作充电电能的功率或电流的调控,以及充电功能的开 始及停止等充电时机的操控者。
4.如权利要求1或2所述的引擎驱动发电及蓄电瓶混合供电系 统,其操控电路含:
-蓄电瓶BAT101输出端顺序串联隔离二极管CR101,再与发电 机G101的直流或交流整流后的直流后的直流输出端作并联输出。
5.如权利要求1或2所述的引擎驱动发电及蓄电瓶混合供电系 统,其操控电路含:
-蓄电瓶BAT101输出端顺序串联隔离二极管CR101,再与发电 机G101的直流或交流整流后的直流输出端作并联输出,而隔离二极 管CR101两端可并联电阻性或电感性或两者混合的阻抗元件Z101以 取代调节控制装置RG101的功能供限制发电机对电瓶的充入电流。
6.如权利要求1或2所述的引擎驱动发电及蓄电瓶混合供电系 统,其操控电路含:
-蓄电瓶BAT101输出端顺序串联隔离二极管CR101,再与发电 机G101的直流或交流整流后的直流输出端作并联输出,而隔离二极 管CR101两端进一步并联机电式或固态可操控双向开关SSW101,以 供操控蓄电瓶BAT101与发电机G101输出端间直接作开路或闭路的 操控,以取代调节控制装置RG101的功能,进而操控发电机G101对 蓄电瓶BAT101充电状态及蓄电瓶BAT101对负载马达M101之输出 状态。
7.如权利要求1或2所述的引擎驱动发电及蓄电瓶混合供电系 统,其操控电路含:
-蓄电瓶BAT101输出端顺序串联隔离二极管CR101及调节控制 装置RG101(或同功能的阻抗元件Z101或可操控双向开关SSW101), 发电机G101所供给直流电源的与蓄电瓶BAT101所顺序串联二极管 CR101输出端及调节控制装置RG101(或同功能的阻抗元件Z101或可 操控双向开关SSW101)输入端三者呈同极性,而与机电或固态开关元 件所构成的可操控C接点开关SSW102连接,其中来自发电机电能的 一端连接于可操控C接点开关SSW102的共同点(COM)二极管CR101 的输出端及调节控制装置RG101的输入端可依电路需求的选择分别连 接于可操控C接点开关SSW102的常开点(NO)及常闭点(NC)或两者对 调,以供操控发电机G101对蓄电瓶的充电状态及蓄电瓶对负载马达 M101(或其他负载)的输出状态。
8.如权利要求1或2所述的引擎驱动发电及蓄电瓶混合供电系 统,可由中央控制器的设定或人工操控作下列模式运转,包括:
-引擎启动若干时间暖机后,发电机再作输出,即发电机输出总 是晚于引擎启动。
9.如权利要求1或2所述的引擎驱动发电及蓄电瓶混合供电系 统,可由中央控制器的设定或人工操控作下列模式运转;包括:
-系统连续运转中,引擎组于发电机停止发电输出时,保持于怠 速运转的暖机状态以供预备作输出运转者。
10.如权利要求1或2所述的引擎驱动发电及蓄电瓶混合供电系 统,可由中央控制器的设定或人工操控作下列模式运转,包括:
-系统全部停止运作时,引擎发电机能继续作散热运转以防止引 擎积热,并在散逸积热运转完成时,自动停止引擎发电机运转。
11.如权利要求1或2所述的引擎驱动发电及蓄电瓶混合供电系 统,可由中央控制器的设定或人工操控作下列模式运转,包括:
-系统运作中,引擎发电机接受设置于引擎的温度检测装置 TS101或设置于发电机的温度检测装置TS102的操控,于温度过高时 停止引擎的运转或减少输出电能。
12.如权利要求1或2所述的引擎驱动发电及蓄电瓶混合供电系 统,可由中央控制器的设定或人工操控作下列模式运转,包括:
-系统运作中,若经由人工操控装置的操控或系统中央控制单元 的自动调控而使引擎处于预备状态时,或系统停止运作的预备状态 时,以中央控制单元所设定引擎温度为基准而使引擎组作间歇继续运 转以保持有利于启动温度的预备状态。
13.如权利要求1或2所述的引擎驱动发电及蓄电瓶混合供电系 统,其引擎发电机组的引擎动能除供驱动发电机外,亦可进一步同时 供给用以驱动机械能牵动动型冷却或加热的温度调节装置或其他由 机械旋转动能所驱动的周边装置;而上述以机械能牵动泵动型冷却或 加热的温度调节装置或其他机械旋转动能所驱动的周边装置亦可依需 要选择同时设有电力马达驱动装置,并借助于可操控离合器或设置单 向离合器等构件以操控由电力马达所驱动或引擎发电机组的引擎动能 所驱动的那些装置。
14.如权利要求1或2所述的引擎驱动发电及蓄电瓶混合供电系 统,引擎组ICE101与发电机G101间设有单向传动离合器SWC100; 发电机G101与负载马达M101输出端或负载间亦设有单向传动离合器 SWC101,而于负载作其中一运转方向的惯性空转时能牵动发电机 G101,而由发电机G101作再生发电的制动刹车功能运作;此时单向 传动离合器SWC100呈空转;当引擎组ICE101驱动发电机G101运转 时,单向传动离合器SWC101则呈空转;上述单向离合器亦可由人力 或机力或电力或流力所驱动的离合装置所取代或两者混用,而离合装 置的脱离状态为等于单向离合器的空转状态,离合装置的闭合状态则 等于单向离合器的离合状态。

说明书全文

蓄电瓶由于可携带以及容量密度已达实用性,目前常被使用于紧 急储备电源以及电动载具,为了满足较长时间的负载需求或借助扩大 蓄电瓶而导致成本及重量增加,或使电瓶组工作于较深的放电深度而 影响电瓶寿命;此项引擎驱动开发及蓄电瓶混合供电系统,为揭示一 种使用引擎发电机为充电电源,以对静置型或车载型蓄电瓶进行适时 辅助充电,使蓄电瓶保持于良好蓄电状态。

图1所示是本发明的系统方图。

图2所示本发明系统中设有隔离二极管CR101及阻抗元件Z101 以操控电瓶电能与发电电能的方块图。

图3所示是本发明系统中设有隔离二极管CR101及可操控双向开 关SSW101以操控电瓶电能与发电电能的方块图。

图4所示是本发明系统中设有隔离二极管CR101及调节控制装置 RG101以操控C接点开关SSW102操控电瓶电能与发电电能的方块 图。

图1所示为此项引擎驱动发电及蓄电瓶混合供电系统方块图,其 主要构成说明如下:

-蓄电瓶BAT101:为具有可重复作充放电循环使用的二次电 瓶,如铅酸、镍镉、镍氢、镍氢、镍锌等镍系蓄电瓶或锂族或锌或其 他二次电瓶;

-蓄电状态量测装置BCD101:为以电池BAT101的端压或内 阻或积量或比重等量测值为参数,及包括相关充电或放电或静置等负 载条件的误差值作修正以进行连续或周期性量测并转换为数字或模拟 电能信号输入的量测装置,是由机电或固态电子元件的模拟量测电 路,或由微处理器及相关软件及介面电子元件构成的数字量电路所 构成,或两者混合构成;

-调节控制装置RG101:为由机电或固态电子元件所构成,而主 动参照发电机G101输出电压电流值,或被动接受中央控制单元 CCU101的指令以反馈操控发电机G101的输出功率;此项装置可依系 统需要作选择性的设置或不设置;

-电流检测装置ID100:串联于发电机G101输出端,由电阻或 电感式或两者混合型阻抗元件为电流取样元件,或由磁场强度感测元 件,或其他如积热型或电磁效应作用检测型等能借助所量测电流值产 生模拟信号的装置所构成,供检测发电机G101的输出电流值(或特定 情况下的输入电流值),以操控调节控制装置RG101或输入中央控制 单元CCU101,进而操控发电机G101的运转状态;此项装置可依系 统需要作选择性地设置或不设置;

-电流检测装置ID200:串联于蓄电瓶BAT101输出入端与驱动 控制器CD101或变流器IVT101之间,由电阻式或电感式或两者混合 型阻抗元件为电流取样元件,或由磁场强度感测元件,或其他如积热 型或电磁效应作用检测型等能借助所量测电流值产生模拟信号的装置 所构成,供检测电瓶组的输出或输入电流值,以输入驱动控制器CD101 或中央控制单元CCU101,进而操控蓄电瓶的BAT101的输出功率; 此项装置可根据系统需要作选择性的设置或不设置;

-引擎组ICE101:汽油或柴油或瓦斯或以其它流体燃料转化 为机械动能输出的旋转式或往复式内燃引擎组;

-发电机G101:为由交流或直流、无刷或有刷电机结构所构成, 供将输入的引擎旋转动能而转为直流或交流或经整流装置B101整流 后的直流电能输出以驱动负载达M101及供对电瓶充电;

-整流装置BR101:于发电机为交流发电机时供将单相或多相交 流电能整流为直流电能;此项装置可依系统需要作选择性的设置或不 设置;

-磁场激磁控制装置FEC101:磁场激磁控制装置为由机电或固 态电路元件所构成用于根据电机输出状态以及人工操控装置MI101及 中央控制单元CCU101的设定值以操控具有磁场激磁绕组的交流或直 流发电机的发电电能作电压或电流或功率的调控;若发电机磁极为永 久磁式结构时,则可省略不用;

-引擎转速检测装置SPD101:为模拟或数字式,能将位移量 转为相对电能信号的电磁或光电等转速检测装置,供将引擎转速信号 输入中央控制单元CCU101,进而操控燃料供给伺服装置FC101对引 擎组的燃料供给量,此项装置的信号值亦可有由发电机G101的模拟 电压值或频率值以取代;引擎转速检测装置SPD101亦可由机械式如 离心式检测结构或其他机械式结构所构成,并与燃料供给伺服装置 FC101呈机械性互动以操控引擎组ICE101作定速运转,上述两种型态 可依系统性质而选用;此项装置可依系统需要作选择性的设置或不设 置;

-启动马达M100:为由交流或直流、无刷或有刷、同步或异步 电机结构所构成,供接受输入电能而产生旋转动能启动引擎组 ICE101;

-燃料供给伺服装置FC101:为接受电能伺服指令或接受机械性 互动的结构形态,以操控对引擎组ICE101的燃料供给状态,进而操控 引擎组ICE101转速及扭力,上述两种结构形态可依系统性质而选用;

-燃料箱TK101:为供储存引擎燃料,燃料箱TK101与引擎组 ICE101之间为经由燃料管路及燃料供给伺服装置FC101,以操控引擎 组ICE101的油量供给者;

-驱动控制器CD100:为由机电或固态功率元件及相关电路所构 成,供控制负载马达M100作启动及停止的开关功能;

-驱动控制器CD101:由机电或固态功率元件及相关电路所构 成,供操控负载马达M101作正反转、变速、启动及停止等功能,此 项装置可依系统需求而选用其设置数量;

-负载马达M101:为由交流或直流、无刷或有刷、同步或异步 的马达所构成,供产生正反转、变速、运转及停止等功能以驱动负载, 负载马达M101亦可由其他负载所构成并可依系统需求而选用其设置 数量;

-辅助电源B+:为由系统中的蓄电瓶BAT101作辅助电能的供 给、或另行配置辅助电瓶组作为辅助电能的供给、或由发电机发电供 应辅助电源,以提供中央控制单元CCU101、或人工操控装置MI101、 或负载马达M101的驱动控制器CD101、或有害气体侦测装置 SD101、或启动马达M100的驱动控制器CD100、或磁场激磁控制装 置EFC101、或调节控制装置RG101等装置、或其他如照明灯等负载 运作所需的电能;若设有辅助电瓶组时,发电机可依需要加设相对发 电绕组以对辅助电瓶组进行充电;

-直流变交流之变流器IVT101:为由固态功率元件及相关电路 所构成,供将直流电能变为交流电能以对交流负载供电,此项装置可 依系统需求而选用其设置数量;

此项装置可依系统需要作和选择性之设置或不设置;

-中央控制单元CCU101:为由机电或固态电子元件所构成之模 拟或数字式或两者混合式控制装置或含操控软件的微处理器及数/模 转换器(D-A CONVERTER)及模/数转换器(A-D CONVERTER)及其他 相关电路元件所构成,供依人工操控装置MI101的指令或反馈信号内 部设定操控模式,进而操控系统中发电机G101、蓄电瓶BAT101、 负载马达M101(或其他负载)的互动关系以及操控各相关装置的运 转;

-人工操控装置MI101:由机电或固态电路元件所构成的模拟或 数字式或两者混合式操控装置,以输入中央控制单元进而操控系统运 转,此项装置可依系统需求而选用其设置数量者;

-有害气体侦测装置SD101:供由人工操控或自动启动引擎进行 充电时随时检测周围有害气体浓度,于超出安全值时停止运转,而有 害气体浓度于安全范围时容许系统运转者,此项装置可依系统需求而 选用其设置数量;此项装置可依系统需要作选择性地设置或不设置;

-周围温度侦测装置SD102:为由温度感知元件及机电式或固态 电子元件所构成,供自动侦测周围温度,并将所侦测的相对电能信号 传输至中央控制单元CCU101,于周围温度高时停止充电或其他运 转,于额定工作温度范围则容许系统运转,此项装置可依系统需求而 选用其设置数量;此项装置可依系统需要作选择性地设置或不设置。

上述引擎驱动发电及蓄电瓶混合供电系统,为使用引擎发电机作 为辅助电能的电源,以供驱动负载马达(或其他负载)及对静置型或车 载型蓄电瓶进行适时辅助充电,以保持蓄电瓶处于良好蓄电状态,系 统主要功能为由人工操控装置作操控或由中央控制单元依内部设定操 控模式参照蓄电状态量测装置对蓄电瓶进行侦测所测得信号值与前述 操控或设定值作比较,再对引擎驱动发电机组作相对操控运转,并依 应用需要选择性设置具有下列部分或全部运转功能,各项运转功能包 括:

(1)依检测蓄电瓶饱和状态于蓄电瓶电量降低至设定值时,送电启 动马达进而启动引擎及发电机单独对蓄电瓶充电;

(2)依检测蓄电瓶饱和状态信号以和中央控制单元内部设定操控 模式作比较进而相对调控发电机作定电流或可控电流或作定功率或可 控功率的输出电能以匹配负载功率或两者的电流作比例分配对负载马 达(或其他负载)及蓄电瓶输入电能,并于负载加大超过电机的发电功 率时自动转为功能(3),而于负载功率小于发电机发电功率时转回本功 能运转;

(3)依检测蓄电瓶蓄电量饱和状态以相对操控发电机作定电流或 可控电流或作定功率或可控功率的输出,以操控发电机及蓄电瓶分别 依发电机功率及负载功率或两者电流作比例分配而由发电机及蓄电瓶 共同驱动负载马达(或其他负载),并于负载减轻而负载功率小于发电 功率时自动转为功能(2),而于负载功率大于发电机发电功率时转为本 功能运转;

(4)检测蓄电瓶单独驱动负载马达时负载马达的负荷电流状态,于 负载马达(或其他负载)功率密度升高超过设定值及超过设定时间时, 自动启动引擎及发电机组开始运转及依照中央控制单元内部设定操作 模式操控作定电流或可控电流或作定功率或可控功率的运转,以和蓄 电瓶电流或可控电流或作定功率或可控功率的运转,以和蓄电瓶电能 共同驱动负载,并于负载马达(或其他负载)功率密度恢复正常并超过 设定时间时,停止引擎发电机的运转而由蓄电瓶继续对负载马达(或其 他负载)输送电能;

(5)接受人工操控装置的操控以驱动引擎及发电机,由发电机之输 出电能单独驱动负载马达(或其他负载),以及在负载马达的负荷升高 时蓄电瓶电能即时与发电机电能共同驱动负载,并在马达负荷恢复正 常时蓄电瓶停止输出电能而由引擎发电机的电能继续驱动负载;

(6)接受人工操控装置的操控以启动引擎及发电机作定电流或可 控电流或作定功率或可控功率的发电运转以依匹配发电功率及负载功 率或两者电流作比例分配驱动负载马达及对蓄电瓶充电,并于负载加 大超过发电机的发电功率时自动转为功能(7),而于负载功率小于发电 机发电功率时转回本功能运转;

(7)接受工人操控装置之操控以启动及擎及发电机作定电流或可 控电流或作定功率或可控功率的发电运转以和蓄电瓶依发电功率及负 载功率或两者电流作比例分配而由发电机及蓄电瓶共同驱动负载马达 (或其他负载),并于负载减轻而负载功率小于发电功率时自动转为功 能(6),而于负载功率大于发电机发电功率时转为本功能运转;

(8)接受人工操控装置的操控以启动引擎及发电机单独对蓄电瓶 充电;

(9)接受人工操控装置的操控以启动引擎及发电机,单独对蓄电瓶 作可设定充电电流或功率及操控预定自动停止引擎电机的充电时间, 其时间的操控包括对蓄电瓶作饱和充电或紧急的部分蓄电容量补充性 充电;

(10)前述(1)(8)(9)项充电运转中依检测蓄电瓶蓄电量饱和状态,于 蓄电瓶到达设定饱和值时停止引擎发电机组的运转;

(11)前述(2)(6)项的充电运转中依检测蓄电瓶蓄电量饱和状态,于 蓄电瓶达到设定饱和值时由人工操控装置的操控或中央控制单元操 控,停止对蓄电瓶充电而不停止引擎发电机对负载马达的输出电能;

(12)前述(2)(6)项的充电运转中依检测蓄电瓶蓄电量饱和状态,于 蓄电瓶达到设定饱和值时由人工操控装置的操控或中央控制单元操 控,停止引擎发电机的运转而由蓄电瓶对负载马达输出电能;

(13)前述(2)(6)项的充电运转中依检测电瓶蓄电量饱和状态,于蓄 电瓶达到设定饱和值时由人工操控装置的操控或中央控制单元操控, 引擎发电机组继续运转而蓄电瓶由充电状态转为与发电机共同对负载 马达输入电能;

(14)前述(1)(2)(6)(8)(9)项运转中发电机单独对蓄电瓶充电时或同 时对负载马达输入电能及对蓄电瓶充电时,依检测输入蓄电瓶的充电 电流信号,以相对调控发电机的发电功率;

(15)周围有害气体的监控:借助由有害气体侦测装置的侦测,于 自动或人工启动引擎进行充电或其他功能运转时检测周围有害气体浓 度,当超出安全值时停止充电或其他功能运转,而于降低至安全值时 则容许系统再启动;

(16)周围温度的监控:借助由周围温度侦测装置的侦测,在温度 高于设定值时停止充电或其他运转,而于正常温度范围则容许各项运 转,在温度过低且系统为停机状态时自动启动引擎及发电机,对蓄电 瓶进行保持性充电以保持蓄电瓶于良好预备状态。

当此项引擎驱动发电及蓄电瓶混合供电系统运转于(2)(6)功能 时,若由发电机G101的电能与蓄电瓶BAT101呈直接并联,则由于 蓄电瓶饱和状态不同,于蓄电瓶容量较低时,发电机G101对蓄电瓶 BAT101形成浪涌充电,因此可借助下列电路装置以操控,操控电路 装置含:

-蓄电瓶BAT101输出端顺向串联隔离二极管CR101,再与发电 机G101的直流或交流整流后的直流输出端作并联输出,而隔离二极 管CR101两端并联调节控制装置RG101,而由调节控制装置RG101 调控发电机对电瓶的充电电能;调节控制装置RG101亦可进一步为接 受中央控制单元CCU101依蓄电状态量测装置BCD101的检测值所发 出的操控信号,作充电电能的功率或电流的调控,以及充电功能的开 始及停止等充电时机的操控;

-蓄电瓶BAT101输出端顺向串联隔离二极管CR101,再与发电 机G101的直流或交流整流后的直流输出端作并联输出(如图1所示);

-蓄电瓶BAT101输出端顺向串联隔离二极管CR101,再与发电 机G101的直流或交流整流后的直流输出端作并联输出,而隔离二极 管CR101两端可(如图2所示)并联电阻性或电感性或两者混合的阻抗 元件Z101以取代调节控制装置RG101的功能供限制发电机对电瓶的 充入电流;

-蓄电瓶BAT101输出端顺向串联隔离二极管CR101,再与发电 机G101的直流或交流整流后的直流输出端作并联输出,而隔离二极 管CR101两端进一步(可如图3所示)并联机电式或固态可操控双向开 关SSW101,以供操控蓄电瓶BAT101与发电机G101输出端间直接 作开路或闭路之操控,以取代调节控制装置RG101的功能,进而操控 发电机G101对蓄电瓶BAT101充电状态及蓄电瓶BAT101对负载马达 M101的输出状态;

-蓄电瓶BAT101输出端顺向串联隔离二极管CR101及调节控制 装置RG101(或同功能的阻抗元件Z101或可操控双向开关SSW101), 发电机G101所供给直流电源的与蓄电瓶BAT101所顺向串联二极管 CR101输出端及调节控制装置RG101(或相同功能的阻抗元件Z101或 可操控双向开关SSW101)输入端三者呈同极性,而(如图4所示)与机 电或固态开关元件所构成的可操控C接点开关SSW102连接,其中来 自发电机电能之一端连接于可操控C接点开关SSW102的共同点 (COM二极管CR101的输出端及调节控制装置RG101的输入端可依 电路需求的选择分别连接于可操控C接点开关SSW102的常开点(NO) 及常闭点(NC)或两者对调,以供操控发电机G101对蓄电瓶的充电状 态及蓄电瓶对负载马达M101(或其他负载)的输出状态。

此外,此项引擎驱动发电及蓄电瓶混合供电系统运转中,由于驱 动发电机的引擎组在各种温度环境中须随时运转,以及由于引擎正常 运转前,通常取暖机(特别在寒冬),运转后须散逸积热,因此此项系 统的运转可由中央控制器的设定或人工操控作下列模式运转,包括:

-引擎启动若干时间暧机后,发电机再作输出,即发电机输出总 是晚于引擎启动;

-系统连续运转中,引擎组于发电机停止发电输出时,保持于怠 速运转的暖机状态以供预备作输出运转;

-系统全部停止运作时,引擎发电机能继续作散热运转以防止引 擎积热,并在散逸积热运转完成时,自动停止引擎发电机运转;

-系统运作中,引擎发电机接受设置于引擎的温度检测装置 TS101或设置于发电机的温度检测装置TS102的操控,于温度过高时 停止引擎的运转或减少输出电能;

-系统运作中,若经由人工操控装置的操控或系统中央控制单元 的自动调控而使引擎处于预备状态时,或系统停止运作的预备状态 时,以中央控制单元所设定引擎温度为基准而使引擎组作间歇继续运 转以保持有利于启动温度的预备状态;

-引擎发电机组的引擎动能除从驱动发电机外,亦可进一步同时 供给用以驱动机械能牵动动型冷却或加热的温度调节装置或其他由 机械旋转动能所驱动的周围装置;而上述以机械能牵动泵动型冷却或 加热的温度调节装置或其他机械旋转动能所驱动的周围装置亦可依需 要选择同时设有电力马达驱动装置,并藉可操控离合器或设置单向离 合器等构件以操控借助由电力马达所驱动或引擎发电机组的引擎动能 所驱动的装置;

-引擎组ICE101与发电机G101间设有单向传动离合器 SWC100;发电机G101与负载马达M101输出端或负载间亦设有单向 传动离合器SWC101,而于负载作其中一运转方向之惯性空转时能牵 动发电机G101,而由发电机G101作再生发电的制动刹车功能运作, 此时单向传动离合器SWC100呈空转;当引擎组ICE101驱动发电机 G101运转时,单向传动离合器SWC101则呈空转;上述单向离合器亦 可由人力或机力或电力或流力所驱动的离合装置所取代或两者混用, 而离合装置的脱离状态为等于单向离合器的空转状态,离合装置的闭 合状态则等于单向离合器的离合状态。

借助于上述引擎驱动发电及蓄电瓶混合供电系统,本发明人可使 蓄电瓶组处于较佳蓄储电能状态,不仅有利负载的系统运作,且可避 免电瓶组放电过深,进而延长电瓶组的寿命。

元件符号说明:

BAT101=蓄电瓶

BCD101=蓄电状态量测装置

BR101=整流装置

B+=辅助电源

CCU101=中央控制单元

CD100,CD101=驱动控制器

CR101=隔离二极管

EFC101=磁场激磁控制装置

EC101=燃料供给伺服装置

G101=发电机

ICE101=引擎组

ID100,ID200=电流检测装置

IVT101=变流器

M100=启动马达

M101=负载马达

M101=人工操控装置

RG101=调节控制装置

SD101=有害气体侦测装置

SD102=周围温度侦测装置

SPD101=引擎转速检测装置

SSW101=可操控双向开关

SSW102=可操控C接点开关

SWC100,SWC101=单向传动离合器

TK101=燃料箱

TS101=温度检测装置

TS02=温度检测装置

Z101=阻抗元件

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