引擎驅動發電及蓄電瓶混合供電系統的製作方法
2023-06-21 12:21:21
專利名稱：引擎驅動發電及蓄電瓶混合供電系統的製作方法
蓄電瓶由於可攜帶以及容量密度已達實用性，目前常被使用於緊急儲備電源以及電動載具，為了滿足較長時間的負載需求或藉助擴大蓄電瓶而導致成本及重量增加，或使電瓶組工作於較深的放電深度而影響電瓶壽命；此項引擎驅動開發及蓄電瓶混合供電系統，為揭示一種使用引擎發電機為充電電源，以對靜置型或車載型蓄電瓶進行適時輔助充電，使蓄電瓶保持於良好蓄電狀態。
圖1所示是本發明的系統方塊圖。
圖2所示本發明系統中設有隔離二極體CR101及阻抗元件Z101以操控電瓶電能與發電電能的方塊圖。
圖3所示是本發明系統中設有隔離二極體CR101及可操控雙向開關SSW101以操控電瓶電能與發電電能的方塊圖。
圖4所示是本發明系統中設有隔離二極體CR101及調節控制裝置RG101以操控C接點開關SSW102操控電瓶電能與發電電能的方塊圖。
圖1所示為此項引擎驅動發電及蓄電瓶混合供電系統方塊圖，其主要構成說明如下-蓄電瓶BAT101為具有可重複作充放電循環使用的二次電瓶，如鉛酸、鎳鎘、鎳氫、鎳氫、鎳鋅等鎳系蓄電瓶或鋰族或鋅或其他二次電瓶；-蓄電狀態量測裝置BCD101為以蓄電池BAT101的端壓或內阻或積量或比重等量測值為參數，及包括相關充電或放電或靜置等負載條件的誤差值作修正以進行連續或周期性量測並轉換為數字或模擬電能信號輸入的量測裝置，是由機電或固態電子元件的模擬量測電路，或由微處理器及相關軟體及介面電子元件構成的數字量測電路所構成，或兩者混合構成；-調節控制裝置RG101為由機電或固態電子元件所構成，而主動參照發電機G101輸出電壓電流值，或被動接受中央控制單元CCU101的指令以反饋操控發電機G101的輸出功率；此項裝置可依系統需要作選擇性的設置或不設置；-電流檢測裝置ID100串聯於發電機G101輸出端，由電阻或電感式或兩者混合型阻抗元件為電流取樣元件，或由磁場強度感測元件，或其他如積熱型或電磁效應作用檢測型等能藉助所量測電流值產生模擬信號的裝置所構成，供檢測發電機G101的輸出電流值(或特定情況下的輸入電流值)，以操控調節控制裝置RG101或輸入中央控制單元CCU101，進而操控發電機G101的運轉狀態；此項裝置可依系統需要作選擇性地設置或不設置；-電流檢測裝置ID200串聯於蓄電瓶BAT101輸出入端與驅動控制器CD101或變流器IVT101之間，由電阻式或電感式或兩者混合型阻抗元件為電流取樣元件，或由磁場強度感測元件，或其他如積熱型或電磁效應作用檢測型等能藉助所量測電流值產生模擬信號的裝置所構成，供檢測電瓶組的輸出或輸入電流值，以輸入驅動控制器CD101或中央控制單元CCU101，進而操控蓄電瓶的BAT101的輸出功率；此項裝置可根據系統需要作選擇性的設置或不設置；-引擎組ICE101汽油或柴油或瓦斯或以其它流體為燃料轉化為機械動能輸出的旋轉式或往復式內燃引擎組；-發電機G101為由交流或直流、無刷或有刷電機結構所構成，供將輸入的引擎旋轉動能而轉為直流或交流或經整流裝置B101整流後的直流電能輸出以驅動負載馬達M101及供對電瓶充電；-整流裝置BR101於發電機為交流發電機時供將單相或多相交流電能整流為直流電能；此項裝置可依系統需要作選擇性的設置或不設置；
-磁場激磁控制裝置FEC101磁場激磁控制裝置為由機電或固態電路元件所構成用於根據電機輸出狀態以及人工操控裝置MI101及中央控制單元CCU101的設定值以操控具有磁場激磁繞組的交流或直流發電機的發電電能作電壓或電流或功率的調控；若發電機磁極為永久磁鐵式結構時，則可省略不用；-引擎轉速檢測裝置SPD101為模擬或數字式，能將角位移量轉為相對電能信號的電磁或光電等轉速檢測裝置，供將引擎轉速信號輸入中央控制單元CCU101，進而操控燃料供給伺服裝置FC101對引擎組的燃料供給量，此項裝置的信號值亦可有由發電機G101的模擬電壓值或頻率值以取代；引擎轉速檢測裝置SPD101亦可由機械式如離心力式檢測結構或其他機械式結構所構成，並與燃料供給伺服裝置FC101呈機械性互動以操控引擎組ICE101作定速運轉，上述兩種型態可依系統性質而選用；此項裝置可依系統需要作選擇性的設置或不設置；-啟動馬達M100為由交流或直流、無刷或有刷、同步或異步電機結構所構成，供接受輸入電能而產生旋轉動能啟動引擎組ICE101；-燃料供給伺服裝置FC101為接受電能伺服指令或接受機械性互動的結構形態，以操控對引擎組ICE101的燃料供給狀態，進而操控引擎組ICE101轉速及扭力，上述兩種結構形態可依系統性質而選用；-燃料箱TK101為供儲存引擎燃料，燃料箱TK101與引擎組ICE101之間為經由燃料管路及燃料供給伺服裝置FC101，以操控引擎組ICE101的油量供給者；-驅動控制器CD100為由機電或固態功率元件及相關電路所構成，供控制負載馬達M100作啟動及停止的開關功能；-驅動控制器CD101由機電或固態功率元件及相關電路所構成，供操控負載馬達M101作正反轉、變速、啟動及停止等功能，此項裝置可依系統需求而選用其設置數量；
-負載馬達M101為由交流或直流、無刷或有刷、同步或異步的馬達所構成，供產生正反轉、變速、運轉及停止等功能以驅動負載，負載馬達M101亦可由其他負載所構成並可依系統需求而選用其設置數量；-輔助電源B+為由系統中的蓄電瓶BAT101作輔助電能的供給、或另行配置輔助電瓶組作為輔助電能的供給、或由發電機發電供應輔助電源，以提供中央控制單元CCU101、或人工操控裝置MI101、或負載馬達M101的驅動控制器CD101、或有害氣體偵測裝置SD101、或啟動馬達M100的驅動控制器CD100、或磁場激磁控制裝置EFC101、或調節控制裝置RG101等裝置、或其他如照明燈等負載運作所需的電能；若設有輔助電瓶組時，發電機可依需要加設相對發電繞組以對輔助電瓶組進行充電；-直流變交流之變流器IVT101為由固態功率元件及相關電路所構成，供將直流電能變為交流電能以對交流負載供電，此項裝置可依系統需求而選用其設置數量；此項裝置可依系統需要作和選擇性之設置或不設置；-中央控制單元CCU101為由機電或固態電子元件所構成之模擬或數字式或兩者混合式控制裝置或含操控軟體的微處理器及數/模轉換器(D-A CONVERTER)及模/數轉換器(A-D CONVERTER)及其他相關電路元件所構成，供依人工操控裝置MI101的指令或反饋信號內部設定操控模式，進而操控系統中發電機G101、蓄電瓶BAT101、負載馬達M101(或其他負載)的互動關係以及操控各相關裝置的運轉；-人工操控裝置MI101由機電或固態電路元件所構成的模擬或數字式或兩者混合式操控裝置，以輸入中央控制單元進而操控系統運轉，此項裝置可依系統需求而選用其設置數量者；-有害氣體偵測裝置SD101供由人工操控或自動啟動引擎進行充電時隨時檢測周圍有害氣體濃度，於超出安全值時停止運轉，而有害氣體濃度於安全範圍時容許系統運轉者，此項裝置可依系統需求而選用其設置數量；此項裝置可依系統需要作選擇性地設置或不設置；-周圍溫度偵測裝置SD102為由溫度感知元件及機電式或固態電子元件所構成，供自動偵測周圍溫度，並將所偵測的相對電能信號傳輸至中央控制單元CCU101，於周圍溫度高時停止充電或其他運轉，於額定工作溫度範圍則容許系統運轉，此項裝置可依系統需求而選用其設置數量；此項裝置可依系統需要作選擇性地設置或不設置。
上述引擎驅動發電及蓄電瓶混合供電系統，為使用引擎發電機作為輔助電能的電源，以供驅動負載馬達(或其他負載)及對靜置型或車載型蓄電瓶進行適時輔助充電，以保持蓄電瓶處於良好蓄電狀態，系統主要功能為由人工操控裝置作操控或由中央控制單元依內部設定操控模式參照蓄電狀態量測裝置對蓄電瓶進行偵測所測得信號值與前述操控或設定值作比較，再對引擎驅動發電機組作相對操控運轉，並依應用需要選擇性設置具有下列部分或全部運轉功能，各項運轉功能包括(1)依檢測蓄電瓶飽和狀態於蓄電瓶電量降低至設定值時，送電啟動馬達進而啟動引擎及發電機單獨對蓄電瓶充電；(2)依檢測蓄電瓶飽和狀態信號以和中央控制單元內部設定操控模式作比較進而相對調控發電機作定電流或可控電流或作定功率或可控功率的輸出電能以匹配負載功率或兩者的電流作比例分配對負載馬達(或其他負載)及蓄電瓶輸入電能，並於負載加大超過電機的發電功率時自動轉為功能(3)，而於負載功率小於發電機發電功率時轉回本功能運轉；(3)依檢測蓄電瓶蓄電量飽和狀態以相對操控發電機作定電流或可控電流或作定功率或可控功率的輸出，以操控發電機及蓄電瓶分別依發電機功率及負載功率或兩者電流作比例分配而由發電機及蓄電瓶共同驅動負載馬達(或其他負載)，並於負載減輕而負載功率小於發電功率時自動轉為功能(2)，而於負載功率大於發電機發電功率時轉為本功能運轉；(4)檢測蓄電瓶單獨驅動負載馬達時負載馬達的負荷電流狀態，於負載馬達(或其他負載)功率密度升高超過設定值及超過設定時間時，自動啟動引擎及發電機組開始運轉及依照中央控制單元內部設定操作模式操控作定電流或可控電流或作定功率或可控功率的運轉，以和蓄電瓶電流或可控電流或作定功率或可控功率的運轉，以和蓄電瓶電能共同驅動負載，並於負載馬達(或其他負載)功率密度恢復正常並超過設定時間時，停止引擎發電機的運轉而由蓄電瓶繼續對負載馬達(或其他負載)輸送電能；(5)接受人工操控裝置的操控以驅動引擎及發電機，由發電機之輸出電能單獨驅動負載馬達(或其他負載)，以及在負載馬達的負荷升高時蓄電瓶電能即時與發電機電能共同驅動負載，並在馬達負荷恢復正常時蓄電瓶停止輸出電能而由引擎發電機的電能繼續驅動負載；(6)接受人工操控裝置的操控以啟動引擎及發電機作定電流或可控電流或作定功率或可控功率的發電運轉以依匹配發電功率及負載功率或兩者電流作比例分配驅動負載馬達及對蓄電瓶充電，並於負載加大超過發電機的發電功率時自動轉為功能(7)，而於負載功率小於發電機發電功率時轉回本功能運轉；(7)接受工人操控裝置之操控以啟動及擎及發電機作定電流或可控電流或作定功率或可控功率的發電運轉以和蓄電瓶依發電功率及負載功率或兩者電流作比例分配而由發電機及蓄電瓶共同驅動負載馬達(或其他負載)，並於負載減輕而負載功率小於發電功率時自動轉為功能(6)，而於負載功率大於發電機發電功率時轉為本功能運轉；(8)接受人工操控裝置的操控以啟動引擎及發電機單獨對蓄電瓶充電；(9)接受人工操控裝置的操控以啟動引擎及發電機，單獨對蓄電瓶作可設定充電電流或功率及操控預定自動停止引擎電機的充電時間，其時間的操控包括對蓄電瓶作飽和充電或緊急的部分蓄電容量補充性充電；(10)前述(1)(8)(9)項充電運轉中依檢測蓄電瓶蓄電量飽和狀態，於蓄電瓶到達設定飽和值時停止引擎發電機組的運轉；(11)前述(2)(6)項的充電運轉中依檢測蓄電瓶蓄電量飽和狀態，於蓄電瓶達到設定飽和值時由人工操控裝置的操控或中央控制單元操控，停止對蓄電瓶充電而不停止引擎發電機對負載馬達的輸出電能；(12)前述(2)(6)項的充電運轉中依檢測蓄電瓶蓄電量飽和狀態，於蓄電瓶達到設定飽和值時由人工操控裝置的操控或中央控制單元操控，停止引擎發電機的運轉而由蓄電瓶對負載馬達輸出電能；(13)前述(2)(6)項的充電運轉中依檢測電瓶蓄電量飽和狀態，於蓄電瓶達到設定飽和值時由人工操控裝置的操控或中央控制單元操控，引擎發電機組繼續運轉而蓄電瓶由充電狀態轉為與發電機共同對負載馬達輸入電能；(14)前述(1)(2)(6)(8)(9)項運轉中發電機單獨對蓄電瓶充電時或同時對負載馬達輸入電能及對蓄電瓶充電時，依檢測輸入蓄電瓶的充電電流信號，以相對調控發電機的發電功率；(15)周圍有害氣體的監控藉助由有害氣體偵測裝置的偵測，於自動或人工啟動引擎進行充電或其他功能運轉時檢測周圍有害氣體濃度，當超出安全值時停止充電或其他功能運轉，而於降低至安全值時則容許系統再啟動；(16)周圍溫度的監控藉助由周圍溫度偵測裝置的偵測，在溫度高於設定值時停止充電或其他運轉，而於正常溫度範圍則容許各項運轉，在溫度過低且系統為停機狀態時自動啟動引擎及發電機，對蓄電瓶進行保持性充電以保持蓄電瓶於良好預備狀態。
當此項引擎驅動發電及蓄電瓶混合供電系統運轉於(2)(6)功能時，若由發電機G101的電能與蓄電瓶BAT101呈直接並聯，則由於蓄電瓶飽和狀態不同，於蓄電瓶容量較低時，發電機G101對蓄電瓶BAT101形成浪湧充電，因此可藉助下列電路裝置以操控，操控電路裝置含-蓄電瓶BAT101輸出端順向串聯隔離二極體CR101，再與發電機G101的直流或交流整流後的直流輸出端作並聯輸出，而隔離二極體CR101兩端並聯調節控制裝置RG101，而由調節控制裝置RG101調控發電機對電瓶的充電電能；調節控制裝置RG101亦可進一步為接受中央控制單元CCU101依蓄電狀態量測裝置BCD101的檢測值所發出的操控信號，作充電電能的功率或電流的調控，以及充電功能的開始及停止等充電時機的操控；-蓄電瓶BAT101輸出端順向串聯隔離二極體CR101，再與發電機G101的直流或交流整流後的直流輸出端作並聯輸出(如圖1所示)；-蓄電瓶BAT101輸出端順向串聯隔離二極體CR101，再與發電機G101的直流或交流整流後的直流輸出端作並聯輸出，而隔離二極體CR101兩端可(如圖2所示)並聯電阻性或電感性或兩者混合的阻抗元件Z101以取代調節控制裝置RG101的功能供限制發電機對電瓶的充入電流；-蓄電瓶BAT101輸出端順向串聯隔離二極體CR101，再與發電機G101的直流或交流整流後的直流輸出端作並聯輸出，而隔離二極體CR101兩端進一步(可如圖3所示)並聯機電式或固態可操控雙向開關SSW101，以供操控蓄電瓶BAT101與發電機G101輸出端間直接作開路或閉路之操控，以取代調節控制裝置RG101的功能，進而操控發電機G101對蓄電瓶BAT101充電狀態及蓄電瓶BAT101對負載馬達M101的輸出狀態；-蓄電瓶BAT101輸出端順向串聯隔離二極體CR101及調節控制裝置RG101(或同功能的阻抗元件Z101或可操控雙向開關SSW101)，發電機G101所供給直流電源的與蓄電瓶BAT101所順向串聯二極體CR101輸出端及調節控制裝置RG101(或相同功能的阻抗元件Z101或可操控雙向開關SSW101)輸入端三者呈同極性，而(如圖4所示)與機電或固態開關元件所構成的可操控C接點開關SSW102連接，其中來自發電機電能之一端連接於可操控C接點開關SSW102的共同點(COM二極體CR101的輸出端及調節控制裝置RG101的輸入端可依電路需求的選擇分別連接於可操控C接點開關SSW102的常開點(NO)及常閉點(NC)或兩者對調，以供操控發電機G101對蓄電瓶的充電狀態及蓄電瓶對負載馬達M101(或其他負載)的輸出狀態。
此外，此項引擎驅動發電及蓄電瓶混合供電系統運轉中，由於驅動發電機的引擎組在各種溫度環境中須隨時運轉，以及由於引擎正常運轉前，通常取暖機(特別在寒冬)，運轉後須散逸積熱，因此此項系統的運轉可由中央控制器的設定或人工操控作下列模式運轉，包括-引擎啟動若干時間曖機後，發電機再作輸出，即發電機輸出總是晚於引擎啟動；-系統連續運轉中，引擎組於發電機停止發電輸出時，保持於怠速運轉的暖機狀態以供預備作輸出運轉；-系統全部停止運作時，引擎發電機能繼續作散熱運轉以防止引擎積熱，並在散逸積熱運轉完成時，自動停止引擎發電機運轉；-系統運作中，引擎發電機接受設置於引擎的溫度檢測裝置TS101或設置於發電機的溫度檢測裝置TS102的操控，於溫度過高時停止引擎的運轉或減少輸出電能；-系統運作中，若經由人工操控裝置的操控或系統中央控制單元的自動調控而使引擎處於預備狀態時，或系統停止運作的預備狀態時，以中央控制單元所設定引擎溫度為基準而使引擎組作間歇繼續運轉以保持有利於啟動溫度的預備狀態；-引擎發電機組的引擎動能除從驅動發電機外，亦可進一步同時供給用以驅動機械能牽動泵動型冷卻或加熱的溫度調節裝置或其他由機械旋轉動能所驅動的周圍裝置；而上述以機械能牽動泵動型冷卻或加熱的溫度調節裝置或其他機械旋轉動能所驅動的周圍裝置亦可依需要選擇同時設有電力馬達驅動裝置，並藉可操控離合器或設置單向離合器等構件以操控藉助由電力馬達所驅動或引擎發電機組的引擎動能所驅動的裝置；-引擎組ICE101與發電機G101間設有單向傳動離合器SWC100；發電機G101與負載馬達M101輸出端或負載間亦設有單向傳動離合器SWC101，而於負載作其中一運轉方向之慣性空轉時能牽動發電機G101，而由發電機G101作再生發電的制動剎車功能運作，此時單向傳動離合器SWC100呈空轉；當引擎組ICE101驅動發電機G101運轉時，單向傳動離合器SWC101則呈空轉；上述單向離合器亦可由人力或機力或電力或流力所驅動的離合裝置所取代或兩者混用，而離合裝置的脫離狀態為等於單向離合器的空轉狀態，離合裝置的閉合狀態則等於單向離合器的離合狀態。
藉助於上述引擎驅動發電及蓄電瓶混合供電系統，本發明人可使蓄電瓶組處於較佳蓄儲電能狀態，不僅有利負載的系統運作，且可避免電瓶組放電過深，進而延長電瓶組的壽命。
元件符號說明BAT101＝蓄電瓶BCD101＝蓄電狀態量測裝置BR101＝整流裝置B+＝輔助電源CCU101＝中央控制單元CD100，CD101＝驅動控制器CR101＝隔離二極體EFC101＝磁場激磁控制裝置EC101＝燃料供給伺服裝置G101＝發電機ICE101＝引擎組ID100，ID200＝電流檢測裝置IVT101＝變流器M100＝啟動馬達
M101＝負載馬達M101＝人工操控裝置RG101＝調節控制裝置SD101＝有害氣體偵測裝置SD102＝周圍溫度偵測裝置SPD101＝引擎轉速檢測裝置SSW101＝可操控雙向開關SSW102＝可操控C接點開關SWC100，SWC101＝單向傳動離合器TK101＝燃料箱TS101＝溫度檢測裝置TS02＝溫度檢測裝置Z101＝阻抗元件
權利要求
1.一種引擎驅動發電及蓄電瓶混合開發系統，為使用引擎發電機作為輔助電能的電源，以供驅動負載馬達(或其他負載)及對靜止型或車載型蓄電瓶進行適時輔助充電，以保持蓄電瓶於良好蓄電狀態，系統主要功能為由人工操控裝置作操控或由中央控制單元依內部設定操控模式參照蓄電狀態量測裝置對蓄電瓶進行偵測所測得信號值與前述操控或設定值作比較再對引擎驅動發電機組作相對操控運轉，並依應用需要選擇性設置具有下列部分或全部運轉功能，各項運轉功能包括(1)依檢測蓄電瓶飽和狀態於蓄電瓶蓄電量降低至設定值時，送電啟動馬達進而啟動引擎及發電機單獨對蓄電瓶充電；(2)依檢測蓄電瓶飽和狀態信號以和中央控制單元內部設定操控模式比較進而相對調控發電機作定電流或可控電流或作定功率或可控功率的輸出電能以匹配負載功率或兩者的電流作比例分配對負載馬達(或其他負載)及蓄電瓶輸入電能，並於負載加大超過發電機的發電功率時自動轉為功能(3)，而於負載功率小於發電機發電功率時轉回本功能運轉；(3)依檢測蓄電瓶蓄電量飽和狀態以相對操控發電機作定電流或可控電流或作定功率或可控功率的輸出以操控發電機及蓄電瓶分別依發電機功率及負載功率或兩者電流作比例分配而由發電機及蓄電瓶共同驅動負載馬達(或其他負載)，並於負載減輕而負載功率小於發電功率時自動轉為功能(2)，而於負載功率大於發電機發電功率時轉為本功能運轉；(4)檢測蓄電瓶單獨驅動負載馬達時負載馬達之負荷電流狀態，於負載馬達(或其他負載)功率密度升高超過設定值及超過設定時間時，自動啟動引擎及發電機組開始運轉及依照中央控制單元內部設定操控式操控作定電流或可控電流或作定功率或可控功率的運轉，以和蓄電瓶電能共同驅動負載，並於負載馬達(或其他負載)功率密度恢復正常並超過設定時間時，停止引擎發電機的運轉而由蓄電瓶繼續對負載馬達(或其他負載)輸送電能；(5)接受人工操控裝置之操控以驅動引擎及發電機，由發電機的輸出電能單獨驅動負載馬達(或其他負載)以及在負載馬達的負荷升高時蓄電瓶電能即時與發電機電能共同驅動負載，並在馬達負荷回歸正常時蓄電瓶停止輸出電能而由引擎發電機的電能繼續驅動負載；(6)接受人工操控裝置操控以啟動引擎及發電機作定電流或可控電流或作定功率或可控功率的發電運轉以依匹配發電功率及負載功率或兩者電流作比例分配驅動負載馬達及對蓄電瓶充電，並於負載加大超過發電機的發電功率時自動轉為功能(7)，而於負載功率小於發電機發電功率時轉回本功能運轉；(7)接受人工操控裝置的操控以啟動引擎及發電機作定電流或可控電流或作定功率或可控功率的發電運轉以和蓄電瓶依發電功率及負載功率或兩者電流作比例分配而由發電機及蓄電瓶共同驅動負載馬達(或其他負載)，並於負載減輕而負載功率小於發電功率時自動轉為功能(6)，而於負載功率大於發電機發電功率時轉為本功能運行；(8)接受人工操控裝置的操控以啟動引擎及發電機單獨對蓄電瓶充電；(9)接受人工操控裝置的操控以啟動引擎及發電機，單獨對蓄電瓶作可設定充電電流或功率及操控預定自動停止引擎發電機的充電時間，其時間之操控包括對蓄電瓶作飽和充電或緊急的部份蓄電容量補充性充電；(10)前述(1)(8)(9)項充電連轉中依檢測電瓶蓄電量飽和狀態，於蓄電瓶到達設定飽和值時停止引擎發電機組的運轉；(11)前述(2)(6)項之充電運轉中依檢測電瓶蓄電量飽和狀態，於蓄電瓶達到設定飽和值時由人工操控裝置的操控或中央控制單元操控，停止對蓄電瓶充電而不停止引擎發電機對負載馬達的輸出電能；(12)前述(2)(6)項的充電運轉中依檢測蓄電瓶電量飽和狀態，於蓄電瓶達到設定飽和值時由人工操控裝置的操控或中央控制單元操控，停止引擎發電機的運轉而由蓄電瓶對負載馬達輸出電能；(13)前述(2)(6)項之充電運轉中依檢測蓄電瓶蓄電量飽和狀態，於蓄電瓶達到設定飽和值時由人工操控裝置的操控或中央控制單元操控，引擎發電機組繼續運轉而蓄電瓶由充電狀態轉為與發電機共同對負載馬達輸入電能；(14)前述(1)(2)(6)(8)(9)項運轉中發電機單獨對蓄電瓶充電時或同時對負載馬達輸入電能及對蓄電瓶充電時，依檢測輸入蓄電瓶的充電電流信號，以相對調控發電機的發電功率；(15)周圍有害氣體的監控藉助由有害氣體偵測裝置的偵測，於自動或人工啟動引擎進行充電或其他功能運轉時檢測周圍有害氣體濃度，當超出安全值時停止充電或其他功能運轉，而於降低至安全值時則容許系統再啟動；(16)周圍溫度的監控藉助由周圍溫度偵測裝置的偵測，在溫度高於設定值時停止充電或其他運轉，而於正常溫度範圍則容許各項運轉，在溫度過低且系統為停機狀態時自動啟動引擎及發電機，對蓄電瓶進行保持性充電以保持蓄電瓶於良好預備狀態者；由上述引擎驅動發電及蓄電瓶混合供電系統，可使蓄電瓶處於較佳預備負載狀態，不僅有利負載的系統運作，且可避免電瓶組放電過深，進而延長電瓶組的壽命。
2.如權利要求1所述的引擎驅動發電及蓄電瓶混合供電系統，其主要構成含-蓄電瓶BAT101具有可重複充放電循環使用的二次電瓶，如鉛酸、鎳鎘、鎳氫、鎳鋅等鎳族蓄電瓶或鋰族或鋅族或其他二次電瓶；-蓄電狀態量測裝置BCD101為以蓄電瓶BAT101的端壓或內阻或積量或比重等量測值為參數，及包括相關充電或放電或靜止等負載條件的誤差值作修正以進行連續或周期性量測並轉換為數字或模擬電能信號輸出的量測裝置，由機電或固態電子元件的模擬量測電路，或由微處理器及相關軟體及界面電子元件構成的數字量測電路所構成，或兩者混合構成；-調節控制裝置GR101由機電或固態電子元件所構成，而主動參照發電機G101輸出電壓電流值，或被動接受中央控制單元CCU101的指令以反饋操控發電機G101的輸出功率；此項裝置可根據系統需要有選擇地設置或不設置；-電流檢測裝置ID100串聯於發電機G101輸出端，由電阻或電感式或兩者混合型阻抗元件為電流取樣元件，或由磁場強度感測元件，或其他如積熱型或電磁效應作用檢測型等能藉助所量測電流值產生模擬信號的裝置所構成，供檢測發電機G101的輸出電流值(或特定情況下的輸入電流值)，以操控調節控制裝置RG101或輸入中央控制單元CCU101，進而操控發電機G101的運轉狀態；此項裝置可依系統需要有選擇性地設置或不設置；-電流檢測裝置ID200串聯於蓄電瓶BAT101輸出入端與驅動控制器CD101或變流器IVT101之間，由電值式或電感式或兩者混合型阻抗元件為電流取樣元件，或由磁場強度感測元件，或其他如積熱型或電磁效應作用檢測型等能藉助所量測電流值產生模擬信號的裝置所構成，供檢測電瓶組的輸出或輸入電流值，以輸入驅動控制器CD101或中央控制單元CCU101，進而操控蓄電瓶BAT101的輸出功率；此項裝置可依系統需要有選擇性地設置或不設置；-引擎組ICE101汽油或柴油或瓦斯或以其他流體為燃料轉為機械動能輸出的旋轉式或往復式內燃機引擎組；-發電機G101為由交流或直流、無刷或有刷電機結構所構成，供將輸入的引擎迴轉動能而轉為直流或交流或交流經整流裝置B101整流後的直流電能輸出以驅動負載馬達M101及供對電瓶充電；-整流裝置BR100於發電機為交流發電機時供將單相或多相交流電能整流為直流電能；此項裝置可依系統需要有選擇性地設置或不設置；-磁場激磁控制裝置FEC101磁場激磁控制裝置為由機電或固態電路元件所構成供依發電機輸出狀態以及人工操控裝置MI101及中央控制單元CCU101之設定值以操控具有磁場激磁繞組的交流或直流發電機的發電電能作電壓或電流或功率的調控；若發電機磁極為永久磁鐵式結構時，則可省略不用；-引擎轉速檢測裝置SPD101為模擬或數字式，能將角位移量轉為相對電能信號的電磁或光電等轉速檢測裝置，供將引擎轉速信號輸入中央控制單元CCU101，進而操控燃料供給伺服裝置FC101對引擎組的燃料供給量，此項裝置的信號值亦可有由發電機G101的模擬電壓值或頻率值以取代之；引擎轉速檢測裝置SPD101亦可由機械式如離心力式檢測結構或其他機械式結構所構成，並與燃料供給伺服裝置FC101呈機械性互動以操控引擎組ICE101作定速運轉，上述兩種型態可依系統性質而選用；此項裝置可依系統需要有選擇性地設置或不設置；-啟動馬達M100由交流或直流、無刷或有刷、同步或異步電機結構所構成，供接受輸入電能而產生旋轉動能啟動引擎組ICE101；-燃料供給伺服裝置FC101接受電能伺服指令或接受機械性互動的結構型態，以操控對引擎組ICE101的燃料供給狀態，進而操控引擎組ICE101轉速及扭力，上述兩種結構型態可依系統性質而選用；-燃料箱TK101供儲存引擎燃料，燃料箱TK101與引擎組ICE101之間為經由燃料管路燃料供給伺服裝置FC101，以操控對引擎組ICE101的給油量；-驅動控制器CD100由機電或固態功率元件及相關電路所構成，供控制啟動馬達M100作啟動及停止的開關功能；-驅動控制器101由機電或固態功率元件及相關電路所構成，供操控負載馬達M100作正反轉、變速、啟動及停止等功能，此項裝置可依系統需求而選用其設置數量；-負載馬達M101由交流或直流、無刷或有刷、同步或異步之馬達所構成，供產生正反轉、變速、運轉及停止等功能以驅動負載，負載馬達M101亦可由其他負載所構成並可依系統需求而選用其設置數量；-輔助電源B+為由系統中的蓄電瓶BAT101作為輔助電能的供給、或另行配置輔助電瓶作為輔助電能的供給、或由發電機發電供應輔助電源，以提供中央控制單元CCU101、或人工操作裝置M101、或負載馬達M101的驅動控制器CD101、或有害氣體偵測裝置SD101、或啟動馬達M100之驅動控制CD100、或磁場激磁控制裝置EFC101、或調節控制裝置RG101等裝置、或其他如照明燈等負載運作所需的電能；若設有輔助電瓶組時，發電機並可依需要加設相對發電繞組以對輔助電瓶組進行充電；-直流變交流的變流器IVT101由固態功率元件及相關電路所構成，供將直流電能變為交流電能以對交流負載供電，此項裝置可依系統需求而選用其設置數量；此項裝置可依系統需要有選擇性地設置或不設置；-中央控制單元CCU101由機電或固態電子元件所構成的模擬或數字式或兩者混合式控制裝置或含操控軟體的微處理器及數字/模擬轉換器(D-A CONVERTER)及模擬/數字轉換器(D-A CONVERTER)及其他相關電路元件所構成，供依人工操控裝置MI101的指令或反饋信號內部設定操控模式，進而操控系統中發電機G101、蓄電瓶BAT101、負載馬達M101(或其他負載)的互動關係以及操控各相關裝置的運轉；-人工操控裝置MI101由機電或固態電路元件所構成的模擬或數字式或兩者混合式操控裝置，以輸入中央控制單元進而操控系統運轉，此項裝置可依系統需求而選用其設置數量；-有害氣體偵測裝置SD101供於人工操控或自動啟動引擎進行充電時隨時檢測周圍有害氣濃度，於超出安全值時停止運轉，而有害氣體濃度於安全範圍時容許系統運轉，此項裝置可依系統需求而選用其設置數量；此項裝置可依系統需要有選擇性地設置或不設置；-周圍溫度偵測裝置SD102由溫度感知元件及機電式或固態電子元件所構成，供自動偵測周圍溫度，並將所偵測的相對電能信號傳輸至中央控制單元CCU101，於周圍溫度過高時停止充電或其他運轉，於額定工作溫度範圍則容許系統運轉，此項裝置可依系統需求而選用其設置數量；此項裝置可依系統需要有選擇性地設置或不設置。
3.如權利要求1或2所述的引擎驅動發電及蓄電瓶混合供電系統，其操控電路裝置含-蓄電瓶BAT101輸出端順序串聯隔離二極體CR101，再與發電機G101的直流或交流整流後的直流輸出端作並聯輸出，而隔離二極體CR101兩端並聯調節控制裝置RG101，而由調節控制裝置RG101調控發電機對電瓶的充電電能；調節控制裝置RG101亦可進一步為接受中央控制單元CCU101依蓄電狀態量測裝置BCD101的檢測值所發出的操控信號，作充電電能的功率或電流的調控，以及充電功能的開始及停止等充電時機的操控者。
4.如權利要求1或2所述的引擎驅動發電及蓄電瓶混合供電系統，其操控電路含-蓄電瓶BAT101輸出端順序串聯隔離二極體CR101，再與發電機G101的直流或交流整流後的直流後的直流輸出端作並聯輸出。
5.如權利要求1或2所述的引擎驅動發電及蓄電瓶混合供電系統，其操控電路含-蓄電瓶BAT101輸出端順序串聯隔離二極體CR101，再與發電機G101的直流或交流整流後的直流輸出端作並聯輸出，而隔離二極體CR101兩端可並聯電阻性或電感性或兩者混合的阻抗元件Z101以取代調節控制裝置RG101的功能供限制發電機對電瓶的充入電流。
6.如權利要求1或2所述的引擎驅動發電及蓄電瓶混合供電系統，其操控電路含-蓄電瓶BAT101輸出端順序串聯隔離二極體CR101，再與發電機G101的直流或交流整流後的直流輸出端作並聯輸出，而隔離二極體CR101兩端進一步並聯機電式或固態可操控雙向開關SSW101，以供操控蓄電瓶BAT101與發電機G101輸出端間直接作開路或閉路的操控，以取代調節控制裝置RG101的功能，進而操控發電機G101對蓄電瓶BAT101充電狀態及蓄電瓶BAT101對負載馬達M101之輸出狀態。
7.如權利要求1或2所述的引擎驅動發電及蓄電瓶混合供電系統，其操控電路含-蓄電瓶BAT101輸出端順序串聯隔離二極體CR101及調節控制裝置RG101(或同功能的阻抗元件Z101或可操控雙向開關SSW101)，發電機G101所供給直流電源的與蓄電瓶BAT101所順序串聯二極體CR101輸出端及調節控制裝置RG101(或同功能的阻抗元件Z101或可操控雙向開關SSW101)輸入端三者呈同極性，而與機電或固態開關元件所構成的可操控C接點開關SSW102連接，其中來自發電機電能的一端連接於可操控C接點開關SSW102的共同點(COM)二極體CR101的輸出端及調節控制裝置RG101的輸入端可依電路需求的選擇分別連接於可操控C接點開關SSW102的常開點(NO)及常閉點(NC)或兩者對調，以供操控發電機G101對蓄電瓶的充電狀態及蓄電瓶對負載馬達M101(或其他負載)的輸出狀態。
8.如權利要求1或2所述的引擎驅動發電及蓄電瓶混合供電系統，可由中央控制器的設定或人工操控作下列模式運轉，包括-引擎啟動若干時間暖機後，發電機再作輸出，即發電機輸出總是晚於引擎啟動。
9.如權利要求1或2所述的引擎驅動發電及蓄電瓶混合供電系統，可由中央控制器的設定或人工操控作下列模式運轉；包括-系統連續運轉中，引擎組於發電機停止發電輸出時，保持於怠速運轉的暖機狀態以供預備作輸出運轉者。
10.如權利要求1或2所述的引擎驅動發電及蓄電瓶混合供電系統，可由中央控制器的設定或人工操控作下列模式運轉，包括-系統全部停止運作時，引擎發電機能繼續作散熱運轉以防止引擎積熱，並在散逸積熱運轉完成時，自動停止引擎發電機運轉。
11.如權利要求1或2所述的引擎驅動發電及蓄電瓶混合供電系統，可由中央控制器的設定或人工操控作下列模式運轉，包括-系統運作中，引擎發電機接受設置於引擎的溫度檢測裝置TS101或設置於發電機的溫度檢測裝置TS102的操控，於溫度過高時停止引擎的運轉或減少輸出電能。
12.如權利要求1或2所述的引擎驅動發電及蓄電瓶混合供電系統，可由中央控制器的設定或人工操控作下列模式運轉，包括-系統運作中，若經由人工操控裝置的操控或系統中央控制單元的自動調控而使引擎處於預備狀態時，或系統停止運作的預備狀態時，以中央控制單元所設定引擎溫度為基準而使引擎組作間歇繼續運轉以保持有利於啟動溫度的預備狀態。
13.如權利要求1或2所述的引擎驅動發電及蓄電瓶混合供電系統，其引擎發電機組的引擎動能除供驅動發電機外，亦可進一步同時供給用以驅動機械能牽動泵動型冷卻或加熱的溫度調節裝置或其他由機械旋轉動能所驅動的周邊裝置；而上述以機械能牽動泵動型冷卻或加熱的溫度調節裝置或其他機械旋轉動能所驅動的周邊裝置亦可依需要選擇同時設有電力馬達驅動裝置，並藉助於可操控離合器或設置單向離合器等構件以操控由電力馬達所驅動或引擎發電機組的引擎動能所驅動的那些裝置。
14.如權利要求1或2所述的引擎驅動發電及蓄電瓶混合供電系統，引擎組ICE101與發電機G101間設有單向傳動離合器SWC100；發電機G101與負載馬達M101輸出端或負載間亦設有單向傳動離合器SWC101，而於負載作其中一運轉方向的慣性空轉時能牽動發電機G101，而由發電機G101作再生發電的制動剎車功能運作；此時單向傳動離合器SWC100呈空轉；當引擎組ICE101驅動發電機G101運轉時，單向傳動離合器SWC101則呈空轉；上述單向離合器亦可由人力或機力或電力或流力所驅動的離合裝置所取代或兩者混用，而離合裝置的脫離狀態為等於單向離合器的空轉狀態，離合裝置的閉合狀態則等於單向離合器的離合狀態。
全文摘要
此項引擎驅動發電及蓄電瓶混合供電系統為一種針對蓄電瓶為電源以驅動負載的供電系統加設引擎發電機組作為輔助電源,以進行各種模式的輔助充電及供電,以在對各種負載條件下,擴大電能供應能力及避免充電不便,提高系統運轉的機動性。
文檔編號H02J7/14GK1202753SQ9711327
公開日1998年12月23日 申請日期1997年6月12日 優先權日1997年6月12日
發明者楊泰和 申請人:楊泰和