專利名稱：可定制能量系統(tǒng)和車輛的制作方法
技術領域：
本發(fā)明公開的內(nèi)容一般涉及用于車輛的可定制能量系統(tǒng)。
背景技術：
車輛燃料效率一般被車輛重量和車輛運行狀況所限制。例如，快速加速、大力制動、過度空轉、高速駕駛、寒冷天氣、氣動阻力、電子附件、増加的車輛重量以及地形，每ー個均可降低燃料效率。另外，車輛燃料效率一般隨著車輛動カ要求增加而降低。而且，車輛被制造來在給定燃料類型的特定燃料效率范圍內(nèi)運行，并且一般由僅僅ー種或兩種燃料類型提供動力。然而，車輛動カ或燃料效率經(jīng)?？刹粸橐蟮倪\行狀態(tài)所匹配。例如，適合于牽引重載的車輛經(jīng)常不適合于燃料有效率的長程駕駛。同樣地，在一定的駕駛條件下，由汽油提供動カ的車輛可比由電提供動カ的車輛有更高或更低的燃料效 率。

發(fā)明內(nèi)容
用于車輛的可定制能量系統(tǒng)包括多個可互換能量模塊，其中，多個可互換能量模塊中的至少ー個為能量儲存模塊，能量儲存模塊被配置為儲存第一形式的能量?？啥ㄖ颇芰肯到y(tǒng)還包括被配置為與多個可互換能量模塊操作地通信的插座。插座限定至少ー個其中的腔體，至少ー個腔體被配置來容納多個可互換能量模塊中的任ー個。此外，多個可互換能量模塊中的每ー個都具有實質上相似的形狀，并且能互換地插入至少ー個腔體并能從其移除。在一個實施例中，多個可互換能量模塊中的至少ー個為能量轉換模塊，能量轉換模塊被配置來與至少ー個能量儲存模塊操作地通信并將第一形式的能量轉換為第二形式的能量。另外，插座限定其中的多個腔體，并被配置為與多個可互換能量模塊和車輛操作地通信。多個腔體中的每ー個都被配置為操作地容納多個可互換能量模塊中的任ー個。此夕卜，多個可互換能量模塊中的每ー個都包括被配置來將可互換能量模塊操作地鎖定進入多個腔體的任ー個的裝置，以及被配置為與插座和所多個可互換能量模塊的另ー個匹配并操作地通信的至少ー個連接器。多個可互換能量模塊中的每ー個都具有實質上相似的形狀和實質上相似的尺寸，并且能互換地插入多個腔體中的任一個并能從其移除。車輛包括至少ー個電機和被配置為與至少ー個電機操作地通信的可互換能量系統(tǒng)。可定制能量系統(tǒng)包括多個可互換能量模塊，其中，多個可互換模塊中的至少ー個為能量存儲模塊，其被配置來存儲第一種形式的能量?？啥ㄖ颇芰肯到y(tǒng)還包括插座，插座被配置為限定至少ー個其中的腔體并與多個可互換能量模塊操作地通信。至少ー個腔體被配置為操作地容納多個可互換能量模塊中的任ー個。此外，多個可互換能量模塊中的每ー個都具有實質上相似的形狀，并且能互換地插入至少ー個腔體并能從其移除。結合附圖，以上特點以及本發(fā)明的其他特點和優(yōu)點從以下實施本發(fā)明的最優(yōu)方式的詳細描述是顯而易見的。


圖I是用于車輛的可定制能量系統(tǒng)的局部透視示意圖，可定制能量系統(tǒng)包括布置在插座內(nèi)并以第一操作配置布置的多個可互換能量模塊。圖2是圖I中多個可互換能量模塊中的ー個的透視示意圖。圖3A是圖I和2的可互換能量模塊ー種變型沿3-3剖面線的局部橫截面透視示意圖。圖3B是圖I和2的可互換能量模塊另一種變型沿3-3剖面線的局部橫截面透視示意圖。圖3C是圖I和2的可互換能量模塊另外的一種變型沿3-3剖面線的局部橫截面透視示意圖。
圖4A是圖I和2的可互換能量模塊ー種變型沿4-4剖面線的局部橫截面透視示意圖。圖4B是圖I和2的可互換能量模塊另一種變型沿4-4剖面線的局部橫截面透視示意圖。圖5是圖I的以第二操作配置布置的可定制能量系統(tǒng)的局部透視示意圖。圖6是包括圖I和5的可定制能量系統(tǒng)另ー種變型的車輛的局部透視示意圖。
具體實施例方式參考附圖，其中相似的參考標記代表相似的元件，用于車輛12的可定制能量系統(tǒng)10被在圖I中概略示出。根據(jù)特殊的車輛運行狀態(tài)(例如需要提高燃料效率或動カ的車輛運行狀態(tài))，可定制能量系統(tǒng)10可被用于定制和/或配置車輛12?？啥ㄖ颇芰肯到y(tǒng)10可被用于由電提供動カ的機動車輛12，例如但不限于混合電動車輛、增程式電動車輛，電池電動車輛和插入式混合電動車輛。這種由電提供動カ的機動車輛12可包括多個部件，例如但不限于，用于能量儲存的電池28 (圖3A)、用于車輛推進的ー個或更多電機14 (圖6)、用于產(chǎn)生電カ的發(fā)電機42 (圖4A)、機械傳動裝置(未不出)和動カ控制系統(tǒng)(未不出)。即這種機動車輛12可通過電機能量轉換使輪子轉動容易或增強由輪子轉動運行。然而，可定制能量系統(tǒng)10可還被用于非汽車應用，包括但不限于，航空車輛、施工車輛和休閑車輛。此外，可定制能量系列10的某些部分可被用來作為民用和エ業(yè)應用的輔助能源?，F(xiàn)在參考圖I，可定制能量系統(tǒng)10包括多個可互換能量模塊16。多個可互換能量模塊16中的每ー個都可被配置來儲存和/或轉換第一形式的能量(由圖3A-3C中的標號18概略表示)，正如下文更詳細描述地那樣。因此，可定制能量系統(tǒng)10可給車輛12提供能量。如圖I和2概略所示，多個可互換能量模塊16中的每ー個都具有實質上相似的形狀。在ー個參考圖2描述的非限制性例子中，多個可互換能量模塊16中的每ー個都具有縱向軸線20并且在實質上垂直于縱向軸線20的橫截面22內(nèi)具有六邊形形狀。即多個可互換能量模塊16中的每ー個都可具有大致六邊形。然而，多個可互換能量模塊16中的每ー個都可具有任何其他合適的形狀，例如矩形或圓形。此外，多個可互換能量模塊16中的每ー個都可具有實質上相似的尺寸。通過參考圖2描述的非限制性例子的方式，多個可互換能量模塊16中的每ー個都可沿縱向軸線20延伸，具有細長的形狀，并且具有從O. 25m到大約O. 75m的長度24。同樣地，多個可互換能量模塊16中的每ー個都可具有從大約20cm到大約40cm的寬度26。因此，盡管多個可互換能量模塊16中的每ー個都可如下文更具體描述的那樣不同地起作用或運行，多個可互換能量模塊16中的每ー個都可依據(jù)形狀和尺寸與另ー個互換。另外，多個可互換能量模塊16中的每ー個都可具有低于或等于大約12kg的重量。因此，多個可互換能量模塊16中的每ー個都可被用戶容易地操縱和控制。即根據(jù)可定制能量系統(tǒng)10和/或車輛12 (圖I)的運行狀態(tài)所要求的屬性，多個可互換能量模塊16中的每ー個都可被各易地在可定制能量系統(tǒng)10 (圖I)內(nèi)交換?，F(xiàn)在參考圖2和圖3A-3C，多個可互換能量模塊16中的至少ー個為能量存儲模塊116,其被配置來存儲第一形式的能量(由圖3A-3C中的18概略表不)。第一形式的能量18可為例如化學能、機械能、電能、電化學能、熱能、勢能或它們的組合。參考圖3A，在一個非限制性例子中，至少ー個能量存儲模塊116可包括電池28，電 池被配置來儲存化學能。盡管未示出，能量存儲模塊116可選擇性地包括多個電池28，也就是電池組或模塊。因此，第一形式的能量18可為化學能。參考圖3B，在另ー個例子中，至少ー個能量存儲模塊11 6可包括電容器30，電容器被配置來儲存電能。盡管未不出，能量存儲模塊116可選擇性地包括多個電容器30或一超級電容器。因此，第一形式的能量18可為電能。參考圖3C，在另ー個例子中，至少ー個能量存儲模塊116可包括容器32，容器被配置來儲存燃料34。即能量存儲模塊116可包括燃料容器。容器32可被配置來儲存氣態(tài)或液態(tài)形式的燃料34，而且燃料34可被根據(jù)車輛12 (圖I)所要求的運行和性能特性來選擇。在這個例子中，第一形式的能量18可為化學能。燃料34的適當?shù)姆窍拗菩岳影ㄆ汀⒉裼?、氫、こ醇、生物柴油、壓縮天然氣、有機和/或可燃垃圾、丙烷、甲醇以及它們的混合物。盡管未不出，能量存儲模塊116可選擇性地包括多個容器32,容器被配置來儲存ー或多種燃料34?，F(xiàn)在參考圖2、4A和4B，多個可互換能量模塊16中的至少ー個可為能量轉換模塊216，該模塊被配置來與至少ー個能量存儲模塊116 (圖3A-3C)操作地通信并把第一形式的能量18 (圖3A-3C)轉換為第二形式的能量(在圖4A和4B中由36概略表示)。即能量轉換模塊216可流體地和/或電地連接到可定制能量系統(tǒng)10 (圖I)中的能量存儲模塊116 (圖3A-3C)，從而流體、高壓、低壓、數(shù)據(jù)和/或機械信號可在至少ー個能量轉換模塊216和至少ー個能量存儲模塊116 (圖3A-3C)之間傳遞。例如，流體諸如但不限于入口和/或出口氣體、液體以及它們的混合物，可在至少ー個能量轉換模塊216和至少ー個能量存儲模塊116之間流通。此外，ー種或多種流體可在至少ー個能量轉換模塊216和至少ー個能量存儲模塊116之中的任ー個當中流通。繼續(xù)參考圖4A和4B，能量轉換模塊21 6可包括被配置用于將第一形式的能量18 (圖3A-3C)轉換為第二形式的能量36的裝置、設備或系統(tǒng)。包括但不限于引擎發(fā)電機(engine-generator);潤輪發(fā)電機；直流電機；交流電機；無活塞線性交流電機；燃料電池；熱カ發(fā)動機包括但不限于外部和/或內(nèi)部燃燒活塞、渦輪、和/或以汽油、柴油、E85、こ醇、甲醇、氫、天熱氣和/或丙烷為燃料的汪克爾發(fā)動機；以及它們的組合。此外，能量轉換模塊216可將第一種形式的能量18轉換為熱能、電能、化學能、電化學能、機械能、勢能、動能以及它們的組合。另外，第二種形式的能量36可還被轉換為另ー種形式的能量。例如，化學能(即第一種形式的能量18)可被轉換為機械能(即第二種形式的能量36)，機械能可通過能量轉換模塊216被反過來轉換為電能(即另ー種形式的能量)。廢熱緩解可由以下提供，例如熱交換器(未示出)，通過該熱交換器燃料和/或空氣在進入熱機用于燃燒之前被強制經(jīng)過歧管(未示出)以便收集廢熱；熱交換器，通過該熱交換器流體被循環(huán)，被冷卻器(未示出)冷卻，或被輻射器(未示出)、冷卻器或多個可互換能量模塊16、116、216中的另ー個輻射式冷卻；和/或廢熱-能量轉換裝置，該廢熱-能量轉換裝置被置于多個可互換能量模塊16、116、216之內(nèi)和/或之間。因此，正如以下更詳細描述的那樣，多個可互換能量模塊16、116、216可為用于車輛12的能量儲存和動カ產(chǎn)生的單ー來源，或者可增大車輛12的其他存儲系統(tǒng)(未示出)和/或動カ產(chǎn)生系統(tǒng)(未示出)。參考圖4A，在一個非限制性例子中，至少ー個能量轉換模塊216可包括引擎發(fā)電機38，引擎發(fā)電機被配置來將化學能(即第一形式的能量18 (圖3A-3C))轉換為電能(即第ニ形式的能量36)。也就是說參考圖3C和4A，能量轉換模塊216可消耗被放置在相同的或其他能量儲存模塊116 (圖3C)的容器32 (圖3C)內(nèi)或者車輛12的其他儲存容器(未示出) 內(nèi)的燃料34 (圖3C)，例如汽油，并且將第一形式的能量18 (圖3C)(即儲存在燃料34內(nèi)的化學能)轉換為第二形式的能量36 (圖4A)(即電能)。更明確地說，如圖4A所示，引擎發(fā)電機38可包括連接到發(fā)電機42的發(fā)動機40。發(fā)動機40可為以燃料34 (圖3C)為動カ的內(nèi)燃機，并且可反過來給發(fā)電機42提供動力，由此來發(fā)電。在參考圖4A的一個非限制性例子中，至少ー個能量轉換模塊216可包括燃料電池44，燃料電池被配置為將化學能(即第一形式的能量18 (圖3C))轉換為電能(即第二形式的能量36)。即參考圖3C和4B，能量轉換模塊216可消耗被放置在能量儲存模塊116(圖3C)的容器32 (圖3C)內(nèi)的燃料34 (圖3C)，例如氫，并且將第一形式的能量I 8 (圖3C)(即儲存在燃料34內(nèi)的化學能)轉換為第二形式的能量36 (圖4B)(即電能)。更明確地說，如圖4B所示,燃料電池44可包括燃料電池組46和平衡裝置(a balance of plant) 48,即支持組件和部件例如水化器、壓縮器、化學容器、歧管等等。燃料電池組46可以燃料34 (圖3C)為動力，并可由平衡裝置48補充和/或支持。燃料電池44可通過化學反應發(fā)電。此外，盡管未示出，需要重視的是，當平衡裝置48可被置于另ー個能量轉換模塊21 6中時，燃料電池44可被置于相同的能量轉換模塊21 6或任何編號的能量轉換模塊216中。即可定制能量系統(tǒng)10可包括至少兩個可操作地彼此連接的能量轉換模塊216。燃料電池44的適當例子包括但不限于聚合物電解質膜燃料電池、直接甲醇燃料電池、磷酸燃料電池、熔融碳酸鹽燃料電池、固體氧化物燃料電池以及它們的組合。在另ー個實施例中，多個可互換能量模塊16中的至少ー個可為能量改造模塊(未示出)，其包括被配置來儲存燃料34 (圖3C)的容器32 (圖3C)，以及被配置來儲存第二燃料(未示出)的第二個容器(未示出)。也就是說，能量改造模塊可將燃料34轉換為第二燃料。例如，燃料34可為植物油，第二燃料可為生物柴油。在這個例子中，能量改造模塊可包括將燃料34轉換為第二燃料的酷基轉換能力。應認識到，盡管多個可互換能量模塊16可根據(jù)形狀和尺寸相互交換，多個可互換能量模塊16中的每ー個都可通過標簽、標記和/或顔色區(qū)分，以便用戶可手工地或通過計算機和/或遠程協(xié)助確定多個可互換能量模塊16中的每ー個是否都被配置作為能量儲存模塊116 (圖3A-3C)、能量轉換模塊216 (圖4A和4B)或能量改造模塊(未示出)。此外，由于多個可互換能量模塊16可存儲和/或轉換第一形式的能量18，多個可互換能量模塊16可作為用于民用和エ業(yè)應用的二次能量來源。例如，多個可互換能量模塊16可提供備用電能和/或作為發(fā)電機42 (圖4A)運轉以補充從本地電網(wǎng)接收到的電能。現(xiàn)在參考圖I和5，可定制能量系統(tǒng)10還包括插座50，插座限定至少ー個其中的腔體52 (圖5)并被配置來與多個可互換能量模塊16操作地通信。如圖5所示，至少ー個腔體52被配置來容納多個可互換能量模塊16中的任ー個。至少ー個腔體52可擴展進入插座50，深度從大約O. 25m到大于各個可互換能量模塊16的長度24，并且多個可互換能量模塊16中的姆ー個都可被置于單獨的腔體52內(nèi)，從而使多個可互換能量模塊16中的姆ー個都在可定制能量系統(tǒng)10運行的過程中與插座50操作地通信。例如，插座50可具有在每個單獨腔體52里的端子(未示出)，其被配置來與可互換能量模塊16匹配并操作地通信。繼續(xù)參考圖I和5，插座50可限定其中的多個腔體52。例如，插座50可限定多于 可定制能量系統(tǒng)10的可互換能量模塊16總數(shù)的腔體52。即如圖5所示，在可定制能量系 統(tǒng)10運行的過程中，一個或更多的腔體52可保持空的或未填滿，從而為額外的可互換能量模塊16提供容量和/或減少在運行過程中的可定制能量系統(tǒng)10的重量。盡管在如圖I和5中所示中具有大致矩形形狀，插座50可具有其他的形狀或結構。在一個實施例中，多個腔體52可被按大致矩形陣排列從而形成蜂巣和/或六邊形結構。此外，如圖I最佳顯示的那樣，多個腔體52可由插座50的兩個或更多的側面54、56來限定。因此，當多個可互換能量模塊16被置于單獨的腔體52內(nèi)，多個可互換能量模塊16可從插座50的兩個或更多的側面54、56突出。插座50可操作地通信于并容納任何數(shù)量的多個可互換能量模塊16。例如，插座50可被配置來容納并操作地通信從大約ー個可互換能量模塊16到多于或等于大約60個的可互換能量模塊16。在一種變型中，插座50可容納并操作地通信達到大約30個可互換能量模塊16。如圖I和5所示，多個可互換能量模塊16中的每ー個都可被置于至少一個腔體52(圖5)內(nèi)的第一位置(在圖I中以58概略表不)。即多個可互換能量模塊16中的一個可沿可互換能量模塊16的縱向軸線20 (圖2)延伸進入一個單獨的腔體52,從而從插座50的側面54突出。繼續(xù)參考圖I和2，為了確保各個腔體52 (圖5)內(nèi)的可互換能量模塊16精確對準，多個可互換能量模塊16中的每ー個都可包括裝置60、160，其被配置來將可互換能量模塊16鎖入至少ー個腔體52。參考圖1，在一個非限制性例子中，裝置60可包括可旋轉手柄，其被配置來轉動并將可互換能量模塊16操作地鎖定或者固定進入各個腔體52，從而，例如楔(未示出)、突出體(未示出)或侵入體(未示出)可為高壓電氣通信、低壓電氣通信、流體通信、數(shù)據(jù)通信和它們的組合提供有效連接。在另ー個例子中，如圖2最佳顯示的那樣，裝置160可包括楔或其他具有與腔體52內(nèi)容納表面(未示出)互補形狀的突出體。即如圖2所示，裝置160可被成形以匹配腔體52的互補容納表面，從而正確地排列腔體52內(nèi)的可互換能量模塊16。再次參考圖1，多個可互換能量模塊16中的每ー個都可包括裝置62，其被配置來指示可互換能量模塊16被放置并操作地鎖定在至少ー個腔體52 (圖5)之中的第一位置58。即，裝置62可給用戶指示可互換能量模塊16被精確對準，正確地放置在內(nèi)，并且與插座50操作地通信。例如,裝置62可為一系列顯示可互換能量模塊16和各個腔體52之間連接位置和狀態(tài)的指示燈。即，在運行中，用戶可將ー個可互換能量模塊16插入ー個打開的腔體52，并使裝置60接合，例如轉動手柄直到可互換能量模塊16操作地鎖定在腔體52內(nèi)。假如可互換能量模塊16未對準或未操作地鎖定在腔體52內(nèi)，裝置62的紅色指示燈變亮。一旦可互換能量模塊16被操作地鎖入腔體52內(nèi)的位置，但是可互換能量模塊16和插座50之間的操作地通信還沒有被建立， 裝置62的黃色指示燈可變亮。同樣地，一旦可互換能量模塊16與插座50操作地通信，裝置62的緑色指示燈可變亮。再次參考圖2-4B，多個可互換能量模塊16中的每ー個都可包括至少ー個連接器64，連接器被配置來與插座50 (圖I)和多個可互換能量模塊16中的另外ー個匹配并操作地通信。至少ー個連接器64對于多個可互換能量模塊16中的每ー個都可為標準的或通用的。通過非限制性例子的方式，至少ー個連接器64可包括一個或更多的導管66，用于低壓電氣通信、高壓電氣通信、流體通信、氣態(tài)和/或排氣通信，數(shù)字信號通信以及它們的組合。此外，取決于可互換能量模塊16是否被配置為能量儲存模塊116 (圖3A-3C)、能量轉換模塊216 (圖4A和4B)或能量改進模塊(未示出)，一個或更多的導管66對于特殊的運行情況可為非激活的。通過非限制性例子的方式，至少ー個連接器64可包括低壓電流總線，低壓電流總線被配置來給插座50 (圖I)和/或多個可互換能量模塊中的另外ー個輸送數(shù)據(jù)信號。至少ー個連接器64可選擇性地或額外地包括高壓直流或交流總線，其被配置來給插座50(圖I)和/或多個可互換能量模塊中的另外ー個輸送電能。同樣的，至少ー個連接器64可包括被配置來將液體或氣體燃料34(圖3C)、冷卻剤、廢氣以及它們的混合物輸送到插座50和/或另外的可互換能量模塊16的流體或氣體管道66。因此，插座50被配置為與多個可互換能量模塊16操作地通信，并且多個可互換能量模塊16中的每ー個可被配置為與ー個或更多的其他可互換能量模塊16操作地通信。另外，盡管未示出，根據(jù)要求的運行狀況，多個可互換能量模塊16中的每ー個都可包括其他的功能性，例如但不限于廢氣處理、遠程通信和/或信息娛樂傳輸。多個可互換能量模塊16中的每ー個能互換地插入至少ー個腔體體52 (圖5)并能從其移除。也就是說，由于多個可互換能量模塊16被如上所述那樣通用化和標準化，多個可互換能量模塊16中的每ー個都可互換地插入多個腔體體52中的任一個并能從其移除。在不同的狀態(tài)下，ー個可互換能量模塊16可容易地從插座50移除并用另ー個可互換能量模塊16代替。此外，由于多個可互換能量模塊16中的每ー個都是彼此可互換的，任ー個腔體52均可容納多個可互換能量模塊16中的任ー個。這種可互換性考慮了維修和維護、存儲、使用以及采購單個可互換能量模塊16的簡便性。此外，用戶可根據(jù)車輛12 (圖12)運行的狀況來配置能量和動カ的儲存和轉換屬性。例如，用戶可通過互換多個可互換能量模塊16中的ー個或多個來改變?nèi)剂项愋汀Ｒ簿褪钦f，對于ー些運行狀況，車輛12可以汽油為燃料，對于其他的運行狀況，車輛12可以氫為燃料。用戶可因此為車輛12在重量、運行效率以及能量儲存和轉換之間決定并選擇想要的平衡。每個可互換能量模塊16可還包括被配置來與外部燃料源(未示出)連通的接ロ(未示出)。因此，每個可互換能量模塊16可通過將可互換能量模塊16連接到在接ロ處的補給燃料管路(未示出)來補給燃料和/或使之充滿。例如，參考圖3C，容器32可經(jīng)由接ロ被燃料34補充。同樣地，參考圖3A，電池28可經(jīng)由接ロ被電能補充。特別的，接ロ可被配置來容納補充管頭或尖頭插頭。再次參考圖1，插座50也被配置來與車輛12操作地通信。即插座50可給車輛12輸送材料和/或能量，例如但不限于高和/或低壓電能、熱能、機械能、化學能、冷卻剤、廢氣、燃料34以及它們的混合物。例如，插座50可輸送電能給車輛12，正如以下更詳細描述的那樣。此外，如圖I和5所示，可定制能量系統(tǒng)10可還包括多個能量儲存模塊116和多個能量轉換模塊216。在ー種配置中，多個能量儲存模塊116的數(shù)量可大于多個能量轉換模塊216的數(shù)量，以限定可定制能量系統(tǒng)10的第一種運行配置(在圖I中以68概略示出)。例如，為了車輛12的長途電推進，可定制能量系統(tǒng)10可包括比能量轉換模塊216更多的能量儲存模塊116。也就是說，與包括引擎發(fā)電機38 (圖4A)的能量轉換模塊216的數(shù)量相比，可定制能量系統(tǒng)10可包括比較多數(shù)量的包括電池28 (圖3A)和/或電容器30 (圖3B)的 能量儲存模塊116。替換地，多個能量轉換模塊216的數(shù)量可大于多個能量儲存模塊116的數(shù)量，以限定可定制能量系統(tǒng)10的第二種運行配置(在圖5中以70概略示出)。例如，用于要求重載荷的高動カ牽引的駕駛狀況，可定制能量系統(tǒng)10可包括少于能量轉換模塊216的能量儲存模塊116。也就是說，與包括引擎發(fā)電機38 (圖4A)的能量轉換模塊216的數(shù)量相比，可定制能量系統(tǒng)10可包括比較小數(shù)量的包括電池28 (圖3A)和/或電容器30 (圖3B)的能量儲存模塊116，從而根據(jù)需要給車輛12相對地增加推進動力。因此，可定制能量系統(tǒng)10在第一運行配置68 (圖I)和第二運行配置70 (圖5)之間可為可逆地配置。用不同的方式表述，能量儲存模塊116的數(shù)量對能量轉換模塊216的比率可由用戶選擇并改變。即用戶可交換多個可互換能量模塊16中的任ー個來給車輛12并在其內(nèi)定制能量和動カ的傳遞和儲存。現(xiàn)在參考圖6，車輛12至少包括一個電機14和可定制能量系統(tǒng)10(圖1)，可定制能量系統(tǒng)被配置為與至少ー個電機14操作地通信，正如以上描述的那樣。更明確地說，插座50可被配置為把第一形式的能量18(圖3A-3C),例如電能,最終傳輸?shù)街辽侃`個電機14以給車輛12提供推進力。同樣地，插座50可被配置來給兩個或更多的可互換能量模塊16提供操作地通信從而儲存、轉換、和/或將第一種和/或第二形式的能量18、36 (圖3A-4B)傳輸給至少ー個電機14。這樣，多個可互換能量16可還包括附加的電子部件和/或數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)(未不出)。此外，盡管多個可互換能量模塊I 6中的姆ー個都被在圖6中不出，其被布置在單獨的腔體52內(nèi)的大致垂直的位置。應認識到的是插座50可被布置從而多個可互換能量模塊16中的每ー個都在大致水平的位置插入并可從各個腔體52移除。也就是說，大致平行于沿著車輛12行駛的平面(未示出)。任何被配置來把電能轉換為機械能的電機14均可適用于車輛12。另外，車輛12可包括任何數(shù)量的電機14。例如，對于每個車輪72 (圖6)車輛12可包括一個電機14?；蛘?，對于每個車輪72，車輛12可包括多于ー個電機14。繼續(xù)參考圖6，在一個實施例中，車輛12可包括車架74和多個插座50，每個插座被布置在車架74上，并彼此分隔開。也就是說，與圖I所示的實施例相反，在這個實施例中，車輛12可包括多插座50，多插座被置于車輛12的多區(qū)域之中。例如，一個插座50可被置于靠近每個電機14的車架74上。同樣地，一個或更多插座50可被置于車輛12的前部、后部或者側部。盡管未示出，車輛12可還包括控制單元或模塊，其被配置來與至少ー個插座50和車輛12的其他部件相連通。例如，控制單元或模塊可監(jiān)控和/或調(diào)節(jié)充電狀態(tài)、動カ分配，能量密度、燃料水平、推進動カ需求等等以確保車輛12的優(yōu)化運行效率?？刂茊卧蚰K可為車輛12的單一部件或可被作為多組分配在車輛12的分散位置。也就是說，控制単元或模塊可作為單一部件起作用，或可包括子部件或組，其獨立地和/或協(xié)作地起作用來與至少ー個插座50和車輛12的其他部件相連通。當翻新或新的可互換能量模塊16被插入?yún)g獨的腔體52(圖5和6)，控制系統(tǒng)可用新的動カ性能來更新車輛12。此外，控制系統(tǒng)可給每個車輪72 (圖6)維持可靠的動力并確保燃料類型和/或能量18，36 (圖3A-4B)之間的轉換對于用戶是無縫并難以察覺的。車輛12可還包括信息系統(tǒng)(未示出)，信息系統(tǒng)被配置來將關于多個能量儲存模塊116中的每ー個的損耗水平和/或多個能量轉換模塊216效率水平的信息傳送給用戶。信 息系統(tǒng)可還提供關于可互換能量模塊16的維修設施、零售商，和/或用于優(yōu)化重量、操作、平衡、動力、能量、燃料效率和車輛12域的建議運行配置68、70的信息。例如，用戶可將車輛12的要求運行模式，舉例來說，高動カ或高燃料節(jié)省模式，和/或操作地的可互換能量模塊16的數(shù)量和類型輸入信息系統(tǒng)，信息系統(tǒng)可提出可定制能量系統(tǒng)10的優(yōu)化的運行配置68、70。信息系統(tǒng)可還建議并引導在可定制能量系統(tǒng)10之內(nèi)的単獨的可互換能量模塊I 6的布置。此外，信息系統(tǒng)可為車輛12的集成部件或可由能從車輛12移除的個人信息裝置提供，例如，電話或筆記本電腦。信息系統(tǒng)可以例如聲音通信、文本通信或車輛遠程通信的方式運行。因此，可定制能量系統(tǒng)10和車輛12是柔性的，可配置的和可定制的。例如，車輛12可用可定制能量系統(tǒng)10的基本配置制造，并且用戶可根據(jù)車輛12要求的運行狀態(tài)定制并重新配置可定制能量系統(tǒng)10。特別地，車輛12可以以例如40英里的電域制造，并且用戶可增加可定制能量系統(tǒng)10來將車輛12的電域擴展到例如100英里或更多。因此，車輛12可適應調(diào)整和/或經(jīng)濟狀態(tài)的改變。更特別地，可定制能量系統(tǒng)10可被定制來響應燃料價格、燃料有效性和排放規(guī)章的變化。另外，車輛12的設計和美學未被大型動カ裝置和傳輸組件所抑制。此外，如上所述，多個可互換能量模塊16、116、216中的每ー個都可儲存電能、機械能和/或化學能；可將電能、機械能和/或化學能轉換為其他形式的能量18、36 ;可提供電能；可提供輔助儲存電能、機械能和/或化學能的子系統(tǒng)；和/或可儲存、轉換和/或提供以它們?nèi)魏位旌戏绞降哪芰?。雖然用于實施本發(fā)明公開內(nèi)容的最優(yōu)方式已被詳細描述，與本發(fā)明相關的本領域技術人員應理解為實現(xiàn)本發(fā)明的各種可選設計和實施例均在所附權利要求范圍內(nèi)。
權利要求
1.一種用于車輛的可定制能量系統(tǒng)，該可定制能量系統(tǒng)包括 多個可互換能量模塊，其中，所述多個可互換能量模塊中的至少一個為能量存儲模塊，該能量存儲模塊被配置為儲存第一形式的能量。
插座，其限定至少一個在其中的腔體并且被配置為與所述多個可互換能量模塊操作地通信，其中所述至少一個腔體被配置為容納所述多個可互換能量模塊中的任一個； 其中，所述多個可互換能量模塊中的每一個都具有實質上相似的形狀，并且能互換地插入所述至少一個腔體并能從其移除。
2.如權利要求I所述的可定制能量系統(tǒng)，其中，所述多個可互換能量模塊中的每一個都具有實質上相似的尺寸。
3.如權利要求I所述的可定制能量系統(tǒng)，其中，所述至少一個能量儲存模塊包括被配置來儲存化學能的電池。
4.如權利要求I所述的可定制能量系統(tǒng)，其中，所述至少一個能量儲存模塊包括被配置來儲存電能的電容器。
5.如權利要求I所述的可定制能量系統(tǒng)，其中，所述至少一個能量儲存模塊包括被配置來儲存燃料的容器。
6.如權利要求I所述的可定制能量系統(tǒng)，其中，所述多個可互換能量模塊中的至少一個為能量轉換模塊，該能量轉換模塊被配置為與所述至少一個能量儲存模塊操作地通信并將所述第一形式的能量轉換為第二形式的能量。
7.如權利要求6所述的可定制能量系統(tǒng)，其中，所述至少一個能量轉換模塊包括被配置來將化學能轉換為電能的燃料電池。
8.如權利要求6所述的可定制能量系統(tǒng)，其中，所述至少一個能量轉換模塊包括被配置來將化學能轉換為電能的引擎發(fā)電機。
9.如權利要求I所述的可定制能量系統(tǒng)，其中，所述多個可互換能量模塊中的每一個均包括被配置來將所述可互換能量模塊操作地鎖定進入所述至少一個腔體的裝置。
10.如權利要求2所述的可定制能量系統(tǒng)，其中，所述多個可互換能量模塊中的每一個都具有縱向軸線以及在實質上垂直于所述縱向軸線的橫截面上具有六邊形形狀。
全文摘要
一種用于車輛的可定制能量系統(tǒng)包括多個可互換能量模塊，其中，多個可互換模塊中的至少一個為能量存儲模塊，其被配置為存儲第一形式的能量。可定制能量系統(tǒng)還包括插座，插座限定至少一個在其中的腔體并且被配置為和多個可互換能量模塊操作地通信，其中至少一個腔體被配置來容納多個可互換能量模塊中的任一個。多個可互換能量模塊中的每一個都具有實質上相似的形狀，并且能互換地插入至少一個腔體并能從其移除。
文檔編號B60K8/00GK102848901SQ20121022837
公開日2013年1月2日 申請日期2012年7月2日 優(yōu)先權日2011年6月30日
發(fā)明者A.T.蒂蒙斯 申請人:通用汽車環(huán)球科技運作有限責任公司