TW200415300A - Series and parallel combined dual power drive system - Google Patents

Description

200415300 五、發明說明a) ( t 傳統陸上水上或空域載具通常為單動力系統，近年因節 約能源及節制污染之需求，而致力於雙動力驅動系統研發， 其中以同時具有内燃引擎驅動與蓄電池電力驅動馬達之電馬 達驅動系統頗多投入，回顧各種已發展之雙動力驅動系統包 括： 1. 串聯驅動系統：為以引擎驅動發電機，再以發電機電能 驅動馬達以驅動負載，其缺點為在不同滿載率之效率差異太 大； 2. 儲能式串聯驅動系統：為以引擎牽動發電機，再以發電 機電能驅動馬達進而驅動負載，並在輕載時，發電機之電能 部份輸入蓄電池以儲存電能，供在引擎停止時，由蓄電池電 能驅動馬達進而驅動負載； 3. 並聯驅動系統：引擎直接供驅動負載及同時在輕載時牽 動發電機對蓄電池充電，引擎停止時由儲能蓄電池之電能驅 動馬達以驅動負載，重載時引擎及蓄電池電能所驅動馬達一 齊驅動負載，其缺點為必需設置足夠容量之儲能蓄電池。 此項串並聯混合式雙動力驅動系統，為首創具有串聯驅 動系統及並聯驅動系統之混合運作功能之優點，除能以並聯 驅動系統運作而由引擎動力作高功率及作高效率驅動負載 外，並可依選擇性設置儲能電池、或不設置儲能電池，而在 負載1 0 8為低功率低速之輕載驅動時，呈串聯驅動系統運 作，而以引擎組1 0 0驅動第一電機單元1 0 1作發電機運轉，其 輸出電能供驅動第二電機單元1 03作為馬達功能運轉，以驅 動較輕之負載，進而改善以引擎作低功率及低速驅動時之低

200415300 五、發明說明（2) , , 效率與高污染之缺失者。 圖1所示為本發明之系統方塊圖之一，為此項串並聯混 合式雙動力驅動系統，其引擎轉軸與第一及第二電機單元轉 軸呈串列之結構形態，其主要結構如下： --引擎組1 0 0 :為由習用之各種内燃引擎所構成者； ---第一電機單元1 01 :為具發電機功能或可轉換發電機或 馬達功能之交流、或直流，無刷 '或有刷之迴轉電機所構成 者； --離合器1 0 2 :為藉人力、或機力、或氣壓、或油壓之流 力、或電磁力等所操控之離合器，用以供傳輸或切斷迴轉機 械能之傳輸者； 第二電機单元103:為具馬達功能或可轉換為馬達功能 或發電機功能之交流、或直流，無刷、或有刷之迴轉電機所 構成者； ——第二電機單元作電動機驅動之控制單元1 0 4 :為供操控 作為發電機功能運轉之第一電機單元1 0 1，或儲能蓄電池組 1 0 6對作為馬達功能運轉之第二電機單元1 0 3之轉向、轉速、 扭力、電流等之控制功能者； --中央控制單元105:為由固態、或機電式元件、或晶片 及相關軟體所構成，供接受人工操控介面1 0 7之操控以操控 此項串並聯混合式雙動力驅動系統，以及操控第二電機單元 作電動機驅動之控制單元1 0 4、及操控系統内各單元之回授 監控及協調互動運轉者； --啟動電池1 1 0 :為習用可用以啟動引擎組1 0 0、或可對

200415300 五、發明說明（3) 周邊配備供電之可充放電電池組所構成者. ._ —一人工操控介面1〇7 :為由固册 及相關軟體所構成，供接受 ：：-式疋件、或：： 聯混合式雙動力驅動系；f呆控之輪入以操控此項串孤 --負載1 0 8 ··為以陆p $ I L & 接受輸入迴轉機械動能之=二域載具及產業設備等需 ——變速單元1〇9: 元所構成，供設置於自動或半自動或手排之變速单 之間，或第—電機罝引擎/组100轉軸與第一電機單元101轉柏 離合器102輸出端盥第— iuzr別入缒之間a a分mώ么、弟一電機早兀103轉軸之間，戋第二電機 早凡103轉軸與負载108之間者。 及弟一电 此項串並聯混人七錐I丄 能含： σ工又動力驅動系統至少具有以下主要功 ――引擎組100輸出供驅動第一 機，而第一電機單亓1ηι μ * 電機早疋ιοί所構成之赉電 機單元103所構成之弓幸2冓成之發電機之轉軸、與第二電 元103所構成夕民^馬達軺軸間設有離合器102，第二電機單 馬達動力輪出供驅動負載108，而在負載108 為輕載時離合考1 η 9尤知人 ^ ^ #繁一 # Μ抑 不耦合，由引擎組1〇〇作低速輸出運轉騍 ”、早70 101所構成之發電機產生電能，再以第一電 、早兀所構成之發電機之電能，驅動第二電機單元1〇3戶乃 =之馬達進而驅動負載108，此狀態系統呈串聯：動系統β 性質之運轉者； 負載108為重載時離合器102閉合，由引擎組1〇〇之輸出 動能驅動負载1 〇 8者。

ΙΗ1 200415300 五、發明說明（4) , , 以及至少具有以下可依需要作選擇性設置或不設置之副 功能含： 離合器102不耦合，由第一電機單元1〇1所構成之發電 機變為馬達功能，而由啟動電池1 1 0之電力所驅動以啟動引 擎組1 0 0作運轉者； 離合器102不閉合，而以第二電機單元103所構成之馬 達反轉倒車者； 離合器1 〇 2閉合，而以引擎組1 〇 〇驅動負載10 8作倒車驅 動者。 此項串並聯混合式雙動力驅動系統，考量於市區環境及 引擎故障時之電力驅動之需求，以及再生發電動能煞車時之 儲能需求，可進一步加設儲能蓄電池組1 〇 6，以在引擎組1 〇 (] 動力驅動第一電機單元1〇1作為發電機功能運轉時，所發電 之電能對儲能蓄電池組106充電，以及包括在 (1)系统串聯運轉而負載108輕載時，第一電機單元作發 電機f能運轉，其發電電能除供驅動第二電機單元1〇3作馬 達功能驅動負載外，亦可由部份發電電能供對儲能蓄電池組 1者0 6充電，以使引擎組ι〇〇運作於能源效率較高之工作範圍、 (一以引擎組100動力直接輕載驅動負載108時，其所驅動之 機單元101作發電機功能運轉’而將部份發 之 池組106充€，以使引擎組作於能源效電，較對高録 範園者；或 ° (3)由弓I擎組100驅動第一電機單元101作發電機功能輸 j出 之

第8頁 200415300 五、發明說明（5) " --—- 電能’對儲能蓄電池組1 0 6充電者；或 '、 (Hi車時藉第一電機單元101、或第二電機單元1 02、或兩 m專作發電機功能對儲能電池組106充電，或加接電能 相承負載’以作再生發電之動能回授煞車者。 儲能蓄電池組〗〇6電能之輸出用途含·· 乍供Λ擇Λ取代原有啟動電池no驅動第一電機單元 1 作為馬達功能運轉以啟動引擎組1 〇〇者，· 以驅動負載 1(〇28)者可供驅動第二電機單元103作為驅動馬達， (3)可對其他負載供電； (j) J儲能蓄電池組106之電能以驅動第 第一電機單元103，而以其中之_作 電機早70101、或 協助引擎組1〇〇共同驅動負載1〇8者/、、馬達功能之運轉，以 (5)藉儲能蓄電池組106之電能以驅或 二電機單元1 03同時作馬達功能之 弟一電機單元1 01及第 同驅動負載1 0 8者。 ’而協助引擎組1 〇 〇共 一圖2所示為本發明之實施例方 第二電機單元轉軸呈並列之結構例 之二，為引擎轉轴與 綜合上述，此項串並聯混合 具有串聯驅動系統及並聯驅動系 力驅動系統，為首創 除能以並聯驅動系統運作而由w聲=混合運作功能之優點， 驅動負載外，並可依選擇性設 力作高功率及作高效 池试而在負載108為低功率低速之二電池、或不設置儲能電 系統運作’而以引擎組1。。驅動第：載驅動時，”聯驅動 ____ 電機單元101作發電機運

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第10頁 200415300 圖式簡單說明 圖1為本發明之實務例方塊圖之一。 圖2為本發明之實務例方塊圖之二。 元件符號說明：

第11頁 100 引 擎 組 101 第 一 電 機 單 元 102 離 合 器 103 第 二 電 機 單 元 104 第 二 電 機 單 元作電動機驅動之控制單元 105 中 央 控 制 單 元 106 儲 能 蓄 電 池 組 107 人 工 操 控 介 面 108 負 載 109 變 速 單 元 110 啟 動 電 池

Claims (1)

1. 200415300 六、申請專利範圍 —_ 種串並聯混合式雙動力驅動系統，為首創具有庐. 動糸統及並聯驅動系統之混合運作功能，除能：驅 統運作而由引擎動力作高功率及作高效率驅動負載广動系 依選擇性設置儲能電;也、或不設置儲能電$也，而 並可 =低功率低速之輕載驅動時，呈串聯驅動系統運作負：1〇8 擎組100驅動第一電機單元1〇1作 Μ引 ，第二電機單元_為馬達功’能電運= ，而改善以引擎作低功率及低速驅動時之低 =之▲負 杂之缺失者。 阪双手與两污 2#如申明專利範圍第工項所述之串並聯混合 統，其引擎轉軸與第一及第—雷施 雙動力驅動系 態，其主要結構如；：機早兀轉轴呈串列之結構形 二2擎組1〇〇、為由習用之各種内燃引擎所構成者丨 弟一电機單兀1〇1:為具發電機功能轉 ;達功能之交流、或直流’無刷、或有刷之 二二合磁=所=合:機二或工或油壓^ 械能之傳輸者； 用（、傳輪或切斷迴轉機 —第二電機單元103 :為具 或發電機功能之交流、或直流，、b ^轉換為馬達功能 構成者； “、、刷或有刷之迴轉電機所 第二電機單元作電動機驅動之 為發電機功能運轉之第〜電機;01，=諸蓄為供操控 4储犯畜電池組

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   10 6對作為馬逵 ，. .,^ 适功犯運轉之第二電機單元103之轉向、轉速、 扭1、電流等之控制功能者； 及相H控制單元105: *由固態、或機電式元件、或晶片 虫、人-所構成’供接受人工操控介面1 0 7之操控以操控 从雨&並聯混合式雙動力驅動系統，以及操控第二電機單元 2機驅動之控制單元1 0 4、及操控系統内各單元之回授 監控及協調互動運轉者； 了啟動電池110 :為習用可用以啟動引擎組100、或可對 周邊配備供電之可充放電電池組所構成者； 一一人工操控介面107 :為由固態、或機電式元件、或晶片 及相關軟體所構成，供接受人工操控之輸入以操控此項串並 聯混合式雙動力驅動系統者； 負載108 :為以陸上或水上或空域載具及產業設備等需 接受輸入迴轉機械動能之負載者； 而 了—變速單元109:可為各種自動或半自動或手排之變速單 元所構成，供設置於引擎組1〇〇轉軸與第一電機單元1〇1轉抽 之間’或第一電機單元101轉軸與離合器102輸入端之間，或 離合器102輸出端與第二電機單元103轉軸之間，或第二電^ 單元103轉軸與負載108之間者。 ％ 3 ·如申請專利範圍第2項所述之串並聯混合式雙動力驅動系 統，至少具有以下主要功能含： ” 一〜引擎組100輸出供驅動第一電機單元1〇1所構成之發带 機，而第一電機單元101所構成之發電機之轉軸、與第 機單元103所構成之馬達轉轴間設有離合器102，第'二電機單

   200415300 六、申請專利範圍 701 0 3所構成之馬達動力輸出供驅動負載1 〇 8，而在負載i 〇 8 為，載時離合器102不耦合，由引擎組1〇〇作低速輪出運轉驅 動第一電機單元101所構成之發電機產生電能，再以第一電 機單凡1 0 1所構成之發電機之電能，驅動第二電機單元1 〇 3所 構成之馬達進而驅動負載1 0 8，此狀態系統呈串聯驅動系統 性質之運轉者； 一 一負載108為重載時離合器102閉合，由引擎組100之輸出 動能驅動負載1 〇 8者。 4·如申請專利範圍第2項所述之串並聯混合式雙動力驅動系 P 統’至少具有以下可依需要作選擇性設置或不設置之副功能 含： 亡、離合器1〇2不耦合，由第一電機單元1〇1所構成之發電 機臭為馬達功能，而由啟動電池11 0之電力所驅動以啟動引 擎組100作運轉者； 二—離合器102不閉合，而以第二電機單元1〇3所構成之馬 達反轉倒車者； 離合器102閉合，而以引擎組100驅動負載108作倒車驅 動者。 t如申請專利範圍第2項所述之串並聯混合式雙動力驅動系 叙丄可進一步加設儲能蓄電池組1〇6，以在引擎組1〇〇動力驅 —電機單元101作為發電機功能運轉時，所發電之電能 對儲能蓄電池組1 〇 6充電，以及包括在 (^)系統串聯運轉而負載108輕载時，第一電機單元1〇1作發 私機功能運轉，其發電電能除供驅動第二電機單元1〇3作馬

   第14頁 200415300 六、申請專利範圍 達功能驅動負載外，亦可由部份發電電能供對儲能蓄電池組 1 0 6充電’以使引擎組1 0 0運作於能源效率較高之工作範 者； (2) 引擎組1 〇 〇動力直接輕載驅動負載丨〇 8時，其所驅動之第 一電機單元1 〇 1作發電機功能運轉，而將部份發電電能對儲 能蓄電池組106充電，以使引擎組〗〇〇運作於能源效率較 工作範圍者； (3) 由引擎組1〇〇驅動第一電機單元1〇1作發電機功能輸出之 電能’對儲能蓄電池組丨〇 6充電者；或 (4) =車時藉第一電機單元1〇1、或第二電機單元1〇2、或兩 者同時轉作發電機功能對儲能電池組1〇6充電，或加接電能 損耗負載，以作再生發電之動能回授教車者。 t如專利範圍第1項所述之串並聯混合式雙動力驅動系 、洗，/、儲能蓄電池組106電能之輸出用途含： H)可&^ ^擇性取代原有啟動電池11 0驅動第一電機單元 :，作為馬達功能運轉以啟動引擎組ι〇〇者； 1 0 8者' 驅動第一電機單元1〇3作為驅動馬達，以驅動負載 (3 )可對其他負載供電； (4 ) 藉儲能蓄電池έ 1 n m # ii is - 1 Π〇 之黾犯以驅動第一電機單元101、或 協助引擎組1〇〇 A n n /、中一作為馬達功能之運轉，以 且刚共冋驅動負載1〇8者 二電機單元1〇3同時作=廷：以驅動第-電機單元101及第 下馬達功倉b之運轉，而協助引擎組i 〇 〇共

   第15頁 1 精儲能蓄電池⑴ ^ 200415300

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