TW201716261A - 發電機模組及串聯式混合動力系統 - Google Patents

Abstract

一種發電機模組包括內燃機、曲軸、第一發電機、第二發電機以及儲電裝置。內燃機用以提供機械能。曲軸連接內燃機用以傳遞內燃機的機械能。第一發電機連接曲軸之一端用以將內燃機產生的機械能轉換成電能。第二發電機連接曲軸之另一端用以將內燃機產生的機械能轉換成電能。儲電裝置電性連接第一發電機及第二發電機，用以儲存第一發電機與第二發電機所產生的電能。一種使用上述發電機之串聯式混合動力系統亦被提及。

Description

發電機模組及串聯式混合動力系統

本發明係關於一種混合動力系統；特別關於一種串聯式混合動力系統之發電機模組。

混合動力車輛(Hybrid Electric Vehicle，HEV)是使用兩種或以上能量來源驅動的車輛，而驅動系統可以有一套或多套。常用的能量來源有燃油、電池、燃料電池、太陽能電池、壓縮氣體等，而常用的驅動系統包含內燃機、電動機、渦輪機等技術。

使用燃油驅動內燃機加上電池驅動電動機的混合動力車稱為油電混合動力車，目前市面上的混合動力車多屬此種。油電混合動力車普遍比同型純內燃機車輛有更好的燃油效率及加速表現，被視為較環保的選擇，而缺點在於售價較高、動力系統占用空間較大、電池的壽命受限等。

串聯式混合動力車中的內燃機，並不作為直接的動力來源，而是利用內燃機驅動發電機而為電池充電，進而提高電池的續航力。中華民國專利號I344426揭露一種混合動力系統，包括引 擎、第一電動機及第二電動機等。

本發明提供一種發電機模組及一種串聯式混合動力系統，至少具有較佳的可靠度、較低的振動、較佳的發電效率及較佳的能量利用效率的其中一個優點。本發明的其他目的和優點可以從本發明所揭露的技術特徵中得到進一步的了解。

為達上述之一或部份或全部目的或是其他目的，本發明之一實施例提出一種發電機模組，包括一內燃機、一曲軸、一第一發電機、一第二發電機、以及一儲電裝置。內燃機用以提供機械能。曲軸連接內燃機用以傳遞內燃機的機械能。第一發電機連接曲軸之一端，用以將內燃機產生的機械能轉換成電能。第二發電機連接曲軸之另一端，用以將內燃機產生的機械能轉換成電能。儲電裝置電性連接第一發電機及第二發電機，用以儲存第一發電機與第二發電機所產生的電能。

本發明之一實施例的發電機模組，更包括一啟動馬達連接至內燃機用以啟動內燃機。

本發明之一實施例的發電機模組，其中該第一發電機與該第二發電機規格相同。

本發明之一實施例的發電機模組，其中該第一發電機與該第二發電機更用以啟動該內燃機。

本發明之一實施例的發電機模組，更包括一啟動 桿，用以啟動該內燃機。

本發明之一實施例提出一種串聯式混合動力系統，包括：一發電機模組以及一動力馬達。發電機模組包括一內燃機、一曲軸、一第一發電機、一第二發電機、以及一儲電裝置。內燃機用以提供機械能。曲軸連接內燃機，用以傳遞內燃機的機械能。第一發電機連接曲軸之一端，用以將內燃機產生的機械能轉換成電能。第二發電機連接曲軸之另一端，用以將內燃機產生的機械能轉換成電能。一儲電裝置電性連接第一發電機及第二發電機，用以儲存第一發電機與第二發電機所產生的電能。動力馬達電性連接儲電裝置，用以將電能轉換成機械能。

基於上述，本發明的實施例至少具有以下其中一個優點。由於本發明之實施例之串聯式混合動力系統採用第一發電機及第二發電機，因此至少具有較佳的可靠度、較低的振動、較佳的發電效率及較佳的能量利用效率的其中一個優點。

為讓本發明之上述特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉實施例，並配合所附圖式作詳細說明如下。

100‧‧‧發電機模組

110‧‧‧內燃機

120‧‧‧曲軸

130‧‧‧第一發電機

140‧‧‧第二發電機

150‧‧‧儲電裝置

160‧‧‧動力馬達

161‧‧‧傳動機構

170‧‧‧啟動桿

171‧‧‧軸承

180‧‧‧動力馬達

圖1為本發明之一實施例之發電機模組的示意圖。

圖2為本發明之另一實施例之發電機模組的示意圖。

圖3為本發明之又一實施例之發電機模組的示意圖

圖4為本發明之一實施例之串聯式混合動力系統的示意圖

有關本發明之前述及其他技術內容、特點與功效，在以下配合參考圖式之一較佳實施例的詳細說明中，將可清楚的呈現。以下實施例中所提到的方向用語，例如：上、下、左、右、前或後等，僅是參考附加圖式的方向。因此，使用的方向用語是用來說明並非用來限制本發明。

圖1為本發明之一實施例之發電機模組的示意圖。發電機模組100包括一內燃機110、一曲軸120、一第一發電機130、一第二發電機140、以及一儲電裝置150。內燃機110用以提供機械能。曲軸120連接內燃機110用以傳遞內燃機110的機械能。第一發電機130連接曲軸120之一端，用以將內燃機110產生的機械能轉換成電能。第二發電機140連接曲軸120之另一端，用以將內燃機110產生的機械能轉換成電能。儲電裝置150電性連接第一發電機130及第二發電機140，用以儲存第一發電機130與第二發電機140所產生的電能。

內燃機110能將燃料的化學能轉化為機械能，例如往復活塞式內燃機、轉子發動機、燃氣渦輪發動機、噴氣發動機等。內燃機使用的燃料非常廣泛，比較常見的有：汽油、柴油、航空煤油、液化石油氣、壓縮天然氣、氫氣以及生物燃料例如生物柴油、二甲醚、甲烷、乙醇，本發明並不加以限定。

第一發電機130或第二發電機140是一種將機械能轉換成電能的電氣設備，是利用各種動力使線圈與磁鐵有相對移 動，造成線圈內的磁通量改變，因此產生感應電流，是運用「電磁感應」原理將動力所作的功轉換成電能的裝置。本發明的發電機120不限於傳統的電動機或馬達，凡利用電磁感應原理使線圈與磁鐵相對移動造成線圈內的磁通量改變而產生感應電流的裝置，經適當調整修飾而適用本發明者，均屬於本發明第一發電機130及第二發電機140的範圍。

儲電裝置130為二次電池，例如鋰電池、鋰離子電池、鉛蓄電池、或鎳氫電池等或是其他適合的儲電元件，例如雙電層電容器(Electric double-layer capacitors,EDLC)，即超極電容器(Supercapacitor)，本發明並不加以限定。

本發明之一實施例之發電機模組100，第一發電機130與第二發電機140設置於曲軸120的兩端，因此具有較佳的轉動平衡，避免因為不平衡而產生的振動。本發明之一實施例之發電機模組100的第一發電機130與第二發電機140規格相同，因此由內燃機110帶動第一發電機130與第二發電機140發電時，具有更佳的轉動與振動平衡。

圖2為本發明之另一實施例之發電機模組200的示意圖。發電機模組200與發電機模組100相似。其中相同的元件給予相同的編號，此處不再贅述。發電機模組200更包括一啟動馬達160，連接至內燃機110，用以啟動內燃機110。由於內燃機110啟動時，需要極大的扭力，因此啟動馬達160可選擇轉矩大於第一發電機130或第二發電機140的電動機，以提供 不同的效果。

本發明之一實施例之發電機模組200的第一發電機130與第二發電機140規格相同，其效果如上所述。

啟動馬達160可包含傳動機構161，傳動機構161例如齒輪、齒輪組、皮帶、離合器、軸承或鏈條或上述元件之組合等，本發明並不加以限定。傳動機構161一端連接動力馬達160，另一端連接曲軸120，用以啟動內燃機110。

圖3為本發明之又一實施例之發電機模組300的示意圖。發電機模組300與發電機模組100相似。其中相同的元件給予相同的編號，此處不再贅述。發電機模組300更包括一啟動桿170，用以讓使用者以人工操作的方式來啟動內燃機110。啟動桿170可包括一軸承171，軸承可為單向軸承，本發明並不加以限定。

本發明之一實施例之發電機模組300的第一發電機130與第二發電機140規格相同，其效果如上所述。

請參考圖1，本發明之一實施例之發電機模組100，其中第一發電機130與第二發電機140更用以於一開始時啟動內燃機110。由於第一發電機130與第二發電機140同時出力啟動內燃機110，因此第一發電機130與第二發電機140可選用轉矩較小的電動機，於內燃機110開始運轉後，第一發電機130與第二發電機140被內燃機110帶動發電時仍可保有較佳的發電效率。

圖4為本發明之一實施例之串聯式混合動力系統1000 的示意圖。串聯式混合動力系統1000包括一發電機模組100與一動力馬達180。發電機模組100包括一內燃機110、一曲軸120、一第一發電機130、一第二發電機140、以及一儲電裝置150。內燃機110用以提供機械能。曲軸120連接內燃機110用以傳遞內燃機110的機械能。第一發電機130連接曲軸120之一端，用以將內燃機110產生的機械能轉換成電能。第二發電機140連接曲軸120之另一端，用以將內燃機110產生的機械能轉換成電能。儲電裝置150電性連接第一發電機130及第二發電機140，用以儲存第一發電機130與第二發電機140所產生的電能。動力馬達180電性連接儲電裝置150，用以將電能轉換成機械能。

動力馬達180是一種將電能轉化成機械能，用來驅動其他裝置的電氣設備。是利用電流進入線圈產生磁場，利用電流的磁效應，與永久磁鐵或由另一組線圈所產生的磁場互相作用產生吸力或斥力，可以將電能轉換成機械能。本發明的動力馬達180不限於傳統的馬達或電動機，凡利用電流的磁效應而使線圈產生磁力進而轉換成機械能的裝置，經適當調整修飾而適用本發明者，均屬於本發明的動力馬達180的範圍。

本發明之一實施例之串聯式混合動力系統1000，其中第一發電機130與第二發電機140更用以啟動內燃機110。

本發明之一實施例之串聯式混合動力系統1000，其中第一發電機130與第二發電機140規格相同。

本發明之一實施例之發電機模組100，第一發電機130與第二發電機140設置於曲軸120的兩端，因此第一發電機130與第二發電機140可選用轉矩較小的發電機，具有較佳的發電效率。

基於上述，本發明的實施例至少具有以下其中一個優點。由於本發明之實施例之串聯式混合動力系統採用第一發電機及第二發電機，因此至少具有較佳的可靠度、較低的振動、較佳的發電效率及較佳的能量利用效率的其中一個優點。

惟以上所述者，僅為本發明之較佳實施例而已，當不能以此限定本發明實施之範圍，即大凡依本發明申請專利範圍及發明說明內容所作之簡單的等效變化與修飾，皆仍屬本發明專利涵蓋之範圍內。另外本發明的任一實施例或申請專利範圍不須達成本發明所揭露之全部目的或優點或特點。此外，摘要部分和標題僅是用來輔助專利文件搜尋之用，並非用來限制本發明之權利範圍。

100‧‧‧發電機模組

110‧‧‧內燃機

120‧‧‧曲軸

130‧‧‧第一發電機

140‧‧‧第二發電機

150‧‧‧儲電裝置

Claims (10)

1. 一種發電機模組，包括：一內燃機，用以提供機械能；一曲軸，連接該內燃機，用以傳遞該內燃機的機械能；一第一發電機，連接該曲軸之一端，用以將該內燃機產生的機械能轉換成電能；一第二發電機，連接該曲軸之另一端，用以將該內燃機產生的機械能轉換成電能；以及一儲電裝置，電性連接該第一發電機及該第二發電機，用以儲存該第一發電機與該第二發電機所產生的電能。
2. 如申請專利範圍1所述的發電機模組，更包括一啟動馬達，連接至該內燃機，用以啟動該內燃機。
3. 如申請專利範圍2所述的發電機模組，其中該第一發電機與該第二發電機規格相同。
4. 如申請專利範圍1所述的發電機模組，其中該第一發電機與該第二發電機更用以啟動該內燃機。
5. 如申請專利範圍4所述的發電機模組，其中該第一發電機與該第二發電機規格相同。
6. 如申請專利範圍1所述的發電機模組，更包括一啟動桿，用以啟動該內燃機。
7. 如申請專利範圍6所述的發電機模組，其中該第一發電機與該第二發電機規格相同。
8. 一種串聯式混合動力系統，包括：一發電機模組，該發電機模組包括：一內燃機，用以提供機械能；一曲軸，連接該內燃機，用以傳遞該內燃機的機械能；一第一發電機，連接該曲軸之一端，用以將該內燃機產生的機械能轉換成電能；一第二發電機，連接該曲軸之另一端，用以將該內燃機產生的機械能轉換成電能；以及一儲電裝置，電性連接該第一發電機及該第二發電機，用以儲存該第一發電機與該第二發電機所產生的電能；以及一動力馬達，電性連接該儲電裝置，用以將電能轉換成機械能。
9. 如申請專利範圍8所述的串聯式混合動力系統，其中該第一發電機與該第二發電機更用以啟動該內燃機。
10. 如申請專利範圍9所述的串聯式混合動力系統，其中該第一發電機與該第二發電機規格相同。