TWI603867B - 有效回收車輛慣性滑行動能的發電系統 - Google Patents

Description

有效回收車輛慣性滑行動能的發電系統

本發明有關一種有效回收車輛慣性滑行動能的發電系統，於電動車輪轂連動一單向離合器、一星狀齒輪系及一發電系統，不需煞車斷電電能反饋裝置方式，以機械結構方式，於電動車遇紅燈或障礙物或下坡路段鬆開電門慣性滑行前進時，電動車輪轂受星狀齒輪系連動而慣性滑行前進，星狀齒輪系同時連動發電系統發電；同時採雙電源供電模式，包含超級電容、主動力電池及控制模組，發電系統僅對超級電容充電，使超級電容的電壓高於電動車之主動力電池，並以超級電容之較高電壓優先供電給電動車馬達；於超級電容的電壓低於主動力電池時，由主動力電池供電給電動車馬達；於電動車摧電門耗電前進時，電動車輪轂不連動發電系統，不發電也不耗用主動力電池電能之系統及其控制方法；無需複雜的電能反饋系統及所增加的能源損失，讓電動車慣性滑行前進的機械能可立即、有效回收成電能，同時具平穩主動力電池電流輸出之功能，延長電池壽命，有效降低用電量，及延長行駛里程，達到節能減碳的環保目的。

能源不足與環保問題，使電動車成為各國積極推動與參與能源不足與環保問題，使電動車成為各國積極推動與參與的交通科技產業，但續航能力為發展電動車的瓶頸，因此，業界皆不斷的致力於研發新能源或更省能的方法，因而有煞車回收能量，如中華民國發明專利I313652：『電動車輛再生能量回收煞車系統及其控制方法』；超級電容與鋰鐵電池並聯供電，如中華民國發明專利I415365：『具超電容平衡電路之行動載具電源系統』；及連動發電結構，如中華民國發明專利I446692：『輪轂馬達連動發電之結構』；美國發明專利US8723379 B2皆為一種節省能源使用以及提升續航能力的方法之一。

I313652發明專利，『為一種再生能量回收煞車系統，可使電動車輛有最高效率之能量使用之技術及依此技術所建構完成的再生能量回收煞車系統，包括：再生能量回收控制模組及核心控制器；核心控制器可根據煞車命令訊號、油門命令訊號、與馬達轉速訊號，控制再生能量回收控制模組內的電力電子元件、能量儲存與供應模組端電壓變換裝置內的電力電子元件和馬達繞組連接結構變換裝置內的電力電子元件，以達成電動車輛有最高效率之能量使用之目的』。該專利，利用煞車回充及使用快速充、放電之超級電容，雖採用雙定子繞組結構提升馬達之反電動勢電壓，但仍有下列問題：第一，煞車到停車產生回充的時間非常短暫，一般煞車前先鬆開電門，車輛開始慣性滑行，再進入煞車階段，再停車，若僅運用煞車到停車的時間，除非長陡坡，否則都只有兩、三秒，能充入超級電容的電能微不足道； 第二，煞車到停車階段，除非緊急煞車，否則車速通常低於每小時20公里，馬達轉速非常低，反電動勢有限；以發電機轉速與功率關係，低轉速發電效率低，若以習用機車輪胎直徑16吋，當以政府規定最高時速60公里行駛為例，其輪圈轉速為784RPM，以14V一定之出力電流與轉速關係，當轉速為1000RPM時，電流為1.05A，轉速為3000RPM時，電流為8.1A，因此即使車輛以最高時速60公里行駛，輪圈轉速784RPM，發電量微不足道，更何況時速低於20公里轉速僅261RPM，對延長車輛行駛里程幫助有限；且電能回收方式受制於太多因素，包括煞車命令訊號、油門命令訊號與轉速訊號等，較繁瑣，有進一步的簡化空間。

至於I415365發明專利，『以超電容與鋰鐵電池串聯組成為一平衡電路模組，改善行動載具電源系統的電壓平衡，同時對電池提供高功率之並聯輸出，在大輸出功率的時候交由超高電容負責放電，而需要較低功率平穩電流輸出時，則由鋰鐵電池供應』。係以市電充飽後之電池組合為基礎作電能調配，放電時，超級電容與鋰鐵電池並聯放電，雖有助於平衡電流，但大電流放電量仍受制於鋰鐵電池，對於電動車起步時瞬間之大電流需求，仍嫌不足，對延長鋰鐵電池壽命，增加行駛里程幫助有限，且未能充分利用超級電容快速充、放電及大電流放電之特性，有待進一步突破；即使被運用在I313652發明專利煞車回收系統，也會因煞車到停車時間甚為短暫，僅約幾秒鐘，能充入超級電容與鋰鐵電池間串、並聯系統中之電能仍然非常有限。

而中華民國發明專利I446692及美國發明專利US8723379 B2，輪轂馬達連動發電結構，雖有增加轉速達到有效發電之功能，在車輛於平面或下坡路段慣性滑行前進時固然能達到發電效果，但在車輛耗電前進時同時帶動發電卻增加車輛負載，影響行駛里程，為美中不足。

電動車既已成為各國積極推動與參與的交通科技產業，安全、充電設施與續航力為關鍵因素，在續航力方面，目前已知包括不同電池的搭配使用如超級電容與鋰鐵電池串、並聯供電，煞車回收能量，及連動發電結構等等，皆為一種節省能源使用以及提升續航能力的方法之一。惟煞車回收礙於煞車到停車時間甚為短暫及輪轂轉速不足，回收電能有限；超級電容與鋰鐵電池並聯供電，係於市電充飽後以平衡電流供電方式來延長電池壽命與增加行駛里程，其充、放電效果仍受制於並聯之鋰鐵電池，未能充分利用超級電容快速充、放電及大電流放電之特性，有待進一步創新；至於連動發電結構，在車輛耗電前進時同時帶動發電卻增加車輛負載，影響行駛里程，為美中不足。有鑑於上述問題，本發明藉由多次用心研究，強化發明專利I446692連動發電系統，以機械離合方式，在車輛耗電前進時，不連動發電系統，在電動車鬆開電門瞬間，即自動連動發電系統發電；這也同時彌補發明專利I313652煞車回充之不足，通常車輛從鬆開電門、煞車到停車的時間遠比從煞車到停車的時間長，採用鬆開電門瞬 運用超級電容搭配傳統電池的運作方式，作一創新，發電系統僅對超級電容充電，充分運用超級電容快速充、放電及大電流放電之特性，並採雙電源供電模式，以電壓優先模式並行但獨立經降壓電路供應電動車輪轂馬達電能；於電動車起步、加速前進會耗較大電流時，由超級電容優先供應電動車輪轂馬達電能，於平穩路段轉由主動力電池供應電動車輪轂馬達電能，使搭配的主動力電池以較平穩的電流放電，延長電池的壽命，延長行駛里程，達到節能減碳的環保目的。

本發明有關一種有效回收車輛慣性滑行動能的發電系統，包括兩個部份，第一部分：一單向離合器與星狀齒輪系結構，含一與電動車轉子輪轂連動之單向離合器(或稱單向軸承)，星狀齒輪系含一環齒輪，複數個行星齒輪，一太陽輪及行星齒輪左、右支架；第二部分：一發電、充電及雙電源供電系統，含一發電機，一與發電機電性連接之複數個串聯之超級電容，一主動力電池及控制模組。以電動車輪轂連動單向離合器、星狀齒輪系及發電機，不需煞車斷電電能反饋裝置方式，以機械結構方式，於電動車遇紅燈或障礙物或下坡路段鬆開電門慣性滑行前進時，電動車輪轂藉由單向離合器處於合的情況下，受星狀齒輪系連動而慣性滑行前進；星狀齒輪系同時連動發電機發電，將所發電能充入電動車上具高充、放電效率之超級電容內，無需複雜的電能反饋系統及所增加的能源損失，讓電動車慣性滑行前進的機械能可立即有效回收成電能，使超級電容的電壓高於電動車之主動力電池如鋰、鋰三元、鋰鐵、鎳氫或鉛酸電池；並以包含IGBT模電動車之主動力電池如鋰、鋰三元、鋰鐵、鎳氫或鉛酸電池；並以包含IGBT模組在內之雙電源供電模式，以交叉導通方式，調控超級電容與主動力電池電能，以電壓優先模式並行但獨立經MOSFET降壓電路供應電動車輪轂馬達電能，以超級電容之較高電壓優先供電給電動車輪轂馬達；於超級電容的電壓低於主動力電池時，轉由主動力電池供電給電動車輪轂馬達，並充分運用超級電容高功率密度、超長循環使用壽命(cycle time)，能快速充、放電與大電流等優異特性的，提供電動車輪轂馬達在起步、加速時瞬間大電流輸出需求，有效降低主動力電池用電量，平穩路段轉由較低電壓的主動力電池供電；於電動車摧電門耗電前進時，電動車輪轂藉由單向離合器處於離的情況下，不連動星狀齒輪系及星狀齒輪系所連動之發電機，不發電也不耗用主動力電池電能；除可平穩主動力電池電流輸出之功能，延長電池壽命外，同時延長行駛里程，達到節能減碳的環保目的。

A‧‧‧電動車輪轂馬達

A1‧‧‧輪轂

A11‧‧‧輪轂A1兩側蓋中央之軸承軸孔

B1‧‧‧左車架

B2‧‧‧右車架

1‧‧‧單向離合器與星狀齒輪系結構

11‧‧‧單向離合器

111‧‧‧螺孔

112‧‧‧卡掣滾柱

113‧‧‧彈簧

12‧‧‧星狀齒輪系

121‧‧‧環齒輪

122‧‧‧行星齒輪

123‧‧‧太陽輪

1231‧‧‧太陽輪中軸

124‧‧‧行星齒輪左支架

125‧‧‧行星齒輪右支架

1251‧‧‧行星齒輪右支架中央穿孔

2‧‧‧發電、充電及雙電源供電系統

21‧‧‧發電機

211‧‧‧發電機線圈定子

2111‧‧‧發電機線圈定子中央穿孔

212‧‧‧單向離合器

213‧‧‧發電機永磁轉子

22‧‧‧超級電容

23‧‧‧主動力電池

24‧‧‧控制模組

3‧‧‧作動

a1‧‧‧電動車慣性滑行前進時行星齒輪自轉

a2‧‧‧電動車慣性滑行前進時太陽輪中軸與行星齒輪反向轉動

a3‧‧‧電動車慣性滑行前進時環齒輪與行星齒輪同向轉動

b1‧‧‧電動車慣性滑行前進時單向離合器受環齒輪同向連動

b2‧‧‧電動車慣性滑行前進時輪轂受單向離合器同向連動

c1‧‧‧電動車慣性滑行前進時永磁轉子受太陽輪中軸同向連動

d1‧‧‧電動車摧電門耗電前進時輪轂轉動

d2‧‧‧電動車摧電門耗電前進時單向離合器受輪轂同向連動

第1圖，本發明具體實施例之簡要示意圖

第2圖，本發明具體實施例之立體分解圖

第3圖，本發明於車輛滑行前進時，輪轂、單向離合器與星狀齒輪系連動剖視圖。

第4圖，本發明於車輛滑行前進時，輪轂、單向離合器與星狀齒輪系連動立體分解圖。

第5圖，本發明於車輛耗電前進時，輪轂、單向離合器與環齒輪連動剖視圖。

第6圖，本發明於車輛耗電前進時，輪轂、單向離合器與環齒輪連動立體分解圖。

第7圖，本發明之發電、充電及雙電源供電系統動作流程圖。

茲依附圖實施例將本發明的技術特徵及作動詳細說明如下：第1圖係本發明具體實施例之簡要示意圖；如第1圖所示，本發明包括兩個部份，第一部分：一單向離合器與星狀齒輪系結構1，含一與電動車輪轂馬達A外轉子輪轂A1固結連動之單向離合器11(或稱單向軸承)，一星狀齒輪系12，星狀齒輪系12之環齒輪121之外緣與單向離合器11內緣連結單向連動；行星齒輪左、右支架124~125固結於車輛之左、右車架B1、B2；星狀齒輪系12之太陽輪之中軸1231，穿過行星齒輪右支架125之中央穿孔1251上之軸承軸孔，連動發電機21永磁轉子213轉動以發電。第二部分：一發電、充電及雙電源供電系統2：含一發電機21，一與發電機21電性連接之複數個串聯之超級電容22，一主動力電池23及控制模組24；發電機21包含一與太陽輪之中軸1231單向連動之永磁轉子213；控制模組24調控發電機21對超級電容22之充電，並於超級電容22飽電後，發電機21將所發電能洩掉不再充電；控制模組24同時調控主動力電池23與超級電容22以電壓優先模式並行但獨立供應電動車輪轂馬達A電能。

第2圖係本發明具體實施例之立體分解圖；如第2圖所示，包括：第一部分：一單向離合器與星狀齒輪系結構1：含一與電動車輪轂馬達A外轉子輪轂A1固結連動之單向離合器11(或稱單向軸承)，一星狀齒輪系12，包含一最外圈之環齒輪121，環齒輪121內側複數個與環齒輪121嚙合同向連動之行星齒輪122，一裝置於複數個行星齒輪122中間，與複數個行星齒輪122嚙合反向連動之太陽輪123及行星齒輪左、右支架124~125；星狀齒輪系12之環齒輪121之外緣與單向離合器11內緣連結單向連動；行星齒輪左、右支架124~125固結於車輛之左、右車架B1、B2，行星齒輪左支架124與輪轂A1兩側蓋中央之軸承軸孔A11連結，並固結穿過輪轂馬達A線圈定子之中央穿孔，復固結於左車架B1；行星齒輪右支架125，具一中央穿孔1251，並固結於右車架B2；太陽輪123具一中軸1231，穿過行星齒輪右支架125中央穿孔1251上之軸承軸孔，再穿過發電機21線圈定子211中央穿孔2111，以單向軸承212與發電機21永磁轉子213連結，單向連動以發電。

第二部分：一發電、充電及雙電源供電系統2：含一發電機21，一與發電機21電性連接之複數個串聯之超級電容22，一主動力電池23及控制模組24；發電機21由線圈定子211及永磁轉子213組成，線圈定子211固結於車架B2上，具一中央穿孔2111；太陽輪123中軸1231穿過線圈定子211中央穿孔2111後，以單向軸承212與永 磁轉子213連結單向連動以發電；主動力電池23可為各類二次電池，包括鋰、鋰三元、鋰鐵、鎳氫或鉛酸電池等，其串聯後之最高電壓預設為52.8V左右；複數個串聯之超級電容22，其最高電壓預設為59.4V左右；控制模組24調控發電機21對超級電容22充電，並於超級電容22達59.4V最高電壓時，發電機21將所發電能洩掉，不再對超級電容22充電；控制模組24同時包含一絕緣柵雙載子電晶體(Insulated Gate Bipolar Transistor，IGBT)模組，以交叉導通方式，調控主動力電池23與超級電容22以電壓優先模式並行但獨立供應電動車輪轂馬達A電能。

其中，該電動車遇紅燈或障礙物或下坡路段鬆開電門慣性滑行前進時，電動車輪轂A1藉由單向離合器11與星狀齒輪系12處於合的情況下，受星狀齒輪系12連動而慣性滑行前進，星狀齒輪系12同時連動發電機21發電，經由控制模組24調控，將所發電能充入電動車上具高充、放電效率之超級電容22內，使超級電容22的電壓高於電動車之主動力電池23的電壓；並以雙電源供電模式，經由控制模組24調控，以超級電容22之較高電壓優先供電給電動車輪轂馬達A；於超級電容22的電壓低於主動力電池23的電壓時，轉由主動力電池23供電給電動車輪轂馬達A；於電動車摧電門耗電前進時，電動車輪轂A1藉由單向離合器11與星狀齒輪系12處於離的情況下，不連動星狀齒輪系12及星狀齒輪系12所連動之發電機21，不發電也不耗用主動力電池23電能；其作動說明如下： (一).單向離合器與星狀齒輪系結構1，連動方式：請參閱第2圖，本發明具體實施例之立體分解圖，單向離合器11上螺孔111，供與電動車輪轂馬達A之輪轂A1螺合固結，單向離合器11之內緣具彈簧113頂住之滾柱(或滾珠)112，具單向卡掣之功能，此內緣連結星狀齒輪系12之環齒輪121之外緣，與環齒輪121單向連動；本發明之結構係以輪轂A1為單向離合器11之外輪，星狀齒輪系12為單向離合器11之內輪，依單向離合器11之連動原理，其連動模式為：輪轂A1為主動輪轉動前進時，單向離合器11與星狀齒輪系12呈離的滑動狀態，不連動星狀齒輪系12，當星狀齒輪系12成為主動輪與輪轂A1同向轉動時，星狀齒輪系12與單向離合器11呈合的緊固狀態，連動輪轂A1轉動前進；因電動車鬆開電門慣性滑行前進及摧電門耗電前進就會產生主動輪變換的情形，而產生發電與不發電不同結果，分別說明如下：(一)~1電動車遇紅燈或障礙物或下坡路段鬆開電門慣性滑行前進：請參閱第3圖，本發明於車輛滑行前進時，輪轂、單向離合器與星狀齒輪系連動剖視圖，及第4圖，本發明於車輛滑行前進時，輪轂、單向離合器與星狀齒輪系連動立體分解圖；當電動車遇紅燈或障礙物或下坡路段鬆開電門慣性滑行前進時，主動力電池23中斷供電給電動車輪轂馬達A，車輪與地面摩擦之阻力使車速減緩，輪轂A1成為被動輪，受車輛依慣性滑行前進推動；車輛依慣性滑行前進時，在行星齒輪左、右支架124~125固結於車架B1、B2之情況下，星狀齒輪系12成為主動輪，由行星齒輪122順時針自轉如作動a1，同時連動環齒輪 121順時針轉動如作動a3，及太陽輪123與其中軸1231逆時針轉動如作動a2；環齒輪121順時針轉動時，與環齒輪121外緣連結之單向離合器11內緣之卡掣滾柱112，受環齒輪121順時針轉動之推動，滾柱112壓縮彈簧113(圖中虛線隱藏埋入)被推往較狹隘的一側空間，卡掣滾柱112與環齒輪121外緣呈緊固狀態，在與單向離合器11處於合的情況下，連動單向離合器11順時針轉動如作動b1，並推動與單向離合器11固結之輪轂A1順時針轉動前進如作動b2，車輛得以依慣性繼續滑行前進；行星齒輪122同時連動太陽輪123與其中軸1231逆時針轉動如作動a2時，太陽輪123中軸1231穿過行星齒輪右支架125中央穿孔1251上之軸承軸孔，再穿過發電機21線圈定子211中央穿孔2111，再以單向離合器212單向連動發電機21永磁轉子213轉動如作動c1，以發電。

(一)~2電動車摧電門耗電前進：請參閱第5圖，本發明於車輛耗電前進時，輪轂、單向離合器與環齒輪連動剖視圖，及第6圖，本發明於車輛耗電前進時，輪轂、單向離合器與環齒輪連動立體分解圖；當電動車摧電門耗電前進，帶動輪轂A1順時針轉動前進如作動d1，輪轂A1為主動輪，連動單向離合器11順時針轉動如作動d2，單向離合器11內緣之卡掣滾柱112受彈簧113推往較寬鬆的一側空間，滾柱112與環齒輪121外緣間存在適當間隙，不產生摩擦，使單向離合器11處於離的情況下，與環齒輪121之外緣呈滑動狀態，不連動環齒輪121；環齒輪121及其所連動之行星齒輪122與太陽輪123以及與太陽輪123中軸1231連動之發電機21永磁轉子213也皆呈靜止 狀態不作動，不發電也不耗用主動力電池23電能。

星狀齒輪系結構中，環齒輪121與太陽輪123間可依齒數設計而形成不同之轉速比，本實施例中設定太陽輪123轉速為環齒輪121轉速之5倍，以習用之16吋輪圈為例，當車速為每小時60公里時，輪圈轉速約為784RPM，環齒輪121連動時，轉速亦為784RPM，經5倍速帶動太陽輪123轉動時，其轉速增至3918RPM；學理上發電機發電量與其轉速呈正相關，在實際操作上，以14V一定出力，轉速1000RPM時產生1.05A，相當於14.7W的電力，當轉速為3000RPM時，產生8.1A，相當於113.4W的電力，因此經由本發明星狀齒輪系12之增速結構，可使發電機21有效發電，即使當車輛減速至每小時20公里時，依本發明之結構，發電機21轉速也能達到1306RPM，仍然有效發電。

雖然經由星狀齒輪系12會產生約4%機械損，而5倍速的增速機構也會產生約20%的機械損，但發電機制係於車輛鬆開電門，不耗用主動力電池23電能下，慣性滑行前進時運作，因此即使本發明星狀齒輪系12之增速結構會造成約24%之機械損，卻也有70%以上的動能可轉為電能，增加車輛之行使里程。

(二). 發電、充電及雙電源供電系統2：請參閱第7圖本發明之發電、充電及雙電源供電系統動作流程圖；電動車電源開啟後，控制模組24偵測超級電容22與主動力電池23電壓；於電動車耗電前進時，控制模組24以包含IGBT模組在內之雙電 源供電模式，以交叉導通方式，調控超級電容22與主動力電池23電能之輸出，以電壓優先模式並行但獨立經MOSFET降壓電路供應電動車輪轂馬達A電能，以超級電容22之較高電壓優先供電給電動車輪轂馬達A；於超級電容22的電壓低於主動力電池23時，轉由主動力電池23供電給電動車輪轂馬達A；當電動車鬆開電門慣性滑行前進時，星狀齒輪系12連動發電機21發電，將所發電能充入與其電性連接之超級電容22，於超級電容22電壓達到預定之最高電壓，例如59.4V時，經由控制模組24之調控，發電機21將所發電能洩掉，停止對超級電容22充電。

超級電容22，一般通稱雙電荷層電容器(Electric Double Layer Capacitor，EDLC)，也可稱為Ultracapacitor或Super-Capacitor；雖然其單位體積的能量密度低，但具有高功率密度、超長循環使用壽命，能快速充、放電與大電流放電等優異特性，由於超級電容22具快速充電特性，在發電機21隨時充電的情況下，超級電容22的電壓也將隨時處於高於主動力電池23電壓之狀態；經由電壓優先模式並行但獨立經降壓電路供電給電動車輪轂馬達A之控制模組24調控下，超級電容22優先供電給電動車輪轂馬達A；又通常馬達啟動轉矩約為額定轉矩的1.4倍以上，在超級電容22大電流快速放電特性下，於電動車起步、加速行進會耗較大電流時，超級電容22提供一定程度的短時間大電流優先供電給電動車輪轂馬達A，有效降低主動力電池23用電量及減少其瞬間大電流輸出；但超級電容22快速放電 特性，經短時間供電給電動車輪轂馬達A後，超級電容22電壓將很快低於主動力電池23電壓，以電壓優先模式並行但獨立經降壓電路供應電動車輪轂馬達A電能之控制模組24，將調控轉由主動力電池23供電給電動車輪轂馬達A，亦即在電能穩定輸出之平穩路段，轉由主動力電池23供電給電動車輪轂馬達A。

超級電容22的充放電機制為物理現象，沒有化學反應，因此其循環壽命高達一萬次以上，本發明系統及其控制方法，於電動車行駛中，鬆開電門慣性滑行前進時啟動發電系統對超級電容22充電，且超級電容22於電動車再次起步時，短時間放電給馬達瞬間大電流輸出需求，有效降低主動力電池23用電量，頻繁的充、放電，也充分運用超級電容22此一優越特性，達到物盡其用。

以一標定電壓為48V，功率為1500W之輪轂馬達電動機車，配置一套標定電壓48V，30AH之鋰鐵電池為例，在標準負載下，其起步到額定最高時速每小時60公里約需6秒，若搭配22個350法拉，2.7V以平衡電阻串聯之超級電容，最高電壓為59.4V，當發電機充飽超級電容，並優先以超級電容供電輪轂馬達時，可持續供電約5.8秒，計算式如下：t=C*△V/I=350/22*(59.4-48)/(1500W/48V)=5.8(秒)；C=350(法拉)/22(個)，△V為鋰鐵電池標定電壓48V與超級電容22最高電壓59.4V之差，I為標定電壓為48V，功率為1500W之輪轂馬達之電流。 若連動之發電機最高輸出電壓為60V，電流為30A，則可在約6.1秒使超級電容充電至最高電壓59.4V；亦即，在發電機有效充電的情況下，經由適當的配置超級電容，可使電動車在起步、加速時所需之電能，大部分由超級電容來供應。

不平穩及瞬間大電流放電，是嚴重影響主動力電池23壽命之主要因素；在本發明架構下，超級電容22提供電動車在起步、加速時對於馬達功率瞬間大電流輸出之需求，而在電動車完成起步、加速後，在平穩路段維持平穩電流輸出時，負載通常不超過馬達輸出能力的70%，此時轉由較低電壓的主動力電池23供電，在電壓下降不超過馬達額定電壓20%以上時，馬達可安全且滿足負載之需求運轉，可有效降低用電量；此外超級電容22提供瞬間大電流輸出需求，具有效降低主動力電池23用電量及減少其瞬間大電流輸出之功能，不但可平衡主動力電池23電流穩定性，延長主動力電池23壽命，同時延長電動車每一次充電後的電池使用時間，延長行駛里程，並達到節能減碳的環保目的。

依本發明的實施例圖所揭露，其僅係用以例舉說明本發明的主要技術特徵，但並非用以限定本案的技術範圍，舉凡與本實施例等效之變化與置換運用，均應設為涵蓋於本發明之範疇內。綜上所述，誠可見本發明整體組成特徵已屬首創應用，且能夠達成預期的功效目的，故具有新穎性與進步性無訛，為此申請發明專利，敬請 依法詳審並賜准其專利。

A‧‧‧電動車輪轂馬達

A1‧‧‧輪轂

B1‧‧‧左車架

B2‧‧‧右車架

1‧‧‧單向離合器與星狀齒輪系結構

11‧‧‧單向離合器

12‧‧‧星狀齒輪系

121‧‧‧環齒輪

1231‧‧‧太陽輪中軸

124‧‧‧行星齒輪左支架

125‧‧‧行星齒輪右支架

1251‧‧‧行星齒輪右支架中央穿孔

2‧‧‧發電、充電及雙電源供電系統

21‧‧‧發電機

213‧‧‧發電機永磁轉子

22‧‧‧超級電容

23‧‧‧主動力電池

24‧‧‧控制模組

Claims (5)

1. 一種有效回收車輛慣性滑行動能的發電系統，包括：一單向離合器與星狀齒輪系結構：含一與電動車輪轂馬達外轉子輪轂固結連動之單向離合器，該星狀齒輪系環齒輪之外緣與該單向離合器內緣連結單向連動，該星狀齒輪系之行星齒輪左、右支架固結於車輛之左、右車架，於該電動車鬆開電門慣性滑行前進時，該行星齒輪自轉，連動該環齒輪再連動該單向離合器並推動該輪轂轉動前進；該行星齒輪同時連動太陽輪及其中軸，並單向連動發電機永磁轉子轉動以發電；於該電動車耗電前進時，該單向離合器不連動該星狀齒輪系及該星狀齒輪系所連動之發電機，不發電也不耗用主動力電池電能；一發電、充電及雙電源供電系統：含一發電機，一與該發電機電性連接之複數個串聯之超級電容，一主動力電池及控制模組；經由該控制模組調控，該發電機將所發電能充入該超級電容內，使該超級電容電壓高於該主動力電池，同時調控該主動力電池與該超級電容以電壓優先模式並行但獨立經降壓電路供應該電動車輪轂馬達電能。
2. 如申請專利範圍第1項所述之一種有效回收車輛慣性滑行動能的發電系統，該單向離合器與該星狀齒輪系之結構係以該輪轂為該單向離合器之外輪，該星狀齒輪系為該單向離合器之內輪，依該單向離合器之連動原理，其連動模式為：該輪轂為主動輪轉動時，該單向離合器與該星狀齒輪系呈離的滑動狀態，不連動該 星狀齒輪系，當該星狀齒輪系成為主動輪與該輪轂同向轉動時，該星狀齒輪系與該單向離合器呈合的緊固狀態，連動該輪轂轉動。
3. 如申請專利範圍第1項所述之一種有效回收車輛慣性滑行動能的發電系統，該主動力電池可為各類二次電池，包括鋰、鋰三元、鋰鐵、鎳氫或鉛酸電池。
4. 如申請專利範圍第1項所述之一種有效回收車輛慣性滑行動能的發電系統，於該電動車耗電前進時，該控制模組以包含IGBT模組在內之雙電源供電模式，以交叉導通方式，調控該超級電容與該主動力電池電能之輸出，以電壓優先模式並行但獨立經降壓電路供應該電動車輪轂馬達電能，以該超級電容之較高電壓優先供電給該電動車輪轂馬達，於該超級電容的電壓低於該主動力電池時，轉由該主動力電池供電給該電動車輪轂馬達。
5. 如申請專利範圍第1項所述之一種有效回收車輛慣性滑行動能的發電系統，該發電機將所發電能充入該超級電容達到該超級電容預定之最高電壓時，經由該控制模組之調控，該發電機將所發電能洩掉，停止對該超級電容充電。