TWI636639B - 充電設備及具有該充電設備之純電動或混合動力交通工具 - Google Patents

充電設備及具有該充電設備之純電動或混合動力交通工具 Download PDF

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Abstract

一種適用於純電動或混合動力交通工具的充電設備，其具有： 一發動機單元，係依一燃料產生一機械動能；一傳動軸，其一端係與該發動機單元連接以傳遞該機械動能；以及一發電機單元，與該傳動軸之另一端連接以接收該機械動能並依該機械動能產生一第一電能，其中該第一電能係充作一純電動或混合動力交通工具之一儲能設備之一充電電源，及/或該純電動或混合動力交通工具之一電動機之一驅動電源。

Description

充電設備及具有該充電設備之純電動或混合動力交通工具
本發明係有關於一種充電設備，特別是一種適用於純電動或混合動力交通工具的充電設備。
一般的電動車係藉由電池驅動馬達以提供行駛動力。然而當電池電力耗盡後，電動車便須更換電池或由外部充電後方能繼續行駛。
為瞭解決前述問題，CN101814767揭示一種電動機交通工具的自動充電裝置，其係在現有汽車、艦船、飛機、或列車的車體上設置一組或二組扇葉，以藉由風力或水力發電以對一電池模組充電而提供續航力。然而，風力或水力並不會持續存在，而且扇葉容易因捲入異物而故障。
另外，一般的混合動力車係採用引擎和電動機(馬達)提供動力，其中引擎係以燃料為能量來源，電動機係依一電池模組的電能產生動力，而該電池模組則由引擎所驅動之一發電機獲得充電電力。然而，根據現有技術，一般的混合動力車在對電池模組充電的過程中，會在傳動軸、飛輪和離合器等連接機件之間消耗不少能量，而且該些機件也易因磨耗而損壞。
為解決前述的問題，本領域亟需一新穎的適用於純電動或混合動力交通工具的充電設備。
本發明之一目的在於揭露一種適用於純電動或混合動力交通工具的充電設備，其可提供一方便有效率的嵌入式交通工具儲能設備充電技術方案以適用於一純電動交通工具或一混合動力交通工具。
本發明之另一目的在於揭露一種適用於純電動或混合動力交通工具的充電設備，其可藉由單一傳動軸提高能量傳輸效率。
本發明之又一目的在於揭露一種適用於純電動或混合動力交通工具的充電設備，其可提供一最佳化供電方案以保護一交通工具儲能設備及支援一交通工具的各種行駛需求。
為達前述目的，一種適用於純電動或混合動力交通工具的充電設備乃被提出，其具有：
一發動機單元，係依一燃料產生一機械動能；
一傳動軸，其一端係與該發動機單元連接以傳遞該機械動能；以及
一發電機單元，與該傳動軸之另一端連接以接收該機械動能並依該機械動能產生一第一電能，其中該第一電能係充作一純電動或混合動力交通工具之一儲能設備之一充電電源，及/或該純電動或混合動力交通工具之一動力引擎之一驅動電源。
在一實施例中，所述之適用於純電動或混合動力交通工具的充電設備包含一電子控制單元(ECU--electronic control unit)，其中該電子控制單元係分別與該發動機單元及該發電機單元耦接以調控該第一電能之一電壓及/或一電流，以提供符合一額定規格的電能。
在一實施例中，該電子控制單元具有致能或禁能該第一電能之功能。
在一實施例中，所述之適用於純電動或混合動力交通工具的充電設備包含有：
一電能管理單元，具有一第一電能輸入埠以與該發電機單元耦接，且該電能管理單元具有依該第一電能產生一第二電能之一功能，該第二電能係用以對該儲能設備充電或驅動該動力引擎；以及
一電子控制單元(ECU--electronic control unit)，分別與該發動機單元、該發電機單元及該電能管理單元耦接以調控該第二電能之一電壓及/或一電流，以提供符合一額定規格的電能。
在一實施例中，該電子控制單元具有致能或禁能該第二電能之功能。
在一實施例中，該電能管理單元具有一第二電能輸入埠以與一外部電源耦接以獲得一外部電能，且該電能管理單元係依該第一電能或該外部電能產生該第二電能。
在一實施例中，該外部電源係一市電或一充電樁。
在一實施例中，該電能管理單元具有一電能輸出功能以供電給一外部裝置。
在一實施例中，所述之適用於純電動或混合動力交通工具的充電設備，其中該電子控制單元能夠決定將該第一電能只傳送至該儲能設備或只傳送至該動力引擎或同時傳送至該儲能設備及該動力引擎。
為達前述目的，一種具有前述充電設備之純電動或混合動力交通工具乃被提出。
為使　貴審查委員能進一步瞭解本發明之結構、特徵及其目的，茲附以圖式及較佳具體實施例之詳細說明如後。
請參照圖1，其為本發明適用於純電動或混合動力交通工具的充電設備之一實施例方塊圖。如圖1所示，一充電設備100包括一發動機單元110、一傳動軸120以及一發電機單元130。
發動機單元110係依一燃料產生一機械動能，其中該燃料可為石油(汽油或柴油)或天然氣或氫氣或生物燃料。
傳動軸120之一端係與發動機單元110連接而另一端則與發電機單元130連接，俾以使該機械動能直接由傳動軸120傳遞至發電機單元130。
發電機單元130係與傳動軸130連接以接收該機械動能並依該機械動能產生一第一電能，其中該第一電能可充作一純電動或混合動力交通工具之一儲能設備之一充電電源，及/或該純電動或混合動力交通工具之一電動機(馬達)之一驅動電源，其中所述混合動力包含一燃料引擎動力和一電動機(馬達)動力。亦即，一混合動力交通工具可藉由一燃料引擎動力及/或一電動機(馬達)動力推動。
請參照圖2，其為本發明適用於純電動或混合動力交通工具的充電設備之另一實施例方塊圖。如圖2所示，一充電設備200包括一發動機單元210、一傳動軸220、一發電機單元230以及一電子控制單元(ECU--electronic control unit)240。
發動機單元210係依一燃料產生一機械動能，其中該燃料可為石油(汽油或柴油)或天然氣或氫氣或生物燃料。
傳動軸220之一端係與發動機單元210連接而另一端則與發電機單元230連接，俾以將該機械動能直接由傳動軸220傳遞至發電機單元230。
發電機單元230係與傳動軸220連接以接收該機械動能並依該機械動能產生一第一電能，其中該第一電能可充作一純電動或混合動力交通工具之一儲能設備之一充電電源，及/或該純電動或混合動力交通工具之一電動機(馬達)之一驅動電源。
電子控制單元240係分別與發動機單元210及發電機單元230耦接以調控該第一電能之一電壓及/或一電流，以提供符合一額定規格的電能，從而避免損害所述儲能設備或所述電動機(馬達)。
另外，電子控制單元240可具有致能或禁能該第一電能之功能以因應該純電動或混合動力交通工具的各種行駛狀態(穩定行駛、加速、剎車或怠速)。
請參照圖3，其為本發明適用於純電動或混合動力交通工具的充電設備之又一實施例方塊圖。如圖3所示，一充電設備300包括一發動機單元310、一傳動軸320、一發電機單元330、一電能管理單元340以及一電子控制單元350。
發動機單元310係依一燃料產生一機械動能，其中該燃料可為石油(汽油或柴油)或天然氣或氫氣或生物燃料。
傳動軸320之一端係與發動機單元310連接而另一端則與發電機單元330連接，俾以將該機械動能直接由傳動軸320傳遞至發電機單元330。
發電機單元330係與傳動軸320連接以接收該機械動能並依該機械動能產生一第一電能。
電能管理單元340具有一第一電能輸入埠以與發電機單元330耦接以接收該第一電能，以及一第二電能輸入埠以與一外部電源400(可為一市電或一充電樁)耦接以獲得一外部電能，且電能管理單元340係依該第一電能或該外部電能產生該第二電能，其中，該第二電能可充作一純電動或混合動力交通工具之一儲能設備之一充電電源，及/或該純電動或混合動力交通工具之一電動機(馬達)之一驅動電源。另外，電能管理單元340可進一步具有一電能輸出功能以供電給一外部裝置。
電子控制單元350係分別與發動機單元310、發電機單元330及電能管理單元340耦接以調控該第二電能之一電壓及/或一電流，以提供符合一額定規格的電能，從而避免損害所述儲能設備或所述電動機(馬達)。
另外，電子控制單元350可具有致能或禁能該第二電能之功能以因應該純電動或混合動力交通工具的各種行駛狀態(穩定行駛、加速、剎車或怠速)。例如，電子控制單元350能夠決定將該第一電能只傳送至該儲能設備或只傳送至該動力引擎或同時傳送至該儲能設備及該動力引擎。
請參照圖4，其為採用本發明充電設備之一純電動或混合動力交通工具之一應用例方塊圖。如圖4所示，一交通工具，可為例如(但不限於)車、船或飛機，包含一充電設備500、一儲能設備600、一電動機610、一主傳動軸620及四個輪子630，其中，充電設備500可為前述之充電設備100、200或300，用以將一燃料以高效率的方式轉成一第一輸出電能(可為所述第一電能或所述第二電能)，並將該第一輸出電能儲存在儲能設備600內；儲能設備600則係用以提供一第二輸出電能至電動機610以驅動電動機610；以及電動機610係與主傳動軸620連接以藉由主傳動軸620轉動四個輪子630。
於操作時，由於充電設備500內之發動機單元和發電機單元共用同一傳動軸，因此，當該發動機啟動，該發電機也啟動發電。
另外，通過在充電設備500內設置電子控制單元(ECU)及/或電能管理單元，則可進行一自動電能控制作業而使該發電機所產生的電能達到最佳化。
另外，通過在充電設備500內設置電子控制單元及/或電能管理單元，可將充電設備500之輸出電能之電壓及/或電流限制在一定的範圍內，以提供穩定的電能給儲能設備600，從而起到保護儲能設備600及延長儲能設備600壽命的作用。
另外，當從外部電源(例如(但不限於)市電或充電樁(electric charging station))提供電能給儲能設備600時，通過在充電設備500內設置電子控制單元及/或電能管理單元，即可將輸出電能之電壓及/或電流限制在一定的範圍內，以提供穩定的電能給儲能設備600，從而起到保護儲能設備600及延長儲能設備600壽命的作用。
另外，通過在充電設備500內設置電子控制單元(ECU)及/或電能管理單元，充電設備500即可在儲能設備600蓄電量低於一下限值時啟動發電，以對儲能設備600充電，以及在儲能設備600充電至一上限值時停止充電。如此，即可讓純電動或混合動力交通工具之續航能力不受儲能設備600容量之限制，亦即，即可增加純電動或混合動力交通工具之續航能力。
請參照圖5，其為採用本發明充電設備之一純電動或混合動力交通工具之另一應用例方塊圖。如圖5所示，一交通工具，可為例如(但不限於)車、船或飛機，包含一充電設備700、一儲能設備800、一電動機810、一主傳動軸820及四個輪子830，其中充電設備700可為前述之充電設備100、200或300，其中，充電設備700可為前述之充電設備100、200或300，用以將一燃料以高效率的方式轉成一第一輸出電能(可為所述第一電能或所述第二電能)，並將該第一輸出電能儲存在儲能設備800內；儲能設備800則係用以提供一第二輸出電能至電動機810以驅動電動機810；以及電動機810係與主傳動軸820連接以藉由主傳動軸820轉動四個輪子830。
於操作時，由於充電設備700內之發動機單元和發電機單元共用同一傳動軸，因此，當該發動機啟動，該發電機也啟動發電。
另外，通過在充電設備700內設置電子控制單元(ECU)及/或電能管理單元，則可進行一自動電能控制作業而使該發電機所產生的電能達到最佳化。
另外，通過在充電設備700內設置電子控制單元及/或電能管理單元，可將充電設備700之輸出電能之電壓及/或電流限制在一定的範圍內，以提供穩定的電能給儲能設備800，從而起到保護儲能設備800及延長儲能設備800壽命的作用。
另外，當從外部電源(例如(但不限於)市電或充電樁(electric charging station))提供電能給儲能設備800時，通過在充電設備700內設置電子控制單元及/或電能管理單元，即可將輸出電能之電壓及/或電流限制在一定的範圍內，以提供穩定的電能給儲能設備800，從而起到保護儲能設備800及延長儲能設備800壽命的作用。
另外，通過在充電設備700內設置電子控制單元(ECU)及/或電能管理單元，充電設備700即可在儲能設備800蓄電量低於一下限值時啟動發電，以對儲能設備800充電，以及在儲能設備800充電至一上限值時停止充電。如此，即可讓純電動或混合動力交通工具之續航能力不受儲能設備800容量之限制，亦即，即可增加純電動或混合動力交通工具之續航能力。
另外，通過在充電設備700內設置電子控制單元(ECU)及/或電能管理單元，當充電設備700啟動時，若該純電動或混合動力交通工具正處於前進狀態，則充電設備700所產生的所述第一輸出電能可不經過儲能設備800而直接提供給電動機810；若充電設備700所產生之電能大於該純電動或混合動力交通工具前進所需的電能，則可將過多的電能儲存至儲能設備800中。另外，當該純電動或混合動力交通工具在某些特殊的狀況下，瞬間所需的電能大於儲能設備800所能提供時，例如瞬間加速，則充電設備700可提供額外的電能，以提升該純電動或混合動力交通工具的性能，並降低儲能設備800的負擔，從而延長儲能設備800的壽命。
藉由前述所揭露的設計，本發明乃具有以下的優點：
1.本發明的充電設備可提供一方便有效率的嵌入式交通工具充電設備充電技術方案以適用於一純電動交通工具或一混合動力交通工具。
2.本發明的用於純電動或混合動力交通工具的充電設備可藉由單一傳動軸提高能量傳輸效率。
3.本發明的適用於純電動或混合動力交通工具的充電設備可提供一最佳化供電方案以保護一交通工具儲能設備及支援一交通工具的各種行駛需求。
本案所揭示者，乃較佳實施例，舉凡局部之變更或修飾而源於本案之技術思想而為熟習該項技藝之人所易於推知者，俱不脫本案之專利權範疇。
綜上所陳，本案無論就目的、手段與功效，在在顯示其迥異於習知之技術特徵，且其首先發明合於實用，亦在在符合發明之專利要件，懇請　貴審查委員明察，並祈早日賜予專利，俾嘉惠社會，實感德便。
100、200、300、500、700‧‧‧充電設備
110、210、310‧‧‧發動機單元
120、220、320‧‧‧傳動軸
130、230、330‧‧‧發電機單元
240、350‧‧‧電子控制單元
340‧‧‧電能管理單元
400‧‧‧外部電源
600、800‧‧‧儲能設備
610、810‧‧‧電動機
620、820‧‧‧主傳動軸
630、830‧‧‧輪子
圖1為本發明適用於純電動或混合動力交通工具的充電設備之一實施例方塊圖。 圖2為本發明適用於純電動或混合動力交通工具的充電設備之另一實施例方塊圖。 圖3為本發明適用於純電動或混合動力交通工具的充電設備之又一實施例方塊圖。 圖4為採用本發明充電設備之一純電動或混合動力交通工具之一應用例方塊圖。 圖5為採用本發明充電設備之一純電動或混合動力交通工具之另一應用例方塊圖。

Claims (10)

  1. 一種適用於純電動或混合動力交通工具的充電設備，其具有：一發動機單元，係依一燃料產生一機械動能；一傳動軸，其一端係與該發動機單元連接以傳遞該機械動能；以及一發電機單元，與該傳動軸之另一端連接以接收該機械動能並依該機械動能產生一第一電能，其中該第一電能係充作一純電動或混合動力交通工具之一儲能設備之一充電電源，及/或該純電動或混合動力交通工具之一動力引擎之一驅動電源；以及該純電動或混合動力交通工具具有一主傳動軸，且該充電設備之所述傳動軸和該純電動或混合動力交通工具之所述主傳動軸係二相異軸。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之適用於純電動或混合動力交通工具的充電設備，其進一步包含一電子控制單元(ECU--electronic control unit)，其中該電子控制單元係分別與該發動機單元及該發電機單元耦接以調控該第一電能之一電壓及/或一電流，以提供符合一額定規格的電能。
  3. 如申請專利範圍第2項所述之適用於純電動或混合動力交通工具的充電設備，其中該電子控制單元進一步具有致能或禁能該第一電能之功能。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之適用於純電動或混合動力交通工具的充電設備，其進一步包含：一電能管理單元，具有一第一電能輸入埠以與該發電機單元耦接，且該電能管理單元具有依該第一電能產生一第二電能之一功能，該第二電能係用以對該儲能設備充電或驅動該動力引擎；以及一電子控制單元(ECU--electronic control unit)，分別與該發動機單元、該發電機單元及該電能管理單元耦接以調控該第二電能之一電壓及/或一電流，以提供符合一額定規格的電能。
  5. 如申請專利範圍第4項所述之適用於純電動或混合動力交通工具的充電設備，其中該電子控制單元進一步具有致能或禁能該第二電能之功能。
  6. 如申請專利範圍第4項所述之適用於純電動或混合動力交通工具的充電設備，其中該電能管理單元進一步具有一第二電能輸入埠以與一外部電源耦接以獲得一外部電能，且該電能管理單元係依該第一電能或該外部電能產生該第二電能。
  7. 如申請專利範圍第6項所述之適用於純電動或混合動力交通工具的充電設備，其中該外部電源係一市電或一充電樁。
  8. 如申請專利範圍第4項所述之適用於純電動或混合動力交通工具的充電設備，其中該電能管理單元進一步具有一電能輸出功能以供電給一外部裝置。
  9. 如申請專利範圍第2項所述之適用於純電動或混合動力交通工具的充電設備，其中該電子控制單元能夠決定將該第一電能只傳送至該儲能設備或只傳送至該動力引擎或同時傳送至該儲能設備及該動力引擎。
  10. 一種純電動或混合動力交通工具，其具有如申請專利範圍第1至9項所述之適用於純電動或混合動力交通工具的充電設備。
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