專利名稱：串并聯混合式雙動力驅動系統的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種動力驅動系統，特別涉及一種串并聯混合式雙動力驅動系統。
背景技術：
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的需求，而致力于雙動力驅動系統研發，其中以同時具有內燃引擎驅動與蓄電池電力驅動馬達的電馬達驅動系統頗多投入，回顧各種已發展的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的效率差異太大；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，并在輕載時，發電機的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、并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的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的儲能蓄電池。
發明內容
針對上述問題，本發明的主要目的，乃在于提供一種串并聯混合式雙動力驅動系統，為首創具有串聯驅動系統及并聯驅動系統的混合運作功能的優點。
為達上述目的，本發明涉及一種串并聯混合式雙動力驅動系統，具有串聯驅動系統及并聯驅動系統的混合運作功能，除能以并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，還可依選擇性設置儲能電池、或不設置儲能電池，而在負載108為低功率低速的輕載驅動時，呈串聯驅動系統運作，而以引擎組100驅動第一電機單元101作發電機運轉，其輸出電能供驅動第二電機單元103作為馬達功能運轉，以驅動較輕的負載。
該串并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的結構形態，主要結構如下一引擎組100，為由習用的各種內燃引擎所構成；一第一電機單元101，為具發電機功能或可轉換發電機或馬達功能的交流、或直流，無刷、或有刷的轉電機所構成；一離合器102，為借由人力、或機力、或氣壓、或油壓的流力、或電磁力所標控的離合器，用以供傳輸或切斷轉機械能的傳輸；一第二電機單元103，為具馬達功能或可轉換為馬達功能或發電機功能的交流、或直流，無刷、或有刷的轉電機所構成；一第二電機單元作電動機驅動的控制單元104，用來操控作為發電機功能運轉的第一電機單元101，或儲能蓄電池組106對作為馬達功能運轉的第二電機單元103的轉向、轉速、扭力、電流的控制；一中央控制單元105，為由固態、或機電式元件、或晶片及相關軟體所構成，用來接受人工操控介面107的操控以操控此項串并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的控制單元104、及操控系統內各單元的回投監控及協調互動運轉；一啟動電池110，為習用可用以啟動引擎組100、或可對周邊配備供電的可充放電電池組所構成；一人工操控介面107，由固態、或機電式元件、或晶片及相關軟體所構成，用來接受人工操控的輸入以操控此項串并聯混合式雙動力驅動系統；一負載108，以陸上或水上或空域載具及產業設備需接受輸入轉機械動能的負載；一變速單元109，可為各種自動或半自動或手排的變速單元所構成，設置在引擎組100轉軸與第一電機單元轉軸之間，或第一電機單元101轉軸與離合器輸入端之間，或離合器輸出端與第二電機單元103轉軸之間，或第二電機單元103轉軸與負載108之間。
該串并聯混合式雙動力驅動系統，至少包括一引擎組100輸出供驅動第一電機單元101所構成的發電機，而第一電機單元101所構成的發電機的轉軸、與第二電機單元103所構成的馬達轉軸問設有離合器，第二電機單元所構成的馬達動力輸出供驅動負載108，而在負載108為輕載時離合器102不耦合，由引擎組100作低速輸出運轉驅動第一電機單元101所構成的發電機產生電能，再以第一電機單元101所構成的發電機的電能，驅動第二電機單元所構成的馬達進而驅動負載108，此狀態系統呈串聯驅動系統性質的運轉；一負載108為重載時離合器102閉合，由引擎組100的輸出動能驅動負載108。
該串并聯混合式雙動力驅動系統，至少包含以下可依需要作選擇性設置或不設置的副功能一離合器102不耦合，由第一電機單元101所構成的發電機變為馬達功能，而由啟動電池110的電力所驅動以啟動引擎組100作運轉；一離合器102不閉合，而以第二電機單元103所構成的馬達反轉倒車；一離合器102閉合，而以引擎組100驅動負載108作倒車驅動。
該串并聯混合式雙動力驅動系統，可進一步加設儲能蓄電池組106，以在引擎組100動力驅動第一電機單元101作為發電機功能運轉時，所發電的電能對儲能蓄電池組106充電，以及包括在(1)系統串聯運轉而負載108輕載時，第一電機單元101作發電機功能運轉，其發電電能除供驅動第二電機單元103作馬達功能驅動負載外，也可由部份發電電能供對儲能蓄電池組106充電，以使引擎組100運作在能源效率較高的工作范圍；(2)引擎組100動力直接輕載驅動負載108時，其所驅動的第一電機單元101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100運作在能源效率較高的工作范圍；(3)由引擎組100驅動第一電機單元101作發電機功能輸出的電能，對儲能蓄電池組106充電；或(4)剎車時借由第一電機單元101、或第二電機單元103、或兩者同時轉作發電機功能對儲能電池組106充電，或加接電能損耗負載，以作再生發電的動能回授剎車。
該串并聯混合式雙動力驅動系統其儲能蓄電池組106電能的輸出用途包括(1)可供選擇性取代原有啟動電池110驅動第一電機單元101，作為馬達功能運轉以啟動引擎組100；(2)可供驅動第二電機單元103作為驅動馬達，以驅動負載108；(3)可對其他負載供電；(4)借由儲能蓄電池組106的電能以驅動第一電機單元101、或第二電機單元103，而以其中的一作為馬達功能的運轉，以協助引擎組100共同驅動負載108；或(5)借由儲能蓄電池組106的電能以驅動第一電機單元101及第二電機單元103同時作馬達功能的運轉，而協助引擎組100共同驅動負載108。
綜上所述，本發明串并聯混合式雙動力驅動系統，為首創具有串聯驅動系統及并聯驅動系統的混合運作功能，除能以并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，還可依選擇性設置儲能電池、或不設置儲能電池，而在負載為低功率低速的輕載驅動時，呈串聯驅動系統運作，而以引擎組驅動第一電機單元作發電機運轉，其輸出電能供驅動第二電機單元作為馬達功能運轉，以驅動較輕的負載，進而改善以引擎作低功率及低速驅動時的低效率與高污染的缺失，創意新穎功能確實。
圖1是本發明的一較佳實施例的方塊圖。
圖2是本發明的另一較佳實施例的方塊圖。
實施方式以下將參照相關圖示，說明本發明的較佳實施例。
圖1，為此項串并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的結構形態，其主要結構如下一引擎組100為由習用的各種內燃引擎所構成；一第一電機單元101為具發電機功能或可轉換發電機或馬達功能的交流、或直流，無刷、或有刷的轉電機所構成；一離合器102為借由人力、或機力、或氣壓、或油壓的流力、或電磁力等所操控的離合器，用以供傳輸或切斷轉機械能的傳輸的；一第二電機單元103為具馬達功能或可轉換為馬達功能或發電機功能的交流、或直流，無刷、或有刷的轉電機所構成；一第二電機單元作電動機驅動的控制單元104為供操控作為發電機功能運轉的第一電機單元101，或儲能蓄電池組106對作為馬達功能運轉的第二電機單元103的轉向、轉速、扭力、電流等的控制功能；一中央控制單元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107的操控以操控此項串并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的控制單元104、及操控系統內各單元的回授監控及協調互動運轉；一啟動電池110為習用可用以啟動引擎組100、或可對周邊配備供電的可充放電電池組所構成；
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，供接受人工操控的輸入以操控此項串并聯混合式雙動力驅動系統；一負載108為以陸上或水上或空域載具及產業設備等需接受輸入轉機械動能的負載；一變速單元109可為各種自動或半自動或手排的變速單元所構成，供設置在引擎組100轉軸與第一電機單元101轉軸之間，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，或第二電機單元103轉軸與負載108之間。
此項串并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101所構成的發電機，而第一電機單元101所構成的發電機的轉軸、與第二電機單元103所構成的馬達轉軸間設有離合器102，第二電機單元103所構成的馬達動力輸出供驅動負載108，而在負載108為輕載時離合器102不耦合，由引擎組100作低速輸出運轉驅動第一電機單元101所構成的發電機產生電能，再以第一電機單元101所構成的發電機的電能，驅動第二電機單元103所構成的馬達進而驅動負載108，此狀態系統是串聯驅動系統性質的運轉；一負載108為重載時離合器102閉合，由引擎組100的輸出動能驅動負載108。
以及至少具有以下可依需要作選擇性設置或不設置的副功能含一離合器102不耦合，由第一電機單元101所構成的發電機變為馬達功能，而由啟動電池110的電力所驅動以啟動引擎組100作運轉；一離合器102不閉合，而以第二電機單元103所構成的馬達反轉倒車；一離合器102閉合，而以引擎組100驅動負載108作倒車驅動。
此項串并聯混合式雙動力驅動系統，考量在市區環境及引擎故障時的電力驅動的需求，以及再生發電動能剎車時的儲能需求，可進一步加設儲能蓄電池組106，以在引擎組100動力驅動第一電機單元101作為發電機功能運轉時，所發電的電能對儲能蓄電池組106充電，以及包括在
(1)系統串聯運轉而負載108輕載時，第一電機單元101作發電機功能運轉，其發電電能除供驅動第二電機單元103作馬達功能驅動負載外，也可由部份發電電能供對儲能蓄電池組106充電，以使引擎組100運作在能源效率較高的工作范圍；(2)引擎組100動力直接輕載驅動負載108時，其所驅動的第一電機單元101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100運作在能源效率較高的工作范圍；或(3)由引擎組100驅動第一電機單元101作發電機功能輸出的電能，對儲能蓄電池組106充電；或(4)剎車時借由第一電機單元101、或第二電機單元102、或兩者同時轉作發電機功能對儲能電池組106充電，或加接電能損耗負載，以作再生發電的動能回授剎車。
儲能蓄電池組106電能的輸出用途包括(1)可供選擇性取代原有啟動電池110驅動第一電機單元101，作為馬達功能運轉以啟動引擎組100；(2)供驅動第二電機單元103作為驅動馬達，以驅動負載108；(3)可對其他負載供電；(4)借由儲能蓄電池組106的電能以驅動第一電機單元101、或第二電機單元103，而其中之一作為馬達功能的運轉，以協助引擎組100共同驅動負載108；或(5)借由蓄電池組106的電能以驅動第一電機單元101及第二電機單元103同時作為馬達功能的運轉，而協助引擎組100共同驅動負載108。
綜上所述，本發明串并聯混合式雙動力驅動系統，為首創具有串聯驅動系統及并聯驅動系統的混合運作功能，除能以并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，還可依選擇性設置儲能電池、或不設置儲能電池，而在負載為低功率低速的輕載驅動時，呈串聯驅動系統運作，而以引擎組驅動第一電機單元作發電機運轉，其輸出電能供驅動第二電機單元作為馬達功能運轉，以驅動較輕的負載，進而改善以引擎作低功率及低速驅動時的低效率與高污染的缺失，創意新穎功能確實。
權利要求
1.一種串并聯混合式雙動力驅動系統，其特征在于具有串聯驅動系統及并聯驅動系統的混合運作功能，除能以并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，還可依選擇性設置儲能電池、或不設置儲能電池，而在負載(108)為低功率低速的輕載驅動時，呈串聯驅動系統運作，而以引擎組(100)驅動第一電機單元(101)作發電機運轉，其輸出電能供驅動第二電機單元(103)作為馬達功能運轉，以驅動較輕的負載。
2.如權利要求1所述的串并聯混合式雙動力驅動系統，其特征在于其引擎轉軸與第一及第二電機單元轉軸呈串列的結構形態，主要結構如下一引擎組(100)，為由習用的各種內燃引擎所構成；一第一電機單元(101)，為具發電機功能或可轉換發電機或馬達功能的交流、或直流，無刷、或有刷的轉電機所構成；一離合器(102)，為借由人力、或機力、或氣壓、或油壓的流力、或電磁力所標控的離合器，用以供傳輸或切斷轉機械能的傳輸；一第二電機單元(103)，為具馬達功能或可轉換為馬達功能或發電機功能的交流、或直流，無刷、或有刷的轉電機所構成；一第二電機單元作電動機驅動的控制單元(104)，用來操控作為發電機功能運轉的第一電機單元(101)，或儲能蓄電池組(106)對作為馬達功能運轉的第二電機單元(103)的轉向、轉速、扭力、電流的控制；一中央控制單元(105)，為由固態、或機電式元件、或晶片及相關軟體所構成，用來接受人工操控介面(107)的操控以操控此項串并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的控制單元(104)、及操控系統內各單元的回投監控及協調互動運轉；一啟動電池(110)，為習用可用以啟動引擎組(100)、或可對周邊配備供電的可充放電電池組所構成；一人工操控介面(107)，由固態、或機電式元件、或晶片及相關軟體所構成，用來接受人工操控的輸入以操控此項串并聯混合式雙動力驅動系統；一負載(108)，以陸上或水上或空域載具及產業設備需接受輸入轉機械動能的負載；一變速單元(109)，可為各種自動或半自動或手排的變速單元所構成，設置在引擎組(100)轉軸與第一電機單元轉軸之間，或第一電機單元(101)轉軸與離合器輸入端之間，或離合器輸出端與第二電機單元(103)轉軸之間，或第二電機單元(103)轉軸與負載(108)之間。
3.如權利要求2所述的串并聯混合式雙動力驅動系統，其特征在于至少包括一引擎組(100)輸出供驅動第一電機單元(101)所構成的發電機，而第一電機單元(101)所構成的發電機的轉軸、與第二電機單元(103)所構成的馬達轉軸問設有離合器，第二電機單元所構成的馬達動力輸出供驅動負載(108)，而在負載(108)為輕載時離合器(102)不耦合，由引擎組(100)作低速輸出運轉驅動第一電機單元(101)所構成的發電機產生電能，再以第一電機單元(101)所構成的發電機的電能，驅動第二電機單元所構成的馬達進而驅動負載(108)，此狀態系統呈串聯驅動系統性質的運轉；一負載(108)為重載時離合器(102)閉合，由引擎組(100)的輸出動能驅動負載(108)。
4.如權利要求2所述的串并聯混合式雙動力驅動系統，其特征在于至少包含以下可依需要作選擇性設置或不設置的副功能一離合器(102)不耦合，由第一電機單元(101)所構成的發電機變為馬達功能，而由啟動電池(110)的電力所驅動以啟動引擎組(100)作運轉；一離合器(102)不閉合，而以第二電機單元(103)所構成的馬達反轉倒車；一離合器(102)閉合，而以引擎組(100)驅動負載(108)作倒車驅動。
5.如權利要求2所述的串并聯混合式雙動力驅動系統，其特征在于可進一步加設儲能蓄電池組(106)，以在引擎組(100)動力驅動第一電機單元(101)作為發電機功能運轉時，所發電的電能對儲能蓄電池組(106)充電，以及包括在(1)系統串聯運轉而負載(108)輕載時，第一電機單元(101)作發電機功能運轉，其發電電能除供驅動第二電機單元(103)作馬達功能驅動負載外，也可由部份發電電能供對儲能蓄電池組(106)充電，以使引擎組(100)運作在能源效率較高的工作范圍；(2)引擎組(100)動力直接輕載驅動負載(108)時，其所驅動的第一電機單元(101)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(100)運作在能源效率較高的工作范圍；(3)由引擎組(100)驅動第一電機單元(101)作發電機功能輸出的電能，對儲能蓄電池組(106)充電；或(4)剎車時借由第一電機單元(101)、或第二電機單元(103)、或兩者同時轉作發電機功能對儲能電池組(106)充電，或加接電能損耗負載，以作再生發電的動能回授剎車。
6.如權利要求5所述的串并聯混合式雙動力驅動系統，其特征在于其儲能蓄電池組(106)電能的輸出用途包括(1)可供選擇性取代原有啟動電池(110)驅動第一電機單元(101)，作為馬達功能運轉以啟動引擎組(100)；(2)可供驅動第二電機單元(103)作為驅動馬達，以驅動負載(108)；(3)可對其他負載供電；(4)借由儲能蓄電池組(106)的電能以驅動第一電機單元(101)、或第二電機單元(103)，而以其中的一作為馬達功能的運轉，以協助引擎組(100)共同驅動負載(108)；或(5)借由儲能蓄電池組(106)的電能以驅動第一電機單元(101)及第二電機單元(103)同時作馬達功能的運轉，而協助引擎組(100)共同驅動負載(108)。
全文摘要
本發明為首創具有串聯驅動系統及并聯驅動系統的混合運作功能的優點，除能由引擎動力作高功率及作高效率以驅動負載外，并可在低功率低速的輕載驅動時，呈串聯驅動系統運作以驅動較輕的負載，改善以引擎作低功率及低速驅動時的低效率與高污染的缺失。
文檔編號F02B61/00GK1526926SQ0310507
公開日2004年9月8日 申請日期2003年3月4日 優先權日2003年3月4日
發明者楊泰和 申請人:楊泰和