CN100549383C - 串并联混合式双动力驱动*** - Google Patents
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Abstract
本发明为首创具有串联驱动***及并联驱动***的混合运作功能的优点，除能由引擎动力作高功率及作高效率以驱动负载外，并可在低功率低速的轻载驱动时，呈串联驱动***运作以驱动较轻的负载，改善以引擎作低功率及低速驱动时的低效率与高污染的缺失。
Description
技术领域
本发明涉及一种动力驱动***，特别涉及一种串并联混合式双动力驱动***。
背景技术
传统陆上水上或空域载具通常为单动力***，近年因节约能源及节制污染的需求，而致力于双动力驱动***研发，其中以同时具有内燃引擎驱动与蓄电池电力驱动马达的电马达驱动***颇多投入，回顾各种已发展的双动力驱动***包括：
1、串联驱动***：为以引擎驱动发电机，再以发电机电能驱动马达以驱动负载，其缺点为在不同满载率的效率差异太大；
2、储能式串联驱动***：为以引擎牵动发电机，再以发电机电能驱动马达进而驱动负载，并在轻载时，发电机的电能部份输入蓄电池以储存电能，供在引擎停止时，由蓄电池电能驱动马达进而驱动负载；
3、并联驱动***：引擎直接供驱动负载及同时在轻载时牵动发电机对蓄电池充电，引擎停止时由储能蓄电池的电能驱动马达以驱动负载，重载时引擎及蓄电池电能所驱动马达一齐驱动负载，其缺点为必需设置足够容量的储能蓄电池。
发明内容
针对上述问题，本发明的主要目的，乃在于提供一种串并联混合式双动力驱动***，为首创具有串联驱动***及并联驱动***的混合运作功能的优点。
为达上述目的，本发明涉及一种串并联混合式双动力驱动***，具有串联驱动***及并联驱动***的混合运作功能，除能以并联驱动***运作而由引擎动力作高功率及作高效率驱动负载外，还可依选择性设置储能电池、或不设置储能电池，而在负载108为低功率低速的轻载驱动时，呈串联驱动***运作，而以引擎组100驱动第一电机单元101作发电机运转，其输出电能供驱动第二电机单元103作为马达功能运转，以驱动较轻的负载。
该串并联混合式双动力驱动***，其引擎转轴与第一及第二电机单元转轴呈串列的结构形态，主要结构如下：
一引擎组100，为习用的各种内燃引擎其中之一；
一第一电机单元101，为具发电机功能或可转换发电机或马达功能的交流、或直流，无刷、或有刷的转电机所构成；
一离合器102，为借由人力、或机力、或气压、或油压的流力、或电磁力所操控的离合器，用以供传输或切断转机械能的传输；
一第二电机单元103，为具马达功能或可转换为马达功能或发电机功能的交流、或直流，无刷、或有刷的转电机所构成；
一第二电机单元作电动机驱动的控制单元104，用来操控作为发电机功能运转的第一电机单元101，或储能蓄电池组106对作为马达功能运转的第二电机单元103的转向、转速、扭力、电流的控制；
一中央控制单元105，为由固态、或机电式元件、或晶片所构成，用来接受人工操控介面107的操控以操控此项串并联混合式双动力驱动***，以及操控第二电机单元作电动机驱动的控制单元104、及操控***内各单元的回授监控及协调互动运转；
一启动电池110，为习用可用以启动引擎组100、或可对周边配备供电的可充放电电池组所构成；
一人工操控介面107，由固态、或机电式元件、或晶片所构成，用来接受人工操控的输入以操控此项串并联混合式双动力驱动***；
一负载108，以陆上或水上或空域载具及产业设备需接受输入转机械动能的负载；
一变速单元109，可为各种自动或半自动或手排的变速单元所构成，设置在引擎组100转轴与第一电机单元转轴之间，或第一电机单元101转轴与离合器输入端之间，或离合器输出端与第二电机单元103转轴之间，或第二电机单元103转轴与负载108之间。
该串并联混合式双动力驱动***，至少包括：
一引擎组100输出供驱动第一电机单元101所构成的发电机，而第一电机单元101所构成的发电机的转轴、与第二电机单元103所构成的马达转轴间设有离合器，第二电机单元所构成的马达动力输出供驱动负载108，而在负载108为轻载时离合器102不耦合，由引擎组100作低速输出运转驱动第一电机单元101所构成的发电机产生电能，再以第一电机单元101所构成的发电机的电能，驱动第二电机单元所构成的马达进而驱动负载108，此状态***呈串联驱动***性质的运转；
一负载108为重载时离合器102闭合，由引擎组100的输出动能驱动负载108。
该串并联混合式双动力驱动***，至少包含以下可依需要作选择性设置或不设置的副功能：
一离合器102不耦合，由第一电机单元101所构成的发电机变为马达功能，而由启动电池110的电力所驱动以启动引擎组100作运转；
一离合器102不闭合，而以第二电机单元103所构成的马达反转倒车；
一离合器102闭合，而以引擎组100驱动负载108作倒车驱动。
该串并联混合式双动力驱动***，可进一步加设储能蓄电池组106，以在引擎组100动力驱动第一电机单元101作为发电机功能运转时，所发电的电能对储能蓄电池组106充电，以及包括在：
(1)***串联运转而负载108轻载时，第一电机单元101作发电机功能运转，其发电电能除供驱动第二电机单元103作马达功能驱动负载外，也可由部份发电电能供对储能蓄电池组106充电，以使引擎组100运作在能源效率较高的工作范围；
(2)引擎组100动力直接轻载驱动负载108时，其所驱动的第一电机单元101作发电机功能运转，而将部份发电电能对储能蓄电池组106充电，以使引擎组100运作在能源效率较高的工作范围；
(3)由引擎组100驱动第一电机单元101作发电机功能输出的电能，对储能蓄电池组106充电；或
(4)刹车时借由第一电机单元101、或第二电机单元103、或两者同时转作发电机功能对储能电池组106充电，或加接电能损耗负载，以作再生发电的动能回授刹车。
该串并联混合式双动力驱动***其储能蓄电池组106电能的输出用途包括：
(1)可供选择性取代原有启动电池110驱动第一电机单元101，作为马达功能运转以启动引擎组100；
(2)可供驱动第二电机单元103作为驱动马达，以驱动负载108；
(3)可对其他负载供电；
(4)借由储能蓄电池组106的电能以驱动第一电机单元101、或第二电机单元103，而以其中之一作为马达功能的运转，以协助引擎组100共同驱动负载108；或
(5)借由储能蓄电池组106的电能以驱动第一电机单元101及第二电机单元103同时作马达功能的运转，而协助引擎组100共同驱动负载108。
综上所述，本发明串并联混合式双动力驱动***，为首创具有串联驱动***及并联驱动***的混合运作功能，除能以并联驱动***运作而由引擎动力作高功率及作高效率驱动负载外，还可依选择性设置储能电池、或不设置储能电池，而在负载为低功率低速的轻载驱动时，呈串联驱动***运作，而以引擎组驱动第一电机单元作发电机运转，其输出电能供驱动第二电机单元作为马达功能运转，以驱动较轻的负载，进而改善以引擎作低功率及低速驱动时的低效率与高污染的缺失，创意新颖功能确实。
附图说明
图1是本发明的一较佳实施例的方块图。
图2是本发明的另一较佳实施例的方块图。
实施方式
以下将参照相关图示，说明本发明的较佳实施例。
图1，为此项串并联混合式双动力驱动***，其引擎转轴与第一及第二电机单元转轴呈串列的结构形态，其主要结构如下：
一引擎组100：为由习用的各种内燃引擎所构成；
一第一电机单元101：为具发电机功能或可转换发电机或马达功能的交流、或直流，无刷、或有刷的转电机所构成；
一离合器102：为借由人力、或机力、或气压、或油压的流力、或电磁力等所操控的离合器，用以供传输或切断转机械能的传输的；
一第二电机单元103：为具马达功能或可转换为马达功能或发电机功能的交流、或直流，无刷、或有刷的转电机所构成；
一第二电机单元作电动机驱动的控制单元104：为供操控作为发电机功能运转的第一电机单元101，或储能蓄电池组106对作为马达功能运转的第二电机单元103的转向、转速、扭力、电流等的控制功能；
一中央控制单元105：为由固态、或机电式元件、或晶片及相关软体所构成，供接受人工操控介面107的操控以操控此项串并联混合式双动力驱动***，以及操控第二电机单元作电动机驱动的控制单元104、及操控***内各单元的回授监控及协调互动运转；
一启动电池110：为习用可用以启动引擎组100、或可对周边配备供电的可充放电电池组所构成；
一人工操控介面107：为由固态、或机电式元件、或晶片及相关软体所构成，供接受人工操控的输入以操控此项串并联混合式双动力驱动***；
一负载108：为以陆上或水上或空域载具及产业设备等需接受输入转机械动能的负载；
一变速单元109：可为各种自动或半自动或手排的变速单元所构成，供设置在引擎组100转轴与第一电机单元101转轴之间，或第一电机单元101转轴与离合器102输入端之间，或离合器102输出端与第二电机单元103转轴之间，或第二电机单元103转轴与负载108之间。
此项串并联混合式双动力驱动***至少具有以下主要功能含：
一引擎组100输出供驱动第一电机单元101所构成的发电机，而第一电机单元101所构成的发电机的转轴、与第二电机单元103所构成的马达转轴间设有离合器102，第二电机单元103所构成的马达动力输出供驱动负载108，而在负载108为轻载时离合器102不耦合，由引擎组100作低速输出运转驱动第一电机单元101所构成的发电机产生电能，再以第一电机单元101所构成的发电机的电能，驱动第二电机单元103所构成的马达进而驱动负载108，此状态***是串联驱动***性质的运转；
一负载108为重载时离合器102闭合，由引擎组100的输出动能驱动负载108。
以及至少具有以下可依需要作选择性设置或不设置的副功能含：
一离合器102不耦合，由第一电机单元101所构成的发电机变为马达功能，而由启动电池110的电力所驱动以启动引擎组100作运转；
一离合器102不闭合，而以第二电机单元103所构成的马达反转倒车；
一离合器102闭合，而以引擎组100驱动负载108作倒车驱动。
此项串并联混合式双动力驱动***，考量在市区环境及引擎故障时的电力驱动的需求，以及再生发电动能刹车时的储能需求，可进一步加设储能蓄电池组106，以在引擎组100动力驱动第一电机单元101作为发电机功能运转时，所发电的电能对储能蓄电池组106充电，以及包括在
(1)***串联运转而负载108轻载时，第一电机单元101作发电机功能运转，其发电电能除供驱动第二电机单元103作马达功能驱动负载外，也可由部份发电电能供对储能蓄电池组106充电，以使引擎组100运作在能源效率较高的工作范围；
(2)引擎组100动力直接轻载驱动负载108时，其所驱动的第一电机单元101作发电机功能运转，而将部份发电电能对储能蓄电池组106充电，以使引擎组100运作在能源效率较高的工作范围；或
(3)由引擎组100驱动第一电机单元101作发电机功能输出的电能，对储能蓄电池组106充电；或
(4)刹车时借由第一电机单元101、或第二电机单元102、或两者同时转作发电机功能对储能电池组106充电，或加接电能损耗负载，以作再生发电的动能回授刹车。
储能蓄电池组106电能的输出用途包括：
(1)可供选择性取代原有启动电池110驱动第一电机单元101，作为马达功能运转以启动引擎组100；
(2)供驱动第二电机单元103作为驱动马达，以驱动负载108；
(3)可对其他负载供电；
(4)借由储能蓄电池组106的电能以驱动第一电机单元101、或第二电机单元103，而其中之一作为马达功能的运转，以协助引擎组100共同驱动负载108；或
(5)借由蓄电池组106的电能以驱动第一电机单元101及第二电机单元103同时作为马达功能的运转，而协助引擎组100共同驱动负载108。
综上所述，本发明串并联混合式双动力驱动***，为首创具有串联驱动***及并联驱动***的混合运作功能，除能以并联驱动***运作而由引擎动力作高功率及作高效率驱动负载外，还可依选择性设置储能电池、或不设置储能电池，而在负载为低功率低速的轻载驱动时，呈串联驱动***运作，而以引擎组驱动第一电机单元作发电机运转，其输出电能供驱动第二电机单元作为马达功能运转，以驱动较轻的负载，进而改善以引擎作低功率及低速驱动时的低效率与高污染的缺失，创意新颖功能确实。
Claims (5)
1、一种串并联混合式双动力驱动***，具有串联驱动***及并联驱动***的混合运作功能，除能以并联驱动***运作而由引擎动力作高功率及作高效率驱动负载外，还可依选择性设置储能电池、或不设置储能电池，而在负载(108)为低功率低速的轻载驱动时，呈串联驱动***运作，而以引擎组(100)驱动第一电机单元(101)作发电机运转，其输出电能供驱动第二电机单元(103)作为马达功能运转，以驱动较轻的负载；其引擎转轴与第一及第二电机单元转轴呈串列的结构形态，其特征在于主要结构如下：
一引擎组(100)，为习用的各种内燃引擎其中之一；
一第一电机单元(101)，为具发电机功能或可转换发电机或马达功能的交流、或直流，无刷、或有刷的转电机所构成；
一离合器(102)，为借由人力、或机力、或气压、或油压的流力、或电磁力所操控的离合器，用以供传输或切断转机械能的传输；
一第二电机单元(103)，为具马达功能或可转换为马达功能或发电机功能的交流、或直流，无刷、或有刷的转电机所构成；
一第二电机单元作电动机驱动的控制单元(104)，用来操控作为发电机功能运转的第一电机单元(101)，或储能蓄电池组(106)对作为马达功能运转的第二电机单元(103)的转向、转速、扭力、电流的控制；
一中央控制单元(105)，为由固态、或机电式元件、或晶片所构成，用来接受人工操控介面(107)的操控以操控此项串并联混合式双动力驱动***，以及操控第二电机单元作电动机驱动的控制单元(104)、及操控***内各单元的回授监控及协调互动运转；
一启动电池(110)，为习用可用以启动引擎组(100)、或可对周边配备供电的可充放电电池组所构成；
一人工操控介面(107)，由固态、或机电式元件、或晶片所构成，用来接受人工操控的输入以操控此项串并联混合式双动力驱动***；
一负载(108)，以陆上或水上或空域载具及产业设备需接受输入转机械动能的负载；
一变速单元(109)，可为各种自动或半自动或手排的变速单元所构成，设置在引擎组(100)转轴与第一电机单元转轴之间，或第一电机单元(101)转轴与离合器输入端之间，或离合器输出端与第二电机单元(103)转轴之间，或第二电机单元(103)转轴与负载(108)之间。
2、如权利要求1所述的串并联混合式双动力驱动***，其特征在于至少包括：
一引擎组(100)输出供驱动第一电机单元(101)所构成的发电机，而第一电机单元(101)所构成的发电机的转轴、与第二电机单元(103)所构成的马达转轴间设有离合器，第二电机单元所构成的马达动力输出供驱动负载(108)，而在负载(108)为轻载时离合器(102)不耦合，由引擎组(100)作低速输出运转驱动第一电机单元(101)所构成的发电机产生电能，再以第一电机单元(101)所构成的发电机的电能，驱动第二电机单元所构成的马达进而驱动负载(108)，此状态***呈串联驱动***性质的运转；
一负载(108)为重载时离合器(102)闭合，由引擎组(100)的输出动能驱动负载(108)。
3、如权利要求1所述的串并联混合式双动力驱动***，其特征在于至少包含以下可依需要作选择性设置或不设置的副功能：
一离合器(102)不耦合，由第一电机单元(101)所构成的发电机变为马达功能，而由启动电池(110)的电力所驱动以启动引擎组(100)作运转；
一离合器(102)不闭合，而以第二电机单元(103)所构成的马达反转倒车；
一离合器(102)闭合，而以引擎组(100)驱动负载(108)作倒车驱动。
4、如权利要求1所述的串并联混合式双动力驱动***，其特征在于可进一步加设储能蓄电池组(106)，以在引擎组(100)动力驱动第一电机单元(101)作为发电机功能运转时，所发电的电能对储能蓄电池组(106)充电，以及包括在：
(1)***串联运转而负载(108)轻载时，第一电机单元(101)作发电机功能运转，其发电电能除供驱动第二电机单元(103)作马达功能驱动负载外，也可由部份发电电能供对储能蓄电池组(106)充电，以使引擎组(100)运作在能源效率较高的工作范围；
(2)引擎组(100)动力直接轻载驱动负载(108)时，其所驱动的第一电机单元(101)作发电机功能运转，而将部份发电电能对储能蓄电池组(106)充电，以使引擎组(100)运作在能源效率较高的工作范围；
(3)由引擎组(100)驱动第一电机单元(101)作发电机功能输出的电能，对储能蓄电池组(106)充电；或
(4)刹车时借由第一电机单元(101)、或第二电机单元(103)、或两者同时转作发电机功能对储能电池组(106)充电，或加接电能损耗负载，以作再生发电的动能回授刹车。
5、如权利要求4所述的串并联混合式双动力驱动***，其特征在于其储能蓄电池组(106)电能的输出用途包括：
(1)可供选择性取代原有启动电池(110)驱动第一电机单元(101)，作为马达功能运转以启动引擎组(100)；
(2)可供驱动第二电机单元(103)作为驱动马达，以驱动负载(108)；
(3)可对其他负载供电；
(4)借由储能蓄电池组(106)的电能以驱动第一电机单元(101)、或第二电机单元(103)，而以其中之一作为马达功能的运转，以协助引擎组(100)共同驱动负载(108)；或
(5)借由储能蓄电池组(106)的电能以驱动第一电机单元(101)及第二电机单元(103)同时作马达功能的运转，而协助引擎组(100)共同驱动负载(108)。
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