TWI655117B - 油電混合搬運車動力傳輸線控制規劃系統 - Google Patents

Abstract

本發明為一種油電混合搬運車動力傳輸線控制規劃系統，其主要係由一引擎系統、一起動開關、一起動控制繼電器、一馬達、一馬達動力控制繼電器、一馬達控制器、一馬達前進後退開關、一檔位單元、一動力模式選擇開關、及一點火開關所組成，該動力模式選擇開關能夠在純油模式、純電模式及油電混合模式之間切換，使油電混合搬運車能有效發揮引擎系統結合馬達系統兩者產生動力的最佳化使用效率。

Description

油電混合搬運車動力傳輸線控制規劃系統

本發明係與油電混合搬運車有關，特別是指一種油電混合搬運車動力傳輸線控制規劃系統。

一般的搬運車，例如農用搬運車，其動力系統都是藉由柴油引擎將所產生的動力傳輸至變速箱的輸入軸，經過變速箱的扭力轉換，由變速箱的輸出軸將動力傳輸至傳動軸，進而驅動農用搬運車前進或後退。

然而，因空氣污染與噪音問題，不希望此類車輛駛入市區，政府政策希望改用電動搬運車來減少在市區所造成的排氣與噪音污染，因全電動搬運車受到續航力距離困擾與充電的不方便，此類車輛叫好不叫座，購買意願不高，且市面上農用搬運車的動力控制系統無法將該柴油動力與純電動力兩者進行動力的整合，以進行單一或混合動力輸出的選用。

是以，如何讓搬運車在具有油電混合動力的基礎下，能夠視需求而選用單一動力輸出或混合動力輸出，即是本發明的研發動機。

本發明之目的在於提供一種油電混合搬運車動力傳輸線控制規劃系統，其主要在輸出動力選擇上，規畫三種動力模式，使油電混合搬運車能有效發揮引擎系統結合馬達系統兩者產生動力的最佳化使用效率。

緣是，為了達成前述目的，依據本發明所提供一種油電混合搬運車動力傳輸線控制規劃系統，包含：一引擎系統；一起動開關，係與該引擎系統電性連結，且能夠在一起動位置及一未起動位置之間變換；一起動控制繼電器，電性連接在該起動開關，且能夠在一起動控制繼電器導通位置及一起動控制繼電器斷路位置之間變換；一馬達；一馬達動力控制繼電器，電性連接該馬達，且能夠在一連通該馬達之電源的馬達動力控制繼電器導通位置及一切斷該馬達之電源的馬達動力控制繼電器斷路位置之間變換；一馬達控制器，電性連接該馬達動力控制繼電器；一馬達前進後退開關，電性連接該馬達控制器，且能夠在一控制該馬達在前進狀態的馬達前進位置及一控制該馬達在後退狀態的馬達後退位置之間變換；一檔位單元，係與該引擎系統及該馬達控制器電性連結，且能夠在一空檔位置及一入檔位置之間變換；一動力模式選擇開關，能夠在一純油模式、一純電模式、及一油電混合模式之間切換；當切換為該純油模式時，該起動開關在起動位置、該起動控制繼電器在起動控制繼電器導通位置、該檔位單元在入檔位置及該馬達動力控制繼電器在馬達動力控制繼電器斷路位置；當切換為該純電模式時，該檔位單元在空檔位置、該起動控制繼電器在起動控制繼電器斷路位置，利用控制該馬達前進後退開關在馬達前進位置或馬達後退位置之間變換以控制該馬達為前進或後退狀態；當切換為該油電混合模式時，該起動控制繼電器在起動控制繼電器導通位置、該檔位單元在空檔位置及該起動開關在起動位置，使該引擎系統運轉，隨後該檔位單元在入檔位置、及該馬達動力控制繼電器在馬達動力控制繼電器導通位置；一點火開關，電性連接該動力模式選擇開關，並且能夠在一點火位置及一未點火位置之間變換，當該點火開關在點火位置時，該動力模式選擇開關在純油模式、純電模式、及油電混合模式之間切換有作動，當該點火開關在未點火位置時，該動力模式選擇開關在純油模式、純電模式、及油電混合模式之間切換沒有作動。

較佳地，其中該油電混合搬運車動力傳輸線控制規劃系統更包含一油門踏板及一踏板電位計，其中該油門踏板連接該引擎系統，以控制該引擎系統動力的輸出大小；該踏板電位計設置在該油門踏板，並電性連接該馬達控制器，以控制該馬達動力輸出的大小。

較佳地，其中該馬達控制器接收該踏板電位計訊號，該馬達依據該油門踏板高度輸出對應的動力大小。

較佳地，其中該踏板電位計為位置感知器。

較佳地，其中該油電混合搬運車動力傳輸線控制規劃系統更包含一設在一剎車踏板的剎車開關，該剎車開關電性連接該馬達控制器與該馬達前進後退開關之間，並能夠輸出一剎車訊號，當該馬達控制器接收到該剎車訊號時，則切斷通往該馬達的電源。

較佳地，其中該油電混合搬運車動力傳輸線控制規劃系統更包含一控制該引擎系統的油門移動桿及一熄火電磁閥，當由該純油模式轉換成純電模式時，該熄火電磁閥將該油門移動桿移至熄火位置，以控制該引擎系統停止作動。

較佳地，其中該油電混合搬運車動力傳輸線控制規劃系統更包含一設在該熄火電磁閥與該動力模式選擇開關之間的時間延遲裝置。

較佳地，其中該動力模式選擇開關在純油模式時是電性連接在該點火開關與該馬達動力控制繼電器之間。

較佳地，其中該油電混合搬運車動力傳輸線控制規劃系統更包含一電性連接該啟動控制繼電器和點火開關的第一電源、一電性連接該馬達控制器的第二電源、及一電性連接在該第二電源及該檔位單元之間的第二電源電壓控制繼電器，當該動力模式選擇開關在純電模式及油電混合模式時是電性連接在該點火開關與該第二電源電壓控制繼電器之間。

有關本發明為達成上述目的，所採用之技術、手段及其他之功效，茲舉一較佳可行實施例並配合圖式詳細說明如後。

10‧‧‧引擎系統

11‧‧‧引擎

12‧‧‧離合器

13‧‧‧變速箱

14‧‧‧車軸

15‧‧‧車輪

16‧‧‧油門移動桿

17‧‧‧熄火電磁閥

18‧‧‧時間延遲裝置

21‧‧‧起動開關

22‧‧‧起動控制繼電器

30‧‧‧馬達

31‧‧‧馬達動力控制繼電器

32‧‧‧馬達控制器

33‧‧‧馬達前進後退開關

36‧‧‧剎車踏板

37‧‧‧剎車開關

40‧‧‧檔位單元

41‧‧‧空檔位置開關

42‧‧‧入檔位置開關

50‧‧‧動力模式選擇開關

51‧‧‧純油模式

52‧‧‧純電模式

53‧‧‧油電混合模式

60‧‧‧點火開關

71‧‧‧油門踏板

72‧‧‧踏板電位計

81‧‧‧第一電源

82‧‧‧第二電源

83‧‧‧第二電源電壓控制繼電器

圖1係本發明實施例的整體方塊圖。

圖2係本發明實施例的方塊圖，顯示純油模式的方塊圖。

圖3係本發明實施例的方塊圖，顯示純電模式的方塊圖。

圖4係本發明實施例的方塊圖，顯示油電混合模的方塊圖。

圖5係本發明實施例的方塊圖，顯示增設剎車踏板及剎車踏板電位計的狀態。

圖6係本發明實施例的方塊圖，顯示增設熄火電磁閥的狀態。

參閱圖1至圖4所示，本發明實施例所提供的一種油電混合搬運車動力傳輸線控制規劃系統，其主要係由一引擎系統10、一起動開關21、一起動控制繼電器22、一馬達30、一馬達動力控制繼電器31、一馬達控制器32、一馬達前進後退開關33、一檔位單元40、一動力模式選擇開關50、一點火開關60、一油門踏板71、一踏板電位計72、一第一電源81、一第二電源82、及一第二電源電壓控制繼電器83所組成，其中：該引擎系統10，至少係由柴/汽油引擎11、離合器12、及動力連接該離合器12的變速箱13所組成，用以產生一引擎動力源；本實施例中，該引擎11是柴油引擎，變速箱13為手排變速箱，同時該變速箱13有後輪驅動與四輪驅動選擇桿，能控制驅動力藉由車軸14傳至及後車輪15，或將引擎11動力同時藉由車軸14傳至前後車輪15，甚至在動力通往後車輪15之變速箱13輸出軸上設計一連結機構，讓馬達30的動力經由此一連結機構傳至變速箱13輸出軸，進而將動力傳至 後車輪15或前/後車輪15。由於該引擎系統10的作動方式皆與習知相同，亦非本發明之設計重點，因此對於該等構件之詳細結構與作動方式不再詳述。

該起動開關21，係與該引擎系統10電性連結，且能夠在一起動位置及一未起動位置之間變換；當該起動開關21在起動位置時，能夠控制該引擎系統10啟動；當該起動開關21在未起動位置時，無法控制該引擎系統10啟動。

該起動控制繼電器22，電性連接在該起動開關21，且能夠在一起動控制繼電器導通位置及一起動控制繼電器斷路位置之間變換；當該起動控制繼電器22在起動控制繼電器導通位置時，能夠讓該引擎系統10被該起動開關21控制而啟動運轉；當該起動控制繼電器22在起動控制繼電器斷路位置時，無法讓該引擎系統10被該起動開關21控制而啟動運轉；本實施例中，該起動控制繼電器22為常閉型繼電器，當未作動時，不作動使與其相接之電路保持接通狀態。

該馬達30，係被電力所驅動，藉以產生一馬達動力源。

該馬達動力控制繼電器31，電性連接該馬達30，且能夠在一連通該馬達30之電源的馬達動力控制繼電器導通位置及一切斷該馬達30之電源的馬達動力控制繼電器斷路位置之間變換。

該馬達控制器32，電性連接該馬達動力控制繼電器31，用以控制該馬達30作動與否以及動力輸出大小。

該馬達前進後退開關33，電性連接該馬達控制器32，且能夠在一控制該馬達30在前進狀態的馬達前進位置及一控制該馬達30在後退狀態的馬達後退位置之間變換。

該檔位單元40，係與該引擎系統10及該馬達控制器32電性連結，且能夠在一空檔位置及一入檔位置之間變換；本實施例中，檔位有前進檔三檔與倒檔，且在該空檔位置處設有一空檔位置開關41，在該入檔位置處設有一入檔位置開關42，且該空檔位置開關41及入檔位置開關42是被一排檔桿(圖上未示) 所控制，並讓該空檔位置開關41及入檔位置開關42是呈一對應狀態，也就是當該空檔位置開關41在空檔導通位置時，該入檔位置開關42則在入檔斷路位置，當該空檔位置開關41在空檔斷路位置時，該入檔位置開關42則在入檔導通位置。

該動力模式選擇開關50，能夠在一純油模式51、一純電模式52、及一油電混合模式53之間切換；當切換為該純油模式51時，該起動開關21在起動位置、該起動控制繼電器22在起動控制繼電器導通位置、該檔位單元40在入檔位置及該馬達動力控制繼電器31在馬達動力控制繼電器斷路位置；當切換為該純電模式52時，該檔位單元40在空檔位置、該起動控制繼電器22在起動控制繼電器斷路位置，利用控制該馬達前進後退開關33在馬達前進位置或馬達後退位置之間變換以控制該馬達30為前進或後退狀態；當切換為該油電混合模式53時，該起動控制繼電器22在起動控制繼電器導通位置、該檔位單元40在空檔位置及該起動開關21在起動位置，使該引擎系統10運轉，隨後該檔位單元40在入檔位置、及該馬達動力控制繼電器31在馬達動力控制繼電器導通位置。

該點火開關60，電性連接該動力模式選擇開關50，並且能夠在一點火位置及一未點火位置之間變換，當該點火開關60在點火位置時，該動力模式選擇開關50在純油模式、純電模式、及油電混合模式之間切換有作動，當該點火開關60在未點火位置時，該動力模式選擇開關50在純油模式、純電模式、及油電混合模式之間切換沒有作動

該油門踏板71連接該引擎系統10，根據踩踏的深度多寡而控制該引擎系統10動力的輸出大小。

該踏板電位計72設置在該油門踏板71，並電性連接該馬達控制器32，以控制該馬達30動力輸出的大小；本實施例中，該踏板電位計72為位置感知器，且當該馬達控制器32接收該踏板電位計72訊號，該馬達30依據該油門踏板71高度輸出對應的動力大小。

該第一電源81，電性連接該啟動控制繼電器22和點火開關60，以提供該引擎系統10與車上配備系統所需之12V電壓源。

該第二電源82，電性連接該馬達控制器32、踏板電位計72等，以提供與該馬達30相關元件作動所需的電力。

該第二電源電壓控制繼電器83，電性連接在該第二電源82及該檔位單元40之間，當該動力模式選擇開關50在純電模式52及油電混合模式53時是電性連接在該點火開關60與該第二電源電壓控制繼電器83之間；另外，當該動力模式選擇開關50在純油模式51時是電性連接在該點火開關60與該馬達動力控制繼電器31之間。

以上所述即為本發明實施例各主要構件的組態說明。至於本發明的作動方式說明如下。

本發明藉由該動力模式選擇開關50，則能夠在純油模式51、純電模式52、及油電混合模式53等三種模式之間進行切換，其中：

其一、參閱圖2所示，當切換為該純油模式51(diesel engine；D)時，動力係由該引擎系統10所產生，而得以使用在越野路面、農地、郊區等使用道路。其中該起動開關21在起動位置、該起動控制繼電器22在起動控制繼電器導通位置、該檔位單元40在入檔位置(即該入檔位置開關42在入檔導通位置)及該馬達動力控制繼電器31在馬達動力控制繼電器斷路位置；如此，即可藉由踩踏該油門踏板71以控制該引擎系統10動力的輸出大小。其中，為了避免該引擎系統10所產生的動力傳至該馬達30，而造成該馬達控制器32的燒毀、以及減少運轉時的動力損失，因此特別設置有電性連接該馬達30的該馬達動力控制繼電器31，且在該純油模式51時，該馬達動力控制繼電器31在馬達動力控制繼電器斷路位置，以切斷該馬達30之電源(即切離U、V、W三條電線)，藉以避免該引擎系統10所產生的動力傳至該馬達30，而造成該馬達控制器32的燒毀。

其二、參閱圖3所示，當切換為該純電模式52(motor；M)時，動力係由該馬達30所產生，而得以使用在市區平坦道路或行駛阻力較小之路面等使用道路。其中該檔位單元40在空檔位置(即該空檔位置開關41在空檔導通位置)、該起動控制繼電器22在起動控制繼電器斷路位置，當然，該馬達動力控制繼電器31必須在馬達動力控制繼電器導通位置；此外，藉由控制該馬達前進後退開關33在馬達前進位置，以控制該馬達30在前進狀態，或者控制該馬達前進後退開關33在馬達後退位置，以控制該馬達30在後退狀態，如此，即可藉由踩踏該油門踏板71並依照依據該油門踏板71高度(即踏板電位計72)使該馬達30輸出對應的動力大小、以及轉動的方向。其中，為了在行駛中因怕駕駛者誤觸該起動開關21，使該引擎系統10啟動運轉，因此特別設置有電性連接在該起動控制繼電器22，且在該純電模式52時，該起動控制繼電器22在起動控制繼電器斷路位置，以切斷該起動開關21與該引擎系統10的電性導通(即切離ST電線)，藉以避免該引擎系統10被誤觸而啟動。

其三、參閱圖4所示，當切換為該油電混合模式53(hybrid；H)時，動力係由該引擎系統10與馬達30所共同提供，而得以使用在阻力較大路面如陡坡、鬆軟路面等使用道路。其中該起動控制繼電器22在起動控制繼電器導通位置、該檔位單元40在空檔位置(即該空檔位置開關41在空檔導通位置)及該起動開關21在起動位置，使該引擎系統10運轉，隨後該檔位單元40在入檔位置(即該入檔位置開關42在入檔導通位置)、及該馬達動力控制繼電器31在馬達動力控制繼電器導通位置，如此，該油電混合模式53作動方式為先讓該檔位單元40在空檔位置(即該空檔位置開關41在空檔導通位置)下，轉動該起動開關21在起動位置，藉以發動引擎系統10，讓引擎系統10正常運轉，然後，將該檔位單元40入檔完成(如為手排需踩離合器，即該入檔位置開關42在入檔導通位置)，此時，該馬達控制器32則接收到入檔訊號，馬達41即可開始作動，當踩踏該油門踏板71時，即可控 制引擎系統10動力輸出大小，而在踩踏該油門踏板71的同時，該踏板電位計即會產生一控制訊號，當該馬達控制器43接收該踏板電位計62控制訊號，該馬達41依據該油門踏板61高度輸出對應的動力大小，以適時提供該馬達41動力以協助引擎系統10動力輸出。同時，利用馬達低轉速高扭力的特性，協助引擎由低轉速低效率狀態迅速拉到高轉速高效率區轉速範圍，如此，不僅可減少引擎排廢氣的污染，並可提高燃油經濟性。

值得一提的是，在該油電混合模式53下，不僅有引擎系統動10力且有馬達30動力輸出，因為手排變速箱，從起步隨著車速增加逐步換檔，需採離合器來換檔，換檔期間需切離馬達40動力，否則無法換檔，因此在動力控制上，換檔期間，需暫中斷馬達40的動力，等換檔結束，入檔完成後，再送電給馬達40，馬達40的動力不僅送至車輪15，同時部分動力經由變速箱13、離合器12再傳給引擎系統10，快速將低轉速低效率的引擎系統10拉至高轉速高效率動力的輸出狀態，藉以得到該油電混合模式53動力輸出功能。

據此，本發明所提供一種油電混合搬運車動力傳輸線控制規劃系統，其主要在輸出動力選擇上，規畫三種動力模式，即純油模式51、純電模式52、及油電混合模式53，使油電混合搬運車能有效發揮引擎系統結合馬達系統兩者產生動力的最佳化使用效率。

再者，參閱圖5所示，本發明該油電混合搬運車動力傳輸線控制規劃系統更包含一設在一剎車踏板36的剎車開關37，該剎車開關37電性連接該馬達控制器32與該馬達前進後退開關33之間，並能夠輸出一剎車訊號，當該馬達控制器32接收到該剎車訊號時，則切斷通往該馬達30的電源。

值得注意的是，參閱圖6所示，本發明該油電混合搬運車動力傳輸線控制規劃系統更包含一控制該引擎系統10的油門移動桿16及一熄火電磁閥17，當由該純油模式51轉換成純電模式52時，該熄火電磁閥17將該油門移動桿16 移至熄火位置，以控制該引擎系統10停止作動，避免該純油模式51轉換成純電模式52時，該引擎系統10仍在運轉，也就是以電路控制熄火電磁閥17作用，讓引擎儘速停止運轉，搬運車純以馬達30動力驅動。另外，該油電混合搬運車動力傳輸線控制規劃系統更包含一設在該熄火電磁閥17與該動力模式選擇開關50之間的時間延遲裝置18，以控制熄火電磁閥17作用時間。

綜上所述，上述實施例及圖式僅為本發明之較佳實施例而已，當不能以之限定本發明實施之範圍，即大凡依本發明申請專利範圍所作之均等變化與修飾，皆應屬本發明專利涵蓋之範圍內。

Claims (9)

1. 一種油電混合搬運車動力傳輸線控制規劃系統，包含：一引擎系統；一起動開關，係與該引擎系統電性連結，且能夠在一起動位置及一未起動位置之間變換；一起動控制繼電器，電性連接在該起動開關，且能夠在一起動控制繼電器導通位置及一起動控制繼電器斷路位置之間變換；一馬達；一馬達動力控制繼電器，電性連接該馬達，且能夠在一連通該馬達之電源的馬達動力控制繼電器導通位置及一切斷該馬達之電源的馬達動力控制繼電器斷路位置之間變換；一馬達控制器，電性連接該馬達動力控制繼電器；一馬達前進後退開關，電性連接該馬達控制器，且能夠在一控制該馬達在前進狀態的馬達前進位置及一控制該馬達在後退狀態的馬達後退位置之間變換；一檔位單元，係與該引擎系統及該馬達控制器電性連結，且能夠在一空檔位置及一入檔位置之間變換；一動力模式選擇開關，能夠在一純油模式、一純電模式、及一油電混合模式之間切換；當切換為該純油模式時，該起動開關在起動位置、該起動控制繼電器在起動控制繼電器導通位置、該檔位單元在入檔位置及該馬達動力控制繼電器在馬達動力控制繼電器斷路位置；當切換為該純電模式時，該檔位單元在空檔位置、該起動控制繼電器在起動控制繼電器斷路位置，利用控制該馬達前進後退開關在馬達前進位置或馬達後退位置之間變換以控制該馬達為前進或後 退狀態；當切換為該油電混合模式時，該起動控制繼電器在起動控制繼電器導通位置、該檔位單元在空檔位置及該起動開關在起動位置，使該引擎系統運轉，隨後該檔位單元在入檔位置、及該馬達動力控制繼電器在馬達動力控制繼電器導通位置；以及一點火開關，電性連接該動力模式選擇開關，並且能夠在一點火位置及一未點火位置之間變換，當該點火開關在點火位置時，該動力模式選擇開關在純油模式、純電模式、及油電混合模式之間切換有作動，當該點火開關在未點火位置時，該動力模式選擇開關在純油模式、純電模式、及油電混合模式之間切換沒有作動。
2. 如請求項1所述之油電混合搬運車動力傳輸線控制規劃系統，其中該油電混合搬運車動力傳輸線控制規劃系統更包含一油門踏板及一踏板電位計，其中該油門踏板連接該引擎系統，以控制該引擎系統動力的輸出大小；該踏板電位計設置在該油門踏板，並電性連接該馬達控制器，以控制該馬達動力輸出的大小。
3. 如請求項2所述之油電混合搬運車動力傳輸線控制規劃系統，其中該馬達控制器接收該踏板電位計訊號，該馬達依據該油門踏板高度輸出對應的動力大小。
4. 如請求項2所述之油電混合搬運車動力傳輸線控制規劃系統，其中該踏板電位計為位置感知器。
5. 如請求項1所述之油電混合搬運車動力傳輸線控制規劃系統，其中該油電混合搬運車動力傳輸線控制規劃系統更包含一設在一剎車踏板的剎車開關，該剎車開關電性連接該馬達控制器與該馬達前進後退開關之間，並能夠輸出一剎車訊號，當該馬達控制器接收到該剎車訊號時，則切斷通往該馬達的電源。
6. 如請求項1所述之油電混合搬運車動力傳輸線控制規劃系統，其中該油電混合搬運車動力傳輸線控制規劃系統更包含一控制該引擎系統的油門移動桿及一熄火電磁閥，當由該純油模式轉換成純電模式時，該熄火電磁閥將該油門移動桿移至熄火位置，以控制該引擎系統停止作動。
7. 如請求項6所述之油電混合搬運車動力傳輸線控制規劃系統，其中該油電混合搬運車動力傳輸線控制規劃系統更包含一設在該熄火電磁閥與該動力模式選擇開關之間的時間延遲裝置。
8. 如請求項1所述之油電混合搬運車動力傳輸線控制規劃系統，其中該動力模式選擇開關在純油模式時是電性連接在該點火開關與該馬達動力控制繼電器之間。
9. 如請求項1所述之油電混合搬運車動力傳輸線控制規劃系統，其中該油電混合搬運車動力傳輸線控制規劃系統更包含一電性連接該啟動控制繼電器和點火開關的第一電源、一電性連接該馬達控制器的第二電源、及一電性連接在該第二電源及該檔位單元之間的第二電源電壓控制繼電器，當該動力模式選擇開關在純電模式及油電混合模式時是電性連接在該點火開關與該第二電源電壓控制繼電器之間。