本发明涉及藉主动电机速度控制的复合动力系统与装置

近年来能源短缺及噪音污染日趋严重，电力驱动运输工具污染程 度较低能源减轻上述问题。长久以来电动运输工具的研究及发展因受 蓄电池容量的局限而无法获得较大进展，若欲增加蓄电池的体积及数 量而克服这个问题，相对地亦增加运输工具本身重量而耗费较多电 能，不合经济性，故在蓄电池技术未获得重大突破前，较实用的驱动 方式为采用复合驱动结构的设计，实为必须，并具有其特色。

本发明的目的是提供一种由电机组与引擎(或其它回转动能装置) 藉离心式离合器组及电机组转速控制元件组所构成的复合动力系统与 装置，以形成下列工作状态：

A.由电机组作为启动马达，以高速驱动电机组进而拖动离心式离 合器的致动侧，使离心式离合器闭合而拖动引擎；引擎启动后，除驱 动负载外并继续拖动电机组作为发电机运转；

B.由电机组作低速驱动以拖动负载作电力驱动而引擎停止运转； 电力驱动状态若处于下坡滑行可由电机组作发电制动，若滑行太快则 离心式离合器将闭合拖动引擎作为制动阻尼，藉著电机组运转转速作 为驱动选择。

本发明中的关键元件如下：

-离心式离合器组FC101及FC102：为由两组套合或呈一体结构 共同构成的双动型离心式离合器，其具有内层、中层及外层的三层结 构，其中内层具有随离心力到达设定值时向外动作的主动摩擦片组， 内层为结合于输出轴而互相拖动，中层为与引擎结合具有内侧环磨擦 耦合面，外侧具有随离心力到达设定值时向外动作的主动摩擦片组以 和外层的内环磨擦耦合而构成一输出离合器功能，外层结构亦与输出 轴结合，以在引擎处于低速时暂时切断与负载的连接；

-电机组E101：具有随负荷愈小速度愈高电机特性的串激或积复 激型辅助电机或可作电流值控制(含恒流控制)的交流或直流有刷或无 刷电机以产生随负荷控制加值扭力的功能；

-驱动控制装置D101：接受人工控制介面M101及中央控制器 CCU101的控制以操作电机组作为马达作启动、停止、变速或正反转 运转或作为发电机而控制其发电量。

以下配合附图详细说明本发明的特征及优点：

图1表示本发明实施例之一。

图2表示本发明实施例之二。

图3表示本发明实施例之三。

图4表示本发明实施例之四。

图5表示本发明实施例之五。

附图中，

BAT101表示蓄电池组，

CCU101表示中央控制器，

CL101、CL301表示离合器，

D101表示驱动控制装置，

E101表示电机组，

FC101、FC102表示离心式离合器，

G101、G102表示齿轮组，

GB101表示减速装置，

GB201减速齿轮组，

IC101表示引擎，

M101：人工操作介面，

S101、S102、S104、S105表示转轴，以及

S103表示驱动轴。

图1所示为本发明的藉主动电机速度控制的复合动力系统与装置 实施例之一，主要为在引擎组IC101的驱动轴S103与驱动负载的输出 轴S104之间依序串设配合于转轴S102的离心式离合器FC101及第二 齿轮组G102，输出轴S104可直接连接负载或经输出离合器CL101或 经变速机构GB101再输出；第二齿轮组G102啮合于第一齿轮组 G101(齿轮组可由多段减速齿轮构成或由链轮等传动元件取代)；电机 组E101则结合于第一齿轮组G101并受人工控制介面M101、中央控 制器CCU101及驱动控制装置D101所控制，以使用蓄电池组BAT101 的电力驱动电机组E10，驱动第一齿轮组G101作电动机驱动输出； 以高速回转进而拖动离心式离合器FC101闭合而启动引擎IC101以由 引擎IC101直接输往负载或经负载离合器CL101或减速装置GB11输 往负载，此时电机组可输入电能协助引擎IC101驱动负载，或切断电 源呈待机状态，或由引擎IC101拖动作为发电机对蓄电池组BAT101 充电或供电输往其他负载。若作为交流发电输出功能时，其E101选用 具有交流发电功能的电机组，设有永磁式或绕组激磁式磁极的变频驱 动型电机装置，或同一电枢绕组同时设有供作交流输出的导电环及供 作直流输出输入的换向器的有刷整流子式电机装置。其交流输出可为 不定频输出或藉引擎定速控制做定频输出；或于高速滑行时由负载反 馈拖动引擎IC101作制动阻尼及拖动电机组E101作再生反馈制动功 能；或作低速驱动(低于与引擎连接的离心式离合动作回转速度)以作 为电动机驱动负载，并于低速滑行时作为发电机对蓄电池作动能回收 的制动，或发电供应其它负载以产生制动效应，其特征如附表一。

图2表示本发明的藉主动电机速度操控的复合动力系统与装置的 实施例之二，主要为在引擎组IC101的驱动轴S103与驱动负载的输出 轴S104间依序串设双动型离心式离合器FC101及FC102及第二齿轮 组G102，输出轴S104可直接连接负载或经减速齿轮组GB201再输 出；第二齿轮组G102啮合于第一齿轮组G101(齿轮组可为多段减速齿 轮构成或由链轮等传动元件所取代)。电机组E101则结合于第一齿轮 组G101并受驱动控制装置D101、中央控制器CCU101及人工操作介 面M101所控制，以使用蓄电池组BAT101的电力驱动电机组E101， 进而驱动第一齿轮组G101作电动机驱动输出；以高速回转进而拖动 双动型离心式离合器FC101及FC102的内层主动侧，以启动引擎 IC101。或由引擎IC101拖动作为发电机对蓄电池组BAT101充电或 供电输往其它负载，若作为交流发电输出功能时，其E101为选用具有 交流发电功能的电机组，设有永磁式或绕组激磁式磁极的变频驱动型 电机装置，或同一电枢绕组同时设有供交流输出的导电环及供直流输 出输入的换向器的有刷整流子式电机装置，其交流输出可为不定频输 出或藉引擎定速控制做定频输出；或于高速滑行时由负载反馈拖动引 擎IC101作制动阻尼及拖动电机组E101作再生反馈制动；或作低速驱 动(低于与引擎连接的离心式离合器的回转速度)，以作为电动机驱动 负载，并于低速滑行时作为发电机对蓄电池作动能回收的制动，或发 电供应其他负载以产生制动效应。

上述双动型离心式离合器由两组离心式离合器FC101及FC102 套合成三层结构或整体制成具有内层、中层及外层的三层结构，其中 内层具有随离心力到达设定值时向外动作的主动摩擦片组，内层结合 于输出轴而互相拖动，中层与引擎结合具有内侧环磨擦耦合面，外侧 具有随离心力到达设定值时向外动作的主动摩擦片组以和外层的内环 磨擦耦合，而构成一输出离合器，外层结构亦与输出轴结合，以在引 擎处于低速时暂时切断与负载的连结。此项实施例藉著中央控制器 CCU101、人工控制介面M101、电机组驱动器D101、蓄电池组BAT101 所构成的系统而具有下列功能：

-启动引擎：由电机组E101高速回转使双动型离心式离合器 FC101及FC102的内层主动摩擦片组与中层内环耦合以启动引擎；

-引擎驱动运转：引擎IC101启动后，拖动双动型离心式离合器 FC101及FC102的中环结构在速度上升到设定回转速度则中层结构的 外环侧主动摩擦片藉离心力动作与外环耦合进而驱动输出轴S104以 直接或经变速机构驱动负载及带动电机组E101，作为发电机对蓄电池 充电或电机组E101呈关断的待机空转，并于引擎降为慢速使双动型离 心式离合器中层结构外侧的主动摩擦片缩回而切断与输出轴联系而形 成空转。

-复合动力驱动：电机组E101在引擎IC101运转及驱动负载中 送入电力以协助驱动负载作复合动力驱动。

-电力驱动：以蓄电池组BAT101电能驱动电机组作低速运转， 此低速为低于双动型离心式离合器FC101及FC102的内层主动摩擦片 的动作回转速度，此时由电机组E101直接以电能驱动负载。

-低速滑行时的动能回收：负载滑行而被拖动的输出轴S104的 转速低于双动型离心式离合器FC101及FC102内层的主动摩擦片的回 转速度时，则电机组E101作为  发电机对蓄电池充电作再生制动；

-高速滑行以引擎阻尼制动及动能回收：负载高速滑行而被拖动 的输出轴S104的转速高于双动型离心式离合器FC101及FC102内层 的主动摩擦片的回转速度时，则离合器内层与中层耦合，引擎IC101 被拖动产生制动阻尼；电机组E101亦同时作为发电机对蓄电池 BAT101充电作再生制动，上述功能如附表2。

图3所示为这种藉主动电机速度控制的复合动力系统与装置的实 施例之三，主要为将图2实施例中的第二齿轮组G102及双动型离心 式离合器FC101及FC102的内环及外环所施动输出轴S102与驱动负 载或减速机构的输出轴S105之间另外加设输出离合器CL301，以控 制联结或分离两输出轴。这种离合器CL301藉人力或电磁或流体力量 所驱动，当其闭合时，其功能与实施例二相同，即具有表二相同功能。 当离合器分离时，则增加下列功能：停车发电，即由引擎IC101回转 驱动使双动型离心式离合器FC101及FC102的中层与外层耦合进而带 动电机组E101作为发电机运转以对蓄电池充电或供应其它电力负 载。这种发电并可进一步作定时或定量的控制，若作为交流发电输出 功能时，其E101为选用具有交流发电功能电机组，设有永磁式或绕组 激磁式磁极的变频驱动型电机装置，或同一电枢绕组同时设有供作交 流输出的导电环及供作直流输出输入的换向器的有刷整流子式电机装 置，其交流输出可为不定频输出或藉引擎定速控制做定频输出，上述 功能如附表3。

图4为本发明藉主动电机速度控制的复合动力系统与装置实施例 之四，其主要特征为电机组E101与引擎IC101输出动力轴呈共轴结 构，而电机组E101与引擎IC101间设置前述双动型离心式离合器 FC101及FC102，其内层及外层联结电机组E101及输出轴S104的共 同轴S101，其中层则与引擎转轴S103相联结，其控制形态包含：

-藉著人工控制介面M101、中央控制器CCU101、驱动控制装 置D101以控制电机组E101作高速运转启动引擎，启动后继续输送电 协助引擎IC101共同驱动负载或作为发电机以对蓄电池充电或供电子 其他负载，若作为交流发电输出功能时，其E101为选用具有交流发电 功能的电机组，设有永磁式或绕组激磁式磁极的变频驱动型电机装 置，或同一电枢绕组同时设有供交流输出的导电环及供直流输出输入 的换向器的有刷整流子式电机装置，其交流输出可为不定频输出或藉 引擎定速控制做定频输出，或呈切断的待机状态。

-藉控制电机组E101作低速运转(低于双动型离心式离合器内层 主动摩擦片组与中层内环闭合所需要的回转速度)，此时电机组作电力 驱动负载。

-低速滑行时的动能回收：负载滑行而被拖动的输出轴S104转 速低于双动型离心式离合器FC101及FC102内层的主动摩擦片动作回 转速度时，则电机组E101作为发电机对蓄电池充电作再生制动。

-高速滑行以引擎阻尼制动及动能回收：负载高速滑行而被拖动 的输出轴S104的转速高于双动型离心式离合器FC101及FC102内层 的主动摩擦片动作回转速度时，则离合器内层与中层耦合，引擎IC101 被拖动产生制动阻尼；电机组E101亦同时作为发电机对蓄电池 BAT101充电作再生制动，上述功能如附表4。

图5为本发明藉主动电机速度控制的复合动力系统与装置的实施 例之五，主要为在图4实施例的输出轴S104与负载轴S105加设输出 离合器CL101，离合器CL101为人力或电磁或流体力量所驱动，当其 闭合时，其功能与实施例四相同，即具有表4相同功能；当离合器CL101 分离时，则增加下列功能：停车发电：即由引擎IC101回转驱动使双 动型离心式离合器FC101及FC102的中层与外层耦合进而带动电机组 E101作为发电机运转以对蓄电池BAT101充电或供应其它电力负载， 若作为交流发电输出功能时，其E101为选用具有交流发电功能的电机 组，设有永磁式或绕组激磁式磁极的变频驱动型电机装置，或同一电 枢绕组同时设有供交流输出的导电环及供直流输出输入的换向器的有 刷整流子式电机装置，其交流输出可为不定频输出或藉引擎定速控制 作定频输出，其发电功能并可进一步作定时或定量的操控，上述功能 如附表5。

综合上述，本发明的藉主动电机速度控制的复合动力系统与装置 揭示一种以电机组与引擎组藉特定传动结构成一种混合动力的多功能 驱动系统，并创新提出以电机组转速与离心式离合器的动作切换点两 者的关系构成以电力马达驱动负载或以引擎驱动负载(含同时由引擎 及马达作复合动力驱动)为主要特征。以目前都会区塞车待机状况日益 频繁的驾驶状况而言，本发明能提供在都会区作高效率、低污染的电 力驱动，其实用性及优点明显，恳请依法核审为祈。

                                             表1 M100/CCU101 IC101 E101 D101 BAT101 G101 G102 FC101 CL101 S101 S102 S103 S104 S105 停止 停止 停止 断 准备 停止 停止 断开 断开 停止 停止 停止 停止 停止 起动 逆时针 起动 电动机高速 顺时针运转 通 放电 顺时针 逆时针 闭合 闭合 顺时针 逆时针 逆时针 逆时针 停止 IC101 运转及充电 0-MAX逆 时针运转 顺时针 发电功能 通 充电 顺时针 逆时针 闭合 闭合 顺时针 逆时针 逆时针 逆时针 逆时针 IC101运转 0-MAX逆 时针运转 空转 断 准备 顺时针 逆时针 闭合 闭合 顺时针 逆时针 逆时针 逆时针 逆时针 混合动力驱动 0-MAX逆 时针运转 电动机顺 时针运转 通 放电 顺时针 逆时针 闭合 闭合 顺时针 逆时针 逆时针 逆时针 逆时针 滑行制动 MAX→0 顺时针 发电功能 通 充电 顺时针 逆时针 闭合 闭合 顺时针 逆时针 或停止 逆时针 逆时针 逆时针 电动顺时针 停止 电动机低速 顺时针运转 通 放电 顺时针 逆时针 断开 断开 顺时针 逆时针 停止 逆时针 逆时针 电动逆时针 停止 电动机低速 逆时针运转 通 放电 逆时针 顺时针 断开 断开 逆时针 顺时针 停止 顺时针 顺时针 静止充电(可控充 电量或定时停机) 或做不定频或定 频交流发电输出 0-MAX 逆时针 运转 顺时针 发电功能 通 充电 顺时针 逆时针 闭合 闭合 顺时针 逆时针 逆时针 停止 停止 备   注 作为交流发电输出功能为适用于E101选用具有交流发电功能的电机组的电机组，设有永磁式或绕组激磁式磁极的变频驱动 型电机装置，或同一电枢绕组同时设有供交流输出的导电环及供直流输出输入的换向器的有刷整流子式电机装置

                                                 表2 M100/CCU101 IC101 E101 D101 BAT101 G101 G102 FC101 FC102 S101 S102 S103 S104 停止 停止 停止 断 准备 停止 停止 断开 断开 停止 停止 停止 停止 起动 逆时针 起动 电动机高速 顺时针运转 通 放电 顺时针 逆时针 闭合 闭合 顺时针 逆时针 逆时针 逆时针 IC101 运转及充电 0-MAX逆 时针运转 顺时针 发电功能 通 充电 顺时针 逆时针 闭合 闭合 顺时针 逆时针 逆时针 逆时针 IC101运转 0-MAX逆 时针运转 空转 断 准备 顺时针 逆时针 闭合 闭合 顺时针 逆时针 逆时针 逆时针 混合动力驱动 0-MAX逆 时针运转 电动机顺 时针运转 通 放电 顺时针 逆时针 闭合 闭合 顺时针 逆时针 逆时针 逆时针 滑行制动 MAX→0 顺时针 发电功能 通 充电 顺时针 逆时针 闭合 闭合 顺时针 逆时针 或停止 逆时针 逆时针 电动顺时针 停止 电动机低速 顺时针运转 通 放电 顺时针 逆时针 断开 断开 断开 逆时针 停止 逆时针 电动逆时针 停止 电动机低速 逆时针运转 通 放电 逆时针 顺时针 断开 断开 断开 顺时针 停止 顺时针 静止充电(可控充 电量或定时停机) 或做不定频或定 频交流发电输出 0-MAX 逆时针 运转 顺时针 发电功能 通 充电 顺时针 逆时针 闭合 闭合 顺时针 逆时针 逆时针 逆时针 备   注 作为交流发电输出功能为适用于E101选用具有交流发电功能的电机组的电机组，设有永磁式或绕组激磁式磁极的 变频驱动型电机装置，或同一电枢绕组同时设有供交流输出的导电环及供直流输出输入的换向器的有刷整流子式电 机装置

                                                表3 M100/CCU101 IC101 E101 D101 BAT101 G101 G102 FC101 FC102 CL101 S102 S103 S104 S105 停止 停止 停止 断 准备 停止 停止 断开 断开 停止 停止 停止 停止 停止 起动 逆时针 起动 电动机高速 顺时针运转 通 放电 顺时针 逆时针 闭合 闭合 断开 顺时针 逆时针 逆时针 停止 IC101 运转及充电 0-MAX逆 时针运转 顺时针 发电功能 通 充电 顺时针 逆时针 闭合 闭合 闭合 顺时针 逆时针 逆时针 逆时针 IC101运转 0-MAX逆 时针运转 空转 断 准备 顺时针 逆时针 闭合 闭合 闭合 顺时针 逆时针 逆时针 逆时针 混合动力驱动 0-MAX逆 时针运转 电动机顺 时针运转 通 放电 顺时针 逆时针 闭合 闭合 闭合 顺时针 逆时针 逆时针 逆时针 滑行制动 MAX→0 顺时针 发电功能 通 充电 顺时针 逆时针 闭合 闭合 闭合 顺时针 逆时针 逆时针 或停止 逆时针 电动顺时针 停止 电动机低速 顺时针运转 通 放电 顺时针 逆时针 断开 断开 闭合 顺时针 逆时针 停止 逆时针 电动逆时针 停止 电动机低速 逆时针运转 通 放电 逆时针 顺时针 断开 断开 闭合 逆时针 顺时针 停止 顺时针 静止充电(可控充 电量或定时停机) 或做不定频或定 频交流发电输出 0-MAX 逆时针 运转 顺时针 发电功能 通 充电 顺时针 逆时针 闭合 闭合 断开 顺时针 逆时针 逆时针 停止 备    注 作为交流发电输出功能为适用于E101选用具有交流发电功能的电机组的电机组，设有永磁式或绕组激磁式磁极的变频 驱动型电机装置，或同一电枢绕组同时设有供交流输出的导电环及供直流输出输入的换向器的有刷整流子式电机装置

                                                 表4 M100/CCU101 IC101 E101 D101 BAT101 FC101 FC102 S101 S102 S103 S104 停止 停止 停止 断 准备 断开 断开 停止 停止 停止 停止 起动 逆时针 起动 电动机高速 顺时针运转 通 放电 闭合 闭合 顺时针 顺时针 逆时针 顺时针 IC101 运转及充电 0-MAX逆 时针运转 顺时针 发电功能 通 充电 闭合 闭合 顺时针 顺时针 逆时针 顺时针 IC101运转 0-MAX逆 时针运转 空转 断 准备 闭合 闭合 顺时针 顺时针 逆时针 顺时针 混合动力驱动 0-MAX逆 时针运转 电动机顺 时针运转 通 放电 闭合 闭合 顺时针 顺时针 逆时针 顺时针 滑行制动 MAX→0 顺时针 发电功能 通 充电 闭合 闭合 顺时针 顺时针 逆时针 或停止 顺时针 电动顺时针 停止 电动机低速 顺时针运转 通 放电 断开 断开 断开 顺时针 停止 顺时针 电动逆时针 停止 电动机低速 逆时针运转 通 放电 断开 断开 断开 逆时针 停止 逆时针 静止充电(可控充 电量或定时停机) 或做不定频或定 频交流发电输出 0-MAX 顺时针 运转 顺时针 发电功能 通 充电 闭合 闭合 顺时针 逆时针 顺时针 顺时针 备   注 作为交流发电输出功能为适用于E101选用具有交流发电功能的电机组的电机组，设有永磁式或 绕组激磁式磁极的变频驱动型电机装置，或同一电枢绕组同时设有供交流输出的导电环及供直流 输出输入的换向器的有刷整流子式电机装置

                                              表5 M100/CCU101 IC101 E101 D101 BAT101 FC101 FC102 CL101 S102 S103 S104 S105 停止 停止 停止 断 准备 断开 断开 停止 停止 停止 停止 停止 起动 顺时针 起动 电动机高速 顺时针运转 通 放电 闭合 闭合 断开 顺时针 顺时针 顺时针 顺时针 IC101 运转及充电 0-MAX顺 时针运转 顺时针 发电功能 通 充电 闭合 闭合 闭合 顺时针 顺时针 顺时针 顺时针 IC101运转 0-MAX顺 时针运转 空转 断 准备 闭合 闭合 闭合 顺时针 顺时针 顺时针 顺时针 混合动力驱动 0-MAX顺 时针运转 电动机顺 时针运转 通 放电 闭合 闭合 闭合 顺时针 顺时针 顺时针 顺时针 滑行制动 MAX→0 顺时针 发电功能 通 充电 闭合 闭合 闭合 顺时针 顺时针 顺时针 顺时针 电动顺时针 停止 电动机低速 顺时针运转 通 放电 断开 断开 闭合 顺时针 停止 顺时针 顺时针 电动逆时针 停止 电动机低速 逆时针运转 通 放电 断开 断开 闭合 逆时针 停止 逆时针 逆时针 静止充电(可控充 电量或定时停机) 或做不定频或定 频交流发电输出 0-MAX 顺时针 运转 顺时针 发电功能 通 充电 闭合 闭合 断开 顺时针 顺时针 顺时针 停止 备   注 作为交流发电输出功能为适用于E101选用具有交流发电功能的电机组的电机组，设有永磁式或绕组 激磁式磁极的变频驱动型电机装置，或同一电枢绕组同时设有供交流输出的导电环及供直流输出输入 的换向器的有刷整流子式电机装置