專利名稱：結(jié)合超級電容及內(nèi)燃機驅(qū)動發(fā)電的電動車電力供應(yīng)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是關(guān)于一種電力供應(yīng)裝置的設(shè)計，特別是關(guān)于一種結(jié)合超級電容及內(nèi)燃機 驅(qū)動發(fā)電的電動車電力供應(yīng)裝置。
背景技術(shù)：
使用內(nèi)燃機的車輛長久以來對世界運輸?shù)男枨笥兄匾呢暙I。不可避免的，蘊 藏的石油量供應(yīng)全球內(nèi)燃機車輛做為燃料，將遲早遞減至其燃料成本昂貴到無法為大眾接 受的程度。另一項因素使內(nèi)燃機車輛的未來蒙上陰影的是對排放自這些車輛的廢氣有更嚴 格的規(guī)定，由于汽機車數(shù)量快速增加，使得廢氣污染問題嚴重的影響到人們的生活品質(zhì)并 危害到人體的健康。這許多因素引起更多研究人員努力投注于發(fā)展一種商用可行的，以取 代或輔助內(nèi)燃機車輛，使用電動推進系統(tǒng)的交通工具，例如電動車。電動車的基本原理是為利用外部電源將電力儲存于蓄電池中，并將蓄電池的電能 通過馬達轉(zhuǎn)變成機械能，使輪胎與地面產(chǎn)生相對運動。然而，由于蓄電池能量密度低，使得 電動車行駛的距離無法達到人們的要求，以及每次充電所需的長時間等限制條件，故電動 車始終無法取代現(xiàn)有內(nèi)燃機車輛。為解決電動車行駛里程數(shù)達不到實用目的的問題，便有了混合式電動車(Hybird Electric Vehicle)觀念的提出。是在原本的電動車上加上一輔助內(nèi)燃機充電系統(tǒng)，提供除 電池外的額外電能，因而可延長電動車的行駛距離。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所欲解決的技術(shù)問題然而，已知混合式電動車在啟動、加速、減速或爬坡時，電動車的蓄電池會隨著車 子的加減速而改變其輸出電流的大小。根據(jù)蓄電池的特性，其端電壓會隨著輸出電流的改 變而變化，尤其當車子起步、加速或爬坡時需要大量電能，蓄電池的端電壓就會頻繁的上升 及下降，在頻繁的大功率脈沖下，會減少其蓄電池的壽命，以及造成電動車行駛中的不平穩(wěn)。況且，為了產(chǎn)生更多電能以提供給車子作為啟動、加速、減速或爬坡，內(nèi)燃機會因 此而加速運轉(zhuǎn)以提高轉(zhuǎn)速，這樣的運轉(zhuǎn)方式會使得燃料在內(nèi)燃機里燃燒不完全，產(chǎn)生的污 染排放量反而會更多。此外，蓄電池的大電流放電能力不佳，為了達到瞬間大電流，通常必須加大蓄電池 電容量，此為蓄電池重量增加的原因，故因此造成電動車的總重量增加，必需耗費更大的電 能才能使車子驅(qū)動。緣此，本發(fā)明的目的即是提供一種結(jié)合超級電容及內(nèi)燃機驅(qū)動發(fā)電的電動車電力 供應(yīng)裝置，用以改善上述混合式電動車在應(yīng)用上的缺點。本發(fā)明解決問題的技術(shù)手段本發(fā)明為解決已知技術(shù)的問題所采用的技術(shù)手段是為一種結(jié)合超級電容及內(nèi)燃機驅(qū)動發(fā)電的電動車電力供應(yīng)裝置。用以供應(yīng)一電動車系統(tǒng)所需的電力，電動車系統(tǒng)包括 有一馬達及一傳動機構(gòu)，其中電力供應(yīng)裝置包括有一內(nèi)燃機供電回路、一超級電容供電回 路及一回路切換控制電路。 內(nèi)燃機供電回路包括有一內(nèi)燃機及一連接內(nèi)燃機的發(fā)電裝置，內(nèi)燃機帶動發(fā)電裝 置發(fā)電，以使發(fā)電裝置產(chǎn)生一電力，并由發(fā)電裝置的電力輸出端將電力予以輸出。超級電容 供電回路則包括有至少一超級電容，其所供應(yīng)的電力是經(jīng)由超級電容供電回路輸出?；芈非袚Q控制電路連接于內(nèi)燃機供電回路及超級電容供電回路，在回路切換控制 電路的控制切換下，使內(nèi)燃機供電回路與馬達形成通路而由發(fā)電裝置的電力輸出端輸出電 力予馬達，以及使超級電容供電回路與馬達形成通路而由超級電容輸出電力予馬達，故電 力供應(yīng)裝置能因應(yīng)不同的電力需求，進而同時或分別與電動車系統(tǒng)的馬達形成通路而將電 力供應(yīng)至馬達。此外，回路切換控制電路還包括有一充電電路，能使發(fā)電裝置的電力輸出端 輸出的電力得以經(jīng)由充電電路向超級電容進行充電。本發(fā)明對照先前技術(shù)的功效經(jīng)由本發(fā)明所采用的技術(shù)手段，是由超級電容作為儲存電能的工具，由于超級電 容的電轉(zhuǎn)換效率比一般蓄電池高，故超級電容在短時間內(nèi)提供和儲存電能的效率比一般蓄 電池好，亦即超級電容能在相當短的時間內(nèi)充電與放電，且超級電容的能量儲存過程與傳 統(tǒng)蓄電池基于化學反應(yīng)的過程相比較，沒有任何化學鍵的結(jié)合或斷開。故超級電容具有循 環(huán)壽命長、高能量密度、高功率輸出能力及符合環(huán)保要求等優(yōu)點，能有效改善已知混合式電 動車在啟動、加速、減速或爬坡時，因為頻繁的大功率脈沖下，而減少其蓄電池的壽命，以及 造成電動車于行駛中不平穩(wěn)的缺點。此外，由于超級電容具有輕量化、小體化的優(yōu)點，比對傳統(tǒng)蓄電池能有效改善其大 重量以及必需耗費更大能量才能使車子驅(qū)動的問題。再者，經(jīng)由回路切換控制電路控制內(nèi)燃機供電回路與超級電容供電回路的技術(shù)手 段，能有效控制輸出至電動車的馬達的電壓，提升電動車于行駛中的平穩(wěn)性及舒適性，增加 電動車系統(tǒng)的整體效率。且此一技術(shù)手段能有效改善混合式電動車因車子起步、加速或爬 坡時所需要的大量電能，而造成內(nèi)燃機提高轉(zhuǎn)速，使得燃料在內(nèi)燃機里燃燒不完全，產(chǎn)生更 多污染的問題。


本發(fā)明所采用的具體實施例，將由以下的實施例及附圖作進一步的說明，其中圖1是顯示本發(fā)明的第一實施例的系統(tǒng)圖；圖2是顯示本發(fā)明的第一實施例的電路方塊圖；圖3是顯示本發(fā)明的第二實施例的電路方塊圖。
具體實施例方式
同時參閱圖1與圖2所示，圖1是顯示本發(fā)明的第一實施例的系統(tǒng)圖，圖2是顯示 本發(fā)明的第一實施例的電路方塊圖。本發(fā)明的結(jié)合超級電容及內(nèi)燃機驅(qū)動發(fā)電的電動車電 力供應(yīng)裝置100是設(shè)置在一電動車系統(tǒng)中，電力供應(yīng)裝置100包括有一內(nèi)燃機供電回路1、 一超級電容供電回路2及一回路切換控制電路3。內(nèi)燃機供電回路1及超級電容供電回路2分別由回路切換控制電路3連接至電動車系統(tǒng)的馬達4，馬達4是連接傳動機構(gòu)5，其中內(nèi)燃機供電回路1及超級電容供電回路2則可分別或同時提供馬達4運轉(zhuǎn)所需的電力，以使 馬達4帶動傳動機構(gòu)5作動。內(nèi)燃機供電回路1包括有一燃料供應(yīng)單元11、一內(nèi)燃機12及一發(fā)電裝置13，燃料 供應(yīng)單元11是連接于內(nèi)燃機12，且燃料供應(yīng)單元11供應(yīng)一燃料予內(nèi)燃機12，使內(nèi)燃機12 運轉(zhuǎn)并帶動發(fā)電裝置13發(fā)電，以使發(fā)電裝置13產(chǎn)生一電力，并由發(fā)電裝置13的電力輸出 端131將電力予以輸出。在本實施例中，內(nèi)燃機是定義為將燃料與空氣混合后，直接輸入機 器內(nèi)部燃燒產(chǎn)生熱能，再將熱能轉(zhuǎn)化為機械能的一種裝置，其中燃料導入汽缸后使之引火 燃燒，由燃燒后產(chǎn)生高溫氣體的膨脹壓力，進而推動活塞進行往復運動，以使連接于內(nèi)燃機 的發(fā)電裝置13發(fā)電，而燃料可為汽油、柴油、液態(tài)瓦斯、高壓瓦斯、再生能源等等。在本發(fā)明中，回路切換控制電路3包括有一控制單元31、一第一開關(guān)單元32a、一 第二開關(guān)單元32b、一第一電壓檢測單元33a、一第二電壓檢測單元33b、一調(diào)節(jié)電路34、一 充電電路35、一整流器36及一濾波器37。其中整流器36用以將發(fā)電裝置13的電力輸出 端131所輸出的交流電轉(zhuǎn)換成直流電，而濾波器36則用以濾除直流電所挾帶的噪聲?；芈非袚Q控制電路3用以使內(nèi)燃機供電回路1與馬達4形成通路，其中內(nèi)燃機供 電回路1的發(fā)電裝置13的電力輸出端131所輸出的電力是經(jīng)由回路切換控制電路3的第 一開關(guān)單元32a供應(yīng)至電動車的馬達4，而發(fā)電裝置13的電力輸出端131與第一開關(guān)單元 32a之間設(shè)有第一電壓檢測單元33a。而超級電容供電回路2的超級電容21所供應(yīng)的電力 則經(jīng)由回路切換控制電路3的第二開關(guān)單元32b輸出至電動車的馬達4，其中超級電容21 與第二開關(guān)單元32b之間亦設(shè)有第二電壓檢測單元33b。于本實施例中，第一開關(guān)單元32a與第二開關(guān)單元32b的開路與閉路狀態(tài)分別受 控制單元31所控制，其中控制單元31分別傳送一控制信號Sl至第一開關(guān)單元32a及一控 制信號S2至第二開關(guān)單元32b。第一開關(guān)單元32a依據(jù)控制信號Sl開啟或關(guān)閉內(nèi)燃機供 電回路1的發(fā)電裝置13的電力輸出端131所輸出電力的路徑，同樣地，第二開關(guān)單元32b 依據(jù)控制信號S2開啟或關(guān)閉超級電容供電回路2的超級電容21所輸出電力的路徑。當電動車于起步、加速或爬坡，而可能導致內(nèi)燃機供電回路1的發(fā)電裝置13的電 力輸出端131所輸出的電力不穩(wěn)定或不足時，第一電壓檢測單元33a會檢測發(fā)電裝置13的 電力輸出端131所輸出的電壓值，并產(chǎn)生一代表發(fā)電裝置13的電力輸出端131所輸出的電 壓值的電壓檢測信號S3至控制單元31，控制單元31接受電壓檢測信號S3后，傳送控制信 號S2至第二開關(guān)單元32b，第二開關(guān)單元32b再依據(jù)控制信號S2開啟超級電容供電回路2 的超級電容21所輸出電力的路徑，以使超級電容21可與內(nèi)燃機供電回路1的發(fā)電裝置13 同時供電至電動車的馬達4。當超級電容21的電力逐漸耗盡，導致所輸出的電力不足時，第二電壓檢測單元 33b會檢測超級電容21所供應(yīng)電力的電壓值，并產(chǎn)生一代表超級電容21所供應(yīng)電力的電壓 值的電壓檢測信號S4至控制單元31，控制單元31接受電壓檢測信號S4后，會同時傳送控 制信號S2至第二開關(guān)單元32b及控制信號Sl至第一開關(guān)單元32a，第二開關(guān)單元32b再依 據(jù)控制信號S2關(guān)閉超級電容供電回路2的超級電容21所供應(yīng)電力的路徑，第一開關(guān)單元 32a則依據(jù)控制信號Sl開啟內(nèi)燃機供電回路1的發(fā)電裝置13的電力輸出端131所輸出電 力的路徑。
而回路切換控制電路3的充電電路35則用以使發(fā)電裝置13的電力輸出端131所輸出電力得以經(jīng)由充電電路35向超級電容21進行充電。如圖所示，內(nèi)燃機供電回路1的發(fā)電裝置13的電力輸出端131及超級電容供電回路2的超級電容21所輸出的電力會經(jīng)由調(diào)節(jié)電路34調(diào)整后，供應(yīng)至電動車的馬達4，其中 調(diào)節(jié)電路34是連接一操作單元6，操作單元6是傳送一操作信號S5至調(diào)節(jié)電路34，調(diào)節(jié)電 路34再依據(jù)操作信號S5調(diào)整所輸出電力的電壓大小，以使馬達4在不同的電壓下而有不 同的轉(zhuǎn)速，進而帶動連接于馬達4的傳動機構(gòu)5有不同的運動狀態(tài)，例如電動車的加速及減 速，凡該領(lǐng)域者皆能輕易得知，于電動汽車，操作單元6可為一踏板；而在電動機車，操作單 元6則可為一把手。參閱圖3所示，其是顯示本發(fā)明的第二實施例的電路方塊圖。本實施例的結(jié)合超 級電容及內(nèi)燃機驅(qū)動發(fā)電的電動車電力供應(yīng)裝置IOOa的組成元件與第一實施例相同，故 相同的元件乃標示以相同的元件編號，以資對應(yīng)。其差異在于超級電容供電回路2的超級 電容21更可連接一電池單元22，用以輔助供電，以增加電動車的續(xù)航力。由以上的實施例可知，本發(fā)明所提供的結(jié)合超級電容及內(nèi)燃機驅(qū)動發(fā)電的電動車 電力供應(yīng)裝置確具產(chǎn)業(yè)上的利用價值，故本發(fā)明業(yè)已符合于專利的條件。惟以上的敘述僅 為本發(fā)明的較佳實施例說明，凡精于此項技術(shù)者當可依據(jù)上述的說明而作其它種種的改 良，惟這些改變?nèi)詫儆诒景l(fā)明的發(fā)明精神及權(quán)利要求所界定的專利范圍中。
權(quán)利要求
一種結(jié)合超級電容及內(nèi)燃機驅(qū)動發(fā)電的電動車電力供應(yīng)裝置，用以供應(yīng)一電動車系統(tǒng)所需的電力，該電動車系統(tǒng)包括有一馬達及一傳動機構(gòu)，該電力供應(yīng)裝置包括一內(nèi)燃機供電回路，包括有一內(nèi)燃機及一連接該內(nèi)燃機的發(fā)電裝置，該內(nèi)燃機帶動該發(fā)電裝置發(fā)電，以使該發(fā)電裝置產(chǎn)生一電力，并由該發(fā)電裝置的電力輸出端將該電力予以輸出；一超級電容供電回路，包括有至少一超級電容，該超級電容所供應(yīng)的電力經(jīng)由該超級電容供電回路輸出；一回路切換控制電路，連接于該內(nèi)燃機供電回路及該超級電容供電回路，在該回路切換控制電路的控制下，使該內(nèi)燃機供電回路與該馬達形成通路而由該發(fā)電裝置的電力輸出端輸出電力予該馬達，以及用以使該超級電容供電回路與該馬達形成通路而由該超級電容輸出電力予該馬達。
2.如權(quán)利要求1所述的結(jié)合超級電容及內(nèi)燃機驅(qū)動發(fā)電的電動車電力供應(yīng)裝置，其中 該回路切換控制電路包括有一第一電壓檢測單元，用以檢測該發(fā)電裝置的電力輸出端所輸 出的電壓值，并產(chǎn)生一代表該發(fā)電裝置所輸出的電壓值的電壓檢測信號。
3.如權(quán)利要求1所述的結(jié)合超級電容及內(nèi)燃機驅(qū)動發(fā)電的電動車電力供應(yīng)裝置，其中 該回路切換控制電路包括有一第二電壓檢測單元，用以檢測該超級電容所輸出的電壓值， 并產(chǎn)生一代表該超級電容所輸出的電壓值的電壓檢測信號。
4.如權(quán)利要求1所述的結(jié)合超級電容及內(nèi)燃機驅(qū)動發(fā)電的電動車電力供應(yīng)裝置，其中 該回路切換控制電路還包括有一第一開關(guān)單元、一第二開關(guān)單元及一控制單元，該第一開 關(guān)單元的開路與閉路狀態(tài)是由該控制單元所產(chǎn)生的一控制信號所控制，該第二開關(guān)單元的 開路與閉路狀態(tài)是由該控制單元所產(chǎn)生的一控制信號所控制。
5.如權(quán)利要求1所述的結(jié)合超級電容及內(nèi)燃機驅(qū)動發(fā)電的電動車電力供應(yīng)裝置，其中 該回路切換控制電路還包括有一整流器及一濾波器，該整流器及濾波器是用以整流及濾除 該發(fā)電裝置的電力輸出端所輸出的電力。
6.如權(quán)利要求1所述的結(jié)合超級電容及內(nèi)燃機驅(qū)動發(fā)電的電動車電力供應(yīng)裝置，其中 該回路切換控制電路還包括有一調(diào)節(jié)電路，該調(diào)節(jié)電路是連接一操作單元，該調(diào)節(jié)電路是 受該操作單元所產(chǎn)生的一操作信號所控制。
7.如權(quán)利要求1所述的結(jié)合超級電容及內(nèi)燃機驅(qū)動發(fā)電的電動車電力供應(yīng)裝置，其中 該回路切換控制電路還包括有一充電電路，以使該發(fā)電裝置的電力輸出端輸出電力得以經(jīng) 由該充電電路向該超級電容進行充電。
8.如權(quán)利要求1所述的結(jié)合超級電容及內(nèi)燃機驅(qū)動發(fā)電的電動車電力供應(yīng)裝置，其中 該內(nèi)燃機供電回路包括有一燃料供應(yīng)單元，是連接于該內(nèi)燃機，以供應(yīng)一燃料予該內(nèi)燃機。
9.如權(quán)利要求7所述的結(jié)合超級電容及內(nèi)燃機驅(qū)動發(fā)電的電動車電力供應(yīng)裝置，其中 該燃料供應(yīng)單元所供應(yīng)的燃料是為汽油、柴油、液態(tài)瓦斯、高壓瓦斯及再生能源之一。
10.如權(quán)利要求1所述的結(jié)合超級電容及內(nèi)燃機驅(qū)動發(fā)電的電動車電力供應(yīng)裝置，其 中該超級電容供電回路的超級電容還連接一電池單元，用以輔助供電。
全文摘要
一種結(jié)合超級電容及內(nèi)燃機驅(qū)動發(fā)電的電動車電力供應(yīng)裝置，用以供應(yīng)一電動車系統(tǒng)所需的電力，電力供應(yīng)裝置包括有一內(nèi)燃機供電回路、一超級電容供電回路及一回路切換控制電路。內(nèi)燃機供電回路包括有一內(nèi)燃機及一發(fā)電裝置，內(nèi)燃機帶動發(fā)電裝置發(fā)電，以使發(fā)電裝置產(chǎn)生電力，而超級電容供電回路包括有至少一超級電容。回路切換控制電路連接于內(nèi)燃機供電回路及超級電容供電回路，在回路切換控制電路的控制下，使內(nèi)燃機供電回路及超級電容供電回路能同時或分別與電動車系統(tǒng)的馬達形成通路，進而提供馬達所需的電力。
文檔編號B60L11/02GK101797894SQ20091000752
公開日2010年8月11日 申請日期2009年2月11日 優(yōu)先權(quán)日2009年2月11日
發(fā)明者曾碧珠, 楊亮達 申請人:創(chuàng)世超動能科技股份有限公司