可辅助发动机的动力产生装置及方法 【技术领域】
本发明有关一种利用发动机所产生的电力以产生辅助动力的装置及方法，尤其有关一种减少燃料消耗的可辅助发动机的动力产生装置及方法。
背景技术
省油、节能及环保为二十一世纪全球人类诉求的课题，联合国于2005年2月6日于日本邀请一百多个国家代表签定“京都议定书”，希望世界各国在限期内遵守对二氧化碳排放量的限制，避免地球环境气候持续恶化，而从节能减碳政策做起。
2008年8月高油价时代来临，每桶原油高达150美元，让世界各国汽车、轮船及飞机的燃料成本高涨，经济发展蒙上阴影，甚至许多国家因油价而造成物价飞涨。同时地球南北两极的冰层逐渐崩裂而融入大海，气候快速恶化，许多气象及科学家不断呼吁全球遵守节能减碳，以抢救人类浩劫。
在省油、环保诉求之下有油电混合车问世。例如美国专利第5,935,040号公报所载技术，其基本原理是在汽车上同时具备内燃发动机和伺服马达，并且具有极大容量的电瓶以于发动机运转时储存电力，在电瓶中储存电力达一定程度后，可关闭发动机而仅通过伺服马达驱动车辆行驶，并且在必要时可使发动机与伺服马达同时运转，以提供较大的动力输出。
然而，油电混合车需要大马力的伺服马达，以输出较大的扭力来传送的传动轴，而且需要大容量的电池以长时间地供应电源，因此增加相当大的设备成本。再者，在车辆有限空间中装设体积庞大的伺服马达与电池，对于设计与安装而言是相当困难。
【发明内容】
本发明的目的是提供一种可辅助发动机的动力产生装置及方法，在车辆行驶中，尤其在低速行驶时，动力产生装置可提供辅助动力至车辆的传动轴，以达到省油及减碳的效果，并且具有安装简便及设备成本低廉的优点。
根据本发明的第一态样提供一种可辅助发动机的动力产生装置，用以在该发动机通过一变速箱传送动力至一发动机传动轴时，可以提供辅助动力至该发动机传动轴，该动力产生装置包含：一电源供应器，用以供应高电压的电源；一驱动器，用以将高电压的电源转换成驱动电源并传送的；以及一电能转动能装置，用以将该驱动器所传送的驱动电源转换成辅助动力以传送至该发动机传动轴；其中，使该电能转动能装置驱动该发动机传动轴的转速高于该发动机驱动该发动机传动轴的转速，以提供辅助动力至该发动机传动轴。
根据本发明的第二态样提供一种可辅助发动机的动力产生方法，用以在该发动机通过一变速箱传送动力至一发动机传动轴时，由一动力产生装置提供辅助动力至该发动机传动轴，该动力产生方法包含下列步骤：由该动力产生装置的一电源供应器供应高电压的电源；由该动力产生装置的一驱动器将高电压的电源转换成驱动电源以传送至该动力产生装置的一电能转动能装置；由该动力产生装置的该电能转动能装置将驱动电源转换成辅助动力以传送至该发动机传动轴；以及使该电能转动能装置驱动该发动机传动轴的转速高于该发动机驱动该发动机传动轴的转速，以提供辅助动力至该发动机传动轴。
根据本发明的第一与第二态样，动力产生装置进一步包含：一控制器，用以产生一控制信号至该驱动器，以控制该驱动器的驱动电源来设定由该电能转动能装置所驱动的该发动机传动轴的转速；一第一动力传送机构，用以传送该电能转动能装置所传送的辅助动力；一无级变速器，用以传送该第一动力传送机构所传送的辅助动力；以及一第二动力传送机构，用以传送该无级变速器所传送的辅助动力至该发动机传动轴。
根据本发明的第一与第二态样，动力产生装置进一步包含：一控制器，用以产生一控制信号至该驱动器，以控制该驱动器的驱动电源来设定由该电能转动能装置所驱动的该发动机传动轴的转速；以及一动力传送机构，用以传送该电能转动能装置所传送的辅助动力至该发动机传动轴。
【附图说明】
图1为本发明的第一具体例的可辅助发动机的动力产生装置的示意图；以及
图2为本发明的第二具体例的可辅助发动机的动力产生装置的示意图。
【具体实施方式】
图1为本发明的第一具体例的可辅助发动机的动力产生装置的示意图。图1的第一具体例是以应用油电混合车为例，以下所述的车辆地一般结构是该项技术领域的具有通常知识者所熟知，在此不多加说明。
在图1中，当车辆的发动机(未图标)燃烧燃料而产生动力时，通过一变速箱传送所产生的动力至一发动机传动轴10时，同时由车辆的动力产生装置20提供辅助动力至发动机传动轴10。动力产生装置20包含有下述的结构。
如图1所示，由一电池200及一转换器207所构成的一电源供应器用以供应高电压的电源，其中，转换器207将电池200所供应的低电压(例如12V)的电源转换成高电压(例如220V)的电源以供应至驱动器208。在另一态样中，车辆的发电机(未图标)可以取代图1中的电池200来供应低电压电源至转换器207，转换器207将所供应的低电压的电源转换成高电压的电源而来供应至驱动器208。其中，发电机是由发动机所驱动。
由一直流马达201所构成的一电能转动能装置用以将驱动电源转换成辅助动力以传送至发动机传动轴10。一驱动器208将转换器207所供应的高电压转换成驱动电源以传送至直流马达201。一控制器209产生一控制信号至驱动器208，以控制驱动器208的驱动电源而来设定由直流马达201所驱动的发动机传动轴10的转速。
由一第一正时皮带轮202、一正时皮带2021及一第二正时皮带轮204所构成的一第一动力传送机构传送直流马达201所传送的辅助动力至一无级变速器203。其中，第一正时皮带轮202装设于直流马达201的一转轴上，第二正时皮带轮204装设于无级变速器203的一转轴上，正时皮带2021套设于第一正时皮带轮202与第二正时皮带轮204之间。
由一单向驱动皮带轮205、一传动皮带206及一驱动皮带轮11所构成的一第二动力传送机构传送无级变速器203所传送的辅助动力至发动机传动轴10。其中，单向驱动皮带轮205装设于无级变速器203的另一转轴上，驱动皮带轮11装设于发动机传动轴10上，传动皮带206套设于单向驱动皮带轮205与驱动皮带轮11之间。其中，单向驱动皮带轮205可以是市售的单向轴承(bearing)结构的皮带轮。
在图1中，转换器207将电池200的低电压转换为高电压的电源，并传送至驱动器208，控制器209将用以设定直流马达201的转速的控制信号传送至驱动器208，以控制驱动器208所传送的驱动电源。
驱动器208传送驱动电源以驱动直流马达201旋转而产生转速及辅助动力，直流马达201所产生的转速及辅助动力通过第一正时皮带轮202、正时皮带2021及第二正时皮带轮204传送直流马达201的转速及所传送的辅助动力至无级变速器203，无级变速器203通过单向驱动皮带轮205、传动皮带206及驱动皮带轮11传送转速及辅助动力至发动机传动轴10。
当由控制器209所控制的驱动器208传送驱动电源至直流马达201时，可使直流马达201旋转在控制器所设定的转速。当直流马达201的转速(亦即无级变速器203驱动发动机传动轴10的转速)低于发动机驱动发动机传动轴10的转速时，由于单向驱动皮带轮205仅作单方向的转动，而使直流马达201形成空转的情况，亦即直流马达201没有产生辅助动力于发动机传动轴10上，此时发动机传动轴10所有动力皆由发动机燃烧燃料所产生的动力提供。
当直流马达201的转速(亦即无级变速器203驱动发动机传动轴10的转速)高于发动机驱动发动机传动轴10的转速时，则发动机传动轴10的转速为直流马达201的转速，并且通过无级变速器203提供辅助动力至发动机传动轴10，发动机便可提供扣除该辅助动力后所需的动力至发动机传动轴10，如此可减少发动机所要燃烧的燃料，以达到节能及减碳的效果。
再者，图1中的电池200为车辆所配备的电池，并不需装设大容量且体积较大的电池，而且直流马达201体积较现有技术的伺服马达来得小，因此在安装本具体例的动力产生装置较为简便，而且动力产生装置的设备成本更为低廉。
图2为本发明的第二具体例的可辅助发动机的动力产生装置的示意图。图2中的组件相同于图1的组件给予相同的元件符号，并省略其说明。
不同于图1的结构在于图2中的一动力传送机构。由第一正时皮带轮202、正时皮带2021、第二正时皮带轮204、一转轴G、单向驱动皮带轮205、传动皮带206及驱动皮带轮11所构成的动力传送机构传送直流马达201所传送的转速及辅助动力至发动机传动轴10。其中，第一正时皮带轮202装设于直流马达201的转轴上，第二正时皮带轮204装设于转轴G的一端上，正时皮带2021套设于第一正时皮带轮202与第二正时皮带轮204之间，单向驱动皮带轮205装设于转轴G的另一端上，驱动皮带轮11装设于发动机传动轴10上，传动皮带206套设于单向驱动皮带轮205与该驱动皮带轮11之间。
同样地，驱动器208传送驱动电源以驱动直流马达201旋转而产生转速及辅助动力，直流马达201所产生的转速及辅助动力通过第一正时皮带轮202、正时皮带2021、第二正时皮带轮204、转速G、单向驱动皮带轮205、传动皮带206及驱动皮带轮11传送转速及辅助动力至发动机传动轴10。
当由控制器209所控制的驱动器208传送驱动电源至直流马达201时，可使直流马达201旋转在控制器所设定的转速。当直流马达201的转速(亦即无级变速器203驱动发动机传动轴10的转速)低于发动机驱动发动机传动轴10的转速时，由于单向驱动皮带轮205仅作单方向的转动，而使直流马达201形成空转的情况，亦即直流马达201没有产生辅助动力于发动机传动轴10上，此时发动机传动轴10所有动力皆由发动机燃烧燃料所产生的动力提供。
当直流马达201的转速(亦即无级变速器203驱动发动机传动轴10的转速)高于发动机驱动发动机传动轴10的转速时，则发动机传动轴10的转速为直流马达201的转速，并且通过无级变速器203提供辅助动力至发动机传动轴10，发动机便可提供扣除该辅助动力后所需的动力至发动机传动轴10，如此可减少发动机所要燃烧的燃料，以达到节能及减碳的效果。
因此，图2的具体实施例同样可达到图1的具体实施例的功效及优点。
根据本发明的图1及图2的具体例，实际应用于车辆的功效如表1所示：
行经路线 里程数 未使用动力产 生装置的耗油量 使用动力产生 装置的耗油量 台北-高速公路- 台中 208公里 28.01公升 17.83公升 平镇-高速公路- 香山-高速公路-平镇 133公里 17.01公升 10公升
表1
在第一个情况(台北-高速公路-台中)中，有使用动力产生装置的每公升的里程数为11.6公里，而未使用动力产生装置的每公升的里程数为7.42公里，在第二个情况(平镇-高速公路-香山-高速公路-平镇)中，有使用动力产生装置的每公升的里程数为13.3公里，而未使用动力产生装置的每公升的里程数为7.81公里。由上述的实验结果可以发现，本发明的动力产生装置应用于车辆中确实可达到节能省油的功效(第一、二情况中皆可节能省油达50％以上)。
此外，本发明的具体实施例的应用并不局限于车辆，亦可广泛地应用于各种运输交通工具，例如轮船、飞机、军用装甲车等，此外，也可应用于火力发电的领域中。
虽然本发明已参照较佳实施例及举例性附图叙述如上，但其应不被视为是限制性的。熟悉本技术者对其形态及具体实施例的内容做各种修改、省略及变化，均不离开本发明的范围。