第四章 油電複合動力系統
4.2 電動馬達與引擎扭力特性
引擎與電動馬達之扭力特性不同，引擎在低轉速時扭力低，而電動馬 達在低轉速即能發揮其扭力特性如圖 4.7[8]，到高轉速時因反向電動勢的 作用降低電動馬達在高轉速的效能，而引擎在高轉速時卻能發揮其扭力特 性如圖 4.6[7]，引擎與電動馬達恰好能互補雙方的缺點。
圖 4.2：引擎特性圖 [8]
圖 4.3：電動馬達特性圖[7]
4.3 實驗車之引擎與馬達搭配方式：
圖 4.4:動力單元
引擎與電動馬達動力皆輸出至鋁板介面上，離合器接合後，由感測器 偵測出引擎轉速後控制電動馬達輸出 6.67 倍分之一於引擎的轉速，共同輸 出動力，藉由鏈條驅動第三層鋁板上的油壓幫浦推動油壓。此為動力單元，
獨立於副車架上，可與主車架做拆合動作。
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第五章 實驗結果
圖 5.1：完成之實驗車 5.1 加速性能：
0 至 100 公尺加速性能的理論計算值雖為 13 秒，乃是不考慮其他因素 的結果，然而實際值為 28～32 秒，與理論值差異甚大，造成理論值與實際 值的差異，分析其原因，主要為下列因素：
5.1.1 引擎與馬達的搭配：
引擎與電動馬達兩動力源的搭配需要靠感測器偵測引擎的轉速，再以 6.67：1 的齒輪比減速後，控制電動馬達轉速，但引擎的轉速並不穩定，在
加速時要以等比例的提升兩動力源之轉速控制不易。
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的延遲。
5.2 油壓傳動之缺點：
5.2.1 漏油：
因內部之液壓油工作壓力高，預設工作壓力為 207bar、啟動瞬間壓力 為 500bar，是故已將油管接口鎖至一定的緊度不時仍有少量漏油的情況發 生，對車輛傳動影響雖然不大，但日積月累必定產生供油不足的問題。
5.2.4 液壓油溫度：
油溫的變化會使油的黏度產生變化，黏度會影響機械效率、磨耗、容積
效率及油壓泵之吸入作用，是故液壓傳動對油溫變化較敏感，容易影響它
的工作穩定性。
5.3 實驗結論：
此台車輛的機構設計從頭至尾皆為量身打造，沒有標準化的機構，是以 頻頻冒出許多無法預料到的問題，以致於構件無法發揮預期的功效，使得 結果與當初的理想情況相差甚多。
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5.4 車輛規格：
Brake Yamaha Fighter 125 rotor,FZ150 caliper
Engine Honda VTR250,249cc
Fuel Type 汽油
Engine Power 35HP @ 11,000rpm
Drive Motor Leedan LDSM-224A Servo Motor Driver Motor Power 15KW @ 1,200rpm
Motor Controller KEB
Accumulator Li Battery
Frame SCM 4140 space frame
Suspension Dual equal-length
A-arm,pushordactuated MR damper
Track 1400mm
Height 1260mm
Length 320mm
Width 1600mm
Tires Goodyear NCT 5 225/50/R16
Weight 450kg
Weight Distribution 45/55 (front/rear)
wheelbase 2200mm
表 5.1：車輛規格表
第六章 未來研究方向
6.1 油壓傳動系統：
實驗規劃之油壓迴路功能尚未完備，僅有前進、空轉兩個檔位，實際
上經由油壓迴路設計可以達到完整的功能，如：前驅(如圖 6.2)、後驅(如 圖 6.3)、四驅(如圖 6.4)、倒車(如圖 6.5)及動力回充(如圖 6.6)等模式之 間的切換，圖 6.1 為重新規劃之具完整功能的油壓傳動迴路：
圖 6.1：油壓傳動迴路
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浦提供動力，連接動力輸入軸，帶動四顆油壓馬達，油壓馬達連接四個輪 胎。a1 為一分流閥，作用為將幫浦送出之油分至前輪與後輪，a2 與 a3 分 別為前輪與後輪之分流閥，作用為將油分至左、右輪。b1 與 b2 為 a1 分流 閥至前輪與後輪之間所裝設之可切換開關閥。c1 為一壓力控制閥，當幫浦 推出之油壓力過高，造成扭力需求過大、引擎無法負載時，需裝設此壓力 閥，使壓力超過所設定之值時，c1 會打開，使油洩壓回流。c2、c3、c4、
c5 為裝設在四個油壓馬達之壓力控制閥，當油壓馬達轉速過快，高於引擎 轉速時，此壓力閥會開通使油能回流。
6.1.1 前驅模式：
圖 6.2 中將 b1 閥關閉、b2 閥打開，將所有的流體力帶至前輪驅動輪 胎，即為前驅模式。
圖 6.2：前驅模式
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6.1.2 後驅模式：
圖 6.3 中將 b1 閥打開、b2 閥關閉，將所有的流體力帶至後輪驅動輪 胎，即為後驅模式。
圖 6.3：後驅模式
6.1.3 四驅模式：
圖 6.4 中將 b1、 b2 閥皆打開，將流體力帶至前、後輪，即為四驅模 式。
圖 6.4：四驅模式
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6.1.4 倒車模式：
倒車時，需使電動馬達反轉推動幫浦 1，將 b5、b6 方向控制閥打 開，即能使油倒推油壓馬達，如圖 6.5 所示。
圖 6.5：倒車油壓迴路
6.1.5 動力回充模式：
煞車時或下坡時，油壓馬達可推油回幫浦，反推電動馬達發電，
達成動力回充的效果，如圖 3.1.2 所示。
圖 6.6：動力回充模式
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6.2 動力系統：
複合動力系統的連接方式可使用行星齒輪組，將引擎動力輸出軸固定 於太陽輪上，電動馬達傳動軸固定於行星架上，將外齒環固定，則可以使 引擎輸出固定的傳動比，讓引擎與電動馬達可以維持相同轉速，一起帶動 連接幫浦之傳動軸，引擎與電動馬達將保持定速，做最大且穩定的扭力輸 出，而車速由可變容積式油壓幫浦控制(如圖 6.7)，靠著調整幫浦容積改變 流量控制轉速，回充電力時，油壓幫浦反推電動馬達，將外齒環放開，使 得引擎與電動馬達可自由旋轉互不干擾，讓電動馬達變成發電機，將電力 儲存回電池上。圖 6.8 為混合動力系統示意圖：
圖 6.7：動力控制模式
圖 6.8：電動機與引擎複合動力系統示意圖
6.3 多檔位設計：
實驗規劃的前進檔位設計僅有一檔，但實際上設計成多個檔位，再加 上定速設計，可以有效的提升系統效率，以下為設計範例：假設實驗車輛 架構之油壓系統使用原來的兩顆 24.6 cc/rev 油壓幫浦再加一顆 16.4 cc/rev，油壓馬達使用四顆 24.6 cc/rev 與油壓幫浦相同型號的油壓馬達。
動力系統使用原來的引擎及電動馬達，經由行星齒輪組連接，分別定速在 8400rpm 及 1200 rpm，油壓幫浦定速在 3000 rpm，最後在車輪上裝置三比 一的變速比的行星齒輪、極速設為 120km/h、車重設定為 500kg、車輪半徑
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工作壓力：167.7 kg/
扭力：T 5.3 kg-m
加速度：F ma ，a 3.96 m/
60~80 km/h：使用兩顆 L 及一顆 S，驅動四輪之油壓馬達，為第四檔 位。
工作壓力：120 kg/
扭力：T 3.8 kg-m
加速度：F ma ，a 2.84 m/
後輪驅動(RWD)：
80~100 km/h：使用一顆 L 及一顆 S，驅動後輪之油壓馬達，為第五 檔位。
工作壓力：210 kg/
扭力：T kg-m
加速度：F ma ，a 2.362 m/
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100~120 (km/h)
時速
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參考文獻：
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[4] Trostman E: “Water Hydraulics Control Technology“ Marcel Dekker Inc, New York 1996,
[5] Anthony Esposito “Fluid power with application＂6th Edition Pearson
A.＂Dynamic tooth loads of planetary gear sets Education New Jersey 1980
[6] Yuksel, C.; Kahraman,
having tooth profile wear＂ Mechanism and Machine Theory, 2004, 39,
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[7] SAAB車廠：http://www.maptun.com/
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of PM hy ＂Power Electronics
Specialists Conference, 1997.PESC'97 Record., 28th Annual IEEE, 1997,1