臺灣博碩士論文加值系統

本研究的目的以機械系統與電子系統互相類比對照的方式發展一套分析與設計混合動力系統構想的方法。首先針對機械耦合器的進行分析與探討，以了解不同的機械耦合器連接時系統的特性；其次以機械角度建立快速將機械系統轉譯成電子系統的方法，一方面可簡化機械的形態便於了解系統的動力配置，二來可應用電子系統的分析方法來探討機械系統的特性；接著建立電子系統轉譯成機械系統的規則，並以電子系統角度設計構思混合動力的配置，最後將系統構想轉譯回機械系統產出新型或改善後的混合動力系統設計構想。本研究的特色在於跳脫以往以機械系統的角度設計構想與發展，發展出一套可利用電子系統的角度來分析及發展混合動力系統的方法，不僅可對現有的系統作分析及構想簡化，更可快速合成出符合設計需求的多形態混合動力系統。

The purpose of this research is to develop a method for analyzing and designing mechanical hybrid power systems by the analogism from a mechanical system to an electrical system. At the beginning of the research, two kinds of the mechanical coupling are analyzed and discussed on the characteristics of the system with different couplings. Secondly, there are two reasons to develop a rule which can quickly translate a mechanical system into an electrical system from a viewpoint of a mechanical system. One is to understand the power deployment through the simplification of the system. The other is to apply the methods of analyzing electrical systems to the analysis of the mechanical system. Next, another rule is developed to translate a electrical system back into a mechanical system and the deployment of hybrid power is designed from a viewpoint of electrical systems. Finally, an innovative or improved design of a hybrid system can be developed by translating the designed circuit system back into a mechanical system. The contribution of this research is the development of a method to analyze and design a mechanical hybrid system by applying the analysis methods of electrical system. A multimode hybrid system can be quickly designed and existing hybrid systems can be improved by the application of this method.

口試委員會審定書 i
誌謝 ii
摘要 iii
Abstract iv
目錄 v
圖目錄 viii
表目錄 x

第一章 緒論 1
1-1 研究背景 1
1-2 文獻回顧 2
1-3 研究動機與目的 3
1-4 研究步驟與論文架構 4

第二章 理論基礎 5
2-1 機械耦合器之類型與特性分析 5
2-1-1 扭力耦合器 5
2-1-2 速度耦合器 7
2-1-2-1 行星齒輪系 7
2-1-2-2 浮動定子馬達 9
2-1-2-3 速度耦合器特性整理 11
2-1-3 扭力耦合器與速度耦合器之特性比較 11
2-2 電路分析方法 15
2-2-1 節點分析法(Nodal Analysis) 16
2-2-2 網目分析法(Mesh Analysis) 17
第三章 機械系統與電子系統之類比與對應 18
3-1 典型機械系統與電子系統之基本元件轉譯 18
3-1-1 基本元件之轉譯 18
3-1-2 功能元件之轉譯 20
3-2 簡單多自由度系統之轉譯 25
3-2-1 簡單多自由度系統轉譯規律 25
3-2-2 簡單多自由度系統轉譯方法 30
3-3 旋轉多自由度機構之轉譯 34
3-3-1 浮動定子致動器 34
3-3-2 行星齒輪 36
3-3 輸出之轉譯 39
3-4 動力源之轉譯 41

第四章 電子系統與機械系統之類比與對應 42
4-1 電子系統轉譯機械系統方法 42
4-1-1 電路串聯及並聯之轉譯 42
4-1-2 多迴路系統之轉譯 45
4-2 動力配置 53
4-2-1系統自由度決定的動力配置 53
4-2-2 動力源數量之動力配置 57

第五章 混合動力系統創新與合成 61
5-1 現有混合動力系統之轉譯分析與簡化 61
5-1-1現有混合動力系統之轉譯 61
5-1-2現有混合動力系統之轉譯分析 64
5-1-3現有混合動力系統之簡化 66
5-2 單形態混合動力系統之設計 67
5-3 多形態混合動力系統之設計 70
5-3-1 三迴路系統可切換之形態 71
5-3-2 三迴路系統之多形態混合動力系統設計 73
5-3-3通用多形態混合動力系統設計 75

第六章 結論與建議 78
6-1 結論 78
6-2 未來展望及建議 78

參考文獻 80
附錄 81
附1 二迴路之地端配置同構刪減 81
附2 二迴路之SC細分配置之刪減 81
附3 三迴路之地端配置同構刪減 82
附4 三迴路之4SC細分配置之刪減 82
附5 三迴路之3SC細分配置之刪減 84
附6 二迴路二元件之配置刪減 85
附7三迴路三元件之配置刪減 85
附8三迴路四元件之配置刪減 87
附9三迴路五元件與六元件之配置 88

[1]石油輸出國家組織OPEC官方網站 http://www.opec.org/
[2]江承舜，混合動力系統之理念設計方法，國立台灣大學碩士論文，2008
[3]J. Liu, Modeling, configuration and control optimization of power-split hybrid vehicles, Ph.D. dissertation, University of Michigan, 2007
[4]I. Cochin, and H.J. Plass JR., Analysis and Design of Dynamic Systems 2nd Ed., 1990, HarperCollins.
[5]顏鴻森，機構學，東華書局，民88
[6]P.E. Wellstead, Introduction to Physical System Modelling－ Electronic Ed., 2000, Electronic Publisher: Control System Principles, ( www.control-systems-principles.co.uk ).
[7]N.S. Nise, Control Systems Engineering－Int. 4th Ed., 2004, John Wiley & Sons.
[8]M. Ehsani, Y. Gao, S.E. Gay, and A. Emadi, Modern Electric, Hybrid Electric, and Fuel Cell Vehicles, 2005, CRC Press.
[9]中正大學機械系 馮展華 教授博士班學生 陳思宏 訪談
[10]G. Rizzoni, Principles and Applications of Electrical Engineering－Int. rev. 4th Ed. , 2004, McGRAW HILL.
[11]余志生，汽車理論，科技圖書股份有限公司，2004