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臺灣博碩士論文加值系統

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研究生:顏子哲
研究生(外文):Tz-Je YAN
論文名稱:逆向差速齒輪式複合電動機車之性能測試與研究
論文名稱(外文):Performance Testing and Study of Hybrid Electric Motorcycle with Inverse Differential Gear
指導教授:黃國修黃國修引用關係
口試委員:楊銘基張舜長
口試日期:2012-07-22
學位類別:碩士
校院名稱:國立臺北科技大學
系所名稱:車輛工程系所
學門:工程學門
學類:機械工程學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2012
畢業學年度:100
語文別:中文
論文頁數:70
中文關鍵詞:逆向差速齒輪式動力整合分配機構複合電動電子式無段變速系統
外文關鍵詞:Power integrating/distributing mechanism of inverse differential gearHybrid ElectriceCVT(Electronic Continuous Variable Transmission)
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本研究是針對逆向差速齒輪式複合電動機車之傳動系統改善與整車性能分析為研究主題,將傳統內燃機引擎機車改裝為兩個不同特性的動力源做輸出,分別為一體式馬達/發電機及傳統內燃機,運用逆向差速齒輪式動力整合分配機構作單/雙動力的整合或分配輸出,並裝置電子式無段變速機構eCVT (electrical Continuously Variable Transmission)依據行車狀況自動調整傳動減速比,在不同的車輛負載狀態下,使內燃機皆可維持在最佳的範圍下運轉,並將引擎多餘的動能透過馬達切換為發電機的模式進行回充,有效提升燃油經濟效率及續航力。
透過NI-USB 6009與NI-USB 6211資料擷取器進行整車的控制,擷取外部資訊訊號,如普利盤轉速、車輪轉速、電池殘電量、電門把手開度、引擎轉速、馬達/發電機轉速等,藉由駕駛狀況判斷出,目前的行駛狀態適合哪種模式並做切換,主要控制項目有電子無段變速系統、電子節氣門控制、一體式馬達/發電機控制等,最後在底盤動力計上測試複合電動機車的性能與油耗,完成逆向差速齒輪式複合電動機車的實作和驗證,ECE40市區型態油耗測試與原廠機車比較可節省燃油消耗約35%。

This research is aimed to improve the transmission system of the inverse differential gear type of hybrid electric motorcycle and to analyze the vehicle’s overall performance. I refit a motorcycle with traditional Internal Combustion Engine (ICE), and make the integrated motor/generator and traditional ICE as its two output power sources with different characteristic; making use of the power integrating/distributing mechanism of inverse differential gear to integrate the single/dual power or to distribute the power output; installing eCVT (electrical Continuously Variable Transmission) to automatically adjust the reduction ratio of transmission gear according to the driving condition, thus the ICE can keep operating in the best operating range, and recharge the surplus power produced by engine through the action of switching from the motor mode to the generator mode, by doing so to efficiently decrease the fuel consumption and increase the range of the motorcycle.
The control of the whole motorcycle is decided through NI-USB 6009 and NI-USB 6211 data trackers. By tracking the external data signal, e.g. pulley rotating speed, wheel rotating speed, the SOC (State of Charge) of the battery, the turning radian of the electric handgrip, the speed of engine, and the speed of motor/generator etc. to judge which mode suits the current driving condition the best, and switch the system to the specific mode. The main controlling items are ECVT(Electronic Continuous Variable Transmission), electronic throttle control, integrated motor/generator control etc. Finally, the performance and the consumption of fuel of the electric motorcycle will be tested on the chassis dynamometer, thus to complete testing and verifying the performance as well as the manufacture of the inverse differential gear type of hybrid electric motorcycle, The ECE40 urban types of fuel consumption tests with the original locomotive can save fuel consumption by about 35%.

中文摘要 i
英文摘要 ii
誌謝 iv
目錄 v
表目錄 vii
圖目錄 viii
第一章 緒論 1
1.1 研究背景與動機 1
1.2 研究目的 2
1.3 文獻回顧 4
1.3.1 串聯式複合電動系統 4
1.3.2 並聯式複合電動系統 6
1.3.3 串並聯式複合電動系統 7
1.3.4 串聯式與並聯式複合電動系統比較 10
1.4 論文架構 11
第二章 複合電動系統架構 12
2.1 逆向差速齒輪式動力整合分配機構 12
2.2 自動控制電子無段變速系統 16
2.3 一體式馬達/發電機 21
2.4 內燃機 24
2.5 電子節氣門 25
2.6 電池監控模組 27
第三章 行車模式控制策略 35
3.1 複合電動機車系統控制模式 35
3.1.1 馬達驅動模式 38
3.1.2 內燃機驅動模式 38
3.1.3 雙動力驅動模式 39
3.1.4 煞車能回充模式 39
3.2 控制介面 40
3.3 控制策略程式撰寫 43
3.3.1 馬達驅動模式 43
3.3.2 內燃機驅動模式 45
3.3.3 雙動力驅動模式 46
3.3.4 煞車能回充模式 47
3.3.5 完整程式 47
第四章 原型機車實驗性能測試 49
4.1 測試環境 50
4.2 測試標準 55
4.2.1機器腳踏車燃料消耗量試驗法 55
4.2.2行駛阻力參數設定 56
4.3 實驗結果與討論 61
第五章 結論與建議 65
5.1 結論 65
5.2 原型機車改善與建議 66
參考文獻 68
作者簡介 70


[1] 財團法人國家政策研究基金會 http://www.npf.org.tw/post/1/8919
[2] 經濟部能源局http://www.moeaboe.gov.tw/oil102/oil1022010/index.html
[3] 行政院環境保護署http://w3.epa.gov.tw/epalaw/
[4] 鄭明源,逆向差速齒輪式複合電動機車之能量管理開發與實作,碩士論文,國立臺北科技大學車輛工程系,台北,2010。
[5] Bernhard and Bjoern, “HYBRID DRIVES FOR OFF-ROAD VEHICLES,” World Automotive congress , 2004.
[6] L. B. Lave and H.L. MacLean, "An environmental-eco nomic evaluation of hybrid electric vehicles: Toyota''s Prius vs. its conventional internal combustion engine Corolla," Transportation Research Part D 7, 2002, pp. 155-162.
[7] A. Satoshi, H. Yusuke, Y. Takahiro, and A. Hiroyuki, “Energy Efficiency Improvement of Series Hybrid Vehicle,” JSAE Review 22, 2001, pp. 259-267.
[8] http://blog.roodo.com/energytech/archives/3323097.html.
[9] 呂哲權,新型並聯式複合電動系統之動態模擬與控制之研究,碩士論文,私立大葉大學車輛工程系,彰化,2006。
[10] TOYOTA Prius 原廠技術手冊,2009。
[11] 黃國修,雙動力整合裝置,中華民國新型專利:M245089,2004。
[12] 蔡踵岳,逆向差速齒輪式動力整合分配機構設計與分析,碩士論文,國立臺北科技大學車輛工程系,台北,2008。
[13] All New Energy Approval Sheet, BMS16S1P Reversion 0.91.
[14] 呂哲權,新型並聯式複合電動系統之動態模擬與控制之研究,碩士論文,私立大葉大學車輛工程系,彰化,2006。
[15] 施奕安,逆向差速齒輪式複合電動系統動態模擬於能量管理之研究,碩士論文,國立臺北科技大學車輛工程系,台北,2008。
[16] 許昭傑,複合電動系統實驗平台監控技術之發展,碩士論文,國立臺北科技大學車輛工程系,台北,2008。
[17] NI USB-621x Specifications.
[18] 陳瓊興,LabVIEW 8.X與感測電路應用,台北:台科大圖書,2008。
[19] 蕭子健、王智昱、儲昭偉,虛擬儀控程式設計LabVIEW 8X,台北:高立圖書,2009。
[20] G. F. Franklin, J.D. Powell and A. Emami-Naeini, Feedback Control of Dynamics Systems, U.S.A., Pearson prentice hall, 2006.
[21] 中華民國國家標準(CNS),機器腳踏車燃料消耗量試驗法,總號:3105,類號D3029,印行日期94年10月。
[22] 賴耿陽著,車輛驅動及控制,台南:復漢出版社,1997。
[23] 蘇鴻毅,新型並聯式混合電動動力系統之研發,碩士論文,大葉大學機械工程研究所,彰化,2005。


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