[0001] 本发明涉及一种电机系统；特别是指一种可变化功率容量的电机系统。

[0002] 目前在电动车辆的应用上，为了要应付车辆加速的需求，多使用高功率容量电机来提供加速时所需的高扭矩输出，但高功率容量电机(无论直流电机或交流电机)在轻载或无载空转时皆会造成电能浪费，若高功率容量电机采励磁式电机时，还会具有励磁电能浪费，上述两种电能浪费，基本上皆与电机功率容量的大小成正比例，举例说明如下：

[0003] 一般车辆在恒速行驶所需功率：

[0004]

[0005] 假设该车辆是使用功率100千瓦(KW)的高功率容量电机，在该车辆以125公里/小时行驶时，该高功率容量电机之无载功率消耗为5KW(100KW x 5％)，此时无载功率消耗所占比例为 由于所占比例较低，故常被忽略。

[0006] 但当车辆以较低的速度行驶，例如行驶于50公里/小时，此时虽然无载功率消耗降低为 但由于此时的行驶功率消耗也下降至2.4KW，因此无载功率消耗所占比例反而大幅提升至 也就是说，在50公里/
小时的行驶速度下，若该车辆的能源供给原本可以提供该车辆行驶100公里的距离，但实际上只有54.5％被确实利用，也就是只能行驶到54.5公里，如此，会导致车辆在市区等低速行驶的情况下，能量被大量地耗费，并使续航力大幅下降。

[0007] 然而，虽然采用低功率容量电机看似可直接大幅改善无载功率消耗的问题，但低功率容量电机并无法应付急加速或高速行驶等的高功率需求，因此并不符合实际需求。

[0016] 在详述本发明之前，应当注意在以下的说明内容中，类似的组件是以相同的编号来表示。

[0017] 参阅图1，本发明可变化功率容量的电机系统之第一实施例适用于应用于一电动装置(图中未示)，并包括一电机单元2、一离合器单元3、一侦测单元4及一控制单元5。

[0018] 于本实施例中，该电动装置以一电动车(图中未示)作为说明，但不限于此。

[0019] 于本实施例中，该电机单元2包括三个电机，且为说明方便起见，分别标号为电机21、22、23，但该电机单元2所包括之电机数量可依实际需求而定，并不限于此。

[0020] 每一电机21、22、23输出一输出功率并包括一能互相连动的旋转轴，为说明方便起见，分别标号为旋转轴211、221、231，于本实施例中，每一电机的该输出功率之值皆不相同，以方便后续该控制单元5进行功率的搭配组合，但亦可依实际需求而将输出功率设计为相同，并不限于此。

[0021] 离合器单元3包括二分别设置于电机21、22、23的旋转轴211、221、231间的离合器，为说明方便起见，分别标号为离合器31、32，离合器31、32受控制单元5控制以连接及断开旋转轴211、221、231。

[0022] 侦测单元4用以分别侦测电机21、22、23的电流，并根据电机21、22、23的电流输出对应的一侦测信号。

[0023] 于本实施例中，侦测单元4用以侦测电流，但亦可侦测输出动能或其他相关于电机运作的信息，并不限于此。

[0024] 控制单元5分别电连接电机21、22、23、离合器31、32、侦测单元4，接收一控制信号及侦测信号，并根据控制信号及侦测信号分别控制电机21、22、23启动及关闭，以调整输出功率之总和趋近于电动装置所需的功率值。

[0025] 于电动装置所需的功率值大于输出功率之总和时，控制单元5控制增加启动之电机的数目以增加输出功率之总和，于电动装置所需的功率值小于输出功率之总和，且其差距大于其中一启动电机的输出功率时，控制单元5控制关闭电机以使输出功率之总和趋近于电动装置所需的功率值。

[0026] 于本实施例中，控制信号是由一油门装置(图中未示)输出，但不限于此。

[0027] 实际应用时，可设计电机21、22、23的输出功率分别为5KW、50KW、100KW，于初始状态时，控制单元5先控制电机21启动，电机22、23关闭，且离合器31、32断开，以提供5KW的输出功率之总和至电动车。

[0028] 当电动车进行加速或需要更高功率，而使电动车所需的功率值大于5KW的输出功率之总和时(亦即侦测单元4所回传的侦测信号对应之电流值大于一第一预定值时，或控制信号所对应的油门深度到达一第一深度值时)，控制单元5控制电机22启动，并于电机22的转速与电机21的转速同步时，控制离合器31闭合，以使电机21、22能同步输出功率，并防止并列涌浪电流，此时输出功率之总和最大可至5KW+50KW＝55KW。

[0029] 当电动车继续进行加速或需要更高功率，而使电动车所需的功率值大于55KW的输出功率之总和时，此时表示侦测单元4所回传的侦测信号对应之电流值大于一第二预定值时，或控制信号所对应的油门深度到达一第二深度值，控制单元5控制电机23启动，并于电机23的转速与电机21、22的转速同步时，控制离合器32闭合，以使电机21、22、23能同步输出功率，此时输出功率之总和最大可至5KW+50KW+100KW＝155KW。

[0030] 而当电动车减速或需要较低功率，而使电动车所需的功率值小于输出功率之总和，且其差距大于其中一启动电机的输出功率时，例如当电动车所需的功率值由155KW降低到小于55KW时，控制单元5控制离合器32断开、电机23关闭(停止)，以使输出功率之总和回复至5KW+50KW＝55KW。

[0031] 值得一提的是，为了避免电动车所需的功率值因为车速变动而刚好在55KW附近变化时会导致频繁切换，可以设计在当电动车所需的功率值降低到小于55KW一段时间后(例如3秒～10分钟)，控制单元5才控制离合器32断开、并控制电机23停止运作。

[0032] 而当车辆继续减速或需要更低功率，而使电动车所需的功率值降低到小于5KW时，控制单元5控制离合器31断开、电机22关闭(停止)，以使输出功率之总和回复至5KW，同样，可以设计在当电动车所需的功率值降低到小于5KW一段时间后，控制单元5才控制离合器31断开、并控制电机22停止运作。

[0033] 值得一提的是，若电机21、22、23为分别具有一励磁式线圈(图中未示)之励磁式电机时(交流或直流皆可)，则于控制单元5控制关闭电机21、22、23时，可一并将关闭之电机21、22、23及其励磁线圈断电(此架构不需设置离合器31、32)，而于启动电机21、22、23时，则是先供电至励磁线圈，并于计时0.1～2秒后，再送电至电机21、22、23的其余架构。

[0034] 经由以上的说明，可将本实施例的优点归纳如下：

[0035] 一、通过将多个不同或相同功率的电机21、22、23互相结合，并透过控制单元5根据控制信号以分别控制电机21、22、23启动及关闭，以调整输出功率之总和趋近于电动装置所需的功率值，可以依据不同的功率需求而启动所需的电机数量，因此可以避免现有技术中高功率容量电机在轻载或无载空转时会造成电能浪费的问题，也可以解决低功率容量电机无法应付急加速或高速行驶等高功率需求的问题，故能大幅节省能源，进而提高续航力。

[0036] 二、通过设置侦测单元4分别侦测电机21、22、23的电流，并搭配控制单元5根据控制信号及侦测信号以控制电机21、22、23启动及关闭，可以得到更实时完整的输出功率调整。

[0037] 再者，通过侦测单元4分别侦测电机21、22、23的电流并回馈至控制单元5，也可供控制单元5判断电机21、22、23的运作情形，以方便控制单元5能依各电机21、22、23的规格比例提供电流及运作控制。

[0038] 参阅图2，为本发明可变化功率容量的电机系统的一第二实施例，第二实施例是类似于第一实施例，第二实施例与第一实施例的差异在于：

[0039] 电机21、22、23整合为单一电机架构，电机21、22、23的旋转轴211、221、231连结为同一旋转轴。

[0040] 控制单元5则以电磁开关(图中未示)或功率晶体管(图中未示)控制电机21、22、23启动或断电。

[0041] 如此，第二实施例亦可达到与上述第一实施例相同的目的与功效，且通过将电机21、22、23皆整合在单一电机架构中并共享相同的旋转轴，不需如第一实施例中设置机构连结，不仅能简化机构、具有体积较小、使用方便的优点，还可直接依据功率需求而切换所需启动或关闭的电机21、22、23，而不需如第一实施例中需按照一定顺序开启及关闭，故能增添应用上的灵活性。

[0042] 以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之的内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。