專利名稱：汽油引擎和電動(dòng)馬達(dá)混合動(dòng)力裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本新型涉及一種混合動(dòng)力裝置，特別是涉及一種可整合汽油引擎和電動(dòng)馬達(dá)，以提高能源使用效率的汽油引擎和電動(dòng)馬達(dá)混合動(dòng)力裝置。
參閱


圖1，是一種以往串聯(lián)式混合動(dòng)力裝置的配置圖，其主要是在車輛上組裝一汽油引擎11，該汽油引擎11運(yùn)轉(zhuǎn)產(chǎn)生的動(dòng)力可帶動(dòng)一發(fā)電機(jī)12產(chǎn)生電力，前述電力經(jīng)一整流器13整流后蓄存在一電瓶14內(nèi)。當(dāng)車輛要移動(dòng)時(shí)，電瓶14蓄存的電力可經(jīng)由一轉(zhuǎn)換器15轉(zhuǎn)換成一馬達(dá)16需要的電流，馬達(dá)16再驅(qū)動(dòng)一減速齒輪組17運(yùn)轉(zhuǎn)，最終傳動(dòng)車輛的一減速齒輪輸出軸18轉(zhuǎn)動(dòng)，而發(fā)電機(jī)12、汽油引擎11和轉(zhuǎn)換器15同時(shí)接受一控制器19控制。
這種以往串聯(lián)式混合動(dòng)力裝置，由于汽油引擎11運(yùn)轉(zhuǎn)產(chǎn)生的動(dòng)力需由發(fā)電機(jī)12轉(zhuǎn)換成電能后，再經(jīng)整流器13的整流蓄存在電瓶14，因此在動(dòng)力產(chǎn)生轉(zhuǎn)換成電能儲(chǔ)存的過程中，發(fā)電效率和充電效率都會(huì)造成能量的損失，整體能源的利用效率不理想。
為了改善前述缺失，市面上另有一種并聯(lián)式混合動(dòng)力裝置，其配置大致如圖2所示，包含一汽油引擎21和一發(fā)電機(jī)22，該等汽油引擎21及發(fā)電機(jī)22同時(shí)和一動(dòng)力分配機(jī)構(gòu)23連結(jié)，上述動(dòng)力分配機(jī)構(gòu)23和一減速齒輪組24接連，以將動(dòng)力傳遞到車輛的一減速齒輪輸出軸25上。前述發(fā)電機(jī)22再借一轉(zhuǎn)換器26和一電瓶27連結(jié)，在轉(zhuǎn)換器26和減速齒輪組24間連接一馬達(dá)28。
配合圖3，是前述串聯(lián)式混合動(dòng)力裝置的動(dòng)力分配機(jī)構(gòu)的示意圖，該動(dòng)力分配機(jī)構(gòu)23是一行星齒輪組，具有一位在中央的太陽齒輪231、數(shù)個(gè)對(duì)稱分布在太陽齒輪231周緣并受汽油引擎21的一引曲軸傳動(dòng)的小齒輪232，以及一環(huán)繞在在小齒輪232周緣的一大齒輪233，借行星齒輪組的配合，可將汽油引擎21輸出的動(dòng)力直接經(jīng)減速齒輪組24傳動(dòng)減速齒輪輸出軸25轉(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)也可以帶動(dòng)發(fā)電機(jī)22產(chǎn)生電能儲(chǔ)存在電瓶27內(nèi)。這種并聯(lián)式的混合動(dòng)力裝置2可在車輛低速移動(dòng)時(shí)，選擇以馬達(dá)28驅(qū)動(dòng)減速齒輪組24和減速齒輪輸出軸25轉(zhuǎn)動(dòng)，由于汽油引擎21在低速低負(fù)載時(shí)的運(yùn)轉(zhuǎn)效率非常不好，因此在低速時(shí)采純電力驅(qū)動(dòng)可有效改善整體能源的應(yīng)用效率。
當(dāng)車輛在中速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)選擇直接由汽油引擎21提供動(dòng)能，因?yàn)槠鸵?1在中速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)效率已提升，故不需再電力驅(qū)動(dòng)，當(dāng)車輛在高速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，再以馬達(dá)28輔助汽油引擎21來提高車輛高速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的扭力。因此這種并聯(lián)式混合動(dòng)力裝置2在能源的運(yùn)用上比
圖1的串聯(lián)式混合動(dòng)力裝置1好。
但是為了達(dá)到該目的，以往串聯(lián)式混合動(dòng)力裝置2在設(shè)計(jì)上需要一個(gè)發(fā)電機(jī)22及一馬達(dá)28，成本較高，同時(shí)其動(dòng)力分機(jī)構(gòu)23是采用加工精度、材料強(qiáng)度要求極高的行星齒輪組，因此制造成本會(huì)因動(dòng)力分配機(jī)構(gòu)23的精密齒輪設(shè)計(jì)再度提高，這就是以往串聯(lián)式混合動(dòng)力裝置2成本較高的兩個(gè)主要原因。
本實(shí)用新型的汽油引擎和電動(dòng)馬達(dá)混合動(dòng)力裝置，驅(qū)動(dòng)車輛的一減速齒輪輸出軸轉(zhuǎn)動(dòng)，包含一汽油引擎，將汽油燃燒轉(zhuǎn)換成動(dòng)能，并由一引擎曲軸產(chǎn)生動(dòng)力輸出，上述引擎曲軸傳動(dòng)一動(dòng)力輸出軸，此動(dòng)力輸出軸并和車輛的減速齒輪輸出軸連動(dòng)；一蓄存電能的電瓶組；一控制電瓶組的電流流入或反向流出的轉(zhuǎn)換器；一偵測車輛及汽油引擎運(yùn)轉(zhuǎn)的狀況的偵測機(jī)構(gòu)；一傳遞汽油引擎的動(dòng)能到動(dòng)力輸出軸的動(dòng)力分配機(jī)構(gòu)；其特點(diǎn)是該混合動(dòng)力裝置更包含一發(fā)電機(jī)馬達(dá)組和一控制器，其中該發(fā)電機(jī)馬達(dá)組受控制形成發(fā)電機(jī)形式或轉(zhuǎn)變成馬達(dá)形式，其具有一馬達(dá)主軸，而該轉(zhuǎn)換器是連結(jié)在發(fā)電機(jī)馬達(dá)組和電瓶組間，控制電流的流向，該控制器是依偵測機(jī)構(gòu)測得的訊號(hào)，控制汽油引擎、轉(zhuǎn)換器，以及電能傳送方向和發(fā)電量的發(fā)電機(jī)馬達(dá)組；而該動(dòng)力發(fā)配機(jī)構(gòu)為接頭形式，其是連結(jié)在動(dòng)力輸出軸的一軸端以及發(fā)電機(jī)馬達(dá)組的馬達(dá)主軸間。
當(dāng)電瓶組的電流流入發(fā)電機(jī)馬達(dá)組時(shí)，馬達(dá)主軸可產(chǎn)生動(dòng)力輸出，而當(dāng)引擎動(dòng)力輸出帶動(dòng)馬達(dá)主軸轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，發(fā)電機(jī)馬達(dá)組可產(chǎn)生電流。
參閱圖4、5，本實(shí)用新型混合動(dòng)力裝置3是可運(yùn)用在汽車、摩托車、四輪代步車等等可行進(jìn)的車輛上，并用來控制車輛的車輪30轉(zhuǎn)動(dòng)，該等車輪30同時(shí)架設(shè)在一減速齒輪輸出軸301的軸端上。本實(shí)施例的混合動(dòng)力裝置3包含并聯(lián)的一汽油引擎31及一發(fā)電機(jī)馬達(dá)組32，其中該發(fā)電機(jī)馬達(dá)組32和一轉(zhuǎn)換器33連結(jié)，此轉(zhuǎn)換器33并和一電瓶組34連結(jié)，借該轉(zhuǎn)換器33將發(fā)電機(jī)馬達(dá)組32產(chǎn)生的電能經(jīng)由轉(zhuǎn)換儲(chǔ)存在電瓶組34內(nèi)備用，在必要時(shí)前述轉(zhuǎn)換器33可以將電瓶組34蓄存的電能轉(zhuǎn)換成適當(dāng)?shù)碾娏餍问?，再送到發(fā)電機(jī)馬達(dá)組32中，使發(fā)電機(jī)馬達(dá)組32轉(zhuǎn)變成馬達(dá)的形式。上述汽油引擎31、發(fā)電機(jī)馬達(dá)組32、轉(zhuǎn)換器33和電瓶組34都和一控制器35連結(jié)，該控制器35可接收一偵測機(jī)構(gòu)39感測到的電子訊號(hào)。又該汽油引擎31和發(fā)電機(jī)馬達(dá)組32是借一動(dòng)力分配機(jī)構(gòu)36連結(jié)。借動(dòng)力分配機(jī)構(gòu)36的連結(jié)以及控制器35的控制，可決定汽油引擎31發(fā)動(dòng)的動(dòng)能，其是直接用驅(qū)動(dòng)減速齒輪組37和車輪30轉(zhuǎn)動(dòng)，或者使動(dòng)能經(jīng)由發(fā)電機(jī)馬達(dá)組32轉(zhuǎn)變成電能儲(chǔ)存在電瓶組34內(nèi)。
配合圖5、6，為了達(dá)到該項(xiàng)目，本實(shí)用新型混合動(dòng)力裝置3的具體設(shè)計(jì)包含一個(gè)前述的汽油引擎31，上述汽油引擎31可燃燒汽油以產(chǎn)生動(dòng)能，此動(dòng)能并可傳動(dòng)一引擎曲軸41旋轉(zhuǎn)，在引擎曲軸41的一軸端上組裝一曲軸驅(qū)動(dòng)皮帶輪42。而車輪30是架設(shè)或連接到該減速齒輪輸出軸301上，上述減速齒輪輸出軸301借一減速齒輪組37和一動(dòng)力輸出軸44連動(dòng)，此動(dòng)力輸出軸44具有一靠向發(fā)電機(jī)馬達(dá)組32的軸端441，上述動(dòng)力輸出軸44上套設(shè)一引擎動(dòng)力皮帶輪40和一離合器5，于引擎動(dòng)力皮帶輪40和曲軸驅(qū)動(dòng)皮帶輪42間架設(shè)一引擎動(dòng)力皮帶45。而該動(dòng)力分配機(jī)構(gòu)36是一接頭的形式，其是安裝在發(fā)電機(jī)馬達(dá)組32的一馬達(dá)主軸32上，并與動(dòng)力輸出軸44的軸端441軸樞運(yùn)動(dòng)。
參閱圖6、7，本實(shí)施例的離合器5具有一和動(dòng)力輸出軸44結(jié)合連動(dòng)的離合器外蓋51，在離合器外蓋51內(nèi)側(cè)的一基架52上裝設(shè)個(gè)離合塊53，每一離合塊53都各別借一支軸54樞設(shè)在基架52上，其具有一供支軸54穿經(jīng)的支點(diǎn)端531，以及一可向外旋擺的擺動(dòng)端532，在基架52和引擎動(dòng)力皮帶輪40間撐設(shè)彈簧55。在正常狀態(tài)下，汽油引擎31的動(dòng)力可傳動(dòng)曲軸驅(qū)動(dòng)皮帶輪42、引擎動(dòng)力皮帶45運(yùn)轉(zhuǎn)，進(jìn)而借運(yùn)轉(zhuǎn)的動(dòng)力帶動(dòng)引擎動(dòng)力皮帶輪40和離合器5的基架52轉(zhuǎn)動(dòng)，當(dāng)基架52上所設(shè)置的離合塊53因離心力作用外甩時(shí)，可傳動(dòng)離合器外蓋51旋由于離合器外蓋51和動(dòng)力輸出軸44固結(jié)，因此該動(dòng)力可傳遞至動(dòng)力輸出軸44，最后經(jīng)減速齒輪組37傳動(dòng)減速齒輪輸出軸301轉(zhuǎn)動(dòng)。
本實(shí)施例所揭示的混合動(dòng)力裝置3可因偵測機(jī)構(gòu)39偵測感應(yīng)方式不同，被設(shè)定成兩種不同的輸出模式1、模式(I)...汽油引擎31不被控制在模式(I)的情況下，該汽油引擎31并不被控制器35所控制，其是直接由駕駛者經(jīng)操控油門達(dá)到控制引擎進(jìn)氣節(jié)流閥開度，來控制汽油引擎31動(dòng)力的輸出，因此在汽油引擎31動(dòng)力輸出的模式下，該發(fā)電機(jī)馬達(dá)組32是扮演動(dòng)力輔助的角色。也就是說，在車輛正常行駛時(shí)，汽油引擎31會(huì)傳動(dòng)引擎曲軸41、引擎動(dòng)力皮帶45和離合器5運(yùn)轉(zhuǎn)，借該離合器5的離合器外蓋51和動(dòng)力輸出軸44間的連結(jié)關(guān)系，來傳動(dòng)動(dòng)力輸出軸44同步旋轉(zhuǎn)，其中動(dòng)力輸出軸44輸出的動(dòng)能直接帶動(dòng)減速齒輪輸出軸301轉(zhuǎn)動(dòng)，此時(shí)發(fā)電機(jī)馬達(dá)組32沒有作用只是呈現(xiàn)空轉(zhuǎn)狀態(tài)，因此接頭形式的動(dòng)力分配機(jī)構(gòu)36對(duì)發(fā)電機(jī)馬達(dá)組32并無實(shí)際施予動(dòng)力傳遞。當(dāng)車輛被駕駛者控制瞬間拉大油門時(shí)，代表駕駛者需要最大的動(dòng)力輸出，這時(shí)候可借由設(shè)在油門位置的偵測機(jī)構(gòu)39中的一偵測器偵測油門位置，以及控制器35接收訊號(hào)，來控制發(fā)電機(jī)馬達(dá)組32產(chǎn)生輸出扭力，并經(jīng)由動(dòng)力分配機(jī)構(gòu)36的傳遞，以增大由動(dòng)力輸出軸44的扭力輸出。
當(dāng)控制器35偵測到電瓶組34的電容量不足時(shí)，控制器35會(huì)控制動(dòng)力分配機(jī)構(gòu)36進(jìn)行動(dòng)力分配，使汽油引擎31產(chǎn)生的動(dòng)力部分用來驅(qū)動(dòng)減速齒輪輸出軸301旋轉(zhuǎn)，部分傳遞到該發(fā)電機(jī)馬達(dá)組32，此時(shí)發(fā)電機(jī)馬達(dá)組32就會(huì)由馬達(dá)轉(zhuǎn)變成發(fā)電機(jī)，以消耗部分的引擎動(dòng)力來轉(zhuǎn)換成為電能，最后經(jīng)由轉(zhuǎn)換器33將電能儲(chǔ)存在電瓶組34中。
另外，當(dāng)汽油引擎31熄火時(shí)，由于汽油引擎31不再輸出動(dòng)力，因此車輛行駛的動(dòng)力可以被切換，完全由發(fā)電機(jī)馬達(dá)組32提供，也就是這時(shí)候車輛使用純電力行駛。2、控制模式(II)...汽油引擎31及發(fā)電機(jī)馬達(dá)組32同時(shí)被控制器35所控制此模式(II)下，由于汽油引擎31要被控制器35所控制，因此，汽油引擎31運(yùn)轉(zhuǎn)的狀態(tài)必需被偵測，也就是此時(shí)偵測機(jī)構(gòu)39的偵測項(xiàng)目包含引擎曲軸41的位置、引擎溫度、進(jìn)氣節(jié)流閥開度等汽油引擎31主要的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)，上述偵測主要以偵測機(jī)構(gòu)39的數(shù)個(gè)偵測器一起來感測，并將偵測的訊號(hào)轉(zhuǎn)換成電子訊號(hào)同時(shí)輸入控制器35。借由一安裝在進(jìn)氣節(jié)流閥上的步進(jìn)馬達(dá)的驅(qū)動(dòng)器，來控制節(jié)流閥的開度大小及引擎動(dòng)力輸出，前述步進(jìn)馬達(dá)的驅(qū)動(dòng)器同樣受控制器35所控制；因此本實(shí)施例該控制模式可產(chǎn)生以下三種的工作型態(tài)(1)純馬達(dá)動(dòng)力模式經(jīng)由偵測機(jī)構(gòu)39的偵測，當(dāng)車輛處于低速行駛時(shí)，若由汽油引擎31直接提供動(dòng)力，由于車輛低速行駛的負(fù)載極低，在低負(fù)載運(yùn)轉(zhuǎn)下，汽油引擎31的效率會(huì)很差。為了有效的利用能源，此時(shí)經(jīng)由控制器35的控制將汽油引擎31關(guān)閉，并且完全由發(fā)電機(jī)馬達(dá)組32來提供動(dòng)力。另外，這種純馬達(dá)動(dòng)力模式在車輪30停止轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，由于汽油引擎31已熄火、發(fā)電機(jī)馬達(dá)組32也不會(huì)消耗電流，故可達(dá)到車輛完全停止時(shí)，完全沒有能源消耗的狀態(tài)。
(2)純引力動(dòng)力模式當(dāng)偵測機(jī)構(gòu)39偵測到車輛處于中速或高速行駛時(shí)，由于汽油引擎31的負(fù)載和扭力需求增加，引擎效率會(huì)隨負(fù)載增大而提升，此時(shí)直接由汽油引擎31提供動(dòng)力最符合能源效率。在此同時(shí)，當(dāng)電瓶組34的電流量充足時(shí)，該發(fā)電機(jī)馬達(dá)組32呈現(xiàn)空轉(zhuǎn)狀態(tài)，也就是不提供動(dòng)力也不消耗汽油引擎31的動(dòng)力。當(dāng)控制器35偵測到電瓶組34的電容量不足時(shí)，該發(fā)電機(jī)馬達(dá)組32會(huì)轉(zhuǎn)變成發(fā)電機(jī)的模式產(chǎn)生電流，同時(shí)也會(huì)消耗汽油引擎31的動(dòng)力，并借由轉(zhuǎn)換器33將產(chǎn)生的電流傳送到電瓶組34儲(chǔ)存，直到電瓶組34達(dá)到滿載為止。當(dāng)電瓶組34電源達(dá)到滿載為止，該發(fā)電機(jī)馬達(dá)組32就會(huì)再度呈現(xiàn)空轉(zhuǎn)的狀態(tài)，這時(shí)候也不會(huì)消耗汽油引擎31的動(dòng)力輸出。
為了達(dá)到前述的驅(qū)動(dòng)模式，車輛的油門控制方式將不可以用機(jī)械方式直接連動(dòng)進(jìn)氣節(jié)流閥，必需在進(jìn)氣節(jié)流閥旁增設(shè)一步進(jìn)馬達(dá)式驅(qū)動(dòng)器，以控制油門節(jié)流閥的開度。同時(shí)偵測車輛的速度，一但決定采用引擎驅(qū)的動(dòng)力模式時(shí)，控制器35將會(huì)發(fā)動(dòng)汽油引擎31并控制節(jié)流閥，以調(diào)整汽油引擎31動(dòng)力輸出。
(3)引擎動(dòng)力及馬達(dá)混合動(dòng)力模式當(dāng)偵測機(jī)構(gòu)39偵測到駕駛者將油門拉至最大時(shí)(或腳踩油門到極限)，就是代表駕駛者希望得到較大的扭力輸出，為了達(dá)到該項(xiàng)目的，該汽油引擎31同樣運(yùn)轉(zhuǎn)提供給動(dòng)力輸出軸44動(dòng)力，而發(fā)電機(jī)馬達(dá)組32這時(shí)候也會(huì)以馬達(dá)的形式存在，就是電瓶組34可借轉(zhuǎn)換器33將電能傳送到發(fā)電機(jī)馬達(dá)組32，借該發(fā)電機(jī)馬達(dá)組32輸出動(dòng)能，來增進(jìn)動(dòng)力輸出軸44的輸出扭力，在兩股扭力相加后的總扭力輸出時(shí)，可提供車輛最大動(dòng)力輸出。
由以上說明可知，本實(shí)用新型該混合動(dòng)力裝置若和一般電動(dòng)車相比較，以電動(dòng)車在設(shè)計(jì)上最大的缺點(diǎn)在于續(xù)航力的不足，若要增加續(xù)航力必需增加電瓶組的數(shù)量，如此不僅增加車輛的重量，也會(huì)增加制造的成本，本實(shí)用新型該項(xiàng)設(shè)計(jì)可解決該項(xiàng)問題。本實(shí)用新型和以往串聯(lián)式混合動(dòng)力裝置相比較，由于行星輪在加工精度及材料強(qiáng)度的要求甚高，而本實(shí)用新型的動(dòng)力分配機(jī)構(gòu)是采用接頭的形式，其所需零件加工定位精度及材料要求都可降低，故本實(shí)用新型在制造的成本上比串聯(lián)式混合動(dòng)力裝置低。也就是說，本實(shí)用新型該混合動(dòng)力裝置不僅未曾見于以往同類產(chǎn)品，更具有降低制造成本的功效。
權(quán)利要求1.一種汽油引擎和電動(dòng)馬達(dá)混合動(dòng)力裝置，驅(qū)動(dòng)車輛的一減速齒輪輸出軸轉(zhuǎn)動(dòng)，包含一汽油引擎，將汽油燃燒轉(zhuǎn)換成為動(dòng)能，并由一引擎曲軸產(chǎn)生動(dòng)力輸出，上述引擎曲軸傳動(dòng)一動(dòng)力軸，此動(dòng)力輸出軸并和車輛的減速齒輪輸出軸連動(dòng)；一蓄存電能的電瓶組；一控制電瓶組的電流流入或反向流出的轉(zhuǎn)換器；一偵測車輛及汽油引擎運(yùn)轉(zhuǎn)狀況的偵測機(jī)構(gòu)；一傳遞汽油引擎的動(dòng)能到動(dòng)力輸出軸的動(dòng)力分配機(jī)構(gòu)；其特征在于該混合動(dòng)力裝置更包含一發(fā)電機(jī)馬達(dá)組和一控制器，其中該發(fā)電機(jī)馬達(dá)組受控制形成發(fā)電機(jī)形式或轉(zhuǎn)變成馬達(dá)形式，其具有一馬達(dá)主軸，而該轉(zhuǎn)換器是連結(jié)在發(fā)電機(jī)馬達(dá)組和電瓶組間，控制電流的流向，該控制器是依偵測機(jī)構(gòu)測得的訊號(hào)，控制汽油引擎、轉(zhuǎn)換器，以及電能傳送方向和發(fā)電量的發(fā)電機(jī)馬達(dá)組，而該動(dòng)力分配機(jī)構(gòu)為接頭的形式，其是連結(jié)在動(dòng)力輸出軸的一軸端和發(fā)電機(jī)馬達(dá)組的馬達(dá)主軸間。
專利摘要一種汽油引擎和電動(dòng)馬達(dá)混合動(dòng)力裝置，該裝置是以控制器來控制一汽油引擎、一發(fā)電機(jī)馬達(dá)組、一轉(zhuǎn)換器和一電瓶組，其中控制器以一可偵測車輛和引擎運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)的偵測機(jī)構(gòu)提供訊號(hào)作為控制，在汽油引擎和發(fā)電機(jī)馬達(dá)組間設(shè)置一接頭形式的動(dòng)力分配機(jī)構(gòu)，上述動(dòng)力分配機(jī)構(gòu)是安裝在一動(dòng)力輸出軸以及發(fā)電機(jī)馬達(dá)組的馬達(dá)主軸間，借由將發(fā)電機(jī)和馬達(dá)合為一，以及動(dòng)力分配機(jī)構(gòu)的低成本，來降低混合動(dòng)力裝置的制造成本。
文檔編號(hào)B60K6/22GK2547557SQ0223696
公開日2003年4月30日 申請(qǐng)日期2002年6月7日 優(yōu)先權(quán)日2002年6月7日
發(fā)明者吳世章, 黃惠輝, 陳文昌 申請(qǐng)人:基益企業(yè)股份有限公司