專利名稱：汽油引擎和電動馬達混合動力裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種混合動力裝置，特別是涉及一種可整合汽油引擎和電動馬達，以提高能源使用效率的汽油引擎和電動馬達混合動力裝置。
背景技術(shù)：
以往車輛的動力產(chǎn)生模式大致可因動力來源不同分為汽油引擎?zhèn)鲃蛹半娔軅鲃觾煞N，其中以汽油為動力源的動力產(chǎn)生模式，一般是將汽油傳送到一活塞運動式引擎中進行引爆，以推動活塞運轉(zhuǎn)，進而驅(qū)動車輛的減速齒輪輸出軸轉(zhuǎn)動。而電動式運轉(zhuǎn)模式是在車輛上裝設(shè)可蓄積電力的電瓶組，借電瓶組向馬達提供動力，以達到驅(qū)動減速齒輪輸出軸轉(zhuǎn)動的目的，由于前述兩種動力產(chǎn)生模式各有優(yōu)點，于是有業(yè)者將其整合運用在車輛的傳動上，本實用新型就是針對現(xiàn)有汽油引擎和電動馬達混合動力裝置作改良。
參閱圖1，是一種現(xiàn)有串聯(lián)式混合動力裝置的配置簡圖，其結(jié)構(gòu)是在車輛上組裝一汽油引擎11，汽油引擎11運轉(zhuǎn)產(chǎn)生的動力可帶動一發(fā)電機12產(chǎn)生電力，前述電力經(jīng)一整流器13整流后儲存在一電瓶14內(nèi)。當(dāng)車輛開動時，電瓶14儲存的電力通過轉(zhuǎn)換器15轉(zhuǎn)換成馬達16需要的電流，馬達16再驅(qū)動一減速齒輪組17運轉(zhuǎn)，最終驅(qū)動車輛的減速齒輪輸出軸18轉(zhuǎn)動，而發(fā)電機12、汽油引擎11和轉(zhuǎn)換器15同時接受控制器19控制。
現(xiàn)有串聯(lián)式混合動力裝置1，由于汽油引擎11運轉(zhuǎn)產(chǎn)生的動力需由發(fā)電機12轉(zhuǎn)換成電能后，再經(jīng)整流器13的整流儲存在電瓶14，因此在動力產(chǎn)生轉(zhuǎn)換成電能儲存的過程中，發(fā)電效率和充電效率都會造成能量的損失，整體能源的利用效率不理想。
為了改善上述缺失，市面上另有一種并聯(lián)式的混合動力裝置，其架構(gòu)配置大致如圖2所示，包括一汽油引擎21和一發(fā)電機22，汽油引擎21及發(fā)電機22同時與一動力分配機構(gòu)23連接，上述動力分配機構(gòu)23與減速齒輪組24連接，以將動力傳送到車輛的減速齒輪輸出軸25上。前述發(fā)電機22再通過轉(zhuǎn)換器26和一電瓶27連接，在轉(zhuǎn)換器26和減速齒輪組24間連接一馬達28。
配合圖3，是上述并聯(lián)式混合動力裝置的動力分配機構(gòu)的示意圖，動力分配機構(gòu)23是一行星齒輪組，設(shè)有一位在中央的太陽齒輪231、若干對稱分布在太陽齒輪231周緣并受汽油引擎21的一引擎曲軸驅(qū)動的小齒輪232，以及一環(huán)繞在小齒輪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輸出的動力直接經(jīng)減速齒輪組24驅(qū)動減速齒輪輸出軸25轉(zhuǎn)動，同時也可以帶動發(fā)電機22產(chǎn)生電能儲存在電瓶27內(nèi)。這種并聯(lián)式的混合動力裝置2可在車輛低速移動時，選擇以馬達28驅(qū)動減速齒輪組24和減速齒輪輸出軸25轉(zhuǎn)動，由于汽油引擎21在低速低負載時的運轉(zhuǎn)效率非常不好，因此在低速時采用純電力驅(qū)動可有效改善整體能源的使用效率。
當(dāng)車輛在中速運轉(zhuǎn)時選擇直接由汽油引擎21提供動能，因為汽油引擎21在中速運轉(zhuǎn)時效率已提升，故無須再以電力驅(qū)動，當(dāng)車輛在高速運轉(zhuǎn)時，再以馬達28輔助汽油引擎21來提高車輛高速運轉(zhuǎn)時的扭力。因此這種并聯(lián)式混合動力裝置2在能源的使用上比圖1的串聯(lián)式混合動力裝置1好。
但是為了達到該項目的，以往并聯(lián)式混合動力裝置2在設(shè)計上需要一個發(fā)電機22及一馬達28，成本較高，同時其動力分配機構(gòu)23是采用加工精度、材料強度要求極高的行星齒輪組，因此制造成本會因動力分配機構(gòu)23的精密齒輪設(shè)計再度提高，這就是以往并聯(lián)式混合動力裝置2成本較高的兩個主要原因。

實用新型內(nèi)容本實用新型的目的是在提供一種可以降低對元件加工精度及材料強度的要求，并精簡元件數(shù)量，以降低制造成本的汽油引擎和電動馬達混合動力裝置。
本實用新型的汽油引擎和電動馬達混合動力裝置，可驅(qū)動車輛的減速齒輪輸出軸轉(zhuǎn)動，該動力裝置包括一汽油引擎，可將汽油燃燒轉(zhuǎn)換成為動能，并由一引擎曲軸產(chǎn)生動力輸出，上述引擎曲軸可驅(qū)動一動力輸出軸作工，此動力輸出軸與車輛的減速齒輪輸出軸連動；一電瓶組，可蓄存電能；一轉(zhuǎn)換器，可控制電瓶組之電流流入或反向流出；一檢測機構(gòu)，可檢測車輛及汽油引擎運轉(zhuǎn)的狀況；一動力分配機構(gòu)，可將汽油引擎的動能傳輸?shù)絼恿敵鲚S；其特征在于該混合動力裝置還包含一發(fā)電機馬達組和一控制器，其中發(fā)電機馬達組可在發(fā)電機形式與馬達形式之間轉(zhuǎn)換，其具有一馬達主軸，轉(zhuǎn)換器連接在發(fā)電機馬達組和電瓶組間，用來控制電流的流向，控制器是根據(jù)檢測機構(gòu)測得信號，控制汽油引擎、轉(zhuǎn)換器，以及發(fā)電機馬達組的電能傳送方向和發(fā)電量；而動力分配機構(gòu)連接在馬達主軸和動力輸出軸間，其包括一與動力輸出軸連動的馬達動力皮帶輪、一固接在馬達主軸上的馬達主軸皮帶輪，以及銜接馬達動力皮帶輪及馬達主軸皮帶輪的馬達動力皮帶。
當(dāng)電瓶組的電流流入發(fā)電機馬達組時，馬達主軸可產(chǎn)生動力輸出，而當(dāng)引擎動力輸出帶動馬達主軸轉(zhuǎn)動時，發(fā)電機馬達組可產(chǎn)生電流。

下面通過最佳實施例及附圖對本實用新型的汽油引擎和電動馬達混合動力裝置進行詳細說明，附圖中圖1是現(xiàn)有串聯(lián)式混合動力裝置的配置簡圖。
圖2是現(xiàn)有并聯(lián)式混合動力裝置的配置簡圖。
圖3是圖2中并聯(lián)式混合動力裝置的動力分配機構(gòu)的示意簡圖。
圖4是本實用新型混合動力裝置較佳實施例的配置簡圖。
圖5是該較佳實施例各元件配置的部分側(cè)視圖。
圖6是該較佳實施例的部分剖視示意圖。
圖7是該較佳實施例的離合塊與離合器外蓋的對應(yīng)關(guān)系圖。
具體實施方式參閱圖4、5，本實用新型混合動力裝置3可運用在汽車、摩托車、四輪代步車等帶動力的車輛上，并用來控制車輛的車輪30轉(zhuǎn)動，車輪30架設(shè)在減速齒輪輸出軸301的軸端上。本實施例的混合動力裝置3包括并聯(lián)的汽油引擎31及發(fā)電機馬達組32，其中發(fā)電機馬達組32和轉(zhuǎn)換器33連接，此轉(zhuǎn)換器33同時還與電瓶組34連接，借轉(zhuǎn)換器33將發(fā)電機馬達組32產(chǎn)生的電能儲存在電瓶組34內(nèi)備用，在必要時上述轉(zhuǎn)換器33可以將電瓶組34儲存的電能轉(zhuǎn)換成適當(dāng)?shù)碾娏餍问?，再送到發(fā)電機馬達組32中，使發(fā)電機馬達組32轉(zhuǎn)變成馬達的形式。上述汽油引擎31、發(fā)電機馬達組32、轉(zhuǎn)換器33和電瓶組34都與控制器35連接，控制器35可接收檢測機構(gòu)39感測到的電子訊號。汽油引擎31和發(fā)電機馬達組32通過動力分配機構(gòu)36連接，動力分配機構(gòu)36再通過減速齒輪組37與減速齒輪輸出軸301以及車輪30連接。借動力分配機構(gòu)36的連接以及控制器35的控制，可決定汽油引擎31發(fā)動的動能是直接用來驅(qū)動減速齒輪組37和車輪30轉(zhuǎn)動，或者使動能經(jīng)由發(fā)電機馬達組32轉(zhuǎn)變成電能儲存在電瓶組34內(nèi)。
參閱圖5、6，為了達到上述目的，本實用新型混合動力裝置3的具體設(shè)計包括一個汽油引擎31，汽油引擎31可燃燒汽油以產(chǎn)生動能，此動能并可驅(qū)動一引擎曲軸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借減速齒輪組37與動力輸出軸44連動，在動力輸出軸44上套設(shè)一引擎動力皮帶輪40和一離合器5，于引擎動力皮帶輪40和曲軸驅(qū)動皮帶輪42間架設(shè)一引擎動力皮帶45。
參閱圖6、7，本實施例的離合器5設(shè)有一與動力輸出軸44結(jié)合連動的離合器外蓋51，在離合器外蓋51內(nèi)側(cè)的一基架52上裝設(shè)若干離合塊53，每一離合塊53都分別借一支軸54樞設(shè)在基架52上，其上有一供支軸54穿經(jīng)的支點端531，以及一可向外旋擺的擺動端532，在基架52和引擎動力皮帶輪40間撐設(shè)一彈簧55。在正常狀態(tài)下，汽油引擎31的動力可驅(qū)動曲軸驅(qū)動皮帶輪42、引擎動力皮帶45運轉(zhuǎn)，進而借運轉(zhuǎn)的動力帶動引擎動力皮帶輪40和離合器5的基架52轉(zhuǎn)動，當(dāng)基架52上所設(shè)置的離合塊53因離心力作用外甩時，可驅(qū)動離合器外蓋51旋轉(zhuǎn)，由于離合器外蓋51和動力輸出軸44連接，因此該動力可傳送至動力輸出軸44，最后經(jīng)減速齒輪組37驅(qū)動減速齒輪輸出軸301轉(zhuǎn)動。
本實施例為了銜接汽油引擎31和發(fā)電機馬達組32，在發(fā)電機馬達組32上設(shè)置一馬達主軸321，在馬達主軸321和動力輸出軸44間設(shè)置動力分配機構(gòu)36，動力分配機構(gòu)36包括一組裝在馬達主軸321上的馬達主軸皮帶輪361，一組裝在動力輸出軸44上的馬達動力皮帶輪362，以及一連接馬達主軸皮帶輪361和馬達動力皮帶輪362的馬達動力皮帶363。
本實施例所揭示的混合動力裝置3可因檢測機構(gòu)39檢測感應(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)操控油門達到控制引擎進氣節(jié)流閥開度，來控制汽油引擎31動力的輸出，因此在汽油引擎31動力輸出的模式下，該發(fā)電機馬達組32是扮演動力輔助的角色。也就是說，在車輛正常行駛時，汽油引擎31會驅(qū)動引擎曲軸41、引擎動力皮帶45和離合器5運轉(zhuǎn)，借離合器5的離合器外蓋51和動力輸出軸44間的連接關(guān)系，來驅(qū)動動力輸出軸44和馬達動力皮帶輪362同步旋轉(zhuǎn)，其中動力輸出軸44輸出的動能直接帶動減速齒輪輸出軸301轉(zhuǎn)動，此時發(fā)電機馬達組32沒有作用只是呈現(xiàn)空轉(zhuǎn)狀態(tài)，因此馬達動力皮帶363對發(fā)電機馬達組32并無實際施予動力傳送。當(dāng)車輛被駕駛者控制瞬間拉大油門時，代表駕駛者需要最大的動力輸出，這時候通過設(shè)在油門位置的檢測機構(gòu)39中的檢測器檢測油門位置，以及控制器35接收訊號，來控制發(fā)電機馬達組32產(chǎn)生輸出扭力，并經(jīng)由馬達動力皮帶363的傳送，以增大由動力輸出軸44的扭力輸出。
當(dāng)控制器35檢測出電瓶組34的電量不足時，控制器35會控制動力分配機構(gòu)36進行動力分配，使汽油引擎31產(chǎn)生的動力部分用來驅(qū)動減速齒輪輸出軸301旋轉(zhuǎn)，部分傳送到該發(fā)電機馬達組32，此時發(fā)電機馬達組32就會由馬達轉(zhuǎn)變成發(fā)電機，以消耗部分的引擎動力來轉(zhuǎn)換成為電能，最后經(jīng)由轉(zhuǎn)換器33將電能儲存在電瓶組34中。
另外，當(dāng)汽油引擎31熄火時，由于汽油引擎31不再輸出動力，因此車輛行駛的動力可以被切換，完全由發(fā)電機馬達組32提供，也就是這時候車輛使用純電力行駛。
2.控制模式(II)...汽油引擎31和發(fā)電機馬達組32同時被控制器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運轉(zhuǎn)的狀態(tài)必需被檢測，也就是此時檢測機構(gòu)39的檢測項目包含引擎曲軸41的位置、引擎溫度、進氣節(jié)流閥開度等汽油引擎31主要的運轉(zhuǎn)狀態(tài)，上述檢測主要以檢測機構(gòu)39的若干個檢測器一起來感測，并將檢測的訊號轉(zhuǎn)換成電子訊號同時輸入控制器35。借由一安裝在進氣節(jié)流閥上的步進馬達的驅(qū)動器，來控制節(jié)流閥的開度大小及引擎動力輸出，上述步進馬達的驅(qū)動器同樣受控制器35所控制；因此本實施例控制模式可產(chǎn)生以下三種工作形態(tài)(1)純馬達動力模式經(jīng)由檢測機構(gòu)39的檢測，當(dāng)車輛處于低速行駛時，若由汽油引擎31直接提供動力，由于車輛低速行駛的負載極低，在低負載運轉(zhuǎn)下，汽油引擎31的效率會很差。為了有效的利用能源，此時經(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)電機馬達組32來提供動力。另外，這種純馬達動力模式在車輪30停止轉(zhuǎn)動時，由于汽油引擎31已熄火、發(fā)電機馬達組32也不會消耗電流，故可達到車輛完全停止時完全沒有能源消耗的狀態(tài)。
(2)純引擎動力模式當(dāng)檢測機構(gòu)39檢測到車輛處于中速或高速行駛時，由于汽油引擎31的負載和扭力需求增加，引擎效率會隨負載增大而提升，此時直接由汽油引擎31提供動力最符合能源效率。與此同時，當(dāng)電瓶組34的電流量充足時，發(fā)電機馬達組32呈現(xiàn)空轉(zhuǎn)狀態(tài)，也就是不提供動力也不消耗汽油引擎31的動力。當(dāng)控制器35檢測到電瓶組34的電容量不足時，發(fā)電機馬達組32會轉(zhuǎn)變成發(fā)電機的模式產(chǎn)生電流，同時也會消耗汽油引擎31的動力，并借由轉(zhuǎn)換器33將產(chǎn)生的電流傳送到電瓶組34儲存，直到電瓶組34達到滿載。當(dāng)電瓶組34電源達到滿載時，發(fā)電機馬達組32就會再度呈現(xiàn)空轉(zhuǎn)的狀態(tài)，這時候也不會消耗汽油引擎31的動力輸出。
為了達到上述的驅(qū)動模式，車輛的油門控制方式不能用機械方式直接連動進氣節(jié)流閥，必須在進氣節(jié)流閥旁增設(shè)一步進馬達式驅(qū)動器，以控制油門節(jié)流閥的開度。同時檢測車輛的速度，一但決定采用引擎驅(qū)動的動力模式時，控制器35將會發(fā)動汽油引擎31并控制節(jié)流閥，以調(diào)整汽油引擎31動力輸出。
(3)引擎動力及馬達混合動力模式當(dāng)檢測機構(gòu)39檢測到駕駛者將油門拉至最大時(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，為了達到這一目的，汽油引擎31向動力輸出軸44提供動力，而發(fā)電機馬達組32這時候也會以馬達的形式存在，就是電瓶組34可借轉(zhuǎn)換器33將電能傳送到發(fā)電機馬達組32，借該發(fā)電機馬達組32輸出動能，來增進動力輸出軸44的輸出扭力，在兩股扭力相加后的總扭力輸出時，可提供車輛最大動力輸出。
由以上說明可知，本實用新型混合動力裝置與一般電動車相比較，由于電動車在設(shè)計上最大的缺點在于續(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，也會增加制造的成本，本實用新型該項設(shè)計可解決這一問題。本實用新型與現(xiàn)有并聯(lián)式混合動力裝置相比較，可以節(jié)省一組馬達或者發(fā)電機的成本，除此之外，本實用新型的皮帶式動力分配機構(gòu)和以往行星齒輪式的動力分配機構(gòu)相比較，由于行星齒輪在加工精度及材料強度的要求甚高，而本實用新型的動力分配機構(gòu)主要采用皮帶輪配置設(shè)計，其所需零件加工定位精度及材料要求都可降低，故本實用新型在制造的成本上比以往并聯(lián)式混合動力裝置低。
權(quán)利要求1.一種汽油引擎和電動馬達混合動力裝置，可驅(qū)動車輛的減速齒輪輸出軸轉(zhuǎn)動，該裝置包括一汽油引擎，可將汽油燃燒轉(zhuǎn)換成為動能，并由一引擎曲軸產(chǎn)生動力輸出，上述引擎曲軸可驅(qū)動一動力輸出軸作工，此動力輸出軸與車輛的減速齒輪輸出軸連動；一電瓶組，可儲存電能；一轉(zhuǎn)換器，可控制電瓶組之電流流入或反向流出；一檢測機構(gòu)，可檢測車輛及汽油引擎運轉(zhuǎn)的狀況；一動力分配機構(gòu)，可傳送汽油引擎的動能，以傳輸?shù)絼恿敵鲚S；其特征在于混合動力裝置還包括一發(fā)電機馬達組和一控制器，其中發(fā)電機馬達組可在發(fā)電機形式與馬達形式之間轉(zhuǎn)換，其具有一馬達主軸，轉(zhuǎn)換器連接在發(fā)電機馬達組與電瓶組間，用來控制電流的流向，控制器根據(jù)檢測機構(gòu)所得訊號，控制汽油引擎、轉(zhuǎn)換器，以及發(fā)電機馬達組的電能傳送方向和發(fā)電量；動力分配機構(gòu)連接在馬達主軸與動力輸出軸間，其設(shè)有一和動力輸出軸連動的馬達動力皮帶輪、一連接在馬達主軸上的馬達主軸皮帶輪，以及銜接馬達動力皮帶輪及馬達主軸皮帶輪的馬達動力皮帶；當(dāng)電瓶組的電流流入發(fā)電機馬達組時，馬達主軸可產(chǎn)生動力輸出，而當(dāng)引擎動力輸出帶動馬達主軸轉(zhuǎn)動時，發(fā)電機馬達組可產(chǎn)生電流。
專利摘要一種汽油引擎和電動馬達混合動力裝置，該裝置是以控制器控制一汽油引擎、一發(fā)電機馬達組、一轉(zhuǎn)換器和一電瓶組，其中控制器以一可檢測車輛和引擎運轉(zhuǎn)狀態(tài)的檢測機構(gòu)提供信號作為控制，在汽油引擎和發(fā)電機馬達組間設(shè)置一動力分配機構(gòu)，該動力分配機構(gòu)包括一馬達動力皮帶輪、一馬達主軸皮帶輪，以及一銜接兩皮帶輪的馬達動力皮帶，通過將發(fā)電機和馬達合二為一，以及動力分配機構(gòu)的低成本，來降低混合動力裝置的制造成本。
文檔編號B60K6/00GK2547558SQ02236588
公開日2003年4月30日 申請日期2002年6月19日 優(yōu)先權(quán)日2002年6月19日
發(fā)明者吳世章, 黃惠輝, 陳文昌 申請人:基益企業(yè)股份有限公司