CN100569551C - 混合动力车辆及混合动力系统 - Google Patents

Abstract

一种混合动力车辆，使用至少两种动力，包括：引擎、启动发电马达、动力马达、自动手排档传动系统、电瓶、自动切换离合器、控制单元组合。启动发电马达与引擎耦接并同步运转，用于启动引擎并兼作为辅助动力。自动手排档传动系统与动力马达耦接，通过控制启动发电马达与动力马达的转速来进行自动手排档传动系统换档变速。电瓶供应启动发电马达及动力马达电源。自动切换离合器耦接于启动发电马达与自动手排档传动系统之间，使两者搭接或脱开，以改变使用的动力形态。行车形态控制装置根据车辆的行驶状态，给扭力转速控制装置信号以控制自动切换离合器，使引擎与动力马达搭接或脱开。

Description

混合动力车辆及混合动力系统

技术领域

本发明涉及一种混合动力车辆及混合动力系统。

背景技术

随着全球的原油蕴藏量减少，油价节节高升，各国莫不积极寻找其它替代能源、及节能方法，以降低石油危机的冲击。

目前已知的汽车能够使用的动力源，有燃油引擎(柴油、石油)、太阳能动力系统、电力驱动系统等。上述这些动力源中，有些动力效果佳、耐久性优，但却不符合环保需求；有些则是符合环保需求，但却无法达到该有的动力效果。

以电动汽车与太阳能汽车为例，虽然想将传统的燃油引擎摒除在外，但实际上这些新式动力源的动能效率有限，故想要完全利用单一的动力源是不可行的。

于是，在经过努力的研发后，使用两种动力源互相配合的所谓的混合动力的新观念与技术于焉成形。采用混合动力不但动力效果佳、耐久性优，也符合环保需求。

在混合动力系统中，由于各种动力之间的联结是关键技术之一，并非所有的联结器都可以用来结合不同的动力。目前已知的混合动力系统，其动力连接大多是利用扭力转换器或行星齿轮系，少数是使用盘式离合器。目前只有动力辅助式的混合动力系统使用盘式离合器，它是使用单一马达直接联结至引擎的曲轴，为同轴同步旋转的形态；或者是使用单一马达并透过齿轮串联联结于传动主轴，再利用盘式离合器与引擎联结。然而，其存在着下述缺点：

1.利用控制单一马达的转速来换档，换档速度不够快，换档不顺畅，造成传动系统的效率难以提升。

2.在现有技术中的盘式离合器，依其操控制方式大致可区分为机械式及油压式，前者是利用作动杠杆，机械式地操纵盘式离合器的分合，其机构相当复杂，零件成本也比较高；后者不使用杠杆来作动离合器片，而是以油压泵驱动油压缸来直接作动离合器片，其油压系统成本较高又容易漏油，装配及维护作业皆比较困难。此外，两者作动的速度都比较慢，使得离合器的搭接或脱开动作不够顺畅，连带造成传动效率的降低。

发明内容

为了解决上述已知技术的问题点，本发明的目的之一在于提供一种混合动力系统及车辆，通过控制双马达的转速，来使换档顺畅。藉此能够在离合器不脱开的情形下进行换档(当然，如果在离合器脱开的情形下，也可以换档)，使传动系统的变速更顺畅，减少齿轮变速装置的磨损，以提高自动手排档传动系统的动力传动效率。

且，本发明的目的之一在于提供一种混合动力系统及车辆，其离合器机构简单、零件成本较已知技术低、装配及维护作业容易、离合器的搭接或脱开动作顺畅，可减少换档时因齿轮咬合不顺造成的破坏。

另外，本发明的目的之一在于提供一种混合动力系统及车辆，利用自动切换离合器来搭接或脱开不同的动力源，以切换至不同的混合动力形态。

依照本发明上述目的，本发明提供一种混合动力系统，使用至少两种动力，包括：作为第一动力的引擎、启动发电马达、作为第二动力的动力马达、自动手排档传动系统、电瓶、自动切换离合器、动力形态控制单元(当应用于混合动力车辆时，称之为控制单元组合)。启动发电马达，与引擎耦接，并与引擎同步运转，用于启动引擎并兼作为一辅助动力。自动手排档传动系统，与动力马达耦接，通过控制启动发电马达与动力马达的转速来进行变速。电瓶，与启动发电马达及动力马达耦接。自动切换离合器，耦接于启动发电马达与自动手排档传动系统之间，用以使启动发电马达与自动手排档传动系统搭接或脱开，以改变使用的动力形态。动力形态控制单元，根据混合动力系统的运转状态，控制自动切换离合器使引擎与动力马达搭接或脱开。

上述混合动力系统的动力形态控制单元包括：主控制装置(当应用于混合动车辆时，称之为行车形态控制装置)、扭力转速控制装置。主控制装置根据混合动力系统的运转状态，发出一控制信号。扭力转速控制装置，与自动手排档传动系统、自动切换离合器、及主控制装置耦接，接收并判读主控制装置的控制信号。当判读控制信号指示要切换动力形态时，扭力转速控制装置控制自动切换离合器使启动发电马达与自动手排档传动系统搭接或脱开，藉此使动力马达经由自动手排档传动系统、自动切换离合器、启动发电马达与引擎搭接。当判读控制信号指示要换档时，扭力转速控制装置控制启动发电马达与动力马达到达一预定的转速，并连带使引擎到达预定的转速，以进行换档。

本发明还提供一种混合动力车辆，使用至少两种动力，包括：作为第一动力的引擎、启动发电马达、作为第二动力的动力马达、启动发电马达、自动手排档传动系统、电瓶、自动切换离合器、轮胎组及传动轴、控制单元组合。启动发电马达与引擎耦接，并与引擎同步运转，用于启动引擎并兼作为一辅助动力。自动手排档传动系统与动力马达耦接，通过控制启动发电马达该动力马达的转速来进行变速。电瓶，与启动发电马达及动力马达耦接。自动切换离合器，耦接于启动发电马达与自动手排档传动系统之间，用以使启动发电马达与自动手排档传动系统搭接或脱开，以改变使用的动力形态。轮胎组及传动轴，轮胎组通过传动轴与自手排档传动系统耦接。控制单元组合，根据车辆的行驶状态，控制自动切换离合器，使引擎与动力马达搭接或脱开。

上述混合动力车辆的控制单元组合包括：行车形态控制装置、启动发电马达控制装置、动力马达控制装置、扭力转速控制装置、电瓶控制装置。行车形态控制装置根据车辆的行驶状态，发出控制信号。引擎控制装置与引擎、行车形态控制装置耦接，控制引擎的运转。启动发电马达控制装置，与启动发电马达、行车形态控制装置耦接，控制启动发电马达的运转。动力马达控制装置，与动力马达、行车形态控制装置耦接，控制动力马达的运转。扭力转速控制装置，与自动手排档传动系统、自动切换离合器、启动发电马达控制装置、动力马达控制装置、及行车形态控制装置以一控制电路连接。扭力转速控制装置接收并判读行车形态控制装置的控制信号，控制自动切换离合器的搭接或脱开，并透过启动发电马达控制装置和动力马达控制装置，控制启动发电达与动力马达的转速。电瓶控制装置与电瓶、行车形态控装置耦接，接收并判读控制信号，并根据控制信号来控制电瓶的供电或蓄电动作，以调节电瓶供电至启动发电马达及动力马达的电力，并调节从启动发电马达和动力马达蓄电的电力。

上述混合动力车辆的行车形态控制装置根据引擎的转速和扭力来判断最佳化的动力形态模式，并输出控制信号，以从下述模式中选择一种模式：纯电力模式、纯引擎动力模式、串联式混合动力模式、辅助式混合动力模式、并联式混合动力模式。当选择纯电力模式时，控制信号系传送到扭力转速控制装置，使自动切换离合器脱开，并使引擎停止运转，而只使用动力马达来驱动该车辆；当选择串联式混合动力模式时，控制信号系传送到扭力转速控制装置，使自动切换离合器脱开，并使引擎驱动启动发电机发电，并供电给电瓶，电瓶供电给动力马达，使用动力马达来驱动该车辆；当选择纯引擎动力模式时，控制信号系传送到扭力转速控制装置，使自动切换离合器搭接，并使动力马达停止运转，而只使用引擎来驱动该车辆；当选择辅助式混合动力模式时，控制信号系传送到扭力转速控制装置，使自动切换离合器搭接，并使用引擎、启动发电马达、及动力马达同时驱动该车辆；当选择并联式混合动力模式时，控制信号系传送到扭力转速控制装置，使自动切换离合器搭接，并使启动发电马达供电给电瓶，使用引擎及动力马达来驱动车辆。

上述混合动力系统和混合动力车辆的自动手排档传动系统还包括换档用组合机构，并搭配自动切换离合器。

上述混合动力系统和混合动力车辆的自动切换离合器为利用电磁控制的盘式离合器或离心式离合器。

依照本发明特征，通过控制启动发电马达及动力马达的转速，来符合自动手排档传动系统的变速需求，可使传动系统的变速更顺畅，

依照本发明特征，通过自动变换离合器之使用，在混合动力系统/混合动力车辆中，切换至不同的动力能源流(Energy Flow)。动力形态控制单元(控制单元组合)再根据混合动系统的运转状态/车辆的行车形态，选择最佳化的动力形态来搭配，以达到省能源、低污染及出力增强之功效。

依照本发明特征，当采用电磁盘式离合器或离心式离合器作为自动变换离合器时，因其体积小，使得混合动力系统很容易安排布置各组件的相对位置，因此能够以模块化的方式组合成不同形式之混合动力系统，并配合车辆应用上之需求与成本而产生不同之混合动力车辆。其中，优选的是，当采用电磁盘式离合器作为动力模式变换用离合器时，能于任何转速范围脱开或搭接，且能精确的控制其分离或结合的速率，避免扭力冲击的发生。

依照本发明的精神可知，上述的混合动力系统可应用的范围相当广，并不只限于车辆，其它的运输工具、甚至是不一定是运输工具皆可。其它的设备、机构等，只要是需要动力的对象，都可以套用本发明的混合动力系统。

为让本发明的上述和其它目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合附图，作详细说明如下。

附图说明

图1绘示依照本发明第1实施例的混合动力车辆的方块图。

图2绘示依照本发明第1实施例的机构配置第1例。

图3绘示图2的局部放大图。

图4绘示依照本发明第1实施例的机构配置第2例。

图5绘示图4的局部放大图。

图6绘示依照本发明第1实施例的机构配置第3例。

图7绘示图6的局部放大图。

图8绘示依照本发明第1实施例的换档用组合机构的示意图。

图9绘示依照本发明第1实施例的控制单元组合的方块图。

图10绘示依照本发明第1实施例的控制单元组合的控制流程图。

图11绘示在第1实施例中，以电磁盘式离合器作为引擎与动力马达结合及脱开以及换档之换档控制流程图。

图12绘示在第1实施例中，以离心式离合器作为引擎与动力马达结合及脱开以及换档之换档控制流程图。

图13绘示依照本发明第2实施例的混合动力系统和需要动力的对象的方块图。

具体实施方式

下面首先介绍主要组件符号说明如下：

100：引擎

102：引擎曲轴

102f：法兰联轴器

102t：锥轴

104：引擎输出轴

110：引擎控制装置

200：启动发电马达

210：启动发电马达控制装置

202：转子

300：动力马达

310：动力马达控制装置

400：电瓶

410：电瓶控制装置

500：自动切换离合器

510：扭力转速控制装置

500a：离心块

500b：离合器毂

520：电磁盘杠杆弹簧

522：离合器杠杆弹簧

530：释放轴承

540：离合器盘组

542：离合器飞轮

542b：螺丝

550：电磁吸盘

552：电磁线圈

600：自动手排档传动系统

610：连接装置

630：同步器

631：拨叉组

632：换档电磁盘

633：换档用组合机构

640：差速器

650：传动主轴

700：轮胎组

710：行车形态控制装置(主控制装置)

810：控制单元组合(动力形态控制单元)

[第1实施例]

[混合动力车辆]

请参照图1，其绘示依照本发明第1实施例的混合动力车辆(HybridVechicle)的方块图。

本发明的混合动力车辆，使用至少两种动力，包括：作为第一动力的引擎100、启动发电马达200、作为第二动力的动力马达300、电瓶400、自动切换离合器500、自动手排档传动系统600、连接装置610、轮胎组700及传动轴(未绘示)，控制单元组合(动力型态控制单元)810。

启动发电马达200与引擎100耦接，并与引擎100同步运转，用于启动引擎100并兼作为一辅助动力。

自动手排档传动系统600通过连接装置610耦接至动力马达300。在此，连接装置举例而言，包括齿轮组；链轮与链条组；皮带与皮带轮组等。自动手排档传动系统600通过控制启动发电马达200与动力马达300的转速来进行变速。

电瓶400与启动发电马达200及动力马达300耦接。

自动切换离合器500耦接于启动发电马达200与自动手排档传动系统600之间，用以使启动发电马达200与自动手排档传动系统600搭接或脱开，以改变使用的动力形态。上述自动切换离合器500，可为利用电磁控制的盘式离合器或离心式离合器。

自动手排档传动系统600通过传动轴(未绘示)与轮胎组700耦接。

控制单元组合810，根据此车辆的行驶状态，控制自动切换离合器500，以使引擎100与动力马达300搭接或脱开。

[自动切换离合器的机构配置例]

[机构配置第1例]

请再参照图2、图3，其中图2绘示上述各组件的机构配置第1例的示意图，图3为图2虚线区域的局部放大图。

启动发电马达200及自动切换离合器500(以电磁盘式离合器为例)配置在引擎100之同侧。启动发电马达200采用内转子设计。离合器飞轮542利用螺丝542b穿过转子202，直接锁付固定在引擎曲轴102的左端的法兰联轴器102f上。

自动手排档传动系统600透过其差速器640连接至传动主轴650，再连接至轮胎组700(图1)。

[机构配置第2例]

请再参照图4、图5，其中图4绘示上述各组件的机构配置第2例的示意图，图5为图4虚线区域的局部放大图。

启动发电马达200及自动切换离合器500(以电磁盘式离合器为例)配置在引擎100之两侧。启动发电马达200采用外转子设计。转子202直接锁付固定在引擎曲轴102的右端之锥轴102t上。离合器飞轮542则锁付固定在引擎曲轴102的左端之法兰联轴器102f上。

自动手排档传动系统600透过其差速器640连接至传动主轴650，再连接至轮胎组700(图1)。

在上述两个机构配置例中，离合器飞轮542与离合器盘组540之脱开或搭接动作如下：利用电磁线圈552对电磁吸盘550的吸引力来移动电磁吸盘550。通过电磁吸盘550的移动来作动电磁盘杠杆弹簧520，再推压释放轴承530、作动离合器杠杆弹簧522，使离合器飞轮542与离合器盘组540脱开或搭接。

当以电磁方式来作动盘式离合器时，还可再搭配微电脑(未绘示)，利用微电脑控制驱动电磁押钣，以精确地操纵此盘式离合器之开合。藉此，可使此盘式离合器产生适当之联结或分离速度，就能产生各种可以自动控制离合的完整功能的混合动力系统。

另外，由于此种全自动化电磁盘式离合器机构之空间尺寸相对很薄，使得混合动力系统很容易安排布置各组件的相对位置，因此能够以模块化之方式组合成不同形式之混合动力系统。也因此使得本发明相对已知技术而言，其成本能更低且功能更多样化。

[机构配置第3例]

在上述两个机构配置例中，是采用电磁盘式离合器作为自动切换离合器500，当然，依照本发明的精神，也可以采用离心式离合器。离心式离合器可设计成：于引擎的运转效能曲线中的最省油及低污染转速范围内进行搭接。

其机构配置如图6、图7所示，其中图6绘示上述各组件的第3机构配置例的示意图，图7为图6虚线区域的局部放大图。在不同的配置例中，相同的符号代表相同的组件，于此不再赘述。

启动发电马达200及自动切换离合器500(以离心式离合器为例)配置在引擎100之两侧。启动发电马达200采用外转子设计。转子202直接锁付固定在引擎曲轴102的右端之锥轴102t上。离心式离合器500则锁付固定在引擎输出轴104上。

当采用离心式离合器作为自动切换离合器500时，离心式离合器的离心块500a与离合器毂500b在静止状态是脱开的。当离心块500a转动时会受离心力而向外扩张，且当离心块500a达到某个转速时即可和离合器毂500b搭接在一起(如图7)。

自动手排档传动系统600透过其差速器640连接至传动主轴650，再连接至轮胎组700(图1)。

同样地，因为离心式离合器的体积小，使得混合动力系统很容易安排布置各组件的相对位置，因此能够以模块化的方式组合成不同形式的混合动力系统。也因此使得本发明相对已知技术而言，其成本能更低且功能更多样化。

[换档用组合机构]

上述自动手排档传动系统600还包括换档用组合机构633(图8)、传动主轴650及差速器640。请先参照图6，其绘示出已知的换档用组合机构-换档凸轮632’。图2及图4的换档用组合机构也是使用已知的换档凸轮，但由视角的关系未绘示出。

再请参照图8，本发明的换档用组合机构633则是把已知换档用组合机构的换档凸轮632’替换成换档电磁盘632。

换档用组合机构633可为利用电磁方式作动的电磁盘式作动器或为已知之“换档用组合机构-换档凸轮”，附图(图8)是以电磁盘式离合器为例。换档时，换档电磁盘632会作动拨叉组631，使同步器630进入需要的档位。详细的换档流程及其控制如后述。

当然，除了采用电磁方式作动的电磁盘式换档用组合机构(如图8)，也可采用已知的“换档用组合机构-换档凸轮(如图6)”。

[控制单元组合]

参照图9，其绘示依照本发明较佳实施例的动力混合车辆的控制单元组合的方块图。

控制单元组合810包括：引擎控制装置110、启动发电马达控制装置210、动力马达控制装置310、电瓶控制置装置410、扭力转速控制装置510及行车形态控制装置(主控制装置)710。

行车形态控制装置(主控制装置)710根据混合动力系统的运转状态，例如车辆的行驶状态，引擎的转速、扭力等，发出一控制信号。

引擎控制装置110，与引擎100、行车形态控制装置710以控制电路连接，控制引擎100的运转。

启动发电马达控制装置210，与启动发电马达200、行车形态控制装置710以控制电路连接，控制启动发电马达200的运转。

动力马达控制装置310，与动力马达300、行车形态控制装置710以控制电路连接，控制动力马达300的运转。

扭力转速控制装置510，与自动手排档传动系统600、自动切换离合器500、启动发电马达控制装置210、动力马达控制装置310、及行车形态控制装置710以控制电路连接。扭力转速控制装置510接收并判读行车形态控制装置710所发出的控制信号，来控制自动切换离合器500的搭接或脱开，并透过启动发电马达控制装置210和动力马达控制装置310，控制启动发电达200与动力马达300的转速。

电瓶控制装置410，与电瓶400、行车形态控装置710以控制电路连接。电瓶控制装置410接收并判读行车形态控制装置710所发出的控制信号，并根据控制信号来控制电瓶400的供电或蓄电动作，以调节电瓶400供电至启动发电马达200及动力马达300的电力，并调节从启动发电马达200和动力马达300发电的电力。

当从上述行车形态控制装置而来的控制信号，判读要切换动力形态模式时，扭力转速控制装置510控制自动切换离合器500，使启动发电马达200与自动手排档传动系统600搭接或脱开。藉此，使动力马达300经由自动手排档传动系统600、自动切换离合器500、启动发电马达200与引擎100搭接。

当判读控制信号指示要换档时，扭力转速控制装置510控制启动发电马达200与动力马达300到达一预定的转速，并连带使引擎100到达预定的转速，以进行换档。

[全功能式的混合动力形态]

上述行车形态控制装置710根据引擎100的转速和扭力来判断最佳化的动力形态模式，并输出控制信号。藉此，从下述模式中选择一种模式：纯电力模式、纯引擎动力模式、串联式混合动力模式、辅助式混合动力模式、并联式混合动力模式。

举例而言，车辆于市街低速行车时，可选择纯电力模式。当引擎100的运转处于其运转效能区线的省油/低污染区时，可选择串联式混合动力模式。当电瓶400的电压不足时，可选择纯引擎动力模式。当行车需大马力或大扭力驱动，可选择辅助混合动力模式。但由于电瓶400的容量有限，不能持续太久，因此需用启动发电马达200发电供给电瓶400，用动力马达300及引擎100来驱动车辆，即为并联式混合动力模式。以此方式，可比传统引擎动力车有较长的续航力及较大的马力与扭力。

参照图1，当选择纯电力模式时，控制信号系传送到扭力转速控制装置510，使自动切换离合器500脱开，并使引擎100停止运转，而只使用动力马达300来驱动车辆。此时是一种纯电力车(PEV-Pure ElectricVehicle)。

当选择串联式混合动力模式时，控制信号系传送到扭力转速控制装置510，使自动切换离合器500脱开，并使引擎100驱动启动发电机200发电，并供电给电瓶400，电瓶400再供电给动力马达300，使用动力马达300来驱动车辆。

当选择纯引擎动力模式时，控制信号系传送到扭力转速控制装置510，使自动切换离合器500搭接，并使动力马达300停止运转，而只使用引擎100来驱动车辆。

当选择辅助式混合动力模式时，控制信号系传送到扭力转速控制装置510，使自动切换离合器500搭接，并使用引擎100、启动发电马达200、及动力马达300同时驱动车辆。此时为辅助式混合动力车(PAHEV-PowerAssistant Hybrid Electric Vehicle)。

当选择并联式混合动力模式时，控制信号系传送到扭力转速控制装置510，使自动切换离合器500搭接，并使启动发电马达200供电给电瓶400，使用引擎100及动力马达300来驱动车辆。

本发明可变换出上述五种不同的动力形态，因此本发明人将之称为全功能式混合动力车辆(Full type HEV)

[动力形态模式控制单元组合的控制流程]

请参照图10，其绘示动力形态模式控制单元组合的控制流程，包括以下步骤。

当启动车辆时，进行步骤S110，使行车形态控制装置710初始化，并设定行车形态控制装置710与引擎控制装置110、启动发电马达控制装置210、动力马达控制装置310、扭力转速控制装置510、电瓶控制装置410之间的沟通。行车形态控制装置710为主要控制装置又称为主控制装置，以下，将引擎控制装置110、启动发电马达控制装置210、动力马达控制装置310、扭力转速控制装置510、电瓶控制装置410统一称为子控制装置。

步骤S120，判断行车形态控制装置710和子控制装置是否正常，若不正常则中断控制流程，若正常则继续下一步骤S130。

步骤S130，使行车形态控制装置710执行演算并传送控制信号至子控制装置。

步骤S140，使行车形态控制装置710从子控制装置接收信息。

步骤S150，使行车形态控制装置710执行安全性确认。

步骤S160，判断行车形态控制装置710和子控制装置是否有影响行车安全的问题，若判断为是则中断控制流程；若判断为否，则进行到下一步骤S170。

步骤S170，判断行车形态控制装置和子控制装置是否有较次要的不影响行车安全的问题，若判断为是则发出警告讯息；若判断为否则进行到下一步骤S180。

步骤S180，判断车辆是否熄火，若判断为是则结束控制流程；若判断为否则跳回步骤S130，回到主控制装置执行演算及传送控制信号到子控制装置的步骤。

[换档控制流程]

[电磁盘式离合器]

参照图11，其绘示采用电磁方式作动的电磁盘式离合器作为引擎与动力马达结合及脱开以及换档之控制流程图。

步骤S210，扭力转速控制装置510根据控制信号判断是否要执行换档流程，若判断为否则结束该换档流程；若判断为是则继续下一步骤S220。

步骤S220，使车辆减速并使自动切换离合器500脱开，换档用组合机构633于空档。

步骤S230切换传动主轴650与同步器630的变速齿轮组至预定的排列位置，以使传动主轴650与同步器630的变速齿轮组达到欲换档的齿轮比。

步骤S240判断传动主轴650与同步器630的变速齿轮组是否已达该预定的排列位置，若判断为否则跳回前一步骤S230，切换该传动主轴650与同步器630的变速齿轮组至该预定的排列位置；若判断为是则继续下一步骤步骤S250。

步骤S250，使启动发电马达200调节引擎100的转速，以达到欲换档的转速。

步骤S260，使自动切换离合器500搭接并恢复车辆的速度。

[离心式离合器]

参照图12，其绘示采用离心式离合器作为引擎与动力马达结合及脱开以及换档之控制流程图。

步骤S310，扭力转速控制装置510根据控制信号判断是否要执行换档流程，若判断为否则结束该换档流程；若判断为是则继续下一步骤S320。

步骤S320，使车辆减速，并使换档用组合机构633切换至空档位置。

步骤S330判断传动主轴650与同步器630的变速齿轮组是否已切换至空档位置，若判断为否则跳回前一步骤S320，使车辆减速并使传动主轴650与同步器630的变速齿轮组切换至空档位置；若判断为是则继续下一步骤S340。

步骤S340，使启动发电马达200调节引擎100的转速，且使动力马达300调节转速，以达到欲换档的转速。

步骤S350，判断启动发电马达200和动力马达300的转速是否达到欲换档的转速，若判断为否则跳回前一步骤S340，使启动发电马达200调节引擎100的转速，且使动力马达300调节转速，以达到欲换档的转速；若判断为是则继续进行下一步骤S360。

步骤S360，切换传动主轴650与同步器630的变速齿轮组至预定的排列位置，以达到欲换档的传动主轴650与同步器630的变速齿轮组的齿轮比。

步骤S370，判断传动主轴650与同步器630的变速齿轮组是否已达预定的排列位置，若判断为否则跳回前一步骤S360，切换传动主轴650与同步器630的变速齿轮组至预定的排列位置，以达欲换档的传动主轴650与同步器630的变速齿轮组的齿轮比；若判断为是则恢复车辆的速度(步骤S380)。

随着混合动力车辆的运转状态的不同，即行车形态的不同，自动手排档传动系统600可改换至不同的档位来运转。当需要换档时，行车形态控制装置710，会使换档电磁盘632作动拨叉组631。接着，在换档电磁盘632作动拨叉组631之后，行车形态控制装置710便使同步器630处于空档状态。

扭力转速控制装置510同时会给启动发电马达控制装置210及动力马达控制装置310一个信号，以精确控制启动发电马达200及动力马达300的转速。当使自动手排档传动系统600位于最适合的转速时，扭力转速控制装置510又会使换档电磁盘632作动拨叉组631，使同步器630进入需要的档位。

在本实施例中，行车形态控制装置(主控制装置)710根据引擎100的转速和扭力来判断最佳化的动力形态，并输出控制信号。

依照本发明的特征，利用精确控制启动发电马达200及动力马达300的转速，也就是双马达控制，可使自动手排档传动系统600的变速更顺畅，可提高自动手排档传动系统动力传动的效率。由于可瞬间精确控制启动发电马达200及动力马达300的转速，可使传动系统跟随于最适合的转速换档，减少齿轮变速装置的磨损。

依照本发明特征，能根据行车状况，例如根据引擎100的转速和扭力来判断最佳化的动力形态，并通过自动切换离合器来搭接或脱开引擎和动力马达。只在引擎的运转效能曲线中，效率最高的区域来运转引擎，且仅在动力马达的运转效能曲线中，效率最高的区域来运转动力马达。使能源的运用效率达到最佳。

以工业界使用马达及控制技术日渐熟练，因此使用本发明之混合动力系统，就能够开发省能源、低污染及出力增强并操纵性更好的车辆。

[第2实施例]

第1实施例是以混合动力车辆为例，然而，依照本发明的精神可知，可以将上述的混合动力系统应用于不同的运输工具，甚至只要是需要动力的对象，都可以套用本发明的混合动力系统。

参照图13，其绘示依照本发明较佳实施例的混合动力系统和与之搭配的需要动力的对象的示意方块图。

混合动力系统的方块范围如虚线所示。视需要动力的对象的不同，只要把图1的轮胎组取代为需要动力的对象即可。在不同的实施例中，相同的符号代表相同的组件，于此不再赘述。

依照本发明的特征，利用双马达控制，可使自动手排档传动系统的变速更顺畅，可提高自动手排档传动系统动力传动的效率。

依照本发明的特征，由于可瞬间精确控制启动发电马达及动力马达的转速，可使传动系统跟随于最适合的转速换档，减少齿轮变速装置的磨损。

依照本发明特征，能根据混合动力系统的运转状态，如引擎的转速和扭力来判断最佳化的动力形态，并通过自动切换离合器来搭接或脱开引擎和动力马达。只在引擎的运转效能曲线中，效率最高的区域来运转引擎，且仅在动力马达的运转效能曲线中，效率最高的区域来运转动力马达。使能源的运用效率达到最佳。

依照本发明特征，利用多档的自动手排档传动系统，随着混合动力系统运转状态的改变，自动手排档传动系统会改换不同的档位来运转。

虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明，本领域技术人员在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些许更动与润饰，因此本发明的保护范围以所附的权利要求为准。

Claims (23)

1.一种混合动力系统，使用至少两种动力，包括：

一引擎，作为一第一动力；

一启动发电马达，与该引擎耦接，并与该引擎同步运转，用于启动该引擎并兼作为一辅助动力；

一动力马达，作为一第二动力；

一自动手排档传动系统，与该动力马达耦接，通过控制该启动发电马达与该动力马达的转速来进行变速；

一电瓶，与该启动发电马达及该动力马达耦接；

一自动切换离合器，耦接于该启动发电马达与该自动手排档传动系统之间，用以使该启动发电马达与该自动手排档传动系统搭接或脱开，以改变使用的动力形态；以及

一动力形态控制单元，根据该混合动力系统的运转状态，控制该自动切换离合器使该引擎与该动力马达搭接或脱开，该动力形态控制单元包括：

一主控制装置，根据该混合动力系统的运转状态，发出一控制信号；以及

一扭力转速控制装置，与该自动手排档传动系统、该自动切换离合器、及该主控制装置以一控制电路连接，接收并判读该主控制装置的该控制信号，

当判读该控制信号指示要切换动力形态时，该扭力转速控制装置控制该自动切换离合器使该启动发电马达与该自动手排档传动系统搭接或脱开，从而使该动力马达经由该自动手排档传动系统、该自动切换离合器、该启动发电马达与该引擎搭接，

当判读该控制信号指示要换档时，该扭力转速控制装置控制该启动发电马达与该动力马达到达一预定的转速，并连带使该引擎到达该预定的转速，以进行换档。

2.如权利要求1所述的混合动力系统，其中该自动手排档传动系统还包括一换档用组合机构，该换档用组合机构包括利用电磁控制的换档电磁盘或换档凸轮。

3.如权利要求1所述的混合动力系统，其中该自动切换离合器为利用电磁控制的盘式离合器或离心式离合器。

4.如权利要求1所述的混合动力系统，其中该动力形态控制单元还包括一电瓶控制装置，控制该电瓶的供电或蓄电动作，以调节该电瓶供电至该启动发电马达及该动力马达的电力，并调节从该启动发电马达和该动力马达蓄电的电力。

5.如权利要求1所述的混合动力系统，其中还包括一连接装置，其中该自动手排档传动系统通过该连接装置耦接至该动力马达。

6.如权利要求5所述的混合动力系统，其中该连接装置包括齿轮组。

7.如权利要求5所述的混合动力系统，其中该连接装置包括链轮与链条组。

8.如权利要求5所述的混合动力系统，其中该连接装置包括皮带与皮带轮组。

9.一种混合动力车辆，使用至少两种动力，包括：

一引擎，作为一第一动力；

一启动发电马达，与该引擎耦接，并与该引擎同步运转，用于启动该引擎并兼作为一辅助动力；

一动力马达，作为一第二动力；

一自动手排档传动系统，与该动力马达耦接，通过控制该启动发电马达与该动力马达的转速来进行变速；

一电瓶，与该启动发电马达及该动力马达耦接；

一自动切换离合器，耦接于该启动发电马达与该自动手排档传动系统之间，用以使该启动发电马达与该自动手排档传动系统搭接或脱开，以改变使用的动力形态；以及

一轮胎组及一传动轴，该轮胎组通过该传动轴与该自动手排档传动系统耦接；以及

一控制单元组合，根据该车辆的行驶状态，控制该自动切换离合器，使该引擎与该动力马达搭接或脱开，该控制单元组合包括：

一行车形态控制装置，根据该车辆的行驶状态，发出一控制信号；

一引擎控制装置，与该引擎、该行车形态控制装置耦接，控制该引擎的运转；

一启动发电马达控制装置，与该启动发电马达、该行车形态控制装置耦接，控制该启动发电马达的运转；

一动力马达控制装置，与该动力马达、该行车形态控制装置耦接，控制该动力马达的运转；

一扭力转速控制装置，与该自动手排档传动系统、该自动切换离合器、该启动发电马达控制装置、该动力马达控制装置、及该行车形态控制装置以一控制电路连接，接收并判读该行车形态控制装置的该控制信号，控制该自动切换离合器的搭接或脱开，并透过该启动发电马达控制装置和该动力马达控制装置，控制该启动发电达与该动力马达的转速；以及

一电瓶控制装置，与该电瓶、该行车形态控装置耦接，接收并判读该控制信号，并根据该控制信号来控制该电瓶的供电或蓄电动作，以调节该电瓶供电至该启动发电马达及该动力马达的电力，并调节从该启动发电马达和该动力马达蓄电的电力。

10.如权利要求9所述的混合动力车辆，其中该行车形态控制装置根据该引擎的转速和扭力来判断最佳化的动力形态，并输出该控制信号，以从下述模式中选择一种模式：纯电力模式、纯引擎动力模式、串联式混合动力模式、辅助式混合动力模式、并联式混合动力模式，

当选择该纯电力模式时，该控制信号系传送到该扭力转速控制装置，使该自动切换离合器脱开，并使该引擎停止运转，而只使用该动力马达来驱动该车辆；

当选择该串联式混合动力模式时，该控制信号系传送到该扭力转速控制装置，使该自动切换离合器脱开，并使该引擎驱动该启动发电机发电，并供电给该电瓶，该电瓶供电给该动力马达，使用该动力马达来驱动该车辆；

当选择该纯引擎动力模式时，该控制信号系传送到该扭力转速控制装置，使该自动切换离合器搭接，并使该动力马达停止运转，而只使用该引擎来驱动该车辆；

当选择该辅助式混合动力模式时，该控制信号系传送到该扭力转速控制装置，使该自动切换离合器搭接，并使用该引擎、该启动发电马达、及该动力马达同时驱动该车辆；以及

当选择该并联式混合动力模式时，该控制信号系传送到该扭力转速控制装置，使该自动切换离合器搭接，并使该启动发电马达供电给该电瓶，使用该引擎及该动力马达来驱动该车辆。

11.如权利要求9所述的混合动力车辆，其中该动力形态控制单元的控制流程为：

当启动该车辆时，使该行车形态控制装置初始化，并设定该行车形态控制装置与该引擎控制装置、该启动发电马达控制装置、该动力马达控制装置、该扭力转速控制装置、该电瓶控制装置之间的沟通；

判断这些装置是否正常，若不正常则中断该控制流程，若正常则继续下一步骤；

使该行车形态控制装置执行演算并传送该控制信号至这些装置；

使该行车形态控制装置从这些装置接收信息；

使该行车形态控制装置执行一安全性确认，若判断这些装置有影响行车安全的问题时，则中断该控制流程，若判断这些装置有不影响行车安全的问题时，则发出警告讯息；以及

判断该车辆是否熄火，若熄火则结束该控制流程，若未熄火则跳回该行车形态控制装置执行演算及传送该控制信号的步骤。

12.如权利要求9所述的混合动力车辆，其中该自动手排档传动系统包括一换档用组合机构，及一变速齿轮组。

13.如权利要求12所述的混合动力车辆，其中该换档用组合机构包括利用电磁方式作动的换档电磁盘或换档凸轮。

14.如权利要求9所述的混合动力车辆，其中该自动切换离合器为利用电磁方式作动的电磁盘式离合器。

15.如权利要求9项所述的混合动力车辆，其中该自动切换离合器为离心式离合器。

16.如权利要求12所述的混合动力车辆，其中该自动切换离合器为利用电磁方式作动的电磁盘式离合器。

17.如权利要求12所述的混合动力车辆，其中该自动切换离合器为离心式离合器。

18.如权利要求16所述的混合动力车辆，其中该扭力转速控制装置根据该控制信号判断是否要执行一换档流程，若否则结束该换档流程，若是则继续下一步骤；

使该车辆减速并使该自动切换离合器脱开；

切换该变速齿轮组至一预定的排列位置，以使该变速齿轮组达到欲换档的齿轮比；

判断该变速齿轮组是否已达该预定的排列位置，若否则跳回前一步骤，切换该变速齿轮组至该预定的排列位置，若是则继续下一步骤；

使该启动发电马达调节该引擎的转速，以符合欲换档的转速；以及

使该自动切换离合器搭接并恢复该车辆的速度。

19.如权利要求17所述的混合动力车辆，其中该扭力转速控制装置根据该控制信号判断是否要执行一换档流程，若否则结束该换档流程，若是则继续下一步骤；

使该车辆减速，并使该换档用组合机构切换至一空档位置；

判断该变速齿轮组是否已切换至该空档位置，若否则跳回前一步骤，使该车辆减速并使该变速齿轮组切换至该空档位置，若是则继续下一步骤；

使该启动发电马达调节该引擎的转速，且使该动力马达调节转速，以符合欲换档的转速；

判断该启动发电马达和该动力马达的转速是否符合欲换档的转速，若否则跳回前一步骤，使该启动发电马达调节该引擎的转速，且使该动力马达调节转速，以符合欲换档的转速，若是则继续进行下一步骤；

切换该变速齿轮组至一预定的排列位置，以达到欲换档的该变速齿轮组的齿轮比；以及

判断该变速齿轮组是否已达该预定的排列位置，若否则跳回前一步骤，切换该变速齿轮组至该预定的排列位置，以达欲换档的该变速齿轮组的齿轮比，若是则恢复该车辆的速度。

20.如权利要求9所述的混合动力车辆，其中，还包括一连接装置，其中该自动手排档传动系统通过该连接装置耦接至该动力马达。

21.如权利要求20所述的混合动力车辆，其中该连接装置包括齿轮组。

22.如权利要求20所述的混合动力车辆，其中该连接装置包括链轮与链条组。

23.如权利要求20所述的混合动力车辆，其中该连接装置包括皮带与皮带轮组。

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