CN112959880B - 混动摩托车及其车辆驱动总成 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及摩托车领域，具体是一种混动摩托车及其车辆驱动总成，包括燃油动力系统、蓄电池组、车架、锁止系统、传动电机和车辆控制系统，所述燃油动力系统和传动电机的任一或共同为混动摩托车提供动力；所述燃油动力系统还为与传动电机连接的蓄电池组充电；所述锁止系统用于制动传动电机和/或燃油动力系统的发动机以实现混动摩托车的多种混动模式；所述车辆控制系统控制燃油动力系统、蓄电池组、传动电机的工作；本发明的有益效果是：设置的传动电机取代原来的轮毂电机，允许了转速与转矩耦合模式的实现；设置的锁止系统可实现串联增程，无需对原来的燃油动力系统和前轮进行改进，实现了较少改装条件下的多种混动模式。
Description
技术领域
本发明涉及摩托车领域，具体是一种混动摩托车及其车辆驱动总成。
背景技术
汽车数量的增加，不仅挤占了有限的生活与交通空间，而且带来了庞大的耗油量，这让面临资源危机的世界更多地将视野放到了新能源小型交通工具上。混合动力摩托车是燃油动力摩托车向纯新能源摩托车过渡的一种必然形式，可以通过系统的智能控制有效降低绝大部分工况的油耗。
关于如何布置电机的安放位置，已经出现的一些摩托车的混合动力驱动方式，包括纯电力耦合的串联增程式驱动方案，即发动机只是通过发电机向蓄电池组供给电力，驱动只有电动机完成；将电动机安装在发动机的启动电机位置的P0机械耦合方案；在变速器输出轴上安装电机的P3混动方案；（P0、P3分别是单电机混动方案的一种分类），还有可以同时切换实现转速与转矩耦合的多种混联混动等方案也被提出。
但是关于传统的燃油动力摩托车如何向新能源摩托车进行改装则介于大量硬件的不匹配而没有比较好的方案，如何在更换最少部件的前提下完成燃油摩托的混合动力改装成为一种切实的需求。
发明内容
本发明的目的在于提供一种混动摩托车及其车辆驱动总成，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种车辆驱动总成，包括燃油动力系统、蓄电池组、车架、锁止系统、传动电机和车辆控制系统，所述燃油动力系统和传动电机的任一或共同为混动摩托车提供动力；所述燃油动力系统还为与传动电机连接的蓄电池组充电；所述锁止系统用于制动传动电机和/或燃油动力系统的发动机以实现混动摩托车的多种混动模式；所述车辆控制系统控制燃油动力系统、蓄电池组、传动电机的工作。
作为本发明进一步的方案：所述传动电机包括与车架转动连接传动电机定子、与车轮同轴安装的传动电机转子。
作为本发明再进一步的方案：所述传动电机定子通过与之转动连接的电力传导装置电性连接蓄电池组；所述电力传导装置包括：相对设置的固定金属片、可旋转金属片，设置于固定金属片与可旋转金属片之间的液体合金，及用于封装所述固定金属片、液体合金和可旋转金属片的外壳；所述外壳上安装有防漏液装置。
作为本发明再进一步的方案：所述电力传导装置至少包括电刷与滑环，所述蓄电池组通过所述电刷与滑环传递电能给传动电机。
作为本发明再进一步的方案：所述液体合金为镓铟锡合金。
作为本发明再进一步的方案：所述防漏液装置选用骨架油封。
作为本发明再进一步的方案：所述锁止系统包括多个锁止部分，分别用于锁止所述车架与传动电机定子、所述传动电机定子与传动电机转子、所述传动电机转子与车架；部分的所述锁止部分配置为可控制单向限制开关的飞轮装置。
作为本发明再进一步的方案：所述车辆控制系统通讯连接车载系统和传感器组，所述传感器组用于监测车辆的运行状态，车辆控制系统获取车载系统的车辆运行数据和传感器组的监测数据，控制传动电机和发动机的运行。
作为本发明再进一步的方案：所述车辆控制系统包括与蓄电池组电性连接的电机控制器、车辆控制器和升压斩波器，所述车辆控制器通过升压斩波器发出不同的电信号给传动电机以实现不同驾驶需求；所述电机控制器控制所述传动电机工作。
本发明提供的另一个技术方案：一种混动摩托车，所述混动摩托车包括如上任一所述的车辆驱动总成。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：设置的传动电机取代原来的轮毂电机，允许了转速与转矩耦合模式的实现；设置的锁止系统可实现串联增程，无需对原来的燃油动力系统和前轮进行改进，实现了较少改装条件下的多种混动模式。
附图说明
图1为本发明提供的一个实施例中车辆驱动总成的结构示意图。
图2为本发明提供的一个实施例中飞轮装置的结构示意图。
图3为本发明提供的一个实施例中液态合金电力传导装置的结构示意图。
附图中：1、燃油动力系统，2、蓄电池组，3、车架，4、锁止系统，5、传动电机，6、车辆控制系统；
11、发动机，12、变速箱，13、离合器，14、链条；41、锁止一，42、锁止二，43、锁止三；51、传动电机定子，52、传动电机转子，53、液态合金电力传导装置；61、车辆控制器，62、升压斩波器，63、电机控制器；421、内环圈，422、外环圈，423、棘齿，424、钢片弹簧，425、电磁铁；531、固定金属片，532、可旋转金属片，533、防漏液装置，534、定子连接座，535、外壳，536、液态合金。
具体实施方式
这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本公开相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本实施例公开的一些方面相一致的装置和方法的例子。
请参阅图1，本发明提供的一个实施例中，一种车辆驱动总成，包括燃油动力系统1、蓄电池组2、车架3、锁止系统4、传动电机5和车辆控制系统6，所述燃油动力系统1和传动电机5的任一或共同为混动摩托车提供动力；所述燃油动力系统1还为与传动电机连接的蓄电池组2充电；所述锁止系统4用于制动传动电机和/或燃油动力系统的发动机以实现混动摩托车的多种混动模式；所述车辆控制系统6控制燃油动力系统1、蓄电池组2、传动电机5的工作。
本实施例中，车架3用于支撑燃油动力系统1、蓄电池组2、锁止系统4、传动电机5，还具有电气安装通道。所述传动电机包括与车架转动连接传动电机定子、与车轮同轴安装的传动电机转子；所述传动电机定子通过与之转动连接的电力传导装置电性连接蓄电池组；所述锁止系统4包括多个锁止部分，分别用于锁止所述车架与传动电机定子、所述传动电机定子与传动电机转子、所述传动电机转子与车架；部分的所述锁止部分配置为可控制单向限制开关的飞轮装置。具体的，锁止部分分别为锁止一、锁止二及锁止三，分别用于锁止所述车架3与传动电机定子51、所述传动电机定子51与传动电机转子52、所述传动电机转子52与车架3；所述燃油动力系统1包括发动机11、变速箱12、离合器13、链条14，所述发动机11的输出端连接变速箱12的输入端，变速箱12的输出端安装离合器13的一端，所述离合器13的另一端通过链条14传动连接后轮。
车辆驱动总成具有的多种混动模式：
1.传动电机单独驱动：
锁止一启动，防止传动电机定子51向任何方向转动，锁止二42处于单向限制状态，传动电机转子52可以正向正常转动，传动电机5此时相当于普通轮毂电机驱动车辆前进。
2.发动机单独驱动：
锁止一关闭，传动电机定子51只能正向转动，锁止二42处于单向限制状态，由于传动电机定子51被发动机11驱动正向旋转，整个传动电机5以一个普通轮子的形式被驱动。
3.串联式混动：
在停车等待红绿灯且没有熄火时，发动机11运转在最佳转速转矩工况，燃油效率最佳，直接驱动传动电机定子51以一定速度转动。此时车辆控制系统控制锁止二42解除单向限制，驾驶员可以手动锁定锁止三防止车辆移动，锁止一不起作用，发动机功率全部用来向蓄电池组2充电。
在设定的一定速度下行驶时，锁止二42可以自由开关，此时同样可以实现串联模式。此时锁止一不起作用，锁止二42打开，传动电机定子51以高于传动电机转子52的速度正向旋转，发动机功率用来给蓄电池组2充电，同时传动电机5驱动车辆行驶。
4.转速耦合：
燃油动力系统1驱动传动电机定子51提供转速，锁止一41不起作用，锁止二42的开关都不起作用，可以调节到打开单向锁定的模式，传动电机定子51额外驱动传动电机转子52的转速大于传动电机定子51的转速，实现轮速与发动机转速的解耦。
5.转矩耦合：
在上述转速耦合的基础上，必须打开锁止二42，传动电机5通过传动电机定子51提供一个额外的转矩，此时传动电机转子52与传动电机定子51转速相同，作为一个整体转动。
6.制动能量回收：
在没有急减速需求的减速情况下，蓄电池组2在车辆控制系统6的控制下停止供电，前轮分担大部分刹车需求，在满足减速需求的情况下尽量减小前轮制动力，此时锁止一41开启，传动电机定子51无法旋转，发动机停机，传动电机5起发电机的作用，回收制动能量。
因此，本实施例的车辆驱动总成，通过设置的传动电机取代原来的轮毂电机，允许了转速与转矩耦合模式的实现；设置的锁止系统可实现串联增程，无需对原来的燃油动力系统和前轮进行改进，实现了较少改装条件下的多种混动模式。
本实施例的另一个场景中，如图3所示，所述电力传导装置选用液态合金电力传导装置53，液态合金电力传导装置53包括：相对设置的固定金属片531、可旋转金属片532，设置于固定金属片531与可旋转金属片532之间的液体合金536，及用于封装所述固定金属片、液体合金和可旋转金属片的外壳535；所述外壳535上安装有防漏液装置533。
本实施例中，所述液体合金536为镓铟锡合金，所述防漏液装置533选用骨架油封。采用液态合金电力传导装置53不仅可以减少电力传导装置所占用的安装空间，还可提高所述传动电机运行时的稳定性。
在另一个实施例中，所述电力传导装置选用电刷结构，所述电刷结构至少包括电刷、与电刷相配的滑环，分别设于传动电机定子、车架的相应位置，所述蓄电池组通过所述电刷与滑环传递电能给传动电机。
请参阅图1、2，本发明提供的另一个实施例中，锁止二42为包含电磁铁424的可控制单向限制开关的飞轮装置。
所述飞轮装置还包括内环圈421、外环圈422、棘齿423及钢片弹簧424，内环圈421半径较大，棘齿423为了承受传动电机的较大驱动力而数量大于2，外环圈422的外部不含有链齿。其他部分可直接参考现有技术，在本文中未作详细说明。电磁铁可被连接到车辆控制系统设有的传动电机控制器63，并由其供电控制。经过磁力调试后，在电磁铁的电磁力、与电磁力对抗的钢片弹簧424的回复力、与电磁力对抗的传动电机定子51绕车架3轴旋转对其产生的离心力共同作用下，棘齿423可以完成伸展与收缩，从而在设定的规定速度以下，实现飞轮装置单向旋转限制的解除。
一个实施例中，两个所述飞轮装置分别安装在传动电机定子51与传动电机转子52位于车辆左右两侧的两个接触位置，且关于车辆中心平面对称，安装方向相同，均保证在单向限制打开时外环圈422所固连的传动电机转子52的转动角速度（以驱动车辆正向前进方向为正方向）大于等于内侧内环圈421所固连的传动电机定子52的旋转角速度；在车辆控制系统控制下的电磁铁425通过吸附棘齿423解除单向限制时，传动电机转子52与传动电机定子51便可以相对对方自由转动。
可选地，锁止二42可以是无线刹车系统，其相比可控制单向限制开关的飞轮装置，有更高的可使用速度，系统的稳定性有提高。
可选地，锁止一可以使用碟式刹车或者鼓式刹车或者一侧安置普通飞轮、另一侧安置可开关的防止传动电机定子正向转动的锁止器，锁止三可以使用碟式刹车。
请参阅图1，本发明提供的另一个实施例中，所述车辆控制系统通讯连接车载系统和传感器组，所述传感器组用于监测车辆的运行状态，车辆控制系统获取车载系统的车辆运行数据和传感器组的监测数据，控制传动电机和发动机的运行。
本实施例中，所述车辆控制系统包括与蓄电池组电性连接的电机控制器63、车辆控制器61和升压斩波器62，所述车辆控制器61通过升压斩波器62发出不同的电信号给传动电机5以实现不同驾驶需求；所述电机控制器63控制所述传动电机5工作。
本实施例中，所述传感器组包括：安装在传动电机定子51上的相对于车架的转速传感器，安装在传动电机定子上的相对于传动电机转子的转速传感器，安装在飞轮上的力矩传感器、供电电源，所述供电电源与蓄电池组连接，为各转速传感器、力矩传感器提供合适的电能。
车辆控制系统与原车车载控制器连接，进行数据共享，或拷贝原车车载系统或车载控制器的原始程序并对其进行替换，车辆控制器从燃油动力系统原有的传感器收集该系统的信息，连接蓄电池组获取电能储存信息，从安装在车架上的监测轮速的转速传感器获得车辆行驶情况，从油门信号和刹车信号获得驾驶需求信息，并综合以上信息向升压斩波器发出控制信号，控制升压值，进而控制传动电机的工作功率。
所述车辆控制器61通过升压斩波器62发出不同的电信号给传动电机5以实现不同驾驶需求可配置为：转矩耦合模式升压斩波器电压输出为相对高的一段电压，在该较高输出电压区段电压从低到高分别对应需要传动电机定子额外对转子输出的转矩；转速耦合模式升压斩波器电压输出为相对较低的一段电压，且该电压区间与转矩耦合模式下电压输出的最低值并不重合，中间有一定压差，不对应任何控制信号。在该较低电压区段，电压从低到高分别对应需要传动电机相对发动机经过变速箱变速后的转矩需要根据驾驶需求额外增加的转速大小。
请参阅图1，本发明提供的另一个实施例中，一种混动摩托车，所述混动摩托车包括如上任一所述的车辆驱动总成。
所述的车辆驱动总成包括燃油动力系统、蓄电池组、车架、锁止系统、传动电机、车辆控制系统。
车架用于支撑各个单元，可实现两侧直流电线的内走线最好；燃油动力系统是完整的一套现有摩托车中集成的燃油动力系统，包括发动机、变速箱、离合器、链条，如果去掉蓄电池组、锁止系统、传动电机、车辆控制系统并将后轮更换为普通的摩托车后轮，该车辆即变为纯燃油摩托车；蓄电池组的容量可根据驾驶需求、原车空间等综合考虑选取合适的容量，对于其电压没有过多的限制，因为升压斩波器的存在，车辆控制系统可以根据车辆控制器的判断自动对蓄电池组进行升压到指定电压。
本发明的工作原理：所述燃油动力系统1和传动电机5的任一或共同为混动摩托车提供动力；所述燃油动力系统1还为与传动电机连接的蓄电池组2充电；所述锁止系统4用于制动传动电机和/或燃油动力系统的发动机以实现混动摩托车的多种混动模式；所述锁止系统4包括多个锁止部分，分别用于锁止所述车架与传动电机定子、所述传动电机定子与传动电机转子、所述传动电机转子与车架。
本领域技术人员在考虑说明书及实施例处的公开后，将容易想到本公开的其它实施方案。本申请旨在涵盖本公开的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本公开的一般性原理并包括本公开未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本公开的真正范围和精神由权利要求指出。
应当理解的是，本公开并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本公开的范围仅由所附的权利要求来限制。
Claims (6)
1.一种车辆驱动总成，包括燃油动力系统、蓄电池组、车架、锁止系统、传动电机和车辆控制系统，其特征在于，
所述燃油动力系统和传动电机的任一或共同为混动摩托车提供动力；
所述燃油动力系统还为与传动电机连接的蓄电池组充电；
所述锁止系统用于制动传动电机和/或燃油动力系统的发动机以实现混动摩托车的多种混动模式，其中多种混动模式包括传动电机单独驱动、发动机单独驱动、串联式混动、转速耦合、转矩耦合以及制动能量回收；
所述锁止系统包括多个锁止部分，分别用于锁止所述车架与传动电机定子、所述传动电机定子与传动电机转子、所述传动电机转子与车架；
所述车辆控制系统控制燃油动力系统、蓄电池组、传动电机的工作；
所述传动电机包括与车架转动连接传动电机定子、与车轮同轴安装的传动电机转子，并且传动电机转子位于车轮内；
所述传动电机定子通过与之转动连接的电力传导装置电性连接蓄电池组；
所述电力传导装置包括：相对设置的固定金属片、可旋转金属片，设置于固定金属片与可旋转金属片之间的液体合金，及用于封装所述固定金属片、液体合金和可旋转金属片的外壳。
2.根据权利要求1所述的车辆驱动总成，其特征在于，所述外壳上安装有防漏液装置。
3.根据权利要求1所述的车辆驱动总成，其特征在于，部分的所述锁止部分配置为可控制单向限制开关的飞轮装置。
4.根据权利要求1所述的车辆驱动总成，其特征在于，所述车辆控制系统通讯连接车载系统和传感器组，所述传感器组用于监测车辆的运行状态，车辆控制系统获取车载系统的车辆运行数据和传感器组的监测数据，控制传动电机和发动机的运行。
5.根据权利要求1所述的车辆驱动总成，其特征在于，所述车辆控制系统包括与蓄电池组电性连接的电机控制器、车辆控制器和升压斩波器，所述车辆控制器通过升压斩波器发出不同的电信号给传动电机以实现不同驾驶需求；所述电机控制器控制所述传动电机工作。
6.一种混动摩托车，其特征在于，所述混动摩托车包括如权利要求1-5任一所述的车辆驱动总成。
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