CN2547557Y - 汽油引擎和电动马达混合动力装置 - Google Patents

Abstract

一种汽油引擎和电动马达混合动力装置，该装置是以控制器来控制一汽油引擎、一发电机马达组、一转换器和一电瓶组，其中控制器以一可侦测车辆和引擎运转状态的侦测机构提供讯号作为控制，在汽油引擎和发电机马达组间设置一接头形式的动力分配机构，上述动力分配机构是安装在一动力输出轴以及发电机马达组的马达主轴间，借由将发电机和马达合为一，以及动力分配机构的低成本，来降低混合动力装置的制造成本。

Description

汽油引擎和电动马达混合动力装置

技术领域

本新型涉及一种混合动力装置，特别是涉及一种可整合汽油引擎和电动马达，以提高能源使用效率的汽油引擎和电动马达混合动力装置。

背景技术

以往车辆的动力产生模式大致可因动力来源不同分为：汽油引擎传动及电能传动两种，其中以汽油为动力源的动力产生模式，一般是将汽油传送到一活塞运动式引擎中进行引爆，以推动活塞运转，进而驱动车辆的减速齿轮输出轴转动。而电动式运转模式是在车辆上装设可蓄积电力的电瓶组，借电瓶组来提供一马达动力，以达到驱动减速齿轮输出轴转动的目的，由于前述两种动力产生模式各有优点，于是有业者将其整合运用在车辆的传动上，本实用新型就是针对以往汽油引擎和电动马达混合动力装置作改良。

参阅图1，是一种以往串联式混合动力装置的配置图，其主要是在车辆上组装一汽油引擎11，该汽油引擎11运转产生的动力可带动一发电机12产生电力，前述电力经一整流器13整流后蓄存在一电瓶14内。当车辆要移动时，电瓶14蓄存的电力可经由一转换器15转换成一马达16需要的电流，马达16再驱动一减速齿轮组17运转，最终传动车辆的一减速齿轮输出轴18转动，而发电机12、汽油引擎11和转换器15同时接受一控制器19控制。

这种以往串联式混合动力装置，由于汽油引擎11运转产生的动力需由发电机12转换成电能后，再经整流器13的整流蓄存在电瓶14，因此在动力产生转换成电能储存的过程中，发电效率和充电效率都会造成能量的损失，整体能源的利用效率不理想。

为了改善前述缺失，市面上另有一种并联式混合动力装置，其配置大致如图2所示，包含一汽油引擎21和一发电机22，该等汽油引擎21及发电机22同时和一动力分配机构23连结，上述动力分配机构23和一减速齿轮组24接连，以将动力传递到车辆的一减速齿轮输出轴25上。前述发电机22再借一转换器26和一电瓶27连结，在转换器26和减速齿轮组24间连接一马达28。

配合图3，是前述串联式混合动力装置的动力分配机构的示意图，该动力分配机构23是一行星齿轮组，具有一位在中央的太阳齿轮231、数个对称分布在太阳齿轮231周缘并受汽油引擎21的一引曲轴传动的小齿轮232，以及一环绕在在小齿轮232周缘的一大齿轮233，借行星齿轮组的配合，可将汽油引擎21输出的动力直接经减速齿轮组24传动减速齿轮输出轴25转动，同时也可以带动发电机22产生电能储存在电瓶27内。这种并联式的混合动力装置2可在车辆低速移动时，选择以马达28驱动减速齿轮组24和减速齿轮输出轴25转动，由于汽油引擎21在低速低负载时的运转效率非常不好，因此在低速时采纯电力驱动可有效改善整体能源的应用效率。

当车辆在中速运转时选择直接由汽油引擎21提供动能，因为汽油引擎21在中速运转时效率已提升，故不需再电力驱动，当车辆在高速运转时，再以马达28辅助汽油引擎21来提高车辆高速运转时的扭力。因此这种并联式混合动力装置2在能源的运用上比图1的串联式混合动力装置1好。

但是为了达到该目的，以往串联式混合动力装置2在设计上需要一个发电机22及一马达28，成本较高，同时其动力分机构23是采用加工精度、材料强度要求极高的行星齿轮组，因此制造成本会因动力分配机构23的精密齿轮设计再度提高，这就是以往串联式混合动力装置2成本较高的两个主要原因。

实用新型内容

本实用新型的目的是在提供一种可以降低对元件加工精度和材料强度的要求，并精简元件数量，以降低制造成本的汽油引擎和电动马达混合动力装置。

本实用新型的汽油引擎和电动马达混合动力装置，驱动车辆的一减速齿轮输出轴转动，包含：

一汽油引擎，将汽油燃烧转换成动能，并由一引擎曲轴产生动力输出，上述引擎曲轴传动一动力输出轴，此动力输出轴并和车辆的减速齿轮输出轴连动；

一蓄存电能的电瓶组；

一控制电瓶组的电流流入或反向流出的转换器；

一侦测车辆及汽油引擎运转的状况的侦测机构；

一传递汽油引擎的动能到动力输出轴的动力分配机构；

其特点是：该混合动力装置更包含：一发电机马达组和一控制器，其中该发电机马达组受控制形成发电机形式或转变成马达形式，其具有一马达主轴，而该转换器是连结在发电机马达组和电瓶组间，控制电流的流向，该控制器是依侦测机构测得的讯号，控制汽油引擎、转换器，以及电能传送方向和发电量的发电机马达组；而该动力发配机构为接头形式，其是连结在动力输出轴的一轴端以及发电机马达组的马达主轴间。

当电瓶组的电流流入发电机马达组时，马达主轴可产生动力输出，而当引擎动力输出带动马达主轴转动时，发电机马达组可产生电流。

附图说明

下面通过最佳实施例及附图对本实用新型的汽油引擎和电动马达混合动力装置进行详细说明，附图中：

图1是一种以往串联式混合动力装置的配置简图；

图2是一种以往并联式混合动力装置的配置简图；

图3是图2中该并联式混合动力装置的动力分配机构的示意简图；

图4是本实用新型混合动力装置的一较佳实施例的配置简图；

图5是该较佳可行实施例的一未完整侧视图；

图6是该较佳可行实施例的一未完整剖视示意图；

图7是该较佳可行实施例的一离合块和一离合器外盖的对应关系图。

具体实施方式

参阅图4、5，本实用新型混合动力装置3是可运用在汽车、摩托车、四轮代步车等等可行进的车辆上，并用来控制车辆的车轮30转动，该等车轮30同时架设在一减速齿轮输出轴301的轴端上。本实施例的混合动力装置3包含：并联的一汽油引擎31及一发电机马达组32，其中该发电机马达组32和一转换器33连结，此转换器33并和一电瓶组34连结，借该转换器33将发电机马达组32产生的电能经由转换储存在电瓶组34内备用，在必要时前述转换器33可以将电瓶组34蓄存的电能转换成适当的电流形式，再送到发电机马达组32中，使发电机马达组32转变成马达的形式。上述汽油引擎31、发电机马达组32、转换器33和电瓶组34都和一控制器35连结，该控制器35可接收一侦测机构39感测到的电子讯号。又该汽油引擎31和发电机马达组32是借一动力分配机构36连结。借动力分配机构36的连结以及控制器35的控制，可决定汽油引擎31发动的动能，其是直接用驱动减速齿轮组37和车轮30转动，或者使动能经由发电机马达组32转变成电能储存在电瓶组34内。

配合图5、6，为了达到该项目，本实用新型混合动力装置3的具体设计包含一个前述的汽油引擎31，上述汽油引擎31可燃烧汽油以产生动能，此动能并可传动一引擎曲轴41旋转，在引擎曲轴41的一轴端上组装一曲轴驱动皮带轮42。而车轮30是架设或连接到该减速齿轮输出轴301上，上述减速齿轮输出轴301借一减速齿轮组37和一动力输出轴44连动，此动力输出轴44具有一靠向发电机马达组32的轴端441，上述动力输出轴44上套设一引擎动力皮带轮40和一离合器5，于引擎动力皮带轮40和曲轴驱动皮带轮42间架设一引擎动力皮带45。而该动力分配机构36是一接头的形式，其是安装在发电机马达组32的一马达主轴32上，并与动力输出轴44的轴端441轴枢运动。

参阅图6、7，本实施例的离合器5具有一和动力输出轴44结合连动的离合器外盖51，在离合器外盖51内侧的一基架52上装设个离合块53，每一离合块53都各别借一支轴54枢设在基架52上，其具有一供支轴54穿经的支点端531，以及一可向外旋摆的摆动端532，在基架52和引擎动力皮带轮40间撑设弹簧55。在正常状态下，汽油引擎31的动力可传动曲轴驱动皮带轮42、引擎动力皮带45运转，进而借运转的动力带动引擎动力皮带轮40和离合器5的基架52转动，当基架52上所设置的离合块53因离心力作用外甩时，可传动离合器外盖51旋由于离合器外盖51和动力输出轴44固结，因此该动力可传递至动力输出轴44，最后经减速齿轮组37传动减速齿轮输出轴301转动。

本实施例所揭示的混合动力装置3可因侦测机构39侦测感应方式不同，被设定成两种不同的输出模式：1、模式(I)...汽油引擎31不被控制：

在模式(I)的情况下，该汽油引擎31并不被控制器35所控制，其是直接由驾驶者经操控油门达到控制引擎进气节流阀开度，来控制汽油引擎31动力的输出，因此在汽油引擎31动力输出的模式下，该发电机马达组32是扮演动力辅助的角色。也就是说，在车辆正常行驶时，汽油引擎31会传动引擎曲轴41、引擎动力皮带45和离合器5运转，借该离合器5的离合器外盖51和动力输出轴44间的连结关系，来传动动力输出轴44同步旋转，其中动力输出轴44输出的动能直接带动减速齿轮输出轴301转动，此时发电机马达组32没有作用只是呈现空转状态，因此接头形式的动力分配机构36对发电机马达组32并无实际施予动力传递。当车辆被驾驶者控制瞬间拉大油门时，代表驾驶者需要最大的动力输出，这时候可借由设在油门位置的侦测机构39中的一侦测器侦测油门位置，以及控制器35接收讯号，来控制发电机马达组32产生输出扭力，并经由动力分配机构36的传递，以增大由动力输出轴44的扭力输出。

当控制器35侦测到电瓶组34的电容量不足时，控制器35会控制动力分配机构36进行动力分配，使汽油引擎31产生的动力部分用来驱动减速齿轮输出轴301旋转，部分传递到该发电机马达组32，此时发电机马达组32就会由马达转变成发电机，以消耗部分的引擎动力来转换成为电能，最后经由转换器33将电能储存在电瓶组34中。

另外，当汽油引擎31熄火时，由于汽油引擎31不再输出动力，因此车辆行驶的动力可以被切换，完全由发电机马达组32提供，也就是这时候车辆使用纯电力行驶。2、控制模式(II)...汽油引擎31及发电机马达组32同时被控制器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运转的状态必需被侦测，也就是此时侦测机构39的侦测项目包含：引擎曲轴41的位置、引擎温度、进气节流阀开度等汽油引擎31主要的运转状态，上述侦测主要以侦测机构39的数个侦测器一起来感测，并将侦测的讯号转换成电子讯号同时输入控制器35。借由一安装在进气节流阀上的步进马达的驱动器，来控制节流阀的开度大小及引擎动力输出，前述步进马达的驱动器同样受控制器35所控制；因此本实施例该控制模式可产生以下三种的工作型态：

(1)纯马达动力模式：经由侦测机构39的侦测，当车辆处于低速行驶时，若由汽油引擎31直接提供动力，由于车辆低速行驶的负载极低，在低负载运转下，汽油引擎31的效率会很差。为了有效的利用能源，此时经由控制器35的控制将汽油引擎31关闭，并且完全由发电机马达组32来提供动力。另外，这种纯马达动力模式在车轮30停止转动时，由于汽油引擎31已熄火、发电机马达组32也不会消耗电流，故可达到车辆完全停止时，完全没有能源消耗的状态。

(2)纯引力动力模式：当侦测机构39侦测到车辆处于中速或高速行驶时，由于汽油引擎31的负载和扭力需求增加，引擎效率会随负载增大而提升，此时直接由汽油引擎31提供动力最符合能源效率。在此同时，当电瓶组34的电流量充足时，该发电机马达组32呈现空转状态，也就是不提供动力也不消耗汽油引擎31的动力。当控制器35侦测到电瓶组34的电容量不足时，该发电机马达组32会转变成发电机的模式产生电流，同时也会消耗汽油引擎31的动力，并借由转换器33将产生的电流传送到电瓶组34储存，直到电瓶组34达到满载为止。当电瓶组34电源达到满载为止，该发电机马达组32就会再度呈现空转的状态，这时候也不会消耗汽油引擎31的动力输出。

为了达到前述的驱动模式，车辆的油门控制方式将不可以用机械方式直接连动进气节流阀，必需在进气节流阀旁增设一步进马达式驱动器，以控制油门节流阀的开度。同时侦测车辆的速度，一但决定采用引擎驱的动力模式时，控制器35将会发动汽油引擎31并控制节流阀，以调整汽油引擎31动力输出。

(3)引擎动力及马达混合动力模式：当侦测机构39侦测到驾驶者将油门拉至最大时(或脚踩油门到极限)，就是代表驾驶者希望得到较大的扭力输出，为了达到该项目的，该汽油引擎31同样运转提供给动力输出轴44动力，而发电机马达组32这时候也会以马达的形式存在，就是电瓶组34可借转换器33将电能传送到发电机马达组32，借该发电机马达组32输出动能，来增进动力输出轴44的输出扭力，在两股扭力相加后的总扭力输出时，可提供车辆最大动力输出。

由以上说明可知，本实用新型该混合动力装置若和一般电动车相比较，以电动车在设计上最大的缺点在于续航力的不足，若要增加续航力必需增加电瓶组的数量，如此不仅增加车辆的重量，也会增加制造的成本，本实用新型该项设计可解决该项问题。本实用新型和以往串联式混合动力装置相比较，由于行星轮在加工精度及材料强度的要求甚高，而本实用新型的动力分配机构是采用接头的形式，其所需零件加工定位精度及材料要求都可降低，故本实用新型在制造的成本上比串联式混合动力装置低。也就是说，本实用新型该混合动力装置不仅未曾见于以往同类产品，更具有降低制造成本的功效。

Claims (1)

1.一种汽油引擎和电动马达混合动力装置，驱动车辆的一减速齿轮输出轴转动，包含：

一汽油引擎，将汽油燃烧转换成为动能，并由一引擎曲轴产生动力输出，上述引擎曲轴传动一动力轴，此动力输出轴并和车辆的减速齿轮输出轴连动；

一蓄存电能的电瓶组；

一控制电瓶组的电流流入或反向流出的转换器；

一侦测车辆及汽油引擎运转状况的侦测机构；

一传递汽油引擎的动能到动力输出轴的动力分配机构；

其特征在于：该混合动力装置更包含：一发电机马达组和一控制器，其中该发电机马达组受控制形成发电机形式或转变成马达形式，其具有一马达主轴，而该转换器是连结在发电机马达组和电瓶组间，控制电流的流向，该控制器是依侦测机构测得的讯号，控制汽油引擎、转换器，以及电能传送方向和发电量的发电机马达组，而该动力分配机构为接头的形式，其是连结在动力输出轴的一轴端和发电机马达组的马达主轴间。

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