MX2012002960A - Sistema de impulsion hibrido para vehiculo teniendo un motor como movedor principal. - Google Patents

Sistema de impulsion hibrido para vehiculo teniendo un motor como movedor principal.

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MX2012002960A
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MX
Mexico
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vehicle
output shaft
pulley
motor
energy storage
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MX2012002960A
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English (en)
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Tejas Krishna Kshatriya
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Kpit Cummins Infosystems Ltd
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Abstract

Está descrito un vehículo híbrido. El vehículo híbrido comprende un movedor principal que tiene un eje de salida. El eje de salida tiene un primer extremo y un segundo extremo opuesto. El vehículo híbrido también comprende una transmisión acoplada al primer extremo del eje de salida, un primer dispositivo de almacenamiento de energía, un alternador acoplado al segundo extremo del eje de salida y configurado para dar potencia a uno o más sistemas eléctricos del vehículo y cargar el primer dispositivo de almacenamiento de energía, un motor acoplado al segundo extremo del eje de salida y configurado para ayudar al movedor principal en la rotación del eje de salida, un segundo dispositivo de almacenamiento de energía configurado para proporcionar potencia al motor y una unidad de control de motor configurada para controlar la cantidad de potencia entrega desde el dispositivo de almacenamiento de energía al motor.

Description

SISTEMA DE IMPULSIÓN HÍBRIDO PARA VEHÍCULO TENIENDO UN MOTOR COMO MOVEDOR PRINCIPAL REFERENCIA CRUZADA A LAS SOLICITUDES RELACIONADAS La presente solicitud reclama la prioridad y el beneficio de las siguientes solicitudes de patente, cuyas descripciones están incorporadas aquí por referencia en su totalidad: solicitud de patente India No. 2108/MUM/2009 , presentada el 15 de Septiembre de 2009; solicitud de patente India No. 2109/MUM/2009 , presentada el 15 de Septiembre de 2009; solicitud de patente internacional No. PCT/IN2009/000655 , presentada el 15 de Noviembre de 2009; solicitud de patente internacional No. PCT/IN2009/000656 , presentada el 15 de Noviembre de 2009; y solicitud de patente India No. 1388/MUM/2010, presentada el 30 de Abril de 2010.
ANTECEDENTES La presente descripción se refiere generalmente al campo de vehículos híbridos. Más particularmente, la presente descripción se refiere a un sistema de impulsión que puede ser agregado a un vehículo para convertir a un vehículo nuevo o existente en un vehículo híbrido. La presente descripción además se refiere a un sistema de impulsión que utiliza una máquina como el movedor principal de un vehículo.
Los vehículos híbridos ofrecen a los consumidores con una alternativa para vehículos que emplean motores de combustión interna convencionales, transmisiones, y trenes de impulsión los cuales frecuentemente exhiben una eficiencia de combustible relativamente baja y/o producen emisiones indeseables que son liberadas durante la operación. Un vehículo híbrido típico combina un motor eléctrico activado por batería con un motor de combustión interna. La aceptación de los vehículos híbridos por los consumidores dependerá por lo menos parcialmente el costo de la solución y del beneficio que la solución trae en términos de eficiencia de combustible así como la reducción de las emisiones. La eficiencia de combustible y las capacidades de emisión de un vehículo híbrido son por lo menos parcialmente dependientes del diseño y del uso de los componentes primarios de un sistema de impulsión híbrido (por ejemplo un motor eléctrico, una batería, un controlador, un software asociado, etc.) . Continúa habiendo una necesidad de proporcionar un vehículo híbrido y/o un sistema de impulsión híbrido para un vehículo que balancea las independencias de los componentes primarios del vehículo híbrido en una manera que proporciona al consumidor con una solución económica en términos de eficiencia de combustible así como reducción en las emisiones. También continúa siendo una necesidad el proporcionar un sistema de impulsión híbrido para un vehículo que puede ser fácilmente instalado como un retroajuste para los vehículos existentes y/o para incorporarse en una plataforma de un vehículo nuevo por un fabricante de equipo original .
SÍNTESIS Una incorporación de ejemplo de la descripción se refiere a un vehículo híbrido. El vehículo híbrido comprende un movedor principal que tiene una flecha de salida. La flecha de salida tiene un primer extremo y un segundo extremo opuesto. El vehículo híbrido también comprende una transmisión acoplada al primer extremo de la flecha de salida, un primer dispositivo de almacenamiento de energía, un alternador acoplado al segundo extremo de la flecha de salida y configurado para dar energía a uno o más sistemas eléctricos del vehículo y cargar el primer dispositivo de almacenamiento de energía, un motor acoplado al segundo extremo de la flecha de salida y configurado para ayudar al movedor principal a hacer girar la flecha de salida, un segundo dispositivo de almacenamiento de energía configurado para proporcionar potencia al motor y una unidad de control de motor configurada para controlar la cantidad de potencia entregada desde el segundo dispositivo de almacenamiento de energía al motor.
Otra incorporación de ejemplo de la descripción se refiere a un sistema de impulsión híbrido para un vehículo que tiene un motor de combustión interna, una transmisión, un alternador y una batería. El sistema de impulsión híbrido comprende un motor eléctrico que tiene una flecha o eje de salida configurada para ser acoplada a un cigüeñal del motor de combustión interna sobre un lado de la máquina opuesto a un acoplamiento de transmisión. El motor eléctrico está configurado para proporcionar resistencia a la máquina de combustión interna en la rotación del cigüeñal. El sistema de impulsión híbrido además comprende un elemento de almacenamiento de energía configurado para proporcionar potencia al motor eléctrico y una unidad de control de motor configurada para controlar la cantidad de potencia entregada desde el elemento de almacenamiento de energía al motor eléctrico. El elemento de almacenamiento de energía esta separado de la batería del vehículo .
Otra incorporación de ejemplo de la descripción se refiere a un vehículo híbrido. El vehículo híbrido comprende un movedor principal teniendo un primer eje de salida, el primer eje de salida tiene un primer extremo y un segundo extremo opuesto. El vehículo híbrido además comprende una transmisión acoplada al primer extremo del eje de salida. El vehículo híbrido además comprende un motor teniendo un segundo eje de salida. El segundo eje de salida esta acoplado al segundo extremo del primer eje de salida de manera que el segundo eje de salida esta esencialmente coaxial con el primer eje de salida. El motor esta configurado para selectivamente ayudar al movedor principal para hacer girar el eje de salida. El vehículo híbrido además comprende un primer dispositivo de almacenamiento de energía. El vehículo híbrido además comprende un alternador acoplado al segundo extremo del eje de salida del modelo principal y configurado para dar potencia a uno o más sistemas eléctricos de vehículo y cargar el primer dispositivo de almacenamiento de energía. El vehículo híbrido además comprende un segundo dispositivo de almacenamiento de energía configurado para proporcionar potencia al motor. El vehículo híbrido además comprende una unidad de motor de control configurada para controlar la cantidad de potencia entregada desde el segundo dispositivo de almacenamiento de energía al motor.
BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS La Figura 1A es un diagrama esquemático de un vehículo y de un sistema de impulsión híbrido de acuerdo a una incorporación de ejemplo.
La Figura IB es un diagrama esquemático de un vehículo y de un sistema de impulsión híbrido de acuerdo a otra incorporación de ejemplo.
La Figura 1A es un diagrama esquemático de un vehículo y de un sistema de impulsión híbrido de acuerdo a una incorporación de ejemplo.
La Figura 2 es una vista lateral de un vehículo que tiene el sistema de impulsión híbrido de la figura 1 de acuerdo a una incorporación de ejemplo.
La Figura 3 es una vista superior del vehículo de la figura 2.
La Figura 4A es una vista de fondo del vehículo de la figura 2.
La Figura 4B es una cubierta de motor del vehículo de la figura 2 de acuerdo s una incorporación de ejemplo.
La Figura 5A es una vista en perspectiva de una polea existente proporcionada sobre un cigüeñal del vehículo de la figura 2.
La Figura 5B es una vista en perspectiva de justo la polea de la figura 5A.
La Figura 6A es una vista en perspectiva de una polea del sistema de impulsión híbrido que reemplaza a la polea existente proporcionada sobre el cigüeñal.
La Figura 6B es una vista en perspectiva de justo la polea de la figura 6A.
La Figura 7 es una vista en perspectiva del múltiple del vehículo de la figura 2.
La Figura 8 es otra vista en perspectiva del múltiple del vehículo de la Figura 2 pero con el escudo de calor de escape removido.
La Figura 9A es una vista en perspectiva de un primer dispositivo de montaje que es agregado al vehículo para soportar los componentes del sistema de impulsión híbrido.
La Figura 9B es una vista en perspectiva de justo el primer dispositivo de montaje.
La Figura 10A es una vista en perspectiva de un segundo dispositivo de montaje que es agregado al vehículo para soportar los componentes del sistema de impulsión híbrido.
La Figura 10B es una vista en perspectiva de justo el segundo dispositivo de montaje.
La Figura 11A es una vista en perspectiva de un tercer dispositivo de montaje que es agregado al vehículo para soportar los componentes del sistema de impulsión híbrido.
La Figura 11B es una vista en perspectiva de justo el tercer dispositivo de montaje.
La Figura 12 es una vista en perspectiva de un dispositivo de montaje del motor eléctrico de acuerdo a una incorporación de ejemplo mostrada con un escudo para calor.
La Figura 13A es una vista en perspectiva de una nueva polea muerta del sistema de impulsión híbrido de acuerdo a una incorporación de ejemplo.
La Figura 13B es una vista en perspectiva de justo la polea muerta de la Figura 13A.
La Figura 14 es una vista en perspectiva de un interruptor de combustible del sistema de impulsión híbrido montado sobre el vehículo de acuerdo a una incorporación de ejemplo.
La Figura 15 es una vista en perspectiva de una colocación de pedal del vehículo de acuerdo a una incorporación de ejemplo.
La Figura 16 es una vista en perspectiva de una caja de junta y de un aislador del sistema de impulsión híbrido de acuerdo a una incorporación de ejemplo.
La Figura 17 es una vista en perspectiva de una unidad de control de motor del sistema de impulsión híbrido de acuerdo a una incorporación de ejemplo.
La Figura 18 es una vista en perspectiva de un dispositivo de almacenamiento de energía del sistema de impulsión híbrido de acuerdo a una incorporación de ejemplo.
La Figura 19 es una vista en perspectiva de un cargador del sistema de impulsión híbrido de acuerdo a una incorporación de ejemplo.
La Figura 20 es una vista en perspectiva de una interfase de usuario opcional y de un exhibidor del sistema de impulsión híbrido de acuerdo a una incorporación de ejemplo.
La Figura 21 es un diagrama esquemático de un trazado eléctrico del sistema de impulsión híbrido de acuerdo a una incorporación de ejemplo.
DESCRIPCIÓN DETALLADA Refiriéndonos generalmente a las figuras, esta mostrado un sistema de impulsión híbrido 100 y los componentes del mismo de acuerdo a las incorporaciones de ejemplo. El sistema de impulsión híbrido 100 está configurado para ser instalado dentro de un vehículo (por ejemplo, los automóviles tales como los carros, los camiones, los vehículos de utilidad deportivos, las minivans, los autobuses y similares; los trípodes, motonetas, aeroplanos, barcos, etc.) ya sea por un fabricante de equipo original y/o como una aplicación de retro ajuste, y proporcionar un sistema que pueda reducir selectivamente la carga de impulsión de un motor (por ejemplo, mediante por lo menos compartir parcialmente la carga, etc.) y/o aumentar la capacidad de fuerza torsional de un motor mediante el ayudar en la rotación del cigüeñal del motor. La adición del sistema de impulsión híbrido 100 a un vehículo se intenta para mejorar la economía de combustible (por ejemplo, el consumo, etc.), las tasas de emisión y/o la potencia del vehículo en comparación al mismo vehículo que opera sin el sistema de impulsión híbrido 100. El sistema de impulsión híbrido 100 puede ser instalado en cualquier ubicación adecuada dentro de un vehículo y puede integrarse con cualquier otros componentes del vehículo, y puede proporcionarse en una amplia variedad de tamaños, formas y configuraciones, e instalarse usando una amplia variedad de procesos de fabricante y de ensamble de acuerdo a varias incorporaciones de ejemplo. Todas esas variaciones se intenta que estén dentro del alcance de la presente descripción.
La Figura 1A es una ilustración esquemática de un vehículo y de un sistema de impulsión híbrido 100 de acuerdo a una incorporación de ejemplo. El sistema de impulsión híbrido 100 generalmente incluye un motor (por ejemplo, un motor diesel, un motor de turbina, etc.) mostrado como un motor de combustión interna activado por gasolina 102, un motor eléctrico 104, y una unidad de control de motor 106 y una fuente de potencia eléctrica, mostrada como una batería 108. La batería 108 está en la forma de un paquete de batería incluyendo un número de dispositivos de almacenamiento de energía en la forma de celdas electroquímicas o baterías (aún cuando los dispositivos capacitivos tal como los súper capacitares y/o ultra capacitares pueden ser usados en lugar de o en adición a las baterías de acuerdo a otras incorporaciones de ejemplo) .
El motor de combustión interna 102 funciona como un movedor principal del vehículo mediante el generar una salida de fuerza de torsión que es suficiente para impulsar una o más ruedas 110 del vehículo. El motor eléctrico 104 se proporciona para ayudar al motor de combustión interna 102 mediante el reducir la carga de impulsión del motor de combustión interna 102 (por ejemplo, mediante por lo menos compartir parcialmente la carga, etc.) y/o mediante el aumentar la potencia de la máquina de combustión interna 102. El motor eléctrico 104 esta activado por batería 108 y esta controlado por una unidad de control de motor 106. La unidad de control de motor 106 controla el motor eléctrico 104 con base en las señales de salida recibidas desde los sensores de motor 112, de los sensores de motor 114 y/o de los sensores de batería, como se detalla abajo.
Deberá notarse que desde el inicio para los propósitos de esta descripción, el término híbrido, ya sea usado sólo o en combinación con términos tal como vehículo y/o sistema de impulsión, es usado generalmente para referirse a un vehículo que tiene un sistema de impulsión que incluye más de una fuente de potencia. De acuerdo a una incorporación de ejemplo, el sistema de impulsión híbrido 100 utiliza un motor de combustión interna y un motor eléctrico. De acuerdo a otras incorporaciones, la máquina de combustión interna y/o el motor dé impulsión eléctrico y los sistemas de control de los mismos pueden ser reemplazados por una variedad de fuentes de potencia conocidas o de otra manera adecuadas.
La cantidad de asistencia proporcionada al motor de combustión interna 102 por el motor eléctrico 104, y la duración por lo cual la asistencia se proporciona, es controlada por lo menos en parte por la unidad de control de motor 106. La unidad de control de motor 106 incluye un controlador de motor configurado para generar y/o recibir una o más señales de control para operar el motor eléctrico 104. La unidad de control de motor 106 puede incluir uno o más procesadores (por ejemplo, los microcontroladores) y/o uno o más medios que pueden ser leídos por computadora (por ejemplo, memoria) configurados para almacenar varios datos utilizados por la unidad de control de motor 106 y/o las instrucciones que pueden ser ejecutadas por el procesador o procesadores para llevar a cabo varias funciones. Una unidad de control de motor 106 puede incluir uno o más módulos (por ejemplo, módulos de software) incluyendo, pero no limitándose a un módulo de control de motor y a un módulo de manejo de energía.
El módulo de control de motor está configurado para generar una o más señales de control para controlar la operación del motor eléctrico 104. De acuerdo a una incorporación de ejemplo, el módulo de control de motor puede generar señales de control con base en uno o más perfiles de asistencia de motor basados sobre resultados experimentales y/o de modelado. El módulo de manejo de energía está configurado para manejar la energía proporcionada por la batería 108. De acuerdo a una incorporación de ejemplo, el módulo de manejo de energía puede estar configurado para determinar la cantidad de carga disponible que resta en la batería 108, más la carga que puede hacerse disponible como un resultado de un frenado regenerativo y que puede ser configurada para cambiar las señales de control proporcionadas al motor eléctrico 104 con base en la carga disponible en la batería 108 y/u otras condiciones de operación del vehículo.
La unidad de control de motor 106 recibe una o más entradas desde varios sensores, circuitos y/u otros componentes del vehículo tal como el motor de combustión interna 102, el motor eléctrico 104, la batería 108. Las entradas pueden incluir entradas digitales (por ejemplo, de freno, de freno de mano, de embrague, de reversa, de acondicionamiento de aire, de encendido, de selección de modo, tal como economía o potencia, etc.), entradas moduladas y/o codificadas (por ejemplo, un sensor de velocidad de vehículo, un sensor de velocidad de motor, codificadores, etc.), entradas análogas (por ejemplo, de temperatura de motor, de temperatura de máquina, de temperatura de batería 108, de posición de válvula de ahogamiento, de presión de múltiple, de posición de freno, etc.) y/u otros tipos de entradas. De acuerdo a una incorporación de ejemplo, una o más de las entradas pueden ser aisladas a través de un circuito aislador (por ejemplo, aisladores galvánicos) . La información recibida en las entradas puede ser recibida desde varios sensores de vehículo (por ejemplo, los sensores de vehículo existentes, el sistema de manejo de máquina, los sensores agregados al vehículo para usarse por un sistema de impulsión híbrido 100, etc.).
La unidad de control de motor 106 también puede estar configurada para generar una o más salidas de sistema tal como una salida de potencia de controlador de motor para manejar la potencia al controlador de motor, una salida de lámpara de falla para indicar una falla, las salidas de exhibidor para exhibir varias informaciones acerca de la unidad de control de motor 106 (por ejemplo, para un manej ador de un vehículo, un mecánico, etc.) y/u otros tipos de salidas. La unidad de control de motor 106 también puede estar configurada para generar una o más salidas (por ejemplo, salidas digitales, salidas análogas, etc.) tal como las salidas de inyector y/o las salidas de sistema. Las salidas de inyector pueden ser configuradas para controlar los inyectores de combustible (por ejemplo, a través de uno o más controladores) para retrasar y/o limitar el flujo de combustible al motor. Las salidas del sistema pueden incluir una salida de control de suministro de potencia, una salida de ventilador de enfriamiento de controlador de motor, una salida de lámpara de falla, una salida de bomba y/u otros tipos de salidas usados para proporcionar la información y/o para controlar varios componentes del vehículo (por ejemplo, incluyendo el motor, etc.). La unidad de control de motor 106 también puede estar configurada para generar información de exhibición para exhibir a un manej ador del vehículo (por ejemplo, sobre un exhibidor, sobre o cerca del tablero del vehículo) .
En adición a ayudar al motor de combustión interna 102 mediante el reducir la carga de impulsión del motor de combustión interna 102 y/o mediante el aumentar la capacidad del motor de combustión interna 102, el motor eléctrico 104 también puede ser configurado para funcionar como un generador para cargar la batería 108 y/o para suministrar energía eléctrica a varios componentes eléctricos dentro del vehículo. Por ejemplo, el motor eléctrico 104 puede funcionar como un generador cuando no es requerida la fuerza torsional desde el motor de combustión interna 102 (por ejemplo, cuando el vehículo está en marcha muerta, está bajando una colina, frenado, etc.). El motor eléctrico 104 puede además estar configurado para suministrar energía mecánica (por ejemplo, energía mecánica rotacional, etc.) para operar uno o más sistemas dentro del vehículo. Por ejemplo, como se detalló abajo, el motor eléctrico 104 puede ser usado para dar capacidad a un compresor que es parte de un sistema de acondicionamiento de aire del vehículo.
De acuerdo a una incorporación de ejemplo, la batería 108 es una pluralidad de baterías de plomo-ácido acopladas juntas en serie. De acuerdo a otras incorporaciones, la batería 108 puede ser seleccionada de un número de baterías adecuadas, incluyendo, pero no limitándose a las baterías de litio-ión, a las baterías de níquel-metal-híbrido (NiMH), etc. De acuerdo a otras incorporaciones alternas, la batería 108 puede ser reemplazada por una combinación o usada en una combinación con cualquier otro tipo de elemento de almacenamiento de energía (por ejemplo, uno o más capacitores, súper capacitores, etc.) .
La batería 108 está configurada para recibir una carga desde el motor eléctrico 104 cuando el motor eléctrico 104 está funcionando como un generador. Si la batería 108 no está cargada en forma suficiente durante la operación del vehículo, el vehículo operará como un vehículo de sólo combustible hasta que la batería 108 haya sido recargada. De acuerdo a otra incorporación de ejemplo, un cargador separado se proporciona para cargar la batería 108. Tal cargador incluye un conector mostrado como una clavija 134 que permite a un usuario el enchufar el sistema de impulsión híbrido 100 cuando el vehículo no está en uso. De acuerdo a la incorporación ilustrada, la batería 108 y el cargador separado están ambos mostrados como estando almacenados dentro de la cajuela del vehículo. De acuerdo a otras incorporaciones, la batería 108 y/o el cargador separado pueden ser colocados en cualesquier otros espacios disponibles dentro del vehículo.
Aún refiriéndonos a la Figura 1A, el motor de combustión interna 102 incluye un eje de salida, mostrado como un cigüeñal 116 que tiene una primera salida 118 y una segunda salida 120. La primera salida 118 está configurada para ser acoplada a un tren de impulsión del vehículo para entregar potencia a una o más de las ruedas 110. De acuerdo a una incorporación ilustrada, el vehículo es un vehículo de impulsión de ruedas frontales y el tren de impulsión incluye la transmisión 122 (ya sea una transmisión automática o una transmisión manual) acoplada a las ruedas frontales 110 a través de uno o más ejes, diferenciales, articulaciones, etc. De acuerdo a otras incorporaciones, el sistema de impulsión híbrido 100 también puede ser usado sobre un vehículo de impulsión de rueda posterior y/o un vehículo de impulsión de todas las ruedas. El motor de combustión interna 102 entrega la energía mecánica rotacional a las ruedas de impulsión a través de la transmisión 122 mediante el hacer girar el cigüeñal 116.
El motor eléctrico 104 está acoplado en paralelo con el motor de combustión interna 102 para ayudar al motor de combustión interna 102 en suministrar energía mecánica rotacional a la transmisión 122. De acuerdo a la incorporación ilustrada, el motor eléctrico 104 está acoplado a la segunda salida 120 del cigüeñal 116; la segunda salida 120 estando provista en un extremo del cigüeñal 116 que está opuesto a la primera salida 118 de manera que el motor eléctrico 104 está acoplado a un extremo del cigüeñal 116 que está opuesto al extremo el cual está acoplado a la transmisión 122 (por ejemplo, en los lados del motor de combustión interna 102, etc.). El acoplamiento del motor eléctrico 104 en tal posición en relación al motor de combustión interna 102, más bien que sobre el mismo lado que la transmisión 122, puede simplificar la adición del sistema de impulsión híbrido 100, particularmente en aplicaciones de retro ajuste. Además, la colocación del motor eléctrico 104 antes (por ejemplo, hacia delante, etc.) de la transmisión 122 permite al motor eléctrico 104 el tomar ventaja del engranaje de transmisión 122 para reducir la carga sobre el motor eléctrico 104. Por ejemplo, para una incorporación de ejemplo de un vehículo teniendo una transmisión manual de 5 velocidades, las proporciones de engranaje pueden variar entre aproximadamente 3.45 y aproximadamente 0.8 ya que la posición de engranaje cambia del primer engranaje al quinto engranaje. Por tanto, para el ejemplo dado, el acoplamiento del motor eléctrico 104 al cigüeñal 116 antes de la transmisión 122 ventajosamente permitirá al motor eléctrico 104 el proporcionar una torsión de salida en el primer engranaje que es de 3.45 veces mayor que si el mismo motor eléctrico 104 estuviera acoplado al cigüeñal 116 después de la transmisión 122. Como tal, el sistema permite a un motor eléctrico más pequeño 104 el ser usado para satisfacer la demanda de torsión de una aplicación particular.
El motor eléctrico 104 ayuda a la máquina de combustión interna 102 mediante el asistir en la rotación del cigüeñal 116 para reducir la carga de impulsión del motor de combustión interna 102 (por ejemplo, mediante por lo menos compartir parcialmente la carga, etc.) y/o aumentar la potencia del motor de combustión interna 102. Debido a que la impulsión de carga del motor de combustión interna 102 puede ser reducida, la economía de combustible (por ejemplo, el consumo, etc.) y/o las tasas de emisión pueden ser mejoradas. La cantidad de asistencia proporcionada por el motor eléctrico 104 y/o el periodo de tiempo durante el cual la asistencia es proporcionada por el motor eléctrico 104, puede variar dependiendo de las necesidades particulares y/o de los parámetros de la aplicación en los cuales el sistema de impulsión híbrido 100 está siendo usado. De acuerdo a una incorporación de ejemplo, un objetivo de la asistencia proporcionada por el motor eléctrico 104 es el de mover el motor de combustión interna 102 a una zona de operación eficiente reduciendo por tanto las emisiones.
El motor eléctrico 104 generalmente incluye una caja de motor 124 y un eje de salida 126. De acuerdo a una incorporación de ejemplo, el motor eléctrico 104 es un motor de inducción de corriente alterna de tres fases. De acuerdo a otras incorporaciones, el motor eléctrico 104 puede ser cualquiera de un número de motores adecuados incluyendo, pero no limitándose a un motor de corriente directa, a un motor de corriente directa teniendo un controlador lógico programadle, etc .
De acuerdo a una incorporación de ejemplo, el motor eléctrico 104 está colocado en relación al motor de combustión interna 102 de manera que la caja 124 está adyacente a un lado de la máquina de combustión interna 102 (por ejemplo, un lado frontal, etc.), con una flecha de salida 126 estando esencialmente paralela a y descentrada del cigüeñal 116. De acuerdo a la incorporación mostrada, el motor eléctrico 104 está colocado hacia adelante del motor de combustión interna 102 (en relación a una dirección de impulsión del vehículo) y está acoplado a un motor de combustión interna 102 a través del sistema de polea. El sistema de polea generalmente incluye una primera polea 128 y una segunda polea 130. La primera polea 128 está acoplada giratoriamente a la segunda salida 120 del cigüeñal 116, mientras que la segunda polea 130 está acoplada giratoriamente al eje de salida 124 del motor eléctrico 104. Un dispositivo de acoplamiento (por ejemplo, una cadena, una tira, etc.) mostrada como una banda 132, esta proporcionada entre la primera polea 128 y la segunda polea 130. De acuerdo a otras incorporaciones, el motor eléctrico 104 puede estar colocado en cualquier número de ubicaciones en relación al motor de combustión interna 102 (por ejemplo, arriba, abajo, en uno o más lados laterales, detrás, etc.) .
De acuerdo a otras incorporaciones, el sistema de polea puede ser reemplazado con cualquier otro sistema de acoplamiento adecuado incluyendo, pero no limitándose a un sistema de engranajes. Refiriéndose a la Figura IB, el sistema impulsor híbrido 100 está mostrado de acuerdo a otra incorporación de ejemplo. De acuerdo a la incorporación ilustrada, el motor eléctrico 104 está colocado en relación al motor de combustión interna 102 de manera que un extremo de la caja 124 este de cara a un extremo del motor de combustión interna 102 y una flecha de salida 124 está por lo menos parcialmente alineada (por ejemplo, coaxial, concéntrica, etc.) con la segunda salida 120 del cigüeñal 116. Un acoplamiento de eje (por ejemplo, una junta universal, un anillo, etc.) mostrado como un acoplamiento universal 136 se proporciona entre la flecha de salida 126 y en la segunda salida 120 para acoplar directamente al motor eléctrico 104 al motor de combustión interna 102. El acoplamiento universal 136 está configurado para compensar por cualquier desalineación ligera entre la flecha de salida 126 y la segunda salida 120. De acuerdo a la incorporación ilustrada, el acoplamiento universal 136 está montado en la primera polea 128, la cual está soportada giratoriamente por el motor de combustión interna 102. Similar a la incorporación detallada anteriormente con respecto a la Figura 1A, la primera polea 128 puede soportar una banda acoplada a por lo menos uno de un alternador y de un compresor de un sistema de acondicionamiento de aire.
El tamaño (por ejemplo, un requerimiento de potencia) del motor eléctrico 104 es relativamente pequeño en comparación al vehículo híbrido típico teniendo un motor eléctrico acoplado en paralelo con un motor de combustión interna. Un motor más pequeño puede ser menos costoso que un motor más grande y puede permitir al sistema híbrido el ser implementado a un coste más bajo. Un motor más pequeño también puede consumir un volumen de espacio más pequeño. Debido a que el espacio dentro del vehículo (por ejemplo, bajo la cubierta, etc.) puede estar limitado, el uso de un motor más pequeño puede permitir a un sistema de impulsión híbrido 100 el ser integrado más fácilmente en los vehículos. Un motor más pequeño también puede pesar menos que un motor más grande, pero puede ser adecuado para proporcionar la fuerza torsional requerida para un tiempo corto (por ejemplo, cuando las emisiones del motor son altas, etc.) . El uso de un motor más pequeño puede a su vez proporcionar una economía de combustible mayor y emisiones más bajas en comparación a un sistema que utiliza un motor más grande. Un motor más pequeño también puede permitir que la energía eléctrica sea proporcionada a un voltaje y/o corriente más bajos, lo cual puede permitir que puedan ser usados conductores más pequeños para proporcionar energía entre los componentes del sistema híbrido y/o pueda aumentar la seguridad del sistema.
Hay por lo menos dos razones por las que el tamaño del motor eléctrico 104 puede ser reducido en el sistema de impulsión híbrido 100. Primero, el sistema de impulsión híbrido 100 nunca opera el vehículo como un vehículo eléctrico puro. En otras palabras, el motor eléctrico 104 nunca impulsa el vehículo por si mismo, sino que más bien, sólo funciona como un dispositivo de ayuda de potencia para el motor de combustión interna 102, en adición a posiblemente operar como un generador y/o como un dispositivo de impulsión para uno o más componentes del vehículo. Mediante el proporcionar asistencia al motor de combustión interna 102, el motor eléctrico 104 permite a la máquina de combustión interna 102 el operar en una zona más eficiente mientras que se proporciona aún la fuerza de torsión de impulsión requerida del vehículo. Como tal, el motor eléctrico 104 no tiene que ser capaz de satisfacer la misma fuerza de torsión y/o demandas de velocidad del motor de combustión interna 102. En segundo lugar, la asistencia se proporciona solo en periodos selectivos y a cantidades selectivas. Como tal, el motor eléctrico 104 no tiene que operar sobre una base continua, por lo menos no en un modo de control de torsión de operación.
Por ejemplo, mayor asistencia puede ser proporcionada a condiciones de operación en donde el beneficio de la asistencia (por ejemplo, sobre emisiones reducidas, aumenta la economía de combustible, aumenta la potencia, etc.) es superior, y menos asistencia puede ser proporcionada a condiciones de operación en donde el beneficio de la asistencia es más baja. De acuerdo a otra incorporación de ejemplo, el sistema de impulsión híbrido IQO proporciona más ayuda cuando la velocidad del motor de combustión interna 102 es relativamente baja (por ejemplo, menos de 2000 revoluciones por minuto) y menos asistencia cuando la velocidad del motor de combustión interna 102 es relativamente alta (por ejemplo, mayor de 4500 revoluciones por minuto) . En otras palabras, cuando el vehículo está operando a una velocidad relativamente alta, el sistema de impulsión híbrido 100 permite al motor de combustión interna 102 el suministrar los requerimientos de fuerza de torsión superiores y el motor eléctrico 104 no está proporcionando ninguna ayuda al motor de combustión interna 102. En donde hay una demanda repentina de fuerza de torsión superior a velocidades más bajas, el motor eléctrico 104 da una ayuda máxima al motor de combustión interna 102. Se ha reconocido que cuando el motor de combustión interna 102 está a velocidades más bajas, toma algún tiempo para que el motor de combustión interna 102 satisfaga el nivel de torsión superior debido a la inercia y al retraso del sistema. Durante este periodo, el motor eléctrico 104 es capaz de ser corrido a su capacidad pico satisfaciendo por tanto la demanda de torsión del vehículo. Sin embargo, tales casos de demanda pico son en general pocas y están separadas entre las mismas. Con esta estrategia, el motor de combustión interna 102 es empujado en la zona de operación deseada.
Un ejemplo de una situación cuando la velocidad de la máquina de combustión interna 102 es rápidamente alta durante la aceleración. Como tal, el sistema de impulsión híbrido 100 esta configurado para proporcionar asistencia durante la aceleración del vehículo. El sistema de impulsión híbrido 100 puede determinar (por ejemplo, mediante el recibir señales de uno o más sensores) que hay una demanda para que el vehículo acelere (por ejemplo, cuando el acelerador o el pedal de gasolina es oprimido) . En respuesta, el motor eléctrico 104 es controlado para proporcionar la ayuda al motor de combustión interna 102 durante este período. De acuerdo a una incorporación de ejemplo, la asistencia es solo proporcionada por un período de tiempo o pulsación corta. Sin embargo, la cantidad de asistencia proporcionada durante esta pulsación corta puede ser mayor que una tasa continua del motor eléctrico 104. Por ejemplo, el motor eléctrico 104 puede ser operado a su tasa o pico o cerca de esta durante este período. Mediante la operación de motor por un tiempo corto a una corriente arriba de su capacidad continua, las demandas de energía del vehículo pueden ser satisfechas y la eficiencia (por ejemplo, emisiones, economía de combustible, etc.) puede ser mejorada mientras que se usa un motor eléctrico más pequeño.
La determinación de la cantidad de ayuda que el motor eléctrico 104 debe ser capaz de proporcionar a la máquina de combustión interna 102 es un balance de un número de factores. Una estrategia para seleccionar el motor eléctrico 104 es el de seleccionar un motor eléctrico que puede proporcionar la energía mínima (por ejemplo, torsión) de requerimiento necesaria para ayudar al motor de combustión interna 102 por la cantidad y duración deseadas. Tal estrategia permite que sean reducidos el tamaño del motor eléctrico 104, el tamaño de la batería 108 y el peso general del sistema híbrido 100. De acuerdo a una incorporación de ejemplo, esta estrategia incluye el seleccionar un motor eléctrico 104 que tiene una capacidad pico que es de entre aproximadamente 40 por ciento y aproximadamente 50 por ciento de la salida de potencia (por ejemplo, caballos de fuerza) del motor de combustión interna 102.
Lo siguiente es un ejemplo de tal estrategia de selección de motor. En tal ejemplo, el vehículo tiene un motor de combustión externa 102 que está calificado a aproximadamente 47 caballos de fuerza. De acuerdo con la estrategia establecida arriba, el motor eléctrico 104 debe ser dimensionado para proporcionar aproximadamente 40 por ciento de los caballos de fuerza del motor de combustión interna 102. Para diseñar para una situación de carga máxima, se presume que cuando el vehículo está a un engranaje superior, la relación de engranaje es de aproximadamente de 1:1. Por tanto, la mayor potencia que el motor eléctrico 104 debe necesitar es de aproximadamente de 18.8 caballos de fuerza (por ejemplo, de 0.4 * 47) o de aproximadamente 14 Kilo watts. Más bien que solicitar el motor eléctrico 104 con una capacidad continua que es lo más cercano a este valor, la estrategia del sistema de impulsión híbrido 100 es el de seleccionar un motor eléctrico 104 con una capacidad pico que está más cercana a este valor. En general, una capacidad pico de un motor es de aproximadamente de cuatro a cinco veces a aquella de la capacidad continua. Se ha encontrado que para duraciones cortas, el motor eléctrico 104 puede operar a cuatro a cinco veces superior a su capacidad continua sin calentamiento y/o sin dañar el motor eléctrico 104. Por tanto, bajo tal estrategia, el motor eléctrico 104 debe ser uno con una capacidad continua de aproximadamente de 3.5 kilo watts.
En un segundo ejemplo, el vehículo es un vehículo de tamaño medio teniendo un motor de combustión interna 102 que está capacitado por entre aproximadamente 75 y 80 caballos de fuerza. Usando la misma estrategia como se delineó anteriormente, un motor eléctrico 104 teniendo una capacidad continua de aproximadamente de 6 kilo watts debe ser seleccionado para el sistema de impulsión híbrido 100.
Otra estrategia que puede ser usada en seleccionar el motor eléctrico 104 es la de seleccionar un motor eléctrico 104 con una capacidad continua que es de menos de una décima (1/10) del caballo de fuerza máximo del motor de combustión interna 102. De acuerdo a una incorporación de ejemplo, la estrategia puede ser la de seleccionar un motor eléctrico 104 con una capacidad continua que es de aproximadamente de una décima (1/10) y de aproximadamente de un cuadragésimo (1/40) de los caballos de fuerza máximos del motor de combustión interna 102. De acuerdo a otra incorporación de ejemplo, la estrategia puede ser la de seleccionar un motor eléctrico 104 con una capacidad continua que es de entre aproximadamente de una décima quinta parte (1/15) y aproximadamente un cuadragésimo (1/40) de los caballos de fuerza máximos del motor de combustión interna 102. De acuerdo a otra incorporación de ejemplo, la estrategia puede ser la de seleccionar un motor eléctrico 104 con una capacidad continua que es de aproximadamente de un vigésimo (1/20) de los caballos de fuerza máximos del motor de combustión interna 102. De acuerdo a otras incorporaciones, pueden ser usadas diferentes estrategias para seleccionar el motor eléctrico 104 (por ejemplo, las estrategias que piden hasta 100 por ciento de la fuerza de torsión muerta como un porcentaje de fuerza de torsión máxima -por ejemplo 80 por ciento, etc.).
Una vez que el motor eléctrico 104 está instalado en el sistema de impulsión híbrido 100, la temperatura del motor eléctrico 104 será vigilada por la unidad de control de motor 106 para asegurar que el motor eléctrico 104 no se sobrecaliente. La posibilidad del sobrecalentamiento se reduce debido a que la unidad de control de motor 106 está programada para correr el motor eléctrico 104 a su capacidad pico sólo en la forma de pulsaciones de una duración que es factible de ser de menos de aproximadamente de cuatro segundos . Uno o más sensores pueden ser proporcionados para detectar si el motor eléctrico 104 se está sobrecalentando y/o alrededor del sobrecalentamiento, y si es así, puede ser configurado para cortar la energía al motor eléctrico 104. La selección de un motor eléctrico 104 bajo tal estrategia resulta en un requerimiento de potencia para el motor eléctrico 104 que es relativamente bajo. Debido a que el motor eléctrico 104 tiene un requerimiento de potencia relativamente bajo, el tamaño de la batería 108 puede ser reducido. Además, el requerimiento de potencia más bajo también puede permitir un tipo de batería de costo más efectivo para ser usado tal como una batería de plomo-ácido. Por ejemplo, para el caso en el cual fue seleccionado un motor eléctrico de potencia continua de 3.5 kilo watts para el sistema de impulsión híbrido 100, una batería de tipo de plomo-ácido de 48 voltios 108 puede ser usada para dar energía al motor eléctrico 104 y una unidad de control de motor 106. De acuerdo a una incorporación de ejemplo, el sistema de impulsión híbrido 100 puede usar cuatro baterías de tipo de plomo-ácido de 100 Amperes de 12 voltios acoplada en serie para proporcionar la batería 48 voltios 108.
Con la selección del motor eléctrico 104 y de la batería 108 completada, el sistema de impulsión híbrido 100 está ya listo para ser agregado al vehículo. Como se notó anteriormente, el sistema de impulsión híbrido 100 puede ser agregado a un vehículo por un fabricante de equipo original o como una aplicación de retro ajuste para proporcionar a un consumidor con una capacidad para convertir un vehículo existente activado con gasolina en un vehículo híbrido. Como una aplicación de retro ajuste, el sistema de impulsión híbrido 100 puede ser ofrecido como un equipo de conversión relativamente sin costura debido a que el motor de combustión interna existente 102 y la transmisión 104 no requieren ser modificados para aceptar el sistema de impulsión híbrido 100, aún cuando los pasos específicos requeridos para agregar el sistema de impulsión híbrido 100 a un vehículo variarán dependiendo de la marca y modelo del vehículo al cual es agregado el sistema de impulsión híbrido 100, los pasos que son factiblemente requeridos sin importar el vehículo incluyen: i) localizar un espacio dentro del vehículo para asentar el motor eléctrico 104; ii) reubicar, reconfigurar y/o remover ciertos componentes del vehículo para proporcionar un despeje suficiente para el motor eléctrico 104; iii) montar el motor eléctrico . dentro del vehículo; iv) acoplar el motor eléctrico 104 al cigüeñal 116 del motor de combustión interna 102; v) instalar la unidad de control de motor 106; vi) instalar uno o más elementos de almacenamiento de energía (por ejemplo, la batería 108, etc.) para dar energía al motor eléctrico 104 y a la unidad de control de motor 106.
Refiriéndonos a las Figuras 2A a 21, está mostrada una aplicación de retro ajuste específica de acuerdo a una incorporación de ejemplo. De acuerdo a la incorporación ilustrada, el vehículo que está siendo convertido en un vehículo híbrido es un vehículo de pasajeros de cuatro puertas de tamaño mediano teniendo un motor de 1.4 litros y transmisión manual. Usando la estrategia establecida arriba, el motor eléctrico 104 teniendo una capacidad de potencia continua de aproximadamente de 7.5 caballos de fuerza o de 5.5 kilo watts se ha seleccionado para ayudar al motor de combustión interna 102. Antes de que comience el proceso de conversión, el vehículo incluye, entre otros componentes, una batería, un encendedor de motor para el motor de combustión interna de cigüeñal 102, un alternador para cargar la batería y dar potencia a un sistema eléctrico del vehículo, y un sistema de acondicionamiento de aire que tiene una compresora. La transmisión 122 está acoplada aun lado del cigüeñal del motor de combustión interna 102, mientras que una polea 200 (mostrada en las Figuras 5A y 5B) , está acoplada a un segundo lado del cigüeñal, el cual está sobre una transmisión opuesta lateral 122. La polea 200 está configurada para recibir una primera banda que está acoplada a una polea correspondiente sobre el alternador y una segunda banda que está acoplada a una polea correspondiente sobre la compresora del acondicionador de aire.
Refiriéndonos a las Figuras 4A y 4B, un paso preliminar en el proceso de modificación es el de por lo menos desensamblar parcialmente ciertos componentes del vehículo. Este paso puede incluir el remover una o más de las ruedas frontales del vehículo, el amortiguador frontal del vehículo, y cualquier escudos protectores, tal como una cubierta de motor 202, que puede limitar el acceso a las áreas alrededor del motor de combustión interna 102. El método para modificar el vehículo también incluye el remover la polea 200 (mostrada en las Figuras 5A y 5B) desde el cigüeñal y reemplazarla con una polea del sistema de impulsión híbrido 204 (mostrada en las Figuras 6A y 6B) . Este paso involucra el fijar suficientemente el volante del motor de combustión interna 102 para evitar que el cigüeñal gire al ser removida la polea 200 y al ser reemplazada con la polea del sistema de impulsión híbrido 204.
De acuerdo a una incorporación de ejemplo, la polea del sistema de impulsión híbrido 204 es un cuerpo unitario de una pieza que incluye una primera sección de polea 206 y una segunda sección de polea 208. La primera sección de polea 206 es esencialmente similar a la porción de la polea 200 que fue configurada para recibir la banda acoplada al alternador. La segunda sección de polea 208 está configurada para recibir una banda que se acoplará al motor eléctrico 104 más bien que a la compresora del acondicionador de aire. Para impulsar la compresora de acondicionador de aire, una nueva banda será instalada entre el motor eléctrico 104 y la compresora de acondicionador de aire. Como tal, el motor eléctrico 104 será usado para impulsar la compresora de acondicionador de aire más bien que el motor de combustión interna 102. Tal arreglo puede ventajosamente permitir al acondicionador de aire el ser operado aún si el motor de combustión interna 102 esta apagado, presumiendo que un embrague adecuado se proporciona entre el motor eléctrico 104 y el motor de combustión interna 102 para desacoplar selectivamente el motor eléctrico 104 desde el cigüeñal.
De acuerdo a una incorporación de ejemplo, el motor eléctrico 104 está configurado para ser montado en el frente del motor de combustión interna 102 en un área que está cercanamente adyacente a un múltiple de escape del motor de combustión interna 102. Refiriéndonos a las Figuras 7 y 8, un escudo de calor de múltiple de escape 210 es removido para proporcionar un espacio adicional para el motor eléctrico 104 en esta área. Con el escudo de calor de múltiple de escape 210 removido, una o más ménsulas de montaje pueden ser agregadas para soportar los componentes del sistema de impulsión híbrido 100. Refiriéndonos a las Figuras 9A a 11B, el método para modificar incluye los pasos de: i) instalar una ménsula de polea muerta 212 sobre el bloque de motor (mostrado en las Figura 9A y 9B) ; ii) instalar una ménsula esencialmente vertical 214 cerca del múltiple de motor (mostrado en las Figuras 10A y 10B) ; iii) instalar una ménsula de montaje de motor 216 sobre el múltiple de motor y asegurar éste a la ménsula vertical 214 (mostrado en las Figuras 11A y 11B) ; iii) instalar una ménsula de montaje de motor 216 sobre el múltiple de máquina y asegurar este a la ménsula vertical 214 (mostrada en las Figuras 11A y 11B) ; y iv) instalar una ménsula de compresora de acondicionador de aire 218 sobre el bloque de motor (mostrado en las Figuras 9A y 9B) .
De acuerdo a una incorporación de ejemplo, la ménsula de montaje de motor 216 está configurada como un miembro esencialmente de forma de L formado de un material de metal. La ménsula de montaje de motor 216 incluye una o más aberturas 220 configuradas para promover la circulación del aire alrededor del múltiple del motor y del motor eléctrico 104 en un esfuerzo de reducir la posibilidad de que el motor eléctrico 104 se sobrecaliente. El peso completo del motor eléctrico 104 esta soportado sobre la ménsula de montaje de motor 216, la cual está a su vez soportada completamente por el motor de combustión interna 102. De acuerdo a otras incorporaciones, el motor eléctrico 104 puede ser por lo menos soportado parcialmente por el cuerpo del vehículo y/o el armazón si no hay un espacio suficiente para soportar el motor eléctrico 104 sobre el motor de combustión interna 102.
Refiriéndonos a la Figura 12, para además reducir la posibilidad de que el motor eléctrico 104 se sobrecaliente debido a su proximidad al motor de combustión interna 102, y particularmente al múltiple de escape, el escudo de calor 222 se proporciona entre la ménsula de montaje de motor 216 y el motor eléctrico 104. El escudo de calor 222 puede ser cualquiera de una variedad de materiales adecuados para reducir la cantidad de calor que pasa al motor eléctrico 104.
Refiriéndonos a las Figuras 13A y 13B, el método para modificar el vehículo también incluye la adición de una polea muerta 224. La polea muerta 224 está configurada para ser montada giratoriamente en la ménsula de polea muerta 212 la cual se ha montado sobre el bloque de motor. La polea muerta 224 puede ser usada como una polea de tensionamiento de banda y su posición puede ser ajustable para controlar la tensión de las bandas (por ejemplo, la polea muerta 224 puede ser ajustable en una dirección esencialmente vertical, etc.).
Refiriéndonos a la Figura 14, el método para modificar el vehículo también incluye el instalar un interruptor de combustible 226 sobre el vehículo. El interruptor de combustible 226 funciona como un dispositivo de corte para restringir el suministro de combustible a los inyectores de combustible del motor de combustión interna 102. El interruptor de combustible 226 está acoplado a la unidad de control de motor 106 y está controlado por este, lo cual puede ser programado para detener el motor de combustión interna 102 de mover el interruptor de combustible 226 desde una posición abierta a una posición cerrada. De acuerdo a una incorporación de ejemplo, la unidad de control de motor 106 está configurada para mover el interruptor de combustible 226 adentro de la posición cerrada en por lo menos dos situaciones.
Una primera situación en la cual el interruptor de combustible 226 puede ser usado es si el motor de combustión interna 102 está corriendo y el vehículo no se ha movido por un periodo de tiempo predeterminado. En tal situación, la unidad de control de motor 106 envía una señal al interruptor de combustible 226 para detener el flujo de combustible al motor de combustión interna 102 apagando por tanto el motor de combustión interna 102. En tal configuración, la unidad de control de motor 106 y el interruptor de combustible 226 brincan el sistema de manejo de motor el cual posiblemente proporciona una señal para suministrar combustible a la máquina de combustión interna 102. Una vez que la unidad de control de motor 106 recibe una señal de que el vehículo va a moverse, el interruptor de combustible 226 es regresado a una posición abierta y el suministro de combustible al motor de combustión interna 102 vuelve a asumirse.
En una segunda situación en la cual un interruptor de combustible 226 puede ser usado es si el vehículo se está moviendo pero no requiere la salida de fuerza torsional desde el motor de combustión interna 102. Por ejemplo, el motor de combustión interna 102 puede no ser necesario cuando el vehículo está yendo en una colina hacia abajo debido a que aún cuando el vehículo se está moviendo, no hay una demanda de fuerza torsional sobre el motor de combustión interna 102. Durante tal ocurrencia, el motor de combustión interna 102 está factiblemente operando abajo de su velocidad muerta. En tal situación, una unidad de control de motor 106 envía una señal al interruptor de combustible 226 para detener el flujo de combustible al motor de combustión interna 102 apagando por tanto el motor de combustión interna 102. Cuando la unidad de control 106 recibe una señal de que el motor de combustión interna 102 ha vuelto a asumir su velocidad de marcha muerta, el interruptor de combustible 226 es regresado a una posición abierta y el suministro de combustible al motor de combustión interna 102 se vuelve a asumir.
Refiriéndonos a la Figura 15, el método para modificar el vehículo puede opcionalmente incluir el instalar un interruptor debajo del pedal de embrague 228 del vehículo que permitirá a un usuario el encender el vehículo sin tener que dar vuelta a la llave de la ignición. Más bien que tener que dar vuelta a la llave, un usuario simplemente oprime el pedal de embrague 228 para activar el interruptor debajo del pedal. La activación del interruptor enciende el motor eléctrico 104 el cual es usado para arrancar el motor de combustión interna 102. Para aplicaciones de vehículos más grandes (por ejemplo, más grandes de aproximadamente 1.4 litros) y/o aplicaciones de motor, en donde el motor eléctrico 104 puede no ser capaz de proporcionar suficiente fuerza de torsión para arrancar el motor de combustión interna 102, el mismo interruptor puede ser usado para activar el motor de encendido existente sobre el vehículo para arrancar el motor de combustión interna 102.
Refiriéndonos a las Figuras 16 y 17, el método para modificar el vehículo también incluye el instalar una unidad de control de motor 106 dentro del vehículo. Esto puede incluir el instalar una caja de mando 230, un aislador 232 y/o un módulo de control 234 dentro del vehículo. De acuerdo a la incorporación ilustrada, la caja de mando 230 y el aislador 232 están mostrados como estando colocados debajo de un asiento del mane ador del vehículo, mientras que el módulo de control 234 está mostrado como estando colocado debajo del asiento del pasajero del vehículo. De acuerdo a otras incorporaciones, la caja de mando 230, el aislador 232 y el módulo de control 234 pueden ser proporcionados en una variedad de ubicaciones dentro del vehículo. Por ejemplo, la caja de mando 230, el aislador 232 y el módulo de control 234 pueden todos ser configurados para ajustar debajo del tablero del vehículo. La Figura 21 es un diagrama esquemático de un trazo eléctrico del sistema de impulsión híbrido 100 que muestra las entradas y salidas de los varios componentes del sistema de impulsión híbrido 100, incluyendo la caja de mando 230, el aislador 232 y/o un módulo de control 234.
Refiriéndonos a la Figura 18, el método para modificar el vehículo también incluye el instalar la batería 108 dentro de una cajuela del vehículo. La batería 108 es en adición a la batería existente dentro del vehículo y está acoplada eléctricamente a la unidad de control de motor 106 y al motor eléctrico 104 a través de uno o más cables enlazados dentro del vehículo. La batería del vehículo existente esta retenida para dar potencia a los componentes de vehículo existentes. De acuerdo a una incorporación de ejemplo, la batería 108 incluye cinco (5) baterías de 100 Amperes de doce (12) Voltios de plomo-ácido acopladas juntas en serie. De acuerdo a otras incorporaciones, la batería 108 puede ser cualquiera de una variedad de dispositivos de almacenamiento de energía como se notó anteriormente. De acuerdo a otras incorporaciones, la batería 108 puede ser dimensionada en forma suficiente de manera que esta pueda reemplazar la batería existente del vehículo. Para tal configuración, puede ser necesaria una DC a DC para reducir los cuarenta y ocho (48) Voltios desde la batería 108 a los doce (12) voltios necesarios para los componentes de vehículo existentes.
Refiriéndonos a la Figura 19, el método para modificar el vehículo también incluye el instalar un cargador separado 236 en la cajuela del vehículo que permite a un usuario el selectivamente cargar la batería 108 cuando el vehículo no está en uso. El cargador 236 incluye un conector (por ejemplo, una clavija, etc.) que está configurada para ser enchufada selectivamente a una salida eléctrica por un usuario cuando el vehículo no está en uso. Aún cuando el cargador 236 está mostrado como estando colocado dentro de la cajuela arriba de la batería 108, pero alternativamente, puede ser consolidado en tamaño y soportado a lo largo de una pared lateral de la cajuela de manera que aún existe un espacio suficiente dentro de la cajuela para el almacenamiento.
Refiriéndonos a la Figura 20, el método para modificar el vehículo puede opcionalmente incluir el instalar una primera interfase de usuario 238 y/o una segunda interfase de usuario 240 dentro del vehículo. De acuerdo a la incorporación ilustrada, la primera interfase de usuario 238 y la segunda interfase de usuario 240 están ambas montadas sobre un tablero del vehículo, pero alternativamente, pueden proporcionarse en cualquiera de un número de áreas a través del vehículo (por ejemplo, la consola central, el sistema superior, el panel lateral, etc.) . La primera interfase de usuario 238 y la segunda interfase de usuario 240 son ambos interruptores configurados para ser movidos selectivamente por un usuario entre una posición de encendido y una posición de apagado. La primera interfase de usuario 238 permite a un usuario el controlar si el sistema de impulsión híbrido 100 es encendido o apagado. Si el sistema de impulsión híbrido 100 esta apagado, el vehículo simplemente operará como un vehículo no híbrido. La segunda interfase de usuario 240 permite a un usuario el controlar selectivamente cuando la batería 108 está siendo cargada. Como se indicó anteriormente, la primera interfase de usuario 238 y la segunda interfase de usuario 240 son opcionales. Como tal, un sistema de impulsión híbrido 100 puede funcionar sin permitir a un usuario el tener un control directo sobre cuando el vehículo está operando en un modo híbrido y/o cuando la batería 108 está siendo cargada.
Deberá también entenderse que las Figuras 2A a 21 meramente ilustran una incorporación de un vehículo que puede recibir un sistema de impulsión híbrido 100 y una incorporación del sistema de impulsión híbrido. El sistema de impulsión híbrido 100 se ha proporcionado como un equipo para simplificar el proceso de conversión. El equipo generalmente incluye un motor eléctrico 104, la unidad de control de motor 106, la batería 108, la polea del sistema de impulsión híbrido 204, la ménsula de polea muerta 212, la ménsula vertical 214, la ménsula de montaje de motor 216, la ménsula de compresor de acondicionador de aire 218, la polea muerta 224, el interruptor de combustible 226, el interruptor para debajo del pedal de embrague 228, la caja de mando 230, el aislador 232, el módulo de control 234 y el cargador 236. De acuerdo a otras incorporaciones, el sistema de impulsión híbrido 100 puede ser proporcionado como componentes individuales y/o una combinación de uno o más de cualquiera de los componentes detallados arriba.
Cuando el sistema de impulsión híbrida 100 es usado por los fabricantes de equipo original, el sistema de impulsión híbrido 100 puede no incluir todos los mismos componentes que están incluidos como parte del equipo de retro ajuste. Por ejemplo, un fabricante de equipo original podrá factiblemente reemplazar el alternador existente del vehículo con un motor eléctrico 104 y también factiblemente reemplazar la batería existente del vehículo con la batería 108. Todas estas variaciones se intenta que estén dentro del alcance de las invenciones.
Es importante el notar que la construcción y el arreglo de los elementos del sistema de impulsión híbrido y del vehículo están mostrados en las incorporaciones ilustradas en una forma ilustrativa solamente. Aún cuando sólo unas cuantas incorporaciones de las presentes invenciones se han descrito en detalle en esta descripción, aquellos expertos en el arte quienes revisan esta descripción apreciarán fácilmente muchas modificaciones son posibles (por ejemplo, variaciones en tamaño, dimensiones, estructuras, formas y proporciones de los varios elementos, valores de parámetros, arreglos de montaje, uso de materiales, colores, orientaciones, etc.) sin materialmente departir de las enseñanzas novedosas y ventajas de la materia específica recitada. Por ejemplo, los elementos mostrados como integralmente formados pueden ser construidos de partes múltiples o de elementos mostrados como partes múltiples pueden ser formadas integralmente, la operación de las interfases puede ser invertida o variada de otra manera, o la longitud o el ancho de las estructuras y/o miembros o conectores u otros elementos del sistema pueden ser variados. También, el sistema de impulsión híbrido 100 puede ser programado para operar en cualquiera de un número de formas adecuadas dependiendo de las necesidades de una aplicación particular. Además, en forma similar al sistema de impulsión híbrido ilustrado en la Figura 1A, el sistema de impulsión híbrido ilustrado en la Figura IB, puede ser usado con vehículos de rueda frontal, de rueda posterior y/o de todas las ruedas de impulsión. Además aún, si el sistema de impulsión híbrido se proporciona como un equipo, tal equipo puede incluir cualquiera de un número de sensores adicionales y/o de hardware para permitir al sistema el ser acoplado al vehículo. Deberá notarse que los elementos y/o los conjuntos del sistema, pueden ser construidos de cualquiera de una amplia variedad de materiales que proporcionan una resistencia o duración suficiente, en cualquiera de una variedad amplia de colores, texturas y combinaciones. Por tanto, todas esas modificaciones se intenta que estén incluidas dentro del alcance de las presentes invenciones. Otras substituciones, modificaciones, cambios y omisiones pueden hacerse en el diseño, en las condiciones de operación y en el arreglo de las incorporaciones preferidas y otras de ejemplo sin departir del espíritu de las presentes invenciones.
El orden o secuencia de cualquier proceso o pasos de método pueden ser variados o colocado en otra · secuencia de acuerdo a incorporaciones alternas. En las reivindicaciones, cualquier cláusula de medios-más- función se intenta que cubra las estructuras descritas aquí, llevando a cabo la función recitada y no solo los equivalentes estructurales, sino también las estructuras equivalentes. Otras sustituciones, modificaciones, cambios y omisiones pueden hacerse en el diseño, en la configuración de operación, y en el arreglo de la incorporación o incorporaciones preferidas y otras de ejemplo sin departir del espíritu de las invenciones como se expresó en las reivindicaciones anexas.

Claims (24)

R E I V I N D I C A C I O N E S
1. Un vehículo híbrido que comprende : un movedor principal que tiene un eje de salida, el eje de salida teniendo un primer extremo y un segundo extremo opuesto; una transmisión acoplada al primer extremo del eje de salida; un primer dispositivo de almacenamiento de energía; un alternador acoplado al segundo extremo del eje de salida y configurado para activar uno o más sistemas eléctricos del vehículo y cargar el primer dispositivo de almacenamiento de energía, un motor acoplado al segundo extremo del eje de salida y configurado para ayudar al movedor principal a hacer girar la flecha de salida; un segundo dispositivo de almacenamiento de energía configurado para proporcionar potencia al motor; y una unidad de control de motor configurada para controlar la cantidad de potencia entregada desde el segundo dispositivo de almacenamiento de energía al motor.
2 , El vehículo tal y como se reivindica en la cláusula 1, caracterizado porque el movedor principal comprende un motor de combustión interna.
3. El vehículo tal y como se reivindica en la cláusula 1, caracterizado porque el motor comprende un motor de inducción de tres ases.
4. El vehículo tal y como se reivindica en la cláusula 1, caracterizado porque el primer elemento de almacenamiento de energía comprende una batería de plomo-ácido de 12 voltios.
5. El vehículo tal y como se reivindica en la cláusula 4, caracterizado porque el segundo elemento de almacenamiento de energía comprende una pluralidad de baterías de plomo-ácido de 12 voltios acopladas en un arreglo en serie.
6. El vehículo tal y como se reivindica en la cláusula 1, caracterizado porque el motor está acoplado al movedor principal a través de un sistema de poleas.
7. El vehículo tal y como se reivindica en la cláusula 6, caracterizado porque el sistema de polea comprende una polea acoplada giratoriamente al segundo extremo del eje de salida, una segunda polea acoplada giratoriamente al alternador, una tercera polea acoplada giratoriamente al motor, una primera polea que se extiende entre la primera polea y la segunda polea y una segunda banda que se extiende entre la primera polea y la tercera polea.
8. El vehículo tal y como se reivindica en la cláusula 7, caracterizado además porque comprende un sistema de acondicionamiento de aire que incluye una compresora, la compresora está soportando giratoriamente una cuarta polea, y en donde una tercera banda se extiende entre la tercera polea y la cuarta polea de manera que el motor esta configurado para impulsar el compresor.
16. Un sistema de impulsión híbrido para un vehículo que tiene un motor de combustión interna, una transmisión, un alternador y una batería, el sistema de impulsión híbrido comprende: un motor eléctrico que tiene un eje de salida configurado para ser acoplado a un cigüeñal del motor de combustión interna sobre un lado del motor opuesto a un acoplamiento de transmisión, el motor eléctrico esta configurado para proporcionar ayuda a la máquina de combustión interna en la rotación del cigüeñal; un elemento de almacenamiento de energía configurado para proporcionar potencia al motor eléctrico, en donde el elemento de almacenamiento de energía esta separado de la batería del vehículo; y una unidad de control de motor configurada para controlar la cantidad de energía entregada desde el elemento de almacenamiento de energía al motor eléctrico.
10. El sistema de impulsión híbrido tal y como se reivindica en la cláusula 9, caracterizado porque el motor eléctrico comprende por lo menos uno de un motor de inducción de tres fases y un motor sin cepillo DC.
11. El sistema de impulsión híbrido tal y como se reivindica en la cláusula 9, caracterizado porque el elemento de almacenamiento de energía comprende una pluralidad de baterías de plomo-ácido de 12 voltios acopladas en un arreglo en serie.
12. El sistema de impulsión híbrido tal y como se reivindica en la cláusula 1, caracterizado porque el motor eléctrico está configurado para ser acoplado a un motor de combustión interna a través de un sistema de poleas.
13. El sistema de impulsión híbrido tal y como se reivindica en la cláusula 12, caracterizado porque el sistema de poleas comprende una primera polea configurada para estar acoplada giratoriamente al cigüeñal, una segunda polea configurada para ser acoplada giratoriamente al alternador, una tercera polea configurada para ser acoplada giratoriamente al motor eléctrico, una primera banda configurada para extenderse entre la primera polea y la segunda polea y una segunda banda configurada para extenderse entre la primera polea y la tercera polea .
14. Un vehículo híbrido que comprende : un movedor principal que tiene un primer eje de salida, el primer eje de salida teniendo un primer extremo y un segundo extremo opuesto; una transmisión acoplada al primer extremo del eje de salida; un motor teniendo un segundo eje de salida, el segundo eje de salida esta acoplado al segundo extremo del primer eje de salida de manera que el segundo eje de salida esta esencialmente coaxial con el primer eje de salida, el motor esta configurado para asistir selectivamente al movedor principal en la rotación del eje de salida; un primer dispositivo de almacenamiento de energía; un alternador acoplado al segundo extremo del eje de salida del movedor principal y configurado para dar potencia a uno o más sistemas eléctricos del vehículo y cargar el primer dispositivo de almacenamiento de energía; un segundo dispositivo de almacenamiento de energía configurado para proporcionar potencia al motor; y una unidad de control de motor configurada para controlar la cantidad de potencia entregada desde el segundo dispositivo de almacenamiento de energía al motor.
15. El vehículo tal y como se reivindica en la cláusula 14, caracterizado porque el movedor principal comprende un motor de combustión interna.
16. El vehículo tal y como se reivindica en la cláusula 14, caracterizado porque el motor comprende un motor de inducción de tres fases.
17. El vehículo tal y como se reivindica en la cláusula 14, caracterizado porque el motor comprende un motor sin cepillo DC.
18. El vehículo tal y como se reivindica en la cláusula 14, caracterizado porque el primer dispositivo de almacenamiento de energía comprende una batería de plomo-ácido de 12 voltios.
19. El vehículo tal y como se reivindica en la cláusula 14, caracterizado porque el primer dispositivo de almacenamiento de energía comprende por lo menos una de una batería de litio-ión y una batería de níquel-metal-híbrido.
20. El vehículo tal y como se reivindica en la cláusula 18, caracterizado porque el segundo dispositivo de almacenamiento de energía comprende una pluralidad de baterías de plomo-ácido de 12 voltios acopladas en un arreglo en serie.
21. El vehículo tal y como se reivindica en la cláusula 14, caracterizado porque el segundo eje de salida esta acoplado al primer eje de salida a través de un acoplamiento de eje .
22. El vehículo tal y como se reivindica en la cláusula 21, caracterizado porque el acoplamiento de eje es un acoplamiento de junta universal.
El vehículo tal y como se reivindica en caracterizado además porque comprende acoplamiento de polea al segundo extremo del segundo eje de salida, la polea soporta una banda.
24. El vehículo tal y como se reivindica en la cláusula 23, caracterizado porque la banda esta acoplada a por lo menos uno de una polea de un compresor de acondicionador de aire y una polea para el alternador. R E S U M E N Está descrito un vehículo híbrido. El vehículo híbrido comprende un movedor principal que tiene un eje de salida. El eje de salida tiene un primer extremo y un segundo extremo opuesto. El vehículo híbrido también comprende una transmisión acoplada al primer extremo del eje de salida, un primer dispositivo de almacenamiento de energía, un alternador acoplado al segundo extremo del eje de salida y configurado para dar potencia a uno o más sistemas eléctricos del vehículo y cargar el primer dispositivo de almacenamiento de energía, un motor acoplado al segundo extremo del eje de salida y configurado para ayudar al movedor principal en la rotación del eje de salida, un segundo dispositivo de almacenamiento de energía configurado para proporcionar potencia al motor y una unidad de control de motor configurada para controlar la cantidad de potencia entrega desde el dispositivo de almacenamiento de energía al motor.
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