專利名稱：機車混合動力系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領域：
本實用新型涉及一種機車混合動力系統(tǒng)，尤指一種適用于可提供機車弓l擎動力與電動機動力的機車混合動力系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
近年來，基于世界環(huán)保意識的抬頭與能源危機的影響，世界各先進國家均SA
大筆資金與人力研發(fā)低污染、低油耗、與高效能的車輛。
以目前新興的電動車輛為例，其是使用電能作為其驅(qū)動能源，沒有廢氣的排放與污染，因而被認為是最佳的交通工具。然而，電動車輛卻有著續(xù)航力低、充電不方便、與成本偏高的缺點。
因此，為解決上述電動車輛的缺點，有人發(fā)展出具有汽油引擎與電能兩種優(yōu)點的混合動力系統(tǒng)車輛。然而，目前的引擎與電能混合的車輛，是于引擎與產(chǎn)生電能
的馬達之間配置有如離合器的動力接合機構(gòu)。例如臺灣發(fā)明專利第I255242號所揭露的一種混合動力機車的架構(gòu)，其專利主要說明一機車動力混合系統(tǒng)的馬達及弓l擎如何靠其一動力傳動機構(gòu)來互相傳遞動力，或者是傳遞動力至驅(qū)動輪。此專利所揭露的動力傳動機構(gòu)，其弓i擎的啟動是藉由一馬達動力傳遞至一離心離合器，待離心離合器結(jié)合后，方能啟動引擎。因此，引擎啟動與否受限于離心離合器的,是否到達離心離合器的接合條件。也就是說若馬達的轉(zhuǎn)速未到達能夠使離心離合器接合的條件，則引擎并不會被啟動。
這個結(jié)果造成，若系統(tǒng)于馬達皿未達到離心離合器接合的條件下需啟動弓摩時，貝呲動力接合機構(gòu)將無法完成此操作需求。故上述混合動力機車并非十分理想，尚有改善的空間。
發(fā)明人緣因于此，本于積極發(fā)明的精神，亟思一種可以解決上述問題的機車混合動力系統(tǒng)，幾經(jīng)研究實驗終至完成此項嘉惠世人的本實用新型。

實用新型內(nèi)容
本實用新型提供一種機車混合動力系統(tǒng)，其可在不同的行駛情況下，使機車在最佳能量消耗率的狀態(tài)下輸出動能以驅(qū)動機車行走。本實用新型的目的是這樣實現(xiàn)的， 一種+幾車混合動力系統(tǒng)，其是耦合機械能至一電動機的一入力軸上，并將其旋轉(zhuǎn)動力傳遞至一機車驅(qū)動輪。包括有 一引擎、一入力軸、 一出力軸、 一變速機構(gòu)、 一第一電動機、 一第二電動機、 一動力耦合禾幾構(gòu)、 一驅(qū)動輪、 一電池、及一控制器。
上述的出力軸是藉由減速齒輪組與機車驅(qū)動輪相互耦合，而變速機構(gòu)則連結(jié)于入力軸與出力軸之間。至于第一電動機是與機車引擎的曲柄軸相互樞接，而第二電動機則與入力軸相互樞接。動力耦合機構(gòu)系與入力軸及曲柄軸相互樞接，動力耦合機構(gòu)并可選擇式耦合、或未耦合入力軸與曲柄軸。此外，控制器并分別與電池、第一電動機、及第二電動機電性連接，控制器并能選擇式控制第二電動機驅(qū)動機車驅(qū)動輪旋轉(zhuǎn)^/及第一電動機驅(qū)動曲柄軸旋轉(zhuǎn)、進而啟動引擎使其輸出動力驅(qū)動機車驅(qū)動輪旋轉(zhuǎn)。
此外，本實用新型可更包括一車速感知器，車速感知器并與控第U器電性連接，控制器可讀取車速感知器之訊號以獲得當時車速，用以自動控制電池提供電力給第二電動機、^/及第一電動機驅(qū)動機車的曲柄軸旋轉(zhuǎn)，并將驅(qū)動力直接由傳動系統(tǒng)傳輸動力至機車驅(qū)動輪。
另外，本實用新型可更包括一引擎轉(zhuǎn)速感知器，車速感知器并與控制器電性連接，控制器可讀取弓摩轉(zhuǎn)速感知器的訊號以獲得當時機車的弓,轉(zhuǎn)速，用以自動控制下述至少其一機車引擎的曲柄軸旋轉(zhuǎn)驅(qū)動第一電動機發(fā)電、并將電力傳送至電池儲存，機車的入力軸旋轉(zhuǎn)驅(qū)動第二電動機發(fā)電、并將電力傳送至電池儲存，以及機車引擎的曲柄軸旋轉(zhuǎn)驅(qū)動第一電動機發(fā)電、并將電力傳送至第二電動機，以提高動力傳送至機車驅(qū)動輪。
再者，本實用新型也可更包括一油門開度感知器，油門開度感知器并與控制器電性連接，控制器可讀取油門開度感知器的訊號以獲得機車的油門開度變化，用以自動控帝晰車的入力軸旋轉(zhuǎn)驅(qū)動第二電動機發(fā)電，并將電力傳送至電池。
又，本實用新型也可更包括一剎車開關感知器，剎車開關感知器并與控制器電性連接，控制器可讀取剎車開關感知器的訊號以獲得當時機車的殺陣是否啟動，用以自動控制機車的入力軸旋轉(zhuǎn)驅(qū)動第二電動機發(fā)電，并將電力傳送至電池。
此外，上述的第一電動機及第二電動機除具有驅(qū)動機車行走的功能外，也具有發(fā)電機發(fā)電功能，且第二電動機的功率比第一電動機大。
另外，Jl^機車的出力軸與機車驅(qū)動輪之間可更組設有一減速齒輪組，以可提高扭力驅(qū)動機車驅(qū)動輪。再者，上述的動力耦合機構(gòu)可為一離心離合器、或其它等效的耦合機構(gòu)。且變速機構(gòu)也可為一無段變速機構(gòu)、或其它等效的機構(gòu)。
本實用新型的優(yōu)點是第一電動機可由控制器直接控制啟動引擎的時間，不受習用混合動力系統(tǒng)受限于離心離合器的轉(zhuǎn)速需到達離心離合器的接合條件方能啟動引擎。且系統(tǒng)可視車輛行駛的狀況，以控制器選擇性地控制第二電動機、及引擎的驅(qū)動力直接由傳動系統(tǒng)傳輸動力至機車驅(qū)動輪的時機，故本實用新型可在不同的行駛情況下，使機車在最佳能量消耗率的狀態(tài)下輸出動能以驅(qū)動機車行走。


圖1是本實用新型一較佳實施例的剖視圖。圖2是本實用新型一較佳實施例的系統(tǒng)架構(gòu)圖。圖3是本實用新型一較佳實施例于低速行駛時的示意圖。圖4是本實用新型一較佳實施例于低速至中速行駛時的示意圖。圖5是本實用新型一較佳實施例于中、高速行駛時的示意圖。圖6是本實用新型一較佳實施例于高負荷行駛時的示意圖。
圖7是本實用新型一較佳實施例于滑行時的示意圖。
主要元件符號說明
1機車引擎2第一電動機
3第二電動機4電池
5控制器11曲柄軸
13皮帶15動力耦合機構(gòu)
16減速齒輪組17入力軸
18出力軸21機車驅(qū)動輪
61車速感知器62引擎轉(zhuǎn)速感知器
63油門開度感知器64剎車開關感知器
121驅(qū)動盤122滑動驅(qū)動盤
123滾珠141滑動傳動盤
142傳動盤143傳動盤彈簧
具體實施方式
請參閱圖l是本實用新型一較佳實施例的剖視圖、及圖2是本實用新型一較佳實施例的系統(tǒng)架構(gòu)圖。其中顯示有一機車引擎l，且此機車引擎l包括有一曲柄軸ll，而本實施例的機車混合動力系統(tǒng)是耦合至前述機車引擎l的曲柄軸ll上，并將其旋轉(zhuǎn)動力傳遞至一機車驅(qū)動輪21。如圖所示，本實施例包括有 一入力軸17、 一出力軸
18、 一變速機構(gòu)、 一第一電動機2、 一第二電動機3、 一動力耦合機構(gòu)15、 一減速齒輪組16、 一電池4、 一車速感知著新l、 一引擎轉(zhuǎn)速感知翻2、 一油門開度感知激3、一剎車開關感知激4、以及一控制器5。
如圖1所示，第一電動機2是與機車引擎1的曲柄軸11樞接，而第二電動機3則與入力軸17樞接，變速機構(gòu)連結(jié)于入力軸17與出力軸18之間。至于動力耦合機構(gòu)15是與入力軸17及曲柄軸11樞接，動力耦合機構(gòu)15可選擇式耦合、或未耦合入力軸17與曲柄軸ll。且出力軸18與機車驅(qū)動輪21之間組設有一減速齒輪組16，亦即出力軸18是經(jīng)由減速齒輪組16再耦合至機車驅(qū)動輪21，可提高扭力驅(qū)動機車驅(qū)動輪21。在本實施例中，機車驅(qū)動輪21為一機車后輪，且動力耦合機構(gòu)15為一離心離合器。
此外，如圖1所示，變速機構(gòu)于本實施例中是指一無段變速機構(gòu)，包括有一驅(qū)動盤121、 一滑動驅(qū)動盤122、 一滾珠123、 一傳動盤142、 一滑動傳動盤141、以及一傳動盤彈簧143。其中，驅(qū)動盤121及滑動驅(qū)動盤122均軸向組設于入力軸17上，且入力軸17的旋轉(zhuǎn)促使?jié)L珠123以其離心力而推頂滑動驅(qū)動盤122沿入力軸17作軸向移動。同樣的，傳動盤142及滑動傳動盤141均軸向組設于出力軸18上，且傳動盤彈簧143是以其彈力而推頂滑動傳動盤141沿出力^^18作軸向移動。
如圖2所示，控制器5分別與電池4、第一電動機2、第二電動機3、車速感知微l、弓摩,感知激2、油門開度感知微3、及剎車開關感知微4電性連接。且控制器5能選擇式控制下述至少其一第二電動機3驅(qū)動機車驅(qū)動輪21旋轉(zhuǎn)、第一電動機2驅(qū)動曲柄軸ll旋轉(zhuǎn)、進而驅(qū)動機車驅(qū)動輪21旋轉(zhuǎn)、第一電動機2切換成發(fā)電機產(chǎn)生電力給電池4充電儲存、第一電動機2切換成發(fā)電機產(chǎn)生電力直接供應第二電動機3電力、及第二電動機3切換成發(fā)電機產(chǎn)生電力給電池4充電儲存。在本實施例中，第二電動機3的功率比第一電動機2大。
此外，在本實施例中，當引擎1啟動后第一電動機2可切換成發(fā)電機產(chǎn)生電力給電池4充電，或者直接供應第二電動機3電力以驅(qū)動機車驅(qū)動輪21行走。而第二電動機3不僅可驅(qū)動機車驅(qū)動輪21行走，也可切換成發(fā)電機發(fā)電產(chǎn)生電力給電池4充電儲存。另外，第二電動機3的驅(qū)動力是直接經(jīng)由入力軸17傳輸動力至機車驅(qū)動輪21，但是弓摩l的動力必須要動力耦合機構(gòu)15接合后才能傳輸動力至機車驅(qū)動輪21 。請參閱圖3是本實用新型一較佳實施例于低速行駛時的示意圖，并請一并參閱圖
1。此時驅(qū)動車輛行駛的動力僅需第二電動機3供應就足夠，因此，當控制器5讀取車 速感知器61的訊號，獲得當時車輛是于低速行駛時，控制器5可控制電池4提供電力 給第二電動機3，直接以第二電動機3驅(qū)動入力軸17、進而帶動出力軸18旋轉(zhuǎn)，再傳 輸動力至機車驅(qū)動輪21。在此低速行駛時，動力耦合機構(gòu)15在未耦合的狀態(tài)，亦即 入力軸17與弓摩l的曲柄軸l l并未耦合。
請參閱圖4是本實用新型一較佳實施例于低速至中速行駛時的示意圖，并請一并 參閱圖l。此時驅(qū)動車輛行駛的動力需要由輸出動力較大的引擎l供應，因此，當控 制器5讀取車速感知激1的訊號，獲得當時車輛是于低速朝向中速行駛時，控制器5 除了可控制電池4提供電力給第二電動機3，直接以第二電動機3驅(qū)動入力軸17、進而 帶動出力軸18旋轉(zhuǎn)，再傳輸動力至機車驅(qū)動輪21外。且控制器5會控制電池4提供電 力給第一電動機2、進而啟動弓摩l，惟此時弓l擎l的,尚屬低魏，動力耦合機構(gòu) 15仍在未耦合的狀態(tài)，亦即入力軸17與引擎1的曲柄軸11尚未耦合。
請參閱圖5系本實用新型一較佳實施例于中、高速行駛時的示意圖，并請一并參 閱圖l。由于車輛于中、高速行駛時，第二電動機3的動力輸出性能已不足供應給車 輛于中、高速行駛的需求。因此，車輛于中、高速行駛時是由輸出動力較大的引擎l 供應，故在此狀態(tài)下，動力耦合機構(gòu)15是在耦合的狀態(tài)，亦即入力軸17與引擎1的曲 柄軸ll已耦合。且引擎l于車輛中、高速行駛時，是為引擎l的最佳運轉(zhuǎn)效率范圍內(nèi)， 故當控制器5讀取弓摩轉(zhuǎn)速感知器62的訊號，獲得當時引擎l在此范圍內(nèi)運轉(zhuǎn)時，控 制器5可控制利用引擎1高效率的運轉(zhuǎn)來驅(qū)動第一電動機2、及第二電動機3發(fā)電并將 電力傳送至該電池4儲存。換言之，當車輛于中、高速行駛時，車輛的速度、及第一 電動機2、與第二電動機3的發(fā)電量愈大，則引擎l的負荷就愈大。
i識續(xù)參閱圖6是本實用新型一較佳實施例于高負荷行駛時的示意圖，并請一并 參閱圖l。當車輛所需的動力大于引擎l的最佳運轉(zhuǎn)效率范圍時所能提供的動力，或 者輔于加速狀態(tài)需要較大的加速扭力時，貝陣輛所需的動力除由引擎l供應外，第 二電動機3也會提供動力與引擎1一同輸出動力驅(qū)動車輛。故在此狀態(tài)下，動力耦合 機構(gòu)15是在耦合的狀態(tài)，亦即入力軸17與引擎1的曲柄軸11已耦合。當控制器5讀取 引擎,感知激2、及油門開度感知微3的訊號，獲得當時引擎l在最佳運轉(zhuǎn)效率范 圍內(nèi)且仍不足車輛所需的動力時，控制器5可控制弓摩l的曲柄軸ll驅(qū)動第一電動機2 發(fā)電并將電力傳送至第二電動機3、同時電池4的電力也傳送至第二電動機3、且第二 電動機3及弓摩l的曲柄軸l 1的動力皆傳輸動力至機車驅(qū)動輪21 ，以能提高動力輸出 來驅(qū)動機車驅(qū)動輪21。請再參閱圖7是本實用新型一較佳實施例于滑行駛時的示意圖，并請一并參閱圖 1。當車輛于滑行或煞車中，此時引擎l己停止運轉(zhuǎn)，且動力耦合機構(gòu)15是在未耦合 的狀態(tài)，亦即入力軸17與引擎1的曲柄軸11并未耦合，因此，當控制器5讀取油門開 度感知器63、或剎車開關感知器64的訊號，獲得當時車輛是于滑行或煞車時，控制 器5可控制入力軸17驅(qū)動第二電動機3發(fā)電、荊每電力傳送至該電池4充電儲存，亦即 將滑行時車輛的慣性動能回收換成電能儲存于電池4內(nèi)。
藉此，本實用新型的第一電動機2可由控帝iJ器5直接控制啟動引擎l的時間，不受 習用混合動力系統(tǒng)受限于離心離合器的轉(zhuǎn)速需到達離心離合器的接合^(牛方能啟動 引擎。且控制器5可視行駛的狀況，控制第二電動機3、及引擎l的驅(qū)動力直接由傳動 系統(tǒng)傳輸動力至機車驅(qū)動輪21的時機，故本實用新型可在不同的行駛情況下，使豐幾 車在最佳能量消耗率的狀態(tài)下輸出動能以驅(qū)動機車行走。
上述實施例僅是為了方便說明而舉例而己，本實用新型所主張的權(quán)利范圍自應 以申請專利范圍所述為準，而非僅限于上述實施例。
權(quán)利要求1. 一種機車混合動力系統(tǒng)，其是耦合至一機車引擎的一曲柄軸上并將其旋轉(zhuǎn)動力傳遞至一機車驅(qū)動輪；其特征在于該機車混合動力系統(tǒng)包括一入力軸；一出力軸，其耦合至該機車驅(qū)動輪；一變速機構(gòu)，其連結(jié)于該入力軸與該出力軸之間；一第一電動機，其與該曲柄軸樞接；一第二電動機，其與該入力軸樞接；一動力耦合機構(gòu)，是與該入力軸及該曲柄軸樞接，用以選擇式耦合、或未耦合該入力軸與該曲柄軸；一電池；以及一控制器，分別與該電池、該第一電動機、及該第二電動機電性連接；該控制器能選擇式控制下述至少其一該第二電動機驅(qū)動該機車驅(qū)動輪旋轉(zhuǎn)、及該第一電動機驅(qū)動該曲柄軸旋轉(zhuǎn)進而驅(qū)動該機車驅(qū)動輪旋轉(zhuǎn)。
2. 如權(quán)利要求l所述的機車混合動力系統(tǒng)，其特征在于包括一車速感知器， 其與該控制器電性連接，該控制器讀取該車速感知器的訊號，用以控審lj下述至少其 一該電池提供電力給第二電動機、及該第一電動機驅(qū)動該曲柄軸旋轉(zhuǎn)。
3. 如權(quán)利要求l所述的機車混合動力系統(tǒng)，其特征在于包括一引擎轉(zhuǎn)速感知 器，其與該控制器電性連接，該控制器讀取該弓摩轉(zhuǎn)速感知器的訊號，用以控制下 述至少其一該曲柄軸驅(qū)動該第一電動機發(fā)電并將電力傳送至該電池、該入力軸驅(qū) 動該第二電動機發(fā)電并將電力傳送至該電池、及該第一電動機發(fā)電并將電力傳送至 該第二電動機。
4. 如權(quán)利要求l所述的機車混合動力系統(tǒng)，其特征在于包括一油門開度感知 器，其與該控制器電性連接，該控制器讀取該油門開度感知器的訊號，用以控制該 入力軸驅(qū)動該第二電動機發(fā)電、并將電力傳送至該電池。
5. 如權(quán)禾腰求l所述的機車混合動力系統(tǒng)，其特征在于包括一剎車開關感知 器，其與該控制器電性連接，該控制器讀取該剎車開關感知器的訊號，用以控制該 入力軸驅(qū)動該第二電動機發(fā)電、并將電力傳送至該電池。
6. 如權(quán)利要求l所述的機車混合動力系統(tǒng)，其特征在于該第二電動機的功率 比第一電動機大。
7. 如權(quán)利要求l所述的機車混合動力系統(tǒng)，其特征在于該出力軸與該機車驅(qū) 動輪之間更組設有一減速齒輪組。
8. 如權(quán)利要求l所述的機車混合動力系統(tǒng)，其特征在于該動力耦合機構(gòu)為一禺心尚合器o
9. 如權(quán)利要求l所述的機車混合動力系統(tǒng)，其特征在于該機車驅(qū)動輪為一機 車后輪。
10. 如權(quán)利要求l所述的機車混合動力系統(tǒng)，其特征在于該變速機構(gòu)為一無段 變速機構(gòu)。
專利摘要本實用新型涉及一種機車混合動力系統(tǒng)，包括有引擎、入力軸、出力軸、變速機構(gòu)、第一、第二電動機、動力耦合機構(gòu)、驅(qū)動輪、電池、及控制器。其中，第一電動機與引擎的曲柄軸樞接，而第二電動機則與入力軸樞接。控制器并能選擇式控制第二電動機驅(qū)動驅(qū)動輪旋轉(zhuǎn)、或/及第一電動機驅(qū)動曲柄軸旋轉(zhuǎn)進而啟動引擎使其輸出動力驅(qū)動驅(qū)動輪旋轉(zhuǎn)。藉此，本實用新型的第一電動機可直接啟動引擎，且可視行駛狀況，控制第二電動機及引擎的驅(qū)動力直接由傳動系統(tǒng)傳輸動力至驅(qū)動輪的時機，使機車可在最佳能量消耗率的狀態(tài)下輸出動能以驅(qū)動機車行走。
文檔編號B62M23/02GK201280210SQ20082014008
公開日2009年7月29日 申請日期2008年10月21日 優(yōu)先權(quán)日2008年10月21日
發(fā)明者葉啟南, 莊健弘, 游建長 申請人:三陽工業(yè)股份有限公司