TW200922814A - Hybrid power system for motorcycle - Google Patents

Description

200922814 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係關於一種機車混合動力系統，尤指一種適用 於可提供機車引擎動力與電動機動力之機車混合動力系 統。 【先前技術】

10 15 近年來，基於世界環保意識的抬頭與能源危機的影 θ世界各先進國豕均投入大筆資金與人力研發低污染、 低油耗、與高效能之車輛。 以目妯新興之電動車輛為例，其係使用電能作為其驅 動禽b源’ &有廢氣的排放與污染，因而被認為是最佳的交 通工具H電動車輛卻有著續航力低、充電不方便、 與成本偏南之缺點。 因此，為解決上述電動車輛之缺點，有人發展出具 二引擎與電能兩種優點之混合動力系統車輛。然而， 與電能混合之車輛，係於引擎與產生電能之馬 =西己置有如離合器之動力接合機構。例如台灣發明專: 第1255242號所揭露之—鞴、，θ入 要說明-媸教“ 機車之架構’其專利 冑車動力 >昆合系統之馬達及引擎如何靠其— 傳動機構來互相傳遞 刀及考疋傳遞動力至驅動輪。 利所揭露之動力傳動機構， 動 力傳遞至-離心離合器’待離心離合器杜人指 方能啟動引擎。因此 益、、口 口4 W擎啟動與否受限於離心離合器 20 200922814 轉速是否到達離心離合器的接合條件。也就是說若馬達的

轉速未到賴夠使離㈣合轉合的歸，㈣擎並不會 被啟動。 S 這個結果造成，若系統於馬達轉速未達到離心離合器 接合的條件下需啟動引擎時，則 ° ..4〇 . + 則此動力接合機構將無法完 成爾需求。故上述混合動力機車並非十分理相，6有 改善之空間。 丁刀理心、尚有 ^明人緣因於此’本於積極發明之精神，亟思一種可 完成此項嘉惠世人之本發明系統’幾經研究實驗終至 【發明内容】 本發明係有關於一種機車混合動力 械能至一電動機之一入六紅μ 、 系、，先，其係耦合機 15 機車驅動輪 ，並將其旋轉動力傳遞至一 機皁驅動輪。包括有：一引擎、_ 變速機構、—第一電動機、一 構、-驅動輪、-電池、及_控制器動機、一動力輕合機 上述之出力軸係藉由減速齒輪組盥 合，而變速機構則連結於入力袖力^車,誕動輪相互麵 電動機係與機車”擎之曲柄軸相於第 與入力軸相互樞接。動力麵合機 =二電動機則 :極接’動力_籌並可選擇式相二=柄轴相 與曲柄轴。此外，控制器並分別 j未搞合入力轴 第二電動機電性連接，控.㈣能選擇二第電::動： 20 200922814 驅動機車驅動輪旋轉或/及第一電動機驅動曲柄軸旋轉、進 而啟動引擎使其輸出動力驅動機車驅動輪旋轉。 藉此’本發明之第一電動機可由控制器直接控制啟動 之時間’不受習用混合動力系統受限於離心離合器之 轉速需到達離心離合器的接合條件方能啟動引擎。且系統 :視車輛行駛之狀況，以控制器選擇性地控制第二電動 Lt引擎之驅動力直接由傳動系統傳輸動力至機車驅動 二二，1本發明可在不同的行駛情況下，使機車在最 置消耗率的狀態下輸出動能以職機車行走。 卜本發明可更包括—車速感知器，車速感知器並 二:Γ電性連接，控制器可讀取車速感知器之訊號以獲 :二日：速’用以自動控制電池提供電力給第二電動機、 ^及第1動機驅動機車之曲柄轴旋轉，並將驅動力直接 由傳動系統傳輸動力至機車驅動輪。 15 另外’本發明可更包括一引擎轉速感知器 =與:空制器電性連接，控制器可讀取引擎轉速二 =以獲得當時機車之引擎轉速’用以自動控制下述至少 機車引擎之曲柄轴旋轉驅動第一電動機發電、並將 發電=電池儲存，機車之入力軸旋轉驅動第二電動機 ^棘驢叙電力傳达至電池儲存’以及機車引擎之曲柄軸 =括動第-電動機發電、並將電力傳送至第二電動機， 藉以提咼動力傳送至機車驅動輪。 许片Γ者’本發明也可更包括—油門開度感知11，油門開 度感知器並與控制器電性連接，控制器可讀取油門開度感 20 200922814 知器之訊號以獲得機車之油門開度變化，用以自動控制機 車之入力軸旋轉驅動第二電動機發電，並將電力傳送至電 池。 :=、，本發明也可更包括一剎車開關感知器，剎車開關 f器並。控制器電性連接，控制器可讀取刹車開關感知 益之Λ號以獲得當時機車之刹車是否啟動，用以自動控制 機車之入力純轉驅動第二電動機發電，並將電力 電池。 ^外’上述之第_電動機及第二電動機除具有驅動機 •之力此外，也具有發電機發電功能，且第二電動機 之功率比第一電動機大。 电㈣ 另外，上述機車之出力軸與機車驅動輪之間可更组設 有一減速絲組，俾可提高扭力驅誠車驅動輪。 15 〇 他等ΐ:搞動力：合機構可為-離心離合器、或其 $ ° 。且變速機構也可為一無段變速機構、 或其他#效之機構。 【實施方式】 本發明1 = 本發明—較佳實施例之剖視圖、及圖2係 Ϊ且Λ'統架構圖。其中顯示有-機車引 li人動^車引擎1包括有1柄軸11，而本實施例之機 糸統仙合至前述機車引擎 】 將其紅轉動力傳遞至一機車 面 工 例包括有：―入力軸Π、-出如圖所示，本實施 出力軸18、一變速機構、一第 20 200922814 一電動機2、一第二電動機3、一動力耦合機構15、一減速 齒輪、’且16、-電池4、—車速感知器61、—引擎轉速感知器 62、一油門開度感知器63、一刹車開關感知器64、以及一 控制器5。 如圖1所示，第一電動機2係與機車引擎丨之曲柄軸^柩 接而第一電動機3則與入力軸丨7柩接，變遠機構係連結於 入力軸17與出力軸18之間。至於動力耗合機構⑸系與入力 軸17及曲柄軸11枢接，動力耦合機構15可選擇式耦合、或 未搞合入力軸17與曲柄仙。且出力軸18與機車驅動輪Μ 之間組設有—減速齒輪組16，亦即出力軸Μ係經由減速齒 輪組16軸合至機相動輪21，俾可提高扭力驅動機車驅 動輪21。在本實施例巾，機車驅動輪_為—機車後輪， 且動力耦合機構15係為一離心離合器。 " 15

此外’如圖1所示，變速機構於本實施例中係指一益段 變速機構，包括有-驅動盤121、一滑動驅動盤⑵、一滚 :!23、一傳動盤142、一滑動傳動盤i4i、以及一傳動盤彈' 頁143。其中’驅動盤121及滑動驅動盤122均軸向組設於入 力輔17上’ 人力軸17之旋轉促使滾珠123以其離心力而推 頂滑動驅動盤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均軸向組設於出力軸18上， ^⑷係以其彈力而推頂滑動傳動盤⑷沿出力軸18 向移動。 isg 厶，/| 丨/丁、刀α丹电见4、第—電動機2 第二電動機3、車速感知器6卜引擎轉速感知器62、油門 20 200922814 - 度感知器63、及剎車開關感知器64電性連接。且控制器5係 能選擇式控制下述至少其一：第二電動機3驅動機車驅動輪 21旋轉、第一電動機2驅動曲柄軸11旋轉、進而驅動機車驅 動輪21旋轉、第一電動機2切換成發電機產生電力給電池4 5充電儲存、第一電動機2切換成發電機產生電力直接供應第 一電動機3電力、及第二電動機3切換成發電機產生電力給 電池4充電儲存。在本實施例中，第二電動機3之功率比第 一電動機2大。 此外，在本實施例中，當引擎丨啟動後第一電動機2可 1〇切換成發電機產生電力給電池4充電，或者直接供應第二電 動機3電力以驅動機車驅動輪21行走。而第二電動機^不僅 可驅動機車驅動輪21行走，也可切換成發電機發電產生電 力給電池4充電儲存。另外，第二電動機3的驅動力係直接 經由入力軸17傳輸動力至機車驅動輪21，但是引擎〗之動力 15必須要動力耦合機構15接合後才能傳輸動力至機車驅動輪 21 ° 請參閱圖3係本發明一較佳實施例於低速行駛時之示 意圖，並請一併參閱圖丨。此時驅動車輛行駛之動力僅需第 二電動機3供應就足夠，因此，當控制器5讀取車速感知器 20 61之訊號，獲得當時車輛係於低速行駛時，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驅動入 力軸17、進而帶動出力軸職轉’再傳輸動力至機車驅動 輪21。在此低速行駛時，動力耦合機構15係在未耦合之狀 態，亦即入力軸17與引擎丨之曲柄軸丨丨並未耦合。 200922814 請參閱圖4係本發明一較佳實施例於低速至中速行駛 時之不意圖，並請一併參閱圖卜此時驅動車輛行駛之動力 需要由輸出動力較大之引擎〗供應，因此’當控制器5讀取 車速感知器61之訊號，獲得當時車輛係於低速朝向中速行 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驅動入力軸17、進而帶動出力轴職 轉再傳輸動力至機車驅動輪21外。且控制器5會控制電、、也 4提供電力給第一電動機2、進而啟動引擎卜惟此時引擎i 之轉速尚屬低轉速，動力搞合機構15仍在未麵合之狀能， 亦即入力軸17與引擎1之曲柄軸11尚未搞合。 。 凊參閱圖5係本發明—較佳實施例於巾、高速行敬時之 :意請—併參閱圖1。由於車輛於中、高速行駛時， 第-電動機3之動力輸出性能已不足供應給車祕中、 15 =駛之需求。因此’車輛於中、高速行驶時係由輸出動力

Si::擎=應’故在此狀態下，動力耦合機構15係絲 :狀心’亦即^力軸17與引擎1之曲柄軸11已輕合。且引 圍：,：二制駛時，係為引擎1的最佳運轉效率範 ^故田控制裔5讀取引擎轉速感知器62之訊號 :引擎1在此範圍内運轉時，控制器5可控制利用引擎％; 力動第—電動機2、及第二電動機二^ ::送至她也4儲存。換言之，當車輛於中、高速行駛:電 ，速=、及第—電動機2、與第 電量 大，則引擎1之負荷就愈大。 發電量愈 20 200922814 言月繼、'力參閱圖6係本發明—較佳實施例於高負—一 時之示意圖，並請-併參„卜#車輛所f之動力 擎！的最佳運轉效率範圍時所能提供之動力，或者於I 速狀態需要較大的加速扭力時，則車輛所需之動力除由： 擎1供應外，第二電動機3也會提供動力與引擎！一同輸 力驅動車輛。故在此狀態下，動力耦合機㈣係在耦人之 狀態’亦即人力軸17與引擎丨之曲柄仙⑽合。 ，取引擎轉速感知器62、及油門開度感知器63之：；： 付當時引擎！在最佳運轉效率範圍内絲*足車㈣需之 動力時’㈣H5可控制之曲柄如驅動第—電 =將電力傳送至第二電動機3、同時電池4之電力也傳 ^ 電動機3、且第二電動機3及引擎1之曲柄軸11之動 L傳輸動力至機車驅動輪21，俾能提高動力輸出來驅動 機車驅動輪21。 15立°月再參閱圖7係本發明一較佳實施例於滑行駛時之示 〜圖並^ —併參閱圖1。當車輛係於滑行或煞車申，此時 停止運轉，且動力耦合機構15係在未耦合之狀態， 二#力轴17與引擎1之曲柄軸11並未耦合，因此，當控制 ^ ^ ^由門開度感知器63、或剎車開關感知器64之訊號， 二于:夺車輛係於滑行或煞車時，控制器5可控制入力軸17 存動電動機3發電、並將電力傳送至該電池4充電儲 ^内亦即將滑行時車輛之慣性減喊換成電能儲存於電 12 200922814 藉此’本發明之第一電動機2可由控制器5直接控制啟 動引擎1之時間，不受習用混合動力系統受限於離心離合器 之轉速需到達離心離合器的接合條件方能啟動引擎。且控 制器5可視行駛之狀況，控制第二電動機3、及引擎丨之驅動 5力直接由傳動系統傳輸動力至機車驅動輪21之時機，故本 發明可在不同的行駛情況下，使機車在最佳能量消耗率的 狀態下輸出動能以驅動機車行走。 上述實施例僅係為了方便說明而舉例而已，本發明所 主張之權利範圍自應以申請專利範圍所述為準，而非 10 於上述實施例。 又 【圖式簡單說明】 圖1係本發明一較佳實施例之剖視圖。 圖2係本發明一較佳實施例之系統架構圖。 15

20 圖3係本發明一較佳實施例於低速行駛 土 圖4係本發明一較佳實施例於低速至中思圖 圖5係本發明-較佳實施例於中、行^時之示意圖 圖6係本發明—較佳實施例於高負荷行：：：之示意圖。 圖7係本發明—較佳實施例於滑行時之示意圖。 第—電動機 電池 曲柄車由 【主要元件符號說明】 機車引擎 第一電動機 控制器 13 200922814 13 皮帶 15 動力耦合機構 16 減速齒輪組 17 入力軸 18 出力軸 21 機車驅動輪 61 車速感知器 62 引擎轉速感知器 63 油門開度感知器 64 剎車開關感知器 121 驅動盤 122 滑動驅動盤 123 滾珠 141 滑動傳動盤 142 傳動盤 143 傳動盤彈簧 14

Claims (1)

1. 200922814 十、申請專利範圍： 1·-種機車混合動力系統，係耦合至—機 曲柄軸上並將其旋轉動力一 合動力系統包括： 動輪，錢車混 一入力軸； 出力軸，其係耦合至該機車驅動輪； 一 構’其係連結於該入力軸與該出力軸之間； 一電動機’係與該曲柄轴柩接； 第一電動機’係與該入力軸柩接； 動力輕合機構’係與該人力軸及該 以選擇式叙合、或未耦合該入力轴與該曲柄轴U接用 一電池；以及 -φ:控制器’係分別與該電池、該第-電動機、及該第 15 20 =2電性連接；馳㈣係能選擇式㈣下述至少其 -亥電動機驅動該機車驅動輪旋轉、 機驅動該曲柄軸旋轉“驅動該機車驅動輪旋轉 其更專利範圍第1項所述之機車混合動力系統， 制速感知11 ’其係與該控制器電性連接，該控 该電池提供電力私篦_h ^ ^ . 柄轴旋轉。弟—電動機、及該第一電動機驅動該曲 並#W專利範圍第1項所述之機車混合動力系統， 今於制〜W擎轉速感知11 ’其係與該控制器電性連接， 〜買取該引擎轉速感知器之訊號，用以控制下述至 15 200922814 少其一：該曲柄軸驅動該第一電動機發電並將電力傳送至 該電池、該入力軸驅動該第二電動機發電並將電力傳送至 該電池、及該第一電動機發電並將電力傳送至該第二電動 機。 5 4·如巾請專職圍第1項料之機車混合動力系統， 其更包括-油門開度感知器，其係與該控制器電性連接， 該控制器讀取該油門開度感知器之訊號，用以控制該入力 軸驅動該第二電動機發電、並將電力傳送至該電池。 5.如申請專利範圍第〗項所述之機車混合動力系統， H)其更包括-剎車開關感知器，其係與該控制器電性連接， 該控制器讀取該剎車開關感知器之訊號，用以控制該入力 軸驅動該第r電動機發電、並將電力傳送至該電池。 6·如申請專利項所述之機車混合動力系統， 其中’該第二電動機之功率比第—電動機大。 15 7·如中請專利範圍第1項所述之機車混合動力系統， ”中該出力軸與該機車驅動輪之間更組設有―減速齒輪 組。 8.如申4專利範圍第旧所述之機車混合動力系統， 其中，該動力耦合機構係為一離心離合器。 2〇 9·如申請專利範圍第1項所述之i車混合動力系統， 其中，s玄機車驅動輪係為一機車後輪。 10.如申請專利範圍第！項所述之機車混合動力系統， 其中，該變速機構係為一無段變速機構。 16