技術(shù)領(lǐng)域

手動擋油電混合汽車的動力結(jié)構(gòu)/動力切換及動力輸出技術(shù)領(lǐng)域 。

背景技術(shù)：

現(xiàn)有的油電混合汽車系統(tǒng)復(fù)雜成本高昂，本方案只需對普通燃油汽車的動力結(jié)構(gòu)稍加改動即可實現(xiàn)非插電式混合動力的功能。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

傳統(tǒng)的混動模式中發(fā)動機起到驅(qū)動和發(fā)電的雙重作用，為了匹配發(fā)動機，發(fā)電機和電動機必須選擇足夠大的功率，造成成本高、性價比低，即使這樣發(fā)動機發(fā)電的效率也并不高，本方案在車輛動力系統(tǒng)中除主發(fā)動機外再增加一臺輔發(fā)動機，由于輔發(fā)動機只提供發(fā)電功能，可以選擇最佳排量來匹配發(fā)電機，由于輔發(fā)動機在車輛行駛的整個行駛過程及停車時都可以工作，所以輔發(fā)動機可以選擇功率較小的微型發(fā)動機，所需動力電池的容量也可以較小，以一臺1.5噸的小型車為例，8到9KW的電動機通過多級減速齒輪直接聯(lián)變速箱的動力輸出軸，最大行駛速度可達到50KM/H，在城市道路擁擠的狀況下1到3擋的速度都可以純電動行駛，4擋以上才掛擋啟動主發(fā)動機，在城市道路中車輛一直維持在50KM/H情況的幾率較小，再加上動力電池的能量儲備，發(fā)電機的功率不需太大3K多瓦就行，130CC到150CC的單缸發(fā)動機就足夠帶動，動力布局無須太大的調(diào)整。在道路復(fù)雜的狀況下為了獲得更大的動力，主發(fā)動機和電動機可共同驅(qū)動車輛，以主發(fā)動機的排量1800CC為例，在低速時150CC的單缸發(fā)動機轉(zhuǎn)化為電驅(qū)動加上主發(fā)動機驅(qū)動的動力模式其效率和扭矩要大于或等于1950CC的單一發(fā)動機，如果動力電池充足，電動機以最高功率輸出則動力和扭矩更大，高速時電動機退出由主發(fā)動機驅(qū)動車輛行駛。

其次解決發(fā)動機和電動機的協(xié)調(diào)問題。

點火啟動發(fā)動機，此時離合器未踩下、掛擋手柄掛在空擋，延時熱車，延時點后如果未踩下離合器掛擋則主發(fā)動機燃油控制電路斷開，主發(fā)動機停止工作，加速踏板此時控制電動機的調(diào)速器，車輛純電動行駛，當(dāng)電動機的輸出功率到達最大時，車輛無法再加速，駕駛員可根據(jù)此時的車速把掛擋手柄掛向合適的擋位，由主發(fā)動機單獨或聯(lián)合電動機共同驅(qū)動車輛行駛，無論延時點前后，只要離合器踩下或掛擋手柄離開空擋位置則主發(fā)動機燃油控制電路接通、主發(fā)動機開始工作、同時加速踏板無論踩在什么位置、電動機調(diào)速器都自動回位到零輸出位置、電動機的功率輸出由人工的調(diào)速器切換為行車電腦根據(jù)行車速度及行車阻力等參數(shù)自動調(diào)節(jié)或斷電，加速踏板此時控制主發(fā)動機燃油輸出，車輛減速后駕駛員想使用純電驅(qū)動模式時，只需把換擋手柄掛回空擋、此時主發(fā)動機燃油控制電路斷開、電動機的功率輸出由行車電腦切換為由加速踏板控制的調(diào)速器調(diào)節(jié)。在道路復(fù)雜的狀況下，可像普通燃油車一樣正常操作、掛一擋起步再換2擋、3擋加速，電動機同時參于驅(qū)動。

具體實施方法:

車輛動力系統(tǒng)中除主發(fā)動機外再安裝一臺輔發(fā)動機，主發(fā)動機提供車輛驅(qū)動，輔發(fā)動機只提供發(fā)電功能，平坦道路中車輛低速行駛時主發(fā)動機停止工作，當(dāng)動力電池電量充足時由動力電池為電動機提供電力，當(dāng)動力電池容量低于一定值則輔發(fā)動機啟動，由動力電池和發(fā)電機共同提供電力驅(qū)動電動機，當(dāng)車輛達到一定速度時，由電動機切換到主發(fā)動機驅(qū)動車輛，如果車輛在中低速行駛的時間較長[如50KM/H左右]當(dāng)動力電池和發(fā)電機提供的電力無法滿足電動機的需求時，車輛在任何速度可隨時由電動機切換到主發(fā)動機或電動機和主發(fā)動機共同驅(qū)動，而輔發(fā)動機在電動機關(guān)閉后繼續(xù)為動力電池充電，直到動力電池接近滿額時輔發(fā)動機才停止工作，在主發(fā)動機和輔發(fā)動機都未工作時，由動力電池為車載設(shè)備電池單向供電。在此混動系統(tǒng)中，由于發(fā)電機和電動機的功率較小，主發(fā)動機啟動較為頻繁，本方案采用了兩套啟動模式，車輛從靜止和低速時啟動主發(fā)動機采用啟動機啟動、速度到一定值時主發(fā)動機采用車輛的慣性啟動，兩套啟動裝置分別安裝在發(fā)動機飛輪的兩側(cè)，慣性啟動裝置由連接運動部件的傳動桿代替啟動機的電機，其它的結(jié)構(gòu)都相同，通過電磁閥和嚙合機構(gòu)在不同的速度時分別與發(fā)動機飛輪相嚙和來帶動主發(fā)動機啟動。

其次解決發(fā)動機和電動機的協(xié)調(diào)問題。

首先對掛檔器、離合器和油門加速踏板稍加改造，讓掛擋手柄的搖桿和底座形成一個切換開關(guān)【K1】，掛擋手柄掛在空擋位置時開關(guān)接通，掛擋手柄離開空擋時開關(guān)斷開。在離合器上裝一個雙聯(lián)開關(guān)【K2、K3】，離合器踏板踩下后開關(guān)斷開，踏板回位時開關(guān)閉合。一種新型的加速踏板結(jié)構(gòu)、如圖1，油門加速踏板系統(tǒng)與電機調(diào)速器加速踏板系統(tǒng)并列安裝，油門加速踏板系統(tǒng)的連桿上裝一個電插鎖，調(diào)速器加速踏板系統(tǒng)的連桿上裝一個可伸縮彈性立柱，純電動行駛中油門加速踏板系統(tǒng)上的電插鎖鎖舌卡住調(diào)速器加速踏板系統(tǒng)上的彈性立柱，油門加速踏板系統(tǒng)帶動調(diào)速器系統(tǒng)同步運動，主發(fā)動機啟動時，電插鎖鎖舌縮回則調(diào)速器加速踏板系統(tǒng)與油門加速踏板系統(tǒng)分離自動回位到零輸出位置，油門加速踏板系統(tǒng)零輸出位置裝一個開關(guān)【K4】并通過開關(guān)【K4】觸發(fā)行車電腦、由行車電腦來控制電動機的功率輸出或斷電，調(diào)速器加速踏板系統(tǒng)回位到零輸出位置時開關(guān)【K4】閉合，調(diào)速器加速踏板系統(tǒng)踩下后開關(guān)【K4】斷開?？刂葡到y(tǒng)圖2如下、在汽車的控制電路中增加一個恒定的信號源、如電池或電源，再增加一個延時電路和3個繼電器,信號源輸出端并聯(lián)接開關(guān)K4的一個端口及掛擋手柄開關(guān)K1的一個端口、K1的另一個端口并聯(lián)接延時電路的輸入端和離合器上的一個雙聯(lián)開關(guān)中的K2、延時電路的輸出端接離合器踏板開關(guān)K3、K3的另一個端口接1號繼電器的電流輸入端，1號繼電器的常閉端接入燃油控制電路，離合器踏板開關(guān)K2的另一個端口并聯(lián)接2號、3號繼電器的電流輸入端、2號繼電器的常開端接入電插鎖控制電路，K4的另一個端口接3號繼電器常閉端的一個端口、3號繼電器常閉端的另一個端口接行車電腦，延時電路的作用僅為汽車啟動時為主發(fā)動機熱車，延時點以后延時電路的輸出端相當(dāng)于一個恒定的信號源。

汽車啟動時先點火接通車輛的總控制電路，信號源觸發(fā)延時電路，通過調(diào)整延時電路的元器件參數(shù)可預(yù)先設(shè)定一個延時時間點，在這個時間點以內(nèi)延時電路的輸出端無電流輸出，在這個時間點以后延時電路的輸出端才有電流輸出，在延時時間點以內(nèi)，離合器踏板未踩下、掛擋手柄掛在空擋，1號繼電器的電流輸入端無電流輸入、常閉端狀態(tài)不變，燃油控制電路處于導(dǎo)通狀態(tài)，在延時時間點以后，離合器踏板未踩下，掛擋手柄掛在空擋，1號繼電器的電流輸入端有電流輸入，則1號繼電器的常閉端斷開、燃油控制電路處于切斷狀態(tài)，在離合器踏板未踩下、掛擋手柄掛在空擋時，2號繼電器的電流輸入端有電流輸入、繼電器的常開端變常閉、電插鎖通電則油門加速踏板系統(tǒng)上的電插鎖鎖舌卡住調(diào)速器加速踏板系統(tǒng)上的彈性立柱，踩下加速踏板時電動機的功率輸出由調(diào)速器控制、而主發(fā)動機在延時時間點以內(nèi)空轉(zhuǎn)在延時時間點以后停機。無論延時時間點前后，離合器踏板踩下或掛擋手柄掛離開空擋時，1號繼電器的電流輸入端無電流輸入、燃油控制電路處于導(dǎo)通狀態(tài)，2號繼電器的電流輸入端無電流輸入則電插鎖斷電、電插鎖鎖舌縮回則調(diào)速器加速踏板系統(tǒng)與油門加速踏板系統(tǒng)分離自動回位到零輸出位置，3號繼電器的電流輸入端無電流輸入、信號源通過開關(guān)K4及3號繼電器的常閉端觸發(fā)行車電腦，加速踏板此時控制主發(fā)動機燃油輸出。在離合器踏板松開后掛擋手柄也掛回空擋時，1號繼電器的電流輸入端有電流輸入、燃油控制電路斷開，電插鎖通電，3號繼電器的電流輸入端有電流輸入則常閉端變常開、無論開關(guān)K4是否閉合信號源也無法觸發(fā)行車電腦，電動機的功率輸出由行車電腦變?yōu)榧铀偬ぐ蹇刂啤?/p>

此方案中主發(fā)動機和電動機在變速器動力輸出軸處并聯(lián)輸出，加速踏板控制電動機的輸出功率時，因為換擋手柄掛在空擋，燃油發(fā)動機與傳動系統(tǒng)是分離的，所以燃油發(fā)動機不會對電動機的運行產(chǎn)生影響，電動機的運行效率很高。

圖1是一種新型的加速踏板結(jié)構(gòu)。

圖2是控制系統(tǒng)圖。