CN100445144C - 电动车辆 - Google Patents

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Abstract

本发明的目的是通过提供行驶感觉的辅助来提供安全感。本发明提供了一种电动车辆，其通过使用由发动机(10)驱动的发电机(13)的发电电能与电池(15)的电能驱动驱动电动机(18)而行驶，该电动车辆包括：检测电池(15)的残余容量的电池余量检测装置(201)，以及电动机控制装置(200)，当残余容量低于预定的下限值时，该电动机控制装置(200)降低与油门(5a)的旋转角度对应输出的油门输出信号的电压值以使其比残余容量大于等于下限值时的电压值低，从而控制驱动电动机(18)的转速。

Description

电动车辆
技术领域
本发明涉及通过使用由发动机驱动的发电机的发电电能和电池的电能驱动驱动电动机而行驶的电动车辆。
背景技术
在传统的电动车辆中有一种混合动力式电动车辆，该混合动力式电动车辆搭载了在行驶当中给电池充电的发动机驱动式的发电机，其中所述电池用于给对驱动轮进行驱动的驱动电动机供电。该电动车辆采用了如下结构：向驱动电动机提供发电机的发电电能与电池的电能，并仅以该驱动电动机的动力来行驶(例如，专利文献1)。
专利文献1：日本专利文献特开2001-105899号公报(第1～9页，图1～图11)。
发明内容
在这种电动车辆中，当采用通过握住以往发动机车辆上使用的油门把手并进行转动来控制车辆的行驶速度的方式时，与发动机车辆相比其声音小，因而对于驾驶员来说，在行驶过程中会因为安静而给人以不安的感觉。
这是由于，随着追随油门操作而起伏的发动机的“声音”这一要素的消失，将缺失行驶感觉的一大要素，结果导致不安感进一步增强。
本发明是鉴于上述问题而作出的，其目的是提供一种通过提供行驶感觉的辅助能够带来安全感的混合动力式电动车辆。
为了解决上述问题，并达到发明目的，本发明如下构成。
本发明第一方案是一种电动车辆，通过使用由发动机驱动的发电机的发电电能与电池的电能驱动驱动电动机而行驶，其特征在于，包括：
电池余量检测装置，对所述电池的残余容量进行检测；以及
电动机控制装置，当所述残余容量低于预定的下限值时，降低与油门的旋转角度对应输出的油门输出信号的电压值以使其比所述残余容量大于等于所述下限值时的电压值低，从而控制所述驱动电动机的转速。
本发明的第二方案是一种电动车辆，通过使用由发动机驱动的发电机的发电电能与电池的电能驱动驱动电动机而行驶，其特征在于，包括：
燃料余量检测装置，对燃料箱的残余燃料进行检测；以及
电动机控制装置，当所述残余燃料低于预定的下限值时，降低与油门的旋转角度对应输出的油门输出信号的电压值以使其比所述残余燃料大于等于所述下限值时的电压值低，从而控制所述驱动电动机的转速。
本发明的第三方案是一种电动车辆，通过使用由发动机驱动的发电机的发电电能与电池的电能驱动驱动电动机而行驶，其特征在于，包括：
异常检测装置，对车辆的异常进行检测；和
电动机控制装置，当检测到所述异常时，降低与油门的旋转角度对应输出的油门输出信号的最大电压值以使其比正常时的最大电压值低，从而控制所述驱动电动机的转速。
本发明的第四方案是一种电动车辆，通过使用由发动机驱动的发电机的发电电能与电池的电能驱动驱动电动机而行驶，其特征在于，包括：
车辆状况检测装置，其对车辆状况进行检测；和
发动机控制装置，根据所述车辆状态的检测来改变所述发动机的转速。
发明效果
通过上述的结构，本发明具有以下的效果。
在本发明第一方案中，当残余容量低于预定的下限值时，降低与油门的旋转角度对应输出的油门输出信号的电压值以使其比残余容量大于等于下限值时的电压值低，从而控制驱动电动机的转速。为了维持规定的行驶速度，需要比残余容量大于等于预定的下限值的时候增大油门的旋转。由此，不通过在仪表板等上进行显示，也能够将电池的残余容量以油门的反应的形式可靠地传达给驾驶员。尤其在驾驶两轮车时，与驾驶四轮车的时候相比驾驶员更需要注意前方，为了集中精力驾驶，将电池的残余容量作为油门的反应的做法比面板显示更能可靠地将其传达给驾驶员，这是一大优点。此外，当消耗了超过发电的电能时，可在开始进行发电/充电之前以余量比例来抑制输出，从而可对电池容量进行管理。
在本发明第二方案中，当残余燃料低于预定的下限值时，降低与油门的旋转角度对应输出的油门输出信号的电压值以使其比残余燃料大于等于下限值时的电压值低，从而控制驱动电动机的转速。因此，当残余燃料低于预定的下限值时，为了维持规定的行驶速度，需要比残余容量大于等于预定的下限值的时候增大油门的旋转。由此，不通过在仪表板等上进行显示，也能够将残余燃料以油门的反应的形式可靠地传达给驾驶员。尤其在驾驶两轮车时，与驾驶四轮车的时候相比驾驶员更需要注意前方，为了集中精力驾驶，将残余燃料作为油门的反应的做法比面板显示更能可靠地将其传达给驾驶员，这是一大优点。
在本发明的第三方案中，一旦检测到异常，就降低与油门的旋转角度对应输出的油门输出信号的最大电压值以使其比正常时的最大电压值低，从而控制驱动电动机的转速。由于如果有异常则既便增大油门的旋转角度也不会达到正常时的最大行驶速度，因而不在仪表板等上进行显示，也能够可靠地将行驶当中的车辆异常传达给驾驶员。尤其在驾驶两轮车时，与驾驶四轮车的时候相比驾驶员更需要注意前方，为了集中精力驾驶，将异常作为油门的反应的做法比面板显示更能可靠地将其传达给驾驶员，这是一大优点。
在本发明的第四方案中，通过根据车辆状况的检测来改变发动机的转速，使得发动机的振动/声音有意义地根据车辆状况(车速、温度、汽油余量、电池状况等)而变化，由此传达给驾驶员。例如，当刚要向上爬坡并且使用电池电能与发动机发电电能二者来行驶时，如果电池余量接近下限设定值，则提高发动机的转速，或者使转速具有周期变化，例如加快周期以使驾驶员感受到运行状况，这样可将车辆状态作为感官直觉信息来传达，从而能够向驾驶员传递信息以不造成不安感。
附图说明
图1是混合动力式电动车辆的侧视图；
图2是沿图1的II-II线的截面图；
图3是沿图1的III-III线的截面图；
图4是沿图1的IV-IV线的截面图；
图5是混合动力式电动车辆的动力传递的说明图；
图6是示出本发明第一方案所述的概要结构的框图；
图7是油门旋转角度与油门输出信号之间关系的示意图；
图8是本发明第二方案所述的概要结构的框图；
图9是本发明第三方案所述的概要结构的框图；
图10是油门旋转角度与油门输出信号之间关系的示意图；
图11是表示本发明第四方案所述的概要结构的框图；
图12示出根据车辆状态来改变发动机转速的状态的示意图。
标号说明：
1混合动力式电动车辆
2车体
4转向轮
5a油门
7驱动轮
10发动机
13发电机
14燃料箱
15电池
16混合动力控制器
17电动机控制器
18驱动电动机
200电动机控制装置
201电池余量检测装置
210燃料余量检测装置
220异常检测装置
230车辆状况检测装置
A控制装置
具体实施方式
下面，对本发明电动车辆的实施方式进行说明，但本发明并不局限于该实施方式。此外，本发明的实施方式是发明的最佳实施方式，本发明的术语不限定于此。
图1是混合动力式电动车辆的侧视图，图2是沿图1的II-II线的截面图，图3是沿图1的III-III线的截面图，图4是沿图1的IV-IV线的截面图，图5是混合动力式电动车辆的动力传递的示意图。
在图1至图4中，作为本实施方式中的电动车辆，示出了混合动力式电动车辆1。该混合动力式电动车辆1具有转动自如地支承在车体2的前端部2a上的前叉3。在该前叉3的下部支承着转向轮4，即前轮。在前叉3的上部设置有转向把手5。
在车体2的后端部2b上设有向后延伸的左右一对臂2c，在该左右一对臂2c上支承着驱动轮7，即后轮。此外，在车体2的后端部2b上向上方延伸地设有车座支撑部2d，在该车座支撑部2d上安装了车座9。
在车体2的前端部2a与后端部2d之间设置有车体脚踏板2e，如图2所示，该车体脚踏板2e比左右一对臂2c的宽度稍稍宽一些，确保了坐在车座9上的驾驶员的放脚空间。
在该车体2的车体脚踏板2e的内部，在前侧以使发动机10的气缸轴呈上下方向地配置了发动机10，以平面视角来看在发动机10的车辆行驶方向右侧配置了进气系统11，在车辆行驶方向左侧配置了排气系统12。发动机10为空冷式四冲程发动机。
如图2所示，进气系统11由进气管11a、化油器11b、空气滤清器11c构成。进气管11a与发动机10的气缸10a的车辆行驶方向右侧相连，在该进气管11a上配置1化油器11b。在空气滤清器11c的后部连接有进气吸入管11d。在所述化油器11b上经由燃料供应管14a而连接着燃料箱14，通过化油器11b所具有的电磁阀11b1来进行燃料供应。
排气系统12由排气管12a、消音器12b构成。排气管12a连接在发动机10的气缸10a的车辆行驶方向左侧，在该排气管12a上连接了消音器12b。在该消音器12b上配置了废气排出管12b1，该废气排出管12b1向下方延伸。如图3所示，该废气排出管12b1向发动机一侧弯曲，通过该弯曲部12b2，开口部12b3位于发动机10的下方，并朝着车辆中心方向的路面排出废气。
此外，如图2所示，发电机13配置于发动机10的后方位置，该发电机13通过发动机10而发电。在该发动机10的上方位置配置了储存发动机10的燃料的燃料箱14。
在该发动机10与发电机13之间配置有发动机冷却风扇80。发动机10的曲轴10b沿车辆行驶方向配置，将该曲轴10b与发电机13的转轴13a在使它们的轴端彼此相对的方向上用联结器99连接起来。因此，发动机10的曲轴10b的驱动力被传递到发电机13的转轴13a上。在该曲轴10b上设置有发动机冷却风扇80。
如此在发动机10与发电机13之间配置了发动机冷却风扇80，通过配置发动机冷却风扇80，能够以小型且简单的结构对发动机10及发电机13进行冷却。
此外，在车体2的车体脚踏板2e的位于发电机13后方的位置上配置了电池15，并在该车体脚踏板2e的位于电池15后方的位置上配置了由混合动力控制器16与电动机控制器17构成的控制装置A。在该混合动力控制器16与电动机控制器17的后方配置了驱动电动机18。该驱动电动机18的链轮18a通过链条19连接在驱动轮7的轮20的链轮21上。
为了缩短驱动电动机18与驱动轮7的车轴部之间的距离，驱动电动机18被设置在发动机10的车辆行驶方向上的后侧。
这样驱动电动机18的动力通过链条19被传递到驱动轮7一侧，但也可以通过万向节传递到驱动轮7一侧。链条19可以使用通常用于自行车的金属制的链条或将橡胶带以碳纤维进行强化后的链条。
如图5所示，电池15由多个电池单元15a、电池余量计15b、电池温度计15c构成。电池单元15a由以往公知的镍氢单电池或镍镉单电池等构成，它们分别被串联连接。电池余量计15b向混合动力控制器16发送电池余量信息，电池温度计15c向混合动力控制器16发送电池温度信息。
本实施方式的混合动力式电动车辆1配有转向轮4与驱动轮7，在该转向轮4与驱动轮7之间，且在车体脚踏板2e的内部配置有发动机10、发电机13、电池15、混合动力控制器16、电动机控制器17及驱动电动机18。将由该发动机10驱动的发电机13的发电电能与电池15的电能供应给驱动电动机18，并将该驱动电动机18的动力传递至驱动轮7来行驶。该驱动轮7的轮20上配置有变速器40。
如图2、图4及图5所示，本实施方式的驱动电动机18包括电动机36与变速器37。变速器37改变电动机36的旋转速度而对驱动轮7进行驱动。
混合动力控制器16用于控制电池15的充放电和发动机10的转速，如图5所示，其包括发动机控制装置16a、对电池15的残余容量进行设定的残余容量设定装置16b等，并与显示装置50相连。显示装置50具有图中未示出的警告灯，并设置在转向把手5的附近。当电池15已经弱化时，混合动力控制器16使警告灯点亮。电池15的弱化可以由残余容量设定装置16b根据电池余量计15b的电池余量信息来检测。
发动机控制装置16a采用了如下结构：当残余容量设定装置16b设定的残余容量低于预定的下限值时，起动发动机10来开始发电机13的发电/充电，当残余容量达到预定的上限值时，停止发动机10来中止发电机13的发电/充电。即，当电池15的残余容量低于下限值时，通过发动机10驱动发电机13并发电机13发出的电能对电池15进行充电，直到残余容量达到上限值为止。
此外，发动机控制装置16a采用了如下结构：当车速传感器51检测到的车速为超过预定值的高速时，停止发动机10。此外，当通过车速传感器51的检测，混合动力式电动车辆1没有行驶而停止时，停止发动机10。
通过驾驶员的油门操作而输出的油门信号被输入到电动机控制器17中，该电动机控制器17按照与油门操作力度的大小大致成比例的方式来控制驱动电动机18的动力。
本实施方式的发动机10的起动是通过由发电机13驱动曲轴10b来实施的，并且发动机10的停止是通过由混合动力控制器16打开点火电路来实施的。
在本实施方式中，将变速器37配置在驱动电动机18的部分上，将变速器40配置在驱动轮7的车轴部上，并通过链条19将驱动电动机18的动力传递至驱动轮一侧，由此能够扩大速度范围。因此，即使是小型的驱动电动机18也可以确保起步性能，并且还能高效地达到最高速度。驱动电动机8被配置在驱动轮7的轮胎外周部7a的车辆行驶方向上的前侧。
此外，通过将变速器37、40设置在驱动电动机一侧与驱动轮这两个地方，能够使其结构小型化并简单。此外，还能在将驱动轮一侧的重量增加抑制到最小限度的情况下采用变速器37、40。
此外，通过变速器37、40，即使使用最大输出或额定输出小的电动机也可以维持足够速度的行驶性能，因而能够构成搭载了小型引擎发动机的节能且废气少的清洁、小型而且重量轻的新型混合动力式电动车辆1。
变速器37、40为自动变速器，可使操纵者的操作更加简便，从而可提高操纵性能/行驶性能。另外，也可以使变速器37或变速器40中的一个为自动变速器。此外，在本实施方式中，也可以代替链条19而由万向节将驱动电动机18的动力传递至驱动轮一侧。
在本实施方式的混合动力式电动车辆1中，按照发动机10、发电机13、电池15、控制装置A、驱动电动机18的顺序，将这些部件在行进方向上从前侧起串联排列并配置于车体脚踏板2e的内部，由此可以使得车体流畅。因此，可以大幅度地降低车体的空气阻力。此外，发动机10、发电机13、电池15、控制装置A、驱动电动机18呈直线配置，从而可以最短距离布置与它们相连的配管、配线。此外，随着缩短配线还可以减小电阻。
此外，如图1所示，从侧面观看，车体脚踏板2e位于将转向轮4与驱动轮7的上端连接起来的线L1的下方，并由于车体脚踏板2e从侧面观看时位于连接转向轮4与驱动轮7的上端的线L1的下方，因而能够大幅度降低车体的空气阻力。
此外，在车体脚踏板2e中，在吸气系统一侧的侧方开口形成了冷却风的冷却风吸入口90，在发动机上方前侧开口形成了冷却风吸入口91，在驱动电动机一侧的下方开口形成了冷却风吸入口92。如图3所示，在车体脚踏板2e中，在进气系统一侧的下方开口形成了冷却风吸入口96，并且在排气系统一侧的下方开口形成了进行冷却后的冷却风的冷却风排出口95。
当该混合动力式电动车辆1行驶时，通过发动机冷却风扇80的驱动，使车体脚踏板2e的内部成负压。因此，如图3所示，通过冷却风吸入口90而从进气系统一侧的侧方吸入冷却风，通过冷却风吸入口91而从发动机上方前侧吸入冷却风。并且通过冷却风吸入口96而从进气系统一侧下方吸入冷却风。此外，如图2所示，通过冷却风吸入口92而从驱动电动机一侧下方吸入冷却风，冷却风对驱动电动机18、控制装置A、电池15、发电机13与发动机10进行冷却。这些冷却风进而按照构成排气系统12的排气管12a、消音器12b的顺序从温度低的一方开始进行冷却，由此可以提高冷却效率，并通过以简单结构进行充分冷却，能够构成小型、轻量且廉价的混合动力车。
如图6所示，第一方案所述的发明包括：电池余量检测装置201，其由对电池15的残余容量进行检测的电池余量计15b构成；电动机控制装置200，当残余容量低于预定的下限值时，其降低与油门5a的旋转角度对应输出的油门输出信号的电压值以使该电压值比残余容量大于等于下限值时的电压值低，从而控制驱动电动机18的旋转速度。
在本实施方式中，电动机控制装置200被配置在混合动力控制器16中，电池余量检测装置201被配置在电池15上，但电池余量检测装置201也可以被配置在混合动力控制器16上。
如图7所示，在电动机控制装置200中，根据油门5a的旋转角度θ来增大油门输出信号的电压值v，由此控制驱动电动机18的转速。该转速控制安装控制特性线K1而进行，在规定油门旋转角度θ上达到最大。驾驶员通常通过将油门5a旋转0～30度左右来控制驱动电动机18的转速。
在该电动机控制装置200中，当残余容量低于预定的下限值时，如控制特性线K2所示那样进行控制。即，为了维持在控制特性线K1的控制中油门5a的旋转角度θ为10度时的行驶速度H1，在控制特性线K2的控制中，油门5a的旋转角度θ需达到20度，即需增大油门5a的旋转。
如此，当电池15的残余容量低于预定的下限值时，使得与油门5a的旋转角度对应输出的油门输出信号的电压值比残余容量大于等于下限值时的电压值低，从而控制驱动电动机18的转速。因此，当电池15的残余容量低于预定的下限值时，为了维持规定的行时速度，需要比残余容量大于等于预定的下限值的时候增大油门5a的旋转。
因此，不通过在仪表板等上进行显示，也能够将电池15的残余容量以油门5a的反应的形式可靠地传达给驾驶员。尤其在驾驶两轮车时，与驾驶四轮车的时候相比驾驶员更需要注意前方，为了集中精力驾驶，将电池的残余容量作为油门的反应的做法比面板显示更能可靠地将其传达给驾驶员，这是一大优点。此外，当消耗了超过发电的电能时，可在开始进行发电/充电之前以余量比例来抑制输出，从而可对电池容量进行管理。
如图8所示，第二方案所述的发明包括：对燃料箱14的残余燃料进行检测的燃料余量检测装置210；以及电动机控制装置200，当残余燃料低于预定的下限值时，其降低与油门5a的旋转角度对应输出的油门输出信号的电压值以使该电压值比残余燃料大于等于下限值时的电压值低，从而控制驱动电动机18的转速。
在本实施方式中，电动机控制装置200被配置在混合动力控制器16中，燃料余量检测装置210被配置在燃料箱14上。
如图7所示，在电动机控制装置200中，当残余燃料低于预定的下限值时，如控制特性线K2所示那样进行控制。即，为了维持在控制特性线K1的控制中油门5a的旋转角度θ为10度时的行驶速度H1，在控制特性线K2的控制中，油门5a的旋转角度θ需达到20度，即要增大油门5a的旋转。
如此，当残余燃料低于预定的下限值时，使得与油门5a的旋转角度对应输出的油门输出信号的电压值比残余燃料大于等于下限值时的电压值低，从而控制驱动电动机18的转速。因此，当残余燃料低于预定的下限值时，为了维持规定的行驶速度，需要比残余容量大于等于预定的下限值的时候增大油门5a的旋转。
因此，不通过在仪表板等上进行显示，也能够将残余燃料以油门5a的反应的形式可靠地传达给驾驶员。尤其在驾驶两轮车时，与驾驶四轮车的时候相比驾驶员更需要注意前方，为了集中精力驾驶，将残余燃料作为油门的反应的做法比面板显示更能可靠地将其传达给驾驶员，这是一大优点。
如图9所示，第三方案所述的发明包括：对车辆的异常进行检测的异常检测装置220；以及电动机控制装置200，当检测出异常时，其降低与油门5a的旋转角度对应输出的油门输出信号的最大电压值以使该最大电压值比正常时的最大电压值低，从而控制电动机18的转速。
在本实施方式中，电动机控制装置200被配置在混合动力控制器16中，异常检测装置220被配置在发动机10等上。
异常检测装置220对发动机温度、燃料不足、电池弱化等车辆异常进行检测。如图10所示，一旦检测到异常，电动机控制装置200就如控制特性线K3所示那样进行控制，使得与油门5a的旋转角度对应输出的油门输出信号的最大电压值降低到规定以下。
如此，当检测出异常时，使得与油门5a的旋转角度对应输出的油门输出信号的最大电压值低于正常时的最大电压值，从而控制驱动电动机18的转速。因此，如果有异常，则即使增大油门5a的旋转角度也不会达到正常时的最大行驶速度，因而与显示到仪表板的情况相比，更能可靠地将行驶当中的车辆异常传达给驾驶员。尤其在驾驶两轮车时，与驾驶四轮车的时候相比驾驶员更需要注意前方，为了集中精力驾驶，将异常作为油门的反应的做法比面板显示更能可靠地将其传达给驾驶员，这是一大优点。
如图11所示，第四方案所述的发明包括：对车辆状况进行检测的车辆状况检测装置230；以及发动机控制装置16a，其根据车辆状况的检测来改变发动机10的转速。在本实施方式中，发动机控制装置16a被配置在混合动力控制器16中，车辆状况检测装置230被配置在发动机10等上。
车辆状况检测装置230对车速、发动机温度、燃料余量、电池状况等车辆状况进行检测。发动机控制装置16a例如如图12所示那样控制，即虽然以往基于一般设定而给出规定的发动机转速，但在通常的驾驶当中给发动机转速施加起伏的旋转波动，并例如如下控制其旋转周期波动。
例如，在通常的驾驶当中在发动机转速上施加周期为人的心律数程度的起伏的旋转波动，在爬坡时缩短周期，而在下坡时加长周期。此外，在加速时，不进行起伏旋转波动的控制而只进行加速，在减速时，不进行起伏旋转波动的控制而只进行减速。在该行驶速度控制当中，可以事先制定好可根据驾驶员的喜好来选择的模式。
如此，通过根据车辆状况的检测来改变发动机10的转速，使得发动机10的振动/声音有意义地根据车辆状况(车速、温度、汽油余量、电池状况等)而变化，由此传达给驾驶员。例如，当刚要向上爬坡并且使用电池电能与发动机发电电能二者来行驶时，如果电池余量接近下限设定值，则提高发动机的转速，或者使转速具有周期变化，例如加快周期以使驾驶员感受到运行状况，这样可将车辆状态作为感官直觉信息来传达，从而能够向驾驶员传递信息以不造成不安感。
工业实用性
本发明可应用于通过使用由发动机驱动的发电机的发电电能和电池的电能驱动驱动电动机而行驶的电动车辆。

Claims (4)

1.一种电动车辆，通过使用由发动机驱动的发电机的发电电能与电池的电能来驱动驱动电动机而行驶，其特征在于，包括：
车辆状况检测装置，对车辆状况进行检测；和
发动机控制装置，根据所述车辆状况的检测来使所述发动机的转速具有周期变化。
2.根据权利要求1所述的电动车辆，其特征在于，
所述车辆状况检测装置检测燃料余量，
所述发动机控制装置根据所述燃料余量的检测来使所述发动机的转速具有周期变化。
3.根据权利要求1所述的电动车辆，其特征在于，
所述车辆状况检测装置检测所述电池的残余容量，
当所述电池的残余容量接近下限设定值时，所述发动机控制装置使所述发动机的转速具有周期变化。
4.根据权利要求1所述的电动车辆，其特征在于，
所述车辆状况检测装置检测车辆的异常，
当所述异常检测装置检测到车辆发生了异常时，所述发动机控制装置使所述发动机的转速具有周期变化。
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