CN100581889C - 用于混合动力车辆的驱动控制器 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种用于混合动力车辆的驱动控制器，以即使在安装到如两轮车的空间有限车辆时也有效地将由发动机的驱动产生的发电机输出用于对蓄电池充电。发动机使得发电机产生电力，且使用这样产生的电力对蓄电池充电。电动机通过来自发电机或蓄电池的电力产生动力。通过发动机和电动机的动力使后轮旋转。HCU控制发动机和发电机以用发电机通过发动机而产生的电力对蓄电池充电。为防止从发电机供应到蓄电池的电流超过为蓄电池设定的允许充电电流值，HCU在控制发电机以将发电机的转速控制在其上限或不低于该上限的80%的同时，使发动机的开度减小。

Description

用于混合动力车辆的驱动控制器
技术领域
本发明涉及用于混合动力车辆的驱动控制器。
背景技术
从环境角度，所期望的是使得发动机驱动的车辆排放尽可能少的环境污染物，这带来了目前对除发动机之外还安装有用于驱动车轮的电动机的混合动力车辆的开发，其中驱动轮由电动机驱动。
混合动力车辆在平稳行驶条件期间主要使用电动机作为动力源，从而避免噪声和空气污染的问题，且同时，为了补偿由电动机驱动的电动汽车自身的缺点，还结合电动机来使用发动机。发动机的附加使用使得可以解决与由电动机单独驱动有关的问题，例如在单次充电下可以行驶的距离太短，以及由于所产生的转矩较小引起的实现诸如快速启动、高负荷行驶和高速行驶之类的操作的困难。
作为混合动力车辆，已经开发了例如用于驱动驱动轮的并联混合动力车辆，其中发动机和电动机中的至少一个根据行驶条件或由发电机充电的蓄电池(可充电电池)中剩余的电力量而进行切换。此外，还开发了其发电机由发动机来驱动的串联混合动力汽车，其具有的驱动电机通过仅使用由此发电机产生的电力来驱动正被驱动的驱动轮。
此外，还存在所谓串联/并联混合动力汽车，例如专利文献1中所述的一种，其将串联混合动力和并联混合动力结构结合。
对于这样的具有发动机和电动机两者作为驱动源的混合动力汽车，当由发动机的驱动产生的发电机输出超过电动机所消耗的电力时，例如在低速高负荷行驶期间，所产生的过剩电力用于对蓄电池充电。
此时，可想到的是可能向蓄电池供应会引起蓄电池过热的过量充电电流。考虑到此，相对于从与用户(车辆驾驶员)操作对应的所需驱动力(放电操作)计算出的蓄电池安装重量，混合动力汽车的通常构造都允许确保足够的空间。因此，在混合动力汽车中，对于蓄电池可允许的充电电流足够大，就是说，混合动力汽车安装有这样的蓄电池，其足够大以允许供应由发电机的驱动产生的充电电流。
[专利文献1]JP-U-Hei 2-7702
发明内容
近年来，已经期望将上述的混合动力驱动单元安装到两轮车。一般而言，两轮车中用于安装驱动单元的空间被限制为前轮与后轮之间以及车身内车座之下的空间。而且，与汽车相比，两轮车辆的宽度也较小。
为此，当将如上所述构造的混合动力驱动单元安装到两轮车时，存在这样的问题，即难以安装足够容量的蓄电池以允许在低速高负荷行驶条件等期间供应由发电机的驱动产生的充电电流。
考虑到上述问题已经进行了本发明，且本发明的目的是提供一种用于混合动力车辆的驱动控制器，其即使在驱动控制器安装在诸如两轮车之类空间有限的车辆中时，也能够有效地将通过发动机的驱动所产生的发电机输出用于对蓄电池充电。
根据本发明的用于混合动力车辆的驱动控制器涉及一种用于混合动力车辆的驱动控制器，所述混合动力车辆具有：用于通过燃料燃烧产生动力的发动机；用于通过所述发动机的动力产生电力的发电机；用由所述发电机产生的电力来充电的蓄电池；用于通过来自所述发电机和所述蓄电池之中至少所述发电机的电力来产生动力的电动机；和通过所述发动机和所述电动机中至少一个的动力来旋转的驱动轮，所述驱动控制器包括：控制部分，用于控制所述发动机和所述发电机，以通过所述发动机驱动所述发电机并用所述发电机产生的电力对所述蓄电池充电；和蓄电池电流检测部分，用于检测从所述发电机供应到所述蓄电池的电流并将所述电流输出到所述控制部分，其中，为防止从所述发电机供应到所述蓄电池的所述电流超过为所述蓄电池设定的允许充电电流值，所述控制部分在控制所述发电机以将所述发电机的转速控制在其上限或不低于所述上限的80％的同时，使得所述发动机的节气门开度减小。
根据本发明的用于混合动力车辆的驱动控制器涉及一种用于混合动力车辆的驱动控制器，所述混合动力车辆具有：用于通过燃料燃烧产生动力的发动机；用于通过所述发动机的动力产生电力的发电机；用由所述发电机产生的电力来充电的蓄电池；用于通过来自所述发电机和所述蓄电池之中至少所述发电机的电力来产生动力的电动机；和通过所述发动机和所述电动机中至少一个的动力来旋转的驱动轮，所述驱动控制器包括：控制部分，用于当通过所述驱动轮的旋转而行驶的车身的速度变为预定速度或更低时，由所述发动机驱动所述发电机，并在通过控制由所述发电机产生的电力来产生车辆驱动转矩的同时对所述蓄电池充电；和蓄电池电流检测部分，用于检测从所述发电机供应到所述蓄电池的电流并将所述电流输出到所述控制部分，其中，在所述蓄电池的充电期间，为防止从所述发电机供应到所述蓄电池的所述电流超过为所述蓄电池设定的允许充电电流值，所述控制部分在控制所述发电机以将所述发电机的转速控制在其上限或不低于所述上限的80％的同时，使得所述发动机的节气门开度减小。
根据上述结构，为了防止从发电机供应到蓄电池的电流超过为蓄电池设定的允许充电电流值，在将发电机的转速保持在其上限或不低于上限的80％的同时，减小发动机的节气门开度。节气门开度的减小使得由发动机产生的转矩减小，从而减小了由发动机驱动的发电机的输出。
因此，在诸如低速高负荷行驶的车辆行驶期间，从发电机供应到蓄电池的电流不会变得大于为蓄电池设定的允许充电电流值，从而可以在不必为防止过电流而增大蓄电池容量的情况下执行发动机控制。
此外，可以防止过电流供应到蓄电池，从而实现延长的蓄电池寿命。此外，可以减小蓄电池的容量。
因此，根据如上所述的驱动控制器，有助于安装到诸如两轮车之类具有有限安装空间的车辆，从而实现了能够有效地将由发动机的驱动产生的发电机输出用于对蓄电池充电的混合动力车辆。
如上所述，根据本发明，可以避免从发电机供应到蓄电池的电流变得大于为蓄电池设定的允许充电电流的状况，从而能够在不增加蓄电池容量的情况下进行混合动力驱动单元的控制，且即使在安装到两轮车的情况下，由发动机的驱动产生的发电机输出也可以有效地用于对蓄电池充电。
附图说明
图1是示出了安装有根据本发明实施例的用于混合动力车辆的驱动控制器的小型两轮车的主要部分构造的左侧视图。
图2是示出装备到图1所示小型两轮车的驱动单元的总体构造的视图。
图3是用于解释在根据本发明的作为混合动力车辆的小型两轮车中的驱动控制器的总体构造的框图。
图4是示出具有根据本发明的驱动控制器的小型两轮车的驱动力性能的图。
图5是示出了发动机操作范围的图，用于解释如何通过驱动控制器执行发动机动力控制。
图6是示出与图4对应的各个部件的转速的图。
图7是示出与图4对应的各个部件的输出的图。
具体实施方式
下面，将参考附图详细描述本发明的实施例。
图1是示出了小型两轮车的主要部分构造的左侧视图，其代表了安装有根据本发明实施例的混合动力车辆驱动控制器的混合动力车辆的示例。
图1所示的混合动力车辆是串联/并联混合动力小型两轮车，其作为动力源的发动机和电动机被单独或结合使用来驱动驱动轮。更具体地，该混合动力车辆(下面称作“小型两轮车”)使用动力划分机构将发动机动力分为两部分，一部分用于直接驱动驱动轮而另一部分用于发电，这两种类型动力的使用比例是可变控制的。应该注意到此实施例中使用的词：“前”、“后”、“左”、“右”、“上/上方”、和“下/下方”表示当由驾驶员观察时的方向。
在图1所示的小型两轮车100中，前后车座104和行李箱空间105竖直布置在车身103的后侧上，车身103可枢转地支撑其前侧上的车把102。驱动单元200布置在行李箱空间105下方。除了驱动单元200，小型两轮车100还具有用于控制驱动单元200的驱动控制器(下面称作“控制器”)300(见图3)。
图2是示出装备到图1所示的作为混合动力车辆示例的小型两轮车的驱动单元200的总体构造的视图。
图2所示驱动单元200在单元主体201内部包括发动机210、电动机230、动力分配器250和发电机270。
此处使用的发动机210是双缸发动机，其设置在小型两轮车100的行李箱空间105(见图1)下方。在发动机210中，如俯视图中可见，互相平行延伸的两个气缸212各自的轴线布置在相对于车辆中心轴线A横向对称的位置处，且曲轴211布置为基本与车辆宽度方向平行。
应该注意的是各个气缸212内部的活塞215通过连杆216连接到曲轴211。因此，曲轴211随着活塞215进行竖直移动而旋转。就是说，通过旋转曲轴211，活塞215进行竖直移动，从而发动机210自身被驱动。
曲轴211具有将动力传递到动力分配器250的曲轴齿轮218，其设置在连接到两个活塞215的连杆216的各自的大端部之间。
曲轴齿轮218与绕平行于曲轴211的轴旋转的中间齿轮220啮合，且中间齿轮220与形成在动力分配器250的行星轮架252外周中的齿轮252a啮合。
在曲轴211如上所述通过中间齿轮220连接到动力分配器250的情况下，曲轴211的转矩传递到动力分配器250，且来自动力分配器250侧的驱动力传递到曲轴211。
动力分配器250与电动机230和发电机270一起布置在与曲轴211平行的一个轴上。更具体地，动力分配器250布置在通过使发电机270的转子271的轴部轴向延伸形成的动力轴280上，并绕动力轴280旋转。应该注意的是电动机230和发电机270也绕动力轴280的轴心旋转。
动力分配器250将从发动机210传递来的驱动力适当地分配为车辆驱动力和发电机驱动力，所述车辆驱动力传递到车轴110以直接驱动后轮107，所述发电机驱动力用于使发电机270发电。
此外，动力分配器250设置在动力轴280上以定位在电动机230与发电机270之间。
在动力分配器250中，通过形成在行星轮架252外周中的齿轮252a与中间齿轮220进行啮合的行星轮架252布置为相对于动力轴280同轴旋转，同时与设置在动力轴280外周表面中的太阳轮254轴向相邻。
行星轮架252具有平行于动力轴280延伸并设置在绕动力轴280轴心的同心圆上的行星齿轮销252b，其中行星齿轮256可旋转地设置到行星销252b。
行星齿轮256与太阳轮架254啮合，并在绕其自身轴线旋转的同时绕太阳轮254公转。应该注意的是，太阳轮254与发电机270的转子271的轴部一体地形成以构成动力轴280的一部分。
此外，其内周表面与每个行星齿轮256啮合的齿圈258沿着行星齿轮256的外周布置。
齿圈258与电动机230的转子231结合；当齿圈258绕动力轴280的轴心旋转时，转子231也绕相同轴心旋转。转子231的旋转使得电动机230产生驱动力。
利用动力分配器250，当行星轮架252由于来自曲轴211的驱动力而旋转时，与行星轮架252一体设置的行星齿轮销252b也绕动力轴280的轴心旋转。随此，行星齿轮256类似地旋转并绕太阳轮254公转。然后，太阳轮254和齿圈258两者由于与行星齿轮256啮合而一起旋转。
由于太阳轮254形成在动力轴280中并与发电机270的转子271的轴部形成一体，所以当太阳轮254旋转时，这使得转子271也旋转。因此，太阳轮254的转矩用作发电机驱动力，使得发电机270自身发电。
可旋转地布置在定子272内部的发电机270通过构成动力轴280的转子271的旋转而发电，并且将这样产生的电力供应到蓄电池400(见图1和3)以及电动机230。应该注意的是除了作为发电机的上述功能，发电机270也可以具有作为在从蓄电池接收电力供应时被驱动的电动机的功能。例如，发电机270可以用作当蓄电池的电量等于或低于预定值时用于启动发动机210的单格电池电动机。蓄电池400储存从发电机270供应的电力并将电力供应到电动机230和发电机270。
动力轴280从车辆的一个横向面侧(在此示例中右手侧)通过发电机270的主体内部且通过动力分配器250插入，并可旋转地插入到布置在车辆的另一横向面侧(左手侧)上的电动机230的主体中。
电动机230具有其位于与动力轴280相同轴线上的旋转轴，并且布置在后轮107的前方，并在动力分配器250位于其间的情况下与发电机207并排放置。此处，布置在定子233内部而可绕动力轴280的轴心旋转的转子231形成为圆筒构造，其中动力轴280可旋转地插入其中。
应该注意的是所使用的电动机230可以用作当蓄电池的电量不高于预定值时用于启动发动机210的单格电池电动机。此外，在加速/制动期间，电动机230用作产生用于抑制车轴110在行驶方向上旋转的阻力的能量回收电机。
此外，在电动机230中，连接到转子231的是链轮284的圆筒形主体部分282的一个端部284a，链轮284在齿轮的另一个横向面侧(左手侧)上绕与动力轴280相同的轴心旋转。在另一端部侧(车辆的另一横向面侧)上链轮284的主体部分282在其端部处由轴承284b支撑。
动力轴280的转矩通过太阳轮254、行星齿轮256、齿圈258和转子231传递到链轮284。然后，该转矩从链轮284通过缠绕链轮284的链条287、减速齿轮部分286、链条289和布置在车辆后部中的车轴的链轮112而传递到车轴110，从而驱动后轮107。应该注意的是链轮284、链条287、减速齿轮部分286、链条289和链轮112布置在驱动单元200的悬臂式后臂部分202内部。
如上所述，在采用行星齿轮机构的动力分配器250中，发动机210、电动机230和发电机270通过行星轮架252、齿圈258和太阳轮254互相连接。在动力分配器250中，通过确定行星轮架252、齿圈258和太阳轮254之中两个齿轮的转速，也间接确定了所剩下齿轮的转速。
因此，在发电机270(转子271)的转速、电动机230(转子231)的转速和发动机的转速之中，当确定了这些转速中的两个时，则间接地确定了剩下的那一个。就是说，通过确定发电机270的转速和电动机230的转速，就间接确定了发动机210的转速。应该注意的是转子231的转速与作为驱动轮的后轮107的转速或与车辆行驶速度同步，且通过控制发电机270的转速，就确定了发动机210的转速。
对于装备有上述驱动单元200的小型两轮车100，由发动机210和电动机230中至少之一通过动力分配器250来转动后轮107。基于车辆行驶条件或被充电驱动电动机230的蓄电池400(见图1和3)的电量，来确定此时发动机210和电动机230如何操作，即驱动单元200的操作。
对于装备有上述驱动单元200的小型两轮车100，包括控制单元330(见图1)在内的控制器300控制驱动力。
图3是用于解释表示根据本发明的混合动力车辆的小型两轮车100中的控制器300的总体构造的框图。应该注意的是，在图3中，在动力分配器250、发动机210、电动机230和发电机270之间连接的线是指示机械传动动力的动力传动线。
除了控制单元330，图3所示的控制器300还具有加速器开度检测部分301、车速检测部分302、制动检测部分303、发动机转速传感器304、电动机转速传感器305、发电机转速传感器306、剩余蓄电池电量传感器307、电动机电流传感器308、发电机电流传感器309、蓄电池电流传感器310、节气门开度传感器311等。
加速器开度检测部分301检测可以由小型两轮车100的车辆驾驶员通过加速器操作改变的加速器开度，并将其以加速器开度信息的形式输出到控制单元330。车速检测部分302检测车速并将其以车速信息的形式输出到控制单元330。此外，制动检测部分303检测由车辆驾驶员进行的制动杆操作的程度，并将其以制动信息的形式输出到控制单元330。
此外，转速传感器304、305和306分别检测发动机210、电动机230和发电机270的转速，并将其分别以发动机转速信息、电动机转速信息、和发电机转速信息的形式输出到控制单元330。
剩余蓄电池电量传感器307检测蓄电池400的电量储存状态，即其检测剩余蓄电池电量并将其以剩余蓄电池电量信息的形式输出到控制单元330。
电动机电流传感器308检测输入到电动机230的电流和从电动机230输出的电流，并将其以电动机输入/输出电流信息(下面称作“电动机电流信息”)的形式输出到控制单元330。
发电机电流传感器309检测输入到发电机270的电流和从发电机270输出的电流，并将其以发电机输入/输出电流信息(下面称作“发电机电流信息”)的形式输出到控制单元330。
蓄电池电流传感器310检测输入到蓄电池400的电流和从蓄电池400输出的电流，并将其以蓄电池输入/输出电流信息(下面称作“蓄电池电流信息”)的形式输出到控制单元330。
此外，节气门开度传感器311检测发动机210的节气门，更具体地，检测节气门223的气门开度，并将其以节气门开度信息的形式输出到控制单元330。
基于从各个检测部分301至303以及各个传感器304至311输入的信息，控制单元330控制发动机210、电动机230、发电机270和蓄电池400的驱动，从而控制车辆的操作。
控制单元330具有：作为用于控制车辆操作的主要控制部分的混合动力控制单元(混合动力控制单元：下面称作“HCU”)332；用于实现对电动机230、发电机270和蓄电池400的输入/输出控制的电力控制部分350；以及发动机控制部分338。
加速器开度信息、车速信息和制动信息分别从加速器开度检测部分301、车速检测部分302和制动检测部分303输入到HCU 332。此外，分别来自转速传感器304至306的发动机转速信息、电动机转速信息和发电机转速信息以及来自剩余电量传感器307的剩余电量信息输入到HCU332。输入到HCU 332的还有来自各个电流传感器308至310的电动机电流信息、发电机电流信息和蓄电池电流信息，以及来自节气门开度传感器311的节气门开度信息。
HCU 332基于这些输入的信息将驱动命令输出到电力控制部分350和发动机控制部分338，从而实现控制以获得与车辆驾驶员的操控对应的操作。
换言之，HCU 338基于加速器开度信息、车速信息、制动信息、各个转速信息、各个电流信息、蓄电池400上的剩余电量信息以及节气门开度信息来识别车辆的包括停车状态在内的操作状态，并根据这样识别出的车辆操作状态来控制车辆的操作。
基于所输入的信息，HCU 332确定是停止发动机210以单独通过电动机230使车辆行驶，还是启动发动机210以通过发动机动力使车辆行驶。然后，HCU 332执行控制使得在启动时，除了在温度较低时或剩余蓄电池电量较小时之外，车辆通过电动机230来启动行驶。
当通过发动机动力使车辆行驶时，首先HCU 332使用发电机270和电动机230启动发动机210，并同时计算整体上车辆所需的能量。然后，HCU 332计算用于产生所计算能量最有效的操作条件，将对应的命令发送到发动机控制部分338，并还通过电力控制部分350执行对发电机270的旋转控制以获得所需的发动机转速。
在与用于实现直接驱动的动力和用于通过发电实现电动机驱动的动力结合的同时，并取决于蓄电池400的状态(进一步地，电量)，发动机动力由HCU 332进行控制。此时，HCU 332通过使用发动机210或电动机230以及发电机270来控制车辆的驱动，使得车辆的总体能量消耗最小，即总是实现最佳可能的能量效率。
具体地，当车辆的操作状态处于较差的发动机效率阶段时，诸如在低速启动/低至中速行驶(平稳行驶到中速)期间，HCU 332停止发动机210并执行用于单独地通过电动机230使车辆行驶的控制。
就是说，当基于所输入的加速器开度信息、车速信息和制动信息，HCU 332确定车辆慢慢启动或者以低至中速行驶时，HCU 332将发动机停止命令输出到发动机控制部分338并将电动机驱动命令输出到电力控制部分350。
此时由HCU 332输出的电动机驱动命令充当用于使得由电动机驱动产生的驱动力成为与加速器开度信息对应的驱动力的命令。已经接收到此电动机驱动命令的电力控制部分350使得电动机230驱动，从而转动后轮107。
此外，当车辆的操作状态是平稳行驶的状态时，HCU 332使得发动机210驱动，从而直接转动后轮107，并通过发动机210的驱动使得发电机270驱动，电动机230被所产生的电力驱动以由此转动后轮107。就是说，当基于所输入的加速器开度信息、车速信息和制动信息确定车辆在平稳状态下行驶时，HCU 332就将驱动命令输出到发动机控制部分338以由此驱动发动机210，并通过电力控制部分350使得电动机230和发电机270进行驱动。
此时的发动机动力被动力分配器250分为两条路径；使用两条路径之一驱动发电机270，且所产生的电力使得电动机230驱动，从而转动后轮107。此外，发动机动力通过另一条路径传递到车轴110，从而转动后轮107。
在如上所述平稳行驶期间发动机驱动力通过两条路径传递的情况下，控制通过两条路径分别传递的发动机动力的比例以获得由车辆消耗的总体能量的最高使用效率。
就是说，在发动机210工作的同时，HCU 332控制发电机270的发电输出以防止由转速传感器304所检测到的发动机转速的突然或大的波动。换言之，HCU 332控制发电机270的发电输出以与传统发动机车辆相比，降低发动机带来的排放和燃料消耗。同时，HCU 332控制发电机270的电力输出(即控制发动机的转速)，使得蓄电池400的剩余电量总是维持在预定范围内，换言之，使得由于电动机230的驱动而产生的蓄电池400的剩余电量波动发生在预定范围内。
此外，当车辆的操作状态是快速加速的状态时，HCU 332执行控制以将电力从蓄电池400与发动机驱动力一起供应到电动机230，后轮107通过使用由于从蓄电池400供应的电力产生的电动机230的驱动力而被驱动。
就是说，当基于加速器开度信息、车速信息和制动信息确定车辆处于快速加速时，HCU 332将发动机驱动命令输出到发动机控制部分338并将驱动命令输出到电力控制部分350。
此外，HCU 332将控制命令输出到发动机控制部分338和电力控制部分350中的每个以将来自蓄电池400的电力供应到电动机230。
结果，在快速加速期间，车轴110通过由动力轴280(见图2)获得的发动机动力并通过由从蓄电池400供应的电力驱动的电动机的驱动力而旋转。车辆因而以良好的响应表现出平稳的动力性能，从而实现了对加速性能的进一步提高。
此外，当车辆的操作状态是减速/制动状态时，HCU 332执行控制使得后轮107驱动电动机230。就是说，当基于输入的信息(具体地，基于制动信息)确定车辆处于减速/制动时，HCU 332将电动机能量回收命令输出到电力控制部分350，使得电动机230作为发电机工作，从而将车辆的制动能量转换为尽可能多的电力。
就是说，根据制动信息，HCU 332使得电动机230用作能量回收制动器。此时，HCU 332对来自电动机230的能量回收输出执行AC到DC转换，并将由电动机230收集的电力供应到蓄电池400。
此外，HCU 332执行控制以允许蓄电池400维持恒定的带电状态，即，使得蓄电池400的剩余电量波动较小；当蓄电池400的电量变得较小时，HCU 332使发动机210启动以由此驱动发电机270，从而启动对蓄电池400的充电。此时，除了加速度开度信息、车速信息和制动信息，HCU332还基于从剩余蓄电池电量传感器307输入的剩余蓄电池电量信息来控制车辆的操作。
例如，当蓄电池400单独不能提供待供应到电动机230的电力时，或当所输入的蓄电池400的剩余电量跌落至预定水平或以下时，HCU 332使得发动机控制部分338启动发动机210。就是说，当对蓄电池400充电时，HCU 332使得发动机控制部分338向点火器222发出启动信号，从而启动发动机210。
应该注意的是，当从发电机270供应到蓄电池400的电力超过预定水平时，HCU 332使得发动机控制部分338控制由发动机210产生的输出以由此减少由发电机270产生的电力。可选地，HCU 332停止发电机270的驱动以由此停止对蓄电池400的电力供应，或将来自发电机270的电力供应到电动机230而不是蓄电池。
此外，当车辆静止时，HCU 332执行控制以自动地停止发电机210。就是说，当基于加速器开度信息、车速信息和制动信息确定车辆静止时，HCU 332将发动机驱动停止命令输出到发动机控制部分338以由此停止发动机的驱动。
此外，当车辆的操作状态使得车速等于或低于预定水平(例如在低速行驶期间)且蓄电池400的剩余容量较小，或者车辆在高负荷行驶条件下时，HCU 332执行控制以通过发动机的驱动来转动发电机以由此产生电力，所产生的电力供应到电动机230。
当小型两轮车100处于高负荷行驶条件下时，HCU 332控制发电机270和电动机230以将来自发动机210的直接动力和来自电动机230的动力传到后轮107。在高负荷行驶期间，除了从发电机270供应的电力，电动机230还由从蓄电池400供应的电力驱动。就是说，因为操作状态是高负荷行驶状态，所以电动机230通过与发动机210一起驱动后轮107而产生车辆的最大输出。
当小型两轮车100在高负荷下行驶并在低速下行驶时，除了来自节气门开度传感器311的节气门开度(对应于发电机270的转矩)和来自发电机转速传感器306的发电270的机转速，HCU 332还监视来自蓄电池电流传感器310的蓄电池电流。
因为在高负荷低速行驶条件期间从发电机270供应到电动机230的电流超过上限值，所以HCU 332将多余电流供应到蓄电池400。
此外，在高负荷低速行驶条件期间，从发电机270供应到蓄电池400的电流增大而超过为蓄电池400设定的允许电流水平，这导致过载电流。为此，在高负荷低速行驶条件期间，HCU 332在通过控制发电机270将发电机270转速保持在其上限值的同时减小节气门223的开度。
电力控制部分350基于从HCU 332输入的包括电动机转矩信息在内的电动机驱动信息来控制电流路径，从而执行对电动机230的驱动控制。此处应该注意的是，电动机230装备有逆变器230a。逆变器230a将蓄电池400通过电力控制部分350输入到电动机230的放电输出从DC转换为AC，并将电动机230的能量回收输出从AC转换为DC用于输出到电力控制部分350。
此外，电力控制部分350基于从HCU 332输入的发电机驱动信息(包括发电机270的转速信息)来控制电流路径，从而控制发电机270的驱动/停机。此处应该注意的是，发电机270装备有逆变器270a。逆变器270a将发电机270产生的输出从AC转换为DC用于输出到电力控制部分350，并还将输入到发电机270的电流从DC转换为AC。
具体地，基于来自HCU 332的输出信号，电力控制部分350使得来自蓄电池400的放电电流供应到电动机230，或者使得由发电机270产生的电力供应到蓄电池400或电动机230。此外，基于来自HCU 332的输出信号，电力控制部分350使得电动机230的能量回收输出供应到蓄电池。
此处，从HCU 332输入到电力控制部分350的输出信号基于从各个检测部分301至303和传感器304至311输入到HCU 332的信息。
因此，根据由车辆驾驶员对加速器或制动器的操作，在参考电动机230的转速的同时，电力控制部分350实现操作控制使得电动机230的输出转矩变得等于与加速器或制动器上的操作对应的值。
发动机控制部分338基于从HCU 332输入的发动机驱动信息来控制发动机210的操作，所述发动机驱动信息包括发电机驱动命令、发动机停止命令和发动机驱动时用于节气门开度的命令值。
具体地，发动机控制部分338控制点火器222(由图3中的“IGN”表示)、节气门值223(由图3中的“THB”表示)、喷油器224(由图3中的“INJ”表示)和减压器225(由图3中的“DECOMP”表示)的操作。
如上所述，发动机控制部分338可以通过驱动发动机210来直接转动后轮107，并也可以通过经由动力分配器250和发电机270驱动电动机230来转动后轮107。此外，通过对发动机210进行驱动控制，发动机控制部分338可以将由发电机270产生的电力供应到蓄电池400。
蓄电池400通过电力控制部分350电连接到由发动机驱动的发电机270。蓄电池400将驱动电力供应到电动机230并且还储存由电动机230或发电机270产生的电力。
对于如上所述构造的小型两轮车100，当蓄电池400正被充电且车辆在低速高负荷行驶条件下行驶时，从发电机270供应到蓄电池400的电力量超出了对蓄电池400的允许充电电流。此时，HCU 332执行控制，以在将由于发动机210的驱动而旋转的发电机270的转速保持在其上限或不低于上限80％的同时，与该速度成比例地减小发动机210的转矩。
图4是示出具有根据本发明的驱动控制器(控制器300)的小型两轮车100的驱动力性能的图。图4所示的标号L1表示了代表小型两轮车100的总输出的驱动力曲线图，且标号L2表示了指示以下情况的驱动力曲线图，其中使用了齿圈258(见图2)即通过发动机210的机械驱动，并且也使用了通过发电机270的驱动。此外，标号L3表示了指示使用齿圈258(见图2)通过发动机210的机械驱动的驱动力曲线图。此外，标号L4表示了与在平坦表面上行驶期间遇到的行驶阻力对应的驱动力曲线图(下面称作“行驶阻力曲线”)。
在图4中，L1和L2之间的区域对应于由于从蓄电池400到电动机230的电力供应产生的驱动力的量，且L2和L3之间的区域对应于由于通过发动机的驱动由发电机270产生的电力被供应到电动机230产生的驱动力的量。此外，从L3及其以下的部分对应于由于包括动力分配器250(见图2和3)的机构的操作产生的驱动力，即发动机210的直接驱动力。应该注意的是，在图4中，L2与L4之间的交点位置指示了既不涉及蓄电池400的充电也不涉及其放电的最大速度。此外，由推力MM表示的线对应于指示在对发电机270的输出没有限制的情况下用于电动机230的最大允许电流的线。
参考图4，当车速变得等于或低于预定速度(约20km/h)时，表示发电机270的驱动力的曲线L2超过了表示用于电动机230的最大允许电流值的推力MM的线。在从曲线L2超过线MM处的速度到发动机的推力迅速下降处的速度(约8.9km/h)的车速范围内，由发电机270产生的电力供应到电动机230并也供应到蓄电池400，从而蓄电池400被充电(曲线L2中由标号L22表示的部分)。应该注意的是当在MM线上时，蓄电池400不将电力供应到电动机230。
此外，图5是发动机操作范围图，用于解释根据本发明实施例的驱动控制器如何执行发动机动力控制。在图5中，纵轴表示发动机转矩(Te)和燃料消耗率，横轴表示发动机转速(Ne)，并且图5所示的曲线是等输出曲线和等燃料消耗率曲线。此外，L6是示出发动机最大转矩的曲线图。
如图4所示，在低速高负荷行驶期间，HCU 332与车速成比例地逐渐减小发电机270的驱动力。
就是说，在低速高负荷行驶条件期间，HCU 332执行控制以通过发动机的驱动来驱动发电机270并将所产生的电力用于对蓄电池400充电。此时，取决于车速，可能发生这样的状态，其中未执行从蓄电池400到电动机230的电力供应。当在此状态下从发电机270供应到蓄电池400的电力超过用于蓄电池400的允许充电电流时，HCU 332向发动机控制部分338输出命令以在将发电机270的转速保持在其上限或不低于上限80％的同时减小发动机210转矩。
随此，如图5中的曲线L7所指示的，发动机控制部分338使得发动机210在预定转速处减小发动机转矩，从而减小用于发电机270的驱动转矩。随着用于发电机270的驱动转矩减小，从发电机270供应到蓄电池400的电流也减小。这防止了超过用于蓄电池400的允许充电电流的电流流动到蓄电池400，从而防止诸如由蓄电池400产生的热之类的问题。
图6是示出与图4对应的各个部件的转速的图。在图6中，纵轴表示转数Rev(rpm)和节气门开度(POT：节气门开启部分(％))，而横轴表示车速V(km/h)。参考图6，标号L11表示发电机270的转速，标号L12表示发动机节气门开度，L13表示发动机转速，L14表示齿圈转速即电动机230的转速。
如图6所示，对于小型两轮车100，当车速接近零而蓄电池正由发动机的驱动充电时，HCU 332在将发电机270的转速保持在其上限或不低于上限80％的同时迅速地关闭节气门。
就是说，对于小型两轮车100的控制器300，如图4所示，当蓄电池400正被充电且当车辆处于低速高转矩行驶条件(约20km/h或更低)下时，从发电机270供应到蓄电池400的电力在车速变成预定速度(约8.9km/h或更低)时超过用于蓄电池400的允许充电电流。此时，如图6所示，HCU 332开始减小节气门开度，即从曲线L12的点R开始迅速关闭节气门。这使得在将由发动机210的驱动而旋转的发电机270的转速保持在其上限的同时，发动机210的转矩与速度成比例地减小。通过此控制，如图4中曲线图的部分Q所指示的，通过发动机210经由齿圈258进行的机械驱动的推力(驱动力)也减小了。
图7是示出与图4对应的各个部件的输出的图。
在图7中，标号P1表示了指示后轮107(见图1和2)的输出的曲线，P2表示了指示发动机210(见图1至3)的输出的曲线，且P3表示了指示电动机230(见图1至3)的输出的曲线。此外，标号P4表示了指示蓄电池400(见图1至3)的输出的曲线，且P5表示了指示发电机270(见图1至3)的输出的曲线。
如图7所示，在低速高转矩行驶期间，小型两轮车100的HCU 332使得发动机的输出(P2)减小(P2a)。因此，发电机的输出(P5)也减小(P5a)。
结果，小型两轮车100在最大速度下实现合理行驶的同时防止了所储存的电量在低速高负荷行驶期间随着速度的增加而降低。
如此处所使用的，短语“合理行驶”表示其中由车辆行驶消耗的电力不超过在行驶期间所产生的电力的车辆行驶，即其中当车辆在总体平坦的路上以最大速度行驶时蓄电池不持续放电的车辆行驶。
考虑到此，对于小型两轮车100，设定驱动力曲线L3与驱动力曲线L2之间的相对比率，以确保图4所示的动力曲线L3不落在驱动力曲线L2与行驶阻力曲线L4之间的交点之下。同时，已知的是在两轮车的情况下，驱动部分(通常为发动机)的输出相对于总重量的比率与汽车相比很大。为此，当将混合动力结构应用到两轮车时，必须使构成驱动部分的发动机和将电力供应到电动机的蓄电池中之一适于满足此要求。但是，与汽车相比，两轮车中用于蓄电池的安装区域受到限制，这也限制了蓄电池的容量。因此，在根据此实施例的小型两轮车100中，增大发动机输出相对于车辆总体输出的必要值，以确保驱动单元整体(即构成驱动轮的后轮)的最大输出的超过70％。
如上所述，对于小型两轮车100，在低速高负荷行驶期间，控制单元330(更具体地，HCU 332)在将发电机270的转速保持在其上限或不低于上限80％的同时以小于100％的节气门开度来控制发动机210。
因此，通过减小发动机210所产生的转矩并减小发电机270的输出，可以将供应到蓄电池400的充电电流抑制到预定值。因此，待安装的蓄电池400的容量也可以减小，以在满足根据安装到两轮车时的约束的同时方便安装，从而通过两轮车实现具有动力分配器(即转矩划分机构)的混合动力车辆。
应该注意的是在监视发电机270的转速和节气门开度的同时，HCU332在将节气门开度设定到约50％之前，通过控制发电机270和发动机210在将发电机270的转速保持在其上限的同时使得节气门开度减小。
此外，当由于来自HCU 332的命令，节气门开度已经变为约50％时，HCU 332执行控制以降低发电机270的转速。发动机210的转速也随着发电机270的转速的降低而降低。当发动机210的转速已经变得等于或低于相对于最大发动机转速的约30％时，HCU 332使发动机210停止。
根据本发明第一方面的用于混合动力车辆的驱动控制器涉及一种用于混合动力车辆的驱动控制器，所述混合动力车辆具有：用于通过燃料燃烧产生动力的发动机；用于通过所述发动机的动力产生电力的发电机；用由所述发电机产生的电力来充电的蓄电池；用于通过来自所述发电机和所述蓄电池之中至少所述发电机的电力来产生动力的电动机；和通过所述发动机和所述电动机中至少一个的动力来旋转的驱动轮，所述驱动控制器包括：控制部分，用于控制所述发动机和所述发电机，以通过所述发动机驱动所述发电机并用所述发电机产生的电力对所述蓄电池充电；和蓄电池电流检测部分，用于检测从所述发电机供应到所述蓄电池的电流并将所述电流输出到所述控制部分，其中，为防止从所述发电机供应到所述蓄电池的所述电流超过为所述蓄电池设定的允许充电电流值，所述控制部分在控制所述发电机以将所述发电机的转速控制在其上限或不低于所述上限的80％的同时，使得所述发动机的节气门开度减小。
根据此结构，为了防止从发电机供应到蓄电池的电流超过为蓄电池设定的允许充电电流值，在将发电机的转速控制在其上限或不低于该上限的80％的同时，减小发动机的节气门开度。节气门开度的减小允许由发动机产生的转矩的减小，从而减小由发动机驱动的发电机的输出。因此，在诸如低速高负荷行驶之类的车辆行驶期间，可以避免从发电机供应到蓄电池的电流变得大于为蓄电池设定的允许充电电流值的状况，从而允许在不增大蓄电池容量的情况下对混合动力驱动单元的控制。此外，可以防止过电流供应到蓄电池，从而实现了延长的蓄电池寿命。此外，可以减小蓄电池的容量。因此，根据如上所述的驱动控制器，有助于安装到诸如两轮车之类具有有限安装空间的车辆，从而实现了能够有效地将通过发动机的驱动所产生的发电机输出用于蓄电池充电的混合动力两轮车。
在根据本发明第二方面的用于混合动力车辆的驱动控制器中，在上述结构中，所述控制部分使得电力从所述发电机供应到所述电动机，并当供应到所述电动机的电力超过由所述电动机消耗的电力时，使得由所述发电机产生的电力供应到所述蓄电池以对所述蓄电池充电。
根据此结构，电力从发电机供应到电动机，并当供应到电动机的电力超过由电动机消耗的电力时，将由发电机产生的电力供应到蓄电池以对其充电。因此，在其中由发电机产生的电力被供应到电动机和(将电力供应到电动机的)蓄电池两者的结构的情况下，通过发动机的驱动产生的发电机输出可以被有效地用于对蓄电池充电。
在根据本发明第三方面的用于混合动力车辆的驱动控制器中，对于上述结构，所述驱动控制器还包括动力分配机构，其用于将来自所述发动机的动力有区别地分配到所述发电机以及所述驱动轮和所述电动机，且所述控制部分控制所述发电机和所述电动机的驱动以通过所述动力分配机构控制所述发动机的转速。
根据此结构，由于通过由动力分配机构控制发电机和电动机的驱动来控制发动机的转速，所以可以通过控制发电机和电动机的转速来间接确定发动机的转速。因此，不需要直接控制发动机的转速，且这样就无需用于控制发动机转速的部件而允许成本降低。
在根据本发明第四方面的用于混合动力车辆的驱动控制器中，对于上述结构，所述发动机的最大输出不低于通过所述发动机和所述电动机两者的动力来旋转的所述驱动轮的最大输出的70％，所述电动机由来自所述发电机和来自所述蓄电池的电力驱动，所述发电机由所述发动机驱动。
根据此结构，发动机的最大输出不低于驱动轮最大输出的70％。因此，在维持足够最大速度的同时，可以在由电动机消耗的电力不超过由发电机由于发动机的驱动而产生的电力的情况下，即在蓄电池不持续放电的情况下，使得车辆连续行驶。
根据本发明第五方面的用于混合动力车辆的驱动控制器涉及一种用于混合动力车辆的驱动控制器，所述混合动力车辆包括：用于通过燃料燃烧产生动力的发动机；用于通过所述发动机的动力产生电力的发电机；用由所述发电机产生的电力来充电的蓄电池；用于通过来自所述发电机和所述蓄电池之中至少所述发电机的电力来产生动力的电动机；和通过所述发动机和所述电动机中至少一个的动力来旋转的驱动轮，所述驱动控制器包括：控制部分，用于当通过所述驱动轮的旋转而行驶的车身的速度变为预定速度或更低时，由所述发动机驱动所述发电机，并在通过控制由所述发电机产生的电力来产生车辆驱动转矩的同时对所述蓄电池充电；和蓄电池电流检测部分，用于检测从所述发电机供应到所述蓄电池的电流并将所述电流输出到所述控制部分，其中，在所述蓄电池的充电期间，为防止从所述发电机供应到所述蓄电池的所述电流超过为所述蓄电池设定的允许充电电流值，所述控制部分在控制所述发电机以将所述发电机的转速控制在其上限或不低于所述上限的80％的同时，使得所述发动机的节气门开度减小。
根据此结构，为了防止从发电机供应到蓄电池的电流超过为蓄电池设定的允许充电电流，在将发电机的转速保持在其上限或该上限的80％的同时，减小发动机的节气门开度。节气门开度的减小允许由发动机产生的转矩的减小，从而减小由发动机驱动的发电机的输出。因此，即使在诸如低速高负荷行驶之类的车辆行驶期间，从发电机供应到蓄电池的电流不如此就可能变得大于为蓄电池设定的允许充电电流值的状况下，也可以在不增大蓄电池容量的情况下控制发动机。蓄电池容量的减小使得能够安装到诸如两轮车之类具有有限安装空间的车辆，从而实现混合动力车辆。此外，可以防止过电流流动到蓄电池，从而实现了延长的蓄电池寿命。
[工业应用性]
根据本发明的用于混合动力车辆的驱动控制器使得可以在使用该驱动控制器的混合动力驱动单元中减小蓄电池容量。并可以有利地应用于诸如两轮车之类具有有限安装空间的车辆。

Claims (5)

1.一种用于混合动力车辆的驱动控制器，所述混合动力车辆具有：用于通过燃料燃烧产生动力的发动机；用于通过所述发动机的动力产生电力的发电机；用由所述发电机产生的电力来充电的蓄电池；用于通过来自所述发电机和所述蓄电池之中至少所述发电机的电力来产生动力的电动机；和通过所述发动机和所述电动机中至少一个的动力来旋转的驱动轮，所述驱动控制器包括：
控制部分，用于控制所述发动机和所述发电机，以通过所述发动机驱动所述发电机并用所述发电机产生的电力对所述蓄电池充电；和
蓄电池电流检测部分，用于检测从所述发电机供应到所述蓄电池的电流并将所述电流输出到所述控制部分，
其中，所述控制部分具有对所述电动机、所述发电机以及所述蓄电池的输入/输出进行控制的电力控制部分，所述电动机具有第一逆变器(230a)，该第一逆变器(230a)将所述蓄电池通过所述电力控制部分输入到所述电动机的放电输出从直流转换为交流，并将所述电动机的能量回收输出从交流转换为直流用于输出到电力控制部分，所述发电机具有第二逆变器(270a)，该第二逆变器(270a)将所述发电机产生的输出从交流转换为直流用于输出到所述电力控制部分，并还将输入到所述发电机的电流从交流转换为直流，
为防止从所述发电机供应到所述蓄电池的所述电流超过为所述蓄电池设定的允许充电电流值，所述控制部分在控制所述发电机以将所述发电机的转速控制在其上限或不低于所述上限的80％的同时，使得所述发动机的节气门开度减小。
2.如权利要求1所述的用于混合动力车辆的驱动控制器，其中所述控制部分使得电力从所述发电机供应到所述电动机，并当供应到所述电动机的电力超过由所述电动机消耗的电力时，使得由所述发电机产生的电力供应到所述蓄电池以对所述蓄电池充电。
3.如权利要求1所述的用于混合动力车辆的驱动控制器，还包括动力分配机构，其用于将来自所述发动机的动力有区别地分配到所述发电机以及所述驱动轮和所述电动机，
其中所述控制部分控制所述发电机和所述电动机的驱动以通过所述动力分配机构控制所述发动机的转速。
4.如权利要求1所述的用于混合动力车辆的驱动控制器，其中所述发动机的最大输出不低于通过所述发动机和所述电动机两者的动力来旋转的所述驱动轮的最大输出的70％，所述电动机由来自所述发电机和来自所述蓄电池的电力驱动，所述发电机由所述发动机驱动。
5.一种用于混合动力车辆的驱动控制器，所述混合动力车辆具有：用于通过燃料燃烧产生动力的发动机；用于通过所述发动机的动力产生电力的发电机；用由所述发电机产生的电力来充电的蓄电池；用于通过来自所述发电机和所述蓄电池之中至少所述发电机的电力来产生动力的电动机；和通过所述发动机和所述电动机中至少一个的动力来旋转的驱动轮，所述驱动控制器包括：
控制部分，用于当通过所述驱动轮的旋转而行驶的车身的速度变为预定速度或更低时，由所述发动机驱动所述发电机，并在通过控制由所述发电机产生的电力来产生车辆驱动转矩的同时对所述蓄电池充电；和
蓄电池电流检测部分，用于检测从所述发电机供应到所述蓄电池的电流并将所述电流输出到所述控制部分，
其中，所述控制部分具有对所述电动机进行驱动控制的电力控制部分，所述电动机具有第一逆变器(230a)，该第一逆变器(230a)将所述蓄电池通过所述电力控制部分输入到所述电动机的放电输出从直流转换为交流，并将所述电动机的能量回收输出从交流转换为直流用于输出到电力控制部分，所述发电机具有第二逆变器(270a)，该第二逆变器(270a)将所述发电机产生的输出从交流转换为直流用于输出到所述电力控制部分，并还将输入到所述发电机的电流从交流转换为直流，
在所述蓄电池的充电期间，为防止从所述发电机供应到所述蓄电池的所述电流超过为所述蓄电池设定的允许充电电流值，所述控制部分在控制所述发电机以将所述发电机的转速控制在其上限或不低于所述上限的80％的同时，使得所述发动机的节气门开度减小。
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