CN101643104A - 电力牵引摩托车的根据加速手柄位置的控制方法和控制单元 - Google Patents

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Abstract

一种电力牵引摩托车(1)的控制方法和控制单元(5)，设置了：加速手柄(7)，其枢转地安装以沿第一旋转方向(9)并绕旋转轴线(8)自中性位置(N)向最大加速位置(A)旋转；弹性构件(11)，其倾向于将加速手柄(7)保持在中性位置(N)；至少一个位置传感器(6)，用于检测加速手柄(7)绕旋转轴线(8)的角度位置(α)；以及控制装置(12)，其根据加速手柄(7)的角度位置(α)来驱动摩托车(1)的电机(2)；加速手柄(7)安装成沿与第一旋转方向(9)相反的第二旋转方向(10)且绕旋转轴线(8)自中性位置(N)向减速位置(D)旋转，该减速位置(D)沿相对于中性位置(N)与最大加速位置(A)相反的方向设置。

Description

电力牵引摩托车的根据加速手柄位置的控制方法和控制单元
技术领域
本发明涉及一种电力牵引摩托车的根据加速手柄位置的控制方法和控制单元。
本发明有利地适用于摩托车，随后的描述中将明确地参考摩托车但并不因此而丧失一般性。
背景技术
当前市场上出售类型的摩托车通常包括加速手柄(传统地，该手柄在车把的右侧)，加速手柄以枢转的方式安装并且以机械的方式连接于对驱动转矩的产生进行调节的发动机的控制装置。一般地，加速手柄通过至少一根鲍登线(Bowden type wire)连接于发动机控制装置，所述鲍登线插于外部护套内以相对于护套本身滑动，而且加速手柄由复位弹簧朝向静止位置偏置，该静止位置对应于零驱动转矩并且由机械行程终点限定。也就是说，加速手柄可自静止位置旋转至最大开度位置，其中静止位置对应于零驱动转矩并由第一机械行程终点限定；最大开度位置对应于最大驱动转矩并由第二机械行程终点限定；复位弹簧朝向静止位置偏置加速手柄，因此驾驶者必须在加速手柄上施加扭矩以使加速手柄本身从静止位置移动。
当前市场上出售类型的摩托车设有热式内燃发动机(internalcombustion thermal engine)，当加速手柄处于静止位置且发动机的转数超过最小值时，在切断模式下——即切断燃料供给——驱动热式内燃发动机，且该发动机仅由机械惯性维持。在这些情况下，热式内燃发动机吸收动能，引起摩托车逐渐减速，即摩托车驾驶者感受到所谓的“脉动和滑行作用(pulse and glide action)”，这决定了摩托车的减速(减速越强有力，则当前传动比越低)。
当建议使用电力牵引摩托车时，为了避免使习惯于传统热力牵引摩托车的驾驶者不知所措，已决定保持加速手柄的功能不变。因此，当加速手柄处于静止位置时，产生的电驱动转矩为零，并且电机处于空转；然而在这些情况下，如果与传统的热式内燃发动机产生的脉动和滑行作用相比，由电机产生的脉动和滑行作用基本为零。因此，习惯于传统的热力牵引摩托车的驾驶者在驾驶电动摩托车时，由于加速手柄处于静止位置时基本上没有脉动和滑行作用而感到不知所措。
为了模拟传统热力牵引摩托车的行为，已经建议在加速手柄处于静止时将电机运转作为发电机(即，吸收机械能以产生电能)；如此，当加速手柄处于静止位置时，即使电力牵引摩托车也具有绝对类似于传统热力牵引摩托车的脉动和滑行作用。然而，通过在加速手柄处于静止位置时将电机运转作为发电机，剥夺了摩托车驾驶者使摩托车滑行而无须制动以便以最高效的方式充分利用摩托车自身具有的机械惯性的可能性。
换句话说，在一些情形中，通过在加速手柄处于静止位置时将电机运转作为发电机，相对于驾驶者的期望，摩托车可能会被过度的减速；因此，在这些情况下，驾驶者应该周期性地转动加速手柄以将电机作为电动机运转(即，吸收电能以产生机械能)，以便补偿由作为发电机运转的电机吸收的机械能。由于电机的效率，这种包括在作为电动机的运转与作为发电机的运转之间的周期转换的电机使用的效果很差；因此，在这种使用中，摩托车所具有的机械惯性的不可忽略的部分以热量的形式消散在电机内并因此被浪费掉。
发明内容
本发明的目的在于提供一种电力牵引摩托车的根据加速手柄的位置的控制方法和控制单元，这种控制方法和控制单元没有上述缺点，并且特别地，实施起来简单且经济有效。
根据本发明，提供了一种电力牵引摩托车的控制方法，该控制方法包括以下步骤：
在制造步骤期间，安装加速手柄以允许该加速手柄本身沿第一旋转方向并绕旋转轴线自中性位置朝向最大加速位置旋转；
在制造步骤期间，设置弹性构件，该弹性构件倾向于将加速手柄保持在中性位置；
在使用步骤期间，检测加速手柄绕旋转轴线的角度位置；以及
在使用步骤期间，根据加速手柄的角度位置，驱动摩托车的电机；
该控制方法的特征在于，该控制方法包括以下另外的步骤：
在制造步骤期间，加速手柄安装成允许加速手柄本身沿与第一旋转方向相反的第二旋转方向并绕旋转轴线自中性位置朝向减速位置旋转，该减速位置沿相对于中性位置与最大加速位置相反的方向设置。
根据本发明，还提供了一种电力牵引摩托车的控制单元，该控制单元包括：
加速手柄，其以枢转的方式安装以沿第一旋转方向并绕旋转轴线自中性位置朝向最大加速位置旋转；
弹性构件，该弹性构件倾向于将加速手柄保持在中性位置；
至少一个位置传感器，用于检测加速手柄绕旋转轴线的角度位置；以及
控制装置，该控制装置根据加速手柄的角度位置来驱动摩托车的电机；
该控制单元的特征在于，加速手柄安装成沿与第一旋转方向相反的第二旋转方向并绕旋转轴线自中性位置朝向减速位置旋转，该减速位置沿相对于中性位置与最大加速位置相反的方向设置。
附图说明
现在将参考显示了本发明的一些非限制性实施方式的附图来描述本发明，其中：
图1是实施本发明的控制方法的电力牵引摩托车的示意图；
图2是图1中的摩托车的加速手柄的示意侧视图；
图3是曲线图，图示了图1中的摩托车电机的根据加速手柄的角度位置的驱动/失速转矩的值；以及
图4是另一曲线图，图示了图1中的摩托车电机的根据加速手柄的角度位置的驱动/失速转矩的值。
具体实施方式
在图1中，数字1总体表示电力牵引摩托车，该电力牵引摩托车包括电机2，电机2具有以机械的方式连接于后驱动轮的轴。电机2由电子致动装置3供给，电子致动装置3又电连接至包括一个或更多电池的蓄电池装置4。
电机2的致动装置3由控制单元5控制，该致动装置3适于通过从蓄电池装置4吸收电能并产生传送到后驱动轮的机械驱动转矩来将电机2运转作为电动机，而且适于通过产生供给至蓄电池装置4的电能并吸收施加到后驱动轮的机械失速转矩来将电机2运转作为发电机。
控制单元5设有角度位置α的传感器6(例如，在专利申请EP1876339A1中所描述类型的传感器)，该传感器6确定以枢转的方式安装成绕旋转轴线8旋转的加速手柄7的角度位置α。如图2所示，加速手柄7以枢转的方式安装成沿旋转方向9且绕旋转轴线8自中性位置N朝向最大加速位置A旋转；而且，加速手柄7以枢转的方式安装成沿与旋转方向9相反的旋转方向10且绕旋转轴线8自中性位置N朝向减速位置D旋转，其中减速位置D沿相对于中性位置N与最大加速位置A相反的方向设置。
加速手柄7直接地或者间接地耦联于弹性构件11(通常为弹簧或弹簧系统)，该弹性构件11倾向于将加速手柄7保持在中性位置N；也就是说，在不存在摩托车1的驾驶者的外部作用的情况下，通过弹性构件11的偏置将加速手柄7保持在中性位置N，而且，为了朝向最大加速位置A或朝向减速位置D旋转加速手柄7，摩托车1的驾驶者需要在加速手柄7本身上施加扭矩。
当使用摩托车1时，控制单元5的控制装置12检测加速手柄7绕旋转轴线8的角度位置α，并因此根据加速手柄7的角度位置α通过致动装置3驱动电机2。
图3和图4图示了两幅曲线图，该曲线图示出了根据加速手柄7的角度位置α的电机2的驱动/失速转矩T的值。值得注意的是，图3和图4所示的根据加速手柄7的角度位置α的电机2的驱动/失速转矩T的曲线仅仅是说明性的，而在实际的摩托车1中，该曲线可能具有不同的形状(例如，是曲线形状而不是直线形状)。
如图3和图4所示，当加速手柄7处于中性位置N与最大加速位置A之间时，控制装置12驱动电机2作为电动机以产生变化的驱动转矩T；在这种情况下，驱动转矩T的值根据加速手柄7的角度位置α而变化，并随着加速手柄7的角度位置α的增大而逐渐增大。
根据图3所示的实施方式，当加速手柄7处于中性位置N时，控制装置12驱动电机2作为发电机以吸收机械转矩T(即，执行再生制动)；而且，当加速手柄7处于减速位置D时，控制装置12关闭电机2；此外，随着加速手柄7自中性位置N旋转到减速位置D，控制装置12将由作为发电机运转的电机2吸收的机械转矩T逐渐减小到零值(即，直到关闭电机2为止)。也就是说，当加速手柄7处于中性位置N时，控制装置12驱动电机2作为发电机以吸收机械转矩T(即，执行再生制动)以便模拟传统的热力牵引摩托车的脉动和滑行作用；因此，将当加速手柄7处于中性位置N时由作为发电机运转的电机2吸收的机械转矩T的值设定成接近于(即，通过上舍入或下舍入的方式或多或少地近似)在切断模式下维持可以安装在摩托车1内的那些类型的热式内燃发动机所需要的机械转矩T的值。而且，当加速手柄7或者处于减速位置D或者接近减速位置D时，控制装置12关闭电机2使得电机2既不产生也不吸收任何机械转矩，并因而如惯性旋转质量那样运转(“自由旋转”状态)；摩托车1的驾驶者采用这种运转模式以更有效地利用摩托车1所具有的机械惯性。
根据图4所示的实施方式，当加速手柄7处于中性位置N时，控制装置12关闭电机2；而当加速手柄7处于中性位置N与减速位置D之间时，控制装置12驱动电机2作为发电机以吸收机械转矩T(即，执行再生制动)。也就是说，当加速手柄7处于中性位置N时，控制装置12关闭电机2使得电机2既不产生也不吸收任何机械转矩并因而如惯性旋转质量那样运转(“自由旋转”状态)；摩托车1的驾驶者采用这种运转模式以更有效地利用摩托车1所具有的机械惯性。
根据可能的实施方式(未图示)，当加速手柄7处于中性位置N与减速位置D之间时，控制装置12驱动电机2作为发电机以吸收恒定的机械转矩T；也就是说，当加速手柄7处于中性位置N与减速位置D之间时，电机2以恒定的制动转矩执行再生制动。
根据图4所示的不同实施方式，当加速手柄7处于中性位置N与减速位置D之间时，控制装置12驱动电机2作为发电机以吸收变化的机械转矩T；在这种情况下，当加速手柄7处于中性位置N与减速位置D之间时，控制装置12根据加速手柄7的角度位置α来设定由作为发电机运转的电机2吸收的机械转矩T的值(通常，吸收的机械动力越高，则加速手柄7的角度位置α也越大)。也就是说，当加速手柄7处于中性位置N与减速位置D之间时，电机以变化的制动转矩执行再生制动，该变化的制动转矩随着加速手柄7的角度位置α的增大(即，当加速手柄7的角度位置α逼近减速位置D时)而增大。
根据可能的实施方式，当摩托车1停止且加速手柄7处于中性位置N与减速位置D之间时，控制装置12驱动电机2作为静态的电磁制动器；也就是说，简单地拧转加速手柄7，驾驶者使用电机2作为静态的电磁制动器来对摩托车1施加制动。在坡道启动(上坡或下坡)的情况下，这种运转模式可能是有利的(即，使用简单且直观)。
根据优选实施方式，控制装置12确定摩托车1的蓄电池装置4的电量水平，并仅在蓄电池装置4的电量水平低于阈值时才允许将电机2作为发电机运转(即，只有当蓄电池装置4没有充满电时才因而允许存储另外的电能)。可借助于设在摩托车1的仪表盘上的适当的可视化指示来向摩托车1的驾驶者显示蓄电池装置4充满电的情况(即，停用再生制动的情况)。
在上述实施方式中，涉及仅具有电力牵引的摩托车1；显然地，当混合牵引(即，既具有热力牵引也具有电力牵引)的摩托车1使用电力牵引时，上述控制模式也可应用于混合牵引摩托车1。
上述实施方式涉及摩托车1；显然地，上述控制模式可应用于设有加速手柄的任何电力牵引交通工具(例如四轮自行车，或三轮车，或三轮挎斗车)。
上述控制方法具有很多优点，因为即使是在现有摩托车中实施，该控制方法也是经济有效而且简洁的，即使是对习惯于驾驶传统热力牵引摩托车的驾驶者，学习和使用该控制方法也是非常简单和直观的，而且，在电机关闭并如惯性旋转质量那样运转(“自由旋转”状态)以便以更有效的方式利用摩托车1所具有的机械惯性的情况下，允许驾驶者驾驶具有再生制动或不具有再生制动的摩托车。

Claims (15)

1.一种电力牵引摩托车(1)的控制方法，包括以下步骤：
在制造步骤期间，安装加速手柄(7)以允许所述加速手柄(7)本身沿第一旋转方向(9)并绕旋转轴线(8)自中性位置(N)朝向最大加速位置(A)旋转；
在所述制造步骤期间，设置弹性构件(11)，所述弹性构件(11)倾向于将所述加速手柄(7)保持在所述中性位置(N)；
在使用步骤期间，检测所述加速手柄(7)绕所述旋转轴线(8)的角度位置(α)；以及
在所述使用步骤期间，根据所述加速手柄(7)的所述角度位置(α)来驱动所述摩托车(1)的电机(2)；
所述控制方法的特征在于，所述控制方法还包括以下步骤：
在所述制造步骤期间，将所述加速手柄(7)安装成允许所述加速手柄(7)本身沿与所述第一旋转方向(9)相反的第二旋转方向(10)并且绕所述旋转轴线(8)自所述中性位置(N)朝向减速位置(D)旋转，所述减速位置(D)沿相对于所述中性位置(N)与所述最大加速位置(A)相反的方向设置。
2.如权利要求1所述的控制方法，还包括以下步骤：
在所述使用步骤期间，当所述加速手柄(7)处于所述中性位置(N)与所述最大加速位置(A)之间时，驱动所述电机(2)作为电动机以产生变化的驱动转矩(T)，而且所述驱动转矩(T)的值根据所述加速手柄(7)的所述角度位置(α)而变化；
在所述使用步骤期间，当所述加速手柄(7)处于所述中性位置(N)时，驱动所述电机(2)作为发电机以吸收机械转矩(T)；以及
在所述使用步骤期间，当所述加速手柄(7)处于所述减速位置(D)时，关闭所述电机(2)。
3.如权利要求2所述的控制方法，还包括以下步骤：
在所述制造步骤期间，将当所述加速手柄(7)处于所述中性位置(N)时由作为发电机运转的所述电机(2)所吸收的机械转矩(T)的值设定成接近于在切断模式下用于维持可安装在所述摩托车(1)中的那些类型的热式内燃发动机所需要的机械转矩T的值。
4.如权利要求2所述的控制方法，还包括以下步骤：
随着所述加速手柄(7)自所述中性位置(N)旋转到所述减速位置(D)，将由作为发电机运转的所述电机(2)所吸收的机械转矩(T)逐渐减小到零值。
5.如权利要求1所述的控制方法，还包括以下步骤：
在所述使用步骤期间，当所述加速手柄(7)处于所述中性位置(N)与所述最大加速位置(A)之间时，驱动所述电机(2)作为电动机以产生变化的驱动转矩(T)，而且所述驱动转矩(T)的值根据所述加速手柄(7)的所述角度位置(α)而变化；
在所述使用步骤期间，当所述加速手柄(7)处于所述中性位置(N)时，关闭所述电机(2)；以及
在所述使用步骤期间，当所述加速手柄(7)处于所述中性位置(N)与所述减速位置(D)之间时，驱动所述电机(2)作为发电机以吸收机械转矩(T)。
6.如权利要求5所述的控制方法，还包括以下步骤：
在所述使用步骤期间，当所述加速手柄(7)处于所述中性位置(N)与所述减速位置(D)之间时，驱动所述电机(2)作为发电机以吸收恒定的机械转矩(T)。
7.如权利要求5所述的控制方法，还包括以下步骤：
在所述使用步骤期间，当所述加速手柄(7)处于所述中性位置(N)与所述减速位置(D)之间时，驱动所述电机(2)作为发电机以吸收变化的机械转矩(T)；以及
在所述使用步骤期间，当所述加速手柄(7)处于所述中性位置(N)与所述减速位置(D)之间时，根据所述加速手柄(7)的所述角度位置(α)来设定由作为发电机运转的所述电机(2)所吸收的机械转矩(T)的值。
8.如权利要求5所述的控制方法，还包括以下步骤：
在所述使用步骤期间，当所述摩托车(1)停止且所述加速手柄(7)处于所述中性位置(N)与所述减速位置(D)之间时，驱动所述电机(2)作为静态电磁制动器。
9.如权利要求1所述的控制方法，还包括以下步骤：
在所述使用步骤期间，确定所述摩托车(1)的蓄电池装置(4)的电量水平；以及
在所述使用步骤期间，仅在所述蓄电池装置(4)的电量水平低于阈值时才允许将所述电机(2)运转作为发电机。
10.一种电力牵引摩托车(1)的控制单元(5)，所述控制单元包括：
加速手柄(7)，其以枢转的方式安装以沿第一旋转方向(9)并绕旋转轴线(8)自中性位置(N)朝向最大加速位置(A)旋转；
弹性构件(11)，其倾向于将所述加速手柄(7)保持在所述中性位置(N)；
至少一个位置传感器(6)，用于检测所述加速手柄(7)绕所述旋转轴线(8)的角度位置(α)；以及
控制装置(12)，其根据所述加速手柄(7)的所述角度位置(α)来驱动所述摩托车(1)的所述电机(2)；
所述控制单元(5)的特征在于，
所述加速手柄(7)安装成沿与所述第一旋转方向(9)相反的第二旋转方向(10)并且绕所述旋转轴线(8)自所述中性位置(N)朝向减速位置(D)旋转，所述减速位置(D)沿相对于所述中性位置(N)与所述最大加速位置(A)相反的方向设置。
11.如权利要求10所述的控制单元(5)，其中：
当所述加速手柄(7)处于所述中性位置(N)与所述最大加速位置(A)之间时，所述控制装置(12)驱动所述电机(2)作为电动机以产生变化的驱动转矩(T)，而且所述驱动转矩(T)的值根据所述加速手柄(7)的所述角度位置(α)而变化；
当所述加速手柄(7)处于所述中性位置(N)时，所述控制装置(12)驱动所述电机(2)作为发电机以吸收机械转矩(T)；以及
当所述加速手柄(7)处于所述减速位置(D)时，所述控制装置(12)关闭电机(2)。
12.如权利要求11所述的控制单元(5)，其中：
将当所述加速手柄(7)处于所述中性位置(N)时由作为发电机运转的所述电机(2)所吸收的机械转矩(T)的值设定成接近于在切断模式下用于维持可安装在所述摩托车(1)中的那些类型的热式内燃发动机所需要的机械转矩(T)的值。
13.如权利要求11所述的控制单元(5)，其中：
随着所述加速手柄(7)自所述中性位置(N)旋转到所述减速位置(D)，所述控制装置(12)将由作为发电机运转的所述电机(2)所吸收的机械转矩(T)逐渐减小为零值。
14.如权利要求10所述的控制单元(5)，其中：
当所述加速手柄(7)处于所述中性位置(N)与所述最大加速位置(A)之间时，所述控制装置驱动所述电机(2)作为电动机以产生变化的驱动转矩(T)，而且所述驱动转矩(T)的值根据所述加速手柄(7)的所述角度位置(α)而变化；
当所述加速手柄(7)处于所述中性位置(N)时，所述控制装置(12)关闭所述电机(2)；以及
当所述加速手柄(7)处于所述中性位置(N)与所述减速位置(D)之间时，所述控制装置(12)驱动所述电机(2)作为发电机以吸收机械转矩(T)。
15.如权利要求14所述的控制单元(5)，其中：
当所述加速手柄(7)处于所述中性位置(N)与所述减速位置(D)之间时，所述控制装置(12)驱动所述电机(2)作为发电机以吸收变化的机械转矩(T)；以及
当所述加速手柄(7)处于所述中性位置(N)与所述减速位置(D)之间时，所述控制装置(12)根据所述加速手柄(7)的所述角度位置(α)来设定由作为发电机运转的所述电机(2)吸收的机械转矩(T)的值。
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